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Dokumentenidentifikation DE10028595B4 13.05.2004
Titel Verfahren zum Überwachen des Betriebes eines Dampferzeugers für Gargeräte
Anmelder Convotherm Elektrogeräte GmbH, 82436 Eglfing, DE
Vertreter Zmyj, E., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anw., 81669 München
DE-Anmeldedatum 09.06.2000
DE-Aktenzeichen 10028595
Offenlegungstag 03.01.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.05.2004
IPC-Hauptklasse F24C 9/00
IPC-Nebenklasse A47J 27/16   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen des Betriebes eines Dampferzeugers für Gargeräte.

Gargeräte, insbesondere Heißluftdämpfern, bei denen die aufzubereitenden Speisen mittels Dampf und Heißluft gegart werden, weisen in der Regel einen Dampferzeuger auf, der den für den Dämpfvorgang notwendigen Dampf liefert.

Damit für eine kontinuierliche Dampferzeugung immer genügend Wasser vorhanden ist und die Heizflächen des Dampferzeugers nicht trocken erhitzt werden, was zum Auslösen eines Sicherheitstemperaturbegrenzers oder zum vorzeitigen Verschleiß der Heizkörper führen würde, sind diese Dampferzeuger mit Wasserfüllstandsüberwachungseinrichtungen versehen. In vorteilhafter Weise werden hierbei Füllstandselektroden eingesetzt, mit deren Hilfe über die elektrische Leitfähigkeit des Wassers der Füllstand im Dampferzeuger gemessen werden kann.

Beim Betrieb solcher Dampferzeuger bereitet hartes und somit mineralhaltiges Wasser Probleme, die nicht nur zu Beeinträchtigungen und kurzzeitigen Störungen, sondern auch zu einem vollständigen Ausfall des Dampferzeugers führen können.

Bei der Erwärmung von Wasser über 60°C fallen die gelösten Mineralien aus und können besonders bei Vorhandensein von Kalzium und Magnesium zu einem harten Kalkbelag führen. Diese Verkalkung führt zu einer Verminderung des Wärmeübergangs zwischen der Heizfläche und dem eingefüllten Wasser, was zu einer Überhitzung der Heizflächen führen kann. Weiterhin kann die Verkalkung im Dampferzeuger zu einer Verstopfung von Zu- und Abläufen führen, insbesondere durch von den Heizflächen sich ablösende Kalkteile.

Aus der EP 0 383 327 A1 ist ein Dampferzeuger für Gargeräte mit einer Entkalkungseinrichtung bekannt, bei welcher in einstellbaren Intervallen in Abhängigkeit von der Betriebsdauer und/oder der Temperatur der Heizeinrichtung automatisch eine Durchspülung des Dampferzeugers und damit eine Abführung von am Boden des Dampferzeugers sich ansammelnden Kalkteilen erfolgt. Hierdurch können aber nur die von den Wänden oder den Heizflächen abgefallenen Kalkteile entfernt werden. Die Spülung erfolgt dabei in unmittelbarer Nähe des Bodens des Dampferzeugers, wodurch diese Sedimentteile ausgetragen werden.

Bei höherer Konzentration an Phosphaten, Kalzium, Magnesium, Karbonat, Sulfat und Natrium im Wasser des Dampferzeugers steigt nicht nur die Gefahr der Verkalkung, sondern auch die Neigung des Wassers beim Sieden aufzuschäumen. Eine Konzentrationserhöhung dieser Stoffe entsteht bei mineralhaltigem Wasser im Dampferzeuger zwangsläufig durch die Nachspeisung von immer wieder neuem, frischem Wasser zum Ausgleich des bereits verdampften Wassers. Das Wasser wird sichtbar trüb und beginnt ab einer bestimmten Konzentration der oben genannte Stoffe beim Sieden zu schäumen.

Die Folge erhöhter Mineralstoffkonzentrationen im Wasser ist nicht nur die Verkalkung des Dampferzeugers, sondern auch ein Versagen der Füllstandsüberwachung im Dampferzeuger auf der Basis der elektrischen Leitfähigkeit wegen der eintretenden Aufschäumung, da Schaum ebenfalls elektrisch leitfähig ist. Die Füllstandselektroden können dann nicht mehr den tatsächlichen Wasserstand messen, da eine Unterscheidung zwischen Schaum und Wasser durch diese Elektroden nicht möglich ist. Die Folge hiervon ist, daß die Füllstandsüberwachungselektroden einen Wasserstand anzeigen, der tatsächlich nicht vorhanden ist, wodurch der Wasserstand bis unter die Heizflächen absinkt, was zu einer Überhitzung der Heizflächen führt. In diesem Zustand hört dann bei Fehlen von Wasser der Siedevorgang auf, wodurch der Schaum wieder zusammenfällt, und dann die Meldung über fehlendes Wasser häufig zu spät kommt. Ein solcher Vorgang führt demgemäß nicht nur zur Schädigung des Dampferzeugers und insbesondere seiner Heizflächen, sondern auch zu einer Unterbrechung des Garvorganges wegen fehlender Dampfproduktion.

Mit der weiter oben beschriebenen bekannten Einrichtung bei einem Dampferzeuger lassen sich die Probleme, die mit der Schaumbildung aufgrund eines hohen Härtegrades des Wassers zusammenhängen, nicht lösen. Diese bekannte Vorrichtung berücksichtigt somit nicht die Härte des Wassers oder den Verkalkungsgrad des Dampferzeugers, sondern entfernt nur in einstellbaren Intervallen die am Boden des Dampferzeugers sich ansammelnden, losen Kalkteile.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dessen Hilfe die sich bei hartem Wasser ergebenden Nachteile, die insbesondere mit der Schaumbildung zusammenhängen, weitgehend zu vermeiden, das heißt, der Gefahr einer Verkalkung und einer Fehlanzeige durch Schaumbildung in Verbindung mit einer Überhitzung der Heizflächen entgegenzuwirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Betriebes des Dampferzeugers zumindest ein wesentlicher Betriebsparameter desselben gemessen, der gemessene Ist-Wert mit einem Soll-Wert verglichen und das Ergebnis des Vergleiches als Regelgröße oder Steuergröße für die Behebung der Ursache der Abweichung oder für die Abschaltung des Dampferzeugers verwendet wird und daß der jeweilige Soll-Wert bei einem unbeeinträchtigten Dampferzeuger erfaßt und abgespeichert wird. Der jeweilige Soll-Wert für jeden Betriebsparameter wird also bei einem neuen Dampferzeuger oder bei einem sorgfältig entkalkten Dampferzeuger in der ersten noch nicht beeinträchtigten Betriebsphase festgestellt und dient somit als Vergleichswert bei späteren Messungen während des Betriebes eines Dampferzeugers. Bei der Feststellung des Soll-Wertes werden bei einem unbeeinträchtigten Dampferzeuger, d.h. bei einem neuen Dampferzeuger oder bei einem sorgfältig entkalkten Dampferzeuger, mehrere Messungen durchgeführt, um einen Mittelwert zu erhalten, da bestimmte Zufälligkeiten, wie Stromschwankungen, auszuschließen sind.

Die erhaltene Regelgröße oder Steuergröße wird vorzugsweise für die Durchführung eines Wasserwechslers oder eines Entkalkungsvorganges herangezogen.

Ein wesentlicher Parameter ist der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frischwasserauffüllvorgängen bei Siedetemperatur des Wassers im Dampferzeuger in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Heizleistung. In der Praxis wird man bei verschiedenen Heizleistungen die jeweiligen Zeitabstände bei einem noch unbeeinträchtigten Dampferzeuger messen und abspeichern und so die jeweiligen Soll-Werte für einen späteren Vergleich erhalten.

Weitere wesentliche Betriebsparameter sind die Siedetemperatur des Wassers im Dampferzeuger, die von der Höhe über dem Meeresspiegel abhängt, die Fülldauer zwischen den von den Füllstandsüberwachungseinrichtungen festgelegten Niedrig- und Hochwasserständen des Dampferzeugers, die Fülldauer bis zum Höchststand nach vollständiger Entleerung des Dampferzeugers und die Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Wassers im Dampferzeuger bei vorgegebener Heizleistung, das heißt bei jeweils verschiedenen Heizleistungen. Diese Aufzählung wesentlicher Betriebsparameter ist nicht abschließend, sondern umfaßt nur diejenigen, die bevorzugt bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung berücksichtigt werden. Diese bei der ersten Inbetriebnahme eines Dampferzeugers gemessenen und gespeicherten Soll-Werte werden bei der späteren Überwachung mit den dann gemessenen Ist-Werten verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs stellt eine Regelgröße oder eine Steuergröße dar, die dann zu den nachfolgend beschriebenen Eingriffen in den Betriebsablauf eines Dampferzeugers führen.

Wenn bei Überschreiten des Zeitabstands-Soll-Wertes für das Frischwasserauffüllen bei Siedetemperatur eine kleine Menge kalten Frischwassers in den Dampferzeuger gespritzt oder gesprüht wird, so läßt sich hierdurch ein möglicherweise gebildeter Schaum zum Zusammenfallen bringen. Liegt eine solche Schaumbildung vor und wird etwas kaltes Wasser eingesprüht, so ist nach dem Zusammenfallen des Schaumes die Füllstandsregelung des Dampferzeugers wieder in der Lage, einen eventuell vorhandenen Wassermangel zu erkennen, wodurch das fehlende Wasser nachgefüllt und eine Überhitzung der Heizflächen vermieden werden kann.

Die Sicherheit beim Betrieb des Dampferzeugers wird auch bei einfacher Ausgestaltung dadurch erhöht, dass ein konstanter Zeitabschnitt und eine Wassermenge, die geringer ist als die verdampfte Wassermenge während dieses Zeitabschnittes, für das Einspritzen oder Einsprühen von Wasser in den Dampferzeuger festgelegt wird. Hierdurch wird eine Schaumbildung und gleichzeitig auch ein Überfüllen des Dampferzeugers vermieden.

Stellt die Füllstandsmeßeinrichtung nach dem kurzen Einsprühen von Frischwasser keinen Mangel fest, so wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung bei der Feststellung einer ausreichenden Wasserfüllhöhe nach dem Einsprühen von Frischwasser in den Dampferzeuger wegen Überschreitens des Zeitabstands-Soll-Wertes mindestens eine Spülung umfassend eine Entleerung und eine Füllung des Dampferzeugers mit Frischwasser durchgeführt. Hierdurch kann festgestellt werden, ob für das Überschreiten des Zeitabstands-Soll-Wertes ein, durch Reinigungsmittel hervorgerufener Schaum, welcher sich nicht durch Einsprühen von Frischwasser auflösen lässt, die Ursache war. Die Durchführung von mindestens einer Spülung führt dann dazu, das Reinigungsmittel und damit die Ursache für die Schaumbildung zu beseitigen. Liegt dann immer noch eine Abweichung zum Zeitabstands-Soll-Wert vor, so ist die Füllstandsmeßeinrichtung zu überprüfen.

Wenn eine solche Störung nicht vorliegt, wird nach Feststellen der richtigen Funktionsweise der Füllstandsüberwachungseinrichtung nach dem Einsprühen von Frischwasser mindestens eine Spülung, umfassend eine Entleerung und eine Füllung des Dampferzeugers mit Frischwasser nach Ablauf des laufenden Garprogrammes durchgeführt. Es wird also, wenn eine durch Reinigungsschaum entstandene Störung nicht vorliegt, nach dem Einsprühen von Frischwasser ein Wassermangel festgestellt, zunächst der Dampferzeuger mit Wasser aufgefüllt und angenommen, dass die Ursache für das Überschreiten des Zeitabstands-Soll-Wertes eine hohe Konzentration an Mineralien und damit aufschäumendes Wasser war. In diesem Falle wird deshalb erst nach Ablauf des Garprogrammes und Unterschreiten einer bestimmten Temperatur im Dampferzeuger eine Spülung durchgeführt, um den laufenden Garvorgang nicht zu stören, weil diese festgestellte Störung durch das Nachfüllen von Wasser behoben und damit die Gefahr einer Überhitzung der Heizflächen beseitigt wurde. Diese Maßnahme wird durchgeführt, um einer zunehmenden Erhöhung der Konzentration an Mineralien im Wasser des Dampferzeugers vorzubeugen, die Ursache für die Schaumbildung und das dadurch ausgelöste Einsprühen von einer kleinen Menge Frischwasser in den Dampferzeuger war.

Um den eingangs erläuterten Folgen, die sich aus einer hohen Wasserhärte und der Erhöhung der Konzentration an Mineralien in dem Wasser des Dampferzeugers ergeben, noch weiter vorzubeugen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Anzahl der Einsprühvorgänge gezählt und abgespeichert wird und daß in Abhängigkeit von dieser Anzahl je vorgebener Zeiteinheit die Notwendigkeit einer Entkalkung angezeigt und bei Nichtdurchführung die Heizung für den Dampferzeuger abgeschaltet wird.

Es ist aber auch möglich, daß die Anzahl der Einsprühvorgänge gezählt und abgespeichert wird und daß in Abhängigkeit von dieser Anzahl je vorgebener Zeiteinheit eine Entkalkung des Dampferzeugers automatisch durchgeführt wird. Hier kann insbesondere eine chemische Entkalkung durchgeführt werden, die alle Kalkablagerungen entfernt und nicht nur zu einer Entfernung der Kalksedimente am Boden des Dampferzeugers führt.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Überwachen des Betriebes eines Dampferzeugers für Gargeräte, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes des Dampferzeugers zumindest ein wesentlicher Betriebsparameter desselben gemessen, der gemessene Ist-Wert mit einem Soll-Wert verglichen und das Ergebnis des Vergleichs als Regelgröße oder Steuergröße für die Behebung der Ursache der Abweichung oder für die Abschaltung des Dampferzeugers verwendet wird und daß der jeweilige Soll-Wert bei einem unbeeinträchtigten Dampferzeuger erfasst und abgespeichert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Betriebsparameter der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frischwasserauffüllvorgängen bei Siedetemperatur des Wassers im Dampferzeuger in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Heizleistung ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Betriebsparameter die Siedetemperatur des Wassers im Dampferzeuger ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Betriebsparameter die Fülldauer zwischen den von den Füllstandsüberwachungseinrichtungen festgelegten Niedrig- und Hochwasserständen des Dampferzeugers ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Betriebsparameter die Fülldauer bis zum Höchststand nach vollständiger Entleerung des Dampferzeugers ist.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Betriebsparameter die Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Wassers im Dampferzeuger bei vorgegebener Heizleistung ist.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten des Zeitabstands-Soll-Wertes für das Frischwasserauffüllen bei Siedetemperatur eine kleine Menge kalten Frischwassers in den Dampferzeuger gespritzt oder gesprüht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein konstanter Zeitabschnitt und eine Wassermenge, die geringer ist als die verdampfte Wassermenge während dieses Zeitabschnittes, für das Einspritzen oder Einsprühen von Wasser in den Dampferzeuger festgelegt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Feststellung einer ausreichenden Wasserfüllhöhe nach dem Einsprühen von Frischwasser in den Dampferzeuger trotz Überschreitens des Zeitabstands-Soll-Wertes mindestens eine Spülung umfassend eine Entleerung und eine Füllung des Dampferzeugers mit Frischwasser durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellen der richtigen Funktionsweise der Füllstandsüberwachungseinrichtung nach dem Einsprühen von Frischwasser mindestens eine Spülung umfassend eine Entleerung und eine Füllung des Dampferzeugers mit Frischwasser nach Ablauf des laufenden Garprogrammes durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Einsprühvorgänge gezählt und abgespeichert wird und daß in Abhängigkeit von dieser Anzahl je vorgegebener Zeiteinheit die Notwendigkeit einer Entkalkung angezeigt und bei Nichtdurchführung die Heizung für den Dampferzeuger abgeschaltet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Einsprühvorgänge gezählt und abgespeichert wird und daß in Abhängigkeit von dieser Anzahl je vorgegebener Zeiteinheit eine automatische Entkalkung des Dampferzeugers durchgeführt wird.
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