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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Hahn zur Durchleitung von Fluiden.
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Stand der Technik
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Derartige Hähne sind bereits in vielfältiger Form und Ausgestaltung bekannt und gebräuchlich. So offenbart beispielsweise die
DE 10 2013 001 646 A1 unter anderem einen gattungsgemässen Hahn mit Gehäuse und Küken. Das Gehäuse umfasst eine Öffnung, in welcher ein Stift des Kükens geführt ist. Ferner ist eine Stufe vorgesehen, so dass das Küken angehoben und der Stift auf der Stufe abgelegt werden kann, um das Küken in eine Reinigungslage zu bringen.
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Nachteilig an derartigen Hähnen ist einerseits, dass eine Fehlbedienung möglich ist. Andererseits besteht der Nachteil, dass das Küken nicht sicher in der Reinigungslage gehalten wird.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führt der Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein erfindungsgemässer Hahn zur Durchleitung von Fluiden umfasst ein Gehäuse und ein Küken, wobei das Küken von einer Fluidleitung durchsetzt ist, und wobei das Gehäuse zumindest eine Fluidleitungs-Anbindung umfasst.
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Der erfindungsgemässe Hahn kann beispielsweise zur Durchflusssteuerung von fluidführenden Kanälen oder Leitungen von Endoskopen, Trokarhülsen oder Schaftsystemen oder zur Durchflusssteuerung von anderen medizinischen, insbesondere chirurgischen Geräten genutzt werden. Weiterhin kann der erfindungsgemässe Hahn auch in anderen technischen Gebieten zum Einsatz kommen, in denen eine Durchflusssteuerung genutzt wird. So kann beispielsweise an Anwendungen in der Luftfahrt gedacht sein.
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In Betriebslage sitzt das Küken im Gehäuse und kann eine Rotation um eine Drehachse ausführen, so dass die Fluidleitung des Kükens mit der zumindest einen Fluidleitungs-Anbindung des Gehäuses wahlweise fluchtend angeordnet werden kann, um die Durchleitung eines Fluids zu ermöglichen.
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Das Küken kann einen Griff umfassen, mit welchem ein Benutzer die Rotation des Kükens durchführen kann.
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Das Küken kann entlang der Drehachse bewegt werden, um aus der Betriebslage in eine Reinigungslage gebracht zu werden.
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Das Küken umfasst einen im Wesentlichen radial zur Drehachse von einer Kükenoberfläche abkragenden Stift, welcher in eine Öffnung des Gehäuses hineinragt.
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Die Öffnung ist so gestaltet, dass der Stift und somit das Küken in der Reinigungslage gehalten werden kann, und nur durch Drehung zurück in die Betriebslage gelangt.
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Die Öffnung ist in Form einer Nut oder eines Schlitzes gestaltet und der Stift ist in Form eines Nutensteins in dieser Nut oder in diesem Schlitz geführt.
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Die nut- oder schlitzförmige Öffnung erlaubt nur in einer vordefinierten Drehlage des Kükens eine Translation entlang der Drehachse. Unter einer Drehlage wird hierbei eine Ausrichtung des Kükens verstanden, welche durch Rotation erreicht und verändert werden kann. Indem die Translation nur in einer vordefinierten Drehlage erlaubt ist, wird verhindert, dass das Küken aus jeder anderen als der vordefinierten Drehlage von der Betriebslage in die Reinigungslage gebracht wird.
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Wird die Reinigungslage erreicht, so kann der Hahn den Durchfluss von Fluiden unabhängig von der Drehlage des Kükens nicht mehr unterbinden. Da der erfindungsgemässe Hahn beispielsweise zur Durchflusssteuerung für fluidführende Kanäle von Endoskopen verwendet wird, ist es natürlich kritisch, wenn die Reinigungslage aus jeder beliebigen Drehlage heraus erreichbar ist. Diesem Risiko begegnet die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Hahns, wonach eine Translation nur in einer vordefinierten Drehlage erlaubt ist.
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Die Fluidleitung kann vorzugsweise Fluide, d.h. Flüssigkeiten oder Gase leiten. Es kann auch daran gedacht sein, sonstige Medien, beispielsweise Suspensionen, Gemenge, Schäume, Nebel, Rauch, Aerosol etc. zu leiten.
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Die Fluidleitungs-Anbindung(en) ist/sind vorzugsweise Kanal-Abschnitt(e) im Gehäuse. Diese können mit bekannten Leitungen oder dergleichen von Endoskopen oder dergleichen verbunden sein, oder Teil dieser Leitungen sein.
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Das Gehäuse umfasst vorzugsweise einen Sitz für das Küken. Der Hahn ist bevorzugt als Kegelhahn ausgestaltet, d.h. das Küken und demensprechend auch der komplementär geformte Sitz sind im Wesentlichen kegelförmig, kegelstumpf-förmig oder zumindest mit zu einer Seite hin abnehmendem Durchmesser ausgestaltet. Auf diese Weise ist eine translatorische Bewegung entlang der Drehachse ausgehend von der Betriebslage, in welcher das Küken dichtend im Sitz des Gehäuses aufgenommen ist, auch nur in eine Richtung möglich.
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Unter einer Reinigungslage wird beispielsweise eine Spülstellung verstanden. In der Reinigungslage ist das Küken nicht mit der Sitzfläche des Gehäuses im Eingriff. Somit können auch die Sitzfläche und eine Oberfläche des Kükens in der Reinigungslage umspült werden. Gleichzeitig wird in der Reinigungslage vorzugsweise auch die das Küken durchsetzende Fluidleitung durchspült.
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Die Öffnung kann nutförmig, d.h. geschlossen, oder schlitzförmig, d.h. offen sein.
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Die Öffnung kann einen ersten und einen zweiten Abschnitt umfassen. Der Stift kann derart im ersten Abschnitt geführt sein, dass eine Rotation des Kükens um die Drehachse erlaubt ist, wobei eine Translation des Kükens entlang der Drehachse unterbunden wird. Der zweite Abschnitt kann eine Translation entlang der Drehachse erlauben.
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Eine Höhe des ersten Abschnitts kann im Wesentlichen einem Durchmesser des Stifts entsprechen. Hierbei meint „im Wesentlichen“, dass eine signifikante translatorische Bewegung entlang der Drehachse unterbunden wird, die Höhe aber dennoch ausreichend bemessen ist, um bei einer Rotation das notwendige Spiel für diese Rotation des Stifts im ersten Abschnitt zu ermöglichen, ohne dass der Stift im ersten Abschnitt verkantet.
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Der zweite Abschnitt kann eine Halteeinrichtung umfassen, deren Lage entlang der Drehachse sich von der Lage des ersten Abschnitts unterscheidet. Die Halteeinrichtung ist vorzugsweise geeignet, den Stift und somit das Küken in Reinigungslage zu halten.
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Die Halteeinrichtung kann eine Mulde umfassen. Die Halteeinrichtung kann im Allgemeinen ausgestaltet sein, um den Stift kraft- und/oder formschlüssig in der Reinigungslage zu halten.
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Die Halteeinrichtung, welche beispielsweise als Mulde ausgebildet ist, erlaubt es, den Stift und somit das Küken sicher in der Reinigungslage zu halten. Es besteht beispielsweise keine Gefahr, dass bereits durch versehentliches leichtes Berühren des Griffs eine Rotation des Kükens bewirkt wird, durch welche dieses von der Reinigungs- in die Betriebslage gebracht wird.
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Es kann in sämtlichen Ausführungsbeispielen daran gedacht sein, das Küken durch einen Kraftspeicher wie beispielsweise eine Feder in den Sitz zu pressen. Dieser Kraftspeicher kann insbesondere eine Spiralfeder sein.
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Der Kraftspeicher kann sich an einer geeigneten Stelle am Gehäuse abstützen und das Küken in den Sitz pressen. Ein Anheben des Kükens zum Einstellen der Reinigungslage erfolgt hierbei durch Anheben des Kükens entgegen der vom Kraftspeicher auf das Küken übertragenen Kraft. Dies wirkt einem versehentlichen Einstellen der Reinigungslage entgegen. Ferner kann die Kraft des Kraftspeichers, insbesondere der Spiralfeder, das Küken in der Reinigungslage auch in die Mulde bzw. im Allgemeinen in die Halteeinrichtung drücken.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 ein Gehäuse 2 mit zwei Fluidleitungs-Anbindungen 5 ohne Küken 3 sowie in den
- 2 bis 4 einen erfindungsgemässen Hahn 1 beim Übergang von einer Betriebslage (2) in eine Reinigungslage (4).
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Ausführungsbeispiel
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In 1 ist ein Gehäuse 2 eines erfindungsgemässen Hahns 1 ohne Küken 3 dargestellt.
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Zu erkennen sind zwei Fluidleitungs-Anbindungen 5, eine Drehachse 6 und eine Öffnung 8. Die Öffnung 8 umfasst einen ersten Abschnitt 9, welcher im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse 6 verläuft, sowie einen zweiten Abschnitt 10, welcher im Wesentlichen parallel zur Drehachse 6 verläuft. Eine Höhe 11 des ersten Abschnitts 9 sowie eine Breite 12 des zweiten Abschnitts 10 sind eingezeichnet. Ferner sind eine Breite 13 einer Mulde 14 sowie ein Sitz 16 erkennbar. Eine Lage der Mulde 14 entlang der Drehachse 6 unterscheidet sich von einer Lage des ersten Abschnitts 9 entlang der Drehachse bzw. relativ zur Drehachse 6. Die Mulde 14 ist sozusagen weiter oben angeordnet.
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In den 2 bis 4C ist zusätzlich das Küken 3 mit einer Fluidleitung 4, einer Verlängerung 19 und einem Griff 15 erkennbar.
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Das Gehäuse 2 ist in den 1, 2, 3A und 4A jeweils in Schnittdarstellung gezeigt. Hierbei ist die Schnittebene so gewählt, dass möglichst viele Details des Gehäuses 2 erkennbar sind. Die Schnittebene beinhaltet die (gedachten) Mittellängsachsen der Fluidleitungs-Anbindungen 5. Im Bereich des Sitzes 16 und der Öffnung 8 ist die Schnittebene konvex gekrümmt, um die Öffnung 8 inklusive der Abschnitte 9, 10 abzubilden.
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Die 3B zeigt eine nicht geschnittene Seitenansicht des Hahns 1 nach 3A. Die 3C zeigt eine Draufsicht auf den Hahn 1 nach 3A.
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Die 4B zeigt eine nicht geschnittene Seitenansicht des Hahns 1 nach 4A. Die 4C zeigt eine Draufsicht auf den Hahn 1 nach 4A. Bezugnehmend auf die 1 bis 4 erklärt sich die Funktionsweise des erfindungsgemässen Hahns 1 folgendermassen:
- In der in 2 dargestellten Betriebslage wird durch Drehen des Kükens 3 um die Drehachse 6 festgelegt, ob ein Fluid von der links im Bild gezeigten Fluidleitungs-Anbindung 5 in die rechts im Bild gezeigte Fluidleitungs-Anbindung 5 gelangen kann. Ein Durchfluss kann gesperrt werden, wenn das Küken 3 mit Hilfe des Griffs 15 so gedreht wird, wie dies in 2 gezeigt ist. Die Fluidleitung 4 verläuft dann orthogonal zu den Fluidleitungs-Anbindungen 5. Da das Küken 3 im Sitz 16 aufgenommen ist (in 2 nicht im Detail erkennbar) und die Fluidleitung 4 in eine sperrende Drehlage gebracht wurde, ist die Durchleitung von Fluiden nicht möglich.
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Wird das Küken 3 durch Drehen des Griffs 15 um 90° gedreht, so wird ausgehend von der in 2 dargestellten Lage die in den 3A-C dargestellte Lage erreicht. Die Fluidleitung 4 ist fluchtend mit den Fluidleitungs-Anbindungen 5 angeordnet, so dass ein Fluid den Hahn 1 passieren kann. Es handelt sich also um die durchleitende Drehlage.
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Die 2 und 3A-C zeigen jeweils das Küken 3 in einer Betriebslage, in welcher das Küken 3 mit dem Sitz 16 in Eingriff ist und vorzugsweise in den Sitz 16 gepresst wird. Die Betriebslage umfasst also sowohl die durchleitende Position bzw. Drehlage (3A-C) als auch die sperrende Position bzw. Drehlage (2).
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Ausgehend von den 3A-C kann das Küken 3 von der Betriebslage in eine Reinigungslage bewegt werden. Hierzu wird das Küken 3 nach oben entlang der Drehachse 6 angehoben, es erfolgt also eine Translation entlang der Drehachse 6. Die Richtung dieses Nach-Oben-Anhebens wird durch den Pfeil 17 angedeutet. Um das Küken 3 in der Reinigungslage zu sichern, wird der Stift 7 in der Mulde 14 abgelegt. Das Küken 3 muss also ein Stück angehoben oder mit grosser Kraft gedreht werden, um ausgehend von der in den 4A-C dargestellten Reinigungslage wieder in die Betriebslage gebracht zu werden.
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In der Reinigungslage (4A-C) befinden sich eine Oberfläche des Kükens 3 und ein Sitz 16 nicht im Eingriff. Beide Flächen können somit gereinigt werden, wenn eine Reinigungsflüssigkeit durch eine der Fluidleitungs-Anbindungen 5 in den Hahn 1 eingeleitet wird. Durch die gezeigte Anordnung von Fluidleitung 4 und Stift 7 am Küken 3 ist ferner gewährleistet, dass in der Reinigungslage auch Reinigungsflüssigkeit durch die Fluidleitung 4 fliesst. Hierzu ist die Fluidleitung 4 so angeordnet, dass sie noch immer teilweise mit den Fluidleitungs-Anbindungen 5 fluchtet, wenn der Stift 7 in der Mulde 14 liegt.
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Aus den Figuren geht hervor, dass die Höhe 11 des ersten Abschnitts 9 so gewählt ist, dass ein Anheben des Kükens 3 entlang der Drehachse 6 erst möglich ist, wenn die Fluidleitung 4 im Wesentlichen mit den Fluidleitungs-Anbindungen 5 fluchtet. Vorher sperrt die formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 9 und dem Stift 7 ein solches Anheben in der Funktionsweise von Nut und Nutenstein. Die Höhe 11 ist vorzugsweise so gewählt, dass sie im Wesentlichen dem Durchmesser des Stifts 7 sowie dem für eine Rotation ohne Verkanten notwendigen Spiel entspricht.
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Die Breite 12 des zweiten Abschnitts 10 ist vorzugsweise möglichst klein gehalten. Üblicherweise entspricht sie maximal dem zwei- bis dreifachen Durchmesser des Stiftes 7. Die Breite 13 der Mulde 14 entspricht vorzugsweise in etwa dem Durchmesser des Stifts 7.
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Indem die Anordnung bzw. der Verlauf von Fluidleitung 4 und Stift 7 des Kükens 3 in der dargestellten Art gewählt werden, wird sichergestellt, dass bei Auswahl der sperrenden Stellung des Kükens 3 ein versehentliches fehlerhaftes „Öffnen“ des Hahns 1 durch Anheben des Kükens 3 nicht erfolgen kann. Erst wenn die Fluidleitung 4 teilweise fluchtend mit den Fluidleitungs-Anbindungen 5 angeordnet und somit fluidtechnisch mit diesen verbunden ist, erreicht der Stift 7 diejenige Drehlage, welche ein Anheben des Kükens 3 entlang der Drehachse 6 erlaubt.
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Obwohl nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen hinzufügen kann, ohne Wesen und Umfang der Erfindung zu verlassen.
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Das Küken 3 kann anstelle der gezeigten linear verlaufenden Fluidleitung 4 auch eine krumme oder verzweigte Fluidleitung umfassen. Eine Anordnung des Stifts 7 am Küken 3, welche letztlich bestimmt, wie die Fluidleitung 4 angeordnet ist, wenn das Küken 3 entlang der Drehachse 6 angehoben werden kann, kann an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden.
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Da das Anheben des Kükens 3 in der Regel eine unerwünschte und somit fehlerhafte Verbindung zwischen den Fluidleitungs-Anbindungen 5 schaffen kann, wird stets versucht, dass dieses Anheben nicht in einer kritischen Drehlage des Kükens 3 erfolgen kann. Eine kritische Drehlage liegt beispielsweise dann vor, wenn das Küken 3 einen Durchfluss eines Fluids eigentlich teilweise oder insbesondere vollständig sperren sollte.
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Es kann auch an Ausführungsbeispiele gedacht sein, in denen es keine Rolle spielt, ob das Küken 3 sich beim Anheben in einer kritischen oder unkritischen Drehlage befindet. In diesen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise jede Drehlage kritisch sein. Dennoch wird auch in solchen Ausführungsbeispielen durch die dargestellte Öffnung 8 verhindert, dass das Küken 3 an jeder beliebigen Drehlage nach oben angehoben werden kann. Ein solches Anheben kann vielmehr nur aus einer vorgegebenen Drehlage heraus erfolgen.
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Anstelle der Mulde 14 kann irgendeine Einrichtung zum Einsatz kommen, welche den Stift 7, beispielsweise kraft- und/oder formschlüssig, in der angehobenen Reinigungslage gemäss den 4A-C hält.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse 2 zwischen den Fluidleitungs-Anbindungen 5 an nur zwei Stellen geöffnet. Einerseits ist die Ausnehmung 18 vorgesehen. Andererseits ist gegenüber der Ausnehmung 18 meist notwendigerweise eine Ausnehmung oder Öffnung vorgesehen, durch welche eine Verlängerung 19 des Kükens 3 aus dem Gehäuse 2 heraustritt. Diese Verlängerung 19 geht anschliessend in den Griff 15 über.
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Die Öffnung 8 ist also vorzugsweise eine Nut und kein Schlitz. Die Öffnung 8 ist also vorzugsweise nur nach innen geöffnet. Somit kann kein Schmutz oder dergleichen von aussen in die Öffnung 8 eindringen. Es hat sich herausgestellt, dass eine Reinigung des gesamten Hahns 1 auch bei Verwendung der nutförmigen Öffnung 8 problemlos möglich ist.
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Etwaige Verschmutzungen können ferner problemlos über die Ausnehmung 18 hinausgespült werden, wenn das Küken 3 sich in der Reinigungslage befindet. Der nahe des Sitzes 16 befindliche Schmutz muss also im Gegensatz zu Hähnen gemäss dem Stand der Technik nicht nach oben (in Richtung Griff 15) oder durch die Fluidleitungs-Anbindung 5 befördert werden.
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In Betriebslage wird die Ausnehmung 18 verschlossen, indem das Küken 3 entgegen der Pfeilrichtung 17 in den Sitz 16 gepresst wird.
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In sämtlichen Ausführungsbeispielen kann ferner ein Kraftspeicher wie beispielsweise eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, vorgesehen sein, welche das Küken 3 entgegen der Pfeilrichtung 17 in den Sitz 16 presst. So kann beispielsweise eine Spiralfeder (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche die Verlängerung 19 umfängt und sich beispielsweise oben am Gehäuse 2 abstützt und auf dem Küken 3 aufliegt, um dieses nach unten (entgegen der Pfeilrichtung 17) mit Kraft zu beaufschlagen. Es kann an zahlreiche geeignete Flächenabschnitte des Gehäuses 2 gedacht sein, welche als Anschlag für eine solche Feder dienen. So kann beispielsweise in dem Bereich, in welchem die Verlängerung 19 aus dem Gehäuse 2 heraustritt ein Innengewinde im Gehäuse 2 angeordnet sein, in welches ein als Anschlag dienender Gewindering eingedreht werden kann. Der Vorteil einer solchen Anordnung ist, dass durch Herausdrehen des Gewinderings die Feder und auch das Küken 3 entfernt werden können. Dieser Gewindering kann auch als Verliersicherung und/oder Halteeinrichtung für das Küken 3 dienen. Zahlreiche Alternativen zur vorbeschriebenen Anordnung sind denkbar. Vorzugsweise ist jedenfalls ein Kraftspeicher vorgesehen, welcher sich an einem als Anschlag dienenden Abschnitt des Gehäuses 2 abstützt und das Küken 3 mit einer Kraft beaufschlagt, welche das Küken 3 in den Sitz 16 presst.
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Diese Feder oder im Allgemeinen dieser Kraftspeicher ist auch hilfreich, wenn das Küken 3 in die Reinigungslage gebracht wurde. Dies erfolgt notwendigerweise unter Überwindung der Kraft des Kraftspeichers oder der Feder durch den Benutzer, welcher das Küken 3 am Griff 15 in Pfeilrichtung 17, also entgegen der Kraft, nach oben zieht und danach den Stift 7 in der Mulde 14 ablegt. In der Reinigungslage (4) bewirkt die vorgenannte Kraft dann, dass der Stift 7 entgegen der Pfeilrichtung 17 in die Mulde 14 gedrückt wird. Dadurch wird ein versehentliches Verlassen der Reinigungslage verhindert.
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Auf die Ausnehmung 18 kann auch verzichtet werden.
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Der Griff 15 kann anders geformt sein.
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Wird statt der bevorzugt geschlossenen Öffnung 8 eine schlitzförmige Öffnung gewählt, welche einen Durchbruch des Gehäuses 2 darstellt, so könnte ein Griff auch am Stift 7 angebracht sein. Schliesslich durchgreift der Stift 7 in solch einem Ausführungsbeispiel die Wand des Gehäuses 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hahn
- 2
- Gehäuse
- 3
- Küken
- 4
- Fluidleitung
- 5
- Fluidleitungs-Anbindung
- 6
- Drehachse
- 7
- Stift
- 8
- Öffnung
- 9
- Erster Abschnitt
- 10
- Zweiter Abschnitt
- 11
- Höhe
- 12
- Breite
- 13
- Breite
- 14
- Mulde
- 15
- Griff
- 16
- Sitz
- 17
- Pfeil
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Verlängerung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013001646 A1 [0002]
