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Die
Erfindung betrifft ein Be- und/oder Entlüftungsventil für ein Gargerät und zum
Anordnen an einer an einem Garraum des Gargeräts anschließbaren Fluidleitung. Des weiteren
betrifft die Erfindung ein Be- und/oder Entlüftungssystem und ein Gargerät mit dem
Be- und/oder Entlüftungssystem.
Schließlich betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen eines Beund/oder Entlüftungsventils
für ein
Gargerät.
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Gargeräte werden
eingesetzt, um Lebensmittel, wie Fleisch oder Gemüse, in einem
geschlossenen Garraum in einer mehr oder weniger feuchten Umgebung
höheren
Temperaturen von 30°C
bis 300°C
auszusetzen, um das Lebensmittel in den gewünschten gegarten Verzehrzustand
zu versetzen. Hierbei kommt es darauf an, die Feuchtigkeit innerhalb
des Garraums so genau wie möglich
einstellen zu können,
wobei kritische Überdruckzustände zu vermeiden
sind.
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Es
ist bekannt, einen Garraum mit einem Gebläse auszustatten, über das
ein Luftaustausch zwischen Atmosphäre und dem Garraum möglich ist. Um
den Garraum mit Atmosphäre
für einen
Frischluftaustausch zu verbinden, ist eine aus dem Garraum ragende
Belüftungsleitung
vorgesehen. Um den Luftaustauschstrom zwischen Atmosphäre und dem
Garraum betriebsgemäß zuzulassen
und zu unterbinden, ist bei dem bekannten Gargerät eine Absperreinrichtung der
Fluidleitung zugeordnet, die als außenseitig an dem Fluidleitungsende
angelenktes Klappenventil mit motorisiertem Antrieb ausgebildet ist.
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Das
Klappenventil hat sich in der Vergangenheit insbesondere dann bewährt, wenn
es zu kritischen Überdrucksituationen
innerhalb des Garraums kommt, welche durch selbsttätiges Öffnen des
Klappenventils ausgeglichen werden können.
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Es
zeigte sich allerdings bei der Klappenventiltechnik von Nachteil,
daß die
Funktionsweise einer Stellmechanik der Ventilklappe häufig aufgrund
der feuchten und fetthaltigen Umgebung in Mitleidenschaft gezogen
wird, wodurch beispielsweise das Klappenventil nicht mehr in die
gewünschte Öffnungsposition
gebracht werden kann. Vor allem nicht vollständig schließende Klappenventile verursacht ein
Luftströmungsleck,
was einen temperaturgenauen Garvorgang innerhalb des Garraums annährend unmöglich macht.
Um die korrekte Funktionsweise der Stellmechanik der Ventilklappe
sicherzustellen, muß diese
relativ häufig
gewartet werden.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik
zu überwinden,
insbesondere ein Be- und/oder Entlüftungsventil für ein Gargerät bereitzustellen,
mit dem eine funkti onssichere Ventilfunktion sichergestellt ist,
wobei der Montage- und Wartungsaufwand für das Be- und/oder Entlüftungsventil
minimiert sein soll.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Danach
hat das Be- und/oder Entlüftungsventil,
das an einer an einem Garraum des Gargeräts anschließbaren Fluidleitung angeordnet
werden soll, ein bewegliches Ventilglied und ein mit dem Ventilglied
zum Schließen
und/oder zumindest teilweisen Öffnen
der Fluidleitung zusammenwirkenden, ortsfesten Ventilsitz. Des weiteren
hat das erfindungsgemäße Be- und/oder Entlüftungsventil
einen das Ventilglied betätigenden
Antrieb zum Stellen des Ventilglieds relativ zum Ventilsitz. Erfindungsgemäß hat das
Ventilglied einen magnetisierbaren oder magnetisierten Metallkörper und
der Stellantrieb einen bestrombaren Elektromagneten zum Erzeugen
eines Magnetfeldes. Der Metallkörper
ist derart dem Magnetfeld zugeordnet und aussetzbar, daß das Ventilglied
unter dem Einfluß des
Magnetfelds relativ zum Ventilsitz verlagert wird. Vorzugsweise
soll das Ventilglied unter dem ausschließlichen Einfluß des Magnetfeldes
relativ zum Ventilsitz verlagert werden, das heißt sämtliche Stellkräfte, die
zum Stellen des Ventilglieds notwendig sind, werden durch den elektromagnetischen
Stellantrieb erzeugt und dem Stellglied mitgeteilt. Weitere mechanische
Betätigungsmittel
zum Stellen des Ventilglieds können
erfindungsgemäß entbehrlich
sein.
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Es
zeigte sich, daß mit
einem erfindungsgemäßen Be-
und/oder Entlüftungsventil
mit einem elektromagnetischen Stellantrieb keine mechanische Kopplung
zwischen dem Ventilglied und dem Stellantrieb notwendig ist. Insofern
kann für
den Langzeitbetrieb erwartet werden, daß die Funktion des Be- und/oder
Entlüftungsventils
stets gewährleistet bleibt,
weil verschleißträchtig mechanische
Kopplungselemente zum Stellantrieb und Ventilglied nicht gewartet
oder ausgetauscht werden müssen.
Das erfindungsgemäße Be- und/oder
Entlüftungsventil
ist einfach im Aufbau und kann ohne Spezialkenntnisse oder Spezialwerkzeug
gewartet werden, weil der die Stellkräfte erzeugende Stellantrieb
an sich dem Be- und/oder Entlüftungsstrom nicht
direkt ausgesetzt ist und das gegebenenfalls lose gelagerte Ventilglied einfach
demontierbar ist, um gereinigt zu werden. Es zeigt sich außerdem,
daß eine
Wartung des erfindungsgemäßen Be-
und/oder Entlüftungsventils
weit weniger häufig
durchgeführt
werden muß als
bei dem herkömmlichen
Be- und/oder Entlüftungsklappventil für das Gargerät.
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Vorzugsweise
ist das Ventilglied durch den elektromagnetischen Antrieb berührungslos
gestellt.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilsitz durch ein Innenprofil,
insbesondere einen Innenabsatz, eines Abschnitts der Fluidleitung,
vorzugsweise in einem atmosphärenseitigen
Endabschnitt der Fluidleitung, gebildet.
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Der
Elektromagnet kann an der Außenseite des
Fluidleitungsabschnitts insbesondere benachbart dem Ventilsitz angeordnet
sein. Dabei kann der Elektromagnet in Gravitations- und Verlagerungsrichtung
des Ventilglieds entweder oberhalb oder unterhalb des schließenden Ventilglieds
angeordnet sein, wenn es an dem Ventilsitz aufliegt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist das Ventilglied im Inneren der Fluidleitung in deren
Längsrichtung
geführt.
Das Ventilglied kann im wesentlichen in Gravitationsrichtung geführt sein, wobei
der Elektromagnet das Ventilglied entgegen der Gravitationsrichtung,
also durch Überwinden
der Gewichtskraft des Ventilglieds, stellen kann.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Ventilglied derart relativ
zum Ventilsitz insbesondere beim unbestromten Elektromagneten angeordnet, daß das Ventilglied
unter dem Einfluß dessen
Eigengewichts gegen den Ventilsitz gedrückt wird.
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Vorzugsweise
ist die Stärke
des Magnetfeldes des bestromten Elektromagneten derart einstellbar,
daß es
das Ventilglied von dem Ventilsitz entgegen der Gewichtskraft des
Ventilglieds abheben läßt.
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Die
Führung
für das
Ventilglied kann durch eine Innenwand der Fluidleitung gebildet
sein, an der das verlagerte Ventilglied entlang gleitet. Dafür kann das
Ventilglied seitliche insbesondere in einem Umfangsabstand zueinander
angeordnete Führungsstege
vorzugsweise aus einem Material geringeren Reibungswiderstands aufweisen.
Des weiteren kann das Ventilglied einen Anschlagssteg auf einer
dem Elektromagneten zugewandten Seite des Ventilglieds aufweisen,
um die Verlagerungsamplitude hin zum Elektromagneten definiert zu
begrenzen. Auf diese Weise ist ein maximales Öffnen des erfindungsgemäßen Be-
und/oder Entlüftungsventils
auch vorab einstellbar, ohne die Fluidleitungsinnenstruktur abändern zu müssen.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Führung für das Ventilglied durch einen
ortsfesten Zapfen gebildet sein, der sich in Längsrichtung der Fluidleitung
in diese hinein erstreckt und in eine in dem Ventilglied im wesentlichen
entsprechend dem Zapfen ausgebildete Führungsaussparung eingreift.
Die Zapfenabmessung ist gemäß einer
Spielpassung an die Aussparung angepaßt, so daß das Ventilglied im wesentlichen
spielfrei in Längsrichtung des
Zapfens geführt
werden kann.
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Der
Zapfen kann an einer Blende befestigt sein, die ein atmosphärenseitiges
Ende der Fluidleitung unter Ausbildung eines Ab- und/oder Einstromspaltes
zwischen dem Ende der Fluidleitung und der Blende abdeckt und von
der sich der Zapfen in das Innere der Fluidleitung hinein insbesondere
konzentrisch dazu erstreckt. Der Zapfen und die Blende können aus
einem Stück
gefertigt sein.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung hat das insbesondere scheibenförmige Ventilglied ventilsitzseitig
einen Dichtring, der mit einer Dichtfläche des Ventilsitzes dichtend
kooperieren kann.
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Vorzugsweise
ist der Metallkörper,
der als Eisenkern ausgebildet sein kann, in einem elastischen Mantel
eingebettet, der insbesondere aus einem Elastomer gebildet sein
kann. Es sei klar, daß auch härtere Kunststoffe
für den
Mantel eingesetzt werden können,
der unter Umständen
außenseitig
mit einem weichen Elastomerdichtring zusätzlich versehen ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung sind der Mantel und der Dichtring aus einem Stück gefertigt,
insbesondere gespritzt.
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Des
weiteren kann das erfindungsgemäße Be- und/oder
Entlüftungsventil
einen Überdrucksicherungsmechanismus
aufweisen, bei dem die Gewichtskraft des Ventilglieds durch entsprechendes Massenhinzufügen oder
Entfernen einstellbar ist. Durch Überschreiten des vorbestimmten
Innenüberdrucks
in der Fluidleitung kann die Gewichtskraft des Ventilglieds überwunden
werden, wodurch das Be- und/oder Entlüftungsventil sich automatisch öffnet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist der Elektromagnet mit einer Stellungsregel- und/oder
-steuereinrichtung verbunden. Die Stellungsregel- und/oder -steuereinrichtung
ist mit einem Sensor zum Erfassen der Position des Ventilglieds verbunden.
Hierbei können
optische Sensoren oder Hall-Sensoren eingesetzt werden.
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Des
weiteren betrifft die Erfindung ein Be- und/oder Entlüftungssystem
für ein
Gargerät,
wobei das Be- und/oder Entlüftungssystem
eine an einem Garraum des Gargeräts
anschließbare
Fluidleitung, über
die insbesondere feuchte Garraumluft und/oder Atmosphärenluft
von und/oder in den Garraum führbar
ist, und ein erfindungsgemäßes Be-
und/oder Entlüftungsventil
aufweist.
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Vorzugsweise
ist das Be- und/oder Entlüftungsventil
an einem atmosphärenseitigen
Ende der Fluidleitung angeordnet, wobei das Ventilglied innerhalb
der Fluidleitung liegt, während
der Elektromagnet an der Außenseite
benachbart dem Ventilglied angeordnet ist, um es berührungslos
zu stellen.
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Außerdem betrifft
die Erfindung ein Gargerät mit
einem erfindungsgemäßen Be-
und/oder Entlüftungssystem.
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Schließlich betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen eines Be- und/oder Entlüftungsventils
für ein
Gargerät,
das erfindungsgemäß ausgeführt sein
kann. Gemäß dem erfindungsgemäßen Betätigungsverfahren
wird das Ventilglied elektromagnetisch gestellt, ohne mechanisch
auf das Ventilglied zugreifen zu müssen. Es reicht die Stärke des Magnetsfeldes,
um die Verlagerung des Ventilglieds weg von dem Ventilsitz und dabei
das Überwinden der
Gewichtskraft des Ventilglieds sowie der Haftreibung zwischen Ventilglied
und Ventilsitz zu erreichen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch
die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand
der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Gargeräts, das ein erfindungsgemäßes Be-
und/oder Entlüftungssystem
aufweist;
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2a und 2b jeweils
eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Be-
und/oder Entlüftungsventils
in einer vollständig geöffneten
und in einer vollständig
geschlossenen Ventilstellung; und
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3a und 3b jeweils
eine schematische Querschnittsansicht einer alternativen Ausführung eines
erfindungsgemäßen Be-
und/oder Entlüftungsventils
sowohl in einer offenen als auch in einer geschlossenen Ventilstellung.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Gargerät im allgemeinen
mit der Bezugsziffer 1 versehen. Das Gargerät 1 umfaßt ein allseits
geschlossenes Gehäuse 3,
in dem elektronische Komponenten, Motoren, Steuerungs- und Regelungseinrichtungen
und der Garraum des Gargeräts 1 untergebracht
sind. Der Garraum ist im allgemeinen mit der Bezugsziffer 5 versehen
und ist an der Vorderseite 6 über eine nicht näher dargestellte
Tür zugänglich.
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An
der Rückinnenseite 8 oder
an einer lateralen Innenseite des Garraums 5 ist ein Gebläse 7 vorgesehen,
welches für
eine Frischluftzufuhr von der Atmosphäre atm oder eine Garluftabfuhr
ausgelegt ist. Das Gebläse 7 und
der Garraum 5 sind über eine
Fluidleitung 11 mit Atmosphäre atm verbunden und haben
einen sich von dem Garraum 5 erstreckenden horizontalen
Abschnitt 12 sowie einen Vertikalabschnitt 13.
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An
dem atmosphäreseitigen
Ende 15 der Fluidleitung 11 ist ein erfindungsgemäßes Beund/oder
Entlüftungsventil 17 angeordnet,
daß aus einem
an der Außenseite
der Fluidleitung 11 angeordneten Elektromagnetring 19 und
einem in 1 nicht naher dargestellten
Ventilglied 21 besteht.
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Der
Elektromagnetring 19 ist über ein Kabel 23 mit
einer stromspeisenden Stellungsregel- und/oder -steuereinrichtung verbunden,
wobei über das
Kabel 23 die Bestromung des Elektromagnetrings 19 erreicht
wird.
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Ein
Positionssensor 26 tastet vorzugsweise ständig die
Stellung des Ventilglieds 21 ab und gibt Stellungspositionsinformationen
i an die Stellungssteuerungs- und/oder -regelungseinrichtung 25 weiter.
Die Stellungssteuerungs- und/oder -regelungseinrichtung 25 ist über eine
Kommunikationsleitung 27 mit einem Bedienfeld 29 verbunden,
das von der Vorderseite 6 aus durch eine Bedienperson (nicht dargestellt)
betätigt
werden kann, um Steuersignale s an die Stellungssteuerungs- und/oder
-regelungseinrichtung 25 zu übersenden.
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In
den 2a und 2b ist
das erfindungsgemäße Be- und/oder
Entlüftungsventil 17 im
Detail dargestellt, wobei in 2a das
scheibenförmige Ventilglied 21 in
geschlossenem Zustand ist und in 2b in
einem vollständig
offenen Zustand, wobei Pfeile jeweilige Strömungsrichtungen für das Be-(L) und/oder
Entlüften
(F) anzeigen sollen.
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Das
erfindungsgemäße Be- und/oder
Entlüftungsventil 17 besteht
im wesentlichen aus drei Hauptkomponenten, nämlich dem Ventilsitz 31,
der durch einen Innenabsatz des vertikalen Fluidleitungsabschnitts 13 gebildet
ist. Dem Innenabsatz 31 liegt einem Anschlagsabsatz 33 gegenüber, wobei der
Innenabsatz 31 und der Anschlagsabsatz 33 eine ringförmige Vertiefung
als Aufnahme für
das plattenartige Ventilglied 21 bilden.
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Das
Ventilglied 21 hat einen plattenartigen Eisenkern 37,
der von einem Hartkunststoffmantel 35 umspritzt ist.
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Auf
der dem Ventilsitz 31 zugewandten Seite des Ventilglieds 21 ist
ein umlaufender Dichtring 39 aus einem Elastomermaterial
angeordnet.
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Das
Ventilglied 21 hat an dessen Umfang laterale Führungsstege 41,
die das scheibenförmige Ventilglied 21 in
Radialrichtung führend
an der Innenseite des Fluidleitungsabschnitts 13 abstützen.
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Auf
der dem Anschlagsabsatz 33 zugewandten Seite des Ventilglieds 21 ist
ein Anschlagsring 43 vorgesehen, der in Eingriff mit dem
Anschlagsabsatz 33 kommen kann, um eine vollständig geöffnete Position
(2b) zu definieren.
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Im
unbestromten Zustand des Elektromagnetrings 19 liegt das
Ventilglied 21 unter dem Einfluß seines eigenen Eigengewichts
an einer Dichtfläche des
Ventilsitzes 31 an und dichtet vollständig die Fluidleitung gegenüber Atmosphäre atm 11
ab.
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Bei
Aktivierung des Elektromagnetrings 19, was in 2b durch
die Ringschraffur in den Elektromagnetring 19 angedeutet
ist, wird der Metallkern 37 des Ventilglieds 35 entgegen
dessen Gewichtskraft nach oben berührungslos magnetisch angezogen, welche
Stellbewegung durch den ungefüllten
Pfeil E angedeutet ist.
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In
diesem Fall kann feuchte Garluft an dem Ventilglied 21 vorbei
an die Atmosphäre
atm strömen. Wie
durch die Pfeile L, F angedeutet ist, kann im geöffneten Zustand des Ventilglieds 21 Luft
an dem Ventilglied 21 vorbei in den Garraum 5 strömen.
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In
den 3a und 3b ist
eine alternative Ausführung
eines erfindungsgemäßen Beund/oder Entlüftungsventils 17 dargestellt.
Zur besseren Lesbarkeit der Figurenbeschreibung werden für dieselben
oder ähnlichen
Bauteile des Be- und/oder Entlüftungsventils
im Vergleich mit dem gemäß den 2a und 2b die
gleichen Bezugsziffern verwendet.
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Das
Be- und/oder Entlüftungsventil 17 gemäß 3a und 3b unterscheidet
sich von dem gemäß den 2a und 2b dadurch,
daß der Elektromagnetring 19 unterhalb
des Ventilsitzes 31 angeordnet ist. Bei Aktivierung des
Elektromagnetring 19 wird ein magnetisches Feld M mit einer
derart hohen Stärke
erzeugt, daß der
Metallkern 37 des Ventilglieds 21 von dem Ventilsitz 31 abgestoßen und nach
oben verfahren wird, wie durch den gefüllten Pfeil E in 3b angedeutet
ist.
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Des
weiteren unterscheidet sich die Ausführung gemäß den 3a und 3b von
der gemäß den 2a und 2b dadurch,
daß eine
unterschiedliche Führung
für das
Ventilglied 21 vorgesehen ist. Während das Ventilglied 21 gemäß den 2a und 2b durch
die Innenseite der Fluidleitung 11 geführt ist, wird die Führung des
Ventilglieds 21 gemäß den 3a und 3b durch
eine Art Kolben-Zylinder-Anordnung realisiert. Ein Zapfen 51, der
als Kolben an einer der Fluidleitung 11 zugewandten Innenseite
einer Blende 53 befestigt ist, die an einem atmosphärenseitigen
Ende der Fluidleitung 11 die Fluidleitungsöffnung unter
Ausbildung eines Spalts 55 abdeckt, und sich davon in die
Fluidleitung 11 hinein erstreckt. Der Zapfen 51 besteht
aus einem mit der Blende 53 verbundenen Basisteil und einem daraufgesteckten
Kunststoffstift 61. Der Kunststoffstift 61 hat
eine Außenabmessung,
die im wesentlichen einer in dem Ventilglied 21 ausgebildeten
zylindrischen Aussparung 59 entspricht, so daß der Zapfen 51 das
gestellte Ventilglied 21 translatorisch führen kann.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung
der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung
sein.
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- 1
- Gargerät
- 3
- Gehäuse
- 5
- Garraum
- 6
- Vorderseite
- 7
- Gebläse
- 8
- Rückinnenseite
- 11
- Fluidleitung
- 12
- horizontaler
Abschnitt
- 13
- Vertikalabschnitt
- 15
- atmosphärenseitiges
Ende
- 17
- Be-
und/oder Entlüftungsventil
- 19
- Elektromagnetring
- 21
- Ventilglied
- 23
- Kabel
- 25
- Stellungssteuerungs-
und/oder -regelungseinrichtung
- 26
- Positionssensor
- 27
- Kommunikationsleitung
- 29
- Bedienfeld
- 31
- Ventilsitz
- 33
- Anschlagsabsatz
- 35
- Mantel
- 37
- Eisenkern
- 39
- halbringförmiger Dichtring
- 41
- Führungsstege
- 43
- Anschlagsring
- 51
- Zapfen
- 53
- Blende
- 55
- Spalt
- 59
- Aussparung
- 61
- Stift
- E
- Stellbewegungspfeil
- F
- Entlüftungsströme
- L
- Belüftungsströme
- M
- magnetisches
Feld
- atm
- Atmosphäre
- g
- Gravitationskraft
- i
- Stellungspositionsinformationen
- s
- Steuersignale