RASTBERGER, Sebastian (Birsigstrasse 121, Basel, CH-4054, CH)
MARAVIC, Dusko (Tellstr. 64, Basel, CH-4053, CH)
RASTBERGER, Sebastian (Birsigstrasse 121, Basel, CH-4054, CH)
| Patentansprüche 1. Das Geschirr mit deformationsfreiem Boden dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer tiefgezogenen mehrschichtigen, besonders gestalteten Blechscheiben entstanden ist und dermassen charakterisiert, dass der Rumpf-Boden, bestehend aus einer dünnen Blech-scheibe (1- 1) , welche in Berührung mit den Lebensmittel steht, einer separaten gut Wärme leitenden Innenscheibe (1-2-1) und einer Blechscheibe (1-x), allesamt miteinander metallisch verbunden und einer Geschirr-Wand (4), welche aus mehreren Schichten (1-1), (1-2-2) und (1-x) besteht, miteinander mechanisch verbunden ist. 2. Das Verfahren zur Herstellung eines Geschirrs mit deformationsfreiem Boden, gekennzeichnet dadurch, dass eine aus mehreren Scheiben, davon mindestens eine ausgeführt als mehrteilig, mit verschiedenen Dicken gebildete Rondelle zu mehreren, ineinander verschachtelten Rümpf-Schalen tiefgezogen ist, anschliessend nur in Bodenbereich allesamt miteinander metallisch verbunden. ERSÄTZBLATT (REGEL 26) |
und
Verfahren zur seiner Herstellung
Allgemein
Die Kochgeschirr-Branche ist in technologischem Sinne eine sehr konservative Branche. Bis auf einige wenige Ausnahmen wie Sandwich-Boden und Doppelwand kann diese Branche keine bedeutende technische Innovation vorweisen. Und dass, was als sog. Innovation erbracht wurde, hat sich aus Kostengründen auf dem Markt nicht besonders gut durchgesetzt (Doppelwand). Was diese Branche unter Innovation versteht ist lediglich eine Design-Lösung, mit dem einzigen Ziel, den grösseren Absatz machen zu können. Technische Innovationen, welche mit sich Ergebnisse wie geringere Arbeitstemperaturen, geringerer Energieverbrauch usw. erzielen könnten, haben in der Branche leider nicht stattgefunden. Und gerade im Geschirr liegt der Schlüssel zu allen, bis dato noch nicht erreichten Vorteilen, welche noch im Bereich Kochen und Braten möglich sind. Sicher wird die Energie-Effizienz künftig immer mehr und mehr an Bedeutung gewinnen, und es ist daher zu erwarten, dass auch das Kochgeschirr diesem Kriterium noch stärker unterstellt wird.
Abgesehen von seiner Primärfunktion, ein Gefäss zu sein in dem die Nahrung zubereitet wird, wird von einem guten Geschirr erwartet, dass es auch andere Kriterien wie Handhabung, Reinigungs-freundlichkeit, „Schnelligkeit" (resp. Reaktionsgeschwindigkeit), Design, Beitrag zur effizienten Kochen/Braten, usw. erfüllt. Jeder dieser Forderung hat für sich alleine schon einen Sinn und das heutige Geschirr erfüllt die meisten davon durchaus aus. Was aber immer noch fehlt ist ein energiefreundliches Geschirr. Energiefreundlichkeit heisst dabei kurze Reaktionszeit und geringer Energieverbrauch.
Mit der vorliegender Erfindung wird versucht ein energiefreundliches Geschirr und das Verfahren zur seiner Herstellung zu beschreiben.
Stand der Technik
Ein meistverbreitetes Kochgeschirr zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion aus. Demnach besteht ein Kochgeschirr aus einem einteiligen Rumpf, welches in seinem Bodenteil verstärkt ist. Der Rumpf entsteht in der Regel durch einen Tiefziehverfahren. Man legt eine zirka 1 mm dünne runde Scheibe aus rostfreiem Edelstahl in das Werkzeug einer Presse ein und formt sie durch das sog. Tiefziehen zu einer Kapsel, auch Rumpf genannt, um. Nach Entgraten, Polieren, Handgriffschweissen und Bodenabdrehen entsteht ein brauchbares Kochgeschirr. Die Bodenverstärkung besteht aus einem Sandwich, bestehend aus einer, mehrere Millimeter dicken Aluminiumscheiben und einer Edelstahlscheibe, oft unter 1 mm dick. Diese Verstärkung ist notwendig damit infolge Erwärmung des Geschirrs die Boden-Bewegung minimiert wird. Werden Lösungen mit Mehrschichten (sog. plattierte Materialien), resp. auf Neudeutsch„Multiply" verwendet, muss man nicht unbedingt die Boden-Verstärkung vornehmen. Die Krümmung des Bodens nennt man auch Bodeneinzug und ist in der Regel weniger als 1 mm gross. Die Bodenverstärkung erfolgt in der Praxis durch das Hartlöten oder durch sog. Schlagen. In keinem Fall darf es vorkommen, dass der Boden zur Instabilität des Kochgeschirrs führt („tanzender" Topf). Da der Boden und der zylindrische Teil des Topfes aus einem einzigen Stück bestehen, kann man nicht verhindern, dass sich beim Aufwärmen oder Abkühlen der Boden des Kochgeschirrs wölbt, egal ob es sich dabei um Ein- oder Mehrschichten-Version handelt. Bei dieser Ausführung lässt die Physik kein anderes Ergebnis zu. Ein gutes Geschirr darf gar keine, respektive keine bedeutende Bodenbewegung zulassen.
Die heutige Geschirrkonstruktion ist starr und während des Kochens und/oder Bratens, alles andere als deformationsfrei. Mit anderen Worten, konventionell hergestelltes Geschirr unterliegt während des Kochens und/oder Bratens einer ständigen Bodenbewegung und ist ungeeignet für eine bodentemperaturgeführte Regelung. Ein energieeffizientes Kochen und/oder Braten ist nicht möglich. Die unnötig hohen Arbeits-Temperaturen von Kochzonen sind das Ergebnis einer veralteten und überholten Geschirr-Technologie. Solange man aber die Beheizungstechnologie des heutigen Kochens/Braten nicht ändert, muss man nicht unbedingt Geschirr mit einem deformationsfreien Boden herstellen. Allerdings dann gibt es auch keine en Weg zu energieeffizienten Kochen hin.
Eine weitere Möglichkeit, einen deformationsfreien Boden zu realisieren, wäre ein zweiteiliges Kochgeschirr, s. Patentanmeldung EP 0 802 756 Bl. Solche Lösung zeichnen sich durch einen wesentlichen Anteil an mechanischen Arbeiten wie Drehen, Fräsen Bohren und Schweissen aus. Diese spannabhebende Bearbeitungstechnologie ist in der Geschirrbranche nicht so gängig vertreten, da sie unter anderem noch recht kostenintensiv ist. Auf dem Markt hat sich auch diese Version des Geschirrs nicht dursetzen können.
Beschreibung der Erfindung
Allgemeiner Teil
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine weitere Lösungsmöglichkeit welche insbesondere durch branchenüblichen Kenntnisse und Produktionsmitteln realisiert werden kann. Kochgeschirr mit deformationsfreiem Boden kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Eine Möglichkeit ist, siehe o. e. Patentanmeldung, den Boden, welcher aus einer separaten Platte besteht, mechanisch zu bearbeiten, z.B. durch Fräsen, Bohren und Drehen, und dann durch eine mechanische Verbindung mit dem zylindrischen Teil zusammenzuführen und anschliessend abzudichten. Dieses Verfahren ist nicht branchenspezifisch und zudem aufwendig und teuer. Ein Kochgeschirr-Hersteller hat viel Erfahrung im Umgang mit Blechverformung (Tiefziehen) und dem Behandeln von Ober-flächen (Polieren). Wenn man vom Abdrehen des Bodens absieht, hat ein konventioneller Kochgeschirr-Hersteller wenig Erfahrung und Möglichkeit, spanabhebende Bearbeitungen durchzuführen. Dafür kann er umso besser mit Schlagpressen (z.B. Bodenschlagen) und Hartlöten umgehen. Das vorgestellte Verfahren zeichnet sich durch eine Technologie, welche ein Geschirr-Hersteller kennt und sehr gut beherrscht. Zudem entstehen keine bedeutenden Mehrkosten im Vergleich zu konventionellen Technologie.
Fazit: Das für den Hersteller Entscheidende im vorgestellten Verfahren ist die Tatsache, dass das Produkt, also ein Kochgeschirr, mit der in der Branche verwendeten Technologie hergestellt werden kann. Zudem sind die notwendigen Arbeitsschritte auf ein Minimum reduziert. Dadurch entsteht ein
kostengünstiges Produkt, welches nicht wesentlich teurer ist als das konventionell hergestellte.
Technischer Teil
Bekanntlich entsteht eine Bodenwölbung dann wenn das Kochgeschirr aus einem einzigen, relativ dickwandigen Teil besteht. Infolge unterschiedlicher Aufwärmung entstehen Deformationskräfte welche dann zu Bodenbewegung führen. Ein Boden, welcher nicht im vollflächigen Kontakt mit der Wärmequelle steht, führt zu schlechten Wärmetransport und hohen System-Temperaturen. Bestes Beispiel dafür ist die Glaskeramik mit einer Strahlungsheizung. Das Ziel, eine effiziente Lösung erreichen zu wollen, führt nur über einem deformationsfreien Boden. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich ebenfalls (verglichen mit o. e. Patenanmeldung) durch einen deformationsfreien Boden aus. Sie betrifft die Konstruktion eines Geschirrbodens, welches während des Kochens und/oder Bratens keine Wölbung erfährt.
Ein ursprünglich eben gestalteter Boden bleibt eben in jeder Phase des Kochen/Bratens, egal ob dabei das Geschirr und/oder die Kochplatte kalt oder warm sind. Dies vorab bevor eine detaillierte Beschreibung vorgenommen wird.
Das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung ist, wie gesagt, das Geschirr mit einem deformations-freien Boden und zwar mit altbewerten Technologien zu erreichen. Gleichzeitig wird ein neues Herstellungsverfahren vorgeschlagen, welches zum erhofften Ergebnis führt. Um einen deformationsfreien Boden des Geschirrs mit Hilfe vorhandener Branchen-Technologien erreichen zu können, braucht es, wie die nachfolgende Beschreibung zeigt, nicht viel. Das einzige was man erreichen muss ist eine sog. „Zone" im Geschirr zu schaffen, damit diese die, infolge Erwärmung entstandenen Ausdehnungen übernehmen kann. Die ursprünglich geschaffte Bodenebenheit bleibt somit unverändert.
Das Verfahren zur Herstellung von Kochgeschirr mit deformationsfreiem Boden ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Geschirr erfolgt durch das Tiefziehen von mehreren, separaten, aufeinander gelegten, besonders gestalteten Blechscheiben, auch Rondellen (1) genannt. Auf diese Weise entstehen sozusagen mehrere ineinander verschachtelte Kapseln, allesamt miteinander noch nicht metallurgisch verbunden. Falls nicht vorher geschehen, dann erfolgt das Verlöten aller Blechscheiben nur in den Bodenteil des Geschirrs untereinander, nach dem Tiefziehen. Die Blechscheibe (1-2) nimmt dabei eine ganz besondere Gestaltung, auf die im weiteren Text etwas detaillierter eingegangen wird.
Eines aber halten wir hier bereits fest: bei der heutigen Lösung mit mehreren Schichten, oft in Neudeutsch „Multiply" genannt, sind diese allesamt vollflächig fest miteinander verbunden (plattiert) noch bevor der Tiefziehprozess begonnen hat. Meistbekannte Multiply-Scheibe, oft „Rondelle" genannt, besteht aus Aluminium beidseits mit Edelstahl versehen. Andere Metallkombinationen sind durchaus denkbar, haben sich aus diesen oder jenen Grund auf dem Markt nicht bedeutend durchgesetzt (Edelstahl-Aluminium- Kupfer).
Fazit:
Die heutige Technologie des Tiefziehens in der Geschirr-Branche kennt die Mehrscheiben-Version mit getrennten Rund-Einzelscheiben, mit besonderer, zweiteiliger Gestaltung einer Blechschiebe, nicht.
Nach dem der Geschirr-Rumpf (2) entgratet worden ist, erfolgen die üblichen bearbeitungstechnologischen Schritte, die anschliessend ein fertigen Geschirr ergeben.
Die oberste Blechscheibe (1-1) ist in der Regel die dünnste und besteht aus einem lebensmittel-tauglichen Material. Ihre Oberfläche steht in Berührung mit dem Lebensmitteln, resp. sie stellt die Innen-Oberfläche des Geschirrs dar. Vorzugsweise ist das Material der Blechscheibe (1-1) aus rostfreiem Edelstahl, Aluminium, Aluminium-Legierung u.v.a.
Nachdem x Blechscheiben durch z. B. das Tiefziehen zu einem Rumpf (2) verformt wurden, besteht also sowohl der Geschirr-Boden (3) als auch die zylindrische Wand (4) aus x metallischen Schichten, (1-1, 1-2, ... bis 1-x). Was ist also dann der Sinn eines Mehrschichten-Bodens und warum führt eine solche Lösung nicht zu Bodendeformation? Die Antwort auf diese Frage ist recht einfach. Erstens weil die Blechscheibe (1-2) besonders gestaltet worden ist, s. Fig.2. Zweitens, leicht erkennbar in Fig. 2, besteht die Blechscheibe (1-2) aus vorzugsweise zwei, nicht miteinander verbundenen, separaten Teilen. Das Innenteil (1-2-1) bildet nach dem Tiefziehen den wichtigsten Bestandsteil des Bodens (3). Vorzugsweise ist Material dieser Blechscheibe aus Kupfer, Kupfer-Legierungen, Aluminium, Aluminium-Legierungen, usw. Das Aussenteil (1-2-2) bildet dann den wichtigsten Bestandteil der zylindrischen Wand (4) des Geschirrs. Es sorgt in beträchtlichem Umfang für die mechanische Stabilität des Geschirrs. Grundsätzlich aber können alle Materialien, aus welchen das Innenteil besteht, auch für das Aussenteil genommen werden. Vorzugsweise ist das Material des Aussenteils (1-2-2) aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung. Eine bevorzugte Materialwahl- Kombination ist z. B. Innenteil (1-2-1) aus Kupfer oder Kupfer-Legierungen und Aussenteil (1-2-2) aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen. Einer der wichtigen Gründe für diese Kombination ist beispielsweise ein leichteres Geschirr.
Aus tiefziehspezifischen Gründen sollte die Blechscheibe (1-2) vorzugsweise einheitliche Dicke ihrer Bestandteile besitzen. Damit wird es möglich nur einige Zehntel-Millimeter dicke, resp. dünne Blechscheibe (1-1) tief zu ziehen. Mit den Kenntnissen und Erfahrungen, welche die Tiefziehtechnologie bis dato gesammelt hat, lassen sich auch dünne Bleche, auch Präzisionsbleche genannt, auch tiefziehen. Die technologischen Grenzen eines Tiefziehprozesses werden hauptsächlich von dem verwendeten Material bestimmt.
Nachfolgend wird beschrieben wie die Deformation das Bodens (3) von einer Wölbung„verschont" wird.
Um einen deformationsfreien Boden zu bekommen muss man zuerst grundsätzlich verstehen, wie sich der Boden infolge Erwärmung, resp. Abkühlung des Geschirrs verformt und welche Parameter darauf Einfluss einen haben. Die einschlägige Literatur und die geltende Normen (z. B. EN 12983) beschreiben in die Vorgänge, welchen ein Geschirr während Erwärmung ausgesetzt wird, sehr auswendig. Daher wird hier auf eine detaillierte Beschreibung, verständlicher Weise, verzichtet. Allerdings ist die elementare Kenntnis darüber, dass ein Körper bei seiner Erwärmung sein Volumen ändert von grosser Bedeutung um die nachfolgende Beschreibung besser verstehen zu können.
Dazu ein Beispiel: legt man in ein Glas-Rohr eine metallische Scheibe bündig hinein, irgendwie abdichtet (z. B. mit Silikon), dann hat man ein primitiv„Geschirr" gebildet. Erwärmt man ein solches Gefäss dann platzt es bereits nach wenigen Sekunden auseinander. Welche Lehre zieht man daraus? Metall dehnt sich mehr und schneller aus als das Glas-Rohr. Und was muss man dann machen damit das Glas-Rohr nicht platzt? Nichts anders als Platz schaffen, damit sich Metall ausdehnen kann ohne, dass das Glas platzt. Diese Vorstellung reicht aus um die beschriebene Erfindung verstehen zu können. Physik des deformationsfreien Bodens des erfindungsgemässen Geschirrs
In oberen Teil der Fig. 3 ist die Blechscheibe (1-2) vor dem Tiefziehen dargestellt. Innenteil (1-2-1) und Aussenteil (1-2-2) sind nur bedingt mechanisch miteinander verbunden. Diese Verbindung ist nur in Radialrichtung wirksam. In Axialrichtung sind die Teile so gut wie nicht miteinander verbunden. Vor dem Tiefziehen liegen die beiden Teile, dem zu Folge auch die Trennebene (1-2-3) in einer Ebene.
Mit anderen Worten sie besitzen alle vorzugsweise die gleiche Dicke. Nach dem Tiefziehen sind die Ebenen verschoben. Der grösste Teil der Innenscheibe (1-2-1) liegt in der Bodenebene, die anderen beiden in der rotationssymmetrischen Zylinderebene. Durch das Tiefziehen verlagern sich die Ebenen so, dass die unter einem Winkel von vorzugsweise 90° zueinander stehen, siehe unteren Teil der Fig. 3. Diese Position verhindert die Trennung von Blechteilen in allen Richtungen. Mit anderen Worten sie können mechanisch voneinander nicht mehr getrennt werden. Trotz dieser Tatsache ist allerdings eine relative Bewegung der Teile untereinander möglich. So zum Beispiel kann die Blechscheibe (1-2-1), wenn sie erwärmt wird einen grösseren Durchmesser bekommt, die Ausdehnung erfahren, ohne dass ihr eine entgegengesetzt wirkende Widerstandskraft entsteht. Zwar erwärmt sich, zeitlich gesehen etwas nach hinten verschoben, auch die jetzt zylindrisch geformter Aussenteil (1-2-2) auch und vergrössert ihre Durchmesser ebenfalls. Beide Teile über gegenseitig keinen wesentlichen Einfluss aufeinander aus. Wesentlich bedeutet keine relevanten Einfluss auf die Bodendeformation.
Die recht geringe relative Bewegung untereinander bleibt in meisten Fällen (Geschirrtemperatur max. 250°C, Geschirr-Durchmesser ca. 200 mmjweit unter weniger Zehntel Millimeter.
Die sog. Trennebene sollte nach dem Tiefziehen in der unmittelbaren Nähe der Geschirr-Krümmung platziert werden. Vorzugsweise ist die Entfernung vom Boden h gleich dem Krümmungsradius plus ca. 5 mm. Theoretisch betrachtet ist der Gestaltung der Trennebene (1-2-3) keine zwingende Vorgabe gegeben. Einzige Vorgabe ist die radialen Nichttrennbarkeit der Scheiben (1-2-1) und (1-2-2) nach dem Tiefziehen. Aus spezifischen Gründen, welche das Tiefziehen mit sich bringt, ist vorzugsweise die„Boden-Nase" (6-1) aus mechanisch stärkeren Material zu wählen, s. Fig. 4, oberer Teil.
Es besteht noch die Möglichkeit die Trennebene (1-2-3) in den ebenen Boden zu platzieren. In diesem Fall ist eine entsprechende Anpassung vorzunehmen, s. Fig. 5:
Diese Version ist dann von Vorteil wenn das Material der Innenscheibe (1-2-1) aus welchen Gründen auch immer, sich nicht tiefziehen lässt. Dadurch, dass sich die Innenscheibe (1-2-1) infolge Erwärmung in wesentlichen in radialer Richtung bewegt, muss man einen ausreichenden Abstand s zu der Aussenscheibe (1-2-2) vorsehen. Erst wenn dieser Abstand gegeben ist, kann sich die Innenscheibe (1-2-1) ausdehnen ohne dabei auf eine einigermassen bedeutende Widerstandskraft zu stossen. Zwar kommt diese von den Blechscheiben (1-1) und (1-x) her, ist aber nicht so gross um die Innenscheibe (1-2-1) wölben zu können. Es
ERSAT ist noch festzuhalten, dass die Aussenscheibe (1-2-2), hier in Form eines rotationssymmetrischen Zylindermantels vorhanden und Blechscheibe (1-x), hier ebenfalls in Form eines rotationssymmetrischen, zylindrischen Aussenmantels vorhanden, grundsätzlich nicht miteinander metallisch verbunden sind.
Fazit:
Ein ebener Boden, weitgehend aus Innenscheibe (1-2-1) bestehend, dehnt sich infolge Temperatur- Zunahme aus, ohne dabei seine ursprüngliche Ebenheit zu verlieren.
Die Blechscheiben (1.1) und die äussere Blechscheibe (1-x) sind dazu da um die Dichtheit des Geschirrs zu gewährleisten. Der Innenmantel, welchen die Blechscheibe (1-1) nach dem Tiefziehen bildet, verhindert den Ausfluss aus dem Geschirr und der Aussenmantel, gebildet aus der Blechscheibe (1-x), verhindert das Eindringen von Flüssigkeiten, Luft usw. nach innen, besser gesagt, zwischen den Schichten, die nicht miteinander verlötet sind. Gleichzeitig aber geben sie den Boden eine höhere mechanische Stabilität.
Die Dicke der Blechscheibe (1-2) richtet sich nach der Stärke der Blechscheibe (1-1). Bei Verwendung einer Kupfer-Niederlegierung als Boden-Platte z. B. sollte vorzugsweise eine Dicke der Blechscheibe (1-2) von mindestens 2 mm gewählt werden. Bei Aluminium und /oder seinen Legierungen ist tendenziell grössere Stärke zu empfehlen. Bei solcher Konstellation sollte die Blechscheibe (1-1) aus Edelstahl eine Dicke von halben Millimeter nicht überschreiten. Die Dicke von der äusseren Blech-scheibe (1-x) sollte vorzugsweise gleichgross wie die der Blechscheiben (1-1) sein, unabhängig davon aus welchem Material sie hergestellt wird. Da diese Blechscheibe den Aussenmantel des Geschirrs bildet, sollte das Material bearbeitungsfreundlich sein. Polierfähige Materialien werden vorzugsweise gehandelt.
Die Verbindung aller Blechscheiben untereinander, ist vorzugsweise nur in dem Bodenbereich vorzunehmen. Mit anderen Worten nur die die Innenscheibe (1-2-1) wird mit Blechscheiben (1-1) und (1-x) in dem Bodenbereich verbunden. Damit wird sichergestellt, dass im Boden keine Wölbung der Schichten untereinander, aber auch des ganzen Geschirrbodens insgesamt verhindert wird. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten die Blechschichten miteinander zu verbinden. Eine ist vor dem Tiefziehen, die andere nach dem Tiefziehen. Zur Verfügung stehen dabei drei Verfahren: Metallkleben, Löten oder Metallschlagen. Welche davon für den Geschirrhersteller die beste Methode ist, wird von diesen selbst bestimmt.
Verbindung zwischen der Aussenscheibe (1-2-2) und Blechscheiben (1-1) bzw. (1-x) ist nicht erforderlich. D.h. dass die Scheiben, welche den Geschirrzylinder darstellen, miteinander nicht verbunden werden. Wenn man aber unbedingt eine Verbindung dieser Scheiben/Schichten untereinander vornehmen will, dann es ist das erlaubt nur zwischen (1-1) und (1-2-2). Eine metallische Verbindung zwischen (1-2-2) und (1-x) ist unbedingt zu meiden. Allgemein betrachtet könnte man auch nur mit 2 Blechscheiben (1-1) und (2) auskommen. Mindestens für den Fall wo sich die Trennebene (1-2-3) um den Betrag h oberhalb des Geschirr-Bodens befindet, vorausgesetzt, dass die Verbindung zwischen der Innen- und Aussenscheibe (1-2- 1) und (1-2-2) wasserdicht ist. Aus leicht nachvollziehbaren Gründen darf bei einer 2 Blechscheiben-Version die Trennebene nicht in der Bodenebene liegen (die Innenscheibe (1-2-1) fällt durch!).
Auf der anderen Seite ist der Anzahl Blechscheiben keine funktionelle Grenze gesetzt. Alles spricht dafür, dass vorzugsweise die besten Ergebnisse mit drei Blechscheiben (1-1), (1-2) und (1-3) erzielt werden. Die Blechscheibe (1-2) bleibt weiterhin aus zwei Teilen, der Innenscheibe (1-2-1) und Aussenscheibe (1-2-2) bestehen. Bezogen auf die Anzahl Teile sind es vier, davon drei als volle Kreisscheiben und eine als Ringscheibe, hier konkret die Aussenscheibe (1-2-2). Da die Innenscheibe (1-2-1) den grössten Anteil für die Aufrechterhaltung der Bodenebenheit liefert, kann man sie eigentlich allgemein als„die Bodenscheibe" oder der Geschirr-Boden (3) bezeichnen.
Innenscheibe (1-2-1) soll nicht nur ein guter Wärmeleiter sein, sondern sie soll auch guten mechanischen Eigenschaften wie Biegefestigkeit, Härte und Verformungsfähigkeit besitzen. Vorzugsweise werden Materialien wie Kupfer und diverse Kupfer-Legierungen verwendet. Weiterhin können Aluminium und diverse Aluminium-Legierungen ihre Anwendung finden. Grundsätzlich können auch verschiedene Stähle genommen werden, vorzugsweise solche die gute Wärmeleiter sind. Alle Materialien die man als Material für die Innenscheibe (1-2-1) gewählt hat, müssen dick genug sein um zu verhindern, dass das thermoindiziertes Durchbiegen nicht stattfindet. Die Dicke des Materials geht mit dritter Potenz in die thermoindizierte Biegekraft-Berechnung hinein. Die mechanischen Eigenschaften hingegen gehen linear in die Gleichungen hinein. So viel zu der Rangordnung die man bei der Wahl von Materialien berücksichtigen soll.
Allgemein betrachtet, das Durchbiegen eines Geschirr-Bodens (physikalisch gleich zu setzen mit einer vollumfänglich eingespannten Kreisplatte) infolge Erwärmung ist
1. grösser, je höher die Erwärmung,
2. grösser, je dünner die Innenscheibe (1-2)
3. grösser, je grösser der Geschirrboden-Durchmesser,
4. grösser, je schlechter die mechanischen Eigenschaften des Innenscheiben-Materials,
5. grösser, je schlechter die physikalischen Eigenschaften des Innenscheiben-Materials.
Und speziell gültig für die Version„Geschirr-Boden" ist das Durchbiegen
6. grösser, je geringer der Abstand h des Geschirrs ist. Auch für den Laien ist durchaus verständlich, dass ein Geschirrboden aus einer dünnen, grossen, hoch erwärmten Innenscheibe (1-2), und aus einem mechanisch relativ schwachen Material (z. B. Aluminium) bestehend, zwangsläufig zu einer grossen thermoindizierten Verformung führt. Um diese Deformation gering wie möglich zu halten, braucht es gerade das Gegenteil an diesen Parametern.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch die Wahl der optimalen Charakteristiken aller in dem Zusammenhang stehenden, oben genannten 6 Parametern.
Optimale Ergebnisse erzielt man wenn man für das Innenscheiben (l-2-l)-Material vorzugsweise Kupfer oder Kupfer-Legierungen, am besten eine Kupfer-Niederlegierung, wählt. Weitere Materialien die in Frage kommen sind: Aluminium und Aluminium-Legierungen und nicht zuletzt eine Stahlsorte, vorzugsweise mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Andere nichtmetallische Materialien kommen grundsätzlich ebenfalls in Frage, vorausgesetzt sie erfüllen erforderliche physikalischen Eigenschaften und sind nicht allzu teuer.
Optimale Stärke der Innenscheibe (1-2-1) liegt im Falle von Kupfer, resp. Kupfer-Legierung bei rund 2-3 mm. Bei Aluminium dürften diese Werte in etwa beim doppelten Betrag liegen, bei Edelstahl in etwa wie beim Kupfer, eher geringer. Es ist stets darauf zu achten, dass die Wahl eines Innenscheiben (l-2-l)-Materials und die Bestimmung seiner Dicke immer in Relation zu der Wahl des Materials der Blechscheibe (1-1) und ihrer Dicke erfolgen muss. Daraus ergeben sich viele Kombinationsmöglichkeiten, welche allesamt zu einem Ziel führen müssen, nämlich keine Bodendeformation zu verursachen.
Optimaler Wahl des Materials für die Blechscheibe (1-1) ist vorzugsweisen durch einen rostfreier Edelstahl gegeben. Weitere Materialien die in Frage kommen sind: Aluminium und sämtlichen lebensmitteltauglichen Aluminium-Legierungen. Materialien wie z. B. Titan oder andere Materialien, welche lebensmitteltauglich sind oder mit lebensmitteltauglichen Metallen überzogen sind, kommen grundsätzlich ebenfalls in Frage. In diesem Fall müssen die optimalen physikalischen Eigenschaften von dem Grundstoff- Material primär berücksichtigt werden. Zudem müssen die gewählten Materialien allesamt tiefziehfähig sein.
Optimale Stärke des Blechscheiben(l-1)-Materials liegt, im Falle des rostfreien Edelstahls, bei einigen wenigen Zehntel Millimeter. Bei Aluminium liegt dieser Wert tendenziell etwas höher, bei Titan tendenziell etwas niedriger.
Wie zuvor erwähnt, kann die metallische Verbindung von Blechscheiben (1-1), (1-2-1) und (1-x) untereinander entweder vor oder nach dem Tiefziehen erfolgen. Darüber entscheidet der Geschirr- Hersteller, nach dem er seine Produktionstechnologie und seine Produktionskosten berücksichtigt hat. Basierend auf obigen Schilderungen sollte ein Geschirr mit deformationsfreiem Boden, vorzugsweise wie im Fig. 6 dargestellt aussehen.
Auf die detaillierte, verbale Beschreibung wird verständlicher Weise verzichtet. Die wichtigsten Merkmale sind in Fig. 6 in ausreichendem Umfang dargestellt.
Ergänzung zu bereits offenbarten Wissensstand
In der oben erwähnter Beschreibung wurde offenbart, dass Innenscheibe (1-2) aus zwei, nicht miteinander verbundenen und aus unterschiedlichen Materialien bestehend, besteht. Aufgrund Versuchsergebnisse wurde festgestellt, dass Innenscheibe (1-2) nicht unbedingt aus zwei Teilen, nämlich Innenteil (1-2-1) und Aussenteil (1-2-2) bestehen muss. Zwingend notwendig allerdings ist die Präsenz des Innenteils (1-2-1). Durch den Wegfall des Aussenteils (1-2-2) erzielt man die geringsten Wanddicken des Geschirrs. Behält man den Aussenteil (1-2-2), dann entstehen etwas dickere Geschirrwände, allerdings mit dem Vorteil, dass ein solches Geschirr -im Falle des Wahls eines Thermoisolators als Material des Aussenteiles (1-2-2)- weniger heiss wird und somit weniger Wärme in seine Umgebung abgibt, resp. energieeffizienter wird.
Damit bleibt festzuhalten, dass die Innenscheibe (1-2) aus einem variabel dicken Innenteil (1-2-1) mit und/oder ohne Aussenteil (1-2-2) bestehen kann, ohne dass dabei die Bodenebenheit des Geschirrs verloren geht.
Im Falle, dass man die Innenscheibe (1-2) mit einer Version mit dem Aussenteil (1-2-2) wählt, also eine zweiteilige Innenscheibe (1-2), müssen die beiden Teile nicht unbedingt miteinander mechanisch verbunden werden, wie in der Patentanmeldung Nr. 00749/10 offenbart (Bajonette-Verbindung). Zwar schadet eine solche Lösung in keinster Weise, um an das gestecke Ziel zu gelangen, zwingend notwendig ist sie insbesondere dann nicht, wenn sich die beiden Teile in der Bodenebene befinden, s. Fig. 5, resp. den Fall wo D B grösser als D z ist.
Neben den bereits erwähnten Möglichkeiten einer Verbindung zwischen Innenscheibe (1-2-1) und Blechscheiben (1-1) und (1-x) in dem Bodenbereich, s. ersten zwei Zeilen, Seite 7, kommt auch Laser- Punktschweissen in Frage. Die heutigen Laser-Eigenschaften erlauben weit über 10 Punktschweissungen in der Sekunde und machen damit den Laser recht konkurrenzfähig, insbesondere dann wenn man berücksichtig, dass ein Laser mehrere Punktschweissungen gleichzeitig ausführen kann (mehrere Laserköpfe). Zur Verhinderung von Korrosionsanfälligkeit der Schweisspunkte, werden geeignete Materialien gewählt. Dort wo eine Korrosionsbeständigkeit nicht gewährleistet werden kann, ist ein geeigneter Oberflächenschutz notwendig. Eine, durch Laser-Punktschweissen hergestellte Multipart-Multilayer-Rondelle, bringt dem Geschirr- Hersteller viele Vorteile mit sich. Einfachere Herstellung mit geringerem Produktionsaufwand (da die Bodenanbindung entfällt) und geringere Gestehungskosten, sind nur einige konkrete Beispiele.
Das sog.„Kaltverfahren" ist in der Kochgeschirr-Branche ein Novum. Ein Geschirr-Herstellungs-verfahren, bei dem kein Löten resp. Schlagen und kein Abdrehen, resp. Pressen des Bodens vorkommt, insbesondere dort wo man eine Bodenverstärkung vorsieht, ist bis dato nicht bekannt.
Neben den bereits zuvor erwähnten Möglichkeiten, als Material für die Innenscheibe (1-2-1) Stahl zu verwenden, ergibt sich bei Verwendung eines ferritischen Stahls, die Möglichkeit, dass die äusserste Blechscheibe (1-x) nicht unbedingt aus einem magnetisierbarem Material sein muss. Am Beispiel eines nicht ferritischen Edelstahls, nämlich eines austenitischen Edelstahls 1.4301, als Material der äussersten Blechscheibe (1-x), konnte nachgewiesen werden, das das Kochgeschirr absolut induktionstauglich ist. Diese Tatsache führt zurück auf die Präsenz eines ferritischen Stahls in unmittelbarer Nähe eines, nur wenigen Zehntel-Millimeter dicken austenitischen Edelstahls oder eines anderen Metalls. Mit anderen Worten gesagt, bedeutet dies, dass eine dünne äusserste Blechscheibe (1-x), auch dann wenn sie nicht den ferritischen Charakter besitzt, die Induzierbarkeit des ferritischen Materials der Innenscheibe (1-2-1) nicht beeinträchtigt. Wo die physikalische Grenze dieser Tatsache liegt, hängt von vielen Parametern ab. Im Falle der in dieser Erfindung offenbarten Geschirr-Konstruktion, sind es einige wenige Zehntel-Millimeter. Bei den Testergebnissen war die äusserste Blechscheibe aus 1.4301 0,3 mm dick. Falls man andere Materialien wie Aliminium, AI-Legierungen, Kupfer, Cu-Legierungen, und andere metallische und nichtmetallische Werkstoffe verwenden würde, könnten diese Werte, von der Stärke des 1.4301 Edelstahls, geringfügig abweichen.
Es sei zu vermerken, dass an dieser Stelle nicht beantwortet werden muss, aufgrund welcher physikalischen Grundlagen oben beschriebene Eigenschaft zu Stand kommt, sondern, es soll nur festgehalten, dass sie festgestellt werden konnte. Trotzdem ist darauf hinzuweisen, dass das magnetische Verhalten des Geschirrbodens, bestehend aus einem austenitischen Edelstahl (vorzugsweise 1.4301 u. ä.) und einem ferritischen Baustahl, entweder auf eine geringe Magnetisierbarkeit des Edelstahls, verstärkt durch die unmittelbare (mechanischer Kontakt) Nähe des ferritischen Baustahls oder auf eine„Überdeckung" der Präsenz des austenitischen Edelstahls, welche sich dadurch kennzeichnet, als wäre der austenitischer Edelstahl gar nicht vorhanden, zurückzuführen ist. Die erste Vermutung wäre so etwas, wie die Verstärkung der magnetischen Wirkung (Permeabilität) des austenitischen Edelstahls aufgrund der Nähe des ferritischen Baustahls. Die zweite Vermutung allerdings, wäre eventuell mit der magnetischen Dominanz des ferritischen Baustahls zu erklären. Wie auch immer die tatsächlichen physikalischen Vorgengänge zu beschreiben sind, ist lediglich die Wirkung einer solchen konstruktiven und materialspezifischen Gegebenheit, festzuhalten. Allgemeine Bemerkung zum Spannungsfeld Geschirr-Heizungsart
Das Ziel der vorgestellten Erfindung ist es das Geschirr zu präsentieren, welches im Zusammenhang mit der optimalen Beheizungsart, viele bis dato noch nicht erbrachte Eigenschaften eines modernen, effizienten, gesunden und sicheren Kochens und/oder Bratens ermöglichen würden. Um die Vorteile eines optimalen Umgangs bei Zubereitung des Essens erreichen zu können, braucht es eine Temperatur-Regelung, sprich das Conduction Kochsystem.
Das Geschirr der Zukunft wird einen deformationsfreien Boden haben müssen. Ansonsten gibt es keine Vorteile wie Energieeffizienz, Temperaturregelung usw. Das ist ein Faktum. Die konventionellen Geschirre sind out. Sie stehen im Weg einer sinnvollen Entwicklung nach human gestalteter und allseits gewünschter, optimalen Zubereitung des Essens.
Um das Kochen/Braten leichter und sicherer machen zu können, und dabei so wenig wie möglich Energie zu verbrauchen, braucht es zwar immer noch den Menschen, aber auch und das richtige Gerät.
Unter optimale Technik versteht man drei Dinge: Geschirr mit deformationsfreiem Boden, Wärme-Quelle mit In-Situ Heizung (Conduction) und eine elektronische Temperaturregelung.
Die heutige Kochkunst, resp. der optimaler Umgang mit dem Gerät, basiert in wesentlichen auf der Erfahrung des Menschen. Die eigentliche Aufgabe des Menschen der kocht ist es sich auf die optimale Aufbereitung des Essens zu konzentrieren und nicht der zu sein, der optimal das Gerät bedient. Heutiges Kochen ist nichts anderes als ein Spagat zwischen Gerätebedienung und Essenszubereitung und das ist schlichtweg falsch. Von dem Kochenden Menschen wird ein leckeres und schmackhaftes Essen erwartet und nicht ein Zertifikat als Zeugnis eines erfolgreichen Bedienen des Gerätes.
Zeichnungen
Fig. 1.: Schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Geschirrs mit deformationsfreiem Boden
Fig.2: schematische Darstellung der Blechscheibe (1-2)
Fig. 3: schematische Darstellung der Physik des deformationsfreien Bodens des erfindungsgemässen
Geschirrs
Fig.4: Mechanische Verbindung zwischen Innenscheibe (1-2-1) und Aussenscheibe (1-2-2) der Blechscheibe (1-2)
Fig. 5: schematische Darstellung der Positionierung der Trennebene (1-2-3) in der Bodenebene
Fig.6: erfindungsgemässes Geschirr (Vorzugsversion)