Feuerungsvorrichtung sowie Verfahren zur Detektion von Flüssigkeit in einer Feuerungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Feuerungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion von Flüssigkeit in einer Feuerungsvorrichtung, insbesondere für ein Gargerät.

Neben Gargeräten, die mit Strom betrieben werden, sind Gargeräte bekannt, die zur Wärmeerzeugung Brennstoffe verbrennen, beispielsweise Erdgas oder Flüssiggas.

Zur Beheizung dieser Gargeräte wird der Brennstoff in einer Feuerungsvorrichtung von einem Brenner verbrannt, um die Garraumatmosphäre zu erhitzen oder, im Falle eines Dampfgarers, Wasser zu verdampfen.

Feuerungsvorrichtungen bestehen in der Regel aus einer Brennkammer, in der ein Brenner und eine Zündelektrode angeordnet sind. Die Zündelektrode zündet den Brenner. Außerdem kann sie dazu verwendet werden, die Flamme zu überwachen.

Bei einer Feuerungsvorrichtung, die in einem Gargerät verwendet wird, besteht ein Risiko, dass Flüssigkeit in die Brennkammer eindringen kann. Ursache hierfür kann (neben einem Defekt) insbesondere eine unsachgemäße Reinigung des Gargeräts sein, die dazu führt, dass Reinigungsflotte in die Feuerungsvorrichtung gelangt. Diese Flüssigkeit in der Feuerungsvorrichtung führt zu Problemen beim Betrieb des Brenners, beispielsweise zu Knallgeräuschen beim Zünden des Brenners, zum Ausbleiben der Zündung oder zu unerwünschter Thermoakustik.

Zudem führt Flüssigkeit in der Feuerungsvorrichtung zu einer schnellen Alterung aller relevanten Bauteile in der Brennkammer. Aus diesem Grund ist es wünschenswert zu erkennen, wenn sich Flüssigkeiten in der Brennkammer befinden.

Für Feuerungsvorrichtungen für Gebäudeheizungen ist es bekannt, in der Brennkammer einen Flüssigkeitsdetektor vorzusehen (siehe die DE102010021348DE 10 2010 021 348 A1A1). Der Flüssigkeitsdetektor enthält eine Zündelektrode und detektiert Flüssigkeiten anhand einer sehr kurzen Messstrecke zwischen der Zündelektrode und einem Leiter, der auf einem anderen Potential liegt als die Zündelektrode. Sobald eine Flüssigkeit in der Messstrecke vorhanden ist und die beiden Leiter kontaktiert, kann ein Strom zwischen den beiden Leitern fließen bzw. verändert sich die Kapazität über die Messstrecke. Diese Veränderungen können von einer Steuereinheit gemessen und interpretiert werden.

Jedoch erfordert der bekannte Flüssigkeitsdetektor eine zusätzliche Zündelektrode zur Bildung der Messstrecke, wodurch die Kosten und Komplexität einer mit solchen Fühlern ausgestatteten Feuerungsvorrichtung steigen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Feuerungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Detektion von Flüssigkeiten innerhalb der Brennkammer auf einfache und kostengünstige Weise erlaubt.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Feuerungsvorrichtung, insbesondere für ein Gargerät, mit einem Gehäuse, einer Brennkammer, die in dem Gehäuse gebildet ist, einem Brenner, der in der Brennkammer angeordnet ist, und einer vom Gehäuse beabstandeten Zündelektrode, die dem Brenner zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zünd- bzw. Überwachungselektrode, bezogen auf eine normale Montageposition der Feuerungsvorrichtung, zumindest teilweise unterhalb des Brenners angeordnet ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Detektion von Flüssigkeiten in der Brennkammer auch ohne zusätzliche Bauteile der Feuerungsvorrichtung realisiert werden kann. Hierzu wird die ohnehin vorhandene Zündelektrode als Fühler benutzt, wobei ein definierter Spalt oder Abstand zwischen der Zündelektrode und dem Gehäuse als Messstrecke dient. Im Regelfall, das heißt ohne Flüssigkeit in der Brennkammer, ist der Spalt zwischen Zündelektrode und Gehäuse mit Luft oder Abgas gefüllt, sodass kein elektrischer Strom über den Spalt fließen kann. Füllt sich jedoch die Brennkammer mit Flüssigkeit und wird der Spalt von der Flüssigkeit ausgefüllt, so werden die Zündelektrode und das Gehäuse elektrisch kontaktiert, und es kann ein Strom von der Zündelektrode bzw. dem Brenner zum Gehäuse fließen. Ebenfalls ist eine Detektion einer Änderung der Kapazität im Spalt zwischen Gehäuse und Brenner bzw. Zündelektrode denkbar, da ein mit Luft gefüllter Spalt eine andere Kapazität aufweist als ein mit Flüssigkeit gefüllter Spalt.

Bei einem erfindungsgemäßen Gargerät handelt es sich insbesondere um ein Profi-Gargerät, wie es in Restaurants, Kantinen und der Großgastronomie verwendet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zündelektrode zumindest teilweise unterhalb des tiefsten Abschnittes des Brenners angeordnet ist. Dies gewährleistet, dass in die Brennkammer eintretende Flüssigkeit unmittelbar detektiert wird, da sie sich aufgrund der Schwerkraft in dem Bereich der Brennkammer sammelt, in dem die Detektion erfolgt.

Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Zündelektrode in ihrem unterhalb des Brenners liegenden Bereich zumindest teilweise unisoliert ist. Dies erleichtert, dass sich ein Strompfad von der Zündelektrode zum Gehäuse ausbildet, wenn sich in der Brennerkammer Flüssigkeit ansammelt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwischen der Zündelektrode und dem Gehäuse ein Spalt von mindestens 2 cm vorhanden ist. Ein derart großer Spalt führt zu einer hohen Detektionsschwelle und vermeidet fehlerhafte Detektionen, die auf einen dünnen Film von Kondenswasser zurückzuführen sind; Kondenswasser beeinträchtigt die Funktion des Brenners nicht und sollte daher nicht zum Ansprechen der Detektionsvorrichtung führen.

Gemäß einer Ausgestaltung ist der Brenner gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert. Auch dies verhindert fehlerhafte Detektionen, die auf einen elektrischen Kontakt zwischen Brenner und Zündelektrode zurückzuführen sind.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Gehäuse geerdet, wodurch die zum Detektieren nötige Potentialdifferenz leicht erzeugt werden kann.

Erfindungsgemäß ist eine Steuereinheit vorgesehen, die eine Änderung eines elektrischen Parameters zwischen dem Gehäuse und einem der Bauteile Zündelektrode und Brenner erfassen kann. Mit der Steuereinheit kann der sich bei einem Flüssigkeitseinbruch ausbildende Strompfad zwischen dem Gehäuse und der Zündelektrode bzw. dem Brenner oder die sich ergebende Änderung der Kapazität zwischen diesen Bauteilen einerseits mit geringem Aufwand erfasst und andererseits mit der nötigen Treffsicherheit interpretiert werden.

Zur Lösung der o. g. Aufgabe ist auch ein Verfahren zum Detektieren eines Flüssigkeitseinbruchs in eine Feuerungsvorrichtung vorgesehen, die ein Gehäuse, eine Zündelektrode, einen Brenner und eine Steuereinheit aufweist, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: Zunächst erzeugt die Steuereinheit eine Potentialdifferenz zwischen dem Gehäuse und einem der beiden Bauteile Brenner und Zündelektrode. Dann erfasst die Steuereinheit, ob ein Strom zwischen dem Bauteil und dem Gehäuse fließt oder sich die Kapazität zwischen dem Bauteil und dem Gehäuse ändert. Falls das Fließen eines Stroms oder eine Änderung der Kapazität oberhalb einer vorbestimmten Schwelle erfasst wird, wird dies als Flüssigkeitseinbruch interpretiert, und die Steuereinheit veranlasst weitere Schritte. Hinsichtlich der sich ergebenden Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.

Falls ein Flüssigkeitseinbruch detektiert wird, kann die Steuereinheit den Betrieb der Feuerungsvorrichtung abbrechen, die Brennstoffzufuhr zum Brenner unterbrechen und/oder ein Signal, insbesondere eine Warnmeldung oder ein Warnton für einen Benutzer, erzeugen. Dies gewährleistet, dass die Feuerungsvorrichtung nicht in einem potentiell unsicheren und zu erhöhtem Verschleiß führenden Zustand betrieben wird.

Vorzugsweise führt die Steuereinheit, bevor sie ein Signal zum Zünden des Brenners gibt, die obigen Schritte durch, so dass sichergestellt wird, dass die Feuerungsvorrichtung nur dann in Betrieb genommen wird, wenn keine Flüssigkeit in die Brennkammer eingedrungen ist.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit eine Flüssigkeitsdetektion in regelmäßigen Abständen während des Betriebs der Feuerungsvorrichtung vornimmt. Auf diese Weise kann auch während des laufenden Betriebs überprüft werden, ob sich die Feuerungsvorrichtung in einem ordnungsgemäßen Zustand befindet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

1 schematisch ein erfindungsgemäßes Gargerät mit einer erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung,

2 eine vergrößerte Ansicht der Feuerungsvorrichtung nach 1,

3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung,

4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung, und

5 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung.

In 1 ist ein Gargerät 10 im Schnitt dargestellt. Das Gargerät 10 weist einen Körper 12 auf, in dem ein Technikraum 14 und ein Garraum 16 ausgebildet sind.

Der Garraum 16 wird von einer Türe 18 verschlossen, die schwenkbar am Körper 12 angeordnet ist.

Im Technikraum 14 ist eine Feuerungsvorrichtung 20 vorgesehen, die eine Steuereinheit 22 und eine Brennkammer 24 aufweist, welche von einem zylindrischen Gehäuse 26 gebildet wird.

Die Feuerungsvorrichtung 20 ist in 2 vergrößert dargestellt.

In der Brennkammer 24 sind ein Brenner 28 sowie eine Zündelektrode 30 vorgesehen. Die Zündelektrode kann im Betrieb der Feuerungsvorrichtung auch in an sich bekannter Weise als Überwachungselektrode für die Flamme des Brenners dienen.

Die Zündelektrode 30 steht mit der Steuereinheit 22 in Verbindung und kann von dieser mit einer Spannung beaufschlagt und gesteuert werden.

Die Steuereinheit 22 kann neben der Zündelektrode 30 auch den Brenner 28, insbesondere die Brennstoffzufuhr zum Brenner 28, steuern.

Das Gehäuse 26 ist geerdet und gegenüber der Zündelektrode 30 isoliert.

Auch kann das Gehäuse 26 gegenüber dem Brenner 28 isoliert sein.

Der Brenner 28 ist in der in 2 dargestellten Ausführungsform am Ende eines horizontal angeordneten Versorgungsrohres 32 vorgesehen. Das Versorgungsrohr 32 durchstößt das Gehäuse 26 an einer seiner Kopfseiten.

Der Brenner 28 kann auch einstückig mit dem Versorgungsrohr 32 ausgeführt sein und einen Abschnitt des Versorgungsrohres 32 bilden.

In Bezug auf die Schwerkraft G (hier durch einen Pfeil angedeutet) und auf die normale Einbauposition der Feuerungsvorrichtung ist die Zündelektrode 30 unterhalb des Brenners 28 angeordnet. Die Zündelektrode 30 und das Gehäuse 26 sind voneinander beabstandet, so dass zwischen ihnen ein definierter Spalt A gebildet ist.

Der Spalt A ist beispielsweise mindestens 2 cm groß, um Fehldetektionen zu vermieden, die durch kleine Kondensattropfen am Gehäuse 26 ausgelöst werden könnten.

Zur Detektion einer Flüssigkeit F, die in die Brennkammer 24 eingetreten ist, wird nun die Zündelektrode 30 von der Steuereinheit 22 mit einer Spannung beaufschlagt.

Ist keine Flüssigkeit F in der Brennkammer 24 vorhanden, fließt kein Strom zwischen der Zündelektrode 30 und dem Gehäuse 26, da im Spalt A ausschließlich Luft vorhanden ist. Die Luft isoliert die Zündelektrode 30 vom Gehäuse 26.

Auch ist es denkbar, dass die Steuereinheit 22 die Kapazität über den Spalt A zwischen der Zündelektrode 30 und dem Gehäuse 26 misst.

Tritt nun Flüssigkeit F in die Brennkammer 24 ein und füllt den Spalt A vollständig (vgl. 2), so schließt sie das Gehäuse 26 und die Zündelektrode 30 kurz. In diesem Fall fließt ein Strom K zwischen Gehäuse 26 und Zündelektrode 30, der von der Steuereinheit 22 detektiert wird.

Auch kann die Steuereinheit 22 die Veränderung der Kapazität des Spaltes feststellen, da durch das Eindringen der Flüssigkeit F in den Spalt A sich die Kapazität der Anordnung Gehäuse 26 Zündelektrode 30 geändert hat.

Von der Steuereinheit 22 wird nun ein Strom oder eine Änderung der Kapazität über den Spalt A dahingehend interpretiert, dass eine Flüssigkeit F in der Brennkammer 24 vorhanden ist.

Die Zündelektrode 30 dient somit als Fühler zur Flüssigkeitserkennung, sodass keine weiteren Fühler notwendig sind.

Die Steuereinheit 22 kann nun Maßnahmen ergreifen, um eine Beeinträchtigung oder Fehlfunktion der Feuerungsvorrichtung 20 zu verhindern und den Benutzer des Gargeräts 10 auf die eingetretene Flüssigkeit F aufmerksam zu machen.

Dies kann durch einen Abbruch des Betriebs der Feuerungsvorrichtung 20, einer Unterbrechung der Brennstoffzufuhr zum Brenner 28 und/oder durch ein Signal, insbesondere eine Warnmeldung oder einen Warnton, an den Benutzer geschehen.

Der Benutzer kann dann beispielsweise eine mit der Wartung des Gargeräts 10 beauftragte Person zurate ziehen, um die Flüssigkeit F aus der Brennkammer 24 zu entfernen.

Die Überprüfung, ob in der Brennkammer 24 eine Flüssigkeit F eingetreten ist, erfolgt von der Steuereinheit 22 vor der Inbetriebnahme des Brenners 28, also vor dem Versuch der Zündung des Brenners 28.

Außerdem kann die Detektion einer Flüssigkeit F in der Brennkammer 24 durch die Steuereinheit 22 während des Betriebs des Brenners 28 in regelmäßigen Abständen wiederholt werden.

In den 3 bis 5 sind weitere Ausführungsformen der Feuerungsvorrichtung dargestellt, wobei gleiche oder funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede eingegangen.

In einer zweiten Ausführungsform der Feuerungsvorrichtung 20, die in 3 gezeigt ist, ist der Brenner 28 hängend angeordnet. Das heißt, der Brenner 28 ist unterhalb des nun vertikalen Versorgungsrohres 32 vorgesehen. Auch der Brenner 28 ist in dieser Ausführungsform vertikal orientiert und die Zündelektrode 30 ist seitlich vom Brenner 28 angeordnet.

In dieser Anordnung ist die Spitze der Zündelektrode 30 nach unten (in Bezug auf die Schwerkraft G) verlängert, sodass die Zündelektrode 30 zumindest mit einem Teil unterhalb des untersten Punktes des Brenners 28 angeordnet ist. Auf diese Weise ist auch in hängender Anordnung der Brennkammer 24 eine Detektion von Flüssigkeit F in der Brennkammer 24 möglich, bevor die Flüssigkeit F die Funktion des Brenners 28 beeinträchtigt.

In 4 ist eine dritte Ausführungsform der Feuerungsvorrichtung 20 zu sehen, in der der Brenner 28 stehend angeordnet ist.

In dieser dritten Ausführungsform ist der Brenner 28 oberhalb des vertikal verlaufenden Versorgungsrohres 32 vertikal angeordnet. Die Zündelektrode 30 ist neben dem Brenner 28 in der Brennkammer 24 vorgesehen.

Die Zündelektrode 30 ist in ihrem unteren Bereich, der neben dem Versorgungsrohr 32 verläuft und somit unterhalb des Brenners 28 angeordnet ist, isoliert. Um eine elektrische Verbindung zwischen der Zündelektrode 30 und dem Gehäuse 26 zu ermöglichen, ist jedoch ein Teil der Zündelektrode 30 teilweise in diesem unteren Bereich unisoliert.

Der unisolierte Teil kann sowohl vollumfänglich unisoliert sein oder nur teilweise, wobei es von Vorteil ist, dass der unisolierte Teil der Zündelektrode 30 zum Gehäuse 26 hin gerichtet ist, um den Spalt A, der als Messstrecke dient, nicht unnötig zu verlängern.

In 5 ist eine vierte Ausführungsform der Feuerungsvorrichtung 20 dargestellt, wobei die Anordnung des Brenners 28 weitestgehend der Anordnung des Brenners 28 in der ersten Ausführungsform nach 2 entspricht.

Jedoch ist in dieser vierten Ausführungsform der Brenner 28 vom Gehäuse 26 isoliert. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Versorgungsrohr 32, an dessen Ende der Brenner 28 angeordnet ist, mithilfe einer Isolierung 34 gegenüber dem Gehäuse 26 isoliert ist.

Die Steuereinheit 22 ist in der vierten Ausführungsform mit dem Brenner 28 verbunden und kann diesen mit einer Spannung beaufschlagen.

Die Steuereinheit 22 ist somit nun dazu ausgebildet, Strom K oder eine Veränderung der Kapazität zwischen dem Brenner 28 und dem Gehäuse 26 zu detektieren, anstelle einer Detektion zwischen Zündelektrode und Gehäuse.

Die Position der Zündelektrode ist in dieser Ausführungsform für die Detektion einer Flüssigkeit F in der Brennkammer 24 nicht relevant. Der Übersicht halber ist sie deswegen in 5 nicht dargestellt.

In dieser vierten Ausführungsform bildet der Spalt A zwischen dem Brenner 28 und dem Gehäuse 26 eine Messstrecke, und es kommt, falls genügend Flüssigkeit F in der Brennkammer 24 vorhanden ist, zwischen dem Brenner 28 und dem Gehäuse 26 zu einem Kurzschluss. Der dadurch fließende Strom K zwischen Brenner 28 und Gehäuse 26 wird von der Steuereinheit 22 detektiert.

Auch ist es denkbar, dass die Steuereinheit 22 eine Veränderung der Kapazität zwischen Brenner 28 und Gehäuse 26 detektiert.

Ansonsten entspricht das Verfahren zur Detektion einer Flüssigkeit in der vierten Ausführungsform dem Verfahren der ersten drei Ausführungsformen.

Selbstverständlich sind auch verschiedene Anordnungen des Brenners 28 denkbar, wie sie in den 3 und 4 beschrieben worden sind.

Ebenso sind die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen beliebig miteinander kombinierbar und die dargestellten Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Insbesondere kann die Orientierung des Brenners beliebig gewählt werden.

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• DE 102010021348 A1 [0007]