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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Samowar Der Samowar wird zur
Erhitzung von Wasser für
die Zubereitung von Tee oder zur Zubereitung von anderen Heißgetränken genutzt.
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Es
ist bekannt Samoware in der Hotellerie oder Gastronomie einzusetzen,
um über
einen längeren
Zeitraum Heißwasser
für die
Zubereitung von Tee oder anderen Heißgetränken zur Verfügung zu
haben. Die Samoware werden mit Wasser befüllt, das dann üblicherweise
mit einer elektrischen Heizeinrichtung aufgeheizt wird. Hotelgäste können dann Heißwasser
aus dem Samowar entnehmen. Um ein Überhitzen der Samoware zu vermeiden,
wenn nur noch wenig oder gar kein Wasser mehr in dem Samowar enthalten
ist, müssen
die Samoware regelmäßig auf
ihren Füllstand überprüft werden.
Wenn der Füllstand
unter ein gewisses Niveau fällt,
muss das Hotelpersonal die Samoware neu befüllen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Samowar
bereitzustellen, mit dem diese Überprüfung durch
Hotelpersonal entfällt.
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Hierzu
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
der Samowar einen, einen Boden aufweisenden Flüssigkeitsbehälter, eine
elektrische Heizeinrichtung, eine zur Übergabe von Heizbefehlen mit
der Heizeinrichtung verbundenen Regeleinheit, mindestens einen ersten,
benachbart zu dem Boden des Flüssigkeitsbehälters angeordneten
Temperatursensor und mindestens einen zweiten Temperatursensor umfasst,
welcher beabstandet zu und oberhalb des ersten Temperatursensors
an dem Flüssigkeitsbehälter angeordnet
ist, wobei der erste und der zweite Temperatursensor zur Übergabe
von Signalen mit der Regeleinheit verbunden sind und die Regeleinheit
derart ausgelegt ist, dass sie in einer Normalbetriebsfunktion einen
Einschaltbefehl an die Heizeinrichtung abgibt, wenn die Signale
des ersten und des zweiten Temperatursensors um einen ersten vorbestimmten
Wert unter einen Sollwert fallen und einen Ausschaltbefehl an die
Heizeinrichtung abgibt, wenn die Signale des ersten und des zweiten
Temperatursensors dem Sollwert entsprechen, und dass sie in eine
Durchbrennschutzfunktion umspringt, wenn das Signal des ersten Temperatursensors
in einem ersten vorbestimmten Zeitintervall um einen zweiten vorbestimmten
Wert steigt, und einen Ausschaltbefehl an die Heizeinrichtung abgibt.
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Der
Samowar ist also mit einer automatischen Durchbrennschutzfunktion
ausgerüstet,
so dass eine Abschaltung der Heizeinrichtung erfolgt, wenn der Wasserstand
im Samowar zu niedrig wird. Dabei wird der Wasserstand mit Hilfe
eines ersten im Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters des
Samowars angebrachten Temperatursensors bestimmt. Kontrollen durch
das Personal können
somit entfallen. Zudem weist der Samowar einen verbesserten Normalbetrieb
auf. Hat die Flüssigkeit
im Samowar die gewünschte
Temperatur erreicht, so wird die Heizeinrichtung abgeschaltet und
erst dann wieder eingeschaltet, wenn die Temperatur der Flüssigkeit
in dem Samowar um einen bestimmten Wert unterhalb der Wunschtemperatur
liegt. Damit wird ein ständiges
Ein- und Ausschalten der Heizeinrichtung vermieden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Regeleinheit
derart ausgebildet ist, dass sie eine Leerlauffunktion umfasst,
in der sie Befehle für
kurze Heizperioden an die Heizeinrichtung abgibt, und die Regeleinheit
die Leerlauffunktion dann startet, wenn die Differenz zwischen dem
Signal des ersten Temperatursensors und dem Signal des zweiten Temperatursensors
einen dritten vorbestimmten Wert überschreitet. Fällt also
die Temperatur am zweiten Temperatursensor gegenüber der Temperatur am ersten
Temperatursensor ab, so bedeutet dies, dass der Wasserstand unterhalb
des zweiten Temperatursensors liegt. Es ist dann nur noch eine geringe
Wassermenge in dem Samowar enthalten. Diese Wassermenge soll noch
auf der Wunschtemperatur gehalten werden, allerdings nicht verdampfen,
so dass kein Durchbrennen des Samowars stattfindet. Dies wird mithilfe
der Leerlauffunktion geregelt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform sieht
vor, dass die Regeleinheit ferner eine Schnellheizfunktion umfasst,
in der sie sofort einen Heizbefehl ausgibt, wenn das Signal des
ersten Temperatursensors in einem zweiten vorbestimmten Zeitintervall um
einen vierten vorbestimmten Wert fällt. Wenn das Signal des ersten
Temperatursensors, d.h. des Temperatursensors, der am Bodenbereich
des Flüssigkeitsbehälters des
Samowars angeordnet ist, fällt,
so bedeutet dies, dass der Samowar mit frischem kaltem Wasser befüllt wurde.
Mithilfe der Schnellheizfunktion wird die Heizeinrichtung sofort
eingeschaltet und das Wasser in dem Samowar nach dem Nachfüllen schnell
aufgeheizt, so dass der Samowar schnell wieder betriebsbereit ist.
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Eine
weitere Variante sieht vor, dass die Regeleinheit einen Vergleicher
zum Vergleich der Signale des ersten und des zweiten Temperatursensors miteinander,
zum Vergleich der Signale des ersten und des zweiten Temperatursensors
mit Sollwerten und zur Er mittlung des zeitlichen Verlaufs der Signale des
ersten und des zweiten Temperatursensors umfasst. Mit diesem Vergleicher
werden also die Signale der Temperatursensoren aufbereitet, so dass
die Auswertung durch die Regeleinheit vereinfacht wird.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass die Regeleinheit in Abhängigkeit
der Ergebnisse des Vergleichers in die Normalbetriebsfunktion, die
Durchbrennschutzfunktion, die Leerlauffunktion oder die Schnellheizfunktion
schaltet. Wenn die Ergebnisse des Vergleichers soweit aufbereitet
sind, dass die Regeleinheit nur noch die geeignete Funktion auswählen muss,
ist eine sehr einfache Regelung des Samowars möglich.
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Noch
eine weitere Ausbildung des Samowars sieht vor, dass der Samowar
einen mit der Regeleinheit verbundenen Schalter zur Einstellung
der Sollwerte aufweist. Wie bereits beschrieben, dient der Samowar
zur Erhitzung von Heißwasser
für die Zubereitung
von Tee. Je nach Teesorte muss der Aufguss für ein optimales Ergebnis bei
unterschiedlichen Temperaturen zubereitet werden. Über den
Schalter, vorzugsweise einen Kippschalter mit drei Stufen, sind
diese unterschiedlichen Temperaturen einstellbar.
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Zweckmäßigerweise
kann vorgesehen sein, dass der Samowar ein Gehäuse aufweist, das den Flüssigkeitsbehälter mit
den Temperatursensoren, die Regeleinheit und die Heizeinrichtung
umgibt. Um den Flüssigkeitsbehälter ist
der Samowar somit doppelwandig ausgebildet, wodurch eine gute Isolation möglich ist.
Die Regeleinheit und die Heizeinrichtung werden durch das Gehäuse von äußeren Einflüssen geschützt. Durch
das geschlossene Äußere des
Samowars wird eine ansprechende Optik erzielt.
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In
noch einer weiteren Variante kann vorgesehen werden, dass die Regeleinheit
als Einschaltbefehl eine Verbindung zwischen der Heizeinrichtung und
einer Spannungsquelle herstellt. Über die Dauer dieser Verbindung
wird die durch die Heizeinrichtung abgegebene Wärmemenge festgelegt, so dass
eine einfache Einstellung der Temperatur des Wassers möglich ist.
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Vorzugsweise
ist die Heizeinrichtung unterhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet.
Die Heizeinrichtung hat daher keinen Kontakt mit der Flüssigkeit,
d.h. dem Wasser, daher kann kein Verschmutzen, beispielsweise Verkalken
der Heizeinrichtung, stattfinden und es ist keine Reinigung notwendig. Auch
bei niedrigem Wasserstand wird durch die Anordnung der Heizeinrichtung
am tiefsten Punkt des Flüssigkeitsbehälters die
Heizenergie auf das Wasser und nicht nur auf den Flüssigkeitsbehälter übertragen.
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In
einer besonders einfachen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass
die Heizeinrichtung als Heizspirale ausgebildet ist.
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Um
die Temperatursensoren zu schonen, kann vorgesehen werden, dass
auch die Temperatursensoren auf der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters aufgebracht
sind. Die Temperatursensoren sind dann ebenfalls nicht mit der im
Samowar befindlichen Flüssigkeit
in Kontakt und werden dadurch geschont.
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Eine
besonders einfache Befestigung der Temperatursensoren auf der Außenseite
des Flüssigkeitsbehälters wird
dadurch erzielt, dass die Temperatursensoren aufgeklebt sind. Vorzugsweise
wird hierzu ein thermisch stabiler Klebstoff verwendet.
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt
eine schematische Darstellung des Samowars 1.
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Der
Samowar 1 umfasst einen Flüssigkeitsbehälter 2,
der einen Boden 3 aufweist. An dem Boden 3 des
Flüssigkeitsbehälters 2 ist
eine Heizeinrichtung 4 vorgesehen. Die Heizeinrichtung 4 ist
vorzugsweise unterhalb des Bodens 3 des Flüssigkeitsbehälters 2 auf
der Außenseite
des Flüssigkeitsbehälters 2 angebracht.
Auf diese Weise ist die Heizeinrichtung 4 nicht mit in
dem Flüssigkeitsbehälter 2 angeordneter
Flüssigkeit
in Berührung,
muss daher weniger aufwändig
abgedichtet werden und kann nicht verschmutzt werden.
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Die
Heizeinrichtung 4 ist vorzugsweise elektrisch betrieben
und mit einer Regeleinheit 5 verbunden. Die Regeleinheit 5 übergibt
Heizbefehle, vorzugsweise Einschaltbefehle und Ausschaltbefehle, an
die Heizeinrichtung 4. Die Heizeinrichtung 4 kann als
Heizspirale ausgebildet sein. Es sind aber auch andere Ausbildungen
der Heizeinrichtung 4 vorstellbar.
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Die
Regeleinheit 5 ist in einem Fuß des Samowars 1 angeordnet.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst der Samowar 1 ferner drei Temperatursensoren 6, 7, 8.
Die drei Temperatursensoren 6, 7, 8 sind
auf der Außenseite
des Flüssigkeitsbehälters 2 aufgebracht
und vorzugsweise mit einem thermisch stabilen Klebstoff auf die
Außenseite
des Flüssigkeitsbehälters 2 aufgeklebt.
Der erste Temperatursensor 6 ist auf der Außenseite
des Flüssigkeitsbehälters 2 benachbart
zum Boden 3 angeordnet. Der zweite Temperatursensor 7 ist
ebenfalls auf der Außenseite des
Flüssigkeitsbehälters 2 angeordnet,
so dass er sich beabstandet zu und oberhalb des ersten Tempera tursensors 6 befindet.
Auch der dritte Temperatursensor 8 ist auf der Außenseite
des Flüssigkeitsbehälters 2 angebracht,
wobei der dritte Temperatursensor 8 nochmals oberhalb des
zweiten Temperatursensors 7 angeordnet ist.
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An
seiner Oberseite weist der Flüssigkeitsbehälter 2 eine
Einfüllöffnung auf,
die im Betrieb des Samowars 1 mit einem Deckel 9 abgedeckt
ist. Der dritte Temperatursensor 8 ist vorzugsweise kurz
unterhalb der Einfüllöffnung des
Flüssigkeitsbehälters 2 angeordnet.
Als Temperatursensoren 6, 7, 8 werden vorzugsweise
hochgenaue PT1000-Sensoren
eingesetzt. Der Abstand des ersten Temperatursensors 6 vom
Boden 3 des Flüssigkeitsbehälters 2 beträgt vorzugsweise
4 cm, der Abstand des zweiten Temperatursensors 7 vom Boden 3 beträgt vorzugsweise
10 cm und der Abstand des dritten Temperatursensors 8 vom
Boden 3 beträgt
vorzugsweise 20 cm.
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Alle
drei Temperatursensoren 6, 7, 8 sind
mit der Regeleinheit 5 verbunden und übertragen Signale an die Regeleinheit 5.
Dazu ist in der Regeleinheit 5 ein Vergleicher 10 vorgesehen,
der die Signale des ersten Temperatursensors 6, des zweiten
Temperatursensors 7 und des dritten Temperatursensors 8 miteinander
oder mit Sollwerten vergleicht, bzw. den zeitlichen Verlauf der
Signale der drei Temperatursensoren 6, 7, 8 ermittelt.
Die Sollwerte können über einen
Schalter 11, vorzugsweise einen Kippschalter mit drei Positionen,
eingestellt oder verändert
werden. Der Schalter 11 ist ebenfalls im Fußbereich
des Samowars 1 vorgesehen und mit der Regeleinheit 5 verbunden.
Vorzugsweise liefert der Schalter 11 die Sollwerte direkt
an den Vergleicher 10 der Regeleinheit 5.
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Der
Samowar 1 weist ferner eine Spannungsquelle (nicht dargestellt)
auf oder ist über
ein Netzkabel mit dem Stromnetz und damit mit der Netzspannung verbunden.
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Die
Regeleinheit 5 ist derart ausgebildet, dass sie mehrere
Betriebsfunktionen umfasst. Vorzugsweise sind in der Regeleinheit 5 eine
Normalbetriebsfunktion, eine Leerlauffunktion, eine Durchbrennschutzfunktion
und eine Schnellheizfunktion vorgesehen. Über den Schalter 11 kann
der Temperatursollwert eingestellt werden, auf den die Flüssigkeit
in dem Flüssigkeitsbehälter 2 gebracht
und gehalten werden soll. Der Sollwert kann beispielsweise auf 80° oder 95°C eingestellt
werden und wird an die Regeleinheit 5 bzw. direkt an den
Vergleicher 10 der Regeleinheit 5 übertragen.
Der Schalter 11 kann auch in eine Aus-Position gestellt
werden, in der die Heizeinrichtung 4 des Samowars 1 komplett
ausgeschaltet ist.
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In
Abhängigkeit
der Signale der drei Temperatursensoren 6, 7, 8 wählt die
Regeleinheit 5 die geeignete Betriebsfunktion aus. Entsprechen
die Signale des ersten Temperatursensors 6 und des zweiten Temperatursensors 7 dem
durch den Schalter 11 vorgegebenen Sollwert, so springt
die Regeleinheit 5 in die Normalbetriebsfunktion. Die Regeleinheit 5 gibt dann
einen Ausschaltbefehl an die Heizeinrichtung 4, so dass
die Heizeinrichtung 4 ausgeschaltet ist. Der Flüssigkeitsbehälter 2 ist
gut isoliert und halt die Wärme
lange ohne nachzuheizen. Fallen die Signale des ersten Temperatursensors 6 und
des zweiten Temperatursensors 7 dennoch um einen ersten
vorbestimmten Wert unter den Sollwert, so gibt die Regeleinheit 5 einen
Einschaltbefehl an die Heizeinrichtung 4. Der erste vorbestimmte
Wert ist so ausgelegt, dass ein ständiges Ein- und Ausschalten
der Heizeinrichtung 4 vermieden wird. Die Heizeinrichtung 4 heizt
nun so lange, bis die Signale des ersten Temperatursensors 6 und
des zweiten Temperatursensors 7 wieder dem Sollwert entsprechen. Übermittelt
der Vergleicher 10 an die Regeleinheit 5, dass
die Signale des ersten Temperatursensors 6 und des zweiten Temperatursensors 7 wieder
dem Sollwert entsprechen, so gibt die Regeleinheit 5 einen
Ausschaltbefehl an die Heizeinrichtung 4. Die Heizeinrichtung 4, d.h.
die Heizspirale, wird also ausgeschaltet. Dabei ist ein leichtes Überschwingen
der Temperatur aufgrund der Wärmekapazität um die
Heizspirale in den Abschaltsollwert eingerechnet.
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Wie
bereits beschrieben, werden die Signale des ersten Temperatursensors 6,
des zweiten Temperatursensors 7 und des dritten Temperatursensors 8 von
dem Vergleicher 10 der Regeleinheit 5 ausgewertet.
Stellt die Regeleinheit 5 bzw. der Vergleicher 10 fest,
dass das Signal des ersten Temperatursensors 6 in einem
ersten vorbestimmten Zeitintervall um einen zweiten vorbestimmten
Wert steigt, so springt die Regeleinheit 5 in die Durchbrennschutzfunktion um.
In der Durchbrennschutzfunktion gibt die Regeleinheit 5 sofort
einen Ausschaltbefehl an die Heizeinrichtung 4. Die Heizeinrichtung 4 wird
ausgestellt. Das erste vorbestimmte Zeitintervall beträgt dabei vorzugsweise
zwei Minuten, der zweite vorbestimmte Wert für den Temperaturanstieg beträgt dabei
vorzugsweise 10°C.
Wenn ein Temperaturanstieg von mehr als 10°C innerhalb von zwei Minuten
am ersten Temperatursensor 6 gemessen wird, bedeutet dies, dass
nur noch wenig bzw. gar keine Flüssigkeit
mehr in dem Flüssigkeitsbehälter 2 enthalten
ist. Das schnelle Aufheizen des Flüssigkeitsbehälters 2 ist nur
möglich,
da die von der Heizeinrichtung abgegebene Wärme nicht mehr an die Flüssigkeit übertragen
werden kann. Um ein Durchbrennen des Samowars 1 zu vermeiden,
wird in diesem Fall daher die Heizeinrichtung 4 abgeschaltet.
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Stellt
die Regeleinheit 5, bzw. der Vergleicher 10, fest,
dass die Differenz zwischen dem Signal des ersten Temperatursensors 6 und
dem Signal des zweiten Temperatursensors 7 einen dritten
vorbestimmten Wert überschreitet,
so springt die Regeleinheit 5 in die Leerlauffunktion.
In der Leerlauffunktion gibt die Regeleinheit 5 Befehle
für kurze
Heizperioden an die Heizeinrichtung 4. Die Differenz zwischen dem
Signal des ersten Temperatursensors 6 und dem Signal des
zweiten Temperatursensors 7 beträgt dabei vorzugsweise 4°C, es können aber
auch andere Werte eingestellt werden. Wenn sich der zweite Temperatursensor 7 im
Verhältnis
zum ersten Temperatursensor 6 um mehr als 4°C während des
Betriebs abkühlt,
so bedeutet dies, dass der Flüssigkeitsspiegel
in dem Flüssigkeitsbehälter 2 zwischen der
Höhe des
ersten Temperatursensors 6 und der Höhe des zweiten Temperatursensors 7 befindet.
Es wird daher ein niedriger Wasserstand signalisiert. Um zu vermeiden,
dass viel Flüssigkeit
verdampft, aber um die vorhandene Flüssigkeit trotzdem auf der gewünschten
Temperatur zu halten, wird die Restflüssigkeitsmenge mit kurzen Heizperioden
weiterhin auf der Solltemperatur gehalten.
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Stellt
nun der Vergleicher 10 oder die Regeleinheit 5 fest,
dass das Signal des ersten Temperatursensors 6 in einem
zweiten vorbestimmten Zeitintervall um einen vierten vorbestimmten
Wert fällt,
so springt die Regeleinheit 5 in eine Schnellheizfunktion und
gibt sofort einen Heizbefehl an die Heizeinrichtung 4.
Das zweite vorbestimmte Zeitintervall beträgt dabei vorzugsweise eine
Minute, der vierte vorbestimmte Wert beträgt vorzugsweise mindestens 10°C. Es ist
aber auch denkbar, andere Werte einzustellen. Fällt das Signal des ersten Temperatursensors 6 während des
Betriebs des Samowars 1 innerhalb einer Minute um mehr
als 10°C,
so bedeutet dies, dass der Samowar 1 mit kalter Flüssigkeit
nachbefüllt
wurde. Um die nachgefüllte
Flüssigkeit
kurzfristig wieder auf die Solltemperatur zu bringen, wird unverzüglich eine
neue Heizperiode gestartet.
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Wie
bereits beschrieben, erfolgt das Aufheizen der Flüssigkeit
in dem Flüssigkeitsbehälter 2 des Samowars 1 und
das Auf-Temperaturhalten der Flüssigkeit
dadurch, dass die Regeleinheit 5 Einschaltbefehle und Ausschaltbefehle
an die Heizeinrichtung 4 abgibt. Dabei wertet die Regeleinheit 5 mithilfe
des Vergleichers 10 die Signale des ersten Temperatursensors 6,
des zweiten Temperatursensors 7, und des dritten Temperatursensors 8 aus
und gibt in Abhängigkeit
dieser Signale die Einschaltbefehle bzw. Ausschaltbefehle aus. Das
Einschalten und Ausschalten der Heizeinrichtung 4, d.h.
der Heizspirale, erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Regeleinheit 5 eine
Verbindung zwischen der Spannungsquelle (nicht dargestellt) bzw.
dem Stromnetz und der Heizeinrichtung 4 des Samowars 1 herstellt.
Die Verbindung zwischen dem Samowar 1 und dem Stromnetz erfolgt
vorzugsweise mit einem Netzkabel (nicht dargestellt). Es wird dann
ein Stromblock an die Heizeinrichtung 4, bzw. eine Heizspirale, übertragen,
so dass die Heizspirale dann den Boden 3 des Flüssigkeitsbehälters 2 und
somit die Flüssigkeit
in dem Flüssigkeitsbehälter 2 erhitzt.
Die Beheizung des Samowars 1 erfolgt also über eine
Blocksteuerung, wobei die Heizperioden und die Aus-Perioden je nach
Betriebsfunktion der Regeleinheit 5 in einem Bereich von
ca. 1 bis 30 Minuten liegen.
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Im
Fußbereich
des Samowars 1 kann ferner eine Betriebsleuchte mit mehreren
Funktionen vorgesehen sein. Die Betriebsleuchte kann verschiedene Farben
aufweisen und beispielsweise rot sein. Ist die Betriebsleuchte aus,
bedeutet dies, dass die Heizeinrichtung 4 ausgeschaltet
ist. Dies ist dann der Fall, wenn der Samowar 1 mithilfe
des Schalters 1 ausgeschaltet ist oder der durch den Schalter 11 eingestellte
Sollwert für
die Temperatur in dem Flüssigkeitsbehälter 2 erreicht
ist. Ist die rote Betriebsleuchte dauerhaft an, so ist die Heizeinrichtung 4 aktiv.
Die Flüssigkeit
in dem Flüssigkeitsbehälter 2 wird
dann aufgeheizt, bis die gewünschte
Solltemperatur erreicht ist. Blinkt die Betriebsleuchte langsam,
so ist keine Flüssigkeit
mehr in dem Samowar 1 enthalten, die Heizeinrichtung 4 ist
ausgeschaltet und es wird nicht mehr geheizt. Wie oben beschrieben,
wird ein Nachfüllen
automatisch erkannt und die Heizeinrichtung 4 eingeschaltet.
Blinkt die Betriebsleuchte schnell, so liegt ein Fehler vor und
die Heizeinrichtung 4 ist ebenfalls ausgeschaltet. Als
Betriebsleuchte wird vorzugsweise eine Leuchtdiode (LED) eingesetzt.
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Die
Außenhaut
des Samowars 1 wird durch ein vorzugsweise einstückiges Gehäuse 12 gebildet. In
dem Gehäuse 12 sind
alle anderen Teile des Samowars 1 angeordnet. Das Gehäuse 12 umgibt
somit den Flüssigkeitsbehälter 2,
die an dem Flüssigkeitsbehälter 2 angeordneten
Temperatursensoren 6, 7, 8, die Heizeinrichtung 4,
und die Regeleinheit 5. Der Schalter 11 ist auf
einer Außenseite
des Gehäuses 12 angebracht.
Der Samowar 1 ist damit im Bereich des Flüssigkeitsbehälters 2 doppelwandig
ausgebildet.