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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Getränkebereiter, der einen Kocher
zum Erhitzen von Wasser und eine Pumpe zum Verdrängen von erhitztem Wasser aus
dem Kocher über
einen Ablaufkanal durch eine Getränkebrüheinheit umfasst. In derartigen
Getränkebereitern
fließt
während
der Wassererhitzung im Kocher aufgrund der Ausdehnung des Wassers
im Kocher beim Erhitzen gewöhnlich
etwas Wasser über
den Ablaufkanal ab. In der Praxis führt dies häufig dazu, dass sich Verbraucher über austretendes
Wasser beschweren und die Platte verschmutzt, auf der Tassen oder
andere Behälter
platziert werden, um ein gebrühtes
Getränk
darin aufzunehmen.
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In
den internationalen Patentanmeldungen
WO 02/088580 und
WO 02/100227 , die den nächstliegenden
Stand der Technik darstellt, ist ein Ventil beschrieben, das, wenn
es in einem Rücklaufkanal vom
Kocher zu einem Wasservorratsbehälter
positioniert wird, aus welchem dem Kocher Wasser zugeführt wird,
ermöglicht,
dass überschüssige Wassermengen
aus dem Kocher zurück
zum Wasservorratsbehälter
fließen
können,
während
sich das Ventil in seinem normalen, offenen Zustand befindet, sodass die
durch die Ausdehnung des Wassers im Kocher verursachten überschüssigen Wassermengen
nicht über
den Ablaufkanal abfließen.
Wenn das Wasser mit beträchtlichem
Druck aus dem Kocher zur Kaffeebrüheinheit gepumpt wird, um die
gewünschten Brühbedingungen
zu erhalten, überschreitet
der Druckabfall über
das Ventil einen Absperrwert, woraufhin das Ventil schließt. In dieser
geschlossenen Position verhindert das Ventil, dass erhitztes Wasser in
den Wasservorratsbehälter
zurückfließt, sodass das
erhitzte Wasser ausschließlich
zur Brüheinheit fließt.
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Ein
Nachteil der oben erörterten
Getränkebereiter
besteht darin, dass, wenn der Getränkebereiter in relativ großen Höhen verwendet
wird, das Wasser im Kocher seinen Siedepunkt bei einer Temperatur
erreicht, die zu niedrig ist, als dass hochwertige Getränke gebrüht werden
können,
insbesondere unter Berücksichtigung
von Wärmeverlusten,
die vor und während
des Brühens
auftreten. Ein weiteres Problem derartiger Getränkebereiter mit einer thermostatisch
geregelten Heizeinrichtung besteht darin, dass, wenn sie in großer Hö he verwendet
werden, das Wasser zu sieden beginnt, bevor die Wassertemperatur
erreicht ist, bei der die Heizeinrichtung abgeschaltet wird. Folglich
kommt es zu einer übermäßigen Dampfentwicklung,
und es ist eine Energieverschwendung, wenn das Wasser im Kocher
weiter erhitzt wird, nachdem es seinen Siedepunkt erreicht hat.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Getränkebereiter
bereitzustellen, in dem Wasser auf eine ausreichend hohe Temperatur
zum Brühen
von Getränken
erhitzt wird, selbst wenn der Getränkebereiter in großen Höhen verwendet
wird, während
die durch die Ausdehnung des Wassers im Kocher verursachten überschüssigen Wassermengen
dennoch zum Wasservorratsbehälter
zurückgeführt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch Bereitstellen eines Getränkebereiters
nach Anspruch 1 gelöst.
Indem verhindert wird, dass Wasser zum Rücklaufauslass und Ablaufauslass
fließt,
wenn der Druck im Kocher unter einem vorher festgelegten Ablassdruck
liegt, der höher
als der Atmosphärendruck
ist, wird gewährleistet,
dass im Kocher ein Überdruck
besteht, bevor das Wasser mit einem höheren Druck zum Brühen von
Getränken abläuft. Dadurch
wiederum wird sichergestellt, dass das Wasser auf eine Siedetemperatur
erhitzt werden kann, die ausreichend hoch ist, um hochwertige Getränke zu brühen, selbst
wenn die Getränkezubereitung
in großer
Höhe erfolgt.
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Ein
weiterer Vorteil von Getränkebereitern mit
einer thermostatisch geregelten Heizeinrichtung ist, dass die Temperatur,
bei der die Heizeinrichtung abgeschaltet wird oder so geregelt wird,
dass sie weniger Strom verbraucht, zuverlässig erreicht wird.
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Des
Weiteren kann der Druck im Kocher in derartigen Getränkebereitern
relativ hoch sein, ohne dass eine wesentliche Dampfentwicklung bewirkt wird,
wenn das Brühwasser
aus dem unter Druck stehenden Kocher zum niedrigeren Druck abläuft, der
in der Getränkebrüheinheit
oder nach dieser herrscht, da die Wassertemperatur vom thermostatischen
Heizungsregler beschränkt
wird. Damit ist die Temperatur, auf die das Wasser erhitzt wird,
dieselbe, unabhängig
von der Höhe über dem
Meeresspiegel, bei der das Getränk
gebrüht
wird. Es wurde festgestellt, dass zum Ausgleich von Wärmeverlusten
eine gewisse Dampfentwicklung bei der Freisetzung von Wasser aus
dem Überschuss
vorteilhaft sein kann.
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In
den Unteransprüchen
sind besondere Ausführungsformen
der Erfindung dargelegt. Weitere Aspekte, Wirkungen und Details
der Erfindung werden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Beispielen
beschrieben.
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1 zeigt
schematisch ein Beispiel für
einen erfindungsgemäßen Getränkebereiter,
der eine erste Ausführungsform
eines Ventilsystems umfasst,
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2 zeigt
schematisch eine zweite Ausführungsform
eines Ventilsystems für
einen erfindungsgemäßen Getränkebereiter
und
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3 zeigt
schematisch eine dritte Ausführungsform
eines Ventilsystems für
einen erfindungsgemäßen Getränkebereiter.
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Zuerst
wird auf 1 Bezug genommen. In dieser
Ausführungsform
ist der Getränkebereiter
ein Kaffeebereiter, jedoch wird angemerkt, dass die Erfindung auch
andere Arten von Getränkebereitern wie
beispielsweise zur Zubereitung von Tee oder heißem Kakao betrifft. Der dargestellte
Kaffeebereiter 1 umfasst einen Wasservorratsbehälter 2,
einen geschlossenen Wasserkocher 5 mit einer thermostatisch
geregelten Heizeinrichtung 30 und einer Kaffeebrüheinheit 8.
Der Kocher 5 ist vollständig
mit Wasser 6 gefüllt
und dafür
ausgelegt, einem Flüssigkeitsüberdruck
gegenüber
dem umgebenden atmosphärischen
Luftdruck standzuhalten.
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Der
Kaffeebereiter 1 weist eine Wasserzuführungsleitung 25 zwischen
dem Vorratsbehälter 2 und
dem Kocher 5 auf. Die Wasserzuführungsleitung 25 verläuft über eine
Pumpe 3, die Wasser aus dem Vorratsbehälter 2 zum Kocher 5 pumpt.
Bevor mit dem Brühen
von Kaffee begonnen werden kann, erhitzt der Kocher 5 das
Wasser auf die gewünschte Wassertemperatur.
Der Kanal 25 verläuft
weiter über ein
Rückschlagventil 4.
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Vom
Kocher 5 aus erstreckt sich ein Wasserablaufkanal 19 über eine
Ventilstruktur 7 zur Kaffeebrüheinheit 8. Die Ventilstruktur 7 ist
eine integrierte Ventilstruktur, in der ein Rücklaufregelventil 13 mit
einem Ablaufregelventil 10 vereinigt ist, das Teil einer Membran 11 des
Ablaufregelventils 10 ist. Ein Wassereinlass 9 der
Ventilstruktur 7 stellt die Verbindung zu einem Abschnitt
des Wasserablaufkanals 19 her, der die Verbindung zum Kocher 5 herstellt,
und weist ferner eine offene Verbindung zu einem Einlassabschnitt 14 des
Rücklaufregelventils 13 auf.
Das Rücklaufregelventil 13 hat
einen Rücklaufauslass 18,
der mit einem Wasserrücklaufkanal 16 verbunden
ist, der zum Wasservorratsbehälter 2 führt, welcher
in offener Verbindung zur Atmosphäre steht, sodass der Druck
im Wasservorratsbehälter
an sich dem Atmosphärendruck
entspricht.
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Während des
Betriebs dehnt sich das im Kocher 5 erhitzte Wasser 6 mehr
als der Kocher aus, sodass ein Überschussvolumen
an Wasser erhalten wird. Wenn das Rücklaufregelventil 13 offen
ist, kann die überschüssige Wassermenge
aus dem Kocher 5 über
das Rücklaufregelventil 13 zurück zum Vorratsbehälter 2 fließen. Während des
anfängli chen
Aufheizens von Wasser im Kocher 5 sind zu Beginn jedoch sowohl
das Rücklaufregelventil 13 als
auch das Ablaufregelventil 10 geschlossen. Die geschlossene Position
der Ventile 10, 13 gewährleistet, dass der Druck im
Kocher 5 bis auf den Atmosphärendruck ansteigt und anschließend über diesem
Druck gehalten wird. Das Rücklaufregelventil 13 ist
dafür eingerichtet,
nur dann zu öffnen,
wenn der Druckabfall über das
Ventil einen vorher festgelegten Ablassdruckwert übersteigt.
Somit können überschüssige Wassermengen
zurück
zum Vorratsbehälter 2 fließen, jedoch
nur dann, wenn der Druck im Kocher 5 einen vorher festgelegten
Ablassdruckwert erreicht hat.
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Das
Rücklaufregelventil 13 ist
zusätzlich
dafür eingerichtet,
zu schließen,
wenn der Druckabfall über
das Ventil einen vorher festgelegten Absperrwert überschreitet,
der höher
als der Ablassdruckwert ist, und das Ablaufregelventil 10 ist
dafür eingerichtet,
als Reaktion auf einen Druckabfall über das Ventil, der einen vorher
festgelegten Austrittsdruckwert übersteigt,
zu öffnen.
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Das
Ablaufregelventil 10 weist einen über einen weiteren Abschnitt
des Wasserablaufkanals 19 mit der Brüheinheit 8 verbundenen
Ablaufauslass 20 auf. Nachdem Wasser im Kocher 5 auf
eine vorher festgelegte Temperatur erhitzt und die Kaffeebrüheinheit 8 für das Brühen von
Kaffee vorbereitet wurde, wird die Pumpe 3 in Betrieb gesetzt
und pumpt Wasser aus dem Vorratsbehälter 2 zum Kocher 5.
Damit verdrängt
das in den Kocher 5 gepumpte Wasser mit beträchtlichem
Druck das andere Wasser aus dem Kocher 5. Durch den von
diesem Pumpvorgang ausgeübten
Druck schließt
das Rücklaufregelventil 13 und öffnet das
Ablaufregelventil 10, sodass der Pumpdruck Wasser zur Kaffeebrüheinheit 8 und
durch diese hindurch drückt.
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Die
Pumpe 3 kann als Reaktion auf eine vorher festgelegte Flüssigkeitstemperatur
im Kocher 5 automatisch in Betrieb gesetzt werden. Das
Rücklaufregelventil 13 schließt vorzugsweise,
bevor das Ablaufregelventil 10 öffnet, sodass ein Zurücklaufen von
erhitztem Wasser in den Wasservorratsbehälter durch den Pumpvorgang
vermieden wird.
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Die
Ventilstruktur 7 umfasst ein biegesteifes Gehäuse 26 und
im Gehäuse 26 einen
Ventilkörper 11 in
Form einer Membran aus einem geeigneten flexiblen Material wie Gummi.
Die Membran 11 weist eine im Wesentlichen scheibenförmige ebene
Form auf, deren umlaufender Rand zwischen Teilen des Gehäuses 26 festgeklemmt
ist. 1 zeigt einen Radialschnitt der Ventilstruktur 7 durch
die Mittellinie der Membran 11. Das Gehäuse 26 besitzt ebenfalls
eine im Wesentlichen scheibenförmige
ebene Form. Eine Anzahl von Bauteilen der Ventilstruktur 7,
darunter der oben erwähnte
Wassereinlass 9, das zweite Druckregelventil 10 und
das erste Druckregelventil 13, sind jeweils auf die Mittellinie
des Gehäuses 26 und
der Membran 11 mittig ausgerichtet.
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Das
Rücklaufregelventil 13 ist
in einem biegesteifen Rücklaufregelventilgehäuse 27 untergebracht,
das als Halterung für
den Gummiabschnitt der Membran 11 in die Membran 11 integriert
ist. Der Zustand des Rücklaufregelventils 13 wird
durch die Einwirkung einer ersten Schraubenfeder 15 im
Inneren des Rücklaufregelventilgehäuses 27 gesteuert.
Das Rücklaufregelventilgehäuse 27 weist
des Weiteren eine Auslassbohrung 18 auf. Das Öffnen und
Schließen
des Rücklaufregelventils 13 werden
durch verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten beeinflusst, die
unter anderem die erste Feder 15, das Rücklaufregelventil 13,
das Rücklaufregelventilgehäuse 27, den
Einlassabschnitt 14 und die Auslassbohrung 18 betreffen.
Diese Auswahl wird derart getroffen, dass das Rücklaufregelventil 13 dafür eingerichtet
ist, nur dann in der offenen Position zu sein, wenn der Überdruck
im Kocher 5 höher
als der Ablassdruckwert, jedoch niedriger als der Absperrdruckwert
ist, und bei anderen Überdruckwerten
im Kocher 5 in der geschlossenen Position zu sein.
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Insbesondere
ist, wenn der Überdruck
im Kocher 5 unter dem Ablassdruckwert liegt, der auf das Rücklaufregelventil 13 einwirkende
Druck derart, dass die Federkraft der ersten Feder 15 das
Rücklaufregelventil 13 in
einer Position hält,
in welcher der Einlassabschnitt 14 verschlossen wird. Wenn
der Überdruck
im Kocher 5 höher
als der Ablassdruckwert, aber niedriger als der Absperrdruckwert
ist, verschließt
das Rücklaufregelventil 13 im
Rücklaufregelventilgehäuse 27 weder
den Einlassabschnitt 14 noch die Auslassbohrung 18.
Und wenn der Überdruck
im Kocher 5 höher
als der Absperrdruckwert ist, verschließt das Ventil 13 die
Auslassbohrung 18.
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Vorzugsweise
wird der Ablassdruckwert in einem Bereich zwischen 0,1 bar und 0,5
bar gewählt und
beträgt
am meisten bevorzugt etwa 0,3 bar. Damit werden Siedetemperaturen
des Wassers im Kocher gewährleistet,
die selbst dann hoch genug sind, wenn der Kaffee in Höhen von
bis zu etwa 3000 m gebrüht
wird, ohne dass der Kocher Drücken
ausgesetzt wird, die eine besonders stabile Ausgestaltung erforderlich
machen. Ein Höhenbereich
vom Meeresspiegel bis etwa 3000 m über dem Meeresspiegel deckt
beinahe alle Höhen
ab, in denen Getränkebereiter üblicherweise
verwendet werden. Die Temperatur, auf die das Wasser im Kocher erhitzt
wird, kann durch die Siedetemperatur beschränkt werden, wird jedoch vorzugsweise
von einem thermostatischen Heizungsregler beschränkt. Dadurch ist es unabhängig von
der Höhe über dem
Meeresspiegel, auf der das Wasser erhitzt wird, möglich, das
Wasser auf dieselbe Temperatur zu erhitzen. Des Weiteren ermöglicht die
thermostatische Regelung der Wassertemperatur einen relativ großen Toleranzbereich
des Ablassdruckwerts, da Abweichungen des Druckabfalls über das
Rücklaufregelventil 13 nicht
dazu führen, dass
das Wasser auf eine Temperatur erhitzt wird, die von der gewünschten
Temperatur zum Brühen
von Kaffee abweicht, solange sichergestellt ist, dass die Siedetemperatur
höher als
die Temperatur ist, bei der der thermostatische Regler abschaltet
oder die Heizleistung verringert.
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Der
vorher festgelegte Absperrdruckwert liegt vorzugsweise zwischen
0,4 bar und 1,4 bar und vorzugsweise bei ca. 1 bar. Damit ist als
Reaktion auf das Aktivieren der Pumpe 3 und den damit verbundenen
Druckaufbau eine schnelle Absperrung gewährleistet, sodass das Zurücklaufen
erheblicher Mengen erhitzten Wassers zum Wasservorratsbehälter 2 vermieden
wird.
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Zwischen
der Innenseite des oberen Teils des Ventilstrukturgehäuses 26 und
der Außenseite des
Rücklaufregelventilgehäuses 27 ist
eine zweite Schraubenfeder 12 festgeklemmt und steuert
den Zustand des Ablaufregelventils 10. Öffnen und Schließen des
Ablaufregelventils 10 werden durch verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten
beeinflusst, die unter anderem die zweite Feder 12, die Membran 11 mit
dem Ablaufregelventil 10 und den Wassereinlass 9 betreffen.
Diese Auswahl wird derart getroffen, dass das Ablaufregelventil 10 dafür eingerichtet
ist, als Reaktion auf einen Überdruck
im Kocher 5 über
dem Austrittsdruckwert zu öffnen.
Das bedeutet, wenn der Überdruck
im Kocher 5 geringer ist als der Austrittsdruckwert, hält die Federkraft
der zweiten Feder 12 das Ablaufregelventil 10 in
einer Position, in welcher der Wassereinlass 9 verschlossen
wird. Als Reaktion auf einen den vorher festgelegten Austrittsdruckwert übersteigenden Überdruck im
Kocher 5 öffnet
das Ventil 10 und bleibt solange offen, wie dieser Druckzustand
vorherrscht.
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Vorzugsweise
wird der Austrittsdruckwert so gewählt, dass er über 0,8
bar und bevorzugter um 1,2 bar liegt. Damit wird ein schneller Druckaufbau
gewährleistet,
der bewirkt, dass das Rücklaufregelventil schnell
und zuverlässig
schließt.
Der Pumpdruck kann jeder gewünschte
Druck sein, beispielsweise 1,5 bis 2,5 bar bei mit niedrigem Druck
arbeitenden Getränkebereitern
bis zu etwa 15 bar bei klassischen Espresso-Getränkebereitern.
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Die
Pumpphase kann in eine frühe
Pumpstufe und eine spätere
Pumpstufe unterteilt werden. In der späteren Pumpstufe hat sich die
Flüssigkeitsströmung vom
Kocher 5 zur Brüheinheit 8 derart
entwickelt, dass der Ablaufauslass 20, das Rohr 19 und die
Brüh einheit 8 vollständig mit
heißem
Wasser gefüllt
sind. Die Brüheinheit 8 weist
einen relativ engen Kaffeeauslass 29 auf. Der Ablaufauslass 20,
das Rohr 19 und die Brüheinheit 8 mit
dem Kaffeeauslass 29 erzeugen ausreichend Widerstand, dass
die Flüssigkeitsströmung das
Ablaufregelventil 10 in dieser späteren Pumpstufe in einer dauerhaft
offenen Position hält.
Das heißt,
dass die Druckverteilung unter der Membran 11 dann konstant
ausreichend hoch bleibt.
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In
der frühen
Pumpstufe, insbesondere unmittelbar nach dem Öffnen des Ablaufregelventils 10, sind
der Ablaufauslass 20, das Rohr 19 und die Brüheinheit 8 jedoch
eventuell noch nicht vollständig mit
heißem
Wasser gefüllt.
Sie erzeugen daher in dieser frühen
Pumpstufe nicht ausreichend Widerstand, dass die Flüssigkeitsströmung das
Ablaufregelventil 10 in einer dauerhaft offenen Position
hält. Um
zu verhindern, dass dies eventuell zu einem Pulsieren des Ablaufregelventils 10 führt, wurde
der Ablaufauslass 20 mit einer dem Ablaufregelventil nachgeschalteten
und daran angrenzenden Verengung 21 versehen. Die schmale
Verengung 21 bietet ausreichend Widerstand, um sicherzustellen,
dass der Druck im Raum 22 zu Beginn der Pumpstufe schnell
ansteigt, wodurch ein Pulsieren des Ventils 10 vermieden
wird. Es wird angemerkt, dass der obere Teil des Gehäuses 26 im
Hinblick auf die Lebensdauer der Membran 11 gemäß der Form
der Oberseite der Membran 11 geformt ist, um die Membran 11 zusammen
mit ihren integrierten Teilen aufzunehmen und zu halten.
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Im
geschlossenen Zustand weist der Ventilkörper 11, der verhindert,
dass Wasser vom Einlass 9 zum Ablaufauslass fließt, eine
mit dem Kocher 5 in Verbindung stehende erste Oberfläche auf.
Im geöffneten
Zustand, in dem Wasser vom Einlass 9 zum Ablaufauslass
fließen
kann, weist dieser Ventilkörper 11 eine
mit dem Kocher 5 in Verbindung stehende zweite Oberfläche auf,
wobei die zweite Oberfläche größer als
die erste Oberfläche
ist. Dies trägt
weiter bei zu einem abrupten und vollständigen Öffnen des Auslassventils 11 ohne
anfängliche
Schwankungen zwischen einem offenen und einem geschlossenen Zustand
und bewirkt, dass sich das Auslassventil 11 als Reaktion
auf einen Druck schließt,
der geringer als der Druck ist, bei dem es öffnet. Wenn die Pumpe 3 gestoppt
wird, nachdem ausreichende Wassermengen durch die Kaffeebrüheinheit 8 gelaufen
sind und der Druck allmählich
sinkt, während
die letzten Wassermengen durch die Brüheinheit 8 fließen, bleibt
somit das Auslassventil 11 offen, bis der Druck am Einlass 9 deutlich
unter dem Austrittsdruck liegt, bei dem das Auslassventil 11 öffnet. Folglich
schließt das
Auslassventil 11 zuverlässig
sofort, was weiter dazu beiträgt,
dass Wasser aus dem Ablaufkanal tropft.
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Wenn
die Pumpe 3 aufhört
zu pumpen, baut sich der Restdruck im System durch die Brüheinheit 8 ab.
Das Ventil 10 schließt,
sobald der Druck im Raum 22 auf ein Niveau gefallen ist,
bei dem die Feder 12 das Ventil 10 wieder schließen kann.
Der Rückgang
der Flüssigkeit
im Kocher 5 kann zu einem Unterdruck im Kocher 5 führen, was
unproblematisch ist, wenn der Kocher 5 ausreichend stabil
ist oder wenn das Rückschlagventil 4 ermöglicht,
dass Wasser in den Kocher 5 fließen kann.
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Es
wurde festgestellt, dass, obwohl das Rücklaufregelventil 13 und
das Ablaufregelventil 10 darauf ausgelegt sind, als Reaktion
auf das Überschreiten
vorher festgelegter Werte zu öffnen
oder zu schließen,
in der Praxis Toleranzen um diese vorher festgelegten Werte herum
akzeptiert werden müssen.
Derartige Toleranzen können
verschiedene Ursachen haben, beispielsweise Toleranzen der Federkraftkenndaten
der Federn 12 und 15 oder beispielsweise durch
Ablagerungen auf verschiedenen Bauteilen der Ventilstruktur 7 bedingte
Veränderungen. Wenn
ein erster, ein zweiter und ein dritter Toleranzbereich auf die
jeweiligen vorher festgelegten Druckwerte angewendet werden können, wird
bevorzugt, dass sich der erste, zweite und dritte Toleranzbereich nicht überlappen.
Eine Überlappung
dieser Toleranzbereiche kann in Einzelfällen, in denen die tatsächlichen
vorher festgelegten Druckwerte in einem ungünstigen Verhältnis zueinander
stehen, eine Funktionsstörung
der Ventilstruktur 7 bewirken.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
einer Ventilstruktur 47 für einen erfindungsgemäßen Getränkebereiter.
Die Ventilstruktur 47 von 2 ist in
vielerlei Hinsicht identisch mit der Ventilstruktur 7 von 1.
Deshalb wurden einige der übereinstimmenden
Teile beider Ventilstrukturen mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Ein
wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Ventilstrukturen 7 und 47 besteht
darin, dass die Ventilstruktur 47 gemäß 2 ein anderes
Rücklaufregelventil 43 aufweist.
Dieses in 2 dargestellte Rücklaufregelventil 43 ist
ein vollständig
in die Membran 11 integrierter Teil und besteht bei diesem Beispiel
aus demselben flexiblen Material wie die Membran 11. Der
Durchgang des Ventils 43 ist ein Schlitz 44 im
Ventil 43. Das Ventil 43 mit seinem Schlitz 44 ist
so ausgelegt, dass der Schlitz 44 nur dann offen ist, wenn
der Druckabfall über
das Ventil 43 größer ist
als der vorher festgelegte Ablassdruck. Die Ventilstruktur 47 umfasst
zum Zusammenwirken mit dem Ventil 43 mit seinem Schlitz 44 ferner
einen mit der Innenseite des oberen Teils des Gehäuses 26 verbundenen
biegestei fen Ventilsitz 45. Wenn die Pumpe 3 (siehe 1)
zu pumpen beginnt und sich das Ventil 10 öffnet, wird
die Membran 11 angehoben, wodurch das Ventil 43 mit
seinem Schlitz 44 gegen den Ventilsitz 45 gedrückt und
somit das Ventil 43 geschlossen wird. In diesem Zustand
kann das Wasser zum Ablaufauslass 20 in Richtung der Kaffeebrüheinheit
ablaufen, wird jedoch daran gehindert, zum Wasserorratsbehälter zurückzufließen. Da das Öffnen des
Ablaufregelventils 10 bewirkt, dass das Rücklaufregelventil 43 geschlossen
wird, wird zuverlässig
gewährleistet,
dass das Rücklaufregelventil 43 nicht
offen bleibt, wenn das Ablaufregelventil 10 öffnet.
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3 zeigt
eine dritte Ausführungsform
einer Ventilstruktur 107 für einen erfindungsgemäßen Getränkebereiter
in einer Ruheposition. Die Ventilstruktur 107 von 3 umfasst
einen mit einem Kocher zu verbindenden Wassereinlass 109,
einen mit einem Wasservorratsbehälter
zu verbindenden Rücklaufauslass 116 und
einen mit einer Kaffeebrüheinheit
zu verbindenden Ablaufauslass 120. Die Ventilstruktur 107 umfasst
des Weiteren ein biegesteifes Gehäuse 126 und im Gehäuse 126 ein
Ventil 110 mit einer Membran 111 aus einem geeigneten flexiblen
Material wie Gummi. Die Membran 111 weist eine im Wesentlichen
scheibenförmige
ebene Form auf, deren umlaufender Rand zwischen Teilen des Gehäuses 126 festgeklemmt
ist. Das Gehäuse 126 besitzt
ebenfalls eine im Wesentlichen scheibenförmige ebene Form. Im mittleren
Bereich der Membran 111 ist eine Scheibe 150 aus
einem biegesteifen Material integriert. Die Scheibe 150 weist
eine mittige Öffnung
auf, in die ein Stopfen 151 geklemmt ist.
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Zwischen
der Innenseite des oberen Teils des Ventilstrukturgehäuses 126 und
der Scheibe 150 ist eine Schraubenfeder 112 festgeklemmt
und steuert die Position der Membran 111. In der dargestellten Ruheposition
der Ventilstruktur 107 drückt die Feder 112 die
Membran 111 gegen einen ringförmigen Ansatz 152,
der sich im Inneren des Gehäuses 126 vom unteren
Teil des Gehäuses 126 aus
nach oben erstreckt. Der Druckkontakt zwischen der Membran 111 und
dem Ansatz 152 ist ein abdichtender Kontakt, der den Wasserdurchlass
vom Wassereinlass 109 in Richtung des Ablaufauslasses 120 verschließt.
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Der
Stopfen 151 besteht aus einem geeigneten flexiblen Material.
Er umfasst ein schirmförmiges Rücklaufregelventilteil 153,
das von der oberen Seite der Scheibe 150 vorsteht. Das
schirmförmige
Teil 153 drückt
entlang seinem umlaufenden Rand abdichtend gegen die obere Seite
der Scheibe 150, wodurch ein ringförmiger Raum 155 begrenzt
wird. Der Stopfen 151 drückt mit seinem Umfang abdichtend gegen
den Rand der mittigen Öffnung
in der Scheibe 150, mit Ausnahme eines kleinen und schmalen
axialen Durchgangs 154. Der Durchgang 154 verbindet den
Raum 155 mit dem Raum unter der Scheibe 150, wobei
dieser Raum in direkter Verbindung mit dem Wassereinlass 109 steht.
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Während des
Betriebs, wenn der durch das Aufheizen von Wasser im Kocher bedingte Überdruck
im Kocher 5 einen vorher festgelegten Ablassdruckwert überschreitet,
drückt
das Wasser das schirmförmige
Rücklaufregelventilteil 153 entlang seines
umlaufenden Rands nach oben. Dies ermöglicht, dass überschüssige Wassermengen
in Richtung des Rücklaufauslasses 116 ablaufen
können, wobei
der Wasserdurchlass zwischen der Membran 11 und einem abdichtenden
Rand 156 offen ist.
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Wenn
die Pumpe in Betrieb gesetzt wird, steigt der Druck auf der Einlassseite
der Membran und überschreitet
den Austrittsdruckwert. Dadurch wird die Membran 111 nach
oben gegen die von der Schraubenfeder 112 ausgeübte Kraft
gedrückt,
wodurch der Durchlass zwischen der Membran 111 und dem
abdichtenden Rand 152 vom Einlass 109 bis zum
Ablaufauslass 120 geöffnet
wird, während gleichzeitig
der Durchlass zwischen der Membran 111 und dem abdichtenden
Rand 156 in Richtung des Rücklaufauslasses 116 aufgrund
des abdichtenden Kontakts zwischen diesen Teilen 111, 156 geschlossen
wird. Somit bildet die Membran 111 einen Ventilkörper eines
Auslass- und Rücklaufregelventils 110.
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Bei
den Beispielen gemäß den 2 und 3 entspricht
der Austrittsdruck, bei dem der Wasserdurchlass zur Kaffeebrüheinheit 8 geöffnet wird, dem
Absperrdruck, bei dem der Wasserdurchlass vom Kocher 5 zurück zum Wasservorratsbehälter 2 verschlossen
wird. Dennoch ist sehr zuverlässig
sichergestellt, dass der Wasserrücklauf
verschlossen wird, wenn der Ablauf von Wasser ermöglicht wird.
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Nachdem
die Erfindung anhand von Beispielen beschrieben wurde, werden für den Fachmann
jedoch viele Modifikationen offensichtlich, ohne von der Erfindung
abzuweichen, wie sie vom Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche definiert
wird. Es ist beispielsweise möglich,
zwei separate Druckregelventile mit separaten Einlässen zu
verwenden, die mit dem Kocher verbunden sind, statt Ventilstrukturen
zu verwenden, in denen das erste und zweite Druckregelventil integriert
sind.