DE102021123550A1

DE102021123550A1 - Brüheinheit mit verbesserter Abdichtung der Brühkammer und Verfahren zum Betrieb einer solchen Brüheinheit

Info

Publication number: DE102021123550A1
Application number: DE102021123550.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang RIESSBECK; Patrick Egger; Roman Scheurer
Original assignee: Eugster Frismag AG
Current assignee: Eugster Frismag AG
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-04-06
Also published as: CA3230938A1; WO2023036476A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brüheinheit (01) für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten, umfassend einen Träger (04) und eine Brühkammer (11) die wenigstens zwei relativ zueinander in einer ersten Richtung (03.1) bewegbare Brühkammerhälften (02, 03) aufweist, sowie, bevorzugt mechanische, Antriebsmittel zur Überführung der Brühkammerhälften (02, 03) zwischen einer geöffneten, voneinander beanstandeten Öffnungsposition und einer geschlossenen, die Brühkammerhälften (02, 03) im Bereich von Kontaktflächen (09, 10) aneinander zur Anlage bringenden Verschlussposition, insbesondere durch eine Bewegung einer Brühkammerhälfte (03) gegenüber dem Träger (04). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine Brühkammerhälfte (03) einen hydraulischen Dichtzylinder (13) umfasst, der die Kontaktflächen (09, 10) der Brühkammerhälften (02, 03) zur Unterstützung einer Dichtwirkung der Brühkammerhälften (02, 03) in der Verschlussposition aufeinander zu kraftbeaufschlagt, wobei der Dichtzylinder (13) fluidleitend zwischen einem Brühfluidzufluss (14) der Brühkammerhälfte (03) und einer, bevorzugt beweglich in der Brühkammerhälfte (02, 03) gelagerten, Infusionsbaugruppe (07) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brüheinheit für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Getränkezubereitungsvorrichtung mit einer solchen Brüheinheit und ein Verfahren zum Betrieb einer Brüheinheit für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Im Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Brüheinheiten und Verfahren zu deren Betrieb bekannt, bei denen aus einer Substratportion, insbesondere einer vorportionierten Kaffeeeinheit, beispielsweise in Form einer festen und mit einem Mantelmaterial umhüllten Kapsel, ein Getränk mit einer entsprechenden Brüheinheit zubereitet, insbesondere aufgebrüht und/oder ausgelaugt wird. Dazu wird in aller Regel die Substratportion in eine verschließbare Brühkammer eingeführt oder überführt und vor dem Beginn des tatsächlichen Brühvorgangs dicht, insbesondere druck- und fluiddicht von der besagten Brühkammer umschlossen. Nach einem Öffnen, beispielsweise Anstechen, der Substratportion mit grundsätzlich bekannten Anstech- und/oder Infusionsbaugruppen kann ein beispielsweise unter Druck stehendes Brühfluid, bevorzugt heißes Wasser, in die geöffnete Substratportion eindringen, das dort gelagerte Getränkesubstrat, insbesondere Kaffeebohnenmehl oder Kaffeepulver, aufbrühen und/oder auslaugen: Das resultierende Getränk kann dann über eine Auslassöffnung ausgegeben werden.
Da für den Brühvorgang, insbesondere im Fall eines Kaffee-Brühvorgangs der Druck oder Überdruck während des Brühens eine erhebliche Rolle spielt, ist es notwendig, dass die besagten Brühkammern der Brüheinheiten nicht nur sicher und zuverlässig verschlossen und abgedichtet werden, sondern auch über mehrere tausend oder mehrere zigtausend Brühzyklen immer wieder dicht verschlossen werden können und darüber hinaus gerade auch während des Brühvorgangs, während also die Brühkammer mit dem unter Druck stehenden Brühfluid beaufschlagt wird und dementsprechend auch in der Brühkammer selbst ein entsprechender Brühdruck oder Überdruck aufgebaut wird, die Dichtheit der Brühkammer beibehalten oder sichergestellt wird. Dies alles ist zu gewährleisten, obwohl die verbauten Teile der Brüheinheit alle einer gewissen nicht vermeidbaren Fertigungstoleranz unterliegen, die sich je nach Kombination einzelner Bauteile verstärken oder aufsummieren können.
Um die Dichtheit der Brühkammer, insbesondere auch während des Brühvorgangs mit den entsprechenden Überdrücken sicherzustellen, sind beispielsweise mechanische Verschluss- und Verriegelungskonzepte im Stand der Technik bekannt, die dafür Sorge tragen sollen, dass die Brühkammer bei jedem Brühvorgang oder Brühprozess auch über zigtausend Brühzyklen hinweg sicher verschlossen und auch über Überdruckbedingungen abgedichtet oder dicht bleibt. Dies bedeutet auch, dass die bekannten Schließ- und Riegelkonzepte in der Regel vorsehen, dass bewegliche oder bewegbare Teile der Brühkammer, beispielsweise relativ zueinander bewegbare Brühkammerhälften, aufeinander zu kraftbeaufschlagt und in einem entsprechenden Verspannungs- oder Druckzustand gehalten werden, sodass beispielsweise unter der entsprechenden Ausnutzung von Dichtmitteln, beispielsweise Dichtringen, der während des Brühprozesses im Inneren der Brühkammer vorherrschende Überdruck oder Brühdruck insofern überkompensiert wird, als dass der Brühdruck gerade nicht in der Lage ist die beweglichen oder bewegbaren Teile der Brühkammer zu bewegen und insbesondere die Brühkammer zu öffnen oder zu einer Leckage zu führen.
Um dies zu erreichen sind in der Regel verhältnismäßig hohe Kräfte oder Spannungen zur Erzeugung der Anpresswirkung nötig, die entsprechende Nachteile mit sich bringen. Einerseits müssen dazu hochfeste, hochwertige und damit teure Materialien Verwendung finden, die zudem zu entsprechend massiven Bauteilen verarbeitet werden müssen, um die entsprechende Kräfte und Drücke aufnehmen zu können. Das Schließen der Brühkammer vor dem Brühprozess oder Brühvorgang - eine nachträgliche Öffnung der Brühkammer wird oftmals automatisch über Rückstellmittel realisiert, die dann aber beim Schließen der Brühkammer ebenfalls noch überkompensiert oder vorgespannt werden müssen - wird oftmals mit mechanischen oder elektrischen Antrieben erreicht und gegebenenfalls über mechanische Verriegelungen oder Absperreinrichtungen beibehalten. Die notwendigen Kräfte machen aber einen händischen Antrieb für einen Nutzer oder Bediener schwergängig und schwerfällig. Bei einer elektromechanischen oder elektromotorischen Realisierung des Antriebs zum Verschluss der Brühkammer sind entsprechend großdimensionierte Elektromotoren notwendig, die zudem entsprechend viel Energie/Leistung benötigen.
Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Brüheinheit sowie ein Verfahren zur Bedienung einer Brüheinheit vorzuschlagen, die die Nachteile im Stand der Technik überwinden und insbesondere eine Brüheinheit und ein Verfahren bereitstellen, bei denen die Brühkammer leicht, und ohne besonderen Kraftaufwand verschlossen werden kann und gleichzeitig, insbesondere auch dauerhaft oder langfristig eine sichere und zuverlässige Abdichtung der Brühkammer erreicht wird, bevorzugt weitestgehend unabhängig von Fertigungstoleranzen der beteiligten Bauteile.
Dieser Aufgabe wird mit einer Brüheinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird dieser Aufgabe mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 14 gelöst.
Vorteile, Varianten und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung, Figurenbeschreibung, der Figuren und der Unteransprüche.
Gattungsgemäß ist eine Brüheinheit für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten vorgesehen, die einen Träger- und eine Brühkammer umfasst, wobei die Brühkammer wenigstens zwei relativ zueinander in einer ersten Richtung bewegbare Brühkammerhälften aufweist, sowie Antriebsmittel zur Überführung der Brühkammerhälften zwischen einer geöffneten, voneinander beabstandeten Öffnungsposition und einer geschlossenen die Brühkammerhälften an Kontaktflächen aneinander zur Anlage bringenden Verschlussposition, insbesondere durch eine Bewegung einer Brühkammerhälfte gegenüber dem Träger.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass wenigstens eine Brühkammerhälfte einen hydraulischen Dichtzylinder umfasst, der die Kontaktflächen der Brühkammerhälften zur Unterstützung der Dichtwirkung der Brühkammerhälften in der Verschlussposition aufeinander zu kraftbeaufschlagt, wobei der Dichtzylinder fluidleitend zwischen einem Brühfluidzufluss der Brühkammerhälfte und einer, bevorzugt beweglich in der Brühkammerhälfte gelagerten, Infusionsbaugruppe angeordnet ist.
Die Erfindung beruht damit auf einem Grundkonzept, welches sich das sowieso unter Druck zur Verfügung stehende oder zur Verfügung gestellte Brühfluid zunutze macht, um vor und während eines Brühprozesses, und damit ganz gezielt in der Zeit oder in der Zeitspanne, in der auch innerhalb der Brühkammer ein Druck oder Überdruck aufgebaut wird, bis schließlich der Brühdruck erreicht ist, eine zusätzliche Kraft auf die Kontaktflächen der Brühkammerhälften aufzubringen, die so gerichtet ist, dass sie die Brühkammerhälften und die Kontaktflächen aufeinander zu kraftbeaufschlagt und damit die Verschlussposition oder Dichtposition der Brühkammerhälften unterstützt oder befördert. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die Erfindung in überraschender Weise erkannt hat, dass eine verhältnismäßig geringe oder minimale Vorspannung oder ein geringer Anpressdruck der Brühkammerhälften aufeinander zu in der Verschlussposition der Brühkammerhälften für einen langfristig sicheren und dichten Betrieb der Brüheinheit ausreicht, wenn gleichzeitig sichergestellt werden kann, dass punktuell oder zeitweise, immer gerade dann, wenn im Inneren der geschlossenen Brühkammer ein Druck aufgebaut wird oder kurz bevor ein entsprechender Druck aufgebaut wird eine zusätzliche zweitweise Kraft auf die Brühkammerhälften so ausgeübt wird, dass die Brühkammerhälften aufeinander zu oder ansonsten in eine Verschlussposition oder Dichtposition kraftbeaufschlagt werden.
Eine ganz besondere Leistung der Erfindung liegt darin zu erkennen, dass zu diesem Zweck der zeitweisen, gezielten Unterstützung oder Verbesserung der Verschlussposition das sowieso erzeugte oder zur Verfügung stehende Brühfluid ausgenutzt werden kann und somit das Brühfluid nicht nur den Druck in der geschlossenen Brühkammer verursacht oder bewirkt, sondern gleichzeitig und/oder zeitlich leicht versetzt auch gleich den entsprechenden Gegendruck aufbaut und aufrecht erhält, um die Verschlussposition der Brühkammerhälften zu unterstützen und damit die Dichtheit der geschlossenen Brühkammer sicherzustellen.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer, beweglich ausgeführten Brühkammerhälfte mechanische Riegelmittel so zugeordnet sind, dass die Brühkammerhälften beim Erreichen der Verschlussposition mechanisch in ihrer Relativanordnung zueinander fixiert werden. Entgegen eines möglicherweise intuitiven Gedankens sind die Riegelmittel gerade kein Widerspruch sondern eine hervorragende Ergänzung zum erfindungsgemäßen Grundkonzept.
Denn auch die Riegelmittel können so ausgebildet sein, dass diese die Verschlussposition gerade so oder nur mit einer geringen oder minimalen Anpresskraft oder Anlagekraft der Kontaktflächen oder Brühkammerhälften aneinander bereitstellt oder ermöglicht. In diesem Fall ist besonders vorteilhaft, dass der Dichtzylinder gerade im richtigen oder notwendigen Moment oder in der richtigen Zeitspanne die Dichtwirkung oder die Anpresskraft der Brühkammerhälften aneinander positiv beeinflusst aber gerade nicht den grundsätzlichen Verschluss oder die grundsätzliche Fixierung der Brühkammerhälften in der Verschlussposition bereitstellen muss. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, dass das in einen Brühfluidzufluss der Brühkammerhälfte mit dem Dichtzylinder einströmende Brühfluid zunächst im Dichtzylinder einen entsprechenden Überdruck zur Verbesserung der Dichtwirkung oder der Anpresskraft der Brühkammerhälften aneinander bereitstellt, bevor das gleiche oder selbe Brühfluid, oder zumindest ein Teil davon, in die Brühkammer einströmt oder in die Brühkammer überführt wird. Dies bedeutet, dass für den Dichtzylinder gerade kein zusätzlicher und vom sonstigen Brühfluidfluss getrennter oder abgetrennter Fluid -oder Hydraulikkreis geschaffen werden muss, der ansonsten beispielsweise notwendig wäre, um die Brühkammerhälften zunächst überhaupt in die Verschlussposition zu überführen.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Dichtzylinder zwischen einem Außengehäuse und einem gegenüber dem Außengehäuse beweglich gelagerten Innengehäuse der Brühkammerhälfte ausgebildet ist. Damit wird in vorteilhafter Weise eine platzsparende Anordnung ermöglicht. Weiterhin kann dadurch realisiert werden, dass auch der Dichtzylinder zusammen mit der gesamten Brühkammerhälfte mit den, bevorzugt mechanischen, Antriebsmitteln bewegt oder verstellt wird, sodass der Dichtzylinder insgesamt nur einen äußerst geringen oder fast vernachlässigbaren Hub ausüben muss, der nur die Fertigungstoleranzen und/oder den Verschleiß von Bauteilen ausgleichen muss. In diesem Zusammenhang soll „zwischen“ so verstanden werden, dass Teile des Innengehäuses und des Außengehäuses wesentliche Strukturen zur Ausbildung des Dichtzylinders bereitstellen.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse mit den, bevorzugt mechanischen, Antriebsmitteln gegenüber dem Träger und/oder der anderen Brühkammerhälfte bewegbar gelagert ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse mit den gegebenenfalls vorgesehenen mechanischen Riegelmitteln gegenüber dem Träger fixiert wird oder fixierbar ist. Auch dies hat den Vorteil, dass der Dichtzylinder gerade nicht als hydraulischer Arbeitszylinder wirkt oder dient, der einen nennenswerten Weg oder Hub oder eine nennenswerte Strecke zurücklegt, sondern vielmehr einen minimalen oder vernachlässigbaren Hub in Form eines Toleranz- und Verschleißausgleichs bewerkstelligt und stattdessen hauptsächlich benutzt wird, um eine Kraft zu übertragen oder auszuüben. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass nur ein Mindestmaß an Restwasser oder zusätzlichem Restwasser durch den Dichtzylinder im Rahmen eines Brühvorgangs oder Brühprozesses anfällt.
Ebenfalls kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Innengehäuse der Brühkammerhälfte an einem Ende oder einends eine Kontaktfläche zur Kontaktierung und dichtenden Anlage an der anderen Brühkammerhälfte, insbesondere an einer Kontaktfläche der anderen Brühkammerhälfte ausbildet. Damit kann in vorteilhafter Weise gewährleistet werden, dass der Dichtzylinder, insbesondere wenn er zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse gebildet oder ausgebildet wird, die Kraft durch einen im Inneren des Dichtzylinders vorherrschenden Überdruck direkt und unmittelbar auf die Kontaktfläche übertragen kann und somit die Dichtwirkung oder Anpresskraft der Brühkammerhälften aneinander verbessern kann.
Allgemein sei zu dieser unter anderen Ausführungsformen angemerkt, dass beim Realisieren von Riegelmitteln zum Fixieren der relativ zueinander bewegbaren Brühkammerhälften in der Verschlussposition ein wenigstens geringes einseitiges Spiel zwischen der Brühkammerhälfte mit dem Dichtzylinder und den Riegelmitteln so zu realisieren ist, dass eine Kraftübertragung von dem Dichtzylinder oder einem im Dichtzylinder herrschenden Überdruck auf eine Kontaktfläche der besagten Brühkammerhälfte nicht durch die Riegelmittel verhindert, blockiert und der entsprechende Kraftfluss durch die Riegelmittel nicht unterbrochen wird.
Wie vorangehend bereits an verschiedenen Stellen angedeutet, sieht eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brüheinheit vor, dass die Brühkammerhälften, die, bevorzugt mechanischen, Antriebsmittel, das Innengehäuse und das Außengehäuse so aufeinander abgestimmt sind, insbesondere so zueinander angeordnet und bemessen sind, dass die Kontaktflächen der Brühkammerhälften bei einer mechanischen Überführung der Brühkammerhälften in die Verschlussposition, insbesondere bei einer Fixierung über Riegelmittel, eine geringe Anpresskraft der Kontaktflächen gegeneinander erreicht wird und bei einem Beaufschlagen des hydraulischen Dichtzylinders die Anpresskraft der Kontaktflächen gegeneinander vergrößert wird.
Wie bereits erwähnt, hat dies den Vorteil, dass die Verschlussposition der Brühkammerhälften mit verhältnismäßig wenig Kraftaufwand und damit beispielsweise auch gut über Handbetätigungsmittel, wie beispielsweise einen händisch bedienbaren Hebel oder dergleichen bereitgestellt werden können, ohne dass der Bediener viel Kraft aufbringen muss und/oder die mechanischen Antriebsmittel als schwerfällig oder schwergängig empfindet. Insgesamt trägt es enorm zum Bedienkomfort der Brüheinheit und damit auch der Getränkezubereitungsvorrichtung bei, wenn der Verschluss der Brühkammerhälften oder die Überführung der Brühkammerhälften in die Verschlussposition kraftlos oder ansatzweise kraftlos erfolgt.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Brüheinheit kann vorgesehen sein, dass die Infusionsbaugruppe Infusionsmittel zum Eindringen in eine Substratportion, insbesondere vorportionierte Kaffeeeinheit, und einleiten von Brühfluid in die Substratportion oder Kaffeeeinheit umfasst, die zwischen einer Rückzugsstellung und einer Brühstellung beweglich gegenüber der Brühkammerhälfte, insbesondere beweglich gegenüber einem Innengehäuse der Brühkammerhälfte, gelagert sind. Dadurch kann in vorteilhafter Weise in der Brühkammerhälfte, die die unterstützende Anpress- und Dichtwirkung auf die Kontaktflächen der Brühkammerhälften bereitstellt, auch der Anstech- und Infusionsmechanismus der Brühkammer oder der Brüheinheit bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Infusionsmittel fluidleitend mit dem Dichtzylinder verbunden sind, wobei bevorzugt fluidleitend zwischen dem Dichtzylinder und den Infusionsmitteln ein Hydraulikzylinder angeordnet ist, dessen Arbeitskolben so mit den Infusionsmitteln verbunden ist, dass ein Füllen des Hydraulikzylinders mit Fluid, insbesondere Brühfluid zu einer Bewegung der Infusionsmittel in Richtung der Brühstellung führt.
Wenn die Infusionsmittel grundsätzlich fluidleitend mit dem Dichtzylinder verbunden sind, kann gewährleistet werden, dass das Brühfluid von einem Brühfluidzufluss der Brühkammerhälfte über den Dichtzylinder zu oder in die Infusionsbaugruppe und dort in die Infusionsmittel gelangt, sodass vorteilhaft genau ein Fluidstrang oder Flüssigkeitspfad in der besagten Brühkammerhälfte ausgehend vom Brühfluidzufluss bis zu den Infusionsmitteln besteht. Dadurch kann die Brühkammer, die Brüheinheit und insgesamt auch die Getränkezubereitungsvorrichtung besonders einfach und kompakt ausgebildet werden. Weiterbildend kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Infusionsmittel ebenfalls über einen Hydraulikzylinder antreibbar oder bewegbar sind, wobei der Hydraulikzylinder bevorzugt ebenfalls in den genau einen Fluidfluss bis hin zu den Infusionsmitteln eingebunden oder integriert ist, sodass dann Brühfluid beispielsweise zunächst über ein Brühfluidzufluss der Brühkammerhälfte zugeführt wird, dann zunächst in den Dichtzylinder oder gegebenenfalls gleichzeitig oder teilweise zeitversetzt auch in den Hydraulikzylinder fließt, wobei weiter vorteilhaft dann vorgesehen sein kann, dass auch zwischen dem Hydraulikzylinder und den Infusionsmitteln abermals eine fluidleitende Verbindung existiert oder Fluidleitmittel vorgesehen sind, sodass das Brühfluid zumindest aus dem Arbeitszylinder und/oder aus dem Dichtzylinder in die Infusionsmittel der Infusionsbaugruppe weitergeführt oder weitergeleitet werden können, um von dort einer Substratportion zugeführt werden zu können.
In dieser vorteilhaften Ausgestaltungsform wird die grundsätzlich vorteilhafte Ausnutzung des zur Verfügung stehenden und insbesondere unter Druck zur Verfügung stehenden Brühfluids weiter vorteilhaft ausgenutzt, in dem das Brühfluid neben einer Anpresskraft oder Dichtwirkung auf die Brühkammerhälften als hydraulisches Arbeitsmedium im Rahmen des Hydraulikzylinders auch die Bewegung oder Verstellung der Infusionsmittel der Infusionsbaugruppe, wenigstens in eine Richtung, verursacht oder bewirkt. Auch hierbei ist besonders vorteilhaft, dass diese Bewegung oder Verstellung der Infusionsmittel, insbesondere von einer Rückzugsstellung in eine Brühstellung, gerade in dem Zeitraum stattfindet oder stattfinden soll, indem sowieso Brühfluid mit Überdruck in die Brüheinheit, insbesondere in die Brühkammerhälfte eingeleitet oder der Brühkammerhälfte zugeführt wird.
Weiterhin kann in einer besonders bevorzugten Ausgestaltungform der Brüheinheit vorgesehen sein, dass ein selbsttätiges oder eigengesteuertes Ventil, insbesondere ein Gegendruckventil, den Dichtzylinder und/oder Hydraulikzylinder derart fluidleitend nachgeschaltet angeordnet ist, dass beim Erreichen eines Brühdrucks im Hydraulikzylinder und/oder Dichtzylinder eine Fluidverbindung zwischen dem Hydraulikzylinder und/oder Dichtzylinder und der Infusionsbaugruppe freigegeben wird. Vorteilhaft kann das Gegendruckventil einen Ventilkörper umfassen, der mit Vorspannmitteln, bevorzugt mit einer Feder auf einen Ventilsitz kraftbeaufschlagt wird. Besonders bevorzugt können Ventilkörper und Ventilsitz in der Form eines Nadelventils zusammenwirken. Die Fluidverbindung zum Dichtzylinder und/oder Hydraulikzylinder kann dann so hergestellt werden, dass das Fluid den Ventilkörper gegen die Vorspannung der Vorspannmittel vom Ventilsitz abheben muss, um das Ventil zu öffnen. In dieser Ausführungsform wird der Überdruck, bei dem das Gegendruckventil öffnet durch die Vorspannmittel und die Geometrien des Ventilkörpers sowie des Ventilsitzes bestimmt. Das Ventil kann bei einer Ausführungsform ohne Hydraulikzylinder und mit Dichtzylinder den Druck im Dichtzylinder selbsttätig steuern. Bei einer Realisierung mit Dicht- und Hydraulikzylinder kann das Ventil auch die Druckverhältnisse in beiden Zylindern und den Vortrieb im Hydraulikzylinder steuern. Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das selbsttätige oder eigengesteuerte Ventil am Übergang zwischen den Infusionsmitteln und dem Hydraulikzylinder vorgesehen ist und so angeordnet ist, dass beim Erreichen eines Brühdrucks im Hydraulikzylinder eine Fluidverbindung zwischen dem Hydraulikzylinder und den Infusionsmitteln freigegeben wird. Dadurch kann eine weiterstgehend automatische Steuerung der Vorgänge innerhalb der Brühkammerhälfte oder der Brühkammer lediglich durch zur Verfügungsstellung des Brühfluids mit einem gewissen Förderdruck oder Überdruck erreicht werden, wobei ansonsten die Volumen und Flächen so eingestellt oder bestimmt werden, dass einerseits vor dem selbsttätigen Öffnen des Ventils ein ausreichender Anpressdruck oder eine ausreichende Anpresskraft auf die Kontaktflächen der Brühkammerhälften ausgeübt wird und/oder der Druck im Hydraulikzylinder dafür gesorgt hat, dass die Infusionsmittel, bevorzugt gegen die Rückstellkraft von Rückstellmitteln, insbesondere Federmittel, ein hydraulischen Hub ausgeführt haben, der zumindest ausreichend ist, um die Infusionsmittel in die Substratportion einzuführen.
In einer weiteren wünschenswerten Ausgestaltung der Brüheinheit kann vorgesehen sein, dass den Infusionsmitteln Verformungsmittel so zurückversetzt zugeordnet sind, dass bei der Bewegung der Infusionsmittel aus der Rückzugsstellung in die Brühstellung die Verformungsmittel eine Verformung der Oberfläche oder eines Teils der Oberfläche der Substratportion bewirken, nach dem oder während die Infusionsmittel in die Substratportion eindringen. Damit kann eine möglicherweise wünschenswerte, sinnvolle oder notwendige Verformung der Substratportion ebenfalls mittelbar oder unmittelbar durch die Bereitstellung des Brühfluids bewirkt werden. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Form und die Bewegung der Verformungsmittel so auf die Substratportion abgestimmt sind, dass beim Bewegen der Infusionsmittel in die Brühstellung ein Aufbrechen der Substratportion erreicht wird. Dabei können bevorzugt in ein Teil einer Hülle oder eines Oberflächenmaterials der Substratportion ein Rissgefüge oder sonstige, ähnliche Perforationen eingebracht werden. Gleichzeitig oder alternativ können die Verformungsmittel auch zum Tampern des Getränkesubstrats dienen, so dass beim Überführen der Infusionsmittel in die Brühstellung die Verformungsmittel einen Tamperdruck oder eine Tamperkraft auf die Substratportion ausüben.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Innengehäuse der Brühkammerhälfte einen hinteren Abschnitt mit einem ersten, kleineren Durchmesser zur Ausbildung des Zylinders des Hydraulikzylinders und einen vorderen Abschnitt mit einem größeren Durchmesser zur Aufnahme der Infusionsbaugruppe aufweist. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der hintere Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser eine außen oder außenseitig am Innengehäuse angeordnete Verbreiterung oder Aufweitung aufweist, die sich, beispielsweise radial, in Richtung des Außengehäuses erstreckt, um bevorzugt zwischen dem Innengehäuse, der Verbreiterung oder Aufweitung des Innengehäuses und dem Außengehäuse den Dichtzylinder auszubilden.
Durch den verhältnismäßig kleinen Durchmesser im hinteren Abschnitt des Innengehäuses zur Ausbildung des Zylinders des Hydraulikzylinders kann erreicht oder sichergestellt werden, dass der Arbeitskolben des Hydraulikzylinders auch unter Verwendung von verhältnismäßig wenig Brühfluid einen ausreichenden Hub bewerkstelligt, um die Infusionsmittel und/oder Verformungsmittel in die Brühstellung zu überführen. Der fordere größere Durchmesser des Innengehäuses erlaubt die Anordnung einer ausreichend großen und stabilen Infusionsbaugruppe, bevorzugt einschließlich entsprechender Rückstellmittel, insbesondere Federmittel, zur Rücküberführung der Infusionsmittel in die Rückzugsstellung nach Abschluss des Brühvorgangs.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Durchmesser oder die hydraulisch wirksame Fläche des Dichtzylinders größer ist als der Durchmesser oder die hydraulisch wirksame Fläche des Hydraulikzylinders. Dies trägt in vorteilhafter Weise dem Umstand Rechnung, dass der Hydraulikzylinder gerade dazu vorgesehen ist, einen Hub über den Arbeitskolben zu realisieren, wohingegen der Dichtzylinder gerade dazu vorgesehen ist eine Kraft bei verhältnismäßig geringem oder kaum merklichen Hub zu erzeugen und zu übertragen.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Getränkezubereitungsvorrichtung mit einer Brüheinheit gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten, insbesondere Kaffeekapseln mit einer Brüheinheit gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen gelöst.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brüheinheit für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten, mit einem Träger und einer Brühkammer deren wenigstens zwei Brühkammerhälften bevorzugt über mechanische Antriebsmittel zwischen einer Öffnungsposition und einer Verschlussposition bewegt werden, wobei nach der Aufnahme einer Substratportion in der Öffnungsposition und einer Überführung der Brühkammerhälften in die Verschlussposition mittels , bevorzugt mechanischen, Antriebsmitteln die Brühkammerhälften an Kontaktflächen der jeweiligen Brühkammerhälften aneinander zur Anlage gebracht werden dadurch gelöst, dass zur Unterstützung einer Dichtwirkung der Brühkammerhälften in der Verschlussposition die Brühkammerhälften aufeinander zu kraftbeaufschlagt werden, indem ein in wenigstens einer Brühkammerhälfte angeordneter hydraulischer Dichtzylinder eine Anpresswirkung oder Anpresskraft der Kontaktflächen der Brühkammerhälften unterstützt und der Dichtzylinder mit Brühfluid aus einem Brühfluidzufluss der Brühkammerhälfte versorgt wird, wobei das Brühfluid beim Erreichen eines Brühdrucks über eine, bevorzugt beweglich in der Brühkammerhälfte gelagerte, Infusionsbaugruppe in die Substratportion injiziert wird.
Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird im Hinblick auf die vorteilhaften Wirkungen sowie die vorteilhaften Ausführungen des Verfahrens auf die oben beschriebene Brüheinheit verwiesen. Dies bedeutet auch, dass insgesamt vorrichtungsmäßig offenbarte Merkmale als verfahrensmäßig offenbart gelten sollen und umgekehrt. Zusammengefasst ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, dass die Brühkammerhälften der Brüheinheit fast kraftlos über die Antriebsmittel geschlossen und ohne dauerhaften hohen mechanischen Druck oder Anpressdruck aneinander in der Verschlussposition gehalten werden können und lediglich vor und während des Brühprozesses das Brühfluid selbst dafür sorgt, dass ein ausreichender Anpressdruck und damit eine ausreichende Dichtwirkung an den Kontaktflächen der Brühkammerhälften erreicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass bis zum Erreichen des Brühdrucks der Druck im Dichtzylinder proportional, bevorzugt gleich zu einem Druck in einem fluidleitend mit dem Dichtzylinder verbundenen Hydraulikzylinder ansteigt, dessen Kolben Infusionsmittel einer Infusionsbaugruppe aus einer Rückzugsstellung in eine Brühstellung überführt.
Wie oben bereits erwähnt, können damit verschiedene vorteilhafte Wirkungen in einfacher Weise über die Bereitstellung des unter Druck stehenden oder mit einem Druck zur Verfügung gestellten Brühfluids erreicht werden, nämlich die Verbesserung oder Sicherstellung der Abdichtung der Brühkammerhälften und gleichzeitig die Überführung der Infusionsmittel in die Brühstellung zu beginnen oder zur Injektion des Brühprozesses.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Druck im Dichtzylinder und/oder Hydraulikzylinder während des gesamten Brühvorgangs im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Dies kann beispielsweise über eine entsprechende Förderung des Brühfluids mit einer Förderrate und einem Förderdruck erreicht werden, der sicherstellt, dass über den gesamten Brühprozess annähernd gleichviel Brühfluid in die Substratportion oder in die Brühkammer einströmt, als durch den Brühfluidzufluss der Brühkammerhälfte nachgeliefert wird.
Dies ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, dass über den gesamten Brühvorgang die Anpress- oder Dichtwirkung auf die Kontaktflächen der Brühkammerhälften konstant und gleichbleibend aufrechterhalten wird. Gleichermaßen ermöglicht dies auch, dass während des Brühvorgangs die Infusionsmittel in ihrer Brühstellung verbleiben und nicht etwa über Rückstellmittel, insbesondere Federmittel, aus der Brühstellung zurück in Richtung Rückzugsstellung bewegt werden. Ferner kann dadurch auch das Ventil während des gesamten Brühprozesses geöffnet gehalten werden, so dass keine Unterbrechungen bei der Injektion des Brühfluids eintreten.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Variante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Druck im Dichtzylinder und/oder Hydraulikzylinder durch ein selbsttätiges, insbesondere automatisches Ventil, insbesondere ein Gegendruckventil gesteuert wird, welches bevorzugt den Fluidfluss zwischen dem Hydraulikzylinder und der Infusionsbaugruppe steuert. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise eine einfache fluidtechnische Ausgestaltung der Brühkammerhälfte realisiert werden, die gleichzeitig eine effektive Steuerung der Baugruppen und Bauteile über die Bereitstellung des Brühfluids ermöglicht. Denn dadurch kann erreicht werden, dass der Hydraulikzylinder und der Dichtzylinder einfach über eine ungeregelte Öffnung oder eine ungeregelte Verbindung fluidleitend miteinander in Verbindung stehen oder fluidleitend miteinander kommunizieren und dadurch insgesamt nur ein einziges zudem auch noch selbsttätiges oder automatisch gesteuertes Ventil benötig wird, um bevorzugt oder vorteilhaft nicht nur die Anpresskraft auf die Kontaktflächen der Brühkammerhälften, sondern auch die Bewegung der Infusionsmittel zu steuern.
Dies bedeutet auch, dass in diesem Fall vorteilhaft nur genau ein Fluidpfad bereitgestellt und geregelt werden muss, der nämlich von der Brühfluidzuführung oder dem Brühfluidzufluss der Brühkammerhälften über den Dichtzylinder in den Hydraulikzylinder - oder umgekehrt - und von dort aus weiter über die Infusionsbaugruppe und die Infusionsmittel in die Brühkammer und/oder die Substratportion führt.
Vorteilhafte Aspekte, Ausführungsformen und Varianten der Erfindung werden nachfolgend anhand von lediglich beispielhaften, schematischen Zeichnungen erläutert werden.
Darin zeigen:

1: ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brüheinheit in der Verschlussposition der Brühkammerhälften und einer Rückzugsstellung der Infusionsmittel;
2: ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brüheinheit in einer Verschlussposition der Brühkammerhälften und einer Brühposition der Infusionsmittel.

1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brüheinheit 01. Die Brüheinheit weist zwei Brühkammerhälften 02, 03 auf. Die Brühkammerhälfte 03 ist dabei gegenüber einem Träger 04 beweglich ausgestaltet. Die Brühkammerhälfte 03 umfasst ein Außengehäuse 05, ein Innengehäuse 06 sowie eine in dem Innengehäuse beweglich gelagerte Infusionsbaugruppe 07. Ein vorderes Ende 08 des Innengehäuses 06 der Brühkammerhälfte 03 bildet eine Kontaktfläche 09 der Brühkammerhälfte 03 aus, die mit einer gegenüberliegenden Kontaktfläche 10 der Brühkammerhälfte 02 zusammenwirkt, um in einer Verschlussposition der Brühkammerhälften 02, 03 zwischen den Brühkammerhälften 02, 03 eine Brühkammer 11 auszubilden. Auf Seiten der Brühkammerhälfte 02 wird die Kontaktfläche 10 zumindest teilweise durch mit der Brühkammerhälfte 02 verbundene Dichtmittel 12 bereitgestellt.
Die 1 zeigt die Brüheinheit 01 in einem Zustand, in dem die Brühkammerhälften 02, 03 geschlossen sind und sich damit in einer Verschlussposition befinden. Die Verschlussposition kann bevorzugt über mechanische Antriebsmittel bewerkstelligt werden, die in der Darstellung der 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind. Weiterhin können Riegelmittel vorgesehen sein, die die Brühkammerhälfte 03, bevorzugt das Außengehäuse 05 in der dargestellten Relativanordnung oder Relativposition der Brühkammerhälften 02, 03 fixieren oder zumindest eine erneute Entfernung oder Beabstandung der Brühkammer 03 von der Brühkammer 02 verhindern.
Mit oder ohne Riegelmittel oder Riegelelemente kann jedoch vorteilhaft realisiert sein, dass im Zustand der 1 die Kontaktflächen 09, 10 nur gerade eben so aneinander anliegen oder mit verhältnismäßig geringer Anpresswirkung oder Anpresskraft aneinander anliegen. Die daraus resultierende Dichtwirkung am Übergang zwischen den Brühkammerhälften 02, 03 wäre dann gegebenenfalls nicht ausreichend, um die Dichtheit der Brühkammerhälften 02, 03 beizubehalten, wenn im Inneren der Brühkammer 11 ein entsprechender Überdruck in Form eines Brühdrucks anliegen würde und entsprechend von innen auf die Kontaktflächen 09, 10 einwirken würde. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Außengehäuse 05 und dem Innengehäuse 06 ein Dichtzylinder 13 ausgebildet und angeordnet, der mit einem Brühfluidzufluss 14 der Brühkammerhälfte 03 fluidleitend verbunden ist. Der Dichtzylinder 13 wird gebildet durch einen Boden15 des Außengehäuses 05 einem Boden 16 des Innengehäuses 06 einer radialen Aufweitung 17 oder einem radialen Fortsatz des Innengehäuses 06 und einem dynamischen Dichtmittel 18, welches so ausgeführt ist, dass ein Druck im Dichtzylinder 13 dazu führt, dass das Dichtmittel 18 in eine Dichtposition kraftbeaufschlagt wird.
Anhand der 1 kann nachvollzogen werden, dass ein unter Druck stehendes Brühfluid, welches über den Brühfluidzufluss 14 in den Dichtzylinder 13 gelangt auch dafür sorgt, dass eine Kraft in Richtung auf die Brühkammerhälfte 02 zu auf das Innengehäuse 06, insbesondere auf den Boden 16 und die Aufweitung 17 des Innengehäuses, ausgeübt wird. Da die Kontaktfläche 09 der Brühkammereinheit 03 durch ein Ende oder Endabschnitt 08 des Innengehäuses 06 gebildet wird, wird die Kraft, die durch den Druck innerhalb des Dichtzylinders 13 entsteht oder aufgebaut wird auch auf die Kontaktfläche 09 übertragen, sodass diese gegen die gegenüberliegende Kontaktfläche 10 der Brühkammerhälfte 02 gepresst wird. Damit werden besonders vorteilhaft im Vorfeld und während eines Brühvorgangs und damit genau in dem Zeitraum, bevor und während sich in der Brühkammer 11 ein entsprechender Überdruck, insbesondere Brühdruck aufbaut und einstellt, die Brühkammerhälften 02, 03 und deren Kontaktflächen 09, 10 in einer die Dichtheit oder die Abdichtung der Brühkammerhälften 02, 03 unterstützenden Weise aufeinander zu kraftbeaufschlagt oder aneinander angepresst.
In der 1 ist erkennbar, dass in dem Boden 16 des Innengehäuses 06 eine ungeregelte Durchflussöffnung 19 angeordnet ist, die in Fluidverbindung mit dem Dichtzylinder 13 und damit auch in Fluidverbindung mit dem Brühfluidzufluss 14 steht. Die Funktion und die Vorteile dieser Durchflussöffnung werden durch den Vergleich der 1 und 2 ersichtlich.
In der 2 sind im Gegensatz zur 1 Infusionsmittel 20 der Infusionsbaugruppe 07 der Brühkammerhälfte 03 aus einer Rückzugsstellung in eine Brühstellung überführt worden. Dies wird in besonders vorteilhafter Weise über den Hydraulikzylinder 21 bewerkstelligt, der über die Durchflussöffnung 19 mit dem Dichtzylinder 13 fluidleitend verbunden ist. Der Hydraulikzylinder 21 wird durch einen hinteren Abschnitt 22 des Innengehäuses 06, durch den Boden 16 des Innengehäuses 06 und durch dynamische Dichtmittel 18.2 realisiert, die wiederum kraftschlüssig mit dem rückwärtigen Endabschnitt 23 der Infusionsbaugruppe 07 verbunden sind. Der rückwärtige Endabschnitt 23 der Infusionsbaugruppe 07 zusammen mit dem dynamischen Dichtmittel 18.2 bilden damit einen verschiebbar in dem Hydraulikzylinder 21 gelagerten Arbeitskolben 24 aus, der hydraulisch durch ein Befüllen des Hydraulikzylinders 21, insbesondere mit Brühfluid, aus der Rückzugsstellung der 1 in die Brühstellung der 2 überführt werden kann.
Die Brühstellung kann durch einen mechanischen Anschlag 25 der Infusionsbaugruppe 07 an dem inneren Gehäuse 06 realisiert werden. Die Rückführung aus der Brühstellung in die Rückzugsstellung der Infusionsmittel 20 kann über Rückstellmittel 26 der Infusionsbaugruppe 07 erreicht werden, insbesondere wenn der Hydraulikzylinder endlastet wird, indem der Innendruck abgebaut wird, beispielsweise dadurch dass Hydraulikfluid, insbesondere Brühfluid abfließt, ohne dass entsprechendes Hydraulikfluid oder Brühfluid nachgeführt wird.
In der Brühstellung der Infusionsmittel 20 können die gegenüber den Infusionsmitteln 20 zurückversetzten Verformungsmittel 30 an einer Substratportion zur Anlage gekommen sein, wo sie bereits eine Verformung der Oberfläche oder eines Teils der Oberfläche der Substratportion verwirklicht haben können.
Beim Brühprozess oder genauer gesagt in der Vorbereitungsphase und während des Brühprozesses wird also in der Ausführungsform der 1 und 2 Brühfluid zunächst durch die Brühfluidzufluss 14 in die Brühkammerhälfte 03 eingebracht werden und dort den Dichtzylinder 13 füllen. Sobald das Brühfluid ein Pegel oder eine Füllhöhe erreicht hat, der der Höhe der Durchflussöffnung 19 entspricht, wird das Brühfluid auch ungehindert oder ungehemmt in den Hydraulikzylinder 21 einströmen. Bei weiterer Zufuhr von unter Druck stehendem Brühfluid wird sich im Dichtzylinder 13 ein entsprechender Druck aufbauen, der zu einem Teil dadurch verringert wird oder zumindest zunächst langsam ansteigt, dass, wenigstens für einen gewissen Zeitraum, der Arbeitskolben 24 im Hydraulikzylinder 21 eine Bewegung oder Verschiebung erfährt und damit die Infusionsmittel 20 der Infusionsbaugruppe 07 aus der Rückzugsstellung in Richtung der Brühstellung bewegt. Sobald die Infusionsmittel den mechanischen Anschlag 25 erreicht und damit die Brühstellung eingenommen haben, wird bei einem weiteren Zuführen von unter Druck stehendem Brühfluid nunmehr der Druck im Dichtzylinder 13 sowie im Hydraulikzylinder 21 weiter ansteigen. Dies führt zu einer entsprechenden Anpresswirkung auf die Kontaktflächen 09, 10 sowie dazu, dass die Infusionsmittel 20 in der Brühstellung gehalten werden. Sobald in dem Hydraulikzylinder 21 ein vordefinierter Brühdruck vorherrscht oder überschritten wird, wird das Gegendruckventil 27 am Übergang zwischen dem Hydraulikzylinder 21 und den Infusionsmitteln 20 geöffnet und unter Druck stehendes Brühfluid kann über die Infusionskanäle 28 in die Infusionsspitzen 29 und von dort in eine Substratportion oder Kaffeeeinheit gelangen.
Während des Brühprozesses wird vorteilhaft weiter unter Druck stehendes Brühfluid durch den Brühfluidzufluss 14 nachgefördert, sodass die Drücke in dem Dichtzylinder 13 und dem Hydraulikzylinder 21 aufrechterhalten bleiben und für eine gewünschte Zeit oder einen gewünschten Zeitraum, Brühfluid das geöffnete Gegendruckventil 27 passieren kann. Das Gegendruckventil 27 steuert damit sowohl den Überdruck im Dichtzylinder 13 als auch den Druck im Hydraulikzylinder 21.
Wird der Zufluss von unter Druck stehendem Brühfluid über den Brühfluidzufluss 14 gestoppt und gegebenenfalls ein Drainageventil geöffnet, wird über die Rückstellmittel 26 die Infusionsmittel 20 aus der Brühstellung zurück in die Rückzugsstellung überführt, wodurch verbleibendes Brühfluid aus dem Hydraulikzylinder 21 zurück oder abgeführt werden kann. Dadurch wird auch der Anpressdruck zwischen den Kontaktflächen 09, 10 reduziert.
Bezugszeichenliste

01: Brüheinheit
02: Brühkammerhälfte
03: Brühkammerhälfte
03.1: erste Richtung
04: Träger
05: Außengehäuse
06: Innengehäuse
07: Infusionsbaugruppe
08: Ende
09: Kontaktfläche
10: Kontaktfläche
11: Brühkammer
12: Dichtmittel
13: Dichtzylinder
14: Brühfluidzufluss /Brühfluidzufuhr
15: Boden
16: Boden
17: Fortsatz
18: Dichtmittel
18.2: Dichmittel
19: Durchflussöffnung
20: Infusionsmittel
21: Hydraulikzylinder
22: Abschnitt
23: Endabschnitt
24: Arbeitskolben
25: Anschlag
26: Rückstellmittel
27: Gegendruckventil
28: Infusionskanäle
29: Infusionsspitzen
30: Verformungsmittel

Claims

Brüheinheit (01) für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten, umfassend einen Träger (04) und eine Brühkammer (11) die wenigstens zwei relativ zueinander in einer ersten Richtung (03.1) bewegbare Brühkammerhälften (02, 03) aufweist, sowie, bevorzugt mechanische, Antriebsmittel zur Überführung der Brühkammerhälften (02, 03) zwischen einer geöffneten, voneinander beanstandeten Öffnungsposition und einer geschlossenen, die Brühkammerhälften (02, 03) im Bereich von Kontaktflächen (09, 10) aneinander zur Anlage bringenden Verschlussposition, insbesondere durch eine Bewegung einer Brühkammerhälfte (03) gegenüber dem Träger (04), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Brühkammerhälfte (03) einen hydraulischen Dichtzylinder (13) umfasst, der die Kontaktflächen (09, 10) der Brühkammerhälften (02, 03) zur Unterstützung einer Dichtwirkung der Brühkammerhälften (02, 03) in der Verschlussposition aufeinander zu kraftbeaufschlagt, wobei der Dichtzylinder (13) fluidleitend zwischen einem Brühfluidzufluss (14) der Brühkammerhälfte (03) und einer, bevorzugt beweglich in der Brühkammerhälfte (02, 03) gelagerten, Infusionsbaugruppe (07) angeordnet ist.
Brüheinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer, beweglich ausgeführten Brühkammerhälfte (02, 03) mechanische Riegelmittel so zugeordnet sind, dass die Brühkammerhälften (02, 03) beim Erreichen der Verschlussposition mechanisch in ihrer Relativanordnung zueinander fixiert werden.
Brüheinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtzylinder (13) zwischen einem Außengehäuse (05) und einem gegenüber dem Außengehäuse (05) beweglich gelagerten Innengehäuse (06) der Brühkammerhälfte (03) ausgebildet ist.
Brüheinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (05) mit den, bevorzugt mechanischen, Antriebsmitteln gegenüber dem Träger (04) und/oder der anderen Brühkammerhälfte (02) bewegbar gelagert ist.
Brüheinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (06) einends eine Kontaktfläche (09, 10) zur Kontaktierung und dichtenden Anlage an der anderen Brühkammerhälfte (02, 03) ausbildet.
Brüheinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brühkammerhälften (02, 03), die, bevorzugt mechanischen, Antriebsmittel, das Innengehäuse (06) und das Außengehäuse (05) so aufeinander abgestimmt sind, insbesondere so zueinander angeordnet und bemessen sind, dass die Kontaktflächen (09, 10) der Brühkammerhälften (02, 03) bei einer Überführung der Brühkammerhälften (02, 03) in die Verschlussposition, insbesondere bei einer Fixierung über Riegelmittel, eine geringe Anpresskraft der Kontaktflächen (09, 10) gegeneinander erreicht wird und bei einem Beaufschlagen des hydraulischen Dichtzylinders (13) die Anpresskraft der Kontaktflächen (09, 10) gegeneinander vergrößert wird.
Brüheinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Infusionsbaugruppe (07) Infusionsmittel (20) zum Eindringen in eine Substratportion, insbesondere Kaffeeeinheit, und Einleiten von Brühfluid in die Substratportion oder Kaffeeeinheit umfasst, die zwischen einer Rückzugsstellung und einer Brühstellung beweglich gegenüber der Brühkammerhälfte (03), insbesondere gegenüber dem Innengehäuse (06), gelagert sind.
Brüheinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Infusionsmittel (20) fluidleitend mit dem Dichtzylinder (13) verbunden sind, bevorzugt fluidleitend zwischen dem Dichtzylinder (13) und den Infusionsmitteln (20) ein Hydraulikzylinder (21) angeordnet ist, dessen Arbeitskolben (24) so mit den Infusionsmitteln (20) verbunden ist, dass ein Füllen des Hydraulikzylinders (21) mit Fluid, insbesondere Brühfluid, zu einer Bewegung der Infusionsmittel (20) in Richtung der Brühstellung führt.
Brüheinheit nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein selbsttätiges oder eigengesteuertes Ventil, insbesondere ein Gegendruckventil (27), am Übergang zwischen den Infusionsmitteln (20) und dem Hydraulikzylinder (21), welches so angeordnet ist, dass beim Erreichen eines Brühdrucks in dem Hydraulikzylinder (21) eine Fluidverbindung zwischen dem Hydraulikzylinder (21) und den Infusionsmitteln (20) freigibt.
Brüheinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass den Infusionsmitteln (20) Verformungsmittel (30) so zurückversetzt zugeordnet sind, dass bei der Bewegung der Infusionsmittel (20) aus der Rückzugsstellung in die Brühstellung die Verformungsmittel (30) eine Verformung der Oberfläche der Substratportion bewirken, nachdem oder während die Infusionsmittel (20) in die Substratportion eindringen.
Brüheinheit nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Dichtzylinder (13) durch ein selbsttätiges Ventil, insbesondere zwischen Infusionsmitteln (20) und Hydraulikzylinder (21), gesteuert wird.
Brüheinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (06) der Brühkammerhälfte (02, 03) einen hinteren Abschnitt (22) mit einem ersten, kleineren Durchmesser zur Ausbildung des Zylinders des Hydraulikzylinders (21) und einen vorderen Abschnitt (22) mit einem größeren Durchmesser zur Aufnahme der Infusionsbaugruppe (07) aufweist.
Brüheinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser oder die hydraulisch wirksame Fläche des Dichtzylinders (13) größer ist als der Durchmesser oder die hydraulisch wirksame Fläche des Hydraulikzylinders (21).
Verfahren zum Betrieb einer Brüheinheit (01) für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten, umfassend einen Träger (04) und eine Brühkammer (01) deren wenigstens zwei Brühkammerhälften (02, 03), bevorzugt über, insbesondere mechanische, Antriebsmittel, zwischen einer Öffnungsposition und einer Verschlussposition bewegt werden, wobei nach der Aufnahme einer Substratportion in der Öffnungsposition und einer Überführung der Brühkammerhälften (02, 03) in die Verschlussposition die Brühkammerhälften (02, 03) an Kontaktflächen aneinander zur Anlage kommen dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung einer Dichtwirkung der Brühkammerhälften (02, 03) in der Verschlussposition die Brühkammerhälften (02, 03) aufeinander zu kraftbeaufschlagt werden, indem ein in wenigstens einer Brühkammerhälfte (02, 03) angeordneter hydraulischer Dichtzylinder (13) eine Anpresswirkung der Kontaktflächen der Brühkammerhälften (02, 03) unterstütz und der Dichtzylinder (13) mit Brühfluid aus einem Brühfluidzufluss (14) der Brühkammerhälfte (02, 03) versorgt wird, und das Brühfluid beim Erreichen eines Brühdrucks über eine, bevorzugt beweglich in der Brühkammerhälfte (02, 03) gelagerte, Infusionsbaugruppe (07) in die Substratportion injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bis zum Erreichen des Brühdrucks der Druck im Dichtzylinder (13) proportional, bevorzugt gleich, zu einem Druck in einem fluidleitend verbundenen Hydraulikzylinder (21) ist, dessen Kolben Infusionsmittel (20) einer Infusionsbaugruppe (07) aus einer Rückzugsstellung in eine Brühstellung überführt.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Dichtzylinder (13) während des gesamten Brühvorgangs im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Dichtzylinder (13) und/oder Hydraulikzylinder (21) durch ein selbsttätiges, insbesondere automatisches Ventil, insbesondere Gegendruckventil (27), gesteuert wird, welches bevorzugt den Fluidfluss zwischen dem Hydraulikzylinder (21) und der Infusionsbaugruppe (07) steuert.