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Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung für ein Hydraulikventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein solche Filteranordnung, bei der ein Siebfilter einen Ölzulauf eines Hydraulikventils überdeckt, ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 013 270 A1 bekannt. Der darin beschriebene Siebfilter ist zum Herausfiltern von Schmutzpartikeln aus einem Hydrauliköl vorgesehen und weist eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen auf. Nachteilig an der offenbarten Filteranordnung ist, dass der Siebfilter bei einer hohen Anzahl von Schmutzpartikel, die von den Durchtrittsöffnungen zurückgehalten werden, zunehmend verstopft. Im schlimmsten Fall kann der Siebfilter mit der Zeit auch so weit verstopfen, so dass nur noch wenig Hydrauliköl das Hydraulikventil durchströmen kann. Dann ist eine aufwendige Wartung der Filteranordnung notwendig.
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Aus der
DE 196 31 631 A1 ist eine weitere Filteranordnung für ein Hydraulikventil bekannt, bei der ein kreisrunder Siebfilter in Form einer ebenen Platte am Ölzulauf eines Hydraulikventils zum Herausfiltern von Schmutzpartikeln aus dem Öl angeordnet ist. Auch bei diesem Aufbau ist nachteilig, dass der Siebfilter mit der Zeit verstopfen kann und die Funktion des Hydraulikventils beeinträchtigt.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Filteranordnung zu schaffen, bei der die Filterwirkung mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Filteranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Filteranordnung für ein Hydraulikventil ist in einem Gehäuse des Hydraulikventils aufgenommen, das wenigstens einen daran ausgebildeten Zulaufanschluss für ein Fluid, beispielsweise ein Druck übertragendes Hydrauliköl, aufweist. Die Filteranordnung umfasst einen ersten Filter mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen, der den wenigstens einen Zulaufanschluss des Gehäuses überdeckt. Erfindungsgemäß umfasst die Filteranordnung weiter wenigstens einen weiteren, zweiten Filter mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen, der in der Fluidzulaufrichtung hinter dem ersten Filter angeordnet ist, wobei die Durchtrittsöffnungen des ersten Filters größer als die Durchtrittsöffnungen des zweiten Filters sind. Durch die mit der erfindungsgemäßen Filteranordnung mögliche Mehrfachbeziehungsweise Doppelfilterung können somit auch sehr feine Schmutzpartikel aus dem zu filtrierenden Fluid herausgefiltert und eine Zerstörung des feineren, zweiten Filters verhindert werden. Beispielsweise kann der erste Filter zum Filtern grober Schmutzpartikel massiver als der nachgeordnete, zweite Filter ausgebildet sein, um auf diese Weise den weniger massiv ausgebildeten, zweiten Filter vor der Zerstörung durch grobe Schmutzpartikel zu schützen. Besonders bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten wirkt der erste Filter schützend für den zweiten Filter. Es ist dabei auch denkbar, dass nicht nur zwei, in der Fluidzulaufrichtung hintereinander angeordnete Filter, sondern auch drei oder mehr Filter in dem Gehäuse des Hydraulikventils aufgenommen sind.
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Eine vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der erste und der zweite Filter als Siebfilter ausgebildet sind. Diese sind konstruktiv einfach gestaltet und eignen sich sehr gut für den Einsatz in einem Hydraulikventil.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann zwischen dem ersten und dem zweiten Siebfilter ein Hohlraum vorgesehen sein. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Größe des Hohlraums so gewählt ist, dass sich zwischen den beiden oder den mehreren Siebfiltern Wirbel in dem zu filtrierenden Fluid bilden. In dem aufgewirbelten Fluid können die herauszufilternden Schmutzpartikel zwischen den einzelnen Siebfiltern zerrieben und damit so weit zerkleinert werden, dass sie die Funktion des Hydraulikventils nicht mehr beeinträchtigen. Auf diese Weise ergibt sich eine gewisse Selbstreinigung. Idealerweise lässt sich wenigstens ein Teil der Schmutzpartikel so weit zerkleinern, dass diese durch den zweiten Siebfilter und das Hydraulikventil hindurch in einen Öltank einer Hydraulikanlage gelangen und dort von einem weiteren Filter aus dem zu filtrierenden Fluid entfernt werden.
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Um einen möglichst einfachen Aufbau des ersten und/oder des zweiten Siebfilters zu erreichen, können diese wenigstens in dem Bereich, in dem die Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind, in Form einer ebenen Platte ausgebildet sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Durchtrittsöffnungen des ersten und/oder zweiten Siebfilters kreisrund sind, da diese besonders einfach zu fertigen sind. Mit diesem einfachen Aufbau lassen sich die Siebfilter besonders günstig fertigen. Noch effizienter ist es, wenn die ebene Platte eine konstante Dicke aufweist.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen des ersten Siebfilters im Bereich zwischen 1 mm und 2 mm liegt. Damit ist es möglich, nur solche Schmutzpartikel zwischen den ersten und den zweiten Siebfilter gelangen zu lassen, die dort zerkleinert werden können. Beispielsweise kann der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen so gewählt werden, dass nur Schmutzpartikel in den Hohlraum der wenigstens zwei Siebfilter gelangen, die durch die im Hohlraum erzeugten Wirbel so weit zerkleinert werden können, dass der eine oder die mehreren nachgeordneten, feineren Siebfilter nicht verstopfen. Je nach Einsatzbereich und Auslegung des Hydraulikventils sind auch Durchtrittsöffnungen möglich, die feiner, das heißt kleiner als 1 mm, oder gröber, das heißt größer als 2 mm, sind.
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Um besonders vorteilhaft mit dem ersten Siebfilter zusammen zu wirken, kann der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen des ersten Siebfilters in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm liegen. Dabei kann der Durchmesser beispielsweise in Abhängigkeit des Hydraulikventils oder dessen Einsatzgebiet gewählt werden. Bevorzugt ist der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen so gewählt, dass nur solche Schmutzpartikel in beziehungsweise durch das Hydraulikventil gelangen, die das Hydraulikventil selbst oder die Hydraulikanlage, in die das Ventil eingebaut ist, nicht schädigen können. Es ist auch möglich, dass die Durchtrittsöffnungen des zweiten Siebfilters kleiner als 0,1 mm oder größer als 0,5 mm sind.
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Für eine optimale Funktion der Filteranordnung, insbesondere zur Verwirbelung des zu filtrierenden Fluids zwischen den wenigstens zwei Siebfiltern, kann der Abstand zwischen den Durchtrittsöffnungen des ersten Siebfilters und den Durchtrittsöffnungen des zweiten Siebfilters ein Abstand vorgesehen sein, der dem halben bis vierfachen, bevorzugt dem einfachen bis dreifachen Durchmesser der Durchtrittsöffnungen des zweiten Siebfilters entspricht. Damit lässt sich zwischen den Siebfiltern ein Hohlraum schaffen, in dem die Schmutzpartikel besonders schnell und zuverlässig so weit zerkleinert werden, dass sie weder den zweiten Siebfilter noch die Funktion des Hydraulikventil beschädigen beziehungsweise beeinträchtigen können. Dies wird beispielsweise durch das Ausbilden von Wirbeln innerhalb des zu filtrierenden Fluids erreicht.
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Für eine besonders einfache Herstellung und/oder Wartung des ersten und/oder zweiten Siebfilters, können diese als voneinander getrennte, das heißt separierte, Bauteile ausgebildet sein. Diese können in einer Gehäuseausnehmung des Hydraulikventils aufgenommen sein. Für eine einfache Wartung der Filteranordnung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn einzelnen Siebfilter zum Reinigen oder Austauschen wieder von dem Gehäuse des Hydraulikventils lösbar sind.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste Siebfilter in dem Gehäuse des Hydraulikventils form- und/oder kraftschlüssig befestigbar. In einer besonders günstigen Ausführungsvariante ist der erste Siebfilter in das Gehäuse eingepresst, da sich der Siebfilter so besonders kostengünstig und konstruktiv einfach herstellen lässt. Alternativ kann der Siebfilter auch mit einem Außengewinde versehen sein, dass in das Gehäuse des Hydraulikventils einschraubbar ist.
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Für eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des zweiten Siebfilters, wird erfindungsgemäß dieser als eine ebene Platte ausgebildet sein, die zwischen dem Gehäuse des Hydraulikventils und dem ersten Siebfilter haltbar ist. Beispielsweise kann dieser plattenförmig ausgebildete, zweite Siebfilter mit einer Plattenseite an einem Gehäuseteil des Hydraulikventils und mit einer weiteren Plattenseite an einem Teil des ersten Siebfilters anliegen.
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Um die Filteranordnung und insbesondere den ersten Siebfilter konstruktiv besonders einfach zu gestalten, kann an dem ersten Siebfilter ein den plattenförmigen Bereich mit den Durchtrittsöffnungen wenigstens abschnittsweise umlaufender Bund vorgesehen sein, dessen axiale Stirnfläche in der Fluidzulaufrichtung von dem plattenförmigen Bereich beabstandet ist. Vorteilhafterweise ist der Bund des ersten Siebfilters dabei so ausgebildet, dass sich der zweite Siebfilter an diesen Bund anlegen lässt. So lässt sich auf einfache Weise ein bestimmter Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Siebfilter festlegen.
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Um den zweiten Siebfilter, der in der Fluidzulaufrichtung hinter dem ersten Siebfilter angeordnet ist, möglichst effektiv vor großen beziehungsweise massigen Schmutzpartikeln zu schützen, kann die Dicke des ersten Siebfilters größer als die Dicke des zweiten Siebfilters sein. Da der erste Siebfilter so eine Schutzfunktion für den zweiten Siebfilter übernimmt, kann durch eine geringere Dicke des zweiten Siebfilters Material bei dessen Herstellung eingespart werden, ohne die Funktion des Hydraulikventil beziehungsweise der Hydraulikanlage zu gefährden.
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Besonders vorteilhaft hat sich die erfindungsgemäße Filteranordnung beim Einsatz in Einbauventilen erwiesen. Beispielsweise kann die Filteranordnung in einem so genannten Cartridgeventil, in dessen Gehäuse ein in Längsrichtung beweglicher Schieber aufgenommen ist, eingesetzt werden. Ein solches Ventil weist in einer in Längsrichtung weisenden Stirnseite seines Gehäuses einen Zulaufanschluss auf, der von dem ersten Siebfilter überdeckt ist. Der zweite Siebfilter kann dann zwischen dem ersten Siebfilter und dem Schieber angeordnet sein.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filteranordnung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- 1 ein beispielhaftes Hydraulikventil mit einer erfindungsgemäßen Filteranordnung in einem Längsschnitt durch die Längsmittelachse des Hydraulikventils,
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines ersten Siebfilters der erfindungsgemäßen Filteranordnung in einem Längsschnitt,
- 3 den ersten Siebfilter der erfindungsgemäßen Filteranordnung aus 2 in einer Vorderansicht,
- 4 ein Ausführungsbeispiel eines zweiten Siebfilters der erfindungsgemäßen Filteranordnung in einem Längsschnitt, und
- 5 den zweiten Siebfilter der erfindungsgemäßen Filteranordnung aus 4 in einer Vorderansicht.
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Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch ein beispielhaftes Hydraulikventil 1, bei dem es sich in diesem Ausführungsbeispiel um ein elektrisch betätigbares Cartridgeventil handelt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz mit einem derartigen Hydraulikventil beschränkt, sondern lässt sich bei verschiedenen Bauformen von Hydraulikventilen einsetzen. Dem Hydraulikventil 1 wird an einem Zulaufanschluss 2 ein Hydrauliköl in einer Zulaufrichtung R zugeführt.
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Das Hydraulikventil 1 umfasst ein Gehäuse 3, das eine Magnetspule 4 zum Betätigen eines Magnetankers 6 aufnimmt. Die Magnetspule 4 ist an einem axialen Ende des Hydraulikventils 1 mittels einer Halteschraube 8 in der Axialbeziehungsweise Längsrichtung befestigt. Der Magnetanker 6 ist in einem Polrohr 10 linear beweglich gehalten und an einer Stirnseite mit einem Stößel 12 verbunden, das zum Betätigen eines Schiebers 14 vorgesehen ist. Der Schieber 14 ist in einer Aufnahmebohrung 16 des Gehäuses 2 linear beweglich gelagert. In die Aufnahmebohrung 16 mündet ein radial durch das Gehäuse 2 verlaufender Ablaufanschluss 18 für das Hydrauliköl, der in Form einer Bohrung ausgebildet ist. Der Schieber 14 wird von einer Rückstellfeder 20 in die Richtung des Angriffspunkts des Stößels 12 vorgespannt.
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Weiter weist der Schieber 14 an seinem dem Stößel 12 gegenüber liegenden Ende eine Steuerkante 22 auf, die in dem dargestellten, betätigten Zustand des Hydraulikventils 1 in einer stirnseitigen Ausnehmung 24 des Gehäuses 2 des Hydraulikventils 1 angeordnet ist und im unbetätigten Zustand den Öldurchfluss durch das Hydraulikventil 1 unterbindet. In einer gegenüber der Ausnehmung 24 radial erweiterten Aufnahmeausnehmung 26 ist eine erfindungsgemäße Filteranordnung 28 aufgenommen, die einen ersten Filter 30 und einen in der Zulaufrichtung R dahinter angeordneten zweiten Filter 32 umfasst, bei denen es sich in diesem Ausführungsbeispiel jeweils um Siebfilter handelt. Der erste Siebfilter 30 und der zweite Siebfilter 32 unterscheiden sich in ihren Dicken, wobei der ersten Siebfilter 30 massiver, das heißt dicker beziehungsweise stärker, als der zweite Siebfilter 32 ausgebildet ist. Die erforderliche Dicke des ersten Siebfilters 30 richtet sich nach dem Einsatzgebiet des Hydraulikventils 1.
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Der erste Siebfilter 30 ist in die Aufnahmeausnehmung 26 eingepresst und schließt mit einer in der Zulaufrichtung R nach außen gerichteten Fläche im Wesentlichen bündig mit einer Stirnfläche 34 des Gehäuses 2 ab. Zwischen der Ausnehmung 24 und dem eingepressten ersten Siebfilter 30 ist der zweite Siebfilter 32 gehalten.
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2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des ersten Siebfilters 30 in einem Längsschnitt. Der kreisrunde Siebfilter 30 weist eine im Wesentlichen kreisrunde, ebene Platte 36 mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 38 auf. An einem Randbereich der Platte 36 ist ein gegenüber der Platte 36 extrudierter und diese umlaufender Bund 40 vorgesehen. In 3, die eine Vorderansicht des ersten Siebfilters zeigt, ist gut zu erkennen, dass zum einen der Bund 40 umlaufend ausgestaltet ist und zum anderen die Durchtrittsöffnungen 38 auf zwei konzentrischen Kreisen 42, 44 innerhalb des Bundes 40 angeordnet sind. Der Durchmesser der kreisrunden Durchtrittsöffnungen 38 des ersten Siebfilters 30 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 1,5 mm, wobei sich ein Durchmesser von etwa 1 mm bis 2 mm als zweckmäßig erwiesen hat.
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4 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines zweiten Siebfilters 32 in einem Längsschnitt. Es ist gut zu erkennen, dass der kreisrunde Siebfilter 32 in Form einer ebenen Platte 46 ausgestaltet ist, die eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 48 aufweist. In 5, die eine Vorderansicht des zweiten Siebfilters 32 zeigt, ist gut zu sehen, dass die Durchtrittsöffnungen 48 im Wesentlichen gleichmäßig über die ebene Platte 46 verteilt sind, wobei ein umlaufender Rand ausgespart wird, um das Halten des zweiten Siebfilter 32 zwischen der Ausnehmung 24 und dem Bund 36 des ersten Siebfilters 30 zu ermöglichen. Der Durchmesser der kreisrunden Durchtrittsöffnungen 48 des zweiten Siebfilters 32 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,24 mm, wobei sich ein Durchmesser zwischen etwa 0,1 mm und 0,5 mm als zweckmäßig erwiesen hat.
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Anhand von 1, die einen Längsschnitt durch das Hydraulikventil 1 zeigt, wird nun die generelle Funktionsweise der erfindungsgemäßen Filteranordnung 28 erläutert.
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An dem Bund 36 des ersten Siebfilters 30 liegt der zweite Siebfilter 32 mit seinem Randbereich direkt an, wodurch sich zwischen dem ersten und dem zweiten Siebfilter 30, 32 ein Hohlraum 50 ausbildet. Die Größe beziehungsweise das Volumen des Hohlraums 50 wird dabei im Wesentlichen durch die Höhe des Bundes 36 bestimmt. Der Hohlraum 50 bewirkt auch eine Beabstandung der ebenen Platte 36 des ersten Siebfilters 30 und der ebenen Platte 46 des zweiten Siebfilters 32 und damit auch deren Durchtrittsöffnungen 38 beziehungsweise 48. Dabei ist der Abstand der Durchtrittsöffnungen 38 zu den Durchtrittsöffnungen 38 so gewählt, dass es zu einer Wirbelbildung innerhalb eines Hydrauliköls kommt, das das Hydraulikventil durchströmt.
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Wird das Hydraulikventil 1 und damit die Filteranordnung 28 nun von einem Hydrauliköl durchströmt, werden zunächst grobe Schmutzpartikel von dem ersten Siebfilter 30 aus dem Öl herausgefiltert. Zumindest ein Teil der Schmutzpartikel, die durch die Durchtrittsöffnungen 38 des ersten Siebfilters 30 gelangen konnten, werden nun durch die Wirbelbildung des Hydrauliköls zwischen den beiden Siebfiltern 30, 32 so weit zerkleinert, dass diese die Funktion des Hydraulikventils 1 nicht beeinträchtigen können. Diese zerkleinerten Schmutzpartikel gelangen dann durch die kleineren Durchtrittsöffnungen 48 des zweiten Siebfilters 32 und somit durch das Hydraulikventil 1 in einen (nicht dargestellten) Öltank eines Hydrauliksystems (nicht dargestellt), in dem das Hydraulikventil 1 eingesetzt wird. Somit bewirkt die erfindungsgemäße Filteranordnung 28 eine Art Selbstreinigung.
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Diejenigen Schmutzpartikel, die nicht durch die Wirbelbildung in dem Hydrauliköl zerkleinert werden können, werden jedoch von dem zweiten Siebfilter 32 herausgefiltert, so dass sie das Hydraulikventil 1 oder das (nicht dargestellte) Hydrauliksystem nicht schädigen können.
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Ausgehend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Erfindung in vielfacher Hinsicht abgewandelt werden. Beispielsweise muss der erste Siebfilter 28 nicht in die Ausnehmung 24 des Gehäuses 2 einpresst sein, sondern kann selbst ein Außengewinde aufweisen, mit dem er in ein Innengewinde der Ausnehmung 24 eingeschraubt wird. Dies ermöglicht für bestimmte Anwendungen des Hydraulikventils 1 eine noch stabilere Befestigung des ersten Siebfilters 28.
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Weiter ist es denkbar, dass die Filteranordnung 28 nicht nur zwei unterschiedliche feine Siebfilter 30, 32, sondern auch drei oder mehr unterschiedliche Siebfilter umfasst. Auf diese Weise kann der die Schmutzpartikel zerkleinernde Wirbeleffekt noch effizienter ausgenutzt werden.
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Offenbart ist eine Filteranordnung für ein Hydraulikventil 1, insbesondere für ein Cartridgeventil, das ein die Filteranordnung 28 aufnehmendes Gehäuse 3 mit wenigstens einem daran ausgebildeten Zulaufanschluss 2 für ein Fluid aufweist. Die Filteranordnung 28 umfasst einen ersten Siebfilter 30 mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 38, der den wenigstens einen Zulaufanschluss 2 überdeckt. Erfindungsgemäß umfasst die Filteranordnung wenigstens einen in Fluidzulaufrichtung hinter dem ersten Siebfilter 30 angeordneten zweiten Siebfilter 32 mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 48. Der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen 38 des ersten Siebfilters 30 ist größer als der Durchmesser der Durchtrittsöffnungen 48 des zweiten Siebfilters 32.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydraulikventil
- 2
- Zulaufanschluss
- 3
- Gehäuse
- 4
- Magnetspule
- 6
- Magnetanker
- 8
- Halteschraube
- 10
- Polrohr
- 12
- Stößel
- 14
- Schieber
- 16
- Aufnahmebohrung
- 18
- Ablaufanschluss
- 20
- Rückstellfeder
- 22
- Steuerkante
- 24
- Ausnehmung
- 26
- Aufnahmeausnehmung
- 28
- Filteranordnung
- 30
- Erster Filter
- 32
- Zweiter Filter
- 34
- Stirnfläche des Gehäuses 2
- 36
- Ebene Platte
- 38
- Durchtrittsöffnungen
- 40
- Bund
- 42
- Kreis
- 44
- Kreis
- 46
- Ebene Platte
- 48
- Durchtrittsöffnungen
- 50
- Hohlraum
- R
- Zulaufrichtung
