SI24328A - Naprava za kuhanje z avtomatsko regulacijo plina - Google Patents

Abstract

Naprava za kuhanje z avtomatsko regulacijo plina je naprava, ki v procesu kuhanja avtomatsko spreminja količino dovedenega plina in s tem regulira dovajanje energije in s tem zmanjšuje izgube energije, zmanjša čas potreben za kontrolo kuhanja in poveča kvaliteto hrane. Temperaturni senzor kot kontaktni merilnik temperature lonca je nameščen tako, da se dotika dna lonca. S pomočjo krmilnega modula se krmili električni ventil, ki kontrolira delovanje štedilnika. Varnostna funkcija je ohranjena, pilotski plamen na mini gorilniku zagotavlja plamen med regulacijo v času izklopljenega gorilnika in neslišno prižiga gorilnik po nadaljevanju dovoda plina. Univerzalni uporabniški vmesnik v obliki gumba je tudi brezžični senzor postavljen na pokrovko in tako izboljša regulacijo energije. Odvečna električna energija iz termočlena se lahko s pomočjo DC/DC pretvornika shrani v akumulatorje električne energije za delovanje elektronike brez dodatnega napajanja.

Description

NAPRAVA ZA KUHANJE Z AUTOMATSKO REGULACIJO PLINA

Naprava za kuhanje z automatsko regulacijo plina je naprava, ki v procesu kuhanja automatsko spreminja količino dovedenega plina in s tem regulira dovajanje energije in s tem zmanjšuje izgube energije, zmanjša čas potreben za kontrolo kuhanja in poveča kvaliteto hrane. Izum spada v razred F 24C 07/08 in G 05D 23/00.

• ·

Tehnični problem, ki ga predložena naprava - plinski štedilnik uspešno rešuje, je konstrukcija in izvedba naprave, ki bo omogočala automatsko regulacijo energije enega ali večih izvorov energije in s tem skrajšanje potrebnega časa uporabnika za kontrolo procesa regulacije.

Stardardno je naprava - kuhalnik na plin prikazan na sliki l.Štedilnik sestavljajo:

- Ročni ventil z varnostno funkcijo 1,

- Termočlen 2,

- Gorilnik 3,

- Vžigalnik 4.

- Regulator tlaka 5.

Delovanje:

Uporabnik regulira dovod plina ročno na določeni nivo - regulira se na osnovi ročnega nastavljanja stopnje moči. Moč se regulira stopenjsko ali kontinuirano in nastavitev je odvisna od operaterja, ki s pomočjo ročnega ventila 1 odpre dovod plina v gorilnik. Stikalo vžigalnika 6 je nameščeno ob vzvodu ventila, zato uporabnik istočasno sklene tokokrog za vžigalnik 4 , ki periodično vključi iskro ob gorilniku 3. Ogenj segreje termočlen 2 , nameščen ob gorilniku, kateri zagotovi električno napajanje tuljave 7 ročnega ventila 1. Dokler plin gori, segreva termočlen in drži plinski ventil v odprtem položaju.

Plin se izklopi na dva načina. Prva možnost je, da uporabnik ročno zapre ventil. Druga možnost je, da ogenj iz nekega razloga ugasne, zato se termočlen ohladi in posledično prekine dovod električne energije do tuljave ventila, nakar se ta zapre. Druga funkcija je varnostnega značaja in preprečuje uhajanje plina.

Na področju regulacije energije pri kuhanju, se v znanih kuhalnikih regulira nivo

Standardno se uporabljajo grelci močnejši od 1000 W in pri takšnih močeh je regulacija energije zelo pomembna. Z termodinamično analizo procesa kuhanja ugotovimo, da je energija potrebna za kuhanje nekajkrat manjša od maksimalne moči grelca - vira energije. Normalno je za vzdrževanje vrenja potrebno manj kot 50W energije. To pomeni, da v slučaju, da je nivo prevelik raste temperatura na neželjeno vrednost in pride do prekomernega vrenja in hrana prekipi. V slučaju, da postavimo nivo energije prenizek dobimo zmanjšanje vrenja in s tem prekinitev ali vsaj upočasnitev kuhanja.

Drugi problem je sam nivo temperature. Znano je , da je 100 stopinj Celzija maksimalna temperature pri kuhanju v normalnih pogojih. Temperature plina pri gorenj u pa presegajo 400 stopinj Celzija.

Tudi pri zelo osposobljenem uporabniku je potrebno veliko časa za kontrolo procesa kuhanja. Varnostni problem pa nastane v slučaju, da je energija prevelika ali pa da voda izpari iz posode ko se hrana lahko zažge in celo zagori.

V praksi ni znan štedilnik, ki bi omogočal nastavitev temperature pri kuhanju na primer na 45 stopinj in s tem vzdrževal konstantno temperaturo.

Izum omogoča poleg automatske regulacije energije tudi regulacijo energije s ciljem doseganja določene temperature, ki jo postavi uporabnik.

Princip naprave po izumu je prikazan s pomočjo prereza klasične naprave z dodatnimi elementi na sliki 2.

Dodatne komponente in njihov opis:

• 4

L

- Temperaturni senzor 8: kontaktni merilnik temperature lonca, nameščen tako, da se dotika dna lonca,

- Termočlen 2: nadzor prisotnosti plamena ter generiranje električne napetosti,

- Vžigalnik 4 : vžig plamena, ohranimo obstoječo komponento,

- Krmilni modul 9: krmilno regulacijsko vezje, ki skrbi za nemoteno delovanje in varnost,

- DC/DC 10 : opijski modul, ki odvečno električno energijo termočlena pretvori v uporabno obliko in jo shrani,

- Električni ventil 11 : ventil, krmiljen za potrebe regulacije in kontrolirano delovanje štedilnika,

- Ročni ventil z varnostno funkcijo 1: obstoječi ventil, ki ga uporabnik ročno aktivira ob vklopu, napetost iz termočlena ga drži v odprtem stanju v času prisotnosti plamena,

- Pilotski plamen 12: mini gorilnik, ki zagotavlja plamen med regulacijo v času izklopljenega gorilnika.

Opis funkcij krmilno regulacijskega vezja:

- Vklop vžigalnika 4 na zahtevo uporabnika in/ali regulacije kuhanja.

- Spremljanje prisotnosti plamena s pomočjo termočlena 2 in zagotavljanje energije za držanje varnostnega ventila 6 v odprtem stanju. Varnostna funkcija termočlen/varnostni ventil je v tem vezju

Η ·· ······ • * · · · « • ·· ·« ···» · ····· · · · • * · ····· spremenjena, zato posebno elektronsko vezje v kombinaciji s pripadajočim programom skrbi za to, da plin ne uhaja nekontrolirano.

Izvajanje regulacije temperature v loncu s krmiljenjem električnega ventila 11 ter krmiljenjem plamena na gorilniku 3.

Merjenje temperature na dnu lonca z temperaturnim senzorjem 8 in pripadajočim ojačevalnikom v krmilnem modulu 9.

Krmilni modul 9 s pomočjo mikroprocesorja 13 in programa preko ojačevalnika spremlja temperaturne spremembe na senzorju 8 in temperaturne spremembe na termočlenu 2. V elektronskem vezju je nekaj sklopov, ki omogočajo:

-upravljanje ventila 11 preko releja 16

-vklop vžigalnika 4 preko modula 14

-napajanje tuljave 15 za ročni ventil 1

-Gumb 17, ki je nameščen na ročnem ventilu 1 in se lahko sname z nosilca. V gumbu je nameščen izbirnik za različne načine kuhanja, izbiro temperature ali časa. Povezan je preko konektorja z modulom 9. V sebi ima akumulator energije, ki je lahko baterija, ali se napaja preko modula 9 ali pa se napaja s pomočjo modula 10.

Odvečno električne energije termočlena 2 lahko s pomočjo modula 10, ki je DC/DC pretvornik spremenimo v napetost iz nekaj mikro Voltov v nekaj Voltov. Takšno energijo lahko shranimo v akumulatorje električne energije za delovanje elektronike brez dodatnega napajanja. Tako se lahko automatski plinski štedilnik uporablja tudi ko nimamo električne energije.

• · ί

Slika 3 prikazuje eno od konkretnih rešitev senzorja za primer plinskega kuhalnika.

• Temperaturni senzor - tipalo 8 • Telo temperaturnega tipala 19 • Gibljiva višina tipala 20 • Nosilec posode na štedilniku 21 • Plamen 22 • Zgornji del gorilca 23 • Vodilo tipala skozi gorilec 24 • Spodnji del gorilca 25 • Montažni element gorilca za steklo 26 • Steklena plošča štedilnika 27 • Vodilo tipala skozi telo gorilnika 28 • Telo gorilnika 29 • Priključne žice tipala 30 • Vzmet 31 • Stikalo za prisotnost posode 32

Temperaturni senzor na grelcu omogoča temperaturno regulacijo plinskega gorilca na način da se prekine dovod plina in s tem omogoči tudi zelo niskoenergetsko kuhanje. Na kvaliteten način kuhanja vplivajo razen temperature dna še, karakteristike posode, količina hrane, vrsta hrane , slanost in še mnogo drugih. Znane so rešitve kuhalnikov, ki za določeno vrsto hrane po določenem programu dovajajo energijo in jo kontrolirajo z temperaturnimi senzorji, kot je na primer naprava za pečenje v olju.

........

• · · · · · • ·· ·· ···· · ····· · · · • · · ·····

Univerzalna naprava, ki bi regulirala energijo pri različnih virih energije , za različne vrste posod in za vse slučaje hrane ne obstaja. Proces kuhanja je proces z mnogo parametrov.

Naprava za kuhanje se vedno lahko prikaže neodvisno od vrste energije , ki jo uporablja kot na sliki 4. Sestavljena je iz ohišja naprave 33, ki je v našem primeru predstavlja plinski štedilnik z enim ali večimi plinskimi gorilci . Na napravi se hrana pripravlja v posodi 34.

Pri klasičnih znanih plinskih gorilcih se plin dovaja v ohišje s pomočjo regulatorja tlaka in pretočnega ventila skozi kalibrirano luknjico v telo gorilca. S pomočjo kalibriranih odprtin se dovaja še določena količina zraka, ki omogoča pravilno gorjenje plina. Sam način prižiganja in regulacije ni predmet izuma in ne bo detaljno opisan. V klasičnem plinskem gorilcu, ki je sestavljen iz zgornjega dela in spodnjega dela gorilca, je vgrajeno fiksno vodilo za temperaturni senzor.

Vodilo je montirano neprodušno zaradi tega, ker je v tem prostoru med njima pripravljena zmes za gorenje na robovih. V tem vodilu neprodušno vstavljeno še eno vodil za senzor, ki pa je montirano fiksno in neprodušno na telo. Na takšen način izum omogoča gibanje tipala na nosilcu tipala za določen hod navzgor in navzdol. Višina je določena z nosilcem posode in samim aktivatorjem stikala. V zgornji položaj se tipalo postavlja z vzmetjo.

Temperaturni senzor je priključen z priključki na regulacijsko elektroniko kakor tudi stikalo.

Pri postavljanju posode na gorilec se tipalo z silo, ki jo določa vzmet pritisne na dno posode in vključi stikalo. Ker je plamen na določeni razdalji od tipala, bo podatek o temperaturi dna posode brez direktnega vpliva plamena. Elektronika za regulacijo bo • Λ · z znanimi načini regulirala energijo plina na osnovi zahtevane - nastavljene temperature in seveda uporabila tudi informacijo o prisotnosti posode iz stikala. Plamen se lahko takoj ugasi, ko se posoda dvigne in takoj prižge, ko se posoda postavi.

S pomočjo senzorja za določanje temperature dna lahko delno reguliramo kuhanje za kaj več pa rabimo podatke še iz posode in razdelimo proces kuhanja na faze.

Sam postopek automatskega kuhanja poteka v treh fazah:

1. segrevanje,

2. analiza,

3. automatsko kuhanje.

V prvi fazi segrevanja, uporabnik na kuhalo postavi posodo z hrano in vklopi štedilnik. V drugi fazi analize doseženega temperaturnega polja kontrolna elektronika na osnovi hitrosti spremembe temperaturnega polja in dovedene energije v fazi segrevanja določi nivo energije potreben v fazi kuhanja.

V tretji fazi kuhanja se dovaja optimalno potrebna energija, ki se s pomočjo senzorjev samo še kontrolira in po potrebi korigira. Po preteku od uporabnika določenega časa se proces konča. Procesi kuhanja so v praksi toliko različni, da jih samo z poznano temperaturo dna posode zelo težko točno določimo. Uporabnik preko uporabniškega vmesnika določi osnovne vrste kuhanja, ki ga želi uporabiti.

Osnovne vrtse so lahko:

1. kuhanje z vodo,

2. kuhanje z manj vode,

3. pečenje,

4. vzdrževanje določene temperature,

5. poljuben postopek kuhanja določen od strani uporabnika Opcija kuhanje z vodo je klasično kuhanje. Osnova je vrenje in v to skupino spadajo predvsem juhe.

Pri kuhanju z manj vode, ki se uporablja predvsem pri pripravi zelenjave zaradi zadrževanja mineralov in vitaminov in je podobno kuhanju v pari se dovedena energija regulira zelo precizno na osnovi samo temperaturnega polja.

Pri pečenju se energija dovaja na način da temperatura dna doseže potreben nivo za pečenje, z zvočnim signalom se obvesti uporabnik, da je ta nivo dosežen in potem se v fazi pečenja dovaja potrebna energija za samo pečenje.

V slučaju topljenja čokolade, kuhanja mleka, topljenja zamrznjene hrane ali drugih pripravah, ko je potrebna določena temperatura uporabnik preko uporabniškega vmesnika določi temperaturo ali program za kuhanje.

Uporabniški vmesnik je lahko gumb 17 na štedilniku, ki pa ga lahko postavimo tudi na pokrovko, kjer meri temperaturo pokrovke in s tem omogoča kvalitetnejšo regulacijo procesa kuhanja

Claims (36)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Naprava za kuhanje z avtomatsko regulacijo plina označena s tem, da se doveden plin in s tem energija potrebna za kuhanje optimalno in avtomatsko regulira.
2. 2. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da jo sestavljajo, ročni ventil z varnostno funkcijo (1), termočlen (2), gorilnik (3),vžigalnik (4), Regulator tlaka (5) in temperaturni senzor (8) kot kontaktni merilnik temperature lonca, nameščen tako, da se dotika dna lonca.
3. 3. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da ima krmilni modul (9), ki je krmilno regulacijsko vezje.
4. 4. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da ima električni ventil (11), krmiljen za potrebe regulacije in kontrolirano delovanje štedilnika.
5. 5. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da ima opcijsko modul DC/DC 10, ki odvečno električno energijo termočlena pretvori v uporabno obliko in jo shrani.
6. 6. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da ima pilotski plamen (12): mini gorilnik, ki zagotavlja plamen med regulacijo v času izklopljenega gorilnika.
7. 7. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, krmilno regulacijskega vezje omogoča vklop vžigalnika (4) na zahtevo uporabnika ali z zahtevo regulacije kuhanja.
8. 8. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da je ohišje naprave lahko kuhalnik, vgradni štedilnik, samostoječi štedilnik z eno ali več kuhalnih mest.
9. 9. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da se hrana pripravlja v posodi, ki je lahko klasična premična ali pa posebna, pritrjena kot sestavni del naprave.
10. 10. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da krmilno regulacijskega vezje omogoča spremljanje prisotnosti plamena s pomočjo termočlena (2) in zagotavljanje energije za držanje varnostnega ventila (6) v odprtem stanju.
11. 11.Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da se regulira temperatura v loncu s krmiljenjem električnega ventila (11) ter s tem krmiljenjem plamena na gorilniku (3).
12. 12. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da se meri temperature na dnu lonca z temperaturnim senzorjem (8) in pripadajočim ojačevalnikom v krmilnem modulu (9).
13. 13. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da krmilni modul (9) s pomočjo mikroprocesorja (13) in programa preko ojačevalnika spremlja temperaturne spremembe na senzorju (8) in temperaturne spremembe na termočlenu (2).
14. 14 .Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, elektronsko vezje omogoča upravljanje ventila (11) preko releja (16).
15. 15 .Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, elektronsko vezje omogoča vklop vžigalnika (4) preko modula (14).
16. 16 .Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, elektronsko vezje omogoča napajanje tuljave (15) za ročnim ventilom (1).
17. 17 .Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da ima gumb (17) nameščen na ročnem ventilu (1) in se lahko sname z nosilca.
18. 18 .Naprava za kuhanje po zahtevku 17 označena s tem, da je v gumbu nameščen izbirnik za različne načine kuhanja, izbiro temperature ali časa. Povezan je preko žične ali brezžične povezave z modulom (9).
19. 19 .Naprava za kuhanje po zahtevku 17 označena s tem, da ima akumulator energije, ki je lahko baterija, se napaja preko modula (9) ali pa se napaja s pomočjo modula (10).
20. 20 .Naprava za kuhanje po zahtevku 18 označena s tem, to da ima gumb brezžično povezavo z modulom (9).
21. 21 .Naprava za kuhanje po zahtevku 18 označena s tem, da ima gumb senzorje in se lahko pritrdi na pokrovko in s tem pošilja podatke iz posode.
22. 22 .Naprava za kuhanje po zahtevku 18 označena s tem, da odvečno električno energijo termočlena (2) s pomočjo modula (10), ki je DC/DC pretvornik spremeni v napetost iz nekaj mikro Voltov v nekaj Voltov.
23. 23. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da se optimalno regulira energija na osnovi analize temperaturnega polja s pomočjo senzorja za določanje temperature dna in iz podatkov, ki jih preko komunikacijske elektronike dobi regulator o temperaturi na posodi.
24. 24. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da energijo iz termočlena shrani v akumulatorje električne energije za delovanje elektronike brez dodatnega napajanja.
25. 25. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, . --- · · · ·

    A 5> ····:.* :::* da temperaturni senzor na grelcu omogoča temperaturno regulacijo plinskega gorilca na način da se prekine dovod plina in s tem omogoči tudi zelo niskoenergetsko kuhanje.
26. 26. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da je v klasičnem plinskem gorilcu, ki je sestavljen iz zgornjega dela in spodnjega dela gorilca, je vgrajeno fiksno vodilo za temperaturni senzor.
27. 27. Naprava za kuhanje po zahtevku 26 označena s tem, vstavljeno še eno vodilo za senzor, ki pa je montirano fiksno in nepredušno na telo.
28. 28. Naprava za kuhanje po zahtevku 26 označena s tem, gibanje tipala s pomočjo vzmeti na nosilcu tipala za določen hod navzgor in navzdol omejen z višino nosilca posode in samim aktivatorjem stikala.
29. 29. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da postopek automatskega kuhanja poteka v treh fazah: segrevanje, analiza, avtomatsko kuhanje.

    4 (ο
30. 30. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da uporabnik preko uporabniškega vmesnika določi osnovne načine kuhanja: kuhanje z vodo, kuhanje z manj vode, pečenje, vzdrževanje določene temperature ali drugačen poljuben način kuhanja določen v programu.
31. 31. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da ima uporabniški vmesnik je lahko gumb (17), ki pa ga lahko postavimo tudi na pokrovko, Iger meri temperaturo pokrovke in s tem omogoča kvalitetnejšo regulacijo procesa kuhanja.
32. 32. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da v fazi segrevanja mikroprocesor vključi senzorski del v štedilniku in preko komunikacijskega dela tudi del na posodi in potem vključi grelec, ki segreva posodo do uspostavljanja celjenega temperaturnega polja skozi celo posodo.
33. 33. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da v fazi analize kontrolna elektronika na osnovi hitrosti spremembe temperaturnega polja in dovedene energije v fazi segrevanja določi nivo energije potreben v fazi kuhanja.
34. 34. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da v fazi kuhanja kontrolna elektronika dovaja optimalno potrebno energijo.
35. 35. Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da preko komunikacijskega vmesnika naprava za kuhanje lahko sprejme podatke iz posebnih posod kot so lonci za kuhanje pod pritiskom, voki, friteze in slične naprave in s tem določi optimalen tok energije.
36. 36.Naprava za kuhanje po zahtevku 1 označena s tem, da se plamen lahko ugasne, ko se posoda dvigne in takoj prižge, ko se posoda postavi.