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Die Erfindung betrifft ein Proportionaldruckreduzierventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus dem Katalog, der am 23.05.2017 unter der Internetadresse http://www.boschrexroth.com/various/utilities/mediadirectory/download/ index.jsp?object_nr=RD64656 abrufbar war, ist ein Proportionaldruckreduzierventil bekannt. Dieses ist in Schieberbauweise ausgeführt. In der Folge können Leckagen auftreten, welche beispielsweise bewirken, dass der am dritten Anschluss eingeregelte Druck langsam abfällt, nachdem das Ventil stromlos geschaltet wurde.
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Es ist bekannt, Leckagen durch die Verwendung von Sitzventilen zu vermeiden. Aus der
DE 10 2014 204 070 A1 ist beispielsweise ein Ventil bekannt, bei dem verstellbare Blenden in Schieberbauweise mit einer verstellbaren Blende in Sitzbauweise kombiniert sind.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Leckagen am dritten Anschluss vermieden bzw. stark reduziert werden , wenn sich das Proportionaldruckreduzierventil in seiner mittels einer Feder vorgespannten Grundstellung befindet.
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Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass der Steuerschieber eine Ringnut aufweist, welche eine erste und eine zweite Steuerkante bildet, wobei die erste Steuerkante einen kleineren Durchmesser aufweist als die zweite Steuerkante, wobei die erste Steuerkante zusammen mit dem Gehäuse eine stetig verstellbare erste Blende bildet, wobei die zweite Steuerkante zusammen mit dem Gehäuse eine stetig verstellbare zweite Blende bildet, wobei die erste und die zweite Blende durch Bewegung des Steuerschiebers gegensinnig stetig verstellbar sind, wobei der erste Anschluss über ein Sitzventil und weiter über die erste Blende fluidisch mit der Ringnut verbindbar ist, wobei der zweite Anschluss über die zweite Blende fluidisch mit der Ringnut verbindbar ist, wobei der dritte Anschluss mit der Ringnut unmittelbar fluidisch verbunden ist, wobei das Sitzventil einen Ventilsitz am Gehäuse und einen Ventilkörper umfasst, wobei der Ventilsitz mit dem Ventilkörper verschließbar ist, wobei der Ventilkörper vom Ventilsitz abhebbar ist, indem der Steuerschieber in Richtung einer Vergrößerung der ersten Blende bewegt wird, wobei eine Feder vorgesehen ist, mit welcher der Steuerschieber in Richtung einer Verkleinerung der ersten Blende beaufschlagbar ist. Vorzugsweise ist ein Elektromagnet vorgesehen, welcher den Steuerschieber in Richtung einer Vergrößerung der ersten Blende beaufschlagt. Die Feder und der Elektromagnet sind vorzugsweise an bezüglich der Längsachse gegenüberliegenden Enden des Steuerschiebers angeordnet. Der Ventilkörper ist vorzugsweise gesondert vom Steuerschieber ausgebildet, wobei es zumindest denkbar ist, den Ventilkörper einstückig mit dem Steuerschieber auszubilden. Das Proportionaldruckreduzierventil wird vorzugsweise mit einem Druckfluid in Form einer Flüssigkeit verwendet, wobei das Druckfluid höchst vorzugsweise Hydrauliköl ist.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass in einem verschlossenen Zustand des Sitzventils die erste Blende geschlossen ist, wobei die zweite Blende offen ist. Dieser Zustand wird über die Feder vorgespannt, so dass er sich im stromlosen Zustand des Elektromagneten einstellt. In diesem Zustand ist der Leckagepfad vom dritten Anschluss zum ersten Anschluss fluiddicht verschlossen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Ventilkörper gesondert vom Steuerschieber ausgebildet ist, wobei er mit einem der ersten Steuerkante zugeordneten Längsende des Steuerschiebers in Berührkontakt bringbar ist. Damit wird eine dichte Anlage des Ventilkörpers am Steuerschieber sichergestellt. Weiter wird ein Verkanten des Steuerschiebers vermieden. Wenn das Sitzventil offen ist, berührt der Ventilkörper vorzugsweise den Steuerschieber. Wenn das Sitzventil geschlossen ist, ist vorzugsweise ein geringer Abstand zwischen Ventilkörper und Steuerschieber vorhanden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Ventilkörper einen kegelförmigen Fortsatz aufweist, welcher in Berührkontakt mit dem Steuerschieber bringbar ist. Hierdurch wird eine Kippbeweglichkeit zwischen dem Ventilkörper und dem Steuerschieber ermöglicht, so dass die genannte Gefahr des Verkantens weiter minimiert wird. Der kegelförmige Fortsatz ist vorzugsweise kreiskegelförmig bezüglich der Längsachse ausgebildet. Er greift vorzugsweise in eine kegelförmige Ausnehmung im Steuerschieber ein. Die kegelförmige Ausnehmung ist vorzugsweise kreiskegelförmig bezüglich der Längsachse ausgebildet.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Ventilkörper von der Feder in Richtung des Ventilsitzes derart beaufschlagt ist, dass die Feder auch den Steuerschieber beaufschlagt, wenn das Sitzventil geöffnet ist. Auf die Verwendung einer gesonderten Feder für den Steuerschieber kann damit verzichtet werden. Weiter wird eine spaltfreie Anlage zwischen Ventilkörper und Steuerschieber sichergestellt, wenn das Sitzventil geöffnet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse mit einem Polrohr fest verbunden ist, welches an dem der zweiten Steuerkante zugeordneten Längsende des Steuerschiebers angeordnet ist, wobei das Polrohr einen Ankerraum umgrenzt, in welchem ein Anker aufgenommen ist, welcher in Richtung der Längsachse beweglich ist, wobei er mit dem Steuerschieber bewegungsgekoppelt ist, wobei das Polrohr von einer elektrischen Spule umgeben ist. Damit kann der Druck am dritten Anschluss durch Strombeaufschlagung der elektrischen Spule verstellt werden. Anstelle dieser elektrischen Verstellung kann eine hydraulische Verstellung vorgesehen sein, bei welcher der Steuerschieber mit einem Steuerdruck beaufschlagt wird, vorzugsweise auf der von der Feder abgewandten Seite. Der Steuerdruck kann mit einem elektrisch verstellbaren Pilotventil bereitgestellt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Steuerschieber einen ersten Kanal aufweist, über welchen die Ringnut fluidisch mit dem Ankerraum verbunden ist. Damit wirkt im Ankerraum ein vergleichsweise hoher Druck, so dass dieser einfach entlüftet werden kann. Alternativ ist es denkbar, dass der Ankerraum über den ersten Kanal fluidisch mit dem ersten Anschluss verbunden ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse zur Aufnahme in einer Aufnahmebohrung ausgebildet ist, wobei es einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Abschnitt aufweist, welche in der genannten Reihenfolge in Richtung der Längsachse nebeneinander angeordnet sind, wobei sie jeweils durch Dichtstege am Gehäuse voneinander abgegrenzt sind, wobei der erste Abschnitt an einem Längsende des Gehäuses angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt den ersten Anschluss bildet, wobei das Sitzventil über den zweiten Abschnitt fluidisch mit der ersten Blende verbunden ist. Hierdurch wird die Fluidverbindung zwischen dem Sitzventil und der ersten Blende auf besonders einfache und kostengünstige Weise hergestellt.
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Es kann vorgesehen sein, dass der dritte Abschnitt den dritten Anschluss bildet, wobei der vierte Abschnitt den zweiten Anschluss bildet. Hierdurch werden Leckagen zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss vermieden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 ein erfindungsgemäßes Proportionaldruckreduzierventil im Längsschnitt.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Proportionaldruckreduzierventil 10 im Längsschnitt. Das Proportionaldruckreduzierventil ist in Form eines Cartridge-Ventils ausgebildet, welches zum Einbau in eine standardisierte Aufnahmebohrung 14 in einer übergeordneten Baugruppe 15 vorgesehen ist. Bei der übergeordneten Baugruppe 15 handelt es sich beispielsweise um einen Ventilblock, der mehrere weitere Ventile umfasst. Die Aufnahmebohrung 14 ist vorzugsweise als Stufenbohrung ausgebildet, wobei die verschiedenen Anschlüsse 21; 22; 23 des Proportionaldruckreduzierventils 10 jeweils einer anderen Durchmesserstufe zugeordnet sind.
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Das Proportionaldruckreduzierventil 10 hat ein Gehäuse 20, welches vorliegend zwei gesonderte, fest miteinander verbundene Teile 20a; 20b umfasst, wobei es auch einteilig ausgebildet sein kann. Das Gehäuse 20 ist vorliegend mittels eines Flansches 20c an der übergeordneten Baugruppe 15 befestigt, wobei es auch mittels eines Außengewindes in ein Innengewinde der Aufnahmebohrung 14 eingeschraubt sein kann. An dem Gehäuse 20 ist ein Polrohr 91 befestigt, so dass sich im Inneren des Verbunds aus Gehäuse 20 und Polrohr 91 ein fluiddicht abgeschlossener Raum ergibt, in welchem ein Anker 93 in Richtung einer Längsachse 13 beweglich aufgenommen ist. Die gesamte in 1 dargestellte Anordnung ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 13 ausgebildet. Das Polrohr 91 ist von einer einen Elektromagnet 90 bildenden elektrischen Spule 94 umgeben, welche wiederum von einem topfartig ausgebildeten Spulengehäuse 96 umgeben ist. Das Spulengehäuse 96 ist mit einer Polscheibe 97 verschlossen, die spaltfrei am Polrohr 91 und am Spulengehäuse 96 anliegt, so dass sich ein bis auf den Flussunterbrechungsabschnitt 95 geschlossener magnetischer Kreis ergibt, welcher das Polrohr 91, das Gehäuseteil 20b, das Spulengehäuse 96 und die Polscheibe 97 umfasst. Die genannten Teile bestehen vorzugsweise aus magnetisch leitendem Material, insbesondere aus Stahl. Bei dem Flussunterbrechungsabschnitt kann es sich um einen in der Wandstärke reduzierten Abschnitt des Polrohrs 91 handeln, so dass das dortige Material in magnetische Sättigung gerät, wenn die elektrische Spule 94 über den elektrischen Anschluss 98 mit elektrischem Strom beaufschlagt wird. Es ist aber auch denkbar, dass das Polrohr 91 im Bereich des Flussunterbrechungsabschnitts 95 aus einem magnetisch nicht leitendem Material besteht.
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Der Anker 93 besteht ebenfalls aus magnetisch leitfähigem Material. Er ist mit Bohrungen 99 versehen, welche einen Fluidaustausch zwischen den Ankerräumen 92 im Polrohr 91 erlaubt, welche durch den Anker 93 voneinander getrennt sind. Damit wird die Bewegung des Ankers 93 nicht durch eingeschlossenes Druckfluid behindert. In der in 1 dargestellten Grundstellung des Proportionaldruckreduzierventils 10 wird der Anker 93 von der Feder 70 vom Gehäuse 20 weg gedrückt, so dass er an der verschlossenen Stirnseite des Polrohrs 91 anliegt. In dieser Stellung ist der Anker 93 mit Abstand zum Gehäuseteil 20b angeordnet, so dass der oben angesprochene magnetische Kreis nicht über den Anker 93 geschlossen ist. Wird die elektrische Spule 94 mit Strom beaufschlagt, so wirkt auf den Anker 93 eine magnetische Kraft, die diesen auf das Gehäuseteil 20b zu bewegt, so dass der magnetische Kreis sich über den Anker schließt. Dabei wird die Feder 70, welche auf der gegenüberliegenden Seite des Steuerschiebers 40 angeordnet ist, zusammengedrückt. Der Flussunterbrechungsabschnitt 95 ist im Bereich desjenigen Längsendes des Ankers 93 angeordnet, welches dem Gehäuseteil 20b zugewandt ist.
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Der Steuerschieber 40 ist in Richtung der Längsachse 11 beweglich im Gehäuse 20 aufgenommen. Er hat einen ersten Kanal 46, der konzentrisch zur Längsachse 13 angeordnet ist und der als Grundlochbohrung ausgebildet ist. In den ersten Kanal 46 ist ein gesonderter kreiszylindrischer Stößel 49 eingepresst, welcher in Berührkontakt mit dem Anker 93 steht, so dass dessen Magnetkraft über den Stößel 49 auf den Steuerschieber 40 übertragen wird. Auf der gegenüberliegenden Seite ist zwischen dem Steuerschieber 40 und der Feder 70 ein gesonderter Ventilkörper 62 eingebaut. In der in 1 dargestellten Grundstellung verschließt der Ventilkörper 62 einen Ventilsitz 61 am Gehäuse 20, wobei er von der Feder 70 fluiddicht gegen den Ventilsitz 61 gedrückt wird. Der Ventilsitz 61 weist vom Steuerschieber 40 weg, wobei er als kreisringförmig um die Längsachse 13 umlaufende Dichtkante ausgebildet ist. Die zugeordnete Dichtfläche 63 am Ventilkörper 62 ist kreiskegelförmig bezüglich der Längsachse 13 ausgebildet.
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Der Ventilkörper 62 hat stirnseitig einen kegelförmigen Fortsatz 64, der in eine stirnseitige kegelförmige Ausnehmung 65 am Steuerschieber 40 eingreift. Wenn der Steuerschieber 40 mittels Magnetkraft auf die Feder 70 zu bewegt wird, ergibt sich dort eine punktförmige Anlage zwischen Ventilkörper 62 und Steuerschieber 40, welche eine geringe Kippbeweglichkeit zwischen den gekannten Teilen zulässt. In der in 1 dargestellten Grundstellung ist dort ein geringer Abstand vorhanden, wobei die genannten Teile auch mit geringer Kraft aneinander anliegen können. In beiden Fällen ist der Dichteingriff am Sitzventil 60 nicht gestört. Die kegelförmige Ausnehmung 65 ist an einem stirnseitigen Fortsatz 48 des Steuerschiebers 40 angeordnet, dessen Durchmesser gegenüber dem dichtenden ersten kreiszylindrischen Abschnitt 44 vermindert ist, so dass sich dort ein Freiraum für das Druckfluid ergibt.
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Endseitig in dem Gehäuse 20 ist ein gesonderter Stützkörper 71 aufgenommen, der topfartig ausgebildet ist. Der Stützkörper 71 ist in das Gehäuse 20 eingepresst, so dass er fest mit diesem verbunden ist. An seiner Bodenseite ist der Stützkörper 71 vorzugsweise mit mehreren Längsbohrungen 72 versehen, die einen Fluiddurchtritt zulassen. Die Feder 70, die vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet ist, ist am Boden des Stützkörpers 71 in Richtung der Längsachse 13 abgestützt. Am Ventilkörper 62 wird sie von einem kreiszylindrischen Zapfen gehalten.
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Das Gehäuse 20 hat an seiner Außenumfangsfläche einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Abschnitt 24; 25; 26; 27, die in der angegebenen Reihenfolge in Richtung der Längsachse 13 nebeneinander angeordnet sind, wobei sie durch Dichtstege 28 fluiddicht voneinander abgegrenzt sind. Die Dichtstege 28 sind jeweils mit einem Dichtring versehen, der dichtend an der Aufnahmebohrung 14 anliegt. Jedem Dichtsteg 28 ist dabei eine andere Stufe der Aufnahmebohrung 14 zugeordnet, so dass eine Beschädigung der Dichtringe beim Einbau des Proportionaldruckreduzierventils 10 in die Aufnahmebohrung 14 vermieden wird.
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Der am äußersten Längsende angeordnete erste Abschnitt 24 bildet einen ersten Anschluss 21, welcher fluidisch mit einer Druckfluidsenke, beispielsweise einem Tank verbunden ist. Der vierte Abschnitt 24 bildet einen zweiten Anschluss 22, der fluidisch mit einer Druckfluidquelle, beispielsweise einer Pumpe verbunden ist. Der dazwischen angeordnete dritte Anschluss 23 wird vom dritten Abschnitt 26 gebildet. Der dritte Anschluss 23 bildet den Ausgang des Proportionaldruckreduzierventils 10, an dem ein Druck anliegt, welcher zwischen dem Druck am ersten Anschluss 21 und dem Druck am zweiten Anschluss 22 liegt.
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Der Steuerschieber 40 hat eine Ringnut 43, welche mit ihren bezüglich der Längsachse 13 gegenüberliegenden Seitenwänden eine erste und eine zweite Steuerkante 41; 42 bildet. Die Ringnut 43 ist über wenigstens eine Radialbohrung 29 im Gehäuse 20 fluidisch mit dem dritten Anschluss 23 verbunden, und zwar so, dass in jeder Stellung des Steuerschiebers 40 in der Ringnut 43 der Druck am dritten Anschluss 23 anliegt.
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Im Steuerschieber 40 kann wenigstens eine Radialbohrung 50 vorgesehen sein, welche die Ringnut 43 mit dem ersten Kanal 46 verbindet, so dass im ersten Kanal 46 und im Polrohr 91 ebenfalls der Druck am dritten Anschluss 23 anliegt, wobei eine Bewegung des Steuerschiebers 40 nicht durch eingeschlossenes Druckfluid behindert wird. Es ist auch denkbar, dass die genannten Räume stattdessen fluidisch mit dem ersten Anschluss 21 verbunden sind, so dass dort ein niedriger Druck herrscht.
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Die der Feder 70 zugewandte erste Steuerkante 41 hat einen kleineren Durchmesser als die dem Anker 93zugewandte zweite Steuerkante 42. Das Proportionaldruckreduzierventil 10 ist so ausgelegt, dass der Druck am dritten Anschluss 23 effektiv auf die entsprechende Flächendifferenz wirkt, so dass er eine auf den Anker 93 zu gerichtete hydraulische Kraft bewirkt.
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Der zweiten Steuerkante 42 ist wenigstens eine weitere Radialbohrung 29 im Gehäuse 20 zugeordnet, so dass sich eine verstellbare zweite Blende 12 ergibt. Diese ist in der Grundstellung geöffnet, wobei sie sich verkleinert, wenn der Steuerschieber 40 auf die Feder 70 zu bewegt wird. Der zweite Anschluss 22 ist über die zweite Blende 12, weiter über die Ringnut 43 mit dem dritten Anschluss 23 fluidisch verbindbar. Benachbart zur zweiten Steuerkante 42 hat der Steuerschieber 40 einen bezüglich der Längsachse 13 kreiszylindrischen zweiten Abschnitt 45, der fluiddicht am Gehäuse 20 anliegt.
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Der ersten Steuerkante 41 ist wenigstens eine weitere Radialbohrung 29 im Gehäuse 20 zugeordnet, so dass sich eine verstellbare erste Blende 11 ergibt. Diese ist in der Grundstellung geschlossen, wobei sie sich vergrößert, wenn der Steuerschieber 40 auf die Feder 70 zu bewegt wird. Benachbart zur ersten Steuerkante 41 hat der Steuerschieber 40 einen bezüglich der Längsachse 13 kreiszylindrischen ersten Abschnitt 44, der fluiddicht am Gehäuse 20 anliegt. Die erste und die zweite Blende 11; 12 sind in keiner Stellung des Steuerschiebers 40 gleichzeitig geöffnet, so dass ein Druckkurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 21; 22 vermieden wird. Der zweite Abschnitt 25 außen am Gehäuse 20 ist über die erste Blende 11, weiter über die Ringnut 43 mit dem dritten Anschluss 23 fluidisch verbindbar. Weiter ist der zweite Abschnitt 25 über eine weitere Radialbohrung 29 im Gehäuse 20, weiter über das Sitzventil 60 mit dem ersten Anschluss 21 verbindbar. Aufgrund der oben erläuterten Bewegungskopplung zwischen Steuerschieber 40 und Ventilkörper 62 haben das Sitzventil und die erste Blende 11 ein gleichartiges Öffnungsverhalten, wenn der Steuerschieber 40 bewegt wird. Das Sitzventil 60 bewirkt, dass der Fluidströmungspfad vom dritten zum ersten Anschluss 23; 21 fluiddicht verschließbar ist. In diesem Fluidströmungspfad treten beim bekannten Proportionaldruckreduzierventil die größten Leckagen auf, die durch das erfindungsgemäße Proportionaldruckreduzierventil 10 vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Proportionaldruckreduzierventil
- 11
- erste Blende
- 12
- zweite Blende
- 13
- Längsachse
- 14
- Aufnahmebohrung
- 15
- übergeordnete Baugruppe
- 20
- Gehäuse
- 20a
- Gehäuseteil
- 20b
- Gehäuseteil
- 20c
- Flansch
- 21
- erster Anschluss
- 22
- zweiter Anschluss
- 23
- dritter Anschluss
- 24
- erster Abschnitt
- 25
- zweiter Abschnitt
- 26
- dritter Abschnitt
- 27
- vierter Abschnitt
- 28
- Dichtsteg
- 29
- Radialbohrung im Gehäuse
- 40
- Steuerschieber
- 41
- erster Steuerkante
- 42
- zweite Steuerkante
- 43
- Ringnut
- 44
- erster kreiszylindrischer Abschnitt
- 45
- zweiter kreiszylindrischer Abschnitt
- 46
- erster Kanal
- 48
- Fortsatz
- 49
- Stößel
- 50
- Radialbohrung
- 60
- Sitzventil
- 61
- Ventilsitz am Gehäuse
- 62
- Ventilkörper
- 63
- Dichtfläche
- 64
- kegelförmiger Fortsatz
- 65
- kegelförmige Ausnehmung am Steuerschieber
- 70
- Feder
- 71
- Stützkörper für Feder (topfartig)
- 72
- Längsbohrung
- 90
- Elektromagnet
- 91
- Polrohr
- 92
- Ankerraum
- 93
- Anker
- 94
- elektrische Spule
- 95
- Flussunterbrechungsabschnitt
- 96
- Spulengehäuse
- 97
- Polscheibe
- 98
- elektrischer Anschluss
- 99
- Bohrung im Anker
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014204070 A1 [0003]
