DE102013215399B3

DE102013215399B3 - Dampferzeuger zum Erzeugen von Wasserdampf sowie Anlage zur Speisenzubereitung umfassend einen derartigen Dampferzeuger

Info

Publication number: DE102013215399B3
Application number: DE201310215399
Authority: DE
Inventors: Herbert Mederer
Original assignee: PASTA E SUGHI SA
Current assignee: Carogusto AG
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: WO2015018641A3; WO2015018641A2

Abstract

Ein Dampferzeuger (3) zum Erzeugen von Wasserdampf umfasst einen Druckbehälter (11) mit einer Druckbehälter-Längsachse (13), einem Boden (14), einer mit dem Boden (14) verbundenen Seitenwand (15), einem mit der Seitenwand (15) lösbar verbindbaren Deckel (17) und einem von dem Boden (14), der Seitenwand (15) und dem Deckel (17) umgebenen Innenraum (20), ein in dem Innenraum (20) angeordnetes Heizelement (21), ein mit einer Wasserzuführ-Öffnung (24) in den Innenraum (20) hineinragende, aus dem Innenraum (20) abgedichtet herausgeführte Wasserzuführ-Leitung (22) zum Zuführen von Wasser in den Druckbehälter (11), mindestens ein mit einer Dampfabführ-Öffnung in den Innenraum (20) hineinragendes, aus dem Innenraum (20) abgedichtet herausgeführtes Dampfentnahme-Ventil zum Abführen des Dampfes aus dem Druckbehälter (11), wobei die Wasserzuführ-Leitung (22) und das mindestens eine Dampfentnahme-Ventil jeweils durch den Deckel (17) aus dem Innenraum (20) herausgeführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger zum Erzeugen von Wasserdampf, gemäß Patentanspruch 1, sowie eine Anlage zur Speisenzubereitung umfassend einen derartigen Dampferzeuger, gemäß Patentanspruch 14.
Dampferzeuger sind seit Langem beispielsweise aus der DE 27 42 876 A1 bekannt. Derartige Dampferzeuger dienen zum Erhitzen eines Fluids, insbesondere Wasser, zum Überführen von der flüssigen in die gasförmige Dampfphase. Die aus dem Stand der Technik bekannten Dampferzeuger sind kompliziert aufgebaut und hinsichtlich ihrer Anwendung eingeschränkt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dampferzeuger zum Erzeugen von Wasserdampf derart zu verbessern, dass der Aufbau des Dampferzeugers vereinfacht ist.
Die DE 60 2005 003 267 T2 offenbart ein Heizgerät zum Garen, das einen Grundkörper mit einer darin eingebauten Garkammer umfasst. Das Heizgerät umfasst ferner eine Heißluftkammer, in der eine Dampferzeugungseinrichtung eingebaut ist, um Dampf der Garkammer zuzuführen. Die Dampferzeugungseinrichtung ist umständlich aufgebaut und ermöglicht insbesondere nicht eine kontrollierte, gesteuerte Zuführung von Dampf aus der Dampferzeugungseinrichtung in die Garkammer.
Die WO 2010/054 490 A1 offenbart ein Gerät zum Dampfgaren von Nahrungsmitteln. Dazu ist ein Druckbehälter mit einem Dampfererzeuger unmittelbar verbunden. Der Dampferzeuger ist unterhalb des Druckbehälters angeordnet. Der Dampfererzeuger umfasst eine Heizplatte. Auf die Heizplatte wird Wasser zugeführt, das verdampft und über eine Öffnung, die den Dampferzeuger mit dem Druckbehälter unmittelbar verbindet, aufsteigt. Eine kontrollierte Dampfzuführung von dem Dampferzeuger in den Druckbehälter ist damit nicht möglich.
Diese Aufgabe wird durch einen Dampferzeuger mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass sämtliche Leitungen zum Zu- bzw. Abführen von Fluiden in und aus dem Dampferzeuger durch einen Deckel eines Druckbehälters herausgeführt sind. Der Druckbehälter weist eine Druckbehälter-Längsachse, einen Boden und eine mit dem Boden verbundene Seitenwand auf. Insbesondere ist der Boden mit der Seitenwand verschweißt. Der Boden kann beispielsweise gewölbt ausgeführt sein und ist im Wesentlichen insbesondere senkrecht zur Druckbehälter-Längsachse orientiert. Die Seitenwand ist im Wesentlichen rohrförmig mit einer Kreis-Kontur senkrecht zur Druckbehälter-Längsachse ausgeführt. Der Deckel ist mit der Seitenwand lösbar verbindbar, beispielsweise durch Anschrauben. Der Deckel ist mit der Seitenwand abdichtend verbunden und insbesondere senkrecht zur Druckbehälter-Längsachse orientiert. Von dem Boden, der Seitenwand und dem Deckel wird ein Innenraum des Druckbehälters umgeben. In dem Innenraum ist ein Heizelement angeordnet, um das zugeführte Fluid, insbesondere Wasser, zu erhitzen. Das Zuführen von Wasser in den Innenraum erfolgt mittels einer Wasserzuführ-Leitung. Die Wasserzuführ-Leitung weist eine Wasserzuführ-Öffnung auf, die in den Innenraum hineinragt. Die Wasserzuführ-Leitung ist zudem abgedichtet aus dem Innenraum herausgeführt. Insbesondere ist die Wasserzuführ-Leitung an dem Deckel verschweißt. Weiterhin ist mindestens ein Dampfabführ-Ventil vorgesehen, um Dampf, der aus dem Wasser in dem Innenraum durch Erhitzen erzeugt worden ist, über das Dampfabführ-Ventil abzuführen und insbesondere einer weiteren Verwendung zuzuführen. Dazu weist das Dampfabführ-Ventil eine Dampfabführ-Öffnung auf, die in den Innenraum des Druckbehälters hineinragt. Das Dampfabführ-Ventil ist aus dem Innenraum abgedichtet herausgeführt und insbesondere am Deckel verschweißt. Insbesondere sind ein erstes Dampfabführ-Ventil mit einer ersten Dampfabführ-Öffnung und ein zweites Dampfabführ-Ventil mit einer zweiten Dampfabführ-Öffnung vorgesehen, wobei die Dampfabführ-Öffnungen entlang der Druckbehälter-Längsachse beabstandet zueinander angeordnet sind. Dadurch ist eine Entnahme von Dampf aus dem Druckbehälter an verschiedenen Positionen, insbesondere an entlang der Druckbehälter-Längsachse beabstandeten Positionen, möglich. Möglicherweise in dem Druckbehälter herrschende Inhomogenitäten des Dampfes, wie beispielsweise Temperatur oder Feuchtegehalt, können dadurch ausgeglichen werden. Die Dampfabführ-Ventile werden dazu mittels einer Verbindungsleitung zusammengeführt und gemeinsam zur weiteren Verwendung abgeleitet. Dadurch, dass sämtliche Zu- und Abführleitungen jeweils durch den Deckel aus dem Innenraum herausgeführt sind, sind insbesondere keine zusätzlichen Öffnungen und Dichtungen in dem Druckbehälter erforderlich. Das bedeutet, der Druckbehälter kann besonders kompakt und robust ausgeführt sein. Dadurch ist es möglich, höhere Belastungen im Innenraum des Druckbehälters zu tolerieren. Höhere Belastungen können sich aufgrund einer erhöhten Prozesstemperatur und/oder aufgrund eines höheren Dampfdrucks ergeben. Insbesondere ist der Druckbehälter geeignet, Temperaturen von bis zu etwa 400°C und insbesondere bis etwa 450°C zu tolerieren. Ein möglicher Betriebsdruck liegt bei mindestens 3 bar, insbesondere bei mindestens 4 bar und insbesondere bei mindestens 5 bar. Der erfindungsgemäße Druckbehälter ist insbesondere zur dauerhaften und insbesondere zur wiederholten Nutzung bzw. Dampferzeugung geeignet. Der Aufwand zum Abdichten des Druckbehälters ist reduziert. Insbesondere ist die Anzahl der erforderlichen Dichtungselemente reduziert.
Vorteilhaft ist ein Dampferzeuger, bei dem das Heizelement als Heizwendel ausgeführt ist, die insbesondere am Deckel befestigt ist. Die Heizwendel kann konzentrisch zur Druckbehälter-Längsachse im Innenraum angeordnet sein. Dadurch ist eine gleichmäßige Erwärmung des im Innenraum befindlichen Volumens gleichermaßen möglich. Die Heizwendel ermöglicht ein schnelles und direktes Aufheizen des Wassers. Insbesondere weist die Heizwendel eine vergrößerte Oberfläche auf.
Besonders vorteilhaft ist ein Dampferzeuger, bei dem sich die Heizwendel entlang der Druckbehälter-Längsachse derart erstreckt, dass eine Längserstreckung der Heizwendel entlang der Druckbehälter-Längsachse im Wesentlichen einer Längserstreckung des Innenraums entlang der Druckbehälter-Längsachse entspricht. Insbesondere beträgt die Längserstreckung der Heizwendel mindestens 95% der Längserstreckung des Innenraums, insbesondere mindestens 98% und insbesondere mindestens 99%. Dadurch ist es möglich, den gesamten Innenraum schnell und insbesondere homogen zu erwärmen. In den Innenraum eingesprühtes Wasser wird dadurch schnell und zuverlässig verdampft. Zusätzlich ist es möglich, in dem Druckbehälter vorhandenes Rest-Kondenswasser zu verdampfen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wasserzuführ-Leitung konzentrisch zur Druckbehälter-Längsachse angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, dass das zuzuführende Wasser zentral in den Innenraum des Druckbehälters eingebracht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Wasserzuführ-Leitung eine Wasserzuführ-Düse zum Einsprühen des Wassers in den Innenraum. Die Wasserzuführ-Düse weist also die Wasserzuführ-Öffnung auf. Die Wasserzuführ-Düse ermöglicht das Zuführen von Wasser in definierten und insbesondere kleinen Dosen. Insbesondere wird das zugeführte Wasser durch die Düse derart verwirbelt, dass kleine Wassertröpfchen erzeugt werden und somit die Oberfläche des zugeführten Wassers vergrößert ist. Dieser zugeführte Wassernebel kann durch die aufgeheizte Heizwendel schnell und zuverlässig in Wasserdampf umgewandelt werden. Die Herstellung von Wasserdampf ist dadurch schneller und zuverlässiger möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Seitenwand einen Verbindungsflansch auf. Der Verbindungsflansch ist insbesondere mit der Seitenwand verschweißt. Der Verbindungsflansch ermöglicht das lösbare Anbringen des Deckels. Der Verbindungsflansch ist an einer dem Deckel zugewandten Stirnseite angebracht. Der Verbindungsflansch weist insbesondere stirnseitig mehrere Gewindebohrungen auf zur Aufnahme von Befestigungsschrauben zum Anschrauben des Deckels.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dampferzeuger mindestens eine Messinstrument-Aufnahme auf, die an einer Außenseite des Druckbehälters angebracht ist. Dadurch, dass die mindestens eine Messinstrument-Aufnahme an der Außenseite des Druckbehälters angeordnet ist, ist es nicht erforderlich, zusätzliche Bohrungen oder Öffnungen im Behälter vorzusehen, um Messinstrumente in den Innenraum zuzuführen. Ein derartiges Zuführen in den Innenraum kann entfallen, da an der Außenseite die erforderlichen Prozesstemperaturen zuverlässig gemessen werden können. Zwar können die an der Außenseite des Druckbehälters ermittelten Temperaturen von den Prozesstemperaturen im Innenraum abweichen. Jedoch kann eine derartige Abweichung im Rahmen einer initial durchzuführenden Kalibrierung ermittelt und für die Temperaturregelung im Betrieb der Anlage berücksichtigt werden. Es ist auch denkbar, dass ein Temperaturunterschied zwischen Außenseite des Druckbehälters und Innenraum derart gering ist, dass der Temperaturunterschied vernachlässigbar und deshalb bei der Steuerung der Anlage nicht zu berücksichtigen ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens ein Temperatur-Messinstrument vorgesehen, um die Temperatur im Innenraum des Druckbehälters zu messen. Insbesondere sind zwei Temperatur-Messinstrumente vorgesehen, insbesondere zwei Temperatur-Messinstrumente, die auf verschiedenen Messprinzipien beruhen. Dadurch ist die Gefahr einer fehlerhaften Temperaturbestimmung reduziert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Dichtungselement zwischen der Seitenwand und dem Deckel zum verbesserten Abdichten des Innenraums vorgesehen. Insbesondere ist das Dichtungselement metallisch. Insbesondere ist das metallische Dichtungselement eine insbesondere stirnseitig umlaufende Ringdichtung mit C-förmigem Querschnitt. Eine derartige Dichtung ist bis etwa 450°C belastbar. Alternativ kann das Dichtungselement eine Tellerfederdichtung sein, die insbesondere kostengünstig ausführbar ist. Es ist auch möglich, eine Flachringdichtung mit Graphit und Spießblecheinlage zu verwenden. Eine derartige Dichtung ist kostengünstig verfügbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dampfererzeuger eine Isolier-Abdeckung auf, die den Druckbehälter insbesondere vollständig umschließt. Vollständig in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Außenseiten, also die Oberflächen, des Druckbehälters vollständig von der Isolier-Abdeckung eingehaust sind. Die Isolier-Abdeckung weist lediglich Öffnungen auf, um die Wasserzuführ-Leitung und das mindestens eine Dampfabführ-Ventil herauszuführen.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Isolier-Abdeckung eine insbesondere innenliegende Isolier-Kernschicht zum Anliegen am Druckbehälter und eine insbesondere außenliegende, die Isolier-Kernschicht einhüllende Isolier-Außenhülle aufweist. Die Isolier-Außenhülle dient insbesondere dem Schutz der Isolier-Kernschicht, die beispielsweise als thermisch besonders effektiv isolierendes Material, beispielsweise als Kunststoffschaummaterial ausgeführt ist. Die Isolier-Außenhülle dient zum Schutz der Isolier-Kernschicht. Die Isolier-Kernschicht weist insbesondere eine Schichtdicke auf, die deutlich größer ist als die Schichtdicke der Isolier-Außenhülle.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Isolier-Abdeckung ein Stützelement zum Abstützen des Druckbehälters. Dadurch ist gewährleistet, dass die Isolier-Abdeckung infolge des Eigengewichts des Druckbehälters nicht beschädigt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens ein Feuchtegehalt-Messinstrument zum Messen des Feuchtegehalts des in dem Innenraum angeordneten Fluids vorgesehen. Der Feuchtegehalt des Dampfes ist eine wesentliche Eigenschaft und deshalb für die Qualität des Dampfes von zentraler Bedeutung. Dadurch kann vermieden werden, dass beispielsweise Dampf mit zu geringer oder zu großer Feuchte zur weiteren Verarbeitung abgeführt wird. Die Qualität der Dampferzeugung ist dadurch verbessert. Das Feuchtegehalt-Messinstrument ist insbesondere als Wiege-Vorrichtung ausgeführt. Die Wiege-Vorrichtung dient zur Ermittlung einer Massedifferenz des Kondenswassers im Druckbehälter vor und nach einer Dampferzeugung. Aus der Differenz der Masse des kondensierten Wassers ergibt sich unmittelbar die Masse des verdampften Wassers und somit der Anteil des zugeführten Wassers im Dampf.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zur Speisenzubereitung zu schaffen, bei der Dampf zur Speisenzubereitung zuverlässig und mit vorbestimmten Dampfeigenschaften zur Verfügung gestellt werden kann.
Die Aufgabe ist durch eine Anlage mit den im Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass eine Anlage zur Speisenzubereitung einen erfindungsgemäßen Dampferzeuger umfasst. Der Dampferzeuger ist mit einer Osmose-Einrichtung verbunden. Die Osmose-Einrichtung dient zum Bereitstellen von Wasser für die Dampferzeugung. Weiterhin ist ein mit dem Dampferzeuger verbundener Speisenbehälter vorgesehen, in dem Speisen mittels des erzeugten Dampfes zubereitet werden. Dazu wird der erzeugte Dampf dem Speisenbehälter zugeführt. Der zugeführte Dampf dient insbesondere zum Erwärmen der Speise und kann besonders vorteilhaft auch zum Rühren bzw. Vermischen der in dem Speisenbehälter angeordneten Speisen dienen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Steuerungs-/Regelungseinheit vorgesehen, um die Dampferzeugung im Dampferzeuger zu steuern und/oder zu regeln. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerungs-/Regelungseinheit zum Steuern und/oder Regeln der Dampfzuführung in den Speisenbehälter dienen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Speisenzubereitung,
2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers,
3 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie III-III in 2,
4 eine Seitenansicht eines Druckbehälters des Dampferzeugers,
5 eine Draufsicht auf den Deckel mit daran angeordneten Verbindungsleitungen, und
6 eine Seitenansicht des Deckels gemäß 5.
Eine in 1 stark schematisiert dargestellte Anlage 1 zur Speisenzubereitung umfasst eine Osmose-Einrichtung 2 zum Bereitstellen von Wasser für eine Dampferzeugung. Die Osmose-Einrichtung 2 ist mit einem Dampferzeuger 3 mittels einer Verbindungsleitung 4 verbunden. Die Zuführung des Wassers von der Osmose-Einrichtung 2 in den Dampferzeuger 3 ist mittels des Pfeils 5 dargestellt. In dem Dampferzeuger 3 wird, wie später noch ausführlich erläutert, aus dem zugeführten Wasser 5 Dampf erzeugt. Der Dampf wird, wie mittels des Pfeils 6 symbolisch dargestellt, über eine Zuführleitung 7 aus dem Dampferzeuger 3 abgeführt. Der Dampf wird einem über die Zuführleitung 7 verbundenen Speisenbehälter 8 zum Zubereiten der in dem Speisenbehälter 8 vorhandenen Speisen zugeführt. Zusätzlich ist eine Steuerungs-/Regelungseinheit 9 vorgesehen. Die Steuerungs-/Regelungseinheit 9 dient zum Steuern und/oder Regeln der Dampferzeugung im Dampferzeuger 3 und/oder der Dampfzuführung in den Speisenbehälter 8. Dazu ist die Steuerungs-/Regelungseinheit 9 über jeweils bidirektionale Signalverbindungsleitungen 10 mit der Osmose-Einrichtung 2, dem Dampferzeuger 3 und dem Speisenbehälter 8 verbunden.
Nachfolgend wird anhand der 2 bis 6 der Aufbau des erfindungsgemäßen Dampferzeugers 3 näher erläutert. Der Dampferzeuger 3 dient zum Erzeugen von Wasserdampf, der insbesondere zum Erwärmen und Durchmischen von Speisen verwendet werden kann.
Der Dampferzeuger 3 umfasst einen Druckbehälter 11, der von einer Isolierabdeckung 12 vollständig umschlossen ist. Der Druckbehälter 11 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und weist eine Druckbehälter-Längsachse 13 auf. An einem in 3 unten dargestellten unteren Ende weist der Druckbehälter 11 einen gewölbten Boden 14 auf. Der Boden 14 ist mit einer zylinderrohrförmigen Seitenwand 15 verschweißt. Die Seitenwand 15 ist konzentrisch zur Druckbehälter-Längsachse 13 orientiert. An einem oberen Ende der Seitenwand 15, dem Boden 14 gegenüberliegend ist ein Verbindungsflansch 16 angeschweißt. Der Verbindungsflansch ist insbesondere ringförmig ausgeführt und weist jeweils parallel zur Druckbehälter-Längsachse 13 orientierte, nicht dargestellte Gewindebohrungen auf, die zur Aufnahme von Verbindungsschrauben dienen. An dem Verbindungsflansch 16 ist ein Deckel 17 angeschraubt. Der Deckel 17 ist also lösbar verbindbar mit der Seitenwand 15 verbunden. Dazu weist der Deckel 17 acht Durchgangsbohrungen 18 auf, durch die Verbindungsschrauben zum Einschrauben in die Gewindebohrungen des Verbindungsflansches 16 durchgesteckt werden können.
Dadurch, dass der Verbindungsflansch 16 fest und unlösbar mit der Seitenwand 15 verschweißt ist, ist der Verbindungsflansch 16 Bestandteil der Seitenwand 15. Zwischen dem Verbindungsflansch 16 und dem Deckel 17, also zwischen der Seitenwand 15 und dem Deckel 17, ist ein Dichtungselement 19 vorgesehen. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement ein metallisches Dichtungselement in Form einer Ringdichtung mit C-förmigem Querschnitt. Es ist auch denkbar, das metallische Dichtungselement als Tellerfederdichtung auszuführen. Insbesondere ist das metallische Dichtungselement an der Seitenwand 15 stirnseitig umlaufend ausgeführt.
Der Boden 14, die Seitenwand 15 und der Deckel 17 umgeben und umschließen einen Innenraum 20 des Druckbehälters 11. In dem Innenraum 20 ist ein Heizelement in Form einer Heizwendel 21 angeordnet. Die Heizwendel 21 ist mit zwei Anschlüssen 39 am Deckel 17 befestigt. Die Anschlüsse 39 dienen zur Stromversorgung für ein elektrisches Aufheizen der Windungen der Heizwendel 21. Insbesondere umfasst die Heizwendel zweiundzwanzig Windungen. Zur Stromversorgung ist beispielsweise eine Spannung von 400 V bei einer Leistung von 3500 W erforderlich. Die Heizwendel 21 ist konzentrisch zur Druckbehälter-Längsachse 13 derart angeordnet, dass die Windungen der Wendel entlang einer konzentrisch zur Druckbehälter-Längsachse 13 angeordneten Zylindermantelfläche laufen. Die Zylindermantelfläche hat einen Durchmesser von mindestens 30 mm. Dadurch ist gewährleistet, dass ausreichend Platz in dem von der Heizwendel 21 umschlossenen Innenbereich herrscht, um beispielsweise weitere Komponenten dort anzuordnen. Entlang der Druckbehälter-Längsachse 13 weist die Heizwendel 21 eine Längserstreckung L_H auf. Entlang der Druckbehälter-Längsachse 13 weist ihr Innenraum 20 eine Längserstreckung L_I auf. Insbesondere gilt L_H ≥ 0,95·L_I, insbesondere L_H ≥ 0,98·L_I und insbesondere L_H ≥ 0,99·L_I.
Der Dampferzeuger 3 weist weiterhin eine Wasserzuführ-Leitung 22 auf, die aus dem Innenraum 20 abgedichtet herausgeführt ist. Dazu ist die Wasserzuführ-Leitung 22 am Deckel 17 verschweißt. Die Wasserzuführ-Leitung weist eine Wasserzuführ-Düse 23 mit einer Wasserzuführ-Öffnung 24 auf. Die Wasserzuführ-Düse 23 dient zum Einsprühen von Wasser in den Innenraum 20 des Druckbehälters 11. Die aus dem Innenraum 20 abgedichtet herausgeführte Wasserzuführ-Leitung 22 wird über die Verbindungsleitung 4 mit der Osmose-Einrichtung 2 verbunden. Die Wasserzuführ-Leitung 22 ist konzentrisch zur Druckbehälter-Längsachse 13 angeordnet. Das bedeutet, dass die Heizwendel 21 um die Wasserzuführ-Leitung 22 außen herum angeordnet ist. Die Wasserzuführ-Leitung 22 ist von der Heizwendel 21 zumindest bereichsweise umgeben.
Um eine gesteuerte und insbesondere geregelte Zufuhr von Wasser über die Wasserzuführ-Leitung 22 zu gewährleisten, weist der Dampferzeuger 3 ein Magnetventil 25 und eine Zahnrad-Pumpe 26 auf, die zwischen der Verbindungsleitung 4 und der Wasserzuführ-Leitung 22 angeordnet sind.
An einem dem Innenraum 20 abgewandten Ende ist der Wasserzuführ-Leitung 22 ein Rückschlagventil montiert, das verhindert, dass Dampf aus dem Innenraum 20 zu dem Magnetventil 25 gelangen kann. Das Rückschlagventil blockiert die Wasserzuführ-Leitung 22 in einer Strömungsrichtung aus dem Innenraum 20 des Druckbehälters 11 heraus. Die Zahnrad-Pumpe 26 kann – anders als in 2 dargestellt direkt an der Wasserzuführ-Leitung 22 moniert – in Kombination mit einem Expansionsgefäß und einem Druckschalter im Bereich der Verbindungsleitung 4 vor dem mit der Osmose-Einrichtung 2 verbundenen Magnetventil 25 angeordnet sein. Insbesondere ist die Zahnrad-Pumpe 26, das Expansionsgefäß und der Druckschalter mit der Steuerungs-/Regelungseinheit 9 verbunden. Bei einer derartigen Anordnung der Zahnrad-Pumpe 26 kann der Druckbehälter 11 mit einer beliebigen Osmose-Einrichtung, insbesondere mit einer bereits existierenden Osmose-Einrichtung 2 verbunden werden, falls nur Teile der Anlage 1 bereitgestellt werden sollen. Das Expansionsgerät ist mit einer Druckdifferenz von etwa 7 bar bis 8 bar zugeschaltet, um zu verhindern, dass der Motor der Zahnrad-Pumpe 26 nicht überlastet wird. Die Dosierung der notwendigen kleinen Wassermengen erfolgt gesteuert über das Magnetventil 25.
Zum Abführen des in dem Innenraum 20 erzeugten Dampfes aus dem Druckbehälter 11 dienen ein erstes Dampfabführ-Ventil 27 mit einer ersten Dampfabführ-Öffnung 28 sowie ein zweites Dampfabführ-Ventil 29 mit einer zweiten Dampfabführ-Öffnung 30. Insbesondere aus 6 geht hervor, dass die Dampfabführ-Öffnungen 28, 30 der beiden Dampfabführ-Ventile 27, 29 auf jeweils unterschiedlichen Höhen entlang der Druckbehälter-Längsachse 13 angeordnet sind. Das bedeutet, dass der Dampf an unterschiedlichen Höhenpositionen in dem Innenraum 20 des Druckbehälters 11 entnommen wird. Die Dampfabführ-Ventile 27, 29 sind über einen Verbindungsschlauch 38 miteinander verbunden. Der mittels der Dampfabführ-Ventile 27, 29 insgesamt entnommene Dampf wird über die in 2 nicht dargestellte Zuführleitung 7 einem Speisenbehälter zur Verfügung gestellt. Die Dampfabführ-Ventile 27, 29 sind abgedichtet aus dem Innenraum 20 herausgeführt und insbesondere an dem Deckel 17 verschweißt.
Das bedeutet, dass sowohl die Wasserzuführ-Leitung 22 als auch die beiden Dampfabführ-Ventile 27 und 29 jeweils durch den Deckel 17 aus dem Innenraum 20 herausgeführt sind. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass zusätzliche Bohrungen und/oder Öffnungen an der Seitenwand 15 oder an dem Boden 14 vorzusehen sind. Die Anzahl der Öffnungen ist reduziert. Die Anzahl der erforderlichen Dichtungen ist reduziert. Ein derartiger Druckbehälter ist robust und stabil.
In dem Innenraum 20 ist weiterhin ein Abflussrohr 40 vorgesehen, das mittels eines Ovalflansches 41 am Deckel 17 befestigt ist. Das Rohr 40 ist mit dem Ovalflansch 41 derart verbunden, dass das Abflussrohr 40 an dem Verbindungsflansch 41 stirnseitig nicht übersteht. Insbesondere ist das Abflussrohr 40 mit dem Ovalflansch 41 umlaufend, an einer äußeren Zylindermantelfläche des Abflussrohrs 40, verschweißt. An einem unteren, dem Ovalflansch 41 gegenüberliegenden Ende ist das Abflussrohr 40 derart gekrümmt, dass eine untere Öffnung 42 des Abflussrohrs 40 zentrisch im Bereich eines tiefsten Punktes des Bodens 14 des Druckbehälters 11 angeordnet ist. Das Abflussrohr 40 ermöglicht mit der derart angeordneten Öffnung 42 ein effektives und unkompliziertes Absaugen von Kondenswasser, das sich im Bereich des tiefsten Punktes am Boden 14 des Druckbehälters 11 sammelt.
Das Abflussrohr 40 hat zwei Funktionen. Bei Inbetriebnahme der Anlage 1 wird zunächst über die Heizwendel 21 die Temperatur im Innenraum 20 erhöht. Gleichzeitig erhöht sich der Dampfdruck. Es ist möglich, dadurch die Betriebsbereitschaft der Anlage 1 und insbesondere des Dampferzeugers 3 herzustellen. Sofern zu viel Wasser in dem Druckbehälter 11 die vorhandene Wassermenge beispielsweise durch manuelles Einlassen zu groß sein sollte, kann über das Abflussrohr 40 ein automatischer Spülvorgang durchgeführt werden. Durch den im Innenraum 20 des Druckbehälters 11 vorhandenen Dampfdruck wird überschüssig vorhandenes, noch nicht verdampftes Wasser im Bereich des tiefsten Punkts des Bodens 14 über die Öffnung 42 in das Abflussrohr 40 und durch das Abflussrohr 40 hindurch aus dem Druckbehälter 11 herausgedrückt. Das über das Abflussrohr 40 abgeführte Wasser kann vorteilhafterweise dem Speisenbehälter 8 zugeführt werden. Dadurch ist es möglich, die Verbindungsleitung 7 zwischen dem Dampferzeuger 3 und dem Speisenbehälter 8 sowie weitere damit verbundene Komponenten zu reinigen. Eine weitere Funktion des Abflussrohrs 40 ist die Möglichkeit einer Dampfmischung von unten oder von oben. Beispielsweise ist es möglich, den Wassergehalt in dem Innenraum 20 des Druckbehälters 11 zu verändern, um damit die Dampfqualität zu steuern. Dies erfolgt insbesondere über die Dampfabführ-Ventile 27 und 29. Das erste Dampfabführ-Ventil 27 ist mit dem Abflussrohr 40 verbunden.
An dem Druckbehälter 11 sind an einer Außenseite 31 eine erste Messinstrument-Aufnahme 32 und eine zweite Messinstrument-Aufnahme 33 vorgesehen. Die Messinstrument-Aufnahmen 32, 33 sind an der Außenseite 31 des Druckbehälters 11 angeschweißt. Die erste Messinstrument-Aufnahme 32 dient zur Aufnahme eines Widerstandsfühlers. Der Widerstandsfühler dient zur Temperaturmessung. An einer in 4 unten dargestellten Öffnung ist die erste Messinstrument-Aufnahme 32 mit einem Schweißtropfen axial begrenzt. Es sind auch andere Begrenzungsmittel möglich. Die zweite Messinstrument-Aufnahme 33 dient zur Aufnahme eines Einbauthermostats, das mittels einer Sicke 34 axial festgelegt ist. Das Einbauthermostat dient zur Überwachung der Temperatur im Innenraum 20 des Druckbehälters 11. Das Einbauthermostat ist elektrisch schaltbar. Insbesondere ist das Einbauthermostat derart ausgeführt, dass es bei Erreichen eines oberen Temperatur-Schwellwerts, der beispielsweise bei 350°C festgelegt sein kann, automatisch das weitere Aufheizen des Innenraums 20 über die Heizwendel 21 unterbricht. Nach Unterschreiten eines unteren Temperatur-Schwellwerts wird die Heizwendel 21 wieder aktiviert und ein Aufheizen des Innenraums 20 fortgesetzt. Dazu ist das Einbauthermostat mit der Steuerungs-/Regelungseinheit 9 in Signalverbindung. Das Einbauthermostat und der Widerstandsfühler sind Temperatur-Messinstrumente zum Messen der Temperatur im Innenraum 20.
Zusätzlich kann ein nicht dargestelltes Feuchtegehalt-Messinstrument vorgesehen sein zum Messen des Feuchtegehalts des im Innenraum angeordneten Fluids. Dadurch ist eine Feuchtemessung und somit eine Bestimmung der Dampfqualität möglich. Insbesondere ist es möglich, einen vorgegebenen Soll-Bereich eines Feuchtegehalts einzuhalten, um beispielsweise zusätzliches Wasser zuzugeben, falls der erwünschte Mindest-Feuchtegehalt unterschritten ist bzw. höhere Temperaturen zur Verdampfung zu erzeugen, falls ein Maximal-Feuchtegehalt überschritten ist. Das Feuchtegehalt-Messinstrument ist mit der Steuerungs-/Regelungseinheit 9 in Signalverbindung.
Die Isolier-Abdeckung 12 umfasst eine innenliegende Isolier-Kernschicht 35 zum direkten Anliegen am Druckbehälter 11. Die Isolier-Kernschicht ist aus einem thermisch gut isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoffschaummaterial hergestellt. Die Isolier-Kernschicht 35 weist im Vergleich zum Druckbehälter 11 eine erhöhte Schichtdicke auf. Die Isolier-Kernschicht 35 ist von einer einhüllenden Isolier-Außenhülle 36 umgeben. Die Isolier-Außenhülle 36 ist im Vergleich zur Isolier-Kernschicht dünn ausgeführt. Die Isolier-Außenhülle 36 dient als Schutz für die Isolier-Kernschicht 35. Die Isolier-Abdeckung 12 weist ein im Bereich des Bodens angeordnetes Stützelement 37 auf. Das Stützelement 37 dient zum Abstützen des Druckbehälters 11, um zu vermeiden, dass die Isolier-Abdeckung 12 infolge des Eigengewichts des Druckbehälters 11 beschädigt werden könnte. Insbesondere aufgrund der leichten und weichen Konsistenz der Isolier-Kernschicht ist das Stützelement 37 vorteilhaft. Das Stützelement 37 ist konzentrisch zur Druckbehälter-Längsachse 13 angeordnet. Das Stützelement 37 ist mit der Isolier-Außenhülle 36 verschraubt. Der Druckbehälter 11 liegt mit dem Boden 14 lose auf dem Stützelement 37 auf. Das Stützelement 37 ist starr. Die Isolier-Außenhülle 36 weist eine Dicke von 1,5 mm bei einem Behälterdurchmesser von etwa 260 mm auf. Die Isolier-Außenhülle 36 ist dünnwandig ausgeführt. Die Isolier-Kernschicht 35 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgeführt, wobei eine Wanddicke, die einer Isolierschicht zwischen dem Druckbehälter 11 und der Isolier-Außenhülle 36 entspricht, etwa 50 mm beträgt. Das bedeutet, dass die Schichtdicke der Isolier-Kernschicht 35 etwa 30 mal größer ist als die Schichtdicke der Isolier-Außenhülle 36. Insbesondere beträgt die Schichtdicke der Isolier-Kernschicht 35 etwa das 10fache bis 50fache der Schichtdicke der Isolier-Außenhülle 36, insbesondere das 20fache bis 40fache und insbesondere das 30fache bis 35fache.
Nachfolgend werden die Funktion der Anlage 1 zur Speisenzubereitung und insbesondere des Dampferzeugers 3 näher erläutert. Mittels der Osmose-Einrichtung 2 wird Osmosewasser mit einem Wasserdruck von 7 bis 8 bar über das Magnetventil 25 dem Dampferzeuger 3 zugeführt. Die Osmose-Einrichtung 2 dient insbesondere dazu, um Inhaltstoffe des Leitungswassers herauszufiltern. Das mittels der Osmose-Einrichtung 2 zur Verfügung gestellte Wasser ist zu etwa 98% reines Wasser. Das bedeutet, dass höchstens 2% Inhaltstoffe in dem Wasser vorhanden sind. Dadurch wird die Geschmacksneutralität der herzustellenden Speisen gewährleistet. Darüber hinaus ist die Gefahr einer Verkalkung der Komponenten, insbesondere der Leitungssysteme und des Druckbehälters, deutlich reduziert. Ein dauerhafter Betrieb des Dampferzeugers 3 und der Anlage 1 insgesamt wäre mittels Leitungswasser nicht möglich. Dabei wird das Wasser von der Osmose-Einrichtung 2 selbst mit etwa 3 bis 4 bar zur Verfügung gestellt, wobei die Zahnradpumpe 26 den Druck auf die genannten 7 bis 8 bar steigert. Der Zieldruck von 7 bis 8 bar ist über die Steuerungs-/Regelungseinheit 9 steuerbar. Dazu ist die Zahnradpumpe 26 mit der Steuerungs-/Regelungseinheit 9 in Signalverbindung. Insbesondere erfolgt die Steuerung und/oder Regelung über ein Elektronikprogramm, insbesondere über ein Computerprogramm, also softwaregesteuert.
Mittels eines derartigen Computerprogramms kann die Wasserzuführung in dem Dampferzeuger beliebig eingestellt werden, indem beispielsweise zeitgesteuert die Pumpe betrieben bzw. nicht betrieben wird. Der zeitgesteuerte Pumpenbetrieb kann beispielsweise bei Erreichen eines maximal vorgegebenen Betriebsdrucks von beispielsweise 5 bar im Innenraum 20 des Druckbehälters 11 abgeschalten werden. Der Betriebsdruck im Innenraum 20 wird dadurch erreicht, dass Dampfbildung einsetzt. Bei einer entsprechenden, gepulsten Wasserzuführung wird Wasser in geringen Mengen, also in kleinen Dosen, durch die Wasserzuführ-Leitung 22 zu der Wasserzuführ-Düse 23 gefördert. Dadurch, dass die Wasserzuführ-Leitung 22 von der Heizwendel 21 umgeben ist, wird bereits die Wasserzuführ-Leitung 22 aufgeheizt, so dass das in der Wasserzuführ-Leitung 22 geförderte Wasser ebenfalls bereits aufgeheizt wird. Entsprechend kann erhitztes Wasser und/oder Dampf aus der Wasserzuführ-Öffnung 24 an der Wasserzuführ-Düse austreten. Das aus der Wasserzuführ-Düse 23 austretende Wasser und/oder Dampf wird insbesondere direkt auf die Heizwendel 21 gesprüht und dort in Trockendampf umgewandelt. Der Trockendampf wird über die Wasserabführ-Öffnungen 28, 30 in die Dampfabführ-Ventile 27, 29 aufgenommen und gemeinsam abgeführt.
Bei einem Verfahren zur Dampferzeugung wird der Druckbehälter 11 zunächst nur mit einer geringen Menge Osmosewasser auf 250°C aufgeheizt. Der Druck in dem Innenraum 20 steigt bei dieser Temperatur ohne Wasser auf etwa 3 bar an. Automatisch wird ab dieser Voraussetzung Osmosewasser eingesprüht, bis der Druck auf etwa 5 bar angestiegen ist. Über das Computerprogramm kann der Druckaufbau überwacht und insbesondere beeinflusst werden.
Bezugszeichenliste

1: Anlage
2: Osmose-Einrichtung
3: Dampferzeuger
4: Verbindungsleitung
5: Pfeil
6: Pfeil
7: Zuführleitung
8: Speisenbehälter
9: Steuerungs-/Regelungseinheit
10: Signalverbindungsleitungen
11: Druckbehälter
12: Isolierabdeckung
13: Druckbehälter-Längsachse
14: Boden
15: Seitenwand
16: Verbindungsflansch
17: Deckel
18: Durchgangsbohrungen
19: Dichtungselement
20: Innenraum
21: Heizwendel
22: Wasserzuführ-Leitung
23: Wasserzuführ-Düse
24: Wasserzuführ-Öffnung
25: Magnetventil
26: Zahnrad-Pumpe
27: Dampfabführ-Ventil
28: Dampfabführ-Öffnung
29: Dampfabführ-Ventil
30: Dampfabführ-Öffnung
31: Außenseite
32: Messinstrument-Aufnahme
33: Messinstrument-Aufnahme
35: Messinstrument-Aufnahme
36: Isolier-Kernschicht
37: Isolier-Außenhülle

Claims

Dampferzeuger zum Erzeugen von Wasserdampf, wobei der Dampferzeuger (3) umfasst a. einen Druckbehälter (11) mit i. einer Druckbehälter-Längsachse (13) ii. einem Boden (14), iii. einer mit dem Boden (14) verbundenen Seitenwand (15), iv. einem mit der Seitenwand (15) lösbar verbindbaren Deckel (17), v. einem von dem Boden (14), der Seitenwand (15) und dem Deckel (17) umgebenen Innenraum (20), b. ein in dem Innenraum (20) angeordnetes Heizelement (21), c. eine aus dem Innenraum (20) abgedichtet herausgeführte Wasserzuführ-Leitung (22) zum Zuführen von Wasser in den Druckbehälter (11), wobei die Wasserzuführ-Leitung (22) eine Wasserzuführ-Öffnung (24) aufweist, die in den Innenraum (20) hineinragt, d. mindestens ein aus dem Innenraum (20) abgedichtet herausgeführtes Dampfentnahme-Ventil (27, 29) zum Abführen des Dampfes aus dem Druckbehälter (11), wobei das mindestens eine Dampfentnahme-Ventil (27, 29) eine Dampfabführ-Öffnung (28, 30) auf- weist, die in den Innenraum (20) hineinragt, wobei die Wasserzuführ-Leitung (22) und das mindestens eine Dampfentnahme-Ventil (27, 29) jeweils durch den Deckel (17) aus dem Innenraum (20) herausgeführt sind.
Dampferzeuger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das das Heizelement eine Heizwendel (21) ist, die insbesondere am Deckel (17) befestigt ist.
Dampferzeuger gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Heizwendel (21) entlang der Druckbehälter-Längsachse (13) erstreckt, wobei eine Längserstreckung (L_H) der Heizwendel (21) entlang der Druckbehälter-Längsachse (13) im Wesentlichen einer Längserstreckung (L_I) des Innenraums (20) entlang der Druckbehälter-Längsachse (13) entspricht, wobei insbesondere gilt L_H ≥ 0,95·L_I, insbesondere L_H ≥ 0,98·L_I und insbesondere L_H ≥ 0,99·L_I.
Dampferzeuger gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuführ-Leitung (22) konzentrisch zur Druckbehälter-Längsachse (13) angeordnet ist.
Dampferzeuger gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuführ-Leitung (22) eine die Wasserzuführ-Öffnung (24) aufweisende Wasserzuführ-Düse (23) zum Einsprühen von Wasser umfasst.
Dampferzeuger gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seitenwand (15) an einer dem Deckel (17) zugewandten Stirnseite ein Verbindungsflansch (16) vorgesehen ist zum lösbaren Anbringen des Deckels (17).
Dampferzeuger gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine an einer Außenseite (31) des Druckbehälters (11) angebrachte Messinstrument-Aufnahme (32, 33) zum Aufnehmen jeweils eines Messinstruments.
Dampferzeuger gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Temperatur-Messinstrument, insbesondere zwei Temperatur-Messinstrumente, zum Messen der Temperatur im Innenraum (20).
Dampferzeuger gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zwischen der Seitenwand (15) und dem Deckel (17) angeordnetes Dichtungselement (19) zum Abdichten des Innenraums (20), wobei insbesondere das metallische Dichtungselement (19) eine, insbesondere stirnseitig umlaufende, Ringdichtung mit C-förmigem Querschnitt oder eine Tellerfederdichtung ist.
Dampferzeuger gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Isolier-Abdeckung (12), die den Druckbehälter (11), insbesondere vollständig, umschließt.
Dampferzeuger gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolier-Abdeckung (12) eine Isolier-Kernschicht (35) zum Anliegen am Druckbehälter (11) und eine die Isolier-Kernschicht (35) einhüllende Isolier-Außenhülle (36) aufweist.
Dampferzeuger gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolier-Abdeckung (12) ein Stützelement (37) zum Abstützen des Druckbehälters (13) aufweist.
Dampferzeuger gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Feuchtegehalt-Messinstrument zum Messen des Feuchtegehalts des im Innenraum (20) angeordneten Fluids.
Anlage zur Speisenzubereitung umfassend a. einen Dampferzeuger (3) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, b. eine mit dem Dampferzeuger (3) verbundene Osmose-Einrichtung (2) zum Bereitstellen von Wasser für die Dampferzeugung, c. einen mit dem Dampferzeuger (3) verbundenen Speisenbehälter (8), dem der erzeugte Dampf zum Zubereiten von Speisen zugeführt wird.
Anlage gemäß Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Steuerungs-/Regelungseinheit (9) zum Steuern und/oder Regeln der Dampferzeugung im Dampferzeuger (3) und/oder der Dampfzuführung in den Speisenbehälter (8).