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Die Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der in einem Ventilgehäuse gegen eine Schließkraft einer Schließfeder bewegbar ist, um druckabhängig eine Verbindung zwischen einem mit einem Hochdruck beaufschlagbaren Durchgangsloch und mindestens einem Durchgangsloch freizugeben, das mit einem Niederdruck beaufschlagbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Baueinheit mit einer Anschlussplatte und einem derartigen Druckbegrenzungsventil. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Hydrostatsystem mit mindestens einem Hydrostaten, der an einen Niederdruckbereich und an einen Hochdruckbereich angeschlossen ist, und mit einem vorab beschriebenen Druckbegrenzungsventil, das zwischen den Niederdruckbereich und den Hochdruckbereich geschaltet ist.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 089 844 A1 ist ein Druckbegrenzungsventil, insbesondere für ein Common-Rail-System, bekannt, mit einem Ventilträger, einem mit dem Ventilträger verbundenen Ventileinsatz, einem im Ventileinsatz in einer Führungsbohrung gleitbar gelagerten Ventilkolben sowie mit einer Schließfeder, die mit einer Schließkraft in Schließrichtung auf den Ventilkolben und der Ventilkolben mittels der Schließkraft auf einen Ventilsitz einwirkt, über welchen eine hydraulische Verbindung über eine Ventilkammer zwischen einem Hochdruckraum und einem Niederdruckraum hergestellt wird, sobald die in Öffnungsrichtung auf den Ventilkolben wirkende hydraulische Kraft die Schließkraft der Schließfeder übersteigt, wobei zwischen der Ventilkammer und dem Niederdruckraum bei geschlossenem Ventilsitz eine Leckageverbindung ausgebildet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der in einem Ventilgehäuse gegen eine Schließkraft einer Schließfeder bewegbar ist, um druckabhängig eine Verbindung zwischen einem mit einem Hochdruck beaufschlagbaren Durchgangsloch und mindestens einem Durchgangsloch freizugeben, das mit einem Niederdruck beaufschlagbar ist, zu schaffen, das einfach aufgebaut und/oder kostengünstig herstellbar beziehungsweise montierbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einem ein Druckbegrenzungsventil mit einem Ventilkolben, der in einem Ventilgehäuse gegen eine Schließkraft einer Schließfeder bewegbar ist, um druckabhängig eine Verbindung zwischen einem mit einem Hochdruck beaufschlagbaren Durchgangsloch und mindestens einem Durchgangsloch freizugeben, das mit einem Niederdruck beaufschlagbar ist, dadurch gelöst, dass das Ventilgehäuse einen Anschlusskörper mit einer Hochdruckschnittstelle und einen Dichtkörper aufweist, wobei der Dichtkörper und der Anschlusskörper ein gemeinsames Hochdruckdurchgangsloch umfassen. Der Dichtkörper ist zum Beispiel als Dichtplatte ausgeführt und vorzugsweise einstückig mit dem Anschlusskörper verbunden. Zur Darstellung eines Ventilsitzes ist der Dichtkörper vorzugsweise mit einer Dichtgeometrie ausgestattet, die mit einer an dem Ventilkolben vorgesehenen Dichtgeometrie zusammenwirkt. Die Dichtgeometrie an dem Dichtkörper beziehungsweise an der Dichtplatte umfasst zum Beispiel eine Dichtkante oder eine Dichtfläche, die mit einer Dichtfläche oder einer Dichtkante an dem Ventilkolben zusammenwirkt, welche die Dichtgeometrie an dem Ventilkolben darstellt. Das Druckbegrenzungsventil dient vorzugsweise zur Begrenzung eines Systemdrucks in einem Hydrostatsystem. Das Hydrostatsystem dient vorzugsweise zur Darstellung eines hydrostatischen Antriebs eines Kraftfahrzeugs. Durch den Anschlusskörper mit der Hochdruckschnittstelle können die Herstellkosten, insbesondere die Fertigungskosten und die Montagekosten, reduziert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper einstückig mit dem Anschlusskörper verbunden ist. Der Dichtkörper hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe. Der Anschlusskörper hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders. Das gemeinsame Hochdruckdurchgangsloch erstreckt sich vorzugsweise zentral durch den Dichtkörper und den Anschlusskörper hindurch. Durch die einstückige Verbindung zwischen dem Dichtkörper und dem Anschlusskörper kann die Anzahl der benötigten Bauteile zur Herstellung des Druckbegrenzungsventils reduziert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskörper ein Außengewinde aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine einfache Gewindeschnittstelle zum Hochdruck geschaffen. Der Anschlusskörper mit dem Außengewinde wird bei der Montage einfach in ein entsprechendes Hochdruckdurchgangsloch mit einem komplementären Innengewinde eingeschraubt. Daraus ergibt sich unter anderem der Vorteil, dass ein Ventilsitz zwischen dem Dichtkörper und dem Ventilkolben durch die Montage, insbesondere den Einschraubprozess, und durch Druckwechsel im Hochdruckbereich nicht mehr verformt wird. Das führt dann zu einer stabileren Absteuerfunktion im Betrieb des Druckbegrenzungsventils. Zudem ergibt sich durch die reduzierte Verformungsarbeit im Ventilsitz des Ventilkolbens ein verringerter Sitzverschleiß an dem Dichtkörper, insbesondere an der Dichtplatte.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper einstückig mit einem Gehäusekörper verbunden ist, in welchem der Ventilkolben gegen die Schließkraft der Schließfeder bewegbar geführt ist. Der Gehäusekörper, in welchem der Ventilkolben gegen die Schließkraft der Schließfeder bewegbar geführt ist, begrenzt vorteilhaft einen Aufnahmeraum für die Schließfeder in radialer Richtung. Durch die einstückige Verbindung des Dichtkörpers mit dem Gehäusekörper kann die Anzahl der benötigten Bauteile zur Herstellung des Druckbegrenzungsventils weiter reduziert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der an einem dem Anschlusskörper abgewandten Ende durch einen Verschlusskörper verschlossen ist. Der Gehäusekörper stellt im Wesentlichen eine komplette Ummantelung für den Ventilkolben mit der Schließfeder dar. Das Druckbegrenzungsventil mit dem Gehäusekörper und dem Verschlusskörper kann auf einfache Art und Weise vormontiert werden. Der Verschlusskörper kann nach dem Anbau des Druckbegrenzungsventils an eine Anschlussplatte zerstörungsfrei wieder entfernt werden. Zu diesem Zweck ist der Verschlusskörper vorzugsweise als Verschlussschraube ausgeführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäusekörper und dem Verschlusskörper ein Einstellringkörper angeordnet ist. Der Einstellringkörper ist vorteilhaft außen zwischen dem Verschlusskörper, insbesondere der Verschlussschraube, und dem Gehäusekörper angeordnet. Durch den außen angeordneten Einstellringkörper wird das Risiko einer Fehlmontage vorteilhaft auf ein Minimum reduziert. Der Verschlusskörper ist darüber hinaus vorteilhaft mit einer Druckausgleichsöffnung versehen. Die Druckausgleichsöffnung ist zum Beispiel als zentrales Durchgangsloch ausgeführt, das bei einer Bewegung des Ventilkolbens in dem Ventilgehäuse einen Druckausgleich mit der Umgebung des Druckbegrenzungsventils ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper eine Druckausgleichsöffnung aufweist. Die Druckausgleichsöffnung ermöglicht auf einfache Art und Weise einen Druckausgleich mit der Umgebung des Druckbegrenzungsventils. Die Umgebung des Druckbegrenzungsventils ist vorteilhaft mit Niederdruck oder Umgebungsdruck beaufschlagt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper das mindestens eine mit Niederdruck beaufschlagbare Durchgangsloch aufweist. Durch die frei abströmende Absteuermenge im Betrieb des Druckbegrenzungsventils kann auf eine ansonsten erforderliche Verbindungsbohrung in der Anschlussplatte verzichtet werden. Neben der Kostenersparnis ergibt sich daraus auch eine Verbesserung eines Staudrucks hinter dem Ventilsitz. Die Absteuermenge muss vorteilhaft nicht mehr mehrfach umgelenkt und durch eine verengende Bohrung in einen Rücklaufbereich zurückgeführt werden. Dadurch ist ein mengenabhängiges Gegendruckverhältnis vorteilhaft nur noch von geometrischen Beschränkungen im Druckbegrenzungsventil abhängig. Der Gehäusekörper umfasst vorzugsweise mehrere mit Niederdruck beaufschlagte Durchgangslöcher, die sich in radialer Richtung durch den Gehäusekörper hindurch erstrecken. Die mit Niederdruck beaufschlagbaren Durchgangslöcher sind vorzugsweise im Bereich einer Kolbenführung für den Ventilkolben in dem Ventilgehäuse angeordnet. Die mit Niederdruck beaufschlagbaren Durchgangslöcher sind in Umfangsrichtung vorteilhaft gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Begriffe radial und in Umfangsrichtung beziehen sich auf die Längsachse des Druckbegrenzungsventils, die vorteilhaft einer Bewegungsachse des Ventilkolbens in dem Druckbegrenzungsventil entspricht.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Ventilgehäuse, einen Verschlusskörper und/oder einen Einstellringkörper für ein vorab beschriebenes Druckbegrenzungsventil. Die genannten Teile sind separat handelbar. Der separate Verschlusskörper kann vorteilhaft aus einem anderen Material gebildet werden als zum Beispiel der Dichtkörper. Der Anschlusskörper, der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, ist außen vorteilhaft mehrkantig ausgeführt, insbesondere sechskantig. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Angriffsmöglichkeit für ein Werkzeug geschaffen. Das Druckbegrenzungsventil ist besonders vorteilhaft zerstörungsfrei montierbar und demontierbar. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass fehlerhaft eingestellte Druckbegrenzungsventile nach einem Einstellprozess ohne Verlustbauteile einem erneuten Montageprozess zugeführt werden können.
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Bei einer Baueinheit mit einer Anschlussplatte ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass ein vorab beschriebenes Druckbegrenzungsventil mit dem Anschlusskörper in ein Hochdruckanschlussloch eingeschraubt ist. Das so montierte Druckbegrenzungsventil kann durch Herausschrauben des Anschlusskörpers auf einfache Art und Weise zerstörungsfrei demontiert werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hydrostatsystem mit mindestens einem Hydrostaten, der an einen Niederdruckbereich und an einen Hochdruckbereich angeschlossen ist, und mit einem vorab beschriebenen Druckbegrenzungsventil, das zwischen den Niederdruckbereich und den Hochdruckbereich geschaltet ist. Das Hydrostatsystem mit dem mindestens einen Hydrostaten ist vorzugsweise Teil eines hydrostatischen Antriebs, der zum Antreiben eines Fahrzeugs dient.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydrostaten mit einem Hydrostatsystem, das ein Druckbegrenzungsventil umfasst;
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2 eine Anschlussplatte des Hydrostatsystems aus 1 mit dem Druckbegrenzungsventil im Längsschnitt;
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3 eine perspektivische Darstellung des Druckbegrenzungsventils aus 2 und
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4 das Druckbegrenzungsventil aus 3 im Längsschnitt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein hydrostatischer Antrieb 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem Hydrostatsystem 2 vereinfacht dargestellt. Der hydrostatische Antrieb 1 ist zum Beispiel im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs antriebsmäßig mit einem angetriebenen Rad (nicht dargestellt) verbunden. Das angetriebene Rad kann zum Beispiel über ein Differenzial antriebsmäßig an den hydrostatischen Antrieb 1 angebunden werden.
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Bei dem hydrostatischen Antrieb 1 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen reinen hydrostatischen Antrieb. Anders als dargestellt, kann der hydrostatische Antrieb 1 aber auch Teil eines Hydraulikhybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein.
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Ein Hydraulikhybridantriebsstrang umfasst neben dem hydrostatischen Antrieb noch einen weiteren Antrieb als primären oder sekundären Antrieb. Bei dem weiteren Antrieb handelt es sich zum Beispiel um eine Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird.
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Der hydrostatische Antrieb 1 umfasst eine erste Hydraulikmaschine 11 und eine zweite Hydraulikmaschine 12. Die beiden Hydraulikmaschinen 11 und 12 sind eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden, die auch als Niederdruckbereich 13 bezeichnet wird.
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Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher 14 mit Hydraulikmedium, das mit Niederdruck beaufschlagt ist. Der Niederdruckspeicher 14 kann auch als Hydraulikmediumreservoir bezeichnet werden.
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Ausgangsseitig sind die Hydraulikmaschinen 11 und 12 hydraulisch mit einer Hochdruckseite 16 verbunden, die auch als Hochdruckbereich 16 bezeichnet wird. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen Hochdruckspeicher 17 mit Hydraulikmedium, das mit Hochdruck beaufschlagt ist.
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Die Hochdruckseite 16 ist über eine Bypassleitung 20 direkt mit der Niederdruckseite 13 verbindbar. Durch Rechtecke 21 und 22 sind Ventileinrichtungen angedeutet.
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Die Ventileinrichtung 21 wird auch als Speicherventil oder Speicherladeventil bezeichnet und ist auf der Hochdruckseite 16 zwischen die Ausgänge der Hydraulikmaschinen 11 und 12 und den Hochdruckspeicher 17 geschaltet.
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Bei der Ventileinrichtung 22 in der Bypassleitung 20 handelt es sich um ein Druckbegrenzungsventil, über das die Hochdruckseite 16 bedarfsabhängig mit der Niederdruckseite 13 verbunden werden kann. Über die Bypassleitung 20 wird eine direkte Verbindung zwischen den Ausgängen und den Eingängen der Hydraulikmaschinen 11 und 12 geschaffen.
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In den 2 bis 4 ist das Druckbegrenzungsventil 22 aus 1 in verschiedenen Ansichten und Schnitten dargestellt. In 2 ist das Druckbegrenzungsventil 22 an eine Anschlussplatte 30 montiert. Die Anschlussplatte 30 umfasst ein Hochdruckanschlussloch 32. Aus dem Hochdruckanschlussloch 32 gelangt mit Hochdruck beaufschlagtes Hydraulikmedium, wie Öl, in ein Durchgangsloch 33 des Druckbegrenzungsventils 22.
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Das in den 3 und 4 alleine dargestellte Druckbegrenzungsventil 22 umfasst einen Ventilkolben 34, der in Richtung einer Längsachse (38 in 2) in einem Ventilgehäuse 40 hin und her bewegbar ist. Durch eine Schließfeder 35, die als Schraubendruckfeder ausgeführt ist, ist der Ventilkolben 34 in dem Ventilgehäuse 40 gegen das Durchgangsloch 33 vorgespannt. Das Ventilgehäuse 40 umfasst mehr als zwei mit Niederdruck beaufschlagbare Durchgangslöcher 36, 37.
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Das Ventilgehäuse 40 umfasst einen Anschlusskörper 41, einen Dichtkörper 42 und einen Gehäusekörper 43. Darüber hinaus umfasst das Ventilgehäuse 40 einen Verschlusskörper 44, mit welchem der Gehäusekörper 43 an einem dem Dichtkörper 42 abgewandten Ende verschließbar ist. In dem Verschlusskörper 44 ist eine zentrale Druckausgleichsöffnung 45 vorgesehen, die einen Druckausgleichsdurchgang zwischen einem Aufnahmeraum für die Schließfeder 35 in dem Ventilgehäuse 40 und der Umgebung des Druckbegrenzungsventils 22 darstellt.
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Der Anschlusskörper 41 hat ein Außengewinde 50, mit welchem der Anschlusskörper 41 in das Hochdruckanschlussloch 32 der Anschlussplatte 30 eingeschraubt ist. Zu diesem Zweck ist das Hochdruckdurchgangsloch 32 in der Anschlussplatte 30 mit einem komplementären Innengewinde versehen.
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Der Dichtkörper 42 hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe und ist einstückig mit dem Anschlusskörper 41 verbunden. Mit einer planen Dichtfläche 51 liegt der Dichtkörper 42 dichtend an der Anschlussplatte 30 an.
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Das mit Hochdruck beaufschlagte Durchgangsloch 33 stellt ein zentrales Durchgangsloch dar, das sich sowohl durch den Anschlusskörper 41 als auch durch den Dichtkörper 42 hindurch erstreckt.
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Der Gehäusekörper 43 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels 54, in welchem sich die Durchgangslöcher 36, 37, die mit Niederdruck beaufschlagbar sind, in radialer Richtung hindurch erstrecken. Der Begriff radial bezieht sich auf die Längsachse 38 in 2. Radial bedeutet quer zur Längsachse 38.
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Der Dichtkörper 42 ist an einem Ende des Kreiszylindermantels 54 vorgesehen, der den Gehäusekörper 43 darstellt. An einem dem Dichtkörper 42 abgewandten Ende 55 ist der Kreiszylindermantel 54 durch den Verschlusskörper 44 verschlossen. Ein Einstellringkörper 56 ist außen zwischen dem Kreiszylindermantel 54, insbesondere zwischen dem Ende 55 des Kreiszylindermantels 54, und dem Verschlusskörper 44 eingespannt.
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In 3 sieht man, dass der Gehäusekörper 43 mit der im Wesentlichen kreiszylindermantelförmigen Gestalt 54 außen als Außensechskant 58 ausgeführt ist. Der Außensechskant 58 vereinfacht den Angriff eines Werkzeugs außen an dem Gehäusekörper 43 des Druckbegrenzungsventils 22.
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Der Ventilkolben 34 weist an seinem dem Anschlusskörper 41 zugewandten Ende einen Druckzapfen 60 auf. Mit dem Druckzapfen 60 ragt der Ventilkolben 34 in das zentrale Durchgangsloch 33, das sich durch den Dichtkörper 42 und den Anschlusskörper 41 hindurch erstreckt. An einem dem Verschlusskörper 44 zugewandten Ende des Durchgangslochs 33 ist ein Ventilsitz 61 vorgesehen.
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Der Ventilsitz 61 ist in den 2 und 4 geschlossen. Bei geschlossenem Ventilsitz 61 liegt eine an dem dem Verschlusskörper 44 abgewandten Ende des Ventilkolbens 34, insbesondere des Druckzapfens 60, ausgebildete Dichtfläche an einer Dichtkante an, die an dem dem Verschlusskörper 44 zugewandten Ende des Durchgangslochs 33 an dem Dichtkörper 42 vorgesehen ist.
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Bei geschlossenem Ventilsitz 61 ist eine Verbindung zwischen dem Durchgangsloch 33 und einem Innenraum 64 des Ventilgehäuses 40 unterbrochen. Wenn der Ventilkolben 34 beziehungsweise der Druckzapfen 60 mit seiner Dichtfläche von der Dichtkante des Dichtkörpers 42 abhebt, dann spricht man von einem geöffneten Ventilsitz 61.
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Bei geöffnetem Ventilsitz 61 wird die Verbindung zwischen dem Durchgangsloch 33 und dem Innenraum 64 des Ventilgehäuses 40 freigegeben. Der Innenraum 44 des Ventilgehäuses 40 steht mit den Durchgangslöchern 36, 37 in Verbindung, wie man in 2 sieht.
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Der Ventilkolben 34 umfasst des Weiteren eine Führungshülse 63, die einstückig mit dem Druckzapfen 60 verbunden ist. Mit der Führungshülse 63 ist der Ventilkolben 34 in dem Gehäusekörper 43 des Ventilgehäuses 40 hin und her bewegbar, das heißt in Richtung der Längsachse 38 in 2, geführt. Ein dem Anschlusskörper 41 zugewandtes Ende der Schließfeder 35 ist in der Führungshülse 63 des Ventilkolbens 34 aufgenommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011089844 A1 [0002]
