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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 ein Verfahren zum Betrieb einer Brüheinheit für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für vorportionierte Kaffeeeinheiten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Brüheinheiten bekannt, die zur Verarbeitung von vorverpackten Substratportionen, insbesondere Kaffeeeinheiten dienen. Die Substratportionen oder Kaffeeeinheiten können auch als Kapseln bezeichnet werden, in denen neben dem Getränkesubstrat, insbesondere dem Kaffeebohnenmehl oder Kaffeepulver eine gewisse Menge an Luft eingeschlossen ist, wobei der Einschluss in der Regel durch eine Kapselhülle oder Kapselmaterial erreicht wird. Für derartige Substratportionen sind unterschiedliche Geometrien und Formen sowie unterschiedliche Materialien und darauf aufbauend oder daraus resultierend verschiedenste Brüheinheiten und Verfahren zur Handhabung oder Verfahren zum Betrieb der entsprechenden Brüheinheiten bekannt, die allesamt folgende Grundfunktionalitäten bereitstellen müssen:
- Zunächst muss die Substratportion in die Brüheinheit eingeführt werden. Dabei kann je nach Ausgestaltung der Substratportion eine mehr oder weniger genau definierte Ausrichtung und Lage der Substratportion zum Abschluss des Einführ- oder Einlegeprozesses notwendig sein, um die Substratportion anschließend mit der Brüheinheit weiterverarbeiten zu können. Im Anschluss an die Aufnahme oder das Einführen der Substratportion muss in der Regel sichergestellt oder erreicht werden, dass die Brüheinheit eine geschlossene und/oder abgedichtete Brühkammer um die Substratportion herum - wenigstens zeitweise - ausbildet, was in der Regel durch relativ zueinander und/oder relativ zu einem Träger beweglich angeordnete Brühkammerteile oder Brühkammerhälften gewährleistet wird.
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Während oder nach dem Verschließen und Abdichten der Brühkammer muss dann ein entsprechender Zugang zu dem Getränkesubstrat, insbesondere Kaffeebohnenmehl oder Kaffeepulver, im Inneren der Kapsel oder Substratportion hergestellt werden. Im Stand der Technik wird dies in der Regel durch ein Anstechen oder ein Öffnen eines Teils der Substratportion ermöglicht. Anschließend soll in einem weiterhin geschlossenen und abgedichteten Zustand der Brühkammer ein Brühprozess stattfinden, indem ein Brühfluid, bevorzugt heißes Wasser, in die Brühkammer und damit in die Substratportion eingeführt wird, um das Getränkesubstrat auszulaugen, insbesondere aufzubrühen.
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Das so aufgebrühte Getränk muss aus der Brühkammer und anschließend auch aus der Brüheinheit und der Getränkezubereitungsvorrichtung abgegeben werden. Nach der Durchführung eines Brühprozesses muss die benutzte oder verbrauchte Substratportion, insbesondere Kaffeeeinheit, aus der Brüheinheit, insbesondere aus der Brühkammer entfernt und entsorgt werden, was regelmäßig dadurch erfolgt, dass die relativ zueinander bewegbaren Brühkammerhälften oder Brühkammerteile wieder geöffnet und die benutzte Substratportion ausgestoßen, abgestreift oder ansonsten ausgeworfen wird.
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Schließlich ist die Brüheinheit in eine Position oder Ausgangsposition zu überführen, in der ein weiterer, wie vorangehend beschriebener Vorgang erneut durchgeführt werden kann.
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Bei den bisher bekannten Ansätzen hat besonders der erste Teil des vorangehend beschriebenen Verfahrens vor dem Schließen der Brühkammerteile oder Brühkammerhälften zu verschiedenen Problemen geführt. Denn durch die Notwendigkeit, die Substratportion in einen geöffneten Zustand der Brühkammerhälften empfangen oder aufzunehmen und gleichzeitig in einen Zustand zu überführen, der die Weiterverarbeitung, insbesondere das Schließen, Abdichten und Aufbrühen in der Brühkammer erlaubt, hat zu teilweise komplexen und/oder bauraumintensiven Lösungen von Haltestruktur oder Vorrichtungen zum Kapselmanagement geführt, die sowohl störanfällig und/oder anfällig für eine Fehlbedienung sind und gleichermaßen hohen konstruktiven Aufwand bei der Herstellung der Brüheinheiten verursachen und/oder verhältnismäßig große Mengen oder Volumen an Bauraum beanspruchen.
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Beispiele für Vorrichtungen mit einem entsprechenden Kapselmanagement oder Substratportionsmanagement sind aus der:
- noch Einfügen Entgegenhaltungen zum Stand der Technik .... bekannt.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe eine Brüheinheit und ein Verfahren zum Betrieb einer Brüheinheit vorzuschlagen, die die Nachteile im Stand der Technik überwinden und insbesondere ein kompakte und weniger fehler- und störungsanfällige Brüheinheit sowie ein Verfahren zu deren Betrieb vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Brüheinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zum Betrieb einer Brüheinheit gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung, Figurenbeschreibung, Figuren und Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Brüheinheit für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für Kaffeeeinheiten, umfasst einen Träger zur Aufnahme und Führung von Brüheinheitsbaugruppen und Brüheinheitselementen umfassend eine Brühkammer, die wenigstens zwei relativ zueinander und/oder relativ zu dem Träger in einer ersten Richtung bewegbare Brühkammerhälften aufweist und eine bewegliche Haltestruktur umfasst, die zur Anlage/Abstützung einer festen Substratportion so angeordnet oder ausgebildet ist, dass abhängig von der Relativanordnung der Brühkammerhälften die Haltestruktur zwischen die Brühkammerhälften und oberhalb der Brühkammerhälften bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Haltestruktur über Steuermittel so mit dem Träger verbunden ist, dass in einer Öffnungsanordnung der Brühkammerhälften die Haltestruktur zwischen den Brühkammerhälften angeordnet ist und in einer Verschlussanordnung der Brühkammerhälften die Haltestruktur oberhalb der Brühkammerhälften angeordnet ist.
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Die Erfindung basiert auf der Grundidee die Haltestruktur, die die Substratportion vor dem Schließen der Brühkammerhälften aufnimmt und/oder hält beim Schließen oder Verschließen der Brühkammerhälften nach oben oder in eine oberhalb der Brühkammer befindliche Position überführt werden und umgekehrt beim Öffnen der Brühkammerhälften von oben oder von oberhalb der Brühkammerhälften wieder in einen Zwischenraum zwischen den Brühkammerhälften bewegt wird. Dies Anordnung und Ausgestaltung erlaubt eine gleichermaßen einfache und kompakte Ausbildung der Haltestruktur sowie auch der Steuermittel, die die Bewegung der Haltestruktur steuern oder in Abhängigkeit der Relativposition der Brühkammerhälften bewirken. Besonders vorteilhaft ist, dass bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung der Haltestruktur die Gewichtskraft der Haltestruktur und die sowieso stattfindende Bewegung oder Relativbewegung der Brühkammerhälften die Bewegung der Haltestruktur unterstützen und/oder bewirkt können.
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Vorliegend soll der Begriff Brühkammerhälfte nicht in einem mathematischen Sinne einer exakten Hälfte eines Ganzen verstanden werden, sondern soll stärker zum Ausdruck bringen, dass zwei Brühkammerhälften vorgesehen sind, um die verschließbare Brühkammer auszubilden.
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Die Haltestruktur im Sinne der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft so ausgebildet sein, dass keinerlei Vorzugsrichtung oder Vorzugsausrichtung der Substratportion durch die Haltestruktur verwirklicht oder vorgegeben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Substratportion in einer Vielzahl von beliebigen Ausrichtungen, besonders bevorzugt in jeder beliebigen Ausrichtung auf die Haltestruktur aufgebracht oder auf die Haltestruktur übergeben werden kann. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Substratportion in einer entsprechenden Vielzahl von Orientierungen weiterverarbeitet werden kann. In ebenfalls besonders vorteilhafter Weise kann dabei vorgesehen sein, dass die Brüheinheit und/oder die Getränkezubereitungsvorrichtung, ihrerseits auch in einem Einführbereich oder in einem Einwurfbereich der Substratportion insoweit führungsfrei ausgebildet ist, dass zwar einerseits eine Richtungsführung der Substratportion auf die Haltestruktur zu sichergestellt wird, beispielsweise über einen Einwurfkanal oder eine Einführschiene, dass jedoch anderweitig die Führung der Substratportion auf die Haltestruktur zu frei oder ungebunden und/oder ungeführt erfolgt, sodass keine Führung der Substratportion bezüglich ihrer Orientierung oder Ausrichtung in Bezug auf die Brüheinheit und/oder Getränkezubereitungsvorrichtung erfolgt oder bewirkt wird.
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Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass eine Brühkammerhälfte fest oder unbeweglich an dem Träger angeordnet ist und eine zweite Brühkammerhälfte beweglich, insbesondere entlang einer ersten Richtung verschiebbar mit dem Träger verbunden ist, sodass beim Öffnen und Schließen der Brühkammer die bewegliche Brühkammerhälfte auf die unbeweglich mit dem Träger verbundene Brühkammerhälfte zu und von dieser wegbewegt wird.
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Der Umstand, dass eine Brühkammerhälfte bevorzugt ortsfest gegenüber dem Träger angeordnet ist bedeutet im Umkehrschluss jedoch nicht, dass die besagte Brühkammerhälfte keine beweglichen Teile oder Elemente aufweisen kann. Beispielsweise kann die gegenüber dem Träger unbeweglich ausgebildete Brühkammerhälfte Anstech- oder Ausstoßeinrichtungen aufweisen, die ihrerseits gegenüber der Brühkammerhälfte und damit auch gegenüber dem Träger beweglich ausgeführt sein können.
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Die Bewegung der vorteilhaft beweglich gegenüber dem Träger gelagerten Brühkammerhälfte kann vorteilhaft durch eine Antriebseinrichtung bewerkstelligt werden. Hierbei können mechanische, elektrische oder elektromotorische, hydraulische Antriebsprinzipien verwendet und/oder kombiniert werden. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Teil der Bewegungen der bevorzugt einen beweglich ausgestalteten Brühkammerhälfte automatisch durchgeführt wird, indem beispielsweise Energie- oder Kraftspeichermittel, insbesondere Federelemente eingesetzt werden, die bei einem Teil der Bewegungen vorgespannt, komprimiert oder aufgeladen werden, um dann bei einem anderen Teil der Bewegung oder Bewegungen selbsttätig oder automatisch eine Bewegung zu verursachen. Besonders vorteilhaft kann eine automatische Öffnung der Brühkammerhälften unter Ausnutzung von vorgespannten Energie- oder Kraftspeichermitteln realisiert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Brüheinheit kann vorgesehen sein, dass die Haltestruktur zwei Halteelemente umfasst, die mit den Steuermitteln verbunden sind. Die zwei Halteelemente können vorteilhaft in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung nebeneinander, bevorzugt entlang einer Breitenerstreckung der Brüheinheit nebeneinander, angeordnet sein. Weiter vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Halteelemente so mit den Steuermitteln verbunden sind, dass die Halteelemente gleichzeitig und im Wesentlichen synchron bewegt oder verlagert werden, also zwischen den Brühkammerhälften positioniert und/oder über die Brühkammerhälften angehoben bzw. abgesenkt werden.
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Die Verwendung zweier Halteelemente, die bevorzugt in einer Breitenrichtung nebeneinander und weiter bevorzugt mit einem gewissen Abstand oder Zwischenabstand zueinander angeordnet sind, ermöglicht ein sicheres und zuverlässiges Halten der Substratportion, insbesondere Kaffeeeinheit bei gleichzeitig verhältnismäßig geringem Materialaufwand und entsprechend auch verhältnismäßig geringen zu bewegenden und zu beschleunigenden Massen beim Schließen und Öffnen der Brühkammerhälften. Außerdem kann bei zwei einer Realisierung mit zwei Halteelementen eine leichte Übergabe der Substratportion an oder auf die Brühkammerhälften beim Schließen der Brühkammerhälften erreicht werden.
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Außerdem kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Steuermittel als zwei separate Steuerelemente ausgebildet sind, die bevorzugt jeweils mit einem Halteelement verbunden sind. Auch die Steuerelemente können bevorzugt in einer Breitenrichtung der Brüheinheit nebeneinander und bevorzugt voneinander beabstandet oder über einen Zwischenraum voneinander getrennt angeordnet und/oder ausgebildet sein. Auch für die zwei separaten und bevorzugt getrennt und/oder voneinander beabstandeten Steuerelemente wird vorteilhaft die Masse und die Trägheit der Haltestruktur sowie der damit verbundenen Steuerelemente verringert. Außerdem wird dadurch auch die Übergabe der Substratportion beim Schließen der Brühkammerhälften erleichtert.
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Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Brüheinheit kann vorgesehen sein, dass die Steuermittel, insbesondere Steuerelemente, an einer drehbar mit dem Träger verbundenen Achse befestigt, insbesondere einends verbunden sind, wobei die Achse, bevorzugt über Vorspannmittel, insbesondere Federmittel, in eine erste Rotationsrichtung vorgespannt ist.
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Die Achse kann bevorzugt oberhalb der Brühkammerhälften auf einer Seite des Trägers angeordnet sein, die einer fest angeordneten Brühkammerhälfte abgewandt oder einer beweglich angeordneten Brühkammerhälfte zugewandt ist. Bevorzugt kann sich die Achse in Richtung der Breitenrichtung der Brüheinheit und damit rechtwinklig zur ersten Richtung der Bewegung der Brühkammerhälften erstrecken. Die Achse erlaubt in besonders vorteilhafter Weise, dass die Steuermittel, die an ihr befestigt, insbesondere einends mit der Achse verbunden sind um die Achse geschwenkt oder rotiert werden können, was vorteilhaft, insbesondere wenn die Haltestruktur, insbesondere Halteelemente, andernends an den Steuermitteln oder Steuerelementen angeordnet oder ausgebildet sind, dazu führt, dass auch die Haltestruktur oder Halteelemente im Wesentlichen um die Achse geschwenkt oder rotiert werden können.
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Die vorteilhafte Vorspannung kann beispielsweise eine Schwerkrafteinwirkung auf die Haltestruktur und/oder Steuermittel entweder verstärken oder entgegenwirken. Je nachdem in welche Richtung die Achse vorgespannt ist, muss die sonstige Betätigung oder Ansteuerung der Steuermittel dafür sorgen, dass die Haltestruktur entweder beim Schließen der Brühkammerhälften entgegen der Vorspannung der Achse angehoben wird oder alternativ beim Öffnen der Brühkammerhälften entgegen der Vorspannung abgesenkt werden.
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Wie nachfolgend noch eingehender beschrieben werden wird, hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, bei einer Anordnung der Achse oberhalb einer beweglich ausgeführten Brühkammerhälfte eine Vorspannung zu realisieren, die die Achse so vorspannt, dass die Steuermittel und/oder die Haltestruktur zur Unterstützung einer Schwerkraftwirkung und damit im Wesentlichen nach unten vorgespannt werden, sodass die Vorspannung beim Öffnen der Brühkammerhälften das Absenken der Haltestruktur unterstützt.
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Weiterhin kann eine vorteilhafte Ausführungsform vorgesehen sein, die vorsieht, dass die Steuermittel, insbesondere Steuerelemente, eine untere Steuerfläche aufweisen, die an einer oberen Kante einer, bevorzugt beweglich ausgebildeten, Brühkammerhälfte zur Anlage kommt/kommen, wobei sich die Kante bevorzugt im Wesentlichen rechtwinklig zur ersten Richtung, insbesondere in Breitenrichtung der Brüheinheit erstreckt, wobei die Steuerfläche bei einer Bewegung der Brühkammerhälfte an der Kante abgleitet. Die Ausbildung einer solchen Kante oder Steuerkante auf der Oberseite einer bevorzugt beweglichen, Brühkammerhälfte hat verschiedene Vorteile, einerseits wird dadurch eine unmittelbare und automatische Ansteuerung der Steuermittel, insbesondere Steuerelemente ermöglicht. Gleichzeitig wird der Antrieb der Steuermittel oder Steuerelemente mittelbar durch die Bewegung der Brühkammerhälfte in Bezug auf die Steuermittel oder Steuerelemente verursacht. Diese Ausführungsform kann besonders vorteilhaft mit der Ausführungsform kombiniert werden, in der die Steuermittel oder Steuerelemente verschwenkbar oder rotierbar mit einer gegenüber dem Träger drehbar in Breitenrichtung gelagerten oberhalb der Brühkammerhälften angeordneten Achse verbunden sind. Besonders vorteilhaft kann dabei aber auch in anderem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Steuerelemente oder Steuermittel als Steuerarme ausgebildet sind, die einends mit der Haltestruktur oder den Halteelementen und anderends mit dem Träger, beispielsweise über die besagte Achse, verbunden sind. Besonders vorteilhaft kann weiter vorgesehen sein, dass die Steuerelemente und die Halteelemente als einstückiges/einteiliges, bevorzugt monolithisches, Bauteil ausgebildet sind.
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Die Steuerarme erlauben dann, wenn die, bevorzugt bewegliche, Brühkammerhälfte sich auf die Achse zu bewegt oder wenigstens ein vorderes Ende oder ein der anderen Brühkammerhälfte zugewandtes Ende der beweglichen Brühkammerhälfte sich der Achse nähert, dass eine Verkürzung der Distanz zwischen der Achse und der oberen Kante der Brühkammerhälfte dazu führt, dass die Steuermittel oder Steuerelemente abgesenkt werden können und dadurch die Haltestruktur oder Halteelemente in den Zwischenraum zwischen den Brühkammerhälften abgesenkt werden können. Umgekehrt verursacht eine Bewegung der Brühkammerhälfte weg von der Achse, oder einem vergleichbaren Lager- oder Aufhängungspunkt der Steuerelemente, dass das Abgleiten der Steuerelemente oder Steuermittel an der Kante der Brühkammerhälfte eine Anhebung der Steuermittel oder Steuerelemente und damit eine Anhebung der Haltestruktur oder Halteelemente verursacht. Die Kante der Brühkammerhälfte kann bevorzugt gewölbt sein, insbesondere quer zur Breitenrichtung der Brüheinheit eine Wölbung aufweisen, um ein möglichst gleichmäßiges Abgleiten der Steuerelemente oder Steuermittel zu ermöglichen. Damit kann der Begriff der Kante auch entsprechend weit aufgefasst auch als Anlage- oder Abgleitfläche verstanden werden.
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Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Brüheinheit kann vorgesehen sein, dass die Steuerelemente in axialer Richtung der Achse zumindest abschnittsweise beweglich an dieser befestigt sind und mit Vorspannmitteln, insbesondere Federmitteln, auf einen axialen Mittelabschnitt der Achse zu vorgespannt sind. In diesem Zusammenhang soll zunächst zum Ausdruck gebracht werden, dass diese Ausführungsform nicht mit der Ausführungsform im Widerspruch steht, wonach die Steuermittel oder Steuerelemente drehbar mit der Achse verbunden oder drehbar an der Achse befestigt angeordnet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in Dreh- oder Rotationsrichtung ein nicht lösbarer Kraftschluss zwischen den Steuermitteln und der Achse besteht und bestehen bleibt auch wenn die Steuermittel oder Steuerelemente in Längsrichtung oder axialer Richtung der Achse bewegbar gelagert und bevorzugt von außen in Richtung der Mitte der Achse vorgespannt sind. Die axiale Beweglichkeit der Steuerelemente in Bezug auf die Achse oder Drehachse, beispielsweise entlang der Längsrichtung von Nut- und Federmitteln, die längs der Achse auf dieser und auf den Steuerelementen oder Steuermitteln verlaufen, sorgt in besonders vorteilhafter Weise dafür, dass eine Fehlfunktion oder Fehlbedienung der Brüheinheit verhindert wird.
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Beispielsweise kann es vorkommen, dass ein Benutzer oder Bediener versehentlich vor dem Initiieren des Brühvorgangs und damit vor dem Schlie-ßen der Brühkammerhälften zwei unbenutzte oder unverbrauchte Substratportionen in die Brüheinheit oder genauer gesagt in die Getränkezubereitungsvorrichtung einführt. Dies kann mitunter im Stand der Technik zu Fehlfunktionen und Beschädigungen führen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird es in diesem Fall jedoch ermöglicht, dass der Bediener oder Benutzer ohne großen Aufwand eine untere oder zuerst eingelegte Substratportion an den Halteelementen oder der Haltestruktur vorbei, oder zwischen den Halteelementen hindurch aus dem Zwischenbereich der Brühkammerhälften entfernt oder wegdrückt, indem eine gewisse Kraft auf die obere Substratportion - nach unten wirkend - aufgebracht wird. Diese Kraft ist dann ausreichend, um die Steuerelemente, bevorzugt gegen die Vorspannkraft der Vorspannmittel jeweils axial nach außen entlang der Achse zu bewegen und damit weiter voneinander zu entfernen, sodass auch der Abstand der an den Steuermitteln angebrachten Halteelemente vergrößert wird und ein Durchtritt der unteren Substratportion zwischen den Halteelementen der Haltestruktur erreicht werden kann.
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Eine in axialer Richtung bewegliche Lagerung der Steuerelemente auf einer Achse oder Drehachse hat zudem den Vorteil, dass die Übergabe der Substratportion zwischen der Haltestruktur oder den Halteelementen und der Brühkammerhälften beim Schließen der Brühkammerhälften erleichtert wird und gleichzeitig vor dem Schließen der Brühkammerhälften eine sichere Aufnahme und ein sicherer Halt der Substratportion gewährleistet ist.
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In diesem Zusammenhang kann beispielsweise vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Steuerelemente eine innere Steuerfläche aufweisen, die an einer Steuerkontur, bevorzugt einem Steuersteg, einer ersten, insbesondere beweglichen, Brühkammerhälfte zur Anlage kommen, wobei die innere Steuerfläche bei einer Bewegung der Brühkammerhälfte an der Steuerkontur abgleiten. Bei einer derartigen Realisierung einer inneren Steuerfläche aufseiten der Steuerelemente und einer dazugehörigen oder zusammenwirkend ausgebildeten Steuerkontur, bevorzugt aufseiten der beweglichen Brühkammerhälfte, kann nämlich erreicht werden, dass auch beim Öffnen und Schließen der Brühkammerhälften die Halteelemente der Haltestruktur nicht nur angehoben und abgesenkt werden, sondern zumindest abschnittsweise oder zeitweise gleichzeitig auch noch aufgeweitet oder in der Breitenrichtung der Brühkammereinheit voneinander entfernt oder umgekehrt aufeinander zu bewegt werden, indem diese der Bewegung der mit ihnen verbundenen Steuerelemente nach jeweils außen folgen.
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Dies bedeutet, dass beispielsweise die Schwenkbewegung der Steuermittel um die Achse, die zu einem Anheben und Absenken der Halteelemente oder der Haltestruktur führt abschnittsweise überlagert werden kann mit einem voneinander Entfernen oder ein aufeinander zu Bewegen der Halteelemente der Haltestruktur, was dadurch bewirkt wird, dass die Steuerelemente durch die innere Steuerfläche und deren Anlage an der Steuerkontur voneinander weg oder aufeinander zu in axialer Richtung oder Längsrichtung der Achse bewegt werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise, beispielsweise beim Schließen der Brühkammerhälften ein Zustand erreicht werden, indem graduell oder fließend die Kontaktierung der Substratportion von der Haltestruktur auf die Brühkammerhälften übergeht, ohne dass dabei die Bewegung der Brühkammerhälften durch die Haltestruktur eingeschränkt oder nachteilig beeinflusst wird und gleichzeitig zu jedem Zeitpunkt ein sicherer Halt der Substratportion gewährleistet ist.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Haltestruktur, insbesondere die Halteelemente eine von einem außenseitig mit einem Rand oder Kragen begrenzt und innenseitig von einer Ausnehmung begrenzte Auflagefläche umfassen. Dadurch kann sowohl eine Selbstzentrierung der Substratportion nach dem Einwerfen in die Getränkezubereitungsvorrichtung und/oder Brüheinheit als auch eine sichere Führung sowie eine effektive Übergabe der Substratportion an die Brühkammer oder Brühkammerhälften gewährleistet werden. Bei einer Ausgestaltung der Haltestruktur als zwei, bevorzugt voneinander beabstandet angeordnete Halteelemente können diese jeweils für sich einen Rand/Kragen und eine inneinseitige Ausnehmung aufweisen, sodass eine Struktur entsteht, in der eine Substratportion zentral im Bereich der Halteelemente angeordnet oder zwischen den Halteelementen zentriert angeordnet aufgenommen wird, insbesondere ohne dabei durch andere Führungselemente oder Führungsmittel ausgerichtet oder geführt zu werden.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Haltestruktur so ausgebildet ist, dass in der Öffnungsposition der Brühkammerhälften eine ansonsten führungslos in ein Zwischenraum zwischen den Brühkammerhälften eingeführte Substratportion selbstständig in eine definierte Vorbereitungsposition überführt wird. Wie eingangs bereits erwähnt, kann die Ausgestaltung der Brüheinheit und insbesondere auch die Ausgestaltung der Haltestruktur deutlich vereinfacht und sowohl in mechanischer Weise als auch im Hinblick auf den Bauraum einfacher und kleiner ausfallen, wenn keine wohldefinierte Ausgangsausrichtung oder Aufnahmeausrichtung der Substratportion bewirkt werden muss. Dies bedeutet auch, dass mit der Brüheinheit bevorzugt Substratportionen verarbeitet werden, die ein hohes Maß an Symmetrie, bevorzugt sogar eine vollständige oder annäherungsweise ausgebildete Punktsymmetrie, beispielsweise in Form einer Sphäre oder Kugel aufweisen, verarbeitet werden. Denn bei entsprechend symmetrisch gestalteten Substratportionen existieren auch keine oder nur wenige, gleichwertige Ausrichtungen oder Ausrichtungsmöglichkeiten, sodass die führungslose oder ungeführte Einführung oder Übergabe in oder an die Brüheinheit möglich ist oder eine Weiterverarbeitung der Substratportion ermöglicht.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Haltestruktur, insbesondere die Halteelemente, einen nach unten vorstehenden Abstreifervorsprung aufweisen. Damit kann in vorteilhafter Weise realisiert werden, dass bei einem Öffnen der Brühkammerhälften, beispielsweise nach einem Brühvorgang und einer zumindest zeitweise oder abschnittsweise gleichzeitigen Absenken der Haltestruktur von ihrer Position oberhalb der Brühkammerhälften in eine Position zwischen den Brühkammerhälften der nach unten vorstehende oder überstehende Abstreifervorsprung eine noch zwischen den Brühkammerhälften befindliche oder an einer Brühkammerhälfte noch anhaftende Substratportion mit einer entsprechenden Kraft nach unten beaufschlagt und somit das Lösen der Substratportion und das Entfernen der Substratportion aus der Brüheinheit vorteilhaft unterstützt. Bei einer monolithischen Ausgestaltung der Haltestruktur mit den Steuermitteln, insbesondere bei einstückig ausgebildeten Halte- und Steuerelementen kann der Abstreifervorsprung sich auch von den Haltebereichen bis in die Steuerbereiche des kombinierten Bauteils erstecken.
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Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für Kaffeeeinheiten, mit einer Brüheinheit nach einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen gelöst.
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Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brüheinheit für eine Getränkezubereitungsvorrichtung für Substratportionen, insbesondere für eine Kaffeemaschine für Kaffeeeinheiten, mit einem Träger und einer Brühkammer, die wenigsten zwei relativ zueinander in einer ersten Richtung bewegbare Brühkammerhälften aufweist und eine bewegliche Haltestruktur zur Anlage/Abstützung einer festen Substratportion umfasst, die so angeordnet ist, dass abhängig von der Relativanordnung der Brühkammerhälften die Haltestruktur zwischen Positionen zwischen den Brühkammerhälften und oberhalb der Brühkammerhälften bewegt wird dadurch gelöst, dass die Haltestruktur über Steuermittel so mit dem Träger verbunden ist, dass bei einer Bewegung der Brühkammerhälften zur Erreichung einer Öffnungsanordnung die Haltestruktur zwischen den Brühkammerhälften abgesenkt wird und bei einer Bewegung der Brühkammerhälften zur Erreichung einer Verschlussanordnung der Brühkammerhälften die Haltestruktur über die Brühkammerhälften angehoben wird.
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Bezüglich der Vorteile, vorteilhaften Wirkungen und auch bzgl. der Ausführungsform des Verfahrens soll zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die oben beschriebene, erfindungsgemäße Vorrichtung verwiesen werden. Die bedeutet auch, dass im Rahmen der vorliegenden Offenbarung vorrichtungsgemäß offenbarte und beanspruchte Merkmale auch als verfahrensmäßig offenbart und beanspruchbar gelten, und umgekehrt.
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Zusammengefasst ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache, kompakte und störungs- und fehlbedienungsunanfällige Ausgestaltung der Brüheinheit und damit auch der Getränkezubereitungsvorrichtung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Bewegung der Haltestruktur durch die synchrone und symmetrische Bewegung zweier Halteelemente erfolgt, die mit den Steuermitteln verbunden sind. Dadurch kann, wie oben bereits angegeben, die Übergabe der Substratportionen effektiv und mit konstruktiv geringem Aufwand sowie unter der Beteiligung von geringen zu beschleunigenden Massen, erreicht werden. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass je ein Halteelement von einem von den Steuermitteln umfassten Steuerelement gesteuert wird.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Steuermittel unabhängig von der Position oder Bewegung der Brühkammerhälften nach unten kraftbeaufschlagt werden, indem die Steuermittel, insbesondere Steuerelemente, an einer gegenüber dem Träger ortsfest angeordneten und drehbar gelagerten Achse befestigt sind, wobei die Achse bevorzugt über Vorspannmittel, insbesondere Federmittel, in eine erste Rotationsrichtung vorgespannt ist. Durch die Kraftbeaufschlagung, nach unten kann die obenliegende Anordnung von Steuermitteln oder Steuerelementen genutzt werden, um eine mittelbare Steuerung der Steuerelemente oder Steuermittel über eine Anlage an einer beweglichen Brühkammerhälfte, bevorzugt an einer entsprechenden Kante zu gewährleisten.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Steuermittel, insbesondere Steuerelemente bei der Bewegung einer beweglichen Brühkammerhälfte mit einer unteren Steuerfläche an einer oberen Kante einer Brühkammerhälfte abgleiten. Dadurch kann besonders vorteilhaft die Bewegung der Steuermittel, insbesondere Steuerelemente mittelbar oder unmittelbar durch die Bewegung einer beweglichen Brühkammerhälfte bewirkt oder verursacht werden.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Steuerelemente bei einer Bewegung einer beweglichen Brühkammerhälfte gegenüber dem Träger in axialer Richtung oder Längsrichtung der Achse zumindest zeitweise oder abschnittsweise voneinander weg bewegt werden, wenn sich die Brühkammerhälften von der Öffnungsanordnung in die Verschlussanordnung bewegen und zumindest zeitweise oder abschnittsweise aufeinander zu bewegt werden, wenn sich die Brühkammerhälften von der Verschlussanordnung in die Öffnungsanordnung bewegen.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich bei einer Kraftbelastung, insbesondere auf eine Substratposition von oben nach unten in einer abgesenkten Position der Halteelemente zwischen den geöffneten Brühkammerhälften die Halteelemente nach außen - in axialer Richtung der Achse - oder voneinander wegbewegen oder bewegen lassen, bevorzugt entgegen einer mechanischen Vorspannung.
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Ebenfalls kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine ansonsten führungslos in ein Zwischenraum zwischen den Brühkammerhälften in der Öffnungsanordnung der Brühkammerhälften eingeführte Substratportion selbstständig in eine definierte Vorbereitungsposition überführt wird, die insbesondere jedoch keine Vorzugsausrichtung oder definierte Ausrichtung der Substratposition selbst gegenüber der Getränkezubereitungsvorrichtung oder Brüheinheit beinhaltet.
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Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass mit einem nach unten an der Haltestruktur, insbesondere den Haltelementen vorstehenden Abstreifervorsprung eine Substratportion, die sich beim Öffnen der Brühkammerhälften, bevorzugt nach einem Brühvorgang, noch zwischen den Brühkammerhälften befindet nach unten abgestreift wird, indem die Haltestruktur von oben zwischen die sich öffnenden oder geöffneten Brühkammerhälften abgesenkt wird.
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Vorteilhafte Aspekte Ausführungsformen und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Brüheinheit werden nachfolgend anhand der lediglich schematischen Abbildung dargestellt.
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Darin zeigen:
- 1: einen Schnitt durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Brüheinheit in einer Öffnungsanordnung der Brühkammerhälften;
- 2: eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Brüheinheit in einer Verschlussanordnung der Brühkammerhälften;
- 3: ein Schnitt durch ein Teil einer erfindungsgemäßen Brüheinheit in einer Verschlussanordnung der Brühkammerhälften.
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Im Schnitt der 1 ist eine Brüheinheit 01 teilweise dargestellt, die eine erste Brühkammerhälfte 02 und eine zweite Brühkammerhälfte 03 aufweist. Die Brühkammerhälften 02, 03 sind gegenüber einem Träger 04 dadurch relativ zueinander beweglich, dass die Brühkammerhälfte 03 in einer ersten Richtung 05 oder Längsrichtung der Brüheinheit 01 auf die erste Brühkammerhälfte 02 zu bewegt und von dieser weg bewegt werden kann. Zur Ausbildung einer geschlossenen und abgedichteten Brühkammer aus dem Brühkammerhälften 02, 03 ist an einer Kontaktfläche 06 eine Dichteinrichtung 07 vorgesehen, mit der die Brühkammerhälften 02, 03 abgedichtet werden, wenn diese in eine Verschlussanordnung überführt und gegebenenfalls weiter aufeinander zu Kraft beaufschlagt werden.
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In der Öffnungsanordnung der 1 ist in einer Position zwischen den Brühkammerhälften 02, 03 eine Haltestruktur 08 angeordnet. Die Haltestruktur 08 weist einen Kragen 09 sowie eine innenseitige oder innenliegende Ausnehmung 10 auf. Ferner umfasst die Haltestruktur einen nach unten vorstehenden Abstreifervorsprung 11. Die Haltestruktur 08, die bevorzugt durch zwei senkrecht auf der Zeichenebenen oder senkrecht zur Zeichenebene nebeneinander angeordnete und bevorzugt voneinander beabstandete Halteelemente umfasst, die spiegelsymmetrisch zu einer Mittelsymmetrieebene parallel zur ersten Richtung 05 ausgebildet sind, werden über Steuermittel 12 gesteuert, die mit dem Träger 04 verbunden sind.
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Die Verbindung zwischen den Steuermitteln 12 und dem Träger 04 ist in dem Ausschnitt der 1 nicht dargestellt. Diesbezüglich wird auf die Darstellung der 2 verwiesen. Die Steuermittel 12 können als Steuerarme 13 ausgebildet sein, die bevorzugt einstückig mit den Halteelementen oder der Haltestruktur ausgebildet sind. Die Steuermittel 12 oder die separaten Steuerelemente weisen auf einer Unterseite 14 eine Steuerfläche 15 auf, die an der oberen Kante 16 der beweglichen Brühkammerhälfte 03 zur Anlage kommt, wobei sich die Kante 16 bevorzugt im Wesentlichen rechtwinklig zur ersten Richtung 05 in Breitenrichtung der Brüheinheit erstreckt. Anhand der Darstellung der 1 ist bereits erkennbar, dass wenn die Brüheinheit 03 mit samt der oberen Kante 16 sich in Richtung auf die erste Brühkammerhälfte 02 zubewegt die Steuerfläche 15 der Steuermittel 12 an der Kante 16 abgleitet und durch ein - mit Bezug zur 2 noch genauer beschriebene, drehbare Lagerung der Steuermittel 12 und der daran befestigten oder einstückig damit verbundenen Haltestruktur 08 eine Verschwenkung oder Rotation der Steuermittel 12 samt der Haltestruktur 08 nach oben über die Brühkammerhälften 02, 03 erfolgt.
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Außerdem ist in der in der 1 dargestellten Position erkennbar, dass keine weiteren Führungsmittel oder Führungsstrukturen vorgesehen sind, sondern dass stattdessen führungslos eine Substratportion von oben durch eine Öffnung 17 in die Brüheinheit eingeführt oder eingeworfen werden kann und dann ein Halten/Abstützen mittels der Haltestruktur 08 erfolgt, wobei die innenseitige Ausnehmung 10 sowie der außenseitige Kragen 09 die Definition der Position der Substratportion bewirkt, ohne jedoch ansonsten eine Ausrichtung oder eine spezielle Relativanordnung der Substratposition gegenüber der Brüheinheit 01 zu bewirken.
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Auch die Funktionsweise des Abstreifervorsprungs 11 der Haltestruktur 08 und/oder der Steuermittel 12 lässt sich anhand der Darstellung der 1 bereits gut erkennen. Wenn die Haltestruktur 08 über die Steuerelemente oder Steuermittel 12 bei einer Öffnung der Brühkammerhälften 02, 03 nach dem Durchführen eines Brühvorgangs von oben wieder zwischen die Brühkammerhälften 02, 03 abgesenkt werden - erneut über ein entsprechendes Abgleiten der Steuerfläche 15 an der Kante 16 -, so kann eine noch zwischen den Brühkammerhälften 02, 03 befindliche Substratportion mit dem Abstreifervorsprung 10 nach unten Kraft beaufschlagt werden, sodass die Substratportion in Richtung eines Auslasses 18 bewegt oder zumindest mit einer Kraft beaufschlagt wird.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Brühkammereinheit in einer Verschlussanordnung der Brühkammerhälften 02, 03. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung ist dabei nur ein Halteelement 19 der Haltestruktur 08 dargestellt. Ein zweites, gegenüberliegendes Halteelement ist in der Darstellung der 2 ausgeblendet, um die Darstellung einer Steuerkontur 20 zu ermöglichen. Ein zweites, entlang der Längsachse der Steuerkontur 20 gespiegeltes Halteelement ist vorteilhaft vorgesehen und entsprechend gegenüberliegend zum Halteelement 19 angeordnet. Gleiches gilt für das gezeigt und das nicht gezeigt Steuerelement 12.1
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Das Halteelement 19 geht direkt oder einstückig in das Steuerelement 12.1 über, welches dann an einem vom Halteelement abgewandten Ende mit einer Achse 21 so verbunden, dass eine Rotation der Achse 21 auf das Steuerelement 12.1 sowie Halteelement 19 übertragen wird. Die Achse 21 ist in Längsrichtung an beiden Enden in Lagerstellen 22 aufgenommen, die mit dem Träger 04 über entsprechende Verbindungsmittel 23 verbunden sind. Die Achse 21 wird darüber hinaus über die Vorspannmittel 24 in eine Rotationsrichtung R vorgespannt oder kraftbeaufschlagt. Weiterhin sind auf der Achse selbst Vorspannmittel 25 vorgesehen, die wiederrum das Steuerelement 12.1 sowie das nicht dargestellte Steuerelement in Richtung auf die Mitte oder einen mittleren Abschnitt der Achse 21 vorspannen oder kraftbeaufschlagen. Die Steuerelemente 12.1 weisen eine innere Steuerfläche 26 auf, die an der Steuerkontur 20 abgleitet, wenn sich die bewegliche Brühkammerhälfte 03 gegenüber der Achse 21 und gegenüber den Steuerelement 12.1 bewegt.
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Die Lagerung oder Befestigung der Steuerelemente 12.1 an der Achse 21 sorgt also dafür, dass eine Rotationsbewegung der Achse auf die Steuerelemente und damit auch auf die Halteelemente 19 übertragen wird und dass die Halteelemente 19 zusammen mit den Steuerelementen 12.1 gleichzeitig in Längsrichtung der Achse oder in axialer Richtung der Achse 21 bewegbar sind, wobei die Vorspannmittel 25 in Abwesenheit einer sonstigen Krafteinwirkung die Halteelemente 19 über die Steuerelemente 12.1 auf die Mitte oder einen mittleren Bereich der Achse 21 kraftbeaufschlagen.
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Eine Kraft, die den Vorspannmitteln 25 entgegenwirken kann und damit die Aufweitung der Steuerelemente 12.1 und der Halteelemente 19 in der Breitenrichtung bewirken kann, wird beispielsweise über die Steuerkontur 20 und deren Einwirkung auf die innere Steuerfläche 26 bereitgestellt. Die Steuerkontur hat eine y-förmige Kontur oder einen v-förmigen hinteren Abschnitt, sodass wenn die Steuerkontur 20 an der inneren Steuerfläche 26 abgleitet und die bewegliche Brühkammerhälfte 03 sich nach vorne oder auf die Brühkammerhälfte 02 zu bewegt ein Aufspreizen oder voneinander Wegbewegen der Halteelemente 19 über ein entsprechendes Bewegen der Steuerelemente 12.1 entlang der Achse 21 gegen die Vorspannmittel 25 bewirkt wird. Umgekehrt führt eine Öffnung der Brühkammer durch eine Bewegung der Brühkammerhälfte 03 weg von der Brühkammerhälfte 02 dazu, dass die innere Steuerfläche 26 erneut an der Steuerkontur 20 abgleitet und von dem auf gespreizten v-förmigen Abschnitt in den nicht verzweigten schmalen vorderen Abschnitt der Steuerkontur 20 überführt wird oder dort zur Anlage kommt, sodass die Steuerelemente 12.1 und damit auch die Halteelemente 19 sich in axialer Richtung der Achse 21 wieder synchron und symmetrisch aufeinander zu bewegen, bis ein Mindestabstand zwischen den Halteelementen 19 und den Steuerelementen 12.1 erreicht wird, der durch die Steuerkontur 20 und/oder durch entsprechende innenliegende oder mittig angeordnete mechanische Anschläge auf der Achse 21 definiert werden.
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In der Darstellung der 2 ist erkennbar, dass das Halteelement 19 oder die Halteelemente in einer Verschlussanordnung der Brühkammerhälften 02, 03 oberhalb der Brühkammer oder Brühkammerhälften angeordnet ist/sind. Die Kante 16, an der die untere Steuerfläche 15 der Steuermittel 12 insbesondere Steuerelemente 12.1 zur Anlage kommen befindet sich im Beispiel der 2 im Bereich des Abstreifervorsprungs 11, daraus kann abgeleitet werden, dass die Steuermittel 12 oder Steuerelemente 12.1 und insbesondere deren untere Steuerfläche 15 auch Teile des Abstreifervorsprungs 11 und/oder Teile der Halteelemente 19 einschließen können. Umgekehrt ausgedrückt bedeutet dies, dass der Abstreifervorsprung 11 auch oder zumindest teilweise auch den Steuermitteln 12 oder Steuerelementen 12.1 zusätzlich oder statt den Halteelementen 19 oder der Haltestruktur 08 zugeordnet werden kann, da sich die untere Steuerfläche 15 bis in den Bereich des Abstreifervorsprungs 11 erstreckt.
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Eine Schnittdarstellung, die dem Zustand der 2 entspricht ist der Vollständigkeit halber und zum Vergleich mit der 1 und der dort dargestellten Öffnungsanordnung der Brühkammerhälften 02, 03 in der 3 nochmals wiedergegeben. In der in der 3 dargestellten Verschlussanordnung ist die Brühkammer durch die Brühkammerhälften 02, 03 verschlossen und die Halteelemente 19 der Haltestruktur 08 sowie die Steuerelemente 12.1 der Steuermittel 12 befinden sich oberhalb der Brühkammerhälften 02, 03. Die 3 lässt abermals gut die Funktionalität des Abstreifervorsprungs 11 erkennen, der ein in der Brühkammer zwischen den Brühkammerhälften 02, 03 angeordnete Substratportion in Richtung eines Auslasses 18 kraftbeaufschlagen oder beschleunigen kann, wenn die Brühkammerhälften sich öffnen, insbesondere die Brühkammerhälfte 03 sich wieder von der Brühkammerhälfte 02 entfernt, die Steuerelemente 12.1 oder Steuermittel 12 an der vorderen, oberen Kante 16 der Brühkammerhälfte 03 abgleiten und sowohl die Vorspannung der Achse 21 in Rotationsrichtung als auch die Gewichtskraft der Haltestruktur 08 sowie der Steuermittel 12 dafür sorgt, dass der Abstreifervorsprung 11 sich nach unten in Richtung zwischen die sich öffnenden Brühkammerhälften 02, 03 bewegt.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Brüheinheit
- 02
- Brühkammerhälfte
- 03
- zweite Brühkammerhälfte
- 04
- Träger
- 05
- ersten Richtung
- 06
- Kontaktfläche
- 07
- Dichteinrichtung
- 08
- Haltestruktur
- 09
- Kragen
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Abstreifervorsprung
- 12
- Steuermittel
- 12.1
- Steuerelemente13 Steuerarme
- 14
- Unterseite
- 15
- Steuerfläche
- 16
- Kante
- 17
- Öffnung
- 18
- Auslasses
- 19
- Halteelement
- 20
- Steuerkontur
- 21
- Achse
- 22
- Lagerstellen
- 23
- Verbindungsmittel
- 24
- Vorspannmittel
- 25
- Vorspannmittel
- 26
- innere Steuerfläche
- R
- Rotationsrichtung
