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Die Erfindung betrifft ein Funktionsmodul für eine Rauchvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Rauchvorrichtung gemäß Anspruch 15.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Rauchvorrichtungen als Alternativen zu herkömmlichen Zigaretten, Zigarren, Pfeifen und anderen Vorrichtungen zur Tabakverbrennung bekannt. Hierzu zählen elektronische Zigaretten, welche nach dem Verdampferprinzip funktionieren. Es wird ein zu verdampfendes Liquid, welches mit Nikotin oder anderen Geschmacks- oder Wirkstoffen versetzt sein kann, aus einem Reservoir mittels eines Dochtes zu einer elektrisch gespeisten Heizspirale gebracht und dort verdampft. Dieser Liquiddampf kann dann von einem Benutzer der Rauchvorrichtung eingeatmet werden.
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Ebenso bekannt sind elektrische Tabakerhitzer, bei denen loser Tabak oder eine sonstige Tabaksubstanz zunächst auf eine Vorheiztemperatur erhitzt und dann bei Benutzung – also während des „Ziehens” an einer Ansaugöffnung des Tabakerhitzers durch Einatmen – auf eine Verfahrenstemperatur erhitzt, bei welcher Tabakdampf freigesetzt wird, ohne dass eine wesentliche Verbrennung der Tabaksubstanz eintritt. Auf diese Weise kann ein warmer Tabakdampf eingeatmet werden, ohne dass die bei der herkömmlichen Verbrennung von Tabak anfallenden Schadstoffe wie Teer und Kohlenmonoxid entstehen. Es sind auch andere Rauchvorrichtungen denkbar, welche zum persönlichen Gebrauch Wirkstoffdämpfe erzeugen.
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Bei solchen Rauchvorrichtungen besteht häufig die Notwendigkeit oder der Wunsch nach einem mechanischen Trennen und Verbinden von einzelnen Funktionsmodulen. Bei einer elektronischen Zigarette etwa hält die elektrische Stromquelle zum Versorgen der Heizspirale länger als das Liquid in dem Reservoir und ist häufig auch – im Gegensatz zu dem Liquid im Reservoir – wieder aufladbar. Daher ist die Austauschbarkeit eines Funktionsmoduls mit dem Reservoir gegenüber dem Funktionsmodul mit der Stromquelle wünschenswert. Ebenso kann es gewünscht sein, ein und dieselbe Stromquelle wechselnd für Liquids mit jeweils anderen Geschmacks- oder Wirkstoffen zu verwenden.
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Daher kann es bei elektronischen Zigaretten gewünscht sein, das Funktionsmodul mit der elektrischen Stromquelle, welches auch als Akkumodul bezeichnet wird, von dem Funktionsmodul mit der Heizvorrichtung und dem Reservoir für das Liquid, welches als Verdampfermodul bezeichnet werden kann, trennen zu können.
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Nachteilig an solchen Rauchvorrichtungen aus dem Stand der Technik bzw. ihren jeweiligen Funktionsmodulen ist, dass die jeweilige Verbindung zwischen den Funktionsmodulen verhältnismäßig aufwendig und schwierig herzustellen bzw. zu schließen und auch wieder zu trennen ist. Diese Kompliziertheit rührt häufig daher, dass neben der mechanischen Verbindung zwischen den Funktionsmodulen auch entweder elektrische Kontakte zwischen den Funktionsmodulen oder auch die Zusammenführung eines Strömungskanals bei der Verbindung hergestellt werden muss. Ein solcher Strömungskanal kann etwa dem Transport des Liquiddampfes dienen. Ebenso kann den Strömungskanal Luft durchströmen, bevor sie die Heizvorrichtung und den dort entstehenden Liquiddampf aufgenommen hat.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein solches Funktionsmodul für eine Rauchvorrichtung so weiterzuentwickeln, dass die Verbindung zu anderen Funktionsmodulen sowohl einfach und schnell als auch sicher und zuverlässig hergestellt werden kann.
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Das genannte Problem wird bei einem Funktionsmodul für eine Rauchvorrichtung mit dem Merkmal des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Ebenso wird das Problem durch eine Rauchvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst.
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Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass eine Verbindung nach dem Prinzip des Bajonettverschlusses, welche Verbindung hier und nachfolgend auch als Bajonettverbindung bezeichnet wird, hervorragend für die Verbindung zwischen Funktionsmodulen einer Rauchvorrichtung geeignet ist. Auf der einen Seite ist eine solche Bajonettverbindung mit wenigen Bewegungen herzustellen, im Gegensatz etwa zu einer Schraubverbindung, welche regelmäßig mehrere vollständige Gewindeumdrehungen erfordert. Andererseits bildet die bei der Bajonettverbindung ausgeübte Presskraft auch gute Voraussetzungen für eine elektrische Kontaktierung bzw. für das Vorsehen einer Strömungsdurchführung durch die Verbindung. In der Regel wird eine solche Verbindung bei einer Rauchvorrichtung mechanisch auch nicht so stark beansprucht, dass zur Stabilität eine Schraubverbindung erforderlich wäre. Schließlich kann gerade eine Bajonett-Verbindung verhältnismäßig einfach so toleriert werden, dass verschiedene Funktionsmodule wahlweise kombinierbar über eine solche Bajonettverbindung verbunden werden können.
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Die bevorzugten Unteransprüche 5 und 6 beschreiben bevorzugte geometrische Ausgestaltungen einer Verbindungsanordnung für eine solche Bajonettverbindung.
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Die Unteransprüche 7 bis 12 betreffen Möglichkeiten, neben der mechanischen Verbindung auch eine elektrische Verbindung zwischen den beteiligten Funktionsmodulen herzustellen.
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In ähnlicher Weise betreffen die Unteransprüche 13 und 14 das Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen den beteiligten Funktionsmodulen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 eine Perspektivansicht einer Rauchvorrichtung mit drei vorschlagsgemäßen Funktionsmodulen, welche eine jeweilige Verbindungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aufweisen,
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2 eine vergrößerte Ansicht zweier Verbindungsanordnungen der 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und
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3 eine vergrößerte Ansicht zweier Verbindungsanordnungen vorschlagsgemäßer Funktionsmodule gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Ein vorschlagsgemäßes Funktionsmodul für eine Rauchvorrichtung, bei welcher Rauchvorrichtung es sich hier um eine elektronische Zigarette handelt, weist ein Außengehäuse 1 und eine Verbindungsanordnung 2 zum Herstellen einer lösbaren Verbindung mit einem weiteren Funktionsmodul der Rauchvorrichtung auf. Bei der Rauchvorrichtung um eine elektronische Zigarette, um einen Tabakerhitzer oder um eine ähnliche Vorrichtung zum Erzeugen und Einatmen von Dampf mit Wirkstoffen, insbesondere mit Nikotin, handeln. Ein Funktionsmodul für eine solche Rauchvorrichtung kann im vorliegenden Sinne eine beliebige Vorrichtung mit einem Außengehäuse sein, welche Bestandteil einer solchen Rauchvorrichtung ist. Regelmäßig weist ein solches Funktionsmodul Komponenten zur Verwirklichung einer bestimmten Funktion der Rauchvorrichtung auf. So ist in der 1 ein zentrales Akkumodul 3 dargestellt, in welchem Akkumodul 3 beispielsweise eine hier nicht dargestellte elektrische Stromquelle, insbesondere ein Akku, sowie eine ebenfalls nicht gezeigte Steuerelektronik angeordnet sein können. Ebenso ist in der 1 ein Verdampfermodul 4 dargestellt, welches ebenfalls ein Funktionsmodul im vorliegenden Sinne ist. In dem Verdampfermodul 4 ist eine – hier nicht sichtbare – Heizvorrichtung zum Verdampfen von Liquid sowie ein Reservoir für das Liquid, welches durch die Heizvorrichtung verdampft werden soll, angeordnet. Schließlich weist das Ausführungsbeispiel der 1 auch ein LED-Modul 5 auf, an welchem eine hier nicht gezeigte Leuchtiodenanordnung angebracht ist, die beispielsweise bei einer Aktivierung der Rauchvorrichtung in wechselnden Farben leuchtet. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das Mundstück 4a als Bestandteil des Verdampfermoduls 4 ausgeführt. Denkbar wäre allerdings auch, hier ein eigenes Mundstückmodul als Funktionsmodul im Sinne des Vorschlags vorzusehen, wobei dieses eine Verbindungsanordnung zur dann erforderlichen Verbindung zum Verdampfermodul 4 haben könnte.
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Das vorschlagsgemäße Funktionsmodul ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung eine Bajonettverbindung ist. Wie bereits festgestellt, kann es sich bei einer Bajonettverbindung um eine prinzipiell beliebige Verbindung handeln, welche nach der Funktionsweise eines Bajonettverschlusses operiert. Ein solcher Bajonettverschluss ist dem Prinzip nach aus dem Stand der Technik bekannt. Bei einer solchen Bajonettverbindung erfolgt also zum Herstellen der Verbindung eine Steck-Dreh-Bewegung, wobei die Drehbewegung ein Aneinanderpressen der beiden zu verbindenden Teile bewirkt. Der Steck- und der Drehanteil der Bewegung kann dann beispielsweise jeweils nacheinander in einer reinen Steck- und in einer reinen Drehbewegung erfolgen. Es können aber auch ein oder mehrere Bewegungsabschnitte vorgesehen sein, welche jeweils einen Steck- und einen Drehanteil aufweisen. Im Prinzip funktioniert eine Bajonettverbindung also ähnlich wie ein Gewinde.
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Prinzipiell können die beiden jeweils zusammenwirkenden Verbindungsanordnungen 2 zum Herstellen der Bajonettverbindung symmetrisch ausgebildet sein, sodass sie insbesondere identisch sind und zwischen ihnen keine Unterscheidung, etwa zwischen einer Buchse und einem Stecker, möglich ist. Bevorzugt ist allerdings, dass zum Herstellen der Bajonettverbindung die eine Verbindungsanordnung 2 in die andere hineingesteckt wird.
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Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist also die Verbindungsanordnung 2 eine Bajonettbuchse 6 für die Bajonettverbindung auf. Als Gegenstück hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verbindungsanordnung 2 einen Bajonettstecker 7 für die Bajonettverbindung aufweist. Dieser Bajonettstecker 7 und die Bajonettbuchse 6 sind also wie dargestellt Gegenstücke, welche zusammen in Eingriff bringbar sind zum Herstellen der Bajonettverbindung. Dabei zeigen die 2 und 3 jeweils ein solches Paar einer Bajonettbuchse 6 und eines Bajonettsteckers 7.
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Eine Möglichkeit der Ausgestaltung jeweils einer Bajonettbuchse 6 und eines Bajonettsteckers 7 besteht darin, eine oder mehrere Symmetrien in der Bajonettverbindung vorzusehen. So kann etwa bei einem – hier nicht dargestellten – Bajonettstecker mit vier entlang eines Kreises gleichmäßig verteilten Vorsprüngen dieser Bajonettstecker auch jeweils um ein Vielfaches von 90° gedreht mit der entsprechenden Bajonettbuchse verbunden werden. Insofern definiert eine solche Bajonettverbindung keine eindeutige Lage zwischen den verbundenen Funktionsmodulen, da ein solcher Freiheitsgrad vorhanden bleibt.
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Gerade bei einer Verbindung zwischen Funktionsmodulen, welche über eine reine mechanische Befestigung hinausgeht, kann eine solche definierte Lage aber gewünscht sein. Es soll also nur eine solche Ausrichtung zwischen der Bajonettbuchse 6 und dem Bajonettstecker 7 beim Herstellen der Verbindung möglich sein. Daher ist es bevorzugt, dass die Verbindungsanordnung 2 dazu eingerichtet ist, bei Bestehen der Bajonettverbindung eine eindeutige Lage zwischen dem Funktionsmodul und dem weiteren Funktionsmodul zu definieren. Das bedeutet, dass das Funktionsmodul und das weitere Funktionsmodul für die Verbindung immer stets gleich ausgerichtet sein müssen und die Verbindung auch dann nicht hergestellt werden kann, wenn eine von dieser Ausrichtung abweichende relative Rotation, welche keine vollständige Umdrehung ist, zwischen den Funktionsmodulen vorgenommen wird.
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Die 2 illustriert eine beispielhafte Ausführung zum Sicherstellen dieser eindeutigen Lage. Hier ist bevorzugt, dass die Verbindungsanordnung 2 mindestens drei und bevorzugt genau drei Bajonettelemente 8 zum Herstellen der Bajonettverbindung aufweist. Bei diesen Bajonettelementen 8 kann es sich um Vorsprünge 8a, z. B. des hier dargestellten Bajonettsteckers 7 handeln, welche hier als Bajonettstifte 9 ausgebildet sind. Es kann sich, aber, auch um Ausnehmungen 8b handeln, welche hier durch Führungsschlitze 10 und speziell Führungsschlitze 10 der Bajonettbuchse 6 gebildet sind. Erkennbar sind die Bajonettstifte 9 radial zu einer Steckrichtung 11 der Bajonettverbindung ausgerichtet. Dabei sind hier die Führungsschlitze 10 gegenüber dem Bajonettstecker 7 so ausgestaltet, dass bei der Drehbewegung der Bajonettstifte 9 in den Führungsschlitzen 10 der Bajonettstecker 7 gegen die Bajonettbuchse 6 gepresst wird oder verrastet. Die obige Steckrichtung 11 ist dabei die jeweils auf ein Funktionsmodul bezogene und gedachte Achse, welche der Richtung der Steckbewegung zum Herstellen der Bajonettverbindung entspricht.
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Eine solche eindeutige Lage kann nun bevorzugt dadurch sichergestellt werden, dass etwa die drei Bajonettelemente 8 in ihrer Anordnung zueinander ein ungleichseitiges Dreieck bilden. Dieses Dreieck kann insbesondere gleichschenklig sein. Wie aus der 2 hervorgeht, liegt dieses Dreieck in einer Querfläche zu der Steckrichtung 11 des jeweiligen Funktionsmoduls. Erkennbar ist dadurch die Ausrichtung der Bajonettstifte 9 zu den Führungsschlitzen 10 eindeutig definiert.
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Hiervon abweichend weist im Ausführungsbeispiel der 3 die Bajonettbuchse 6 Radialvorsprünge 8c als Bajonettelemente 8 auf und der Bajonettstecker 7 eine Bajonettplatte 8d als Bajonettelement 8, welches das Gegenstück zu den Radialvorsprüngen 8c bildet. Bei der Steckbewegung wird die Bajonettplatte 8d durch die Lücke zwischen den Radialvorsprüngen 8c geführt. Im Zuge der Drehbewegung drücken die Radialvorsprünge 8c dann die Bajonettplatte 8d in Richtung der Bajonettbuchse 6, wodurch im Ergebnis die Bajonettbuchse 6 und der Bajonettstecker 7 aneinandergepresst werden.
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Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass das Funktionsmodul eine – hier nicht dargestellte – elektrische Komponente aufweist und die Verbindungsanordnung 2 eine Kontaktanordnung 12 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen der elektrischen Komponente und dem weiteren Funktionsmodul beim Herstellen der lösbaren Verbindung aufweist. Durch diese Kontaktanordnung 12 kann also etwa die Heizvorrichtung im Verdampfermodul 4 mit der elektrischen Stromquelle im Akkumodul 3 zwecks Betrieb der Heizvorrichtung verbunden werden.
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In diesem Zusammenhang ist bevorzugt, dass die Kontaktanordnung 12 mindestens eine, vorzugsweise axial und/oder radial zur Steckrichtung 11 federnde Kontaktstruktur aufweist, wobei es sich insbesondere um einen Kontaktstift 13 handeln kann. Das Ausführungsbeispiel der 2 zeigt dabei eine Verbindungsanordnung 2 mit drei einzelnen solchen Kontaktstrukturen, welche in einem Dreieck angeordnet sind. Es handelt such bei diesen um Kontaktstifte 13. Sie federn axial zur Steckrichtung 11. Eine solche Federung kann die Zuverlässigkeit der entsprechenden elektrischen Verbindung sicherstellen. Im Ausführungsbeispiel der 3 hingegen ist nur eine einzelne axial in Steckrichtung 11 federnde Kontaktstruktur der Bajonettbuchse 6 vorhanden, welche als Innenring 12a ausgestaltet ist. Diese weist keine stiftartige, sondern eine flächige Kontaktfläche auf.
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Die Kontaktanordnung 12 kann ebenso mindestens eine starre Kontaktfläche 14 aufweisen, wobei diese bevorzugt axial und/oder radial zur Steckrichtung 11 angeordnet ist. Solche Kontaktflächen 14 werden im Ausführungsbeispiel der 2 durch die Gegenflächen 14a des Bajonettsteckers 7, welche die Entsprechung zu den als Kontaktstiften 13 ausgestalteten Kontaktstrukturen der Bajonettbuchse 6 bilden. Im Ausführungsbeispiel der 3 weist der Bajonettstecker 7 die Ringfläche 14b sowie die Segmente 14c als starre Kontaktflächen 14 in diesem Sinne auf. Die Segmente 14c kontaktieren den Außenring 14d der Bajonettbuchse 6, welcher ebenfalls eine starre Kontaktfläche 14 bildet, wohingegen die Ringfläche 14b durch den Innenring 12a kontaktiert wird.
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Eine weitere elektrische Verbindung entsteht im Ausführungsbeispiel der 3 durch den Kontakt zwischen der in Steckrichtung 11 abgewandten Seite der Bajonettplatte 8d mit den Radialvorsprüngen 8c, welche wie oben beschrieben gegen die Bajonettplatte 8d pressen. Dabei ist zu beachten, dass eine Isolationsschicht 15 die Bajonettplatte 8d gegenüber den Segmenten 14c elektrisch isoliert.
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Bevorzugt weist die Kontaktanordnung 12 Koaxialkontakte 16 auf. Diese Variante entspricht dem Ausführungsbeispiel der 3 dargestellt, wobei hier speziell der Innenring 12a und der Außenring 14d der Bajonettbuchse 6 solche Koaxialkontakte 16 bilden.
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Entsprechend sowohl dem Ausführungsbeispiel der 2 wie auch dem der 3 ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kontaktordnung 12 dazu eingerichtet ist, bei der elektrischen Verbindung mindestens drei elektrische Verbindungsleitungen herzustellen. Bevorzugt handelt es sich um genau drei elektrische Verbindungsleitungen. Im Ausführungsbeispiel der 2 sind dies die drei elektrischen Verbindungen zwischen den Kontaktstiften 13 und den starren Kontaktflächen 14. Im Ausführungsbeispiel der 3 werden die drei elektrischen Verbindungen jeweils zwischen dem Innenring 12a und der Ringfläche 14b, zwischen dem Außenring 14d und den Segmenten 14c sowie zwischen den Radialvorsprüngen 8c und der Bajonettplatte 8d hergestellt.
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Bei diesen elektrischen Verbindungsleitungen kann prinzipiell zwischen Leitungen zum Übertragen von elektrischen Leistungen und Leitungen zum Übertragen von Signalen unterschieden werden. Die Übertragung elektrischer Leistung ist erforderlich, um beispielsweise die Heizvorrichtung im Verdampfermodul 4 durch die Stromquelle des Akkumoduls 3 betreiben zu können. Signale wiederum dienen dazu, z. B. eine Leuchtdiode am LED-Modul 5 bei einer Aktivierung der Heizvorrichtung leuchten zu lassen oder aber auch die Verfahrens- oder Vorheiztemperaturen bei einem Tabakerhitzer einzustellen. Daher ist es bevorzugt, dass die Kontaktanordnung 12 mindestens einen Leistungskontakt aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kontaktanordnung 12 ein Signalkontakt aufweisen. Bevorzugt weist die Kontaktanordnung 12 zwei Leistungskontakte auf. Ein Leistungskontakt ist ein Kontakt zum Übertragen von elektrischer Leistung. Ein Signalkontakt ist ein Kontakt zum Übertragen eines elektrischen Signals.
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Neben der mechanischen Verbindung und der oben beschriebenen elektrischen Verbindung ist es häufig gewünscht, auch einen Luftstrom von einem Funktionsmodul zu einem anderen Funktionsmodul zu führen. Hier ist es bevorzugt, dass das vorschlagsgemäße Funktionsmodul eine Luftkanalanordnung aufweist, welche regelmäßig innerhalb des Außengehäuses 1 des Funktionsmoduls angeordnet ist und deshalb hier nicht dargestellt wird. Ebenso ist es bevorzugt, dass die Verbindungsanordnung 2 eine Kanalöffnung 17 zum Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen der Luftkanalanordnung und dem weiteren Funktionsmodul beim Herstellen der lösbaren Verbindung aufweist. Dabei ist das Vorhandensein eines Nettostroms für die Strömungsverbindung nicht erforderlich. Die Strömungsverbindung kann etwa lediglich für einen statischen Drucksensor vorgesehen sein.
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Im Ausführungsbeispiel der 2 ist die Kanalöffnung 17 sowohl bei der Bajonettbuchse 6 als auch bei dem Bajonettstecker 7 radial beabstandet zu einer Mittelachse in Steckrichtung 11 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der 3 hingegen befindet sich die Kanalöffnung 17 sowohl bei der Bajonettbuchse 6 als auch bei dem Bajonettstecker 7 auf einer solchen Mittelachse in Steckrichtung 11. In diesem Ausführungsbeispiel ist auch verwirklicht, dass die Kanalöffnung 17 von einem Koaxialkontakt 15 und speziell von dem Innenring 12a begrenzt wird.
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Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der 2 kann es sein, dass die Kanalöffnung 17 von einer Stirnfläche 18 der Verbindungsanordnung 2 begrenzt wird. Es kann sich dabei insbesondere um eine in die Steckrichtung 11 weisende Stirnfläche 18 handeln. Dabei kann ebenso die Kontaktanordnung 12 zumindest teilweise an der Stirnfläche 18 angeordnet sein, was ebenfalls im Ausführungsbeispiel der 2 durch die starren Kontaktflächen 14 gegeben ist.
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Die vorschlagsgemäße Rauchvorrichtung, bei der es sich insbesondere um einen Tabakerhitzer oder eine elektronische Zigarette handeln kann, weist ein vorschlagsgemäßes Funktionsmodul und ein weiteres Funktionsmodul auf, wobei dieses bevorzugt ebenfalls vorschlagsgemäß ausgebildet ist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der vorschlagsgemäßen Rauchvorrichtung ergeben sich aus den bevorzugten Ausgestaltungen des vorschlagsgemäßen Funktionsmoduls.
