DE102016202688B4

DE102016202688B4 - Brüheinheit für eine Kapselgetränkemaschine

Info

Publication number: DE102016202688B4
Application number: DE102016202688.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Bortenlänger; Benedikt Steininger; Gerhard Winkler
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: DE102016202688A1

Abstract

Brühkopf einer Heißgetränkezubereitungseinrichtung für Haushaltszwecke mit einer Brühkammer zur Aufnahme einer Getränkesubstratkapsel, umfassend
- ein feststehendes erstes Brühkammerteil (11),
- ein bewegbares zweites Brühkammerteil (10), um die Brühkammer zum Einsetzen einer Kapsel zu öffnen,
- eine Anstechvorrichtung (40) für die Kapsel in dem ersten Brühkammerteil (11) für einen fluidischen Anschluss der Kapsel,
- ein beim Anstechen der Kapsel mit der Anstechvorrichtung (40) zusammenwirkendes Widerlager (Stößel 16; 26) im anderen, dem zweiten Brühkammerteil (10), und
- eine gegenüber dem ersten Brühkammerteil (11) verstellbare Anstechvorrichtung (40),
wobei die Anstechvorrichtung (40) am ersten Brühkammerteil (11) schwimmend gelagert ist,
wobei die Anstechvorrichtung (40) einen ersten Hohldorn (50) als Fluidauslass im ersten Brühkammerteil (11) und einen zweiten Hohldorn (60) als Fluideinlass in die Kapsel aufweist,
wobei eine Lagerung des ersten Hohldorns (50) einerseits und des zweiten Hohldorns (60) anderseits im ersten Brühkammerteil (11) jeweils separat verstellbar ist, und
wobei dem ersten Hohldorn (50) eine erste Dichtung (52) und dem zweiten Hohldorn (60) eine zweite Dichtung (62) zugeordnet ist,
gekennzeichnet durch eine jeweils separate verstellbare Lagerung der Dichtungen (62; 52).

Description

Die Erfindung betrifft einen Brühkopf einer Heißgetränkezubereitungseinrichtung für Haushaltszwecke mit einer Brühkammer zur Aufnahme einer Getränkesubstratkapsel, umfassend ein feststehendes erstes Brühkammerteil, ein bewegbares zweites Brühkammerteil, um die Brühkammer zum Einsetzen einer Kapsel zu öffnen, eine Anstechvorrichtung für die Kapsel in einem ersten Brühkammerteil für einen fluidischen Anschluss der Kapsel an die Heißgetränkezubereitungseinrichtung, und ein beim Anstechen der Kapsel mit der Anstechvorrichtung zusammenwirkendes Widerlager im anderen, dem zweiten Brühkammerteil.
Einen derartigen Brühkopf einer Heißgetränkezubereitungseinrichtung zeigt die WO 2011 121 125 A1 . Sie ist in verhältnismäßig engen Grenzen an die Abmessungen der verwendbaren Getränkekapseln gebunden und bietet nur einen geringfügigen Toleranzausgleich. Dies kann bei einem unaufmerksamen Einsetzen der Kapsel zu Störungen im Betrieb der Zubereitungseinrichtung führen. Auch aus der EP 2 000 063 B1 und der EP 1 510 160 B2 sind Brühköpfe mit verstellbaren Anstechvorrichtungen bekannt, die einen geringfügigen Toleranzausgleich ermöglichen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Brühkopf anzugeben, der einen größeren Toleranzausgleich bietet.
Diese Aufgabe wird bei einem eingangs genannten Brühkopf erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass er eine gegenüber dem ersten Brühkammerteil verstellbare Anstechvorrichtung umfasst. Die Verstellbarkeit der Anstechvorrichtung gegenüber dem ersten Brühkammerteil ist in dem Sinne zu verstehen, dass die Anstechvorrichtung relativ zum ersten Brühkammerteil oder gegenüber dessen Bestandteilen, beispielsweise einem zwischengeschalteten Träger gegenüber, individuell verstellbar ist. Damit ist sie im Ergebnis auch gegenüber dem zweiten Brühkammerteil und damit dem Widerlager gegenüber verstellbar, mit dem es beim Anstechen zusammenwirkt, indem die Kapsel zwischen der Anstechvorrichtung und dem Widerlager eingeklemmt wird.
Eine Anstechvorrichtung umfasst regelmäßig Hohldorne, die zur Abdichtung gegenüber der Kapsel von einer Dichtung umgeben sind. Die Hohldorne oder Piercer durchstoßen beim Anstechen mit ihrem freien und ggf. spitzen Ende die Hülle der Kapsel und leiten durch ihr rohrförmiges Inneres ein Fluid in die oder aus der Kapsel. Die Verstellbarkeit bedeutet eine gewisse Beweglichkeit der Anstechvorrichtung dem ersten Brühkammerteil gegenüber, wirkt sich aber vorteilhaft insbesondere gegenüber dem zweiten Brühkammerteil aus. Denn die Anstechvorrichtung sollte beim Anstechen idealerweise axial mit dem Widerlager für die Kapsel fluchten, um die Getränke- bzw. Substratkapsel zuverlässig und satt in die Dichtungen im Bereich der Hohldorne zu drücken. Dies gelingt jedenfalls bei einer Schwenkbewegung der Brühkammerteile relativ zueinander regelmäßig erst in einer Endposition des Anstechvorgangs. Davon kann die Dichtigkeit zwischen der Substratkapsel und der Brühkammer beeinflusst werden. Da die Dichtigkeit vor allem vom Anpressdruck der Kapsel zwischen dem Widerlager und der Anstechvorrichtung abhängig, also zunächst toleranz- bzw. fertigungsabhängig ist, kann die Verstellbarkeit der Anstechvorrichtung einen gewissen Toleranzausgleich schaffen. Denn die Verstellbarkeit der Anstechvorrichtung kann für eine satte Anlage der Substratkapsel zwischen der Dichtung der Anstechvorrichtung und dem Widerlager sorgen. Der Toleranzausgleich der Anstechvorrichtung kann die Herstellungskosten des Brühkopfs reduzieren, weil jener im Übrigen mit größeren Toleranzen und daher weniger aufwändig produziert werden kann.
Grundsätzlich kann die Verstellbarkeit der Anstechvorrichtung eine manuelle definierte Verstellung ermöglichen oder eine weitgehend selbsttägige Einstellung erlauben. Erfindungsgemäß ist die Anstechvorrichtung am ersten Brühkammerteil schwimmend gelagert. Eine schwimmende Lagerung bedeutet, dass sich die Anstechvorrichtung in einem engen Rahmen in seiner Lagerung bewegen kann. Diese Maßnahme erlaubt eine gewisse Anpassung an die Gestaltung und Abmessung der Kapsel bzw. einen gewissen Toleranzausgleich, ohne dass ein Benutzer dafür eingreifen müsste. Sie erfolgt also weitgehend unbemerkt, was dem Bedienungskomfort der Heißgetränkezubereitungseinrichtung einerseits und den günstigeren Herstellungskosten andererseits aufgrund der dadurch höheren Fertigungstoleranzen zugute kommt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Anstechvorrichtung in einer Druckrichtung schwimmend gelagert sein. Während des Schließens der Brühkammer wird die Anstechvorrichtung um einen geringen Betrag von wenigen Millimetern vorgespannt. Damit bietet sie einen Toleranzausgleich bei Kapseln unterschiedlicher Höhe, was zu nur geringen Druckunterschieden führt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann sie in einer zur Druckrichtung orthogonalen Richtung schwimmend gelagert sein. Damit ermöglicht sie einen Toleranzausgleich bei unterschiedlich geformten Kapseln, deren Passgenauigkeit weniger gut sein muss, oder bei einem gewissen seitlichen Versatz der Kapsel in der Brühkammer. Dadurch lassen sich auch die Herstellungskosten der Kapsel reduzieren. Maschinenseitig bietet ein Toleranzausgleich in einer zur Druckrichtung orthogonalen Richtung eine Optimierung der Kontaktflächen zwischen der Kapsel einerseits und der Anstechvorrichtung bzw. dem Widerlager andererseits.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Anstechvorrichtung über eine schwimmende Lagerung in einer Kipprichtung verfügen. Sie erlaubt der Anstechvorrichtung eine gewisse Schwenkmöglichkeit in einem geringen Winkelbereich. Auch dadurch lässt sich eine Optimierung der Kontaktflächen erzielen, weil das Widerlager bei einem schwenkbaren zweiten Brühkammerteil nicht koaxial mit der Anstechvorrichtung auf die Kapsel abgesenkt wird, sondern in einer Kreisbahn. Lässt seine schwimmende Lagerung eine gewisse Verkippung der Anstechvorrichtung zu, so erhält sie frühzeitig einen vollflächigen Kontakt an der Kapsel, womit sie beschädigungsfrei mit dem Widerlager zusammenwirken kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Brühkopf über eine elastische Lagerung der Anstechvorrichtung im ersten Brühkammerteil verfügen. Die schwimmende Lagerung der Anstechvorrichtung kann also auf ihrer elastischen Lagerung beruhen, beispielsweise durch ein Elastomer oder eine Feder. Als Federn erscheinen dafür Schrauben- oder Tellerfedern geeignet. Insbesondere bei Schraubenfedern mit großen Einbaulängen lassen sich flache Elastizitätskennlinien bzw. flache Federkennlinien erreichen, denen bei unterschiedlichen Kompressionslängen weitgehend gleiche Druckkräfte gegenüber stehen. Insoweit führen beispielsweise unterschiedlich hohe Kapseln nur zu geringen Kraftunterschieden in Druckrichtung. Auch bei unterschiedlichen Kapselhöhen lassen sich dadurch dennoch Getränke mit weitgehend gleicher Qualität herstellen.
Nach einer zur selbsttägigen Einstellung der Anstechvorrichtung alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann der Brühkopf eine werkseitige oder benutzerseitige Verstellbarkeit der Anstechvorrichtung bieten. Dadurch kann sie sich in engem Rahmen in einer von mehreren festen Positionen wählbar einstellen lassen. Die Verstellbarkeit kann in Druckrichtung, in einer Verschieberichtung orthogonal zur Druckrichtung oder in einer Winkelposition möglich sein. Eine werkseitige Verstellbarkeit kann ebenfalls dem Toleranzausgleich dienen. Eine benutzerseitige Verstellbarkeit kann jedenfalls bei einer axialen bzw. bei einer Verstellbarkeit der Anstechvorrichtung in Druckrichtung die Möglichkeit zur Beeinflussung der Getränkequalität bieten. Denn wie bereits erwähnt, kann durch einen höheren Druck im Bereich der einlassseitigen Anstechvorrichtung ein dortiger eventueller Druckverlust reduziert werden. Mit einem höheren Druck auf die Anstechvorrichtung des Auslasses dagegen lässt sich eine feinblasigere Crema erreichen. Mit der Manipulationsmöglichkeit der Anstechvorrichtung bietet der erfindungsgemäße Brühkopf einen höheren Komfort.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die gezielte Verstellbarkeit durch eine Verschraubung als verstellbare Halterung der Anstechvorrichtung im ersten Brühkammerteil ausgebildet sein. Dazu kann beispielsweise eine zylindrische Anstechvorrichtung ein Außengewinde aufweisen, das mit einem Innengewinde im zweiten Brühkammerteil kämmt. Damit kann die Anstechvorrichtung durch Drehung um ihre Zylinderachse relativ zum zweiten Brühkammerteil verstellt werden. Für eine nur gelegentliche Verstellung kann sie von einer Innenseite der Brühkammer aus zugänglich sein, für eine komfortablere und ggf. häufigere Verstellung kann sie an dem ersten Brühkammerteil außenseitig zugänglich sein. Sie kann sich damit auch benutzerseitig leicht bedienen lassen und ggf. derart ausgebildet sein, dass dafür kein Werkzeug erforderlich ist.
Nach einer dazu alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Verstellbarkeit in einer Klemmung als verstellbare Halterung der Anstechvorrichtung im ersten Brühkammerteil ausgeformt sein. Da sie unter Umständen weniger leicht zu bedienen und einzustellen ist, eignet sie sich vor allem für eine werkseitige Verstellbarkeit der Anstechvorrichtung.
Erfindungsgemäß verfügt die Anstechvorrichtung sowohl über eine schwimmende Lagerung als auch über eine verstellbare Halterung. Damit kann sich die Position der Anstechvorrichtung einerseits gezielt manipulieren lassen, um Druckverluste oder die Getränkequalität gezielt zu beeinflussen. Andererseits lässt sich durch die schwimmende Lagerung ein gewisser Toleranzausgleich erreichen, so dass die gewählte Verstellung auch bei unterschiedlichen Kapseln zuverlässig zu dem gewünschten Getränkeergebnis führt.
Ein Brühkopf für Kapselmaschinen umfasst regelmäßig eine Anstechvorrichtung mit zwei separaten Hohldornen oder Piercern, nämlich einen regelmäßig exzentrisch angeordneten ersten Hohldorn als Fluideinlass in die Kapsel und einen regelmäßig zentral angeordneten zweiten Hohldorn als Fluidauslass für das hergestellte Getränk aus der Kapsel. Grundsätzlich können beide Hohldorne auf einem gemeinsamen Träger innerhalb des ersten Brühkammerteils angeordnet sein, wobei der Träger über eine der oben beschriebenen Möglichkeiten seiner Verstellbarkeit verfügen kann. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können der erste und der zweite Hohldorn samt jeweiliger Dichtung eine jeweils separat verstellbare Lagerung im ersten Brühkammerteil aufweisen. Mit einer verstellbaren Einzellagerung der Hohldorne kann die Verstellbarkeit beider Hohldorne dadurch mit geringerem Konstruktions- und Herstellungsaufwand als bei einer gemeinsamen verstellbaren Lagerung beider Hohldorne erzielt werden. Mit dem Entfall beispielsweise eines gemeinsamen verstellbaren Trägers für die Hohldorne kann das erste Brühkammerteil zudem kompakter ausgebildet werden, sodass die Verstellbarkeit der Hohldorne nicht zu größeren Bauteilabmessungen des ersten Brühkammerteils führen muss. Jede der Einzellagerungen der Hohldorne kann nach einem der oben bereits beschriebenen konstruktiven Prinzipien ausgeführt sein, also beispielsweise mit jeweils einer Federlagerung. Außerdem bietet die verstellbare Einzellagerung der Hohldorne größere konstruktive Freiheiten, weil sich die jeweiligen Lagerungen dem Konstruktionsprinzip nach unterscheiden können und so sich ihren jeweiligen konstruktiven Erfordernissen anpassen lassen. So können beispielsweise der erste Hohldorn über eine Elastomerlagerung und der zweite Hohldorn über eine mit einer Schraube vorspannbare Federlagerung oder der erste Hohldorn einerseits und der zweite Hohldorn andererseits über eine elastische Lagerung mit unterschiedlicher Elastizität bzw. Federhärte verfügen. Denn je satter die Kapsel in die Dichtungen - insbesondere an dem einlaufseitigen ersten Hohldorn - gedrückt wird, umso dichter kann die fluidische Verbindung zwischen dem Brühkopf und der Substratkapsel ausfallen und umso weniger Druckverlust kann die Getränkezubereitung beeinträchtigen. Je stärker dagegen der Anpressdruck an dem auslaufseitigen zweiten Hohldorn ausfällt, desto vorteilhafter kann die Luftzufuhr beim Getränkeauslauf verändert werden, der für eine Erzeugung von Crema erforderlich ist, und eine umso feinblasigere Crema kann entstehen. Mit der Verstellbarkeit des einlaufseitigen ersten Hohldorns lässt sich folglich die Dichtigkeit der Kapsel gegenüber der Brühkammer einstellen oder ggf. nachstellen, mit der Verstellbarkeit des auslaufseitigen zweiten Hohldorns. Werden die Hohldorne mit unterschiedlichen Kräften beaufschlagt, kann sich dies positiv auf die Bedienkräfte einerseits und auf die Getränkequalität andererseits auswirken. Dank der separaten Verstellbarkeit der Hohldorne können sie erfindungsgemäß individuell und kompromisslos auf ihre jeweiligen Anforderungen hin ausgelegt werden: So kann der einlaufseitige Hohldorn genau auf die dort erforderlichen Anpresskräfte der Substratkapsel in die Dichtungen hin dimensioniert werden, der auslaufseitige Hohldorn dagegen zum Beispiel auf eine geeignete Luftzufuhr hin. Damit kann gezielt Einfluss auf die Qualität der Cremabildung genommen werden.
Die den Hohldornen zugeordneten Dichtungen der Anstechvorrichtung sind erfindungsgemäß verstellbar gelagert. Denn sie bzw. ihre relative Lage zur und ihr Anpressdruck an die Kapsel bestimmen die Dichtigkeit der fluidischen Verbindung der Kapsel an den Hohldornen innerhalb der Brühkammer. Die Dichtungen können jeweils separat an dem zugehörigen Hohldorn oder als gemeinsame Weichkomponente einstückig für beide Hohldorne einer Anstechvorrichtung ausgebildet sein. Ihre im Betrieb der Kapsel abgewandte Seite liegt regelmäßig auf einem Trägerabschnitt auf, demgegenüber sie erfindungsgemäß verstellbar gelagert sind. Aufgrund ihrer Elastizität und ihres räumlichen Abstands beeinflussen sich auch unterschiedliche Lagerungen der Dichtungen bei einer einstückigen Ausbildung nicht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest die dem ersten Hohldorn zugeordnete Dichtung mittels eines unter Hitzeeinwirkung quellenden Materials, zum Beispiel Polyethylen, verstellbar gelagert sein. Dazu kann das quellende Material in einer Aufnahmetasche zwischen einer im Betrieb der Kapsel abgewandten Seite der Dichtung und einem Träger sowie in Berührkontakt mit dem Hohldorn angeordnet sein. Mit Inbetriebnahme der Zubereitungseinrichtung und mit dem daraufhin einsetzenden Fluss heißen Fluids durch den Hohldorn erwärmt er sich und mit ihm das quellende Material, das dadurch an Volumen zunimmt. Dabei drückt es die auf ihr gelagerte Dichtung gegen die Kapsel. Die Verstellbarkeit der Dichtung wird folglich erst beim Durchströmen des Hohldorns mit heißem Fluid aktiviert, indem das quellende Material die Dichtung von dem Träger weg gegen die Kapsel drückt. Zu diesem Zeitpunkt hat der Benutzer der Zubereitungseinrichtung den Brühkopf bereits verschlossen. Die Dichtung wird also erst anschließend gegen die Kapsel gedrückt. Die dafür erforderliche Dichtkraft muss aber nicht der Benutzer beim Schließen des Brühkopfs aufbringen - wie in den obigen Ausführungsformen, bei denen er beim Schließen die Kapsel gegen die verstellbare Lagerung drückt. Erfindungsgemäß aktiviert das heiße Fluid die Dichtkraft, so dass sie unabhängig von einer vorherigen insbesondere manuellen Einstellung und ohne zusätzlichen Kraftaufwand für den Benutzer entsteht. Nach Abschluss des Zubereitungsvorgangs erkaltet der Hohldorn und das quellende Material zieht sich wieder zusammen, sodass die Dichtung wieder ihren Ausgangszustand einnimmt. Die Dichtkraft, die das quellende Material hervorruft, muss nicht die einzige, sondern kann vorzugsweise eine zusätzliche Dichtkraft sein, die während des Betriebs für eine zuverlässige Abdichtung der Kapsel am Hohldorn sorgt. Eine Anfangsdichtkraft dagegen kann herkömmlich beispielsweise durch geeignete Abmessungen der Dichtung selbst sichergestellt sein. Eine verstellbare Lagerung der Dichtung kann am ersten oder am zweiten Hohldorn oder an beiden angeordnet sein. Denn auch das aus der Kapsel ausströmende Fluid verfügt über ausreichende Wärmeenergie, um das quellende Material zu aktivieren.
Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1: eine Schnittansicht durch einen Brühkopf,
2: eine Schnittansicht durch eine erste Ausgestaltungsform der Erfindung,
3: eine Schnittansicht durch eine zweite Ausgestaltungsform,
4: eine Schnittansicht durch eine dritte Ausgestaltungsform, und
5: eine Schnittansicht durch eine letzte Ausgestaltungsform der Erfindung.

1 zeigt einen Schnitt durch ein geometrisches Zentrum eines Brühkopfs 1 nach dem Stand der Technik. Jener setzt sich aus einem zweiten Brühkammerteil 10 und einem ersten Brühkammerteil 11 zusammen, die über ein Scharnier und im dargestellten geschlossenen Zustand über ein nicht dargestelltes Betätigungselement und ein daran angebundenen Verriegelungsmechanismus miteinander gekoppelt sind. Sie schließen zwischen sich eine weitgehend zylindrische Brühkammer 12 ein, die eine Kapsel eingesetzt werden kann, die dann zwischen dem zweiten Brühkammerteil 10 und dem ersten Brühkammerteil 11 eingespannt ist. In der geometrischen Mitte des zweiten Brühkammerteils 10 und auf einer Mittelachse a befindet sich ein erster Stößel 16 sowie ein erster Hohldorn 50 einer Anstechvorrichtung 40, die Bestandteil des ersten Brühkammerteils 11 ist. Der erste Hohldorn 50 ist schräg angeschnitten und aufwärts konisch zulaufend ausgebildet und durchstößt beim bestimmungsgemäßen Einsatz einer Kapsel deren unterseitige Versiegelung. Er ist von einer ringförmigen elastischen Dichtung 52 umgeben, in die die Kapsel bei verschlossenem Brühkopf 1 fluiddicht eingedrückt wird und die sich dabei verformt (nicht dargestellt). Damit stellt die Anstechvorrichtung 40 eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Brühkopf 1 und dem Innenraum der Kapsel her und dient mit dem Hohldorn 50 als Getränkeauslass. Der Stößel 16 dient als Widerlager des Hohldorns 50, das beim Absenken des zweiten Brühkammerteils 10 auf das erste Brühkammerteil 11 die Kapsel auf die Anstechvorrichtung 40 presst. Die Anstechvorrichtung 40 trägt damit nicht nur dazu bei, die Versiegelung der Kapsel zuverlässig zu durchstoßen, sondern auch zu einer fluiddichten Verbindung der Kapsel gegenüber dem ersten Brühkammerteil 11.
Nach weitgehend dem gleichen Prinzip ist ein weiterer, bezüglich der Mittelachse a exzentrisch angeordneter Hohldorn 60 ausgebildet. Ihm ist ein zweiter Stößel 26 auf einer Achse b entgegen gerichtet. Auch der Hohldorn 60 ist aufwärts gerichtet und schräg angeschnitten ausgebildet und von einer ringförmigen Dichtung 62 umgeben. Er dient einlaufseitig der Zufuhr von heißem Wasser in die Kapsel. Bei verschlossenem Brühkopf 1 drückt sich die Kapsel in die Dichtung 62 ein und verformt sie (ebenfalls nicht dargestellt), um eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Hohldorn 60 und der Kapsel zu gewährleisten.
Nach dem Einsetzen einer Kapsel in den Brühkopf 1, regelmäßig durch Ablegen auf dem ersten Brühkammerteil 11, wird der Brühkopf 1 verschlossen, indem das zweite Brühkammerteil 10 auf das erste Brühkammerteil 11 abgesenkt wird. Dies geschieht durch eine rotatorische Bewegung, so dass das zweite Brühkammerteil 10 gegenüber dem ersten Brühkammerteil 11 eine Kreisbogenbewegung beschreibt. Damit es dadurch oder wegen unterschiedlicher Geometrien der Kapseln beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht zu Komplikationen im Zusammenspiel zwischen den Stößeln 16, 26 und den Hohldornen 50, 60 kommt, ist die Anstechvorrichtung 40 erfindungsgemäß nach den in den 2 bis 5 gezeigten Prinzipien verstellbar gelagert: Sie bieten eine Anpassungsmöglichkeit oder eine gewisse Nachgiebigkeit, indem sie um einen gewissen Verstellweg von wenigen Millimetern, beispielsweise zwischen 0,1 und 2,0 Millimetern, verstellbar sind.
2 zeigt einen stark schematisierten Aufbau einer erfindungsgemäßen Anstechvorrichtung 40, deren erster Hohldorn 50 und zweiter Hohldorn 60 in einem gemeinsamen Träger 13 angebracht sind. Zur Aufnahme der Dichtungen 52, 62, die die Hohldorne 50, 60 ringförmig umgeben, bildet er dazu zwei topfförmige Aufnahmen 14 an seinen Rändern aus. Die Dichtungen 52, 62 sind über einen Steg 54 aus demselben Material wie sie selbst zu einer Dichtungsplatte 56 miteinander verbunden sind. In Richtung der Achsen a bzw. b sind die Dichtungen 52, 62 mächtiger ausgebildet als der dazwischenliegende Steg 54, so dass sie in die Aufnahmen 14 hineinragen und in der Gegenrichtung über eine Oberseite 55 des Stegs 54 überstehen. Damit treten die Dichtungen 52, 62 bei einem Zubereitungsprozess zuverlässig als erstes in Kontakt mit der Unterseite einer Kapsel. Innerhalb der Aufnahme 14 liegen die Dichtungen 52, 62 jeweils auf einer starren Scheibe 17, 18 auf. Die Scheiben 17, 18 umgeben die Hohldorne 50, 60 ringförmig und lassen sich entlang der Achsen a, b innerhalb der Aufnahme 14 verschieben. Sie decken außerdem zwei Schraubenfedern 19, 20 ab, die sich unter ihnen auf einem Boden 21 der topfförmigen Aufnahme 14 abstützen. Anders, als die schematische Darstellung der 2 evtl. vermuten ließe, erlauben die Schraubenfedern 19, 20 den Scheiben 17, 18 einen gewissen vertikalen Federweg, so dass die Dichtungen 52, 62 unter einem vertikal abwärts gerichteten Druck auf sie geringfügig nachgiebig sind. Dieser Druck wird auf sie ausgeübt, wenn eine Kapsel in ein erstes Brühkammerteil 11 (vgl. 1) eingelegt und der Brühkopf 1 geschlossen wird. Nachdem die Hohldorne 50, 60 die unterseitige Versiegelung der Kapsel durchstoßen haben, dichten die Dichtungen 52, 62 die Kapsel gegenüber den Hohldornen 50, 60 ab. Dabei verformen sich die Dichtungen 52, 62 entsprechend ihrer Materialeigenschaften. Durch das Anordnen der Federn 19, 20 bietet sich zudem die Möglichkeit, eine Flächenpressung auf der Unterseite der eingesetzten Kapsel individuell für jedes Gerät und innerhalb eines Geräts individuell für den Hohldorn 50 bzw. den Hohldorn 60 optimal einzustellen.
Gemäß 3 kann die Anstechvorrichtung 40 über eine konstruktiv vereinfachte Ausführung verfügen, indem die Dichtungsplatte 54 auf einem Träger 25 aufliegt, den die Hohldorne 50, 60 durchsetzen und der somit auch die Dichtungen 52, 62 abstützt. Der Träger 25 wiederum ruht auf einer Schraubenfeder 27, die sich in einer topfförmigen Aufnahme 28 innerhalb des ersten Brühkammerteils 11 abstützt. Die topfförmige Aufnahme 28 beherbergt die gesamte Anstechvorrichtung 40 einschließlich der Hohldorne 50, 60, die in der vertikalen Richtung der Achsen a, b über die Feder 27 vertikal geringfügig verschiebbar gelagert ist. Unter einer vertikalen Druckbelastung durch das Einsetzen einer Kapsel in einen Brühkopf 1 (vgl. 1) bieten also nicht nur die Dichtungen 52, 62 eine gewisse Nachgiebigkeit. Die Dichtungskraft, die infolge ihrer Verformung entsteht, lässt sich zudem noch individuell innerhalb jedes Geräts durch Auswahl einer geeigneten Schraubenfeder 27 an die Erfordernisse oder eventuell vorliegende Toleranzen angleichen. Aufgrund der geringen Teileanzahl verursacht die Anstechvorrichtung 40 gemäß 3 kaum höhere Material- und Montagekosten.
4 zeigt eine weitere Alternative für eine verstellbare Anstechvorrichtung 40, schematisch nur an der linken Hälfte der Anstechvorrichtung 40 im Bereich des Hohldorns 60: Auch die ihn umgebende Dichtung 62 als Bestandteil einer Dichtungsplatte 56 ruht auf einem Träger 30. Sowohl der Hohldorn 60 als auch die Dichtung 62 stecken in einem zylindrischen Durchbruch 32 im Träger 30, der in einem unteren Bereich einen radial verlaufenden Steg 34 aufweist, durch den der Hohldorn 60 mittig hindurchragt. Den Steg 34 durchbrechen seinerseits zwei Durchbrüche 35 mit Innengewinde, in denen zwei Gewindeschrauben 36 mit entsprechendem Gegengewinde angeordnet sind. Die Schrauben 36 sind beidseits und symmetrisch zur Achse b neben dem Hohldorn 60 angeordnet und stützen eine starre Scheibe 18 in vertikaler Richtung gegenüber dem Steg 34 ab, auf dem die Dichtung 62 ruht. Durch Verdrehen der Gewindeschrauben 36 lässt sich damit eine vertikale Position der Scheibe 18 und mit ihr auch der Dichtung 62 einstellen. Je weiter die Dichtung 62 vertikal aufwärts verschoben wird, umso stärker fällt die Dichtungskraft aus, die durch ihre Verformung beim Schließen des Brühkopfs 1 (vgl. 1) bei eingesetzter Kapsel auftritt. Die Schrauben 36 ermöglichen also eine konkrete Anpassung der Dichtkraft, indem sie durch Variation der Höhenposition der Dichtung 62 (und sinngemäß auch der nicht dargestellten Dichtung 52 am Hohldorn 50) einen Grad der Verformung der Dichtungen 52, 62 und damit eine mögliche Dichtungskraft beeinflussen.
Durch die jeweils separate Höhenverstellung der Dichtungen 52, 62 können ihre Betätigungskräfte individuell auf die unterschiedlichen Funktionen als Auslauf einerseits und als Einlauf andererseits ausgelegt werden. Dadurch lässt sich nicht nur auf die Bedienkräfte, sondern auch auf die Getränkequalität Einfluss nehmen. Denn für eine höhere Anpresskraft der Kapsel im Bereich des Hohldorns 50, um dort eine Luftzufuhr zu verringern und damit die Cremaqualität zu verbessern, braucht eine Anpresskraft am Hohldorn 60 im Einlaufbereich nicht erhöht zu werden. Schließlich führt die getrennte Höhenverstellung der Dichtungen 52, 62 nicht zwingend zu einer größeren Bauhöhe des ersten Brühkammerteils 11, weil die Dichtungen 52, 62 nicht auf einem gemeinsamen verstellbaren Träger montiert werden müssen, dessen Verstellweg die Abmessungen des ersten Brühkammerteils 11 ungünstig vergrößern könnte.
5 schließlich zeigt eine letzte Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Anstechvorrichtung 40: Auch deren Dichtungsplatte 56 samt Dichtungen 52, 62 ruht auf einem Träger 42, den die Hohldorne 50, 60 in vertikaler Richtung der Achsen a, b durchsetzen. Die Dichtungsplatte 56 zeigt jedoch abweichend von allen vorangegangenen Ausführungsformen unterhalb der Dichtungen 52, 62 zwei ringförmige Aufnahmetaschen 44, die sich sowohl zum Träger 42 als auch zum jeweiligen Hohldorn 50, 60 bzw. seiner Mantelfläche hin öffnen. Die Aufnahmetaschen 44 sind mit einer Substanz, zum Beispiel Polyethylen gefüllt , deren besondere Eigenschaft es ist, sich unter Wärmeeinwirkung auszudehnen. Da sowohl der Träger 42 als auch die Hohldorne 50, 60 aus einem starren Material ausgebildet sind, die Dichtungsplatte 56 hingegen als eine Art Weichkomponente elastisch ausgebildet ist, führt eine Ausdehnung des Materials in den Aufnahmetaschen 44 zu einer Verformung der Dichtungsplatte 56. Eine radiale Ausdehnung bleibt verhältnismäßig wirkungslos, während eine axiale Ausdehnung nur in einer Aufwärtsrichtung in die Brühkammer 12 (vgl. 1) hinein möglich ist, indem die Dichtungen 52, 62 angehoben werden.
Im bestimmungsgemäßen Betrieb eines Brühkopfs 1 mit eingesetzter Kapsel durchströmt heißes Wasser zunächst den Hohldorn 60. Er gibt seine Wärme an das Polyethylen in der Aufnahmetasche 44 ab, das daraufhin zu quellen beginnt. Die Volumenzunahme des Polyethylens drückt die Dichtung 62 gegen die Unterseite der Kapsel, womit die Anstechvorrichtung 40 eine separate Dichtkraft jenseits der Verformung der Dichtung 62 aktiviert. Nach Durchströmen der Kapsel strömt heißes Getränk durch den Hohldorn 50, woraufhin das Polyethylen in der dortigen Aufnahmetasche 44 die gleiche Wirkung zeigt. Die Dichtung 52 wird daher gegen die Unterseite der Kapsel gedrückt.
Die dadurch auftretende zusätzliche Dichtkraft 52, 62 muss also nicht der Benutzer einer Zubereitungseinrichtung mit der erfindungsgemäßen Anstechvorrichtung 40 aufbringen, indem er die Dichtungen 52, 62 und ggf. zusätzlich eine darunter oder auf sie einwirkende Schraubenfeder verformt. Die gemäß 5 auftretende zusätzliche Dichtkraft entsteht vielmehr betriebsabhängig, nämlich erst, sobald heiße Flüssigkeit die Hohldorne 50, 60 durchströmt. Damit wird die Betätigung der Zubereitungseinrichtung insofern zusätzlich verbessert, als die zusätzliche Dichtkraft ohne Einwirkungen des Benutzers selbst hervorgerufen wird.
Da es sich bei dem vorhergehenden, detailliert beschriebenen Brühkopf um ein Ausführungsbeispiel handelt, können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, auch die Hohldorne zusammen mit der Dichtungsplatte oder dem Träger verstellbar sein. Ebenso kann die Anordnung der Stößel und der Anstechvorrichtungen in einer anderen Form ausgestaltet werden, wenn dies aus Platzgründen bzw. designerischen Gründen notwendig ist.
Bezugszeichenliste

1: Brühkopf
10: zweites Brühkammerteil
11: erstes Brühkammerteil
12: Brühkammer
13: Träger
14: topfförmige Aufnahme
16: Stößel
17: Scheibe
18: Scheibe
19: Schraubenfeder
20: Schraubenfeder
21: Bodenfläche
25: Träger
26: Stößel
27: Schraubenfeder
28: topfförmige Aufnahme
30: Träger
32: Durchbruch
34: Steg
35: Durchbruch
36: Gewindeschrauben
40: Anstechvorrichtung
42: Träger
44: ringförmige Aufnahmetaschen
50: erster Hohldorn
52: Dichtung
54: Steg
55: Oberseite
56: Dichtungsplatte
60: zweiter Hohldorn
62: Dichtung
a: Mittelachse
b: Achse

Claims

Brühkopf einer Heißgetränkezubereitungseinrichtung für Haushaltszwecke mit einer Brühkammer zur Aufnahme einer Getränkesubstratkapsel, umfassend - ein feststehendes erstes Brühkammerteil (11), - ein bewegbares zweites Brühkammerteil (10), um die Brühkammer zum Einsetzen einer Kapsel zu öffnen, - eine Anstechvorrichtung (40) für die Kapsel in dem ersten Brühkammerteil (11) für einen fluidischen Anschluss der Kapsel, - ein beim Anstechen der Kapsel mit der Anstechvorrichtung (40) zusammenwirkendes Widerlager (Stößel 16; 26) im anderen, dem zweiten Brühkammerteil (10), und - eine gegenüber dem ersten Brühkammerteil (11) verstellbare Anstechvorrichtung (40), wobei die Anstechvorrichtung (40) am ersten Brühkammerteil (11) schwimmend gelagert ist, wobei die Anstechvorrichtung (40) einen ersten Hohldorn (50) als Fluidauslass im ersten Brühkammerteil (11) und einen zweiten Hohldorn (60) als Fluideinlass in die Kapsel aufweist, wobei eine Lagerung des ersten Hohldorns (50) einerseits und des zweiten Hohldorns (60) anderseits im ersten Brühkammerteil (11) jeweils separat verstellbar ist, und wobei dem ersten Hohldorn (50) eine erste Dichtung (52) und dem zweiten Hohldorn (60) eine zweite Dichtung (62) zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine jeweils separate verstellbare Lagerung der Dichtungen (62; 52).
Brühkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elastische Lagerung der Anstechvorrichtung (40) im ersten Brühkammerteil (11).
Brühkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine benutzerseitige Verstellbarkeit der Anstechvorrichtung (40).
Brühkopf nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Verschraubung (36) als verstellbare Halterung der Anstechvorrichtung (40) im ersten Brühkammerteil (11).
Brühkopf nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Klemmung als verstellbare Halterung der Anstechvorrichtung (50; 60) im ersten Brühkammerteil (11).
Brühkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lagerung zumindest der dem ersten Hohldorn (50) zugeordneten Dichtung (52) mittels eines unter Hitzeeinwirkung quellenden Materials.
Kapselmaschine für Haushaltszwecke zur Zubereitung von Heißgetränken mit einem Brühkopf nach einem der obigen Ansprüche.