DE19606571C2 - Backofen mit pyrolytischer Reinigung sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Backofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Backofen gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Backofens. Es handelt sich also um einen Backofen mit pyrolytischer Reinigung, bei dem während des Reinigungsvorganges die Temperatur im Back- bzw. Garraum nach dem Ausgangssignal eines in diesem angeordneten Tem­ peratursensors bis zu der für den pyrolytischen Reini­ gungsvorgang ausreichenden Temperatur angehoben wird und bei dem die Abgase aus dem Back- bzw. Garraum über einen wenigstens einstufigen Katalysator abgezogen werden.

Backöfen mit pyrolytischer Reinigung sind in verschie­ denen Ausführungsformen, z. B. aus der DE-AS 23 29 024 und aus der US 4,831,237, bekannt. Zur pyrolytischen Reini­ gung der durch den Back- bzw. Garvorgang verschmutzten Innenwandflächen der Backofenmuffel wird deren Temperatur meist stufenweise bis zu einem Wert von etwa 500°C ange­ hoben, während die Backofentür gleichzeitig aus Sicher­ heitsgründen gegen Öffnen verriegelt ist. Bei dieser Tem­ peratur verbrennen die organischen Schmutzstoffe und die dabei auftretenden Gase werden aus dem Back- bzw. Garraum über einen wenigstens einstufigen Katalysator abgezogen und können dann nahezu geruchsfrei der Umgebungsluft bei­ gemischt werden. Nach Abkühlen der Backofenmuffel lassen sich die Verbrennungsrückstände als staubfeine weiße Ascheabscheidung in einfacher Weise auskehren. Der pyro­ lytische Reinigungsvorgang erleichtert daher das Sauber­ halten des Backofens und befreit die Benutzer von unange­ nehmen und zeitaufwendigen Reinigungsarbeiten.

Bei bekannten Steuerverfahren für den pyrolytischen Rei­ nigungsprozeß wird eine Zeitsteuerung derart durchge­ führt, daß die Temperatur im Back- bzw. Garraum der Ofen­ muffel durch ein Zeitschaltwerk in Verbindung mit einem Temperaturfühler stufenweise gesteigert wird. Der Gesamt­ zeitraum des Reinigungsvorganges muß dabei manuell vorge­ geben werden. Dabei hängt das Reinigungsergebnis bei kon­ stanten Zeiteingaben auch von Netzspannungsschwankungen sowie von mechanischen und elektrischen Toleranzen der Bauteile und des Gerätes ab.

Aus dem Dokument US 4,954,694 ist ein gattungsgemäßer Backofen mit pyrolytischer Reinigung bekannt, bei dem die Abgase aus dem Garraum über einen Katalysator abgezogen werden. Im Garraum ist ein Temperatursensor und auf der Auslaßseite des Katalysators ist ein Gassensor angeord­ net, wobei beide zur Steuerung des pyrolytischen Reini­ gungsvorgangs verwendet werden. Der Gassensor ist ein den Verschmutzungsgrad messender Verschmutzungssensor.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, einen weitgehend selbständig ablaufenden pyrolytischen Reini­ gungsvorgang zu schaffen, wobei jeweils durch eine opti­ male Anpassung der Beheizung ein gewünschter Reinigungs­ grad erzielt werden soll. Dies wird erfindungsgemäß durch einen Backofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 er­ reicht. Erfindungsgemäß ist ein als weiterer Temperatur­ sensor ausgebildeter Verschmutzungssensor in Verbindung mit dem Katalysator vorgesehen. Es ist also der Reini­ gungsvorgang in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des weiteren Temperatursensors und des Temperatursensors regelbar. Auf diese Weise wird der pyrolytische Reini­ gungsvorgang direkt überwacht und optimal geregelt, so daß keine manuellen Zeiteingaben mehr notwendig sind.

Ein Verschmutzungssensor kann allgemein in ganz verschie­ dener Weise zur Überwachung verschiedener den Verschmut­ zungsgrad kennzeichnenden Zustandsgrößen ausgebildet sein, beispielsweise als gasanalytischer Sensor. Ein er­ findungsgemäß als weiterer Temperatursensor ausgebildeter Verschmutzungssensor kann die aus dem Katalysator austre­ tende Abgasströmung hinsichtlich einer für den Verschmut­ zungsgrad kennzeichnenden Zustandsgröße, nämlich der Tem­ peratur in der Abgasströmung, überwachen. Ein solcher weiterer Temperatursensor bestimmt die Temperatur der Luft hinter dem Katalysator und dieses Ausgangssignal wird in Verbindung mit dem Ausgangssignal des Temperatur­ sensors zur Regelung der Temperatur bzw. der Einschalt­ dauer für die Backofenheizelemente benutzt.

Statt einer Überwachung der Abgasströmung aus dem Kataly­ sator kann der als weiterer Temperatursensor ausgebildete Verschmutzungssensor gegebenenfalls zweckmäßig auch eine Zustandsgröße des Katalysators selbst, beispielsweise dessen Infrarotstrahlung oder Kerntemperatur, überwachen.

Aus Einfachheitsgründen wird jedoch in den meisten Fällen als Verschmutzungssensor ein in der Abgasströmung liegen­ der weiterer Temperatursensor zweckmäßig sein. Ein direkt auf den Katalysator orientierter Verschmutzungssensor kann beispielsweise ein mit Blickrichtung auf den Kataly­ sator gerichteter optischer Sensor sein, welcher die Infrarot-Strahlung aufnimmt und zu einem Ausgangssignal verarbeitet.

Damit der Katalysator auch bei geringem Abgasanfall seine erforderliche Betriebstemperatur erreicht, kann zusätz­ lich eine Beheizungsvorrichtung vorgesehen sein, welche den Katalysator so lange beheizt, bis durch seine Reak­ tion mit den Abgasen eine erwünschte Betriebstemperatur erreicht ist. Ein solcher Katalysator kann zweckmäßig ein- oder zweistufig ausgebildet sein.

Da die Abgase aus der Backofenmuffel Kohlenwasserstoffe in verschiedener Zusammensetzung enthalten, kann es zum Ausschluß einer Explosionsgefahr zweckmäßig sein, auf der Einlaßseite des Katalysators bzw. der Zusatzbeheizungs­ vorrichtung einen Explosionsschutz vorzusehen. Dieser kann vorteilhaft in Form eines engmaschigen Drahtnetzes bzw. einer perforierten Platte gestaltet sein.

Der als weiterer Temperatursensor ausgebildete Verschmut­ zungssensor wird zweckmäßig oberhalb der Auslaßseite des Katalysators im Abstand angeordnet. Außerdem wird die Auslaßseite mit der Kühlluftströmung des Backofens in dessen Gehäuse derart verbunden, daß die Gase aus dem Back- bzw. Garraum über den Katalysator abgezogen und mit der allgemeinen Abluftströmung der Kühlluft in den Umge­ bungsraum abgegeben werden. Für eine gute Wirksamkeit des Katalysators darf die Durchlaßgeschwindigkeit nicht allzu hoch sein. Es erscheint daher zweckmäßig, auf der Auslaß­ seite des Katalysators ein Strömungsdrosselelement nach­ zuschalten, welches den Durchlaß des Katalysators be­ schränkt. Ein derartiges Strömungsdrosselelement kann gegebenenfalls vorteilhaft hinsichtlich seines Durchsat­ zes steuer- bzw. regelbar und damit in den Regelkreis einbezogen sein. Ein solches Strömungsdrosselelement kann zweckmäßig ein vor der Auslaßöffnung des Katalysators an­ gebrachter Abdecktopf sein, welcher randseitig Strömungs­ durchbrechungen, beispielsweise in Kreisform aufweist. Für den Katalysator bzw. für dessen Stufen werden zweck­ mäßig perforierte Keramikscheiben verwendet, wobei die Oberfläche und die Durchlaßausnehmungen jeweils mit einem Edelmetall, Platin, Palladium oder dergleichen, beschich­ tet sind.

Eine zweckmäßige Ausbildung kann vorsehen, daß das Aus­ gangssignal des im Gar- bzw. Backraum angeordneten Tempe­ ratursensors und das Ausgangssignal des im Bereich des Katalysators angeordneten Verschmutzungssensors, der als weiterer Temperatursensor ausgebildet ist, einem Mikro­ prozessor zugeführt werden, welcher Signale zur Regelung der Temperatur der Backofenheizkörper liefert. Die Zu­ satzbeheizungsvorrichtung des Katalysators kann zweck­ mäßig zusammen mit mindestens einem Katalysator in einem aus dem Gar- bzw. Backraum austretenden Auslaßstutzen der Backofenmuffel angeordnet sein.

Ein zweckmäßiges Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit pyrolytischer Reinigung kann in der Weise ausgeführt werden, daß nach dem Einschalten des pyrolytischen Reini­ gungsvorganges zunächst eine vom Temperatursensor im Gar­ raum gesteuerte Temperaturerhöhung bis auf etwa 300°C durchgeführt wird, wobei der Katalysator durch die Zu­ satzbeheizungsvorrichtung auf Arbeitstemperatur gebracht wird. Danach wird in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des weiteren Temperatursensors die Heizleistung der Back­ ofenheizelemente bis zur Erreichung der für den pyrolytischen Reinigungsvorgang ausrei­ chenden Temperatur gesteigert. Diese liegt im allgemeinen bei etwa 500°C.

In der Zeichnung ist ein Backofen mit pyrolytischer Rei­ nigung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

Man erkennt in der Zeichnung (Querschnitt durch den Back­ ofen von oben betrachtet) ein Gehäuse 1, eines in Einbau­ form ausgeführten Elektrobackofens, dessen Backofenmuffel mit 2 bezeichnet ist. Die Backofenmuffel 2 weist eine wärmedämmende Umhüllung aus Steinwolle von beispielsweise 40 mm Stärke auf. Durch die Backofenmuffel 2 wird ein Back- bzw. Garraum 2a gebildet, der an seiner Vorderseite durch eine Backofentür 1a verschlossen ist. In einem rohrförmigen Auslaßstutzen 3, welcher in die Rückwand der Backofenmuffel 2 eingesetzt ist, befindet sich ein zwei­ stufiger Katalysator 4 dem eine Zusatzbeheizungsvorrich­ tung 5 in Form eines Rohrheizkörpers vorgeschaltet ist. Die in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Strömungs­ richtung abgezogenen Gase strömen durch den Rohrheizkör­ per. Vor dem Rohrheizkörper liegt ein als Explosions­ schutz dienendes engmaschiges Drahtnetz 6.

Die aus dem Katalysator 4 austretende Abgasströmung wird durch einen Verschmutzungssensor, der als weiterer Tempe­ ratursensor 7 ausgebildet ist, hinsichtlich des Tempera­ turwertes überwacht. Das Ausgangssignal des weiteren Temperatursensors 7 wird einem Steuergerät 8 zugeführt, welches außerdem das Ausgangssignal des im Back- bzw. Garraum befindlichen Temperatursensors 9 verarbeitet.

Zwei Backofenheizelemente 10, 11 werden durch die Regel­ schaltung im Steuergerät 8 entsprechend der gewünschten Temperatursteigerung beheizt.

Zur Kühlung des Gehäuses 1 wird in dem Gehäuse durch ein nicht dargestelltes Gebläse ein zwischen einer Gehäu­ seeinlaß- und Auslaßöffnung strömender Kühlluftstrom er­ zeugt. Dieser Kühlluftstrom ist im Bereich der Rückwand der Backofenmuffel 2 wie an­ gedeutet abwärts gerichtet. Er saugt gleichzeitig Abluft aus dem Katalysator 4 ab, vermischt sie mit der Kühlluft und stößt das Luftgemisch in den Umgebungsraum aus.

Zur Drosselung der Durchströmung des Katalysators ist auf dessen Auslaßseite als Strömungsdrosselelement ein Ab­ decktopf 12 vorgesehen, welcher randseitig Strömungs­ durchbrechungen 13 aufweist.

Der Katalysator 4 ist zweistufig aus perforierten edelme­ tallbeschichteten Keramikscheiben aufgebaut.

Claims (15)

1. Backofen mit pyrolytischer Reinigung, die derart aus­ gebildet ist, daß während des Reinigungsvorganges die Temperatur im Back- bzw. Garraum (2a) nach dem Aus­ gangssignal eines in diesem angeordneten Temperatur­ sensors (9) bis zu der für den pyrolytischen Reini­ gungsvorgang ausreichenden Temperatur anhebbar ist, und der derart ausgebildet ist, daß die Abgase aus dem Back- bzw. Garraum (2a) über einen wenigstens einstufigen Katalysator (4) abziehbar sind, und der einen Verschmutzungssensor aufweist, der eine für den Verschmutzungsgrad des Backofens kennzeichnende Zustandsgröße überwacht und in der Abgasleitung ange­ ordnet ist, und bei dem der Reinigungsvorgang in Ab­ hängigkeit vom Ausgangssignal dieses Verschmutzungs­ sensors und des Temperatursensors (9) regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungs­ sensor ein weiterer, die Temperatur des Katalysa­ tors (4) mittelbar oder unmittelbar erfassender und zur Auswertung weiterleitender Temperatursensor (7) ist.

2. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Temperatursensor (7) zur mittelbaren Überwachung der Temperatur der aus dem Katalysator (4) austretenden Abgasströmung ausgebildet ist.

3. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Temperatursensor (7) zur unmittelbaren Überwachung der Infrarot-Strahlung bzw. der Kern­ temperatur des Katalysators (4) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) mit einer zusätzlichen Behei­ zungsvorrichtung (5) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbeheizungsvorrichtung (5) zusammen mit dem mindestens einem Katalysator (4) innerhalb eines rohrförmigen aus dem Gar- bzw. Backraum (2a) der Backofenmuffel (2) austretenden Auslaßstutzens (3) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) zweistufig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Einlaßseite des Katalysators (4) ein Ex­ plosionsschutz (6) vorgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutz ein engmaschiges Draht­ netz (6) bzw. eine eng perforierte Platte ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Temperatursensor (7) oberhalb der Auslaßseite des Katalysators im Abstand angeordnet ist und daß die Auslaßseite mit der Kühlluftströmung des Backofens derart verbunden ist, daß die Gase aus dem Back- bzw. Garraum (2a) über den Katalysator (4) abgezogen werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Auslaßseite des Katalysators (4) ein Strömungsdrosselelement (12) nachgeschaltet ist, wel­ ches den Durchsatz des Katalysators beschränkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsdrosselelement (12) hinsichtlich seines Durchsatzes veränderbar ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsdrosselelement ein vor der Auslaß­ öffnung des Katalysators (4) angebrachter Abdeck­ topf (12) ist, welcher randseitig Strömungsdurchbre­ chungen (13) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des im Gar- bzw. Backraum (2) angeordneten Temperatursensors (9) und das Ausgangs­ signal des im Bereich des Katalysators (4) angeord­ neten weiteren Temperatursensors (7) einem Mikropro­ zessor zugeführt werden, welcher Signale zur Regelung der Temperatur der Backofenheizkörper (10, 11) lie­ fert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (4) mindestens eine edelmetall­ beschichtete perforierte Keramikscheibe ist.

15. Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit pyrolyti­ scher Reinigung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einschalten des pyrolytischen Reinigungsvorganges mit einer für den pyrolytischen Reinigungsvorgang ausreichenden Tempe­ ratur zunächst eine vom Temperatursensor (9) im Back- und Garraum (2a) gesteuerte Temperaturerhöhung bis etwa 300°C durchgeführt wird, und daß danach die Temperatur im Back- bzw. Garraum (2a) zusätzlich in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des weiteren Temperatursensors (7) bis zu der für den pyrolytischen Reinigungsvorgang ausreichenden Temperatur gesteigert wird.