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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gaskochfelds mit mindestens zwei Gasbrennern sowie ein entsprechendes Gaskochfeld.
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Die einzelnen Kochstellen von Kochfeldern sind üblicherweise für einen Betrieb mit Nennleistung ausgelegt, mit welcher sie über sehr lange Zeit betrieben werden können. Bei Induktionskochstellen beispielsweise ist auch ein Betrieb mit einer Überleistung für kurze Zeit möglich, nämlich einer sogenannten Boost-Leistung, wie es beispielsweise aus der
DE 10 2006 058 874 A1 hervorgeht.
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Aus der
WO 2007/020189 A1 ist ein Gaskochfeld mit Gasbrennern bekannt, die über eine Hauptgasleitung mit Brennstoff bzw. Gas versorgt werden. Dabei sind dort gemäß der
1 eine Drossel und parallel dazu ein Magnetventil vorgesehen. Die Drossel hat eine übliche Drosselfunktion und keine einen Gaszufluss einstellende Funktion. Das Magnetventil soll nur vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet sein. Die Einstellung des Gasdurchflusses erfolgt über einen Gashahn.
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Bei der
DE 10 2011 006 736 A1 ist bei einem Gaskochfeld mit mehreren Gasbrennern für einen Gasbrenner ein Gasventil vorgesehen. Dieses ist beliebig verstellbar.
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Angesichts der immer stärkeren Verbreitung von Gaskochfeldern im hochpreisigen Segment wird es als erstrebenswert angesehen, auch hier unter Umständen für kurze Zeit so etwas wie eine Überleistung erzeugen zu können. Während dies bei Induktionskochfeldern von Faktoren wie Betriebsspannung bzw. Betriebsstrom und Erhitzung bzw. thermischen Vorgängen abhängt, spielen bei Gaskochfeldern mit ihren Gasbrennern andere Faktoren eine Rolle, insbesondere konstruktive Faktoren.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zum Betrieb eines Gaskochfelds sowie ein entsprechendes Gaskochfeld zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, auch an einem Gaskochfeld bzw. an einem Gasbrenner eine unter Umständen zeitlich begrenzte Überleistung vorzusehen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Gaskochfeld mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Verfahren oder nur für das Gaskochfeld erläutert. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für das Gaskochfeld selbstständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es ist vorgesehen, dass das Gaskochfeld mindestens zwei separat ansteuerbare und betreibbare Gasbrenner mit mindestens je einer Düse aufweist. Bei Gasbrennern mit mehreren Brennkreisen bzw. Düsen wird im Folgenden die Düse betrachtet, die den größten Brennkreis bzw. Brennkreisdurchmesser hat, mit dem die sogenannte Grossstellung umgesetzt wird. Die Gasbrenner bilden vorteilhaft zwei unterschiedliche Kochstellen. Jedem Gasbrenner ist genau ein eigenes Gasventil zur Einstellung einer Gaszufuhr zu dem Gasbrenner zugeordnet. Vorteilhaft sind dies elektromotorisch angetriebene Gasventile, beispielsweise gemäß der
DE 10 2009 047 914 A1 , die somit von einer elektronischen Steuerung für das Gaskochfeld gesteuert werden bzw. ihr Durchlass entsprechend einstellbar ist. Vorteilhaft ist dabei ein Öffnungsquerschnitt, also der maximale Durchlass, des Gasventils deutlich größer als der Öffnungsquerschnitt bzw. maximale Durchlass einer Düse bzw. lässt deutlich mehr Gas durch. Somit kann es unter Umständen sein, dass ein Gasventil zum Betrieb eines bestimmten Gasbrenners, selbst mit der vorgenannten Überleistung, nicht vollständig geöffnet werden muss bzw. noch Öffnungsreserven hätte. Dann wirkt nämlich der Öffnungsquerschnitt der Düse begrenzend bzgl. eines maximalen Gasauslasses bzw. Gasdurchlasses und somit auch als Begrenzung der maximal vom Gasbrenner erzeugten Leistung. Damit ist es möglich, dass eine einzige Art von Gasventilen verwendet werden kann für mehrere und vor allem unterschiedlich starke Gasbrenner.
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Die Düse von mindestens einem der Gasbrenner weist einen Öffnungsquerschnitt auf, der größer ist als der für eine Nennleistung dieses Gasbrenners erforderliche bzw. benötigte Öffnungsquerschnitt. Er kann beispielsweise 5% oder 10% bis 30% größer sein, unter Umständen auch bis 50%. Somit kann auch die theoretisch mögliche Leistung an diesem Gasbrenner mit dieser Düse um 5% bis 50% erhöht werden. In einem Normal-Betrieb dieses Gasbrenners, also mit Normal- bzw. Nennleistung oder der dauerhaft möglichen Leistung, wird das zugehörige Gasventil auf einen Nenn-Durchlass eingestellt. Dieser Nenn-Durchlass ist derjenige Durchlass, bei dem an diesem Gasbrenner mit dieser Düse die Nennleistung erzeugt wird, für die der Gasbrenner ausgelegt wurde, beispielsweise auch passend zu der Aufteilung der Kochstellen am Gaskochfeld oder der Größe eines Brennerdeckels oder der Ausformung des Topfträgers. In einem Überleistungs-Betrieb dieses Gasbrenners, also mit der vorgenannt erhöhten Leistung, wird das Gasventil weiter geöffnet und auf einen Überleistungs-Durchlass am Gasventil selbst eingestellt. Somit kann ein weitgehender Öffnungsquerschnitt bzw. unter Umständen auch der volle Öffnungsquerschnitt der Düse weitaus stärker, unter Umständen sogar maximal, ausgenutzt werden. Der volle Öffnungsquerschnitt der Düse ist so bestimmt, dass beim Ausströmen von Gas zum Verbrennen die Randbedingungen zur Verbrennungsgüte an diesem Betriebspunkt eingehalten werden.
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So ist es möglich, die Düsen der Gasbrenner im Normal-Betrieb bzw. Betrieb mit Nennleistung nur teilweise bezüglich ihres Durchlasses zu nutzen, insbesondere um die Nennleistung zu erzeugen. Damit dann noch eine Art Reserve zur Verfügung steht für die Überleistung ist der Öffnungsquerschnitt der Düsen eben größer, und durch stärkeren Durchlass von Gas am Gasventil kann mehr Gas am Gasbrenner ausströmen für eine höhere Leistung bzw. für die Überleistung.
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Im Überleistungs-Betrieb des Gasbrenners kann der Öffnungsquerschnitt der Düse stärker bzw. weitgehender ausgenutzt werden. Vorteilhaft kann dabei der Öffnungsquerschnitt der Düse voll ausgenutzt werden, so dass eine noch höhere Leistung nicht möglich wäre. Dies ermöglicht die Einhaltung der Randbedingung zur Verbrennungsgüte an diesem Betriebspunkt und somit eine gute Verbrennung beim Überleistungs-Betrieb. So kann die Düse mit ihrem Öffnungsquerschnitt darauf ausgelegt sein, dass bei der Überleistung eine gute und saubere Verbrennung erfolgt.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann überprüft werden, wie viele Gasbrenner des Gaskochfeldes aktiv sind. Zur Einhaltung von hygienischen Bedingungen, insbesondere einer Luftbelastung bzw. einer insgesamt sauberen Verbrennung am Gaskochfeld, kann vorgesehen sein, dass nur dann ein Gasbrenner mit Überleistung betrieben werden kann, wenn zumindest ein weiterer Gasbrenner in Betrieb ist mit höchstens seiner Nennleistung. Vorzugsweise wird er mit einer geringeren Leistung als seine Nennleistung betrieben. Diese Leistung sollte dann um die Differenz zwischen Nennleistung und Überleistung beim anderen Gasbrenner unter seiner Nennleistung liegen. So wird insgesamt eine summierte Nennleistung eingehalten.
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Bei der Erfindung werden alle Gasbrenner des Gaskochfeldes nur derart betrieben, dass die Summe der momentanen Leistungen aller betriebenen Gasbrenner die Summe der Nennleistungen der betriebenen Gasbrenner insgesamt nicht übersteigt. So wird wiederum die vorgenannte hygienische Bedingung eingehalten. Während beim Betrieb der vorgenannten Induktionskochfelder eine maximale elektrische Energiezufuhr neben thermischen Problemen im Induktionskochfeld selbst begrenzt wird, beispielsweise durch eine Absicherung der angeschlossenen Außenleiter eines Hausnetzes mit maximal 16 Ampere, ist im Gegensatz dazu bei einem Gaskochfeld über Freigabe eines bestimmten Gasdurchlasses zumindest theoretisch die Erzeugung sehr hoher Brennerleistungen bzw. Leistungen möglich. Aus Zulassungsgründen sowie aus Gründen der vorgenannten hygienischen Bedingung können jedoch in der Praxis an einem Gaskochfeld nicht beliebig hohe Brennerleistungen realisiert werden.
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Vorteilhaft weist das Gaskochfeld mehr als zwei Gasbrenner auf, wobei der Betriebszustand sämtlicher Gasbrenner laufend bzw. permanent geprüft wird. Die Anzahl der mit Überleistung betreibbaren bzw. betriebenen Gasbrenner ist hier stets um eins kleiner als die Anzahl der überhaupt betriebenen Gasbrenner. Das bedeutet also, dass auch ein Gasbrenner alleine nicht mit Überleistung betrieben werden darf. Nur so kann nämlich die vorgenannte Bedingung der Summe der Nennleistungen der betriebenen Gasbrenner eingehalten werden. Dann nämlich ist die vorgenannte hygienische Bedingung offensichtlich nicht eingehalten. Damit die anderen Gasbrenner mit Überleistung arbeiten können, muss mindestens ein Gasbrenner unterhalb seiner Nennleistung arbeiten, vorteilhaft um die Differenzsumme der Überschreitung bei den anderen Gasbrennern.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sollte es einem Benutzer angezeigt werden, wenn ein Gasbrenner mit Überleistung arbeitet bzw. betrieben wird. Dies kann auch für den Betrieb eines anderen Gasbrenners mit entsprechend reduzierter Leistung gelten. Eine Anzeige kann optisch und/oder akustisch erfolgen.
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Es ist möglich und vorteilhaft, den Betrieb eines Gasbrenners mit Überleistung zeitlich zu begrenzen. So können es beispielsweise maximal 10 Minuten sein, vorteilhaft maximal 5 Minuten. Für die meisten auf eine solche Überleistung angewiesenen Kochvorgänge reicht dies, beispielsweise um in kurzer Zeit große Töpfe mit Wasser für Nudeln oder Kartoffeln zum Kochen zu bringen oder um eine Pfanne zum Braten von Steaks stark zu erhitzen. Durch die Begrenzung der Zeit kann eine mögliche zu starke Erwärmung am Gasbrenner selbst vermieden werden. Und genauso kann dann eine Einschränkung des Betriebs eines anderen Gasbrenners, der dann mit der entsprechenden Differenz unter seiner Nennleistung betrieben werden muss, wieder aufgehoben werden.
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Vorteilhaft sind die Gasventile mit Schrittmotoren versehen bzw. durch Schrittmotoren angetrieben gemäß der vorgenannten
DE 10 2009 047 914 A1 . Eine maximal zulässige Schrittzahl, die für den einzelnen Gasbrenner bei seiner Nennwärmebelastung die Einhaltung der hygienischen Werte sicherstellt, ist intern in einer Elektronik bzw. einer Steuerung für das Gaskochfeld abgespeichert. Dass dieser Wert bzw. diese Schrittweite im Einzelbetrieb, wenn also nur ein einziger Gasbrenner des Gaskochfeldes betrieben wird, nicht überschritten wird, kann regelmäßig bzw. zyklisch überprüft werden. Dazu können sogenannte Referenzfahrten des Gasventils vorgenommen werden.
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Diese Steuerung des Gaskochfeldes weiß stets, wie viele und welche Gasbrenner betrieben werden und mit welcher Leistungsstufe. Somit kann sie auch fehlerfrei feststellen, wie viele und welche Gasbrenner aktiv sind bzw. ob ein Gasbrenner für eine Überleistung zur Verfügung steht. Dabei kann für das Verfahren auch vorgesehen sein, dass bei entsprechender Eingabe an der Steuerung für eine Überleistung an einem Gasbrenner ein anderer Gasbrenner in seiner Leistung gleich automatisch reduziert wird. Alternativ kann dies für einen Bediener als Option angezeigt und zur Verfügung gestellt werden, so dass ein Bediener es noch einmal bestätigen muss, dass für die Überleistung am einen Gasbrenner ein anderer Gasbrenner in seiner Leistung reduziert wird, um die Bedingung des Betriebs mit maximal der aufsummierten Nennleistung der Gasbrenner sicherzustellen.
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Beispielhafte Werte für einen Durchlass der Düsen sind ein Durchmesser von 1,05 mm für eine Leistung von 2 kW und 1,24 mm für eine Leistung von 3 kW. Ein dabei verwendetes Gasventil kann beispielsweise einen maximalen Öffnungsquerschnitt von 4 mm aufweisen, also deutlich darüber. Werden nun die Düsen der beiden Gasbrenner ausgetauscht durch eine größere mit einem Öffnungsquerschnitt von 1,39 mm und eine kleinere mit einem Öffnungsquerschnitt von 1,17 mm, so kann die jeweilige Brennerleistung um etwa 25% erhöht werden. Der größere Gasbrenner kann also mit maximal 3,75 kW arbeiten und der kleinere mit maximal 2,5 kW. Dafür muss eben ein anderer Gasbrenner in seiner Leistung um den entsprechenden Wert von 0,75 kW bzw. 0,5 kW reduziert werden.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Gaskochfeld,
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2 einen Ausschnitt eines Gasventils mit Darstellung des Öffnungsquerschnitts und
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3 eine Draufsicht auf eine stark vergrößerte Düse eines Gasbrenners aus 1.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines elektronisch gesteuerten Gaskochfelds 100. Die Abbildung zeigt im Einzelnen eine Kochfeldplatte 129 mit vier Kochstellen 112 bis 115. Auf der Kochstelle 113 ist ein Kochgefäß 216 angeordnet und auf der Kochstelle 114 ein Kochgefäß 116. Die Kochgefäße 116 und 216 stehen dabei jeweils auf Haltegittern 122 der Kochstellen 112 bis 115 auf. Jede Kochstelle weist in der Mitte einen zugehörigen Gasbrenner 117 bis 120 auf. Des Weiteren weist das Gaskochfeld 100 mehrere Bedienelemente 101, eine Anzeigeeinrichtung 102 sowie eine Steuereinheit 103 auf. Besonders vorteilhaft ist es eine zentrale Steuerung 103, die sämtliche Funktionen des Gaskochfelds 100 steuert bzw. regelt. Teil dieser Steuereinheit 103 ist eine elektronische Gassteuerung 107, welche alle Gasventile des Gaskochfelds 100 steuert, die vorteilhaft baugleich sind.
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Mittels der Bedienelemente 101 können die gewünschten Kochstufen für die zugehörigen Kochstellen 112 bis 115 bzw. deren Gasbrenner 117 bis 120 eingestellt werden. Die gewünschte Kochstufe einer Kochstelle 112 bis 115 wird vom zugehörigen Bedienelement 101 an die Steuerung 103 übertragen, insbesondere an die Gassteuerung 107. Diese steuert beispielsweise für die dritte Kochstelle 114 dann das Gasventil 104 so an, dass sich für den zugehörigen Brenner 119 eine Brennerleistung entsprechend der gewünschten Kochstufe einstellt. Am Beispiel der Kochstellen 114 und 113 ist die Gasversorgung dargestellt. Über eine Gasversorgungsleitung 105 bzw. 205, das Gasventil 104 bzw. 204 und die Gaszuleitung 106 bzw. 206 wird die Kochstelle 114 mit dem Gasbrenner 119 bzw. die Kochstelle 113 dem Gasbrenner 118 mit Gas versorgt. Die übrigen Gasventile sind nicht dargestellt, sind aber gleichartig angeschlossen.
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Des Weiteren ist gepunktet dargestellt eine Düse 118' des Gasbrenners 118 sowie eine Düse 119' des Gasbrenners 119. Diese Düsen sind wie üblich ausgebildet und werden von entsprechenden abnehmbaren Deckeln der Gasbrenner überdeckt. Eine Draufsicht auf eine solche Düse 118' mit einem zentralen Düsenloch 118'' ist in der 3 dargestellt. Daran kann man den runden Öffnungsquerschnitt ersehen, wobei ein Durchmesser im vorgenannten Bereich liegt bzw. maximal 2 oder 3 mm beträgt, vorteilhaft zwischen 1 mm und 1,5 mm.
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In der
2 ist ein Gasventil
204 für die Kochstelle
113 bzw. den Gasbrenner
118 im Schnitt und in Draufsicht dargestellt, wie dies an sich aus der vorgenannten
DE 10 2009 047 914 A1 bekannt ist. Das Gasventil
204 weist eine Rotorscheibe
11 mit einem Zahnkranz
14 an der Außenseite auf. Die Rotorscheibe
11 ist mittels einer Scheibennabe
17 auf einer Welle
23 drehbar gelagert und wird durch ein Ritzel links oben von einem Elektromotor angetrieben, vorzugsweise von einem Schrittmotor. Ein Bereich
15 ist ohne Öffnungen, während rechts eine Öffnung
12 zusammen mit einer Ausgangsöffnung
26 und einer Ringdichtung
27 darum einen Gasdurchlass bzw. Öffnungsquerschnitt des Gasventils
204 definiert. Zur Bedeutung der speziellen Form der Öffnung
12 wird auf die
DE 10 2009 047 914 A1 verwiesen.
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Um nun das Gasventil 204 für einen Überleistungs-Betrieb auszugestalten, kann vorgesehen sein, dass sich die Rotorscheibe 11 für einen Normal-Betrieb des Gasbrenners 118 in der etwas weiter gegen den Uhrzeigersinn verdrehten Position befindet, welche für die Öffnung 12 gestrichelt dargestellt ist. Es ist ersichtlich, dass dann ein schmalerer Bereich der länglichen Öffnung 12 über der Ausgangsöffnung 26 liegt und ein Öffnungsquerschnitt geringer ist. Dies kann an sich für einen Nenn-Betrieb des Gasbrenners 118 auch die maximal geöffnete bzw. Endstellung sein, selbst wenn an sich noch eine Art Leistungsreserve vorhanden ist. Die Nenn-Leistung am vom Gasventil 204 versorgten Gasbrenner 118 beträgt hier 3 kW. Durch weiteres Drehen der Rotorscheibe 11 im Uhrzeigersinn in die durchgezogen dargestellte Position wird für einen Überleistungs-Durchlass mehr Gas durchgelassen und am Gasbrenner 118 bzw. der Düse 118' die Überleistung von 3,7 kW erzeugt. Dabei kann dieser Überleistungs-Durchlass genau auf den Öffnungsquerschnitt des zugehörigen Gasbrenners 118 bzw. der Düse 118' abgestimmt sein, beispielsweise indem dabei so viel Gas durchgelassen wird wie an der Düse 118' maximal ausströmen kann. Ein weiteres Öffnen des Gasventils 204 würde auch keine höhere Leistung am Gasbrenner 118 bzw. an der Düse 118' erzeugen.
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Entsprechend kann auch das Gasventil 104 für den Gasbrenner 119 ausgebildet sein. Da dessen Leistung im Nenn-Betrieb aber beispielhaft nur 2 kW betragen soll und somit deutlich weniger als die 3 kW des Gasbrenners 118 der Kochstelle 113, kann hier eine Endstellung der Rotorscheibe entsprechend 2 einen noch geringeren Durchlassquerschnitt ergeben. Hier kann durch etwas stärkeres Verdrehen der Rotorscheibe eine Überleistung von maximal 2,5 kW erzeugt werden. Allerdings achtet die Steuerung 103 darauf, dass stets die genannte Bedingung der Summe aller Leistungen mit maximal der Summe der Nennleistungen der betriebenen Brenner eingehalten wird.
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An der Anzeigeeinrichtung 102 bzw. deren Leuchtanzeigen 108 bis 111 wird angezeigt, ob eine Kochstelle 112 bis 115 mit Überleistung betrieben wird, beispielsweise durch Blinken oder überdurchschnittlich helles Leuchten. Ebenso kann das Reduzieren einer Leistung einer Kochstelle angezeigt werden, das erfolgt ist, weil eine andere Kochstelle mit Überleistung betrieben werden soll.
