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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drei-Wege-Elektroventil bzw. ein Drei-Wege-Magnetventil für den Zufuhr- bzw. Versorgungs-Kreislauf eines Fluids.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drei-Wege-Magnetventil für den Zufuhrkreislauf und/oder für den Ableitungskreislauf eines Fluids in einem Elektrohaushaltsgerät, z. B. in einer Kaffeemaschine, die einen Kessel, eine Brüheinheit, einen oder mehrere Spender und einen Kreislauf umfasst, der den Kessel, die Brüheinheit und den Spender verbindet.
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Wenn die Kaffeemaschine mit zwei Spendern versehen ist, um zum Beispiel selektiv Kaffee und Cappuccino auszugeben, gabelt sich der von der Brüheinheit stromabwärts liegende Kreislauf, um selektiv einen der beiden Spender zu versorgen. Diese Funktion wird von einem Drei-Wege-Magnetventil ausgeführt. Die Drei-Wege-Magnetventile bekannten Typs sind wirkungsvoll und gut erprobt. Jedoch weisen Elektrohaushaltsgeräte zur Kaffeezubereitung oft Funktionsprobleme auf, die mit den Eigenschaften von Kaffee zusammenhängen, der ein Fluid ist, der im Allgemeinen dazu tendiert, Rückstände an Oberflächen zu hinterlassen, und die Verklebung derselben bewirken kann.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drei-Wege-Magnetventil bereitzustellen, das die Nachteile von Magnetventilen bekannten Typs nicht aufweist und zugleich besonders günstig ist und die, entsprechend der Verwendungsart, geringe Ausmaße aufweist.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Drei-Wege-Magnetventil bereitzustellen, das besonders einfach herzustellen und zu montieren ist.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Drei-Wege-Magnetventil nach Anspruch 1 und vorzugsweise nach einem der weiteren Ansprüche bereitgestellt, die direkt oder indirekt vom Anspruch 1 abhängig sind.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im Folgenden eine Ausführungsform im Sinne eines nicht einschränkenden Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen:
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die 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetventils darstellt;
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die 2 einen vergrößerten Längsschnitt der 1 darstellt, wobei, zur Verdeutlichung, einige Teile weggelassen worden sind; und
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die 3 einen vergrößerten Längsschnitt einer Variation des Magnetventils nach 1 und 2 darstellt, wobei, zur Verdeutlichung, einige Teile weggelassen worden sind.
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In den Figuren wird mit 1 die Gesamtheit eines Drei-Wege-Magnetventils bezeichnet, das zum Einbau in einen (nicht dargestellten) Zufuhrkreislauf eines Fluids wie Wasser vorgesehen ist. Das Magnetventil 1 weist eine Längsachse A auf und umfasst (in der 3) einen Ventilkörper 2, 200, der (in der 3) einen inneren Hohlraum 3, 203, ein Betätiger bzw. Wirkorgan 4 und ein Schieber bzw. Gleitstück 5 aufweist, wobei Letzteres entlang der Achse A beweglich ist und teilweise in den Hohlraum 3, 203 eingesetzt ist. Das Gleitstück 5 wird durch das Wirkorgan 4 betätigt, wie im Folgenden noch näher erklärt.
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Des Weiteren umfasst das Magnetventil 1 eine Zufuhrleitung 6, eine Abnahmeleitung 7 und eine Abnahmeleitung 8, die hydraulisch mit dem Hohlraum 3 verbunden sind.
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Entsprechend der Darstellung nach 2 ist der Ventilkörper 2 als tassenförmiger Körper hergestellt, der einen inneren Hohlraum 9 begrenzt, der sich über eine zum Wirkorgan 4 hin gewandte obere Öffnung 10 zum Außenraum hin öffnet. Insbesondere umfasst der Ventilkörper 2 einen röhrenförmigen Körper 11, eine Bodenwandung 12 und ein inneres Trennelement 13 in der Art einer Hülse bzw. Buchse bzw. Ring bzw. Auflager (boccola), das den inneren Hohlraum 9 in den Hohlraum 3 und in eine Kammer 14 aufteilt. Insbesondere begrenzen die Bodenwandung 12 und die Hülse 13 axial die Ausdehnung des Hohlraums 3; des Weiteren definiert die Hülse 13 im Wesentlichen eine Bodenwandung der Kammer 14, die durch die obere Öffnung 10 dem Wirkorgan 4 zugewandt ist.
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Insbesondere weist der Ventilkörper 2 Folgendes auf:
- – eine Zufuhröffnung 15, die im röhrenförmigen Körper 11 hergestellt ist, ist dem Innenraum des Hohlraums 3 zugewandt und ist hydraulisch mit der Zufuhrleitung 6 verbunden;
- – eine Abnahmeöffnung 16, die in der Hülse 13 hergestellt ist und die hydraulisch durch die Kammer 14 mit der Abnahmeleitung 7 verbunden ist; und
- – eine Abnahmeöffnung 17, die in der Bodenwandung 12 hergestellt ist und hydraulisch mit der Abnahmeleitung 8 verbunden ist.
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Entsprechend der Darstellung nach 2 ist die Zufuhröffnung 15 entlang der Achse A zwischen der Abnahmeöffnung 16 und der Abnahmeöffnung 17 gelegt.
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Insbesondere ist die Zufuhrleitung 6 integraler Bestandteil des Ventilkörpers 2 und ist durch ein Loch 18 definiert, das durch die Zufuhröffnung 15 dem Innenraum des Hohlraums 3 zugewandt ist und eine Achse B aufweist, die zur Achse A im Wesentlichen senkrecht ist.
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Des Weiteren ist die Abnahmeleitung 7 integraler Bestandteil des Ventilkörpers 2 und ist durch ein Loch 19 definiert, das durch eine Öffnung 20 dem Innenraum der Kammer 14 zugewandt ist und eine Achse C aufweist, die zur Achse A im Wesentlichen senkrecht ist, wobei insbesondere das Loch 19 mit dem Loch 18 nicht fluchtet. insbesondere ist die Abnahmeleitung 7 durch die Kammer 14 mit dem Hohlraum 3 hydraulisch verbunden.
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Die Abnahmeleitung 8 ist integraler Bestandteil des Ventilkörpers 2 und ist durch ein Loch 21 definiert, das in der Bodenwandung 12 des Ventilkörpers 2 hergestellt ist und eine Strecke entlang einer zur Achse A senkrechten Achse D und eine längs der Achse A liegenden Strecke aufweist. Mit Bezug auf die 2 umfasst der Ventilkörper 2 bei der Abnahmeöffnung 16: einen Abschnitt 22 aus elastisch nachgebendem Material, insbesondere eine aus Gummi hergestellte ringförmige Dichtung 221, die zur Achse A koaxial ist; und eine Scheibe 23 aus metallischem Material, insbesondere eine zur Achse A koaxiale Unterlegscheibe 231. Sowohl die Dichtung 221 als auch die Unterlegscheibe 231 sind innerhalb der Hülse 13 eingesetzt, die wie ein tassenförmiger Körper hergestellt ist, der einen Hohlraum 24 begrenzt und eine Bodenwandung 25 und einen zur Achse A koaxialen röhrenförmigen Körper 26 umfasst. Der Hohlkörper 24 nimmt die ringförmige Dichtung 221 und die Unterlegscheibe 231 auf, und die Dichtung 221 ist zwischen die Unterlegscheibe 231 und die Bodenwandung 25 gelegt. Die Hülse 13 ist in den inneren Hohlraum 9 des Ventilkörpers 2 eingesetzt, sodass der röhrenförmige Körper 26 von der Bodenwandung 25 in Richtung des Wirkorgans 4 vorsteht.
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Mit Bezug auf die 2 umfasst der Ventilkörper 2 bei der Abnahmeöffnung 17: einen Abschnitt 22 aus elastisch nachgebendem Material, insbesondere eine aus Gummi hergestellte ringförmige Dichtung 222, die zur Achse A koaxial ist; und eine Scheibe 23 aus metallischem Material, insbesondere eine zur Achse A koaxiale Unterlegscheibe 232. Entsprechend der Darstellung nach 2 liegt die Dichtung 222 zwischen der Unterlegscheibe 232 und der Bodenwandung 12 des Ventilkörpers 2. Des Weiteren umfasst der Ventilkörper 2 einen Bajonettanschluss 27, der nach außen vom röhrenförmigen Körper 11 vorsteht und dazu konfiguriert ist, am Wirkorgan 4 anzudocken.
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Nach einer in 3 dargestellten Variante umfasst der Ventilkörper 200 einen oberen röhrenförmigen Körper 201 und einen unteren röhrenförmigen Körper 202, die zur Achse A koaxial sind und untereinander derart gekoppelt sind, dass sie den Hohlraum 203 definieren. Insbesondere ist der obere röhrenförmige Körper 201 entlang der Achse A zwischen den unteren röhrenförmigen Körper 202 und das Wirkorgan 4 gesetzt. Der obere röhrenförmige Körper 201 und der untere röhrenförmige Körper 202 weisen die gleichen externen radialen Außenmaße auf, sodass der Ventilkörper 200 äußerlich im Wesentlichen die Form eines Zylinders aufweist. Die röhrenförmigen Körper 201 und 202 sind zumindest teilweise derart ineinander eingesetzt, dass ein unterer Abschnitt des Hohlraums 203 durch den unteren röhrenförmigen Körper 202 begrenzt wird und ein oberer Abschnitt des Hohlraums 3 durch den oberen röhrenförmigen Körper 201 begrenzt wird. Insbesondere weist der röhrenförmige Körper 201 einen Hohlraum 204 auf, der dem röhrenförmigen Körper 202 zugewandt ist und den oberen Abschnitt des Hohlraums 203 definiert; analog dazu weist der röhrenförmige Körper 202 einen Hohlraum 205 auf, der dem röhrenförmigen Körper 201 zugewandt ist und den unteren Abschnitt des Hohlraums 203 definiert.
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Mit Bezug auf die 3 sind der röhrenförmige Körper 201 und der röhrenförmige Körper 202 derart hergestellt, dass sie eine Kopplung vom Stecker-Buchsentyp bilden; insbesondere weist der röhrenförmige Körper 201 eine Aufnahme 206 auf, der dem röhrenförmigen Körper 202 zugewandt ist und dazu geeignet ist, einen entsprechenden Vorsprung 207 des röhrenförmigen Körpers 202 aufzunehmen. Insbesondere weist die Aufnahme 206 eine zylindrische Form auf, die zur Achse A koaxial ist und eine Schulterfläche 208 aufweist, während der Vorsprung 207 durch einen zylindrischen Körper definiert ist, der zur Achse A koaxial ist; der Vorsprung 207 ist im Inneren der Aufnahme 206 mit Anschlag gegen die Schulterfläche 208 eingesetzt. Insbesondere ist der Hohlraum 205 des röhrenförmigen Körpers 202 im Vorsprung 207 hergestellt.
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Entsprechend der Darstellung nach 3 umfasst der Ventilkörper 200 des Weiteren einen Dichtkörper 209, der zwischen dem oberen röhrenförmigen Körper 201 und dem unteren röhrenförmigen Körper 202 montiert ist, sodass Fluiddurchtritte aus dem Hohlkörper 203 vermieden werden; insbesondere ist das Dichtelement 209 durch einen elastischen Ring definiert, der um den Vorsprung 207 angebracht ist und zwischen den röhrenförmigen Körper 201 und den röhrenförmigen Körper 202 gepresst ist.
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Insbesondere weist der Ventilkörper 200 Folgendes auf:
- – eine Zufuhröffnung 215, die im röhrenförmigen Körper 201 hergestellt ist, die dem Inneren des Hohlraums 203 zugewandt ist und die hydraulisch mit der Zufuhrleitung 6 verbunden ist;
- – eine Abnahmeöffnung 216, die im röhrenförmigen Körper 201 hergestellt ist und hydraulisch mit der Abnahmeleitung 7 verbunden ist; und
- – eine Abnahmeöffnung 217, die im röhrenförmigen Körper 202 hergestellt ist und hydraulisch mit der Abnahmeleitung 8 verbunden ist.
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Entsprechend der Darstellung nach 3 ist die Zufuhrleitung 215 entlang der Achse A zwischen die Abnahmeöffnung 216 und die Abnahmeöffnung 217 gelegt.
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Entsprechend der Darstellung nach 3 weist der röhrenförmige Körper 201 eine Kammer 214 auf, die dem Wirkorgan 4 durch eine Öffnung 210 zugewandt ist und die mit dem Hohlraum 203 hydraulisch verbunden ist. Man beachte des Weiteren, dass die Zufuhrleitung 6 integraler Bestandteil des röhrenförmigen Körpers 201 ist und durch ein Loch 218 definiert ist, das dem Innenraum des Hohlraums 203 durch die Zufuhröffnung 215 zugewandt ist und eine Achse B aufweist, die zur Achse A im Wesentlichen senkrecht ist.
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Des Weiteren ist die Abnahmeleitung 7 integraler Bestandteil des röhrenförmigen Körpers 201 und ist durch ein Loch 219 definiert, das dem Innenraum der Kammer 214 durch eine Öffnung 211 zugewandt ist und mit dem Hohlraum 203 durch die Kammer 214 hydraulisch verbunden ist. Das Loch 219 weist eine Achse C auf und mindestens eine Strecke, die zur Achse A parallel ist. Die Abnahmeleitung 8 ist integraler Bestandteil des röhrenförmigen Körpers 202 und ist durch ein Loch 221 definiert, das zur Achse A koaxial ist. Jedes Loch 218, 219 und 221 weist eine entsprechende Strecke F mit Gewinde auf, die dem Außenraum des Ventilkörpers 200 zugewandt ist.
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Die Dichtung 221 und die Dichtung 222 sind im Inneren des Hohlraums 203 und bei der oberen Abnahmeöffnung 216 und der unteren Abnahmeöffnung 217 auf bekannte und schematisch illustrierte Weise montiert.
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Entsprechend einer nicht dargestellten Variante ist der obere röhrenförmige Körper 210 mit einer Hülse versehen, die bei der oberen Abnahmeöffnung 16 angeordnet ist, die dazu geeignet ist, die Dichtung 221 aufzunehmen, analog zur Lösung, die in 2 dargestellt ist.
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Entsprechend der Darstellung nach den 2 und 3 umfasst das Wirkorgan 4 einen röhrenförmigen Körper 28, der zur Achse A koaxial ist und der einen ringförmigen Abschnitt 291 aufweist, der radial nach außen vom röhrenförmigen Körper 28 vorsteht und eine Spule 30 trägt und ein magnetisches Joch 31, und einen ringförmigen Abschnitt 292 aufweist, der radial nach außen vom röhrenförmigen Körper 28 vorsteht und entlang der Achse A zwischen den ringförmigen Abschnitt 291 und den Ventilkörper 2 gelegt ist. Insbesondere ist der ringförmige Abschnitt 292 dazu geeignet sich mit dem Bajonettanschluss 27 zu koppeln, um das Wirkorgan 4 am Ventilkörper 2 zu befestigen.
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Das Wirkorgan 4 umfasst des Weiteren einen Gegen-Kern 32, der aus einem den magnetischen Fluss leitenden Material, zum Beispiel aus magnetischem Stahl hergestellt ist und die Form eines zur Achse A koaxialen zylindrischen Körpers aufweist, und zumindest teilweise im röhrenförmigen Körper 28 angeordnet ist. Das magnetische Joch 31 berührt den Gegen-Kern 32. Der röhrenförmige Körper 28 des Wirkorgans 4 umfasst seinerseits eine Bodenwandung 33, die im unteren Bereich einen Anschlag des Gleitstücks 5 begrenzt, wie im Folgenden näher beschrieben.
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Entsprechend der Darstellung nach den 2 und 3 ist das Gleitstück 5 zur Achse A koaxial und ist gleitend entlang der selben Achse A durch den röhrenförmigen Körper 28 des Wirkorgans 4 und durch den Ventilkörper 2, 200 montiert.
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Das Gleitstück 5 umfasst einen Kern 34, der gleitend im Inneren des röhrenförmigen Körpers 28 des Wirkorgans 4 montiert ist; eine Feder 35, die im Inneren des Kerns 34 und zwischen dem Gegen-Kern 32 und einem Schaft bzw. einer Stange 36 angeordnet ist und die dazu konfiguriert ist, die Stange 36 gegen den Kern 34 zu schieben, sodass der Kern 34 zum Anschlag an der Bodenwandung 33 des röhrenförmigen Körpers 28 mitgenommen wird, eine Stange 36, der durch den röhrenförmigen Körper 28 und dem Hohlraum 3, 203 gleitend ist; und einen Verschluss bzw. Schließorgan 37, der die Form eines Fortsatzes der Stange 36 aufweist und im Inneren des Hohlraums 3, 203 gleitend ist.
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Der Kern 34 weist die Form eines zylindrischen Körpers auf und ist aus einem den magnetischen Fluss leitenden Material, zum Beispiel aus magnetischem Stahl hergestellt.
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Der Verschluss 37 ist selektiv entlang der Achse A beweglich, zwischen einer (in den 2 und 3 dargestellten) ersten Betriebsposition, in der er zur Sperrung bzw. Verschluß der Abnahmeöffnung 17 angeordnet ist, und einer (nicht dargestellten) zweiten Betriebsposition, in der er zur Sperrung bzw. Verschluß der Abnahmeöffnung 16 angeordnet ist.
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Man beachte, dass der Verschluss 37 die Form eines länglichen zylindrischen Körper aufweist, und dass die radialen Ausmaße des Verschlusses 37 größer sind als der Durchgangsquerschnitt der bei der Abnahmeöffnung 16, 216 angeordneten ringförmigen Dichtung 221, und auch größer sind als der Durchgangsquerschnitt der bei der Abnahmeöffnung 17, 217 angeordneten ringförmigen Dichtung 222. Anders ausgedrückt sind die radialen Ausmaße des Verschlusses 37 derart, dass eine Kopplung unter Wechselwirkung bzw. Eingriff bzw. mit Interferenz mit den Abschnitten 22 aus elastisch nachgiebigem Material zustande kommt.
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Entsprechend der Darstellung nach 3 umfasst der Verschluss 37 einen unteren Fortsatz 371, der dazu geeignet ist unter Wechselwirkung im Inneren der Dichtung 222 eingesetzt zu werden, sodass die untere Abnahmeöffnung 217 gesperrt wird, wenn der Verschluss sich in der (in den 2 und 3 dargestellten) ersten Betriebsposition befindet.
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Entsprechend der Darstellung nach den 2 und 3 umfasst das Magnetventil 1 des Weiteren eine ringförmige Membran 38, die (in der 3) der Kammer 14, 214 zugewandt ist und die Funktion hat, zu verhindern, dass das Fluid das Kopplungsgebiet zwischen dem Gleitstück 5 und dem röhrenförmigen Körper 28 besetzt. Die Membran 38 wird äußerlich durch eine Dichtung 39 begrenzt, die auf hermetische Weise um den röhrenförmigen Körper 28 montiert ist und zwischen den röhrenförmigen Körper 28 und den Ventilkörper 2 gespannt ist. Die Membran 38 ist ein Element bekannten Typs und ihre Verbindung mit der Stange 36 ist auf schematische Weise dargestellt; im Wesentlichen weist die Membran 38 die Form einer Scheibe auf.
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Bei Gebrauch ist das Magnetventil 1 in der ersten Betriebsposition angeordnet (die in den 2 und 3 dargestellt ist) und der Verschluss 37 wird von der Feder 35 zur Sperrung bzw. Verschluß der Abnahmeöffnung 17, 217 getrieben; auf diese Weise wird das Fluid durch die Abnahmeöffnung 16, 216 und die Kammer 14, 214 von der Zufuhrleitung 6 zur Abnahmeleitung 7 gelenkt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abnahmeleitung 7 hydraulisch mit einer (nicht dargestellten) Brüheinheit verbunden.
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Während der Erregung der Spule 30 überwindet der magnetische Fluss die von der Feder 35 ausgeübte Kraft und bewirkt die Annäherung des Kerns 34 an den Gegen-Kern 32; auf diese Weise wird der Verschluss 37 in die (nicht dargestellte) zweite Betriebsposition gebracht, in der der Verschluss 37 zur Sperrung bzw. Verschluß der Abnahmeöffnung 16, 216 getrieben wird, und in der das Fluid durch die Abnahmeöffnung 17, 217 von der Zufuhrleitung 6 zur Abnahmeleitung 8 gelenkt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abnahmeleitung 8 hydraulisch mit einer (nicht dargestellten) Brüheinheit verbunden.
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Die Unterbrechung der Erregung der Spule 30 bestimmt, unter der Wirkung der Feder 35, die Absenkung des Verschlusses 37 hin zur ersten Betriebsposition (2).
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Das Magnetventil 1 des zuvor beschriebenen Typs hat den Vorteil, einfach hergestellt und zusammengesetzt werden zu können und innerhalb eines Versorgungskreislaufs für Wasserdampf in einer Kaffeemaschine eingesetzt werden zu können, wobei das Fluid selektiv zur Brüheinheit oder zu einem Auslass gelenkt werden kann.
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Des Weiteren kann das Magnetventil 1 des zuvor beschriebenen Typs auch mit relativ geringen Abmessungen hergestellt werden, sodass es in einer Kaffeemaschine installiert werden kann und dank seiner Struktur ist es vorteilhafterweise dazu geeignet die Kalkablagerungen im Inneren des Ventilkörpers 2, 200 zu verringern, was gute Leistungen im Sinne von Zuverlässigkeit und Nutzungsdauer garantiert.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drei-Wege-Magnetventil für einen Zufuhrkreislauf eines Fluids, insbesondere Kaffee und ähnliche Getränke, mit einem Ventilkörper 2; 200; einem Wirkorgan 4; einem Gleitstück 5, das durch das Wirkorgan 4 betätig wird und das einen Verschluss 37 aufweist, der innerhalb des Ventilkörpers 2; 200 angeordnet ist und selektiv entlang einer Achse A bewegbar ist; wobei der Ventilkörper 2; 200 einen Hohlraum 3; 203 aufweist für den Durchgang des Fluids, eine erste Öffnung 15; 215, die hydraulisch mit einer ersten Leitung 6 verbunden ist; eine zweite und eine dritte Öffnung 16, 17; 216, 217, die jeweils mit einer zweiten und dritten Leitung 7, 8 verbunden sind; wobei der Verschluss 37 im Inneren des Hohlraums 3; 203 zur selektiven Sperrung bzw. Verschluß der zweiten oder dritten Öffnung 16, 17; 216, 217 beweglich ist; in dem der Ventilkörper 2; 200 einen ersten und einen zweiten Körper 11, 12, 13; 201, 202 umfasst, die miteinander derart gekoppelt sind, dass der Hohlraum 3; 203 definiert wird.
