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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getränkezubereitungsvorrichtung, insbesondere eine Kaffeemaschine, mit einem Mehrwegmembranventil zur Steuerung und/oder Regelung von zumindest einem Fluidstrom, insbesondere einem Heißwasservorlauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Getränkezubereitungsvorrichtungen mit Membranventilen bekannt. Die bekannten Membranventile werden dabei stößelgeführt betrieben, worunter verstanden werden soll, dass Ventilstößel eine Krafteinwirkung oder eine Entlastung eines Membranabschnittes bewirken, die dann wiederum zum Verschluss oder zur Öffnung eines Fluideingangs oder eines Fluidausgangs führt.
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Ein aus dem Stand der Technik bekannter Anwendungsfall oder eine im Stand der Technik bereits bekannte Verwendung eines derartigen, gattungsgemäßen Membranventils ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung
EP 3 280 300 A1 bekannt, in der das besagte Membranventil genutzt wird um eine Flüssigkeitszufuhr zu einer ersten und zweiten Brühkammer einer Kaffeemaschine zu steuern oder zu regeln.
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Weiter sind aus dem Stand der Technik Stößelventile bekannt, die durch einen Ventilstößel ohne Einwirkung der Ventilstößel auf eine Ventilmembran zur Fluidsteuerung eingesetzt werden. Ein Beispiel einer gattungsgemäßen Verwendung eines Stößelventils ist der
DE 10 2017 220 143 A1 entnehmbar.
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Zudem ist aus dem Stand der Technik die
EP 0 483 700 A1 bekannt, die ein Mehrwegeventil für Heißgetränkezubereitungsvorrichtungen offenbart, das dazu dient, in einem Wassererhitzer erzeugtes Heißwasser oder Heißdampf verschiedenen Einrichtungen, wie Kaffeefilter, Aufschäumdüse und/oder Auffangbehälter zuzuführen. Bedingt durch die hohen Temperaturen und Drücke ist das Mehrwegeventil erheblichen Belastungen ausgesetzt. Die Offenbarung betrifft ein Mehrwegeventil mit einer Lochscheibe und einer drehbaren Steuerscheibe. Durch die Löcher der Lochscheibe sind Stößel zum Verschließen von Verteilerkanälen gesteckt. Die Verteilerkanäle sind in einem Verteilerblock vorgesehen, an den das Mehrwegeventil angeflanscht ist. Die Stellung der Stößel ist durch die Drehstellung der mit einer Führungskulisse für die Stößel versehenen Steuerscheibe bestimmt.
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Bei den bekannten Membranventilen oder genauer gesagt bei den bekannten Stößel-Membran-Ventilen ist dabei vorgesehen, dass eine einzelne Membran, ggf. betätigt durch zwei oder mehr Stößel, vorgesehen ist, die einerseits die Trennung zwischen einem fluidführenden Gehäuseteil und einem mechanischen Gehäuseteil abtrennt und andererseits durch die Betätigung oder durch die Verstellung der Stößel in axialer Richtung Ein- und/oder Ausgangsöffnungen verschließt oder freigibt.
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Dadurch kann zwar ein verhältnismäßig einfacher Aufbau der besagten Ventile erreicht werden, gleichzeitig ist es jedoch nicht ohne weiteres, zumindest nicht ohne einen erheblichen Mehraufwand beim Bauraum, möglich komplexere Ventilfunktionen, also die Steuerung einer Vielzahl von Ein- und/oder Ausgangsöffnungen zu erreichen, da die lokale Verformbarkeit der einzigen oder gemeinsamen Membran eine entsprechende Erhöhung der Stößelanzahl nicht ermöglicht. Denn je nach Öffnungs- oder Verschlusszustand der jeweiligen Eingangsöffnung oder Ausgangsöffnung müssten Teile oder Abschnitte der Membran an den entsprechenden Öffnungen oder Dichtsitzen dichtend anliegen oder zur Dichtung angepresst werden und andere Abschnitte der Membran freigegeben oder ohne Kraftbeaufschlagung die jeweiligen Dichtsitze freigebend realisiert sein, wobei dann gleichzeitig noch eine entsprechende Fluidleitung zwischen den nicht gedichteten oder nicht verschlossenen Ein- und/der Ausgangsgansöffnungen bereitgestellt werden müsste.
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Dementsprechend werden die bekannten Membranventile oder Stößel-Membran-Ventile bei bekannten Getränkezubereitungsvorrichtungen bisher, wie im oben bereits genannten Beispiel, im Wesentlichen für einfache Schalt- oder Steuerungsfunktionalität eingesetzt.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe eine Getränkezubereitungsvorrichtung, insbesondere eine Kaffeemaschine, derart weiterzubilden, dass diese die Probleme im Stand der Technik überwindet und insbesondere einen Einsatz eines Stößel-MembranVentils auch für grundsätzlich komplexere Steuerungs- oder Regelungsaufgaben von zumindest einem Fluidstrom ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Getränkezubereitungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die oben genannte Aufgabe wird durch eine Getränkezubereitungsvorrichtung, insbesondere Kaffeemaschine, mit einem Membranventil zur Steuerung und/oder Regelung von zumindest einem Fluidstrom, insbesondere einem Heißwasservorlauf, gelöst, bei der das Membranventil in an sich bekannter Art und Weise eine Antriebseinrichtung aufweist, mit der ein, bevorzugt rotatorischer, Antrieb einer Stelleinheit des Membranventils bewirkt werden kann, wobei ebenfalls in an sich bekannter Art die Stelleinheit Stellmittel aufweist, die zur axialen Verstellung von Ventilstößeleinheiten dienen und bei der zudem die Ventilstößeleinheiten ebenfalls in gattungsgemäßer Ausbildung wiederum durch die axiale Verstellung zumindest eine Ventilmembran verformen, die ihrerseits die Öffnung und/oder den Verschluss von den Ventilstößeleinheiten zugeordneten, bevorzugt in einem Ventilgehäuse ausgebildeten, Ein- und/oder Auslassöffnungen bewirkt, wobei in erfindungsgemäßer Weiterbildung des Stand der Technik vorgesehen ist, dass jedem der zumindest zwei Ventilstößeleinheiten eine eigene Ventilmembran zugeordnet ist.
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Die Erfindung beruht also auf dem Grundgedanken die Anzahl der Ventilmembrane auf die Anzahl der Ventilstößeleinheiten zu erhöhen, sodass grundsätzlich jeder Ventilstößel oder jede Ventilstößeleinheit eine jeweils eigene Ventilmembran betätigt und dabei die entsprechende Ventilmembran in verschiedene Betriebszustände oder Positionen, insbesondere eine Öffnungsposition und eine Verschlussposition, überführt oder verformt. Dadurch kann bei einer entsprechenden Verbindung die jeweiligen Fluid-Ein- und/oder Ausgangsöffnung(en) ein grundsätzlich beliebig komplexes Stößel-Membran-Ventil realisiert werden. Dies ist insbesondere auch vor dem Hintergrund vorteilhaft, da es über die Stelleinheit sowie über die Stellmittel der Stelleinheit grundsätzlich wenig problematisch ist mehr als zwei Ventilstößel oder Ventilstößeleinheiten zu steuern und axial zu verstellen. Somit kann auch ohne eine Abkehr von bekannten Realisierungsformen der Stelleinheit und der Stellmittel eine entsprechende, komplexe Fluidsteuerung mit durch das Ventil der erfindungsgemäßen Getränkezubereitungsvorrichtung realisiert werden, wobei auf bevorzugte Ausführungsformen der Stelleinheit und der Stellmittel im Nachfolgenden noch genauer eingegangen werden wird. Dadurch wird auch vorteilhaft ermöglicht, dass die besagten Ventile an verschiedenen Orten oder bei verschiedenen Ventilfunktionen in der Getränkezubereitungsvorrichtung zum Einsatz kommen und auch komplexe Ventilfunktionalitäten ausführen oder ermöglichen.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Getränkezubereitungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Ventilmembran in einem radial äußeren Randabschnitt einen, bevorzugt umlaufenden, Randwulst aufweist. Durch einen derartigen Randwulst kann, bevorzugt in Zusammenwirkung mit Gehäuseteilen, bevorzugt einem Ventilgehäuse einerseits und einem Stößelgehäuse oder Steuerungsgehäuse andererseits eine entsprechende Trennung zwischen einem Fluidbereich und einem Steuerbereich bewirkt werden. Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass der Randwulst in axialer Richtung, wobei hierzu die axiale Richtung der Ventilstößeleinheiten betrachtet werden soll, auf beiden Seiten über einen radial innenliegenden Membranabschnitt herausragt. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Montage sowie eine besonders vorteilhafte Dichtwirkung der Ventilmembranen erreicht werden.
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Ebenfalls kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Getränkezubereitungsvorrichtung vorgesehen sein, dass die Ventilmembran einen Aufnahmeabschnitt zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Abschnitts eines Stößels, insbesondere zur Aufnahme eines axialen Endabschnitts des Stößels, der Ventilstößeleinheit aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt, bevorzugt an einer Mantelfläche und einer Stirnfläche des Stößels, kraft- und/oder formschlüssig an dem Stößel zur Anlage kommt. Die entsprechende Ausgestaltung der Ventilmembran mit einem Aufnahmeabschnitt hat verschiedene Vorteile. Einerseits kann durch eine, bevorzugt abschnittsweise, Aufnahme des Stößels in dem Aufnahmeabschnitt der Ventilmembran eine sehr präzise und reproduzierbare Verformung der Membran erreicht werden. Außerdem kann durch eine, bevorzugt kraft- und/oder formschlüssige Anlage des aufgenommenen Stößels oder des aufgenommenen Stößelabschnitts nicht nur eine Druckwirkung sondern auch eine Zugwirkung oder zumindest eine mittelbare Zugwirkung auf die Membran oder Ventilmembran ausgeübt werden. Selbst wenn keine unmittelbare oder mittelbare Zugwirkung auf die Membran ausgeübt werden kann, so kann die Aufnahme eines Abschnitts des Stö-ßels in einen Aufnahmeabschnitt der Ventilmembran dafür sorgen, dass beim Ausbleiben einer externen Krafteinwirkung auf den Stößel oder die Stößeleinheit und damit auf die Ventilmembran die Ventilmembran in einen Ausgangszustand oder Entspannungszustand übergeht und dabei gleichzeitig den Stößel oder den Stößelabschnitt mitbewegt, sodass der Aufnahmeabschnitt der Ventilmembran zumindest auch als Rückstellmechanismus für einen Stößel oder eine Stößeleinheit dient oder dienen kann.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein an einer Stirnfläche eines Stößels kraft- und/oder formschlüssig zur Anlage kommender Bodenwulst des Aufnahmeabschnitts vorgesehen ist oder Teil der Ventilmembran ist, wobei bei einer Axialverstellung der Stößeleinheiten durch eine Anlage des Bodenwulstes an einem Dichtsitz der Ein- und/oder Ausgangsöffnungen diese schließt oder durch ein Abheben von einem Dichtsitz der Ein- und/oder Ausgangsöffnung diese geöffnet wird. Der Bodenwulst der Ventilmembran oder der Bodenwulst des Aufnahmeabschnitts der Ventilmembran dient in dieser Ausführungsform somit auch als Verlängerung des Stößels oder Verlängerung der Stößeleinheit und führt zur Öffnung oder zum Verschluss der jeweiligen Ein- und/oder Ausgangsöffnung, je nachdem ob der Bodenwulst auf einen zur Öffnung gehörigen Dichtsitz aufgepresst wird oder nicht. Durch diese Ausführungsform werden sowohl Vorteile klassischer Stößelventile als auch Vorteile klassischer Membranventile miteinander vereint.
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In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Getränkezubereitungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Ventilstößeleinheit, die auch als Stößeleinheit bezeichnet werden soll, eine, einen Stößel teilweise aufnehmende und/oder führende Stößelkappe aufweist, die insbesondere rückwärtig mit der Stelleinheit zusammenwirkend ausgebildet ist und Mittel zur Aufnahme elastischer Verformungselemente, insbesondere Federn, aufweist. Die Stößeleinheit umfassend die Stößelkappe, und ggf. die elastischen Verformungselemente oder Federn können dabei in besonders vorteilhafter Weise Fertigungstoleranzen, insbesondre Fertigungstoleranzen in axialer Richtung der Stößellängsachse ausgleichen. Bei einer entsprechenden Betätigung der Stelleinheit und einer daraus resultierenden Einwirkung der Stellmittel auf die Stößeleinheit, insbesondere auf die rückwärtig angeordnete und den Stellmitteln zugewandte Stößelkappe wird dabei zunächst die Stößelkappe unter elastischer Verformung der Verformungselemente bewegt. Erst ab einer gewissen Verformung der Verformungselemente wird eine Bewegung der in der Stößelkappe geführten Stößel bewirkt, die ihrerseits dann eine Krafteinwirkung auf die Ventilmembran ausüben. Sowohl die Dichtkappe als auch der Stößel können dabei bevorzugt Widerlager oder Anlageflächen für die elastischen Verformungselemente aufweisen. Für die Stößel kann die Anlagefläche bevorzugt durch einen in Umfangsrichtung abschnittsweise umlaufenden radialen Vorsprung, radialen Ringfortsatz oder Vorsprung gebildet werden. Aufseiten der Stößelkappe kann die Anlagefläche bevorzugt durch einen radial verlaufenden Aufweitungsabschnitt gebildet werden, der den Übergang zwischen einem, bevorzugt rückwärtig angeordneten Führungsabschnitt und einen in axialer Richtung vorderseitig angeordneten Federabschnitt ausbildet.
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Die vorangehend beschriebene Ausgestaltung der Stößeleinheiten kann besonders vorteilhaft mit dem Aufnahmeabschnitt der Ventilmembran zusammenwirken. Dabei wird die Rückführung des Stößels in eine Ausgangsposition oder in eine Öffnungsposition, die durch die vorgespannten elastischen Verformungselemente der Stößeleinheit an sich erschwert oder vermindert wird durch die ebenfalls elastischen Rückstellkräfte der verformten Membran oder Ventilmembran zurück zu einem Ausgangszustand oder entspannten Zustand unterstützt.
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Wie im Zusammenhang mit der vorangehenden Ausführungsform bereits skizziert, kann gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Stößel ein, bevorzugt in Umfangsrichtung abschnittsweise umlaufenden, Vorsprung, insbesondere einen Ringvorsprung aufweist, wobei auf einer Seite ein Ende eines elastischen Verformungselements aufsitzt und bevorzugt auf einer gegenüberliegenden Seite an der Ventilmembran anliegt. Zusätzlich zu dem oben bereits skizzierten vorteilhaften Ausbilden des Ringvorsprungs kann durch die Anlage des Ringvorsprungs an der Ventilmembran, insbesondere in einem radial innenliegenden Membranabschnitt, der jedoch radial außerhalb des, bevorzugt zentral, angeordneten Aufnahmeabschnitts der Ventilmembran angeordnet ist, eine verbesserte Kraftübertragung vom Stößel auf die Ventilmembran gewährleistet werden.
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Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Getränkezubereitungsvorrichtung kann zudem vorsehen, dass zwischen der Antriebseinrichtung und der Stelleinheit eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere eine Kupplungsscheibe angeordnet ist. Diese Kupplungsscheibe kann in besonders vorteilhafter Weise eine Fertigungstoleranz sowie eine Bedienungstoleranz in radialer Richtung ausgleichen.
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Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsvariante kann zudem vorgesehen sein, dass zumindest ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zum Zusammenwirken mit der Stelleinheit, insbesondere zum Zusammenwirken mit Stellmitteln der Stelleinheit, ausgebildet ist und mit Auswertemitteln so verbunden ist, dass anhand der Erfassung eines Schaltzustandes des Schaltelements durch die Auswertemittel die Position der Stelleinheit bestimmbar ist. Mittels der Position der Stelleinheit oder der Position der Stellmittel kann wiederum auf die Position der Stößel oder der Stößeleinheit(en) zurückgeschlossen werden. Diese wiederum erlauben eine Auskunft über den Öffnungs- oder Verschlusszustand der jeweiligen Ein- und/oder Ausgangsöffnung des Ventils. Das Schaltelement kann beispielsweise in der Form eines Reedschalters ausgebildet sein. Folglich kann über das zumindest eine Schaltelement der Schaltzustand des Ventils oder zumindest der Schaltzustand einer Membran und der dazugehörigen Ein- und/oder Ausgangsöffnung nachvollzogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Messelement in Form eines Relativ- oder Absolutwertgebers realisiert sein, der die Absolut- oder Relativposition der Stelleinheit, insbesondere den rotatorischen Absolut- oder Relativzustand der Stellmittel erfasst, sodass auch aus der Erfassung des Zustands der Stelleinheit auf die aktuelle Funktion oder auf die aktuelle Schaltung des Membranventils zurückgeschlossen werden kann.
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Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Getränkezubereitungsvorrichtung sowie vorteilhafte, exemplarische Ausführungsformen sind in den lediglich schematischen Figuren wiedergegeben.
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Darin zeigen:
- 1: eine schematische Schnittzeichnung durch ein Membranventil zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Getränkezubereitungsvorrichtung;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Membranventils gemäß 1;
- 3: eine schematische Darstellung eines Teils eines Membranventils zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Getränkezubereitungsvorrichtung;
- 4: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getränkezubereitungsvorrichtung.
- 5: eine schematische Schnittansicht durch eine Ventilmembran
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In der Schnittdarstellung der 1 ist ein Membranventil zu erkennen, welches in einer erfindungsgemäßen Getränkezubereitungsvorrichtung zum Einsatz kommen kann. Das Membranventil oder Stößel-Membran-Ventil umfasst gemäß der dargestellten Ausführungsform zunächst verschiedene Gehäuseelemente. Einerseits vorgesehen ist ein Ventilgehäuse 1, in dem die zu steuernden oder zu regelnden Fluide geführt werden und somit ein- und/oder ausströmen. An das Ventilgehäuse 1 schließt sich ein Stößelgehäuse 2 in axialer Richtung an, wobei das Stößelgehäuse 2 wiederum einen oberen Gehäuseteil 2.1 und einen unteren Gehäuseteil 2.2 aufweist. Der untere Gehäuseteil 2.2 ist im montierten Zustand des Membranventils mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden oder grenzt zumindest an diese an.
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An dem axial rückwärtigen Ende des oberen Gehäuseteils 2.1 des Stößelgehäuses 2 befindet sich eine Öffnung zur Durchführung einer Antriebseinrichtung 10. Die Antriebseinrichtung 10 ist im Beispiel der 1 als händisch bedienbarer Drehknopf ausgebildet. Die Antriebseinrichtung 10 kann gleichfalls jedoch auch als motorische Antriebseinrichtung ausgebildet sein. Die Antriebseinrichtung 10 ist einerseits auf dem Gehäuseäußeren des Stößelgehäuses 2 abgestützt, greift jedoch gleichzeitig in das Gehäuseinnere des Stößelgehäuses 2 ein. Dadurch können Antriebskräfte, insbesondere rotatorische Antriebskräfte auf eine Stelleinheit 7 übertragen werden. Zwischen Stelleinheit 7 und Antriebseinrichtung 10 ist dabei eine Kupplungsscheibe 8 vorgesehen, die unmittelbar mit der Antriebseinrichtung 10 in Kontakt steht bzw. kraftschlüssig verbunden ist und gleichermaßen mit der Stelleinheit 7verbunden ist, die auf einer von der Kupplungsscheibe 8 abgewandten Seite Stellmittel 13, insbesondere Stellkulissen oder radial verlaufende Stellnocken aufweist. Die Stellmittel 13, sind vorgesehen, um mit den Ventilstößeleinheiten 12 zusammenwirken. Die Stellmittel 13 sind dabei dazu ausgebildet in axialer Richtung A, wobei die axiale Richtung A entlang der Längsachse der Ventilstößeleinheiten 12 verläuft, je nach Rotationsposition der Stelleinheit 7 eine Kraft auf die Ventilstößeleinheiten 12 auszuüben. Die Stelleinheit 7 und die Kupplungsscheibe 8 sind in dem Stößelgehäuse 2 drehbar gelagert. Die Kupplungsscheibe sorgt bevorzugt für einen radialen Toleranzausgleich zwischen Stelleinheit 7 und Antriebseinrichtung 10.
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Ebenfalls im Stößelgehäuse 2 zumindest teilweise angeordnet sind die Ventilstößeleinheiten 12. Die Ventilstößeleinheiten 12 umfassen ihrerseits einen Stößel 4, eine Stößelkappe 6 sowie elastische Verformungselemente 5, die im Beispiel der 1 als Federn ausgebildet sind.
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Die Stößelkappe 6 weist dabei in einem axial hinteren Abschnitt einen Führungsabschnitt 14 auf, der eine Führung des Stößels 4 in axialer Richtung unterstützen kann. Die Stößelkappe 6 weist zudem in einem Aufweitungsabschnitt 15 einen Anschlag 16 für die elastischen Verformungselemente 5 auf. Das Gegenstück des Anschlags 16 wird aufseiten des Stößels 4 durch einen in Umfangsrichtung umlaufenden Vorsprung, insbesondere einen Ringvorsprung 26 gebildet, an dem auf einer Seite die elastischen Verformungselemente 5 abgestützt sind und auf dessen gegenüberliegender Seite ein radial innenliegender Abschnitt einer Ventilmembran 3 anliegt.
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Die Ventilmembran 3 stellt ihrerseits für beide der in der 1 dargestellten Ventilstößeleinheiten 12 auch den Übergang zwischen dem mechanischen Teil des Membranventils 3 dar, der im Stößelgehäuse 2 aufgenommen ist und dem fluidführenden Teil des Membranventils dar, der im Ventilgehäuse 1 aufgenommen ist. Zur entsprechenden Dichtwirkung weisen die Ventilmembranen 3 in einem radial äußeren Randabschnitt einen Randwulst 17 auf, der zur Dichtwirkung in entsprechende Ausnehmungen sowohl aufseiten des Ventilgehäuses 1 als auch aufseiten des Stößelgehäuses 2 eingreift. Weiterhin kann der 1 entnommen werden, dass die Ventilmembran 3 einen Aufnahmeabschnitt 18 aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt 18 zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Endabschnitts 19 des Stößels 4 dient und wobei der Aufnahmeabschnitt 18 der Ventilmembran 3 so ausgebildet ist, dass er an einer Mantelfläche und einer Stirnfläche des Endabschnitts 19 des Stößels 4 kraftschlüssig und/oder formschlüssig zur Anlage kommt.
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Auf den Bodenwulst der Ventilmembran 3, der sich auf der gegenüberliegenden Seite des Stößels 4 im Bereich des Aufnahmeabschnitts 18 der Ventilmembran 3 befindet, wird im Rahmen der 5 noch detailliert eingegangen werden.
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Grundsätzlich lässt sich die Funktion des Membranventils der 1 anhand der Schnittzeichnung gut erkennen. Über eine Rotation der Antriebseinrichtung 10 kann durch die Vermittlung der Kupplungsscheibe 8, die ihrerseits zur Ausgleichung eines Axialversatzes zwischen Antriebseinrichtung 10 und Stelleinheit 7 dient, eine rotatorische Antriebskraft auf die Stelleinheit 7 übertragen werden. Die Stellmittel 13 der Stelleinheit 7, die als radial umlaufende Nocken oder Kulissenbahnen ausgebildet sein können, üben ihrerseits abhängig von der Rotationsposition der Stelleinheit 7 eine Kraft auf die Stößelkappe 6 aus. Die Stößelkappe 6 überträgt, nach einer zuvor erfolgten, elastischen Verformung der Verformungselemente 5, eine Kraft auf den Stößel 4, wodurch wiederum eine Stellbewegung der Stößel 4 ausgelöst wird, die dann die Ventilmembran 3 auf einen Ventilsitz zubewegt und schließlich den Ventilsitz abdeckt und damit eine Fluideingangs- und/oder Ausgangsöffnung verschließt. Umgekehrt ist selbstredend bei einer entsprechenden Verstellung der Stelleinheit 7, die damit einhergeht, dass über die Stellmittel 13 die Stößelkappe 6 entlastet wird vorgesehen, dass nach einer Entspannung der Verformungselemente 5 der Stößel 4 in axialer Richtung angehoben wird und damit die Ventilmembran 3 den Dichtsitz freigibt und die entsprechende Eingangs- und/oder Ausgangsöffnung des Ventils öffnet. Die Ausgestaltung der Ventilstößeleinheiten 12 ist besonders vorteilhaft, weil über die Verformungselemente 5 ein Toleranzausgleich in axialer Richtung stattfinden kann, sodass die Ventilstößeleinheiten 12 etwaige produktionsbedingte oder fertigungsbedingte axiale Toleranzen ausgleichen können.
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Gleichermaßen ist besonders vorteilhaft, dass sowohl über einen Endabschnitt 19 des Stößels 4 im Zusammenwirken mit dem Aufnahmeabschnitt 18 der Ventilmembran 3 als auch über die Anlage des Vorsprungs, insbesondere des Ringvorsprungs 26 des Stößel 4 an der Ventilmembran 3 eine Kraftübertragung auf die Ventilmembran 3 stattfindet. Dadurch können die Ventilmembranen 3 besonders gut und gezielt verformt werden.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf das untere Gehäuseteil 2.2 des Stößelgehäuses 2 und eine in diesem Gehäuseteil 2.2 angeordnete Stelleinheit 7, die als Stellscheibe ausgebildet ist und Stellmittel 13 in Form von radial umlaufenden Stellkulissen oder Stellnockenverläufen aufweist. Über die Stellmittel 13 können die Ventilstößeleinheiten 12, insbesondere die Stößelkappen 6 je nach Rotationsposition der Stelleinheit 7 kraftbeaufschlagt werden und dadurch die Stößel 4 bewegt werden, wobei die Stößel 4 ihrerseits die Verformung der Ventilmembranen 3 verursachen und über ein Anpressen der Ventilmembranen 3 an einen Ventilsitz die Öffnung oder den Verschluss der jeweiligen Ein- und/oder Auslassöffnung im Ventilgehäuse 1 verursachen.
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Das Ventilgehäuse 1 ist in der 3 abermals in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Darin gezeigt sind zudem Zuflüsse oder Abflüsse 9 für ein oder mehrere Fluide. Weiterhin ist eine Ventilstößeleinheit 12 samt Ventilmembran 3 beispielhaft dargestellt. In einem danebenliegenden Ventilsegment ist die Ventilstößeleinheit 12 ausgeblendet. Stattdessen ist eine zentral angeordnete Eingangsöffnung 20 und eine seitlich ausgebildete Ausgangsöffnung 21 dargestellt. Durch ein axiales Verstellen der Ventilstößeleinheit 12 und eine dadurch bewirkte axiale Verstellung des Stößels 4 kann die Eingangsöffnung 20 verschlossen oder geöffnet werden.
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Die 4 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Getränkezubereitungsvorrichtung 22, wobei das im Rahmen der 1 bis 3 dargestellte Membranventil 23 beispielsweise aber keinesfalls ausschließlich im Bereich eines Heißwasservorlaufs zum Einsatz kommen kann. Das Membranventil 23 ist entsprechend in der 4 dargestellt.
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Die 5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer vorteilhaften Ausführungsform der Ventilmembran 3. Darin ist einerseits der radial äußere Randwulst 17 sowie der Aufnahmeabschnitt 18 erkennbar. An dem axialen Ende des Aufnahmeabschnitts 18, der zum Anliegen oder zum Anpressen an einen Ventilsitz zum Einsatz kommen kann, ist gemäß der vorteilhaften Darstellung der 5 ein Bodenwulst 24 ausgebildet. Der Bodenwulst 24 kann damit die Ein- und/oder Ausgangsöffnung 20, 21 dadurch verschließen, dass über den in der 5 nicht dargestellten Stößel 4 die Ventilmembran 3 aus einer Ruheposition oder aus einer Gleichgewichts- oder Entspannungsposition elastisch ausgelenkt wird und dabei ein Anpressen des Bodenwulstes 24 gegen einen Dichtsitz einer Ein- und/oder Ausgangsöffnung 20, 21 erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilgehäuse
- 2
- Stößelgehäuse
- 2.1
- oberes Gehäuseteil
- 2.2
- unteres Gehäuseteil
- 3
- Ventilmembran
- 4
- Stößel
- 5
- elastisches Verformungselement
- 6
- Stößelkappe
- 7
- Stelleinheit
- 8
- Kupplungsscheibe
- 9
- Zuflüsse- bzw. Abflüsse
- 10
- Antriebseinrichtung
- 12
- Ventilstößeleinheit
- 13
- Stellmittel
- 14
- Führungsabschnitt
- 15
- Aufweitungsabschnitt
- 16
- Anschlag
- 17
- Randwulst
- 18
- Aufnahmeabschnitt
- 19
- Endabschnitt
- 20
- Eingangsöffnung
- 21
- Ausgangsöffnung
- 22
- Getränkezubereitungsvorrichtung
- 23
- Membranventil
- 24
- Bodenwulst
- 26
- Ringvorsprung
- A
- Richtung
