WO2018189383A1 - Samowar mit nachfüllindikator - Google Patents

Samowar mit nachfüllindikator Download PDF

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WO2018189383A1
WO2018189383A1 PCT/EP2018/059560 EP2018059560W WO2018189383A1 WO 2018189383 A1 WO2018189383 A1 WO 2018189383A1 EP 2018059560 W EP2018059560 W EP 2018059560W WO 2018189383 A1 WO2018189383 A1 WO 2018189383A1
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samovar
level
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kettle
water
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BEEM Germany GmbH
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/44—Parts or details or accessories of beverage-making apparatus
    • A47J31/54—Water boiling vessels in beverage making machines
    • A47J31/56—Water boiling vessels in beverage making machines having water-level controls; having temperature controls
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J27/00—Cooking-vessels
    • A47J27/21—Water-boiling vessels, e.g. kettles
    • A47J27/21008—Water-boiling vessels, e.g. kettles electrically heated
    • A47J27/21041—Water-boiling vessels, e.g. kettles electrically heated with heating elements arranged outside the water vessel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/44—Parts or details or accessories of beverage-making apparatus
    • A47J31/50—Urns with devices for keeping beverages hot or cool

Definitions

  • the present invention relates to a samovar with refill indicator.
  • Samovars are hot water boilers that originally came from the Russian and Asian region and serve tea.
  • a samovar has a water container in which a larger amount of water can be boiled, and regularly a teapot in which a tea concentrate of tea leaves and a comparatively small amount of water can be applied. From the tea concentrate and the hot water, a user can mix his tea in the desired strength.
  • Samovars are particularly popular in the catering trade, where, for example, at a buffet for many guests at the same time hot drinks must be provided.
  • a samovar with a kettle and a teapot.
  • the kettle is adapted to receive a quantity of water and to selectively provide hot water to a user at a water outlet.
  • the teapot is adapted to prepare an aqueous tea concentrate, hold it in the can body, and dispense it via an outlet.
  • the kettle and teapot are designed so that the teapot can be removably placed on the kettle and taken by the user from the kettle.
  • this configuration allows to provide a larger number of people with hot water and tea in particular.
  • the division into hot water and tea concentrate allows the tea to be drunk in an individually adjusted ratio of concentrate to hot water.
  • this division is advantageous from a hygienic point of view, since only water is kept in the comparatively large and cumbersome kettle.
  • the comparatively small and correspondingly handy pot, in which the components of the tea can settle, can be easily cleaned.
  • the samovar has an electronic controller, a sensor and a refill indicator.
  • the control device is set up to detect a fill level in the kettle by means of the sensor and to control the refill indicator in such a way that the refill indicator signals a refill demand as a function of the fill level.
  • the sensor according to the invention has the advantage that the user or the staff of the restaurant are informed in good time, so as not to let a water shortage arise. At the same time, the samovar will not be replenished more often than necessary. This minimizes the interruptions resulting from the filling and heating up.
  • the senor may include a level limit switch, which is designed to detect a falling below a predefined minimum level in the kettle.
  • a level limit switch can be constructed much simpler than a quantitative level gauge. This enables cost savings in production and reduces the susceptibility of the product to errors.
  • level limit switch If only the function of a level limit switch is required, this can also be simulated by a quantitatively measuring level meter by comparing the measured value with a specific predefined limit level. This can reduce the manufacturing complexity of product variants.
  • the predefined minimum fill level may have a first geodetic height that is higher than a second geodetic height of a dry-running fill level.
  • the dry running level can be determined by a bottom of the kettle. The dry-running level stops as soon as the last remaining water evaporates.
  • the first geodetic height of the predefined minimum fill level can still be higher than a third geodetic height of an outlet fill level.
  • the outlet level can be determined by the water outlet. The outlet level will stop as soon as the water provided for use has been used up. The outlet level results from the level (the geodetic height) of the outlet.
  • the third geodesic height may be greater than the second geodetic height.
  • the senor may comprise two or more of the level limit switches to form a discrete quantitative level gauge.
  • Such a configuration may be less susceptible to interference and moreover cheaper than continuous quantitative level sensors.
  • a quantitatively measuring level sensor may be configured to quantitatively detect different levels in the kettle and to output corresponding signals to the detected levels.
  • the control device may be configured to evaluate the output signals. The knowledge / use of quantitative information on the level can have a positive effect in particular with regard to the control accuracy, the overshoot behavior and the total energy consumption on the regulation of the water temperature.
  • the capacitive level sensors can be counted as continuous quantitative level meters.
  • the measuring principle of the capacitive level sensors based on the fact that water has a dielectric constant other than air, and thus can be concluded from the capacity formed between two electrodes on the level.
  • the conductive level sensors can be counted to the level limit switches.
  • assemblies are available which form a (discrete) quantitative level sensor through the combination of multiple conductive level sensors.
  • the measuring principle of the conductive level sensors is based on evaluating the conductivity of a medium between two electrodes. Both types of level sensors are particularly well-suited for their comparatively low complexity and manageable costs.
  • optical level sensors can be used. These are usually designed as a level limit switch.
  • a light emitter, a light receiver and a prism are arranged and designed such that the prism in air leads to a total reflection of the emitted radiation, which is then received by the detector.
  • the prism is immersed in water, there is no total reflection but a refraction at the medium boundary. Accordingly, it can be inferred in this way on the prism surrounding medium.
  • level sensors or fill level limit switches are float switches, in which, depending on the level, a float actuates a switching element or a position or distance meter. Sensors of this type are particularly inexpensive.
  • the sensor may comprise one or more load cells. Load cells are available in very large quantities and accordingly good and cheap. Another advantage of level measurement with load cells is that the sensor need not have any contact with the liquid. This is particularly advantageous in terms of the life of the samovar or its control, but also an important factor in order to be able to provide hygienic water at any time.
  • the samovar may comprise an evaluation device.
  • the sensor can have a temperature sensor.
  • the evaluation device may be configured to detect a fill level of the water boiler based on a temperature signal of the temperature sensor.
  • Temperature sensors are available with high precession and at very low cost. This aspect is particularly advantageous in that in general already at least one temperature sensor for controlling the water temperature is present. This existing temperature sensor can also be used to determine the level in the samovar.
  • the temperature sensor can be arranged in, on or at a heating element of the samovar.
  • a temperature signal corresponding to a temperature of more than 100 ° C, in particular more than 1 10 ° C, can indicate a refill demand.
  • the measuring principle is based on the fact that the heating element or the temperature sensor is cooled by the water and the tempering temperature of boiling water does not exceed the boiling point of 100 ° C.
  • the evaluation circuit can be constructed thereby particularly simple.
  • the evaluation unit can detect a heating-up period from a starting temperature to a target temperature with a defined temperature interval. The evaluation unit can determine the fill level of the water boiler based on the heating duration and a known heating power of the heating element.
  • the evaluation unit can detect a temperature difference resulting from a heating-up period with a defined heating duration and a known heating power. The evaluation unit can determine the fill level based on the temperature difference and the known heating power.
  • a correction value or a correction value matrix dependent on the configuration of the samovar and empirically or analytically determined, for example, which maps heat losses across the kettle surface and / or the phase change of evaporating water, can significantly improve the calculation result. According to a further advantageous aspect of the invention, the
  • Refill indicator be set up, depending on the filling requirements visually and / or acoustically signal a Nach Shell station.
  • the optical signaling is not very intrusive and yet well perceptible.
  • the samovar may comprise an electronic transmitting device and the refilling indicator may comprise a receiving device.
  • the transmitting device and the Vietnamese Stahlirrikator with the receiving device can be designed wirelessly to signal the Nach Stahlstoff lead separately and remotely from the samovar.
  • this allows e.g. keep track of the samovar's fill level without having to access it directly.
  • FIG 2 is a simplified sectional view of a samovar according to the invention.
  • Figure 1 shows a samovar 10.
  • the samovar 10 has a water tank 12 for receiving a larger amount of water.
  • a bottom plate 14 a not visible in the figure 1 heating element of an electric heater can be arranged.
  • a lid 16 is arranged with handles 18, on which in turn a teapot 20 is placed for the preparation of tea concentrate.
  • the teapot 20 has a spout, a tea strainer 22, a lid 24 and a handle 26. Due to the proximity to the water tank 12, the tea concentrate in the teapot 20 is heated when the samovar 10 is in operation, but without cooking.
  • a steam outlet 44 prevents excessive pressure build-up in the water tank 12.
  • the bottom plate 14 may be integrally formed with the water tank 12 or as a separate part.
  • a separate embodiment has the advantage that the water tank 12 can be lifted for refilling of the bottom plate 14.
  • a control element 30 is further arranged, with which a desired water temperature can be adjusted.
  • the control element 30 is designed as a rotary knob, so that the desired water temperature can be adjusted continuously or in predetermined temperature levels.
  • the operating element 30 may also have push buttons. If the control element 30 is turned to the left, ie counterclockwise, the heating is switched off.
  • the maximum heating power is set.
  • the stop can be perceived by a click.
  • the water is brought very quickly to boil in this way.
  • the heater may be configured so that the water is continuously cooked until it evaporates when the operating element 30 is turned to the stop. Boiling water, however, is not ideal for tea consumption, and the water should be held at a constant temperature below boiling after rapid heating.
  • control element 30 can be set to a temperature between 70 ° C and 95 ° C depending on the type of tea.
  • warning light 32 which shines blue, for example.
  • One or more indicator lights may indicate a low water level and form a refill indicator 34.
  • the samovar 10 has a drain cock 36 with a lever 38.
  • the lever 38 When the lever 38 is pushed down, water flows through the drain cock 36 and can be filled into a cup.
  • the samovar 10 To ensure a secure state of the samovar 10, the
  • Base plate slip-resistant feet 40 have.
  • this has a level mark 42 for the maximum filling.
  • FIG. 2 shows a simplified sectional view of a samovar according to the invention.
  • the kettle 12 is configured to receive a quantity of water 50 and to selectively provide hot water to a user at a water outlet 36.
  • the teapot 20 has a can handle 51 and a spout 52.
  • the teapot is configured to prepare, stock, and dispense an aqueous tea concentrate 53 via the spout 52.
  • the kettle 12 and the teapot 20 are formed so that the teapot 20 can be detachably mounted on the kettle.
  • the teapot 20 can thus be easily lifted by the user from the kettle 12.
  • the samovar 10 has an electronic control device 54, a sensor 55 and a refill indicator 34 in the bottom plate.
  • the control device is set up to detect a filling level F in the water kettle 12 by means of the sensor 55 and to control the refilling indicator 34 in such a way that the refilling indicator 34 signals a refilling requirement as a function of the filling level F.
  • the control device 54 is connected to an electric heater 1. Furthermore, the control device 54 communicatively connected to the sensor 55. The control device 54 is designed to read out the sensor 55 or to receive data or signals from the sensor 55. Furthermore, the controller 54 is communicatively connected to the refill indicator 34.
  • the sensor 55 may be configured as a level limit switch or include a level limit switch. The sensor can thus detect an undershooting of a predefined minimum filling level F m in, D in the kettle 12.
  • the predefined minimum fill level F m in, D has a first geodesic height which is higher than a second geodesic height of a dry-running fill level Fminj, wherein the dry-running fill level F m in, T is determined by a bottom of the kettle 12.
  • the first geodesic of the predefined minimum filling level F m in, D is advantageously higher than a third geodetic height of an outlet filling level F m in, A, wherein the outlet filling level (F m in, A) is determined by the water outlet (36), in particular wherein third geodesic height is greater than the second geodesic height.
  • the sensor may comprise two or more of these level limit switches.
  • the sensor 55 would have the function of a true level sensor, which is designed to quantitatively detect various levels F ma x, F, F 2, F m in, D, F m in, A, and / or Fminj in the kettle 12 and to the detected levels to output corresponding signals.
  • the controller 54 is configured to evaluate the output signals.
  • a discrete or continuous quantitative level sensor can be used, for example by the sensor comprising a capacitive level sensor.
  • a level limit switch may include, for example, an optical level sensor.
  • the samovar may include one or more load cells configured and positioned to determine a weight of the filled kettle.
  • the samovar 10 comprises a control device 54 with an evaluation device, and the sensor 55 comprises a temperature sensor.
  • the evaluation device is configured to detect a fill level F of the water boiler 12 based on a temperature signal of the temperature sensor.
  • the temperature sensor is arranged in, on or at a heating element 1 of the samovar 10.
  • a temperature signal corresponding to a temperature T of more than 100 ° C, in particular of more than 1 10 ° C, indicates the Nach Stirll station. It is exploited that under isobaric conditions of the atmospheric air pressure, the temperature of boiling water does not exceed the boiling point. Rather, the supplied energy is used for the phase change of the now evaporating water. As long as there is water in the samovar's kettle, the temperature in the bottom of the kettle will not exceed the boiling point of the water at most negligibly. Only when all water has evaporated will the temperature of the bottom of the kettle increase further.
  • the evaluation unit detects a heating time M between two temperatures T1, T2 with a defined temperature interval ⁇ .
  • the Evaluation unit determines the level F of the water boiler 12 in this case based on the heating time At and a known heating power P of the heating element.
  • the evaluation unit can detect a temperature difference ⁇ resulting from a heating-up period with a defined heating duration ⁇ t and a known heating power P.
  • the evaluation unit 54 determines the level F based on the temperature difference ⁇ and the known heating power P.
  • the refill indicator e.g. the indicator light 34 is set up to optically and / or acoustically signal the need for refilling water to the kettle.
  • the refill indicator 34 may be, for example, a color-changing illuminant such as an LED.
  • the refill indicator 34 may include a plurality of illuminants or indicate the level via a display. Additionally or alternatively, the refill indicator 34 may also signal the refill requirement via a sound output. It should be remembered, however, that this will certainly not be accepted by the guests in the restaurant a constantly audible signaling device. In this case, the acoustic signaling should at least be switched off.
  • the samovar contains a transmitting device 56.
  • a separate refilling indicator 34 ' comprises a receiving device 57.
  • the transmitting device 56 and the refilling indicator 34' with the receiving device 57 are designed to signal the refilling requirement remotely from the samovar 10. For example, this can be done via a radio link.
  • the separate refill indicator 34 ' may be a more proprietary component.
  • the transmitting device 56 may be suitable for setting up, for example, a WLAN or a Bluetooth connection.
  • the separate Nach Glallindikator 34 ' can be formed in this case by a standard smartphone with a corresponding control and display program.
  • the circuit has a Safety switch on, which interrupts the circuit to both heating elements 1, 2 when overheating.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Cookers (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Samowar (10), umfassend einen Wasserkessel (12) und eine Teekanne (20), wobei der Wasserkessel (12) eingerichtet ist, um eine Wassermenge (50) aufzunehmen und einem Benutzer an einem Wasserauslass (36) selektiv Heißwasser bereitzustellen. Die Teekanne (20) einrichtet ist, um ein wässriges Teekonzentrat (53) zu bereiten, vorzuhalten und auszugeben, wobei der Wasserkessel (12) und die Teekanne (20) eingerichtet sind, so dass die Teekanne (20) abnehmbar auf dem Wasserkessel (12) anordbar ist. Der Samowar eine elektronische Steuereinrichtung (54), einen Sensor (55) und einen Nachfüllindikator (34; 34') aufweist, und die Steuereinrichtung (54) eingerichtet ist, einen Füllstand (F) in dem Wasserkessel (12) mittels des Sensors (55) zu erfassen und den Nachfüllindikator (34; 34') derart anzusteuern, dass der Nachfüllindikator (34) in Abhängigkeit von dem Füllstand (F) einen Nachfüllbedarf signalisiert.

Description

Samowar mit Nachfüllindikator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Samowar mit Nachfüllindikator.
Samoware sind Heißwasserbereiter, die ursprünglich aus dem russischen und asiatischen Raum stammen und der Teezubereitung dienen. Ein Samowar weist einen Wasserbehälter auf, in dem eine größere Menge an Wasser zum Kochen gebracht werden kann, und regelmäßig eine Teekanne, in der ein Teekonzentrat aus Teeblättern und einer vergleichsweise geringen Menge Wasser angesetzt werden kann. Aus dem Teekonzentrat und dem heißen Wasser kann sich ein Benutzer seinen Tee in der gewünschten Stärke mischen. Samoware sind vor allem in der Gastronomie beliebt, wo beispielsweise an einem Büffet für viele Gäste zeitgleich Heißgetränke bereitgestellt werden müssen.
Gerade wenn die Gäste den Samowar eigenständig bedienen können, wird dabei jedoch häufig der rechtzeitige Augenblick zum Nachfüllen des Wasserbehälters verpasst. Der Samowar wird dann regelmäßig erst nachgefüllt, wenn der Samowar bereits vollständig entleert ist und kein Heißwasser mehr bereitstellt. Dies kann zu erheblichem Unmut bei den Benutzern/Gästen führen und sollte vermieden werden.
Um dem entgegenzuwirken kann der Samowar auf der Grundlage von Erfahrungswerten häufiger als eigentlich notwendig nachgefüllt werden, um ein Leerlaufen des Samowars relativ sicher zu vermeiden. Da der Samowar jedoch gewöhnlich mit Kaltwasser nachgefüllt wird, führt dieses Vorgehen zu entsprechend häufigen und unerwünschten Unterbrechungen, welche dadurch bedingt sind, dass das frisch nachgefüllte Wasser erst erhitzt werden muss. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Samowar bereitzustellen, der unerwünschte Unterbrechungen der Bereitstellung von Heißwasser minimiert. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Samowar mit einem Wasserkessel und einer Teekanne. Der Wasserkessel ist dazu eingerichtet, eine Wassermenge aufzunehmen und einem Benutzer an einem Wasserauslass selektiv Heißwasser bereitzustellen. Die Teekanne ist dazu eingerichtet, ein wässriges Teekonzentrat zu bereiten, im Kannenkörper vorzuhalten und über einen Auslass auszugeben.
Der Wasserkessel und die Teekanne sind so ausgebildet, dass die Teekanne abnehmbar auf dem Wasserkessel angeordnet und durch die Benutzer vom Wasserkessel genommen werden kann. Vorteilhaft ermöglicht diese Konfiguration, eine größere Anzahl an Personen mit Heißwasser und insbesondere mit Tee zu versorgen. Durch die Aufteilung in Heißwasser und Teekonzentrat wird zum einen ermöglicht, dass der Tee in einem individuell abgestimmten Verhältnis von Konzentrat zu Heißwasser getrunken werden kann. Zum anderen ist diese Aufteilung unter hygienischen Gesichtspunkten vorteilhaft, da in dem vergleichsweise großen und unhandlichen Wasserkessel lediglich Wasser vorgehalten wird. Die vergleichsweise kleine und entsprechend handliche Kanne, in der sich die Bestandteile des Tees absetzen können, kann leicht gereinigt werden.
Der Samowar weist eine elektronische Steuereinrichtung, einen Sensor und eine Nachfüllindikator auf. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, einen Füllstand in dem Wasserkessel mittels des Sensors zu erfassen und den Nachfüllindikator derart anzusteuern, dass der Nachfüllindikator in Abhängigkeit von dem Füllstand einen Nachfüllbedarf signalisiert.
Der erfindungsgemäße Sensor hat den Vorteil, dass die Benutzer bzw. das Personal der Gastronomie rechtzeitig informiert werden, um einen Wassermangel gar nicht erst entstehen zu lassen. Gleichzeitig wird der Samowar dabei nicht mehr häufiger als notwendig aufgefüllt. Dies minimiert die aus dem Auffüllen und Aufheizen resultierenden Unterbrechungen.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der Sensor ein Füllstandsgrenzschalter umfassen, welcher ausgebildet ist, um ein Unterschreiten eines vordefinierten Minimalfüllstandes in dem Wasserkessel zu erfassen. Ein Füllstandsgrenzschalter kann deutlich einfacher aufgebaut sein als ein quantitativer Füllstandsmesser. Dies ermöglicht Kosteneinsparung bei der Produktion und verringert die Fehleranfälligkeit des Produktes.
Wird lediglich die Funktion eines Füllstandsgrenzschalters benötigt, kann diese auch durch einen quantitativ messenden Füllstandsmesser nachgebildet werden, indem der Messwert mit einem konkreten vordefinierten Grenzfüllstand verglichen wird. Hierdurch lässt sich die Fertigungskomplexität von Produktvarianten senken.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der vordefinierte Minimalfüllstand eine erste geodätische Höhe aufweisen, die höher ist als eine zweite geodätische Höhe eines Trockenlauffüllstandes. Der Trockenlauffüllstand kann dabei durch einen Boden des Wasserkessels bestimmt sein. Der Trockenlauffüllstand stellt sich ein, sobald das letzte Restwasser verdampft.
Vorteilhaft kann die erste geodätische Höhe des vordefinierten Minimalfüllstandes weiterhin höher sein als eine dritte geodätische Höhe eines Auslassfüllstandes. Der Auslassfüllstand kann dabei durch den Wasserauslass bestimmt sein. Der Auslassfüllstand stellt sich ein, sobald das für die Nutzung bereitgestellte Wasser verbraucht ist. Der Auslassfüllstand ergibt sich aus dem Niveau (der geodätischen Höhe) des Auslasses. Insbesondere kann die dritte geodätische Höhe größer sein als die zweite geodätische Höhe. Hierdurch wird vorteilhaft durch den Nachfüllindikator ein Auffüllen des Wasserkessels angeregt, noch bevor der Samowar kein Wasser mehr ausgibt. Zusätzlich kann vermieden werden, dass der Samowar innen austrocknet, selbst wenn ein Nachfüllen unterbleibt. Weiter vorteilhaft wird durch diese Anordnung vermieden, dass Kalkflocken zusammen mit dem Heißwasser ausgegeben werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der Sensor zwei oder mehr der Füllstandsgrenzschalter umfassen, um einen diskreten quantitativen Füllstandsmesser auszubilden. Eine solche Konfiguration kann gegenüber Störungen unempfindlicher und außerdem günstiger sein als kontinuierlich messende quantitative Füllstandsmesser. Ein quantitativ messender Füllstandssensor kann dazu ausgebildet sein, verschiedene Füllstände in dem Wasserkessel quantitativ zu erfassen und zu den erfassten Füllständen korrespondierende Signale auszugeben. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die ausgegebenen Signale auszuwerten. Die Kenntnis/Nutzung einer quantitativen Information zum Füllstand kann sich insbesondere positiv hinsichtlich der Regelgenauigkeit, des Überschwingverhaltens und der Gesamtenergieaufnahme auf die Regelung der Wassertemperatur auswirken.
Zu den kontinuierlichen messenden quantitativen Füllstandsmessern können die kapazitiven Füllstandssensoren gezählt werden. Das Messprinzip der kapazitiven Füllstandssensoren basiert darauf, dass Wasser eine andere Dielektrizitätskonstante als Luft aufweist, und somit aus der zwischen zwei Elektroden gebildeten Kapazität auf den Füllstand geschlossen werden kann. Die konduktiven Füllstandssensoren können zu den Füllstandsgrenzschaltern gezählt werden. Jedoch sind Baugruppen erhältlich, die durch die Kombination mehrerer konduktiver Füllstandssensoren einen (diskret) quantitativen Füllstandsensor ausbilden. Das Messprinzip der konduktiven Füllstandssensoren beruht darauf, die Leitfähigkeit eines Mediums zwischen zwei Elektroden auszuwerten. Beide Arten von Füllstandssensoren eignen sich besonders gut aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Komplexität und der überschaubaren Kosten.
Alternativ können optische Füllstandssensoren eingesetzt werden. Diese sind in der Regel als Füllstandsgrenzschalter ausgeführt. Ein Lichtermitter, ein Lichtempfänger und ein Prisma sind dabei so angeordnet und ausgebildet, dass das Prisma in Luft zu einer Totalreflektion der emittierten Strahlung führt, welche dann durch den Detektor empfangen wird. Ist das Prisma jedoch in Wasser eingetaucht, findet keine Totalreflektion, sondern eine Brechung an der Mediumsgrenze statt. Entsprechend kann auf diese Weise auf das das Prisma umschließende Medium rückgeschlossen werden.
Eine weitere häufig eingesetzte Art der Füllstandssensoren bzw. der Füllstandsgrenzschalter sind Schwimmerschalter, bei denen abhängig vom Füllstand ein Schwimmer ein Schaltelement oder ein Positions-, bzw. Wegemesser betätigt. Sensoren dieser Art sind besonders kostengünstig. Als weitere Alternative kann der Sensor eine oder mehrere Wägezellen umfassen. Wägezellen sind in sehr großen Stückzahlen und entsprechend gut und günstig verfügbar. Ein weiterer Vorteil einer Füllstandsmessung mit Wägezellen ist der, dass der Sensor keinerlei Kontakt mit der Flüssigkeit zu haben braucht. Dies ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Lebensdauer des Samowars bzw. dessen Steuerung, jedoch auch ein wichtiger Faktor, um jederzeit hygienisch einwandfreies Wasser bereitstellen zu können.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der Samowar eine Auswerteeinrichtung umfassen. Der Sensor kann einen Temperatursensor haben. Die Auswerteeinrichtung kann dazu ausgestaltet sein, einen Füllstand des Wasserkessels basierend auf einem Temperatursignal des Temperatursensors zu erkennen. Temperatursensoren sind mit hoher Präzession und zu sehr geringen Kosten verfügbar. Besonders vorteilhaft ist dieser Aspekt dahingehend, dass in der Regel bereits mindestens ein Temperatursensor zur Regelung der Wassertemperatur vorhanden ist. Dieser bereits vorhandene Temperatursensor kann auch dafür genutzt werden, den Füllstand im Samowar zu bestimmen.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann der Temperatursensor in, an oder bei einem Heizelement des Samowars angeordnet sein. Ein Temperatursignal entsprechend einer Temperatur von mehr als 100°C, insbesondere von mehr als 1 10°C, kann einen Nachfüllbedarf indizieren. Das Messprinzip fußt darauf, dass das Heizelement bzw. der Temperatursensor vom Wasser gekühlt wird und die Temperator selbst von kochendem Wasser die Siedetemperatur von 100°C nicht übersteigt. Vorteilhaft kann die Auswerteschaltung hierdurch besonders einfach aufgebaut sein. Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform kann die Auswerteeinheit eine Aufheizdauer von einer Starttemperatur zu einer Zieltemperatur mit einem definierten Temperaturabstand erfassen. Die Auswerteeinheit kann den Füllstand des Wasserkessels basierend auf der Aufheizdauer und einer bekannten Heizleistung des Heizelements ermitteln. Gegebenenfalls ist ein Leistungsmesser für das Heizelement vorzusehen, um das Ergebnis der Berechnung weiter zu verbessern. Besonders vorteilhaft kann auf diese Weise ein quantitativer Füllstandsmesser ausgebildet werden, der gegenüber einer reinen Temperaturregelung keine zusätzliche Sensorik erfordert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Auswerteeinheit eine Temperaturdifferenz resultierend aus einer Aufheizperiode mit einer definierten Aufheizdauer und einer bekannten Heizleistung erfassen. Die Auswerteeinheit kann den Füllstand basierend auf der Temperaturdifferenz und der bekannten Heizleistung ermitteln.
Grundlage der vorgenannten Bestimmung des Füllstands mittels der Temperatur, ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser. So beträgt die spezifische Wärmekapazität von Wasser c = 4, 182 kJ pro (kg*K). Das bedeutet, dass man einem Kilogramm Wasser eine Energie von 4, 182 kJ zuführen muss, um es um ein Grad °K zu erwärmen. Ein von der Konfiguration des Samowars abhängiger und empirisch oder analytisch ermittelter Korrekturwert bzw. eine Korrekturwertmatrix welche zum Beispiel Wärmeverluste über die Wasserkesseloberfläche und/oder den Phasenwechsel von verdampfendem Wasser abbildet, kann das Berechnungsergebnis dabei signifikant verbessern. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der
Nachfüllindikator eingerichtet sein, je nach Füllbedarf optisch und/oder akustisch einen Nachfüllbedarf zu signalisieren. Insbesondere die optische Signalisierung ist dabei wenig aufdringlich und trotzdem gut wahrnehmbar.
Vorteilhaft kann der Samowar eine elektronische Sendeeinrichtung umfassen und der Nachfüllindikator kann eine Empfangseinrichtung umfassen. Die Sendeeinrichtung und der Nachfüllindikator mit der Empfangseinrichtung können dabei kabellos ausgebildet sein, um den Nachfüllbedarf getrennt und entfernt vom Samowar zu signalisieren. Vorteilhaft ermöglicht dies, z.B. einen Überblick über den Füllstand des Samowars zu behalten, ohne jedoch direkt auf diesen zugreifen zu müssen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Figuren. Es zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Samowar, und
Figur 2 eine vereinfachte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Samowars. Figur 1 zeigt einen Samowar 10. Der Samowar 10 weist einen Wasserbehälter 12 zur Aufnahme einer größeren Wassermenge auf. In einer Bodenplatte 14 kann ein in der Figur 1 nicht sichtbares Heizelement einer elektrischen Heizung angeordnet sein. Auf dem Wasserbehälter 12 ist ein Deckel 16 mit Griffen 18 angeordnet, auf dem wiederum eine Teekanne 20 zum Ansetzen von Teekonzentrat aufgesetzt ist. Die Teekanne 20 weist eine Schnaupe, ein Teesieb 22, einen Deckel 24 und einen Griff 26 auf. Durch die Nähe zum Wasserbehälter 12 wird das in der Teekanne 20 befindliche Teekonzentrat erwärmt, wenn der Samowar 10 in Betrieb ist, jedoch ohne zu kochen.
Ein Dampfauslass 44 verhindert einen zu großen Druckaufbau im Wasserbehälter 12.
Zur Stromversorgung ist an der Bodenplatte 14 ein Netzstecker 28 angeordnet. Die Bodenplatte 14 kann einteilig mit dem Wasserbehälter 12 oder als separates Teil ausgebildet sein. Eine separate Ausbildung hat den Vorteil, dass der Wasserbehälter 12 zum Nachfüllen von der Bodenplatte 14 abgehoben werden kann.
An der Bodenplatte 14 ist des Weiteren ein Bedienelement 30 angeordnet, mit dem eine gewünschte Wassertemperatur eingestellt werden kann. Das Bedienelement 30 ist als Drehknopf ausgebildet, sodass die gewünschte Wassertemperatur stufenlos oder in vorher festgelegten Temperaturstufen eingestellt werden kann. Alternativ kann das Bedienelement 30 auch Druckknöpfe aufweisen. Ist das Bedienelement 30 bis zu einem Anschlag nach links, also gegen den Uhrzeigersinn, gedreht, ist die Heizung ausgeschaltet.
Wird das Bedienelement 30 zu Beginn eines Aufheizprozesses bis zu einem Anschlag nach rechts, also mit dem Uhrzeigersinn, gedreht ist die maximale Heizleistung eingestellt. Der Anschlag kann jeweils durch ein Klicken wahrgenommen werden. Das Wasser wird auf diese Weise sehr schnell zum Kochen gebracht. Die Heizung kann derart ausgebildet sein, dass das Wasser ununterbrochen gekocht wird, bis es verdampft ist, wenn das Bedienelement 30 bis zum Anschlag gedreht ist. Kochendes Wasser ist jedoch nicht ideal für den Teegenuss, das Wasser soll nach dem schnellen Erhitzen vielmehr auf einer konstanten Temperatur unterhalb des Siedepunktes gehalten werden.
Zu diesem Zweck kann das Bedienelement 30 je nach Teesorte auf eine Temperatur zwischen 70°C und 95°C eingestellt werden.
Ist die Heizung in Betrieb, wird dies durch eine Kontrollleuchte 32 angezeigt, die beispielsweise blau leuchtet. Eine weitere oder mehrere Kontrollleuchten können einen niedrigen Wasserstand anzeigen und bilden einen Nachfüllindikator 34.
Zur Entnahme von Wasser weist der Samowar 10 einen Ablasshahn 36 mit einem Hebel 38 auf. Wird der Hebel 38 nach unten gedrückt, fließt Wasser durch den Ablasshahn 36 und kann in eine Tasse gefüllt werden. Um einen sicheren Stand des Samowars 10 zu gewährleisten, kann die
Bodenplatte rutschhemmende Stellfüße 40 aufweisen.
Um ein Überfüllen des Wasserbehälters 12 zu vermeiden, weist dieser eine Füllstandsmarkierung 42 für die maximale Befüllung auf.
Figur 2 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Samowars. Der Wasserkessel 12 ist eingerichtet, um eine Wassermenge 50 aufzunehmen und einem Benutzer an einem Wasserauslass 36 selektiv Heißwasser bereit zu stellen.
Die Teekanne 20 weist einen Kannengriff 51 und eine Schnaupe 52 auf. Die Teekanne ist eingerichtet, um ein wässriges Teekonzentrat 53 zu bereiten, vorzuhalten und über die Schnaupe 52 auszugeben.
Der Wasserkessel 12 und die Teekanne 20 sind so ausgebildet, dass die Teekanne 20 abnehmbar auf dem Wasserkessel angeordnet werden kann. Die Teekanne 20 kann somit in einfacher Weise durch den Benutzer vom Wasserkessel 12 heruntergehoben werden. Der Samowar 10 weist z.B. in der Bodenplatte eine elektronische Steuereinrichtung 54, einen Sensor 55 und eine Nachfüllindikator 34 auf. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, um ein Füllstand F in dem Wasserkessel 12 mittels des Sensors 55 zu erfassen und den Nachfüllindikator 34 derart anzusteuern, dass der Nachfüllindikator 34 in Abhängigkeit von dem Füllstand F ein Nachfüllbedarf signalisiert.
Die Steuerungseinrichtung 54 ist mit einer elektrischen Heizung 1 verbunden. Weiterhin ist die Steuerungseinrichtung 54 mit dem Sensor 55 kommunikativ verbunden. Die Steuerungseinrichtung 54 ist dazu ausgelegt den Sensor 55 auszulesen bzw. Daten oder Signale vom Sensor 55 zu empfangen. Des Weiteren ist die Steuerungseinrichtung 54 mit dem Nachfüllindikator 34 kommunikativ verbunden.
Der Sensor 55 kann als ein Füllstandsgrenzschalter konfiguriert sein oder einen Füllstandsgrenzschalter umfassen. Der Sensor kann somit ein Unterschreiten eines vordefinierten Minimalfüllstandes Fmin,D in dem Wasserkessel 12 erfassen.
Der vordefinierte Minimalfüllstand Fmin,D weist eine erste geodätische Höhe auf, die höher ist als eine zweite geodätische Höhe eines Trockenlauffüllstandes Fminj, wobei der Trockenlauffüllstand Fmin,T durch einen Boden des Wasserkessels 12 bestimmt ist.
Vorteilhaft ist dabei die erste geodätische des vordefinierten Minimalfüllstandes Fmin,D höher als eine dritte geodätische Höhe eines Auslassfüllstandes Fmin,A, wobei der Auslassfüllstand (Fmin,A) durch den Wasserauslass (36) bestimmt ist, insbesondere wobei die dritte geodätische Höhe größer ist als die zweite geodätische Höhe.
Sofern die konstruktiv einfacheren, und deshalb auch günstigeren Füllstandsgrenzschalter benutzt werden, kann der Sensor zwei oder mehr dieser Füllstandsgrenzschalter umfassen. Hierdurch würde der Sensor 55 die Funktion eines echten Füllstandssensors erhalten, welcher ausgebildet ist, um verschiedene Füllstände Fmax, F, F2, Fmin,D, Fmin,A, und/oder Fminj in dem Wasserkessel 12 quantitativ zu erfassen und zu den erfassten Füllständen korrespondierende Signale auszugeben. Die Steuereinrichtung 54 ist eingerichtet, um die ausgegebenen Signale auszuwerten.
Alternativ zur Verwendung einer Mehrzahl von Füllstandsgrenzschaltern, kann ein diskreter oder kontinuierlicher quantitativer Füllstandssensor genutzt werden, beispielsweise indem der Sensor einen kapazitiven Füllstandssensor umfasst.
Ein Füllstandsgrenzschalter kann beispielsweise einen optischen Füllstandssensor umfassen.
Alternativ kann der Sensor 55 einen Schwimmer umfassen. Auch kann der Samowar eine oder mehrere Wägezellen umfassen, die derart konfiguriert und positioniert sind, dass über sie ein Gewicht des gefüllten Wasserkessels bestimmt wird.
Alternativ umfasst der Samowar 10 eine Steuereinrichtung 54 mit einer Auswerteeinrichtung, und der Sensor 55 umfasst einen Temperatursensor. Die Auswerteeinrichtung ist ausgestaltet, um einen Füllstand F des Wasserkessels 12 basierend auf einem Temperatursignal des Temperatursensors zu erkennen.
Hierbei wird der Temperatursensor in, an oder bei einem Heizelement 1 des Samowars 10 angeordnet. Ein Temperatursignal entsprechend einer Temperatur T von mehr als 100°C, insbesondere von mehr als 1 10°C, indiziert den Nachfüllbedarf. Hierbei wird ausgenutzt, dass unter isobaren Verhältnissen des atmosphärischen Luftdrucks die Temperatur kochenden Wassers die Siedetemperatur nicht übersteigt. Vielmehr wird die zugeführte Energie für den Phasenwechsel des nun verdampfenden Wassers genutzt. Solange sich Wasser im Wasserkessel des Samowars befindet, wird die Temperatur im Kesselboden die Siedetemperatur des Wassers höchstens unwesentlich überschreiten. Erst wenn alles Wasser verdampft ist, wird sich die Temperatur des Wasserkesselbodens weiter erhöhen. Durch die Detektion dieser Temperaturerhöhung kann demnach ein Trockenlaufen des Wasserkessels detektiert werden. Alternativ kann die Auswerteeinheit eine Aufheizdauer M zwischen zwei Temperaturen T1 , T2 mit einem definierten Temperaturabstand ΔΤ erfasst. Die Auswerteeinheit ermittelt den Füllstand F des Wasserkessels 12 in diesem Fall basierend auf der Aufheizdauer At und einer bekannten Heizleistung P des Heizelementes 1.
Alternativ kann die Auswerteeinheit eine Temperaturdifferenz ΔΤ resultierend aus einer Aufheizperiode mit einer definierten Aufheizdauer At und einer bekannten Heizleistung P erfassen. Die Auswerteeinheit 54 ermittelt den Füllstand F basierend auf der Temperaturdifferenz ΔΤ und der bekannten Heizleistung P.
Der Nachfüllindikator, z.B. die Kontrollleuchte 34, ist dazu eingerichtet, den Nachfüllbedarf an Wasser für den Wasserkessel optisch und/oder akustisch zu signalisieren. Bei dem Nachfüllindikator 34 kann es sich beispielshaft um ein farbwechselndes Leuchtmittel wie beispielsweise eine LED handeln. Alternativ kann der Nachfüllindikator 34 mehrere Leuchtmittel aufweisen oder den Füllstand über ein Display anzeigen. Zusätzlich oder alternativ kann der Nachfüllindikator 34 den Nachfüllbedarf auch über eine Tonabgabe signalisieren. Hierbei ist jedoch zu bedenken, dass das gerade in der Gastronomie ein fortwährend akustisch signalisierendes Gerät von den Gästen sicherlich nicht akzeptiert werden wird. Für diesen Fall sollte die akustische Signalisierung zumindest abschaltbar sein. Weiterhin enthält der Samowar eine Sendeeinrichtung 56. Ein separater Nachfüllindikator 34' umfasst eine Empfangseinrichtung 57. Die Sendeeinrichtung 56 und der Nachfüllindikator 34' mit der Empfangseinrichtung 57 sind dazu ausgebildet, den Nachfüllbedarf entfernt vom Samowar 10 zu signalisieren. Beispielhaft kann dies über eine Funkverbindung geschehen. So kann es sich bei dem separaten Nachfüllindikator 34' um ein proprietäreres Bauteil handeln. Alternativ kann die Sendeeinrichtung 56 dazu geeignet sein, beispielsweise eine WLAN- oder eine Bluetooth- Verbindung aufzubauen. Der separate Nachfüllindikator 34' kann in diesem Fall durch ein handelsübliches Smartphone mit einem entsprechenden Steuerung- und Anzeige-Programm gebildet werden.
Für den Fall, dass der Samowar 10 eingeschaltet wird, ohne dass sich Wasser im Wasserbehälter 12 befindet, weist die Schaltung einen Sicherheitsschalter auf, der bei Überhitzung den Stromkreis zu beiden Heizelementen 1 , 2 unterbricht.

Claims

Patentansprüche
1. Samowar (10), umfassend einen Wasserkessel (12) und eine Teekanne (20), wobei der Wasserkessel (12) eingerichtet ist, um eine Wassermenge (50) aufzunehmen und einem Benutzer an einem Wasserauslass (36) selektiv Heißwasser bereitzustellen, wobei die Teekanne (20) einrichtet ist, um ein wässriges Teekonzentrat (53) zu bereiten, vorzuhalten und auszugeben, wobei der Wasserkessel (12) und die Teekanne (20) eingerichtet sind, so dass die Teekanne (20) abnehmbar auf dem Wasserkessel (12) anordbar ist, und wobei der Samowar eine elektronische Steuereinrichtung (54), einen Sensor (55) und einen Nachfüllindikator (34; 34') aufweist, und die Steuereinrichtung (54) eingerichtet ist, einen Füllstand (F) in dem Wasserkessel (12) mittels des Sensors (55) zu erfassen und den Nachfüllindikator (34; 34') derart anzusteuern, dass der Nachfüllindikator (34) in Abhängigkeit von dem Füllstand (F) einen Nachfüllbedarf signalisiert.
2. Samowar (10) nach Anspruch 1 , wobei der Sensor (55) ein Füllstandsgrenzschalter umfasst und ausgebildet ist, um ein Unterschreiten eines vordefinierten Minimalfüllstandes (Fmin.ü) in dem Wasserkessel (12) zu erfassen.
3. Samowar (10) nach Anspruch 2, wobei der vordefinierte Minimalfüllstand (Fmin.ü) eine erste geodätische Höhe aufweist, die höher ist als eine zweite geodätische Höhe eines Trockenlauffüllstandes (Fminj), wobei der Trockenlauffüllstand (Fminj) durch einen Boden des Wasserkessels (12) bestimmt ist.
4. Samowar (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste geodätische Höhe des vordefinierten Minimalfüllstandes (Fmin.ü) höher ist als eine dritte geodätische Höhe eines Auslassfüllstandes (Fmin,A), wobei der Auslassfüllstand (Fmin.A) durch den Wasserauslass (36) bestimmt ist, und insbesondere wobei die dritte geodätische Höhe größer ist als die zweite geodätische Höhe.
5. Samowar (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Sensor zwei oder mehr der Füllstandsgrenzschalter umfasst.
6. Samowar (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (55) ein Füllstandssensor ist und ausgebildet ist, um verschiedene Füllstände (Fmax, F, F2, Fmin,D, Fmin,A, und/oder Fminj) in dem Wasserkessel (12) quantitativ zu erfassen und zu den erfassten Füllständen korrespondierende Signale auszugeben, und wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die ausgegebenen Signale auszuwerten.
7. Samowar (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Sensor (55) einen kapazitiven Füllstandssensor oder einen konduktiven Füllstandssensor umfasst.
8. Samowar (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Sensor (55) einen optischen Füllstandssensor umfasst.
9. Samowar (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Sensor (55) einen Schwimmer umfasst.
10. Samowar (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Sensor (55) eine oder mehrere Wägezellen umfasst.
1 1 . Samowar (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Samowar (10) eine Auswerteeinrichtung (54) umfasst und der Sensor (55) einen Temperatursensor umfasst, wobei die Auswerteeinrichtung (54) ausgestaltet ist, um einen Füllstand (F) des Wasserkessels (12) basierend auf einem Temperatursignal des Temperatursensors zu erkennen.
12. Samowar (10) nach Anspruch 1 1 , wobei der Temperatursensor (55) in, an oder bei einem Heizelement (1 ) des Samowars (10) angeordnet ist, und wobei ein Temperatursignal entsprechend einer Temperatur (T) von mehr als 100°C, insbesondere mehr als 1 10°C, den Nachfüllbedarf indiziert.
13. Samowar (10) nach Anspruch 1 1 , wobei die Auswerteeinheit (54) eine Aufheizdauer (At) zwischen zwei Temperaturen (T1 , T2) mit einem definierten Temperaturabstand (ΔΤ) erfasst, und wobei die Auswerteeinheit den Füllstand (F) des Wasserkessels (12) basierend auf der Aufheizdauer (At) und einer bekannten Heizleistung (P) des Heizelementes (1 ) ermittelt.
14. Samowar (10) nach Anspruch 1 1 , wobei die Auswerteeinheit (54) eine Temperaturdifferenz (ΔΤ) resultierend aus einer Aufheizperiode mit einer definierten Aufheizdauer (At) und einer bekannten Heizleistung (P) erfasst, und wobei die Auswerteeinheit (54) den Füllstand (F) basierend auf der Temperaturdifferenz (ΔΤ) und der bekannten Heizleistung (P) ermittelt.
15. Samowar (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nachfüllindikator (34) eingerichtet ist, den Nachfüllbedarf optisch und/oder akustisch zu signalisieren.
16. Samowar (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Samowar eine Sendeeinrichtung (56) umfasst und der Nachfüllindikator (34') eine
Empfangseinrichtung (57) umfasst, und wobei die Sendeeinrichtung (56) und der Nachfüllindikator (34') mit der Empfangseinrichtung (57) ausgebildet sind, um den Nachfüllbedarf entfernt vom Samowar (10) zu signalisieren.
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