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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Zubereitung mindestens
einer Art von zum Verzehr geeigneten Getränks wie Kaffee oder Schokoladenmilch
auf der Basis einer heißen
Flüssigkeit,
wie Wasser, mit einem Vorratstank, der im Gebrauch mit einer Flüssigkeit
wie Wasser gefüllt
wird, einem Heizelement und einem Dreiwegeventil, wobei das Dreiwegeventil
mit einem Einlass, einem ersten Auslass und einem zweiten Auslass
versehen ist, wobei eine Pumpe in Fluidverbindung mit dem Vorratstank
und einem Einlass des Heizelements zum Pumpen der Flüssigkeit
von dem Vorratstank zu dem Heizelement steht und wobei ein Auslass
des Heizelements in Fluidverbindung mit dem Einlass des Dreiwegeventils steht,
wobei der erste Auslass des Dreiwegeventils über einen ersten Abflussweg
in Fluidverbindung mit dem Vorratstank und/oder einem Einlass der
Pumpe zum Zurückführen von
Flüssigkeit
von dem Dreiwegeventil zu dem Vorratstank und/oder der Pumpe steht
und wobei der zweite Auslass des Dreiwegeventils über einen
zweiten Abflussweg mit einer Getränkezubereitungseinheit zur
Zubereitung eines zum Verzehr geeigneten Getränks auf der Basis einer heißen Flüssigkeit
in Fluidverbindung steht, wobei das Dreiwegeventil mit einem ersten
Bauelement versehen ist, das unter dem Einfluss einer Flüssigkeitsströmung von
dem Einlass zu dem ersten Auslass und/oder dem zweiten Auslass zwischen
einer ersten und einer zweiten Extremposition frei beweglich ist,
wobei sich das erste Bauelement unter dem Einfluss der Flüssigkeitsströmung von
dem Einlass zu dem ersten Auslass und/oder dem zweiten Auslass von
der ersten Position in Richtung der zweiten Extremposition bewegen
kann, und, in der zweiten Extremposition, den ersten Auslass absperrt,
sodass die Flüssigkeitsströmung dann
von dem Einlass zu dem zweiten Auslass verläuft.
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Ein
solches Gerät
und Dreiwegeventil sind an sich bekannt. Das bekannte Dreiwegeventil
ist mit einer Kammer versehen, die den Einlass, den ersten Auslass
und den zweiten Auslass umfasst. Das erste Bauelement hat ein konvexes
Design. Außerdem
ist in dem zweiten Abflussweg ein Rückschlagventil eingeschlossen.
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Die
Funktionsweise des bekannten Gerätes ist
wie folgt: Der Vorratstank wird mit Wasser gefüllt. Dann wird die Pumpe gestartet.
Sie pumpt Wasser aus dem Vor ratstank zu dem Heizelement. Das Wasser
wird durch das Heizelement erhitzt. Das Wasser wird weiter durch
das Heizelement zu dem Einlass des Dreiwegeventils gepumpt. Unter
dem Einfluss einer Wasserströmung
von dem Einlass zu dem ersten und/oder zweiten Auslass wird sich
das erste Bauelement zu dem ersten Auslass bewegen und sperrt schnell
den ersten Auslass. Der erste Auslass bleibt dann durch den in dem
Dreiwegeventil herrschenden Druck abgeschlossen. Folglich kann das über den Einlass
in das Dreiwegeventil gepumpte Wasser das Dreiwegeventil nur durch
den zweiten Auslass verlassen und fließt durch den zweiten Abflussweg
zu der an sich bekannten Getränkezubereitungseinheit. Eine
solche an sich bekannte Getränkezubereitungseinheit
ist beispielsweise in der niederländische Patentanmeldung 1006034
(oder in der europäischen Patentanmeldung
EP 0 878 158 ) beschrieben.
In dieser an sich bekannten Getränkezubereitungseinheit auf
der Basis der Lieferung von heißem
Wasser wird durch den zweiten Abflussweg beispielsweise eine Kaffeecreme
gebildet, die in eine kleinen Becher oder eine Tasse ausgegeben
wird.
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Nachdem
das Getränk
zum Verzehr zubereitet ist, wird die Pumpe gestoppt. Nachdem die
Pumpe gestoppt ist, wird das Heizelement fortfahren, für einige
Zeit Ausdehnungswasser abzugeben, da das Heizelement noch nicht
abgekühlt
ist. Dieses Ausdehnungswasser wird zu der Getränkezubereitungseinheit fließen und
sie veranlassen, zu tropfen. Das Rückstauventil hat einen hohen
Strömungswiderstand,
sodass der Druck in dem Dreiwegeventil, nachdem die Pumpe gestoppt
ist, relativ langsam abnimmt. In Folge davon wird sich das Bauelement
relativ langsam von dem ersten Auslass zu dem Einlass bewegen. Entsprechend
dauert es relativ lange, bevor der erste Auslass wieder offen ist.
Nachdem der erste Auslass sich geöffnet hat, kann das Ausdehnungswasser
von dem Heizelement durch den ersten Auslass zu dem Vorratstank
und/oder dem Einlass der Pumpe zurückgeführt werden. Dass das Ausdehnungswasser
nicht über
den zweiten Abflussweg zu der Getränkezubereitungseinheit fließt, hat mit
der Tatsache zu tun, dass der erste Abflussweg einen niedrigeren
Strömungswiderstand
als der zweite Abflussweg in Verbindung mit der Getränkezubereitungseinheit
hat. Umgekehrt fließt
Wasser, das sich in dem zweiten Abflussweg zwischen dem Dreiwegeventil
und dem Rückstauventil
befindet, zu dem Dreiwegeventil zurück und dann möglicherweise über den
Einlass zu dem Heizelement.
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Ein
Nachteil des bekannten Gerät
ist, dass es, nachdem die Pumpe deaktiviert worden ist, relativ lange
dauert, bevor das Bauelement den ersten Auslass frei gibt. Dies
resultiert insbesondere darin, dass das Ausdehnungswasser über den
zweiten Ablaufweg zu der Getränkezubereitungseinheit
geliefert wird, während
die Pumpe schon gestoppt ist. Das verursacht Tropfen und eine Streuung
in der Brühzeit,
und so eine unerwünschte
Streuung in der Qualität
des Getränks.
Außerdem
ist es ein Nachteil, dass eine relativ große Wassermenge, das in dem
zweiten Ablaufweg vorhanden ist, wobei das Wasser unter Anderem
Ausdehnungswasser sein kann, zurück
zur Heizelement fließen
kann. In Folge davon kann das Heizelement verschmutz werden, wenn
dieses Wasser selbst Komponenten des zum Verzehr geeigneten Getränks enthält. Es ist
auch ein großer
Nachteil, dass auf diese Weise der zweite Ablaufweg teilweise mit
Luft gefüllt
ist. Tatsache ist, dass, wenn nachfolgend ein zweiter Verbrauch
zubereitet werden soll, zuerst eine Menge an Luft aus dem zweiten
Abflussweg durch die Getränkezubereitungseinheit
gedrückt werden
muss. In Folge davon wird die Qualität des Getränks reduziert und die Menge
des zubereiteten Getränks
ist weniger genau bestimmt.
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Die
Erfindung denkt daran, eine Lösung
für eingangs
erwähnten
Probleme zu schaffen.
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Zu
diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Gerät dadurch gekennzeichnet, dass
das Dreiwegeventil außerdem
mit einem zweiten Bauelement versehen ist, das unter dem Einfluss
einer Flüssigkeitsströmung von
dem Einlass zu dem zweiten Auslass zwischen einer dritten und vierten
Extremposition frei beweglich ist, wobei sich das zweite Bauelement
unter dem Einfluss einer Flüssigkeitsströmung von
dem Einlass zu dem zweiten Auslass von der dritten Extremposition
bis zu der vierten Extremposition bewegen kann, und in der dritten
Extremposition eine Flüssigkeitsströmung von
dem zweiten Auslass zu dem Einlass blockiert. Ein derartiges Dreiwegeventil
ist an sich aus GB-A-1170878 bekannt.
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Wenn
mit diesem Gerät
zur Zubereitung eines Getränks
nach Anspruch 1 die Pumpe gestartet wird, wird die erhitzte Flüssigkeit,
die zum Einlass geliefert wird, durch das Dreiwegeventil zu dem
ersten Einlass und/oder zu dem zweiten Auslass fließen. In Folge
davon wird sich das erste Bauelement von der ersten Extremposition
zu der zweiten Extremposition bewegen, während es den ersten Auslass
sperrt. Von dem Augenblick an wird die Flüssigkeitsströmung von
dem Einlass zu dem zweiten Auslass fließen. Von dem zweiten Auslass
fließt
die Flüssigkeit
durch den zweiten Ablaufweg zu der Getränkezubereitungseinheit, um
ein Getränk
zum Verzehr auf der Basis der heißen Flüssigkeit zu beireiten. Wenn
daraufhin die Pumpe gestoppt wird, kann sich das erste Bauelement
relativ schnell von der zweiten Extremposition zu der ersten Extremposition
bewegen. Dies ist der Fall, weil der Druck in dem Dreiwegeventil
sich schnell verringern kann. Dieser Druck kann sich in Verbindung
mit dem möglichen
relativ geringen Strömungswiderstand
des zweiten Bauelements schnell verringern. In Folge davon kann
irgendwelches Ausdehnungswasser direkt über den Einlass und den ersten
Auslass zu dem Vorratstank und/oder dem Einlass der Pumpe zurückgeführt werden.
Da der erste Auslass sich relativ schnell öffnen kann, wird Tropfen der
Getränkezubereitungseinheit
in Folge der Ausdehnungsflüssigkeit
von dem Heizelement verhindert. Da außerdem das zweite Bauelement
relativ schnell an der dritten Extremposition ankommen kann, kann
auch eine Entwässerung
des zweiten Ablaufwegs über
den Einlass zu dem Heizelement verhindert werden. Was also erreicht
wird, wenn ein Rückfluss
verhindert wird, ist, dass der Druck relativ schnell abnehmen kann,
nachdem die Pumpe in dem Flüssigkeitsströmungsweg
von dem Einlass zu dem zweiten Auslass gestoppt ist. Dies wiederum
hat zur Folge, dass das erste Bauelement die zweite Extremposition
relativ schnell verlassen kann, sodass das Ausdehnungswasser praktisch
direkt, nachdem die Pumpe gestoppt wurde, zu dem Vorratstank und/oder
dem Einlass der Pumpe zurückgeführt werden
kann. Da erfindungsgemäß zwei separate
Bauelemente getrennt voneinander zum Blockieren des Flüssigkeitsströmungsweges
von dem Einlass zu dem ersten Auslass und zum Blockieren des Flüssigkeitsströmungswegs
von dem zweiten Auslass zu dem Einlass verwendet werden, kann Tropfen
und Entwässern
des zweiten Ablaufwegs minimiert werden.
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Insbesondere
gilt, dass das Dreiwegeventil in einem einzigen Gehäuse angeordnet
ist. Vorzugsweise gilt, dass das erste Bauelement schwerer als das
zweite Bauelement ist. In Folge davon verlässt das erste Bauelement, nachdem
die Pumpe gestoppt wurde, die zweite Extremposition sehr schnell,
um sich zur ersten Extremposition zu bewegen. Aufgrund des Tropfens
ist die Brühzeit
limitiert und die Streuung der Brühmenge – und so die Streuung in der
Trockenmasse (Geschmack) – wird
deshalb im Falle, dass ein Kaffeegetränk mit dem Gerät zubereitet
wird, abnehmen.
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Insbesondere
gilt, dass das Dreiwegeventil mit einer ersten Kammer, in der sich
das erste Bauelement befindet, einer zweiten Kammer, in der sich das
zweite Bauelement befindet, und einer Fluidverbindung zwischen der
ersten Kammer und der zweiten Kammer versehen ist. Die erste Kammer
kann dann mit dem Einlass und dem ersten Auslass versehen werden.
Die zweite Kammer kann mit dem zweiten Auslass versehen werden.
Auf diese Weise kann das Dreiwegeventil ein sehr kompaktes Design
haben. Dies gilt insbesondere, wenn die erste und die zweite Kammer
voneinander durch eine Trennwand getrennt sind, während die
Fluidverbindung sich durch die Trennwand erstreckt. Ein weiterer Vorteil dieser
speziellen Ausführungsform
ist es, dass die Fluidverbindung eine Länge hat, die der Dicke der Trennwand
entsprechen kann, sodass der Strömungswiderstand
des Flüssigkeitsströmungsweg von
dem Einlass bis zu dem zweiten Auslass relativ klein sein kann.
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Gemäß einer
speziellen Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Geräts gilt,
dass das erste Bauelement als eine frei bewegliche Umfangskante eines
ersten flexiblen Schirmventils designt ist und das Dreiwegeventil
mit einem ersten Sitz für
das erste Schirmventil versehen ist, das erste Schirmventil mit
dem ersten Sitz verbunden ist und der erste Sitz mindestes mit mindestens
einer Rinne versehen ist, während
die Umfangskante des ersten Schirmventils in der ersten Extremposition
gegen den ersten Sitz stößt und über die
Rinne reicht, sodass zwischen der Umfangskante des ersten Schirmventils
und der Rinne ein Zwischenraum vorhanden ist, wobei der Zwischenraum
eine Flüssigkeitsströmung von
dem Einlass zu dem ersten Auslass freigibt und wobei die Umfangskante
des ersten Schirmventils in der zweiten Extremposition gegen den
ersten Sitz stößt und sich
in die Rinne erstreckt, sodass die Umfangskante den ersten Einlass
sperrt.
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Ein
derartiges erstes Schirmventil erweist sich als besonders zuverlässig und
unterliegt kaum Verschleiß.
Besonders gilt, dass das zweite Bauelement als eine frei bewegliche
Umfangskante eines zweiten flexiblen Schirmventils designt ist und
das Dreiwegeventil mit einem zweiten Sitz für das zweite Schirmventil versehen
ist, das zweite Schirmventil mit dem zweiten Sitz verbunden ist,
während
die Umfangskante des zweiten Schirmventils in der dritten Extremposition
gegen den zweiten Sitz stößt, und eine
Flüssigkeitsströmung von
dem zweiten Auslass zu dem Einlass hin blockiert, während in
der vierten Extremposition ein Zwischenraum zwischen der Umfangskante
des zweiten Schirmventils und dem zweiten Sitz vorhanden ist.
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Es
zeigt sich, dass ein derartiges zweites Schirmventil besonders zuverlässig arbeitet
und kaum Verschleiß unterliegt.
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Die
Erfindung wird nun weiter mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
mögliche
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Geräts zur Zubereitung
eines Getränks
zum Verzehr;
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2a eine
zweite Ausführungsform
des Dreiwegeventils von 1 in einem Zustand, in dem keine
Flüssigkeit
zu dem Einlass geliefert wird;
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2b das
Dreiwegeventil von 2a in einem Zustand, in dem
eine Flüssigkeitsströmung mit einer
relativ hohen Durchflussrate an den Einlass geliefert wird;
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3a einen
Querschnitt einer dritten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dreiwegeventils;
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3b eine
teilweise Frontschnittansicht des Dreiwegeventils gemäß 3a;
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3c zeigt
eine Frontansicht in der Richtung der Röhre p von 3a von
einem ersten Ventilsitz mit einem ersten Schirmventil in der ersten
Extremposition des ersten Auslasses des Dreiwegeventils von 3a.
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3d die
Frontansicht des ersten Ventilsitzes gemäß 3c ohne
das erste Schirmventil;
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3e eine
Frontansicht wie 3c, wenn das erste Schirmventil
in der zweiten Extremposition ist;
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3f zeigt
eine Frontansicht in der Richtung der Pfeils p' von 3a von
einem zweiten Ventilsitz mit einem zweiten Schirmventil in der dritten Extremposition
des zweiten Auslasses des Dreiwegeventils von 3a;
und
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3g eine
Frontansicht eines zweiten Ventilsitzes des zweiten Auslasses des
Dreiwegeventils von 3d.
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In 1 ist
mit dem Bezugszeichen 1 ein Gerät zur Zubereitung eines zum
Verzehr geeigneten Getränks
wie z.B. Kaffee auf der Basis einer heißen Flüssigkeit wie z.B. Wasser bezeichnet.
In diesem Beispiel geht es um ein Gerät zur Zubereitung einer Kaffeecreme.
Das Gerät
ist mit einem Vorratstank 2, der im Gebrauch mit Wasser
gefüllt
ist, versehen. Das Gerät
ist weiter mit einer Heizelement 4 zum Erhitzen von Wasser
versehen. Ein Einlass 5 des Heizelements 4 ist über eine
Pumpe 6 mit dem Vorratstank 2 verbunden. Im Gebrauch
pumpt die Pumpe 6 Wasser aus dem Vorratstank zu dem Heizelement 4.
Das Gerät
ist außerdem
mit einem Dreiwegeventil 7 versehen, das mit einem Einlass 8,
einem ersten Auslass 10 und einem zweiten Auslass 12 versehen
ist. Ein Auslass 14 des Heizelements ist über eine
Röhre 16 mit
dem Einlass 8 des Dreiwegeventils 7 verbunden. Über einen
ersten Ablaufweg 18 steht der erste Auslass 10 in
Fluidverbindung mit dem Vorratstank 2. Außerdem steht
der zweite Auslass 12 über
einen zweiten Ablaufweg 20 in Fluidverbindung mit der an
sich bekannten Getränkezubereitungseinheit 22,
wie beispielsweise von dem in der europäischen Patentanmeldung 0 878
158 beschriebenen Typs. Diese an sich bekannte Getränkezubereitungseinheit 22 kann
beispielsweise mit gemahlenem Kaffee gefüllt werden, um durch Liefern
von heißen
Wasser unter Druck Kaffeecreme zu bereiten.
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Dieser
kann dann in einem Becher 24 gesammelt werden, wie in 1 schematisch
gezeigt ist.
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Das
Dreiwegeventil 7 ist mit einem ersten Bauelement 26 versehen,
das, unter dem Einfluss einer Flüssigkeitsströmung von
dem Einlass zu dem ersten Auslass und/oder dem zweiten Auslass,
zwischen einer ersten Extremposition 26A und einer zweiten
Extremposition 26B frei beweglich ist. Der erste Auslass 10 ist
mit einem in 1 schematisch dargestellten
Dichtring 28 versehen, der, wenn das erste Bauelement 26 in
der zweiten Extremposition 26B ist, bewirkt, dass ein Flüssigkeitsströmungsweg, der
von dem Einlass zu dem ersten Auslass verläuft, am ersten Einlass gesperrt
oder blockiert wird.
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Das
Dreiwegeventil ist außerdem
mit einem zweiten Bauelement 30 versehen, das, unter dem Einfluss
einer Flüssigkeitsströmung vom
Einlass zu dem zweiten Auslass, zwischen einer dritten Extremposition 30A und
einer vierten Extremposition 30B frei beweglich ist. Wenn
das zweite Bauelement sich in der dritten Extremposition 30A befindet,
stößt dieses
gegen den Dichtring 32 und schließt oder blockiert dabei den
Flüssigkeitsströmungsweg
von dem zweiten Auslass zu dem Einlass.
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In
diesem Beispiel ist das Dreiwegeventil in einem einzigen Gehäuse angeordnet.
Das Dreiwegeventil ist mit einer ersten Kammer 34, in der
sich das erste Bauelement befindet, und einer zweiten Kammer 36,
in der sich das zweite Bauelement 30 befindet, versehen.
Wie in der Zeichnung deutlich gezeigt, ist die erste Kammer 34 mit
dem Einlass 8 und dem ersten Auslass 10 versehen.
Die zweite Kammer ist mit dem zweiten Auslass 12 versehen.
In diesem Beispiel sind die erste und die zweite Kammer voneinander
mittels einer Trennwand 40 getrennt. Die erste und zweite
Kammer sind miteinander mittels einer Fluidverbindung 42,
die sich durch die Trennwand erstreckt, versehen. Die Trennwand 40 ist
mit einer Einströmöffnung 44 versehen,
die ein äußerstes
Ende der Fluidverbindung 42 bildet. In der Form einer Röhre reicht
die Fluidverbindung 42 zu einem Teil von der Einströmöffnung 44 in
die zweite Kammer 36, wobei die Röhre an ihrem freien äußersten
Ende abgeschlossen ist und an ihrem oberen Ende mit einer Ablauföffnung 45 versehen
ist, wobei die Ablauföffnung den
Dichtring 32 trägt
und diese Öffnung
von dem zweiten Bauelement 30 abgeschlossen wird, wenn das
zweite Bauelement sich in der dritten Extremposition, die durch
die Oberseite der in der zweiten Kammer erwähnten Fluidverbindung 42 gebildet wird,
befindet.
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Das
erste Bauelement 26 und die erste Kammer 34 sind
so konfiguriert, dass, wenn sich das erste Bauelement in der zweiten
Extremposition 26B (deutlich in der alternativen Ausführungsform
von 2b zu sehen) befindet, in welcher der erste Auslass
gesperrt ist, die Flüssigkeitsströmung von
dem Einlass zu dem zweiten Auslass durch einen Teil 46 der
ersten Kammer, der sich zwischen dem ersten Bauelement und dem Einlass
befindet, verläuft.
Es zeigt sich auch, dass die Einströmöffnung 44 der Fluidverbindung
der ersten Kammer zwischen dem Einlass 8 und dem ersten
Auslass 10 angeordnet ist.
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Der
Teil 46 der ersten Kammer umfasst außerdem die entsprechende Einströmöffnung 44 der Fluidverbindung.
In diesem Beispiel hat das erste Bauelement 26 ein zylinderförmiges Design.
Außerdem
gilt in diesem Beispiel, dass das zweite Bauelement 30 ein
konvexes Design hat und dass das erste Bauelement schwerer als das
zweite Bauelement ist. Es gilt auch, dass der Strömungswiderstand
des ersten Auslasses 18 kleiner ist als der Strömungswiderstand
des zweiten Auslasses 20 in Kombination mit der Getränkezubereitungseinheit 22.
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Die
Funktionsweise des bis zu diesem Punkt beschriebenen Geräts ist wie
folgt: In Ruhe befindet sich das erste Bauelement 26 in
der ersten Extremposition 26A. Auch das zweite Bauelement 30 ist
in der dritten Extremposition 30A. Dementsprechend gibt
es eine Fluidverbindung von dem Einlass 8 zu dem ersten
Auslass 10, aber eine Fluidverbindung von dem zweiten Auslass 12 zu
dem Einlass 8 ist blockiert, weil das zweite Bauelement
sich in der dritten Extremposition befindet. Auch eine Fluidverbindung in
der Richtung von dem Einlass zu dem zweiten Auslass ist möglich.
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Um
eine Tasse Kaffee zu bereiten wird die Pumpe 6 gestartet.
Die Pumpe 6 pumpt Wasser von dem Vorratstank 2 zur
Heizelement 4. Die Heizelement 4 erhitzt dieses
Wasser und speist es in den Einlass 8 des Dreiwegeventils 7.
Das heiße
Wasser fließt
in die erste Kammer und wird sich in Richtung des ersten Auslasses 10 bewegen.
Das Wasser wird sich auch von dem Einlass 8 über die
Fluidverbindung zu dem zweiten Auslass 12 bewegen. Dann
bewegt sich das zweite Bauelement von der dritten Extremposition
zu der vierten Extremposition. Als eine Konsequenz aus der Strömung, die
in der ersten Kammer gebildet wird, wird das erste Bauelement 26 schnell
zu der zweiten Extremposition bewegt und sperrt dabei den ersten
Auslass. Als Konsequenz des in der ersten Kammer herrschenden Drucks
macht das erste Bauelement damit weiter, den ersten Auslass gut
zu verschließen.
Das Folge ist, dass mindestens praktisch direkt das gesamte Wasser,
was von dem Heizelement in das Dreiwegeventil gespeist wird, das
Dreiwegeventil über
den zweiten Auslass 12 verlässt und über den zweiten Ablaufweg 20 in
die Getränkezubereitungseinheit 22 gespeist
wird. Dann wird das von der Getränkezubereitungseinheit 22 zubereitete
zum Verzehr geeignete Getränk
in den Becher 24 gespeist. Wenn eine ausreichend große Menge
des zubereiteten Produkts erzeugt worden ist, wird die Pumpe 6 gestoppt.
Dies kann auf automatische Weise mit Hilfe beispielsweise einer
Betriebsvorrichtung 50 getan werden. In Folge davon wird
nicht länger
eine große
Strömungsrate
von dem Heizelement in den Einlass 8 des Dreiwegeventils gespeist.
Der Druck in der ersten Kammer, der das erste Bauelement in der
zweiten Extremposition während
der Zeitdauer hielt, in welcher mit Hilfe der Pumpe Flüssigkeit
in den Einlass des Dreiwegeventils gespeist wurde, um das Dreiwegeventil
wieder über
den zweiten Auslass zu verlassen, fällt auf Grund des relativ kleinen
Strömungswiderstand
des zweiten Bauelements 30, das als ein Rückschlagventil
funktioniert, schnell ab. Auf Grund dieses schnellen Abfalls des
Drucks wird sich das erste Bauelement schnell von der zweiten Position
in die erste Position bewegen. In dem Moment, wo dies passiert,
ist der erste Auslass 10 nicht länger blockiert. Das bedeutet,
dass das Ausdehnungswasser aus dem Heizelement direkt über den
ersten Ablaufweg 18 zu dem Vorratstank zurück geführt wird.
Ausdehnungswasser ist das Wasser, das immer noch den Boiler verlässt, wenn
die Pumpe 6 schon gestoppt ist. Das wird durch die Tatsache
verursacht, dass das Heizelement noch heiß ist und gleichsam stottert.
Teilweise auf Grund der Tatsache, dass der Strömungswiderstand des ersten
Ablaufweges 18 kleiner ist als der Strömungswiderstand des zweiten
Ablaufweges 20 in Kombination mit der Getränkezubereitungseinheit 28,
wird das Ausdehnungswasser den Weg des geringsten Widerstands wählen und
deshalb über
den ersten Auslass 10 und den zweiten Ablaufweg 18 zurück zu dem
Vorratstank fließen.
Deshalb wird verhindert, dass das Ausdehnungswasser über den
zweiten Auslass 12 in die Getränkezubereitungseinheit 22 gespeist
wird. In Folge davon wird die Getränkezubereitungseinheit nicht
tropfen. Außerdem
wird sich durch das Ende der Strömung
von dem Einlass zu dem zweiten Auslass das zweite Bauelement 30 zu der
dritten Extremposition 30A bewegen. Auch dies passiert
relativ schnell. Da in Folge davon das zweite Bauelement 30,
das als Rückschlagventil
arbeitet, die Flüssigkeitsströmung von
dem zweiten Auslass 12 zu dem Einlass 8 schnell
sperrt, wenn es die dritte Extremposition einnimmt, wird verhindert,
dass sich der zweite Ablaufweg 20 leert. Also bleibt dieser
mit Wasser gefüllt,
was vorteilhaft ist, wenn ein nachfolgende Verbrauch zubereitet
werden muss. Wenn er mit Luft gefüllt worden wäre, würde anfänglich eine Luftmenge
in die Getränkezubereitungseinheit 22 eingespeist
werden, was der Qualität
des zubereiteten Produkts nicht zuträglich ist. Außerdem wird
so eine Streuung in der Brühlänge und
deshalb auch eine Streuung in Trockenmasse (Geschmack) variieren.
Nun ist dies umgekehrt verhindert.
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Außerdem gilt
in Hinsicht auf die Tatsache, dass das erste Bauelement 26 schwerer
ist als das zweite Bauelement, dass dieses erste Bauelement relativ
schnell zurück
fallen wird und folglich die zweite Extremposition relativ schnell
verlassen wird, wie es oben beschrieben ist. Da das erste Bauelemente zylindrisch
geformt ist mit einem höheren
Strömungswiderstand
als eine Kugel, wird es zusätzlich
schnell auf das Liefern einer Flüssigkeit
in den Eingang 8 hin angehoben (und, wegen seines Gewichts
auf das Ende dieser Lieferung hin schnell fallen). Zusätzlich ist
die durchflossene Oberfläche
zwischen dem ersten Bauelement und der zweiten Kammer kleiner als mit
bei dem zweiten Bauelement und der zweiten Kammer, was es auch möglich macht,
dass das erste Bauelement schneller zurück fällt. Deshalb vergeht das Verlassen
der zweiten Extremposition durch das erste Bauelement wegen des
relativ hohen Gewichts des ersten Bauelements relativ schnell. Es
vergeht auch schnell, weil das konvexe zweite Bauelement ein Rückschlagventil
mit einem relativ kleinen Strömungswiderstand
darstellt. Auch die kurze Fluidverbindung 42 und das einzige
Gehäuse
spielen einen vorteilhaften Teil hierbei.
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Die
Erfindung ist in keiner Weise auf die oben umrissene Ausführungsform
limitiert. Beispielsweise kann durch den ersten Ablaufweg 18 das
Wasser auch zu einer Unterseite des Vorratstanks oder zu dem Eingang
der Pumpe zurück
geführt
werden. Beide Alternativen sind durch die Leitungen 52 beziehungsweise 54 angedeutet.
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In 2a und 2b ist
eine zweite Ausführungsform
dargestellt, in der entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen
versehen sind. Aber die Funktionsweise des Dreiwegeventils gemäß 2a und 2b ist
vollständig
identisch mit dem Dreiwegeventil von 1, sodass
eine weitere Erklärung weggelassen
werden kann.
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In 3a bis 3g ist
eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Dreiwegeventils
gezeigt, geeignet, um in dem Gerät
gemäß 1 verwendet
zu werden. Hier sind Teile, die 1 und 2 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen
wie in 1 und 2. Das Dreiwegeventil 7 gemäß 3a bis 3g ist
auch mit einem Einlass 8, dem ersten Auslass 10 und
dem zweiten Auslass 12 versehen. Der Einlass 8 ist
mittels einer Fluidverbindung 50 mit der ersten Kammer 34 verbunden.
Außerdem
ist der erste Eingang 8 mittels einer Fluidverbindung 48, 51 mit
der zweiten Kammer 36 verbunden.
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In
diesem Beispiel ist das erste Bauelement 26 als eine frei
bewegliche Umfangskante 26 eines ersten flexiblen Schirmventils 52 designt.
Außerdem ist
das Dreiwege ventil mit einem ersten Sitz 54 für das erste
Schirmventil 52 versehen. Das erste Schirmventil 52 ist
mittels eines Stiels 56 des ersten Schirmventils mit dem
ersten Sitz 54 verbunden. Zwischen dem ersten Sitz 54 und
einem Gehäuse 58 des Dreiwegeventils
ist ein Dichtring 59 angebracht.
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3c zeigt
eine Frontansicht des ersten Sitzes 54 mit dem ersten Schirmventils 52 in
Richtung des Pfeils p von 3a. Hier
ist gezeigt, dass der erste Sitz mit mindestens einer und diesem
Beispiel einer Anzahl von Rillen 60 versehen ist (siehe auch 3d).
Auch in 3d zeigt sich, dass in dem ersten
Sitz mindestens eine, und in diesem Beispiel eine Anzahl von Durchströmungsöffnungen 62 und auch
eine Montageöffnung 64,
durch die sich der Stiel 56 des ersten Schirmventils erstreckt,
angebracht sind. In 3c ist auch das erste Schirmventil selbst
gezeigt.
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In
der ersten Extremposition des ersten Bauelements 26 stößt die freibewegliche
Umfangskante 26 (das erste Bauelement) gegen den ersten
Sitz, wie in 3a, 3b und 3c gezeigt
ist. Aber die Umfangskante 26 reicht über die Rillen 60 hinaus, sodass
zwischen der Umfangskante 26 und den Rillen 60 eine
Durchströmungsöffnung 66 gebildet
wird (siehe 3c). Diese Durchströmungsöffnung 66 schafft
eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass 8 und dem ersten
Auslass 10. Das bedeutet, dass, wenn sich das erste Bauelement 26 in
der ersten Extremposition befindet, der erste Auslass nicht gesperrt
ist und dass die Flüssigkeit
von dem Einlass 8 zu dem ersten Auslass 10 fließen kann.
Aber es gilt, dass die freibewegliche Umfangskante 26 sich
unter dem Einfluss einer Strömung
von dem Eingang 8 zu dem ersten Auslass 10 und/oder
zu dem zweiten Auslass 12 zu einer zweiten Extremposition
bewegen wird. In der zweiten Extremposition erstreckt sich die Umfangskante 26 in
die Rille 60, sodass die Durchströmungsöffnung 66 gesperrt
ist. Spezieller gilt, dass in der zweiten Extremposition die Umfangskante 26 des
ersten Schirmventils gegen den Sitz und den Boden der Rille stößt (siehe 3e).
Also wird bei einer zunehmenden Flüssigkeitsströmung durch den
Einlass 8 das erste Bauelement (die Umlaufkante 26)
sich von der ersten Extremposition zu der zweiten Extremposition
bewegen. All dies ist in 3e gezeigt.
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Also
ist das erste Schirmventil in einem Flüssigkeitsströmungsweg
angeordnet, der zwischen dem Einlass und dem ersten Auslass verläuft. Außerdem gilt,
dass das erste Schirmventil eine konvexe äußere Oberfläche 68 hat, die von
dem ersten Auslass 10 abgewandt ist. Also ist die konvexe äußere Oberfläche gegen
die Flussrichtung von dem Einlass zu dem ersten Auslass gerichtet.
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In
diesem Beispiel gilt außerdem,
dass das zweite Bauelement 30 als eine frei bewegliche
Umfangskante 30 eines zweiten flexiblen Schirmventils 70 designt
ist. Außerdem
ist das Dreiwegeventil mit einem zweiten Sitz 72 für das zweite
Schirmventil 70 versehen. Das zweite Schirmventil 70 ist
mittels eines Stiels 74 des zweiten Schirmventils 70 mit
dem zweiten Sitz 72 verbunden. Zwischen dem zweiten Sitz 72 und
dem Gehäuse 58 des
Dreiwegeventils ist eine Dichtung 76 angebracht. Der zweite
Sitz 72 entspricht dem ersten Sitz 54, wobei der
Unterschied ist, dass der zweite Sitz 72 nicht mit Rillen 60 versehen ist.
Eine Frontansicht in die Richtung des Pfeil p' des zweiten Schirmventils 70 mit
dem zweiten Sitz 72 ist in 3f gezeigt.
Eine Frontansicht gemäß 3f in der
das zweite Schirmventil weggelassen ist, ist in 3g gezeigt.
Der zweite Sitz 72 ist dafür auch mit Durchströmungsöffnungen 62 und
einer Montageöffnung,
durch die sich der Stiel 74 erstreckt, versehen.
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Außerdem gilt,
dass das zweite Schirmventil eine konvexe, zum zweiten Auslass gerichtete äußere Oberfläche hat.
Also ist die konvexe äußere Oberfläche 78 des
zweiten Schirmventils in die Strömungsrichtung
von dem Einlass zu dem zweiten Auslass gerichtet.
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In 3f wie
auch in 3a ist das zweite Bauelement
(die Umfangskante 30 des zweiten Schirmventils 70)
in der dritten Extremposition gezeigt. In der dritten Extremposition
stößt die Umfangskante 30 des
zweiten Schirmventils gegen den zweiten Sitz 72. Das blockiert
eine Flüssigkeitsströmung von
dem zweiten Auslass in Richtung des Einlasses 8. Aber in
der vierten Extremposition ist ein Zwischenraum zwischen der Umfangskante 30 und dem
zweiten Sitz 72 vorhanden.
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Wenn
eine anwachsender Flüssigkeitsströmung an
den Einlass 8 geliefert wird, wird die Umfangskante 26,
wie schon diskutiert, anfangen, sich von der ersten Extremposition
zu der zweiten Extremposition hin zu bewegen. In Folge davon wird, eventuell,
der erste Auslass 8 gesperrt werden. Unter dem Einfluss
der Flüssigkeitsströmung wird
sich auf Grund des Dreiwegeventils auch die zweite Umfangskante 30 zu
der vierten Extremposition hin bewegen. In der vierten Extremposition
liegt die Umfangskante 30 vollständig frei auf dem Sitz 72.
Das ist es, was mit der vierten Extremposition gemeint ist. Also
bewegt sich in dem Fall die Umfangskante in Richtung des Pfeil v,
wie in 3b gezeigt ist. Folglich kann
die Flüssigkeit
von dem Einlass 8 zu dem zweiten Auslass 12 fließen. Wenn
umgekehrt das zweite Bauelement 30 in der dritten Extremposition ist,
ist eine Flüssigkeitsströmung von
dem zweiten Auslass in Richtung des Einlasses blockiert. Ent sprechend
ist die Arbeitsweise des Dreiwegeventils gemäß 3a bis 3g vollständig analog
zu der Arbeitsweise des Dreiwegeventils wie mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben ist.
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In
Ruhe ist das erste Bauelement 26 in der ersten Extremposition,
während
die Durchströmungsöffnungen 66 freigegeben
sind. Auch das zweite Bauelement ist in der dritten Extremposition, in
der eine Flüssigkeitsströmung von
dem zweiten Auslass 12 zu dem Einlass 8 hin blockiert
ist. Entsprechend ist eine Fluidverbindung von dem Einlass zu dem
ersten Auslass vorhanden und eine Fluidverbindung von dem zweiten
Auslass 12 zu dem Einlass 8 wird durch das zweite
Bauelement, das sich in der dritten Extremposition befindet, blockiert.
Eine Fluidverbindung von dem Einlass zu dem zweiten Auslass ist
auch möglich.
Wenn die Pumpe 6 gestartet wird, fließt das heiße Wasser in die erste Kammer
und wird sich in Richtung des ersten Auslasses 10 bewegen. Das
Wasser wird sich auch von dem Einlass 8 zu dem zweiten
Auslass 12 bewegen. Als Konsequenz der sich ergebenden
Strömung
wird die erste Umfangskante 26 in die zweite Extremposition
bewegt und also den ersten Auslass sperren. Die zweite Umfangskante 30 bewegt
sich dann von der dritten Extremposition zu der vierten Extremposition,
sodass die Flüssigkeit
von dem Einlass zu dem zweiten Auslass fließen kann. Das zum Verzehr geeignete
Getränk,
das dann von der Getränkezubereitungseinheit zubereitet
wird, wird zu dem Becher 24 gespeist. Wenn hierauf die
Pumpe 6 gestoppt wird, wird nicht länger eine große Durchflussrate
von dem Heizelement zu dem Einlass 8 des Dreiwegeventils
gespeist. In Folge davon nimmt der Druck in der ersten Kammer 34 ab.
Wenn der Druck abnimmt, wird die Umfangskante 26 nicht
länger
in der zweiten Position gehalten. Die erste Umlaufkante 26 bewegt
sich dann von der zweiten Position zu der ersten Position. In dem
Moment, wo dies passiert, ist der erste Einlass 10 nicht
länger
blockiert. Das bedeutet, dass das Ausdehnungswasser von dem Heizelement
direkt über
den ersten Ablaufweg 18 zu dem Vorratstank zurück geführt werden
kann. Außerdem
wird auf Grund des Ende der Strömung
von dem Einlass zu dem zweiten Auslass die zweite Umfangskante anfangen,
sich zu der dritten Extremposition zu bewegen. Auch dass geschieht
relativ schnell. In Folge davon ist eine Flüssigkeitsströmung von
dem zweiten Auslass 12 in Richtung des Einlasses 8 blockiert.
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Die
Erfindung ist in keiner Weise auf die oben umrissenen beispielhaften
Ausführungsformen limitiert.
Beispielsweise können
an Stelle von Kaffee mit der Hilfe von heißem Wasser auch andere Getränke wie
Kakao und Tee zubereitet werden. Auch kann das Heizelement 4 weggelassen
werden, sodass auch kalte Getränke
wie z.B. Eistee zubereitet werden können.