DE102008041506A1 - Hydraulically controlled dosing valve for high pressure fuel pump of internal combustion engine of motor vehicle, has closing element removed from valve seat during decrease in pressure in control space - Google Patents

Hydraulically controlled dosing valve for high pressure fuel pump of internal combustion engine of motor vehicle, has closing element removed from valve seat during decrease in pressure in control space Download PDF

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Abstract

The valve (1) has a hollow cylinder for receiving a control piston (2) that is movable by pressure obtained in a control space (3) and force of a pressure spring (9). A pressure relief line (4) is guided through the control space that exits through an outlet opening of a hollow cylinder. A retaining throttle (11) is formed by the outlet opening, and a valve seat (10.2) of an exhaust valve (10) is turned towards the piston. A closing element (10.1) is removed from the valve seat during decrease in pressure in the control space.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung geht aus von einem hydraulisch geregelten Zumessventil für die Hochdruckkraftstoffpumpe einer Verbrennungskraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.The Invention is based on a hydraulically controlled metering valve for the high-pressure fuel pump of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 196 12 412 B4 A1 bekannt. Der Ventilsitz des Saugventils ist dabei dem Pumpenraum der Hochdruckpumpe zugewandt und das zugehörige Schließglied durch eine Druckfeder an den Ventilssitz angepresst. Es ist durch den Druck im Steuerraum von seinem Ventilsitz abhebbar. Dazu ist das Schließglied starr mit dem Steuerkolben verbunden. Die Staudrossel ist außerhalb der Zumesseinheit in der Druckentlastungsleitung zwischen dem Druckregelventil des Hochruckspeichers und dem Kraftstofftank angeordnet. Das Druckregelventil ist signalgesteuert betätigbar. Dies bedingt einen komplizierten Aufbau.Such a device is from the DE 196 12 412 B4 A1 known. The valve seat of the suction valve is facing the pump chamber of the high pressure pump and the associated closing member is pressed by a compression spring to the valve seat. It can be lifted off the valve seat by the pressure in the control chamber. For this purpose, the closing member is rigidly connected to the control piston. The dynamic throttle is arranged outside the metering unit in the pressure relief line between the pressure regulating valve of the high-pressure accumulator and the fuel tank. The pressure control valve is signal-controlled actuated. This requires a complicated structure.

In Abhängigkeit von der Drehzahl benötigt eine Verbrennungskraftmaschine unterschiedlich große Kraftstoffmengen. Um bei allen Betriebszuständen hinreichende Kraftstoffmengen im Hochdruckkraftstoffspeicher zur Verfügung zu haben, ist die Hochdruckpumpe auf den größtmöglichen Bedarf der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine ausgelegt. Dies bedingt allerdings den Nachteil, dass im Teillastbereich unnötig große Kraftstoffmengen in das Hochdruckkraftstoffspeicher gefördert und über das Druckregelventil in den Kraftstofftank zurückgeleitet werden, was energetisch wenig befriedigend ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die der Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge mit Hilfe der Zumesseinheit in Abhängigkeit vom jeweiligen Bedarf dosiert. Das Druckregelventil und das Zumessventil sind unabhängige, separate Funktionseinheiten. Dies erhöht das Risiko, dass im Hochdruckkraftstoffspeicher ein Überdruck auftritt und dass druckbedingte, mechanische Schäden an dem Hochdruckkraftstoffspeicher, den Verbindungsleitungen und/oder der Zumessventil auftreten können.In Depending on the speed requires an internal combustion engine different amounts of fuel. In all operating conditions Sufficient fuel quantities in the high pressure fuel storage for To have available, the high pressure pump is on the largest possible Need of the associated internal combustion engine designed. However, this requires the disadvantage that unnecessary in the partial load range large amounts of fuel in the high-pressure fuel storage promoted and via the pressure control valve in the Fuel tank to be returned, which energetically little is satisfactory. To avoid this disadvantage, the High-pressure pump supplied amount of fuel using the metering unit dosed depending on the particular requirement. The pressure control valve and the metering valve are independent, separate functional units. This increases the risk of high pressure fuel storage an overpressure occurs and that pressure-related, mechanical Damage to the high-pressure fuel storage, the connecting lines and / or the metering valve can occur.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Zumessventil gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil eines vergleichsweise einfachen und robusten Aufbaus. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.The Metering valve according to the invention according to claim 1 has the advantage of a comparatively simple and robust construction. In the dependent claims are advantageous Embodiments and developments of the invention Device specified.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass durch einen Überdruck bedingte Schäden im Bereich des Ralls, der Leitungen und des Zumessventils nicht mehr auftreten können.The Embodiment according to claim 2 has the advantage that by an overpressure Conditional damage in the area of the Ralls, the lines and of the metering valve can no longer occur.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 hat den Vorteil einer besonders guten Wirksamkeit bei einfachem Aufbau des Überdruckventils.The Embodiment according to claim 3 has the advantage of a particularly good Efficiency with a simple construction of the pressure relief valve.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:One Embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description in more detail explained. Show it:

1 die grundsätzliche Funktion des erfindungsgemäßen Zumessventils in schematischer Darstellung. 1 the basic function of the metering valve according to the invention in a schematic representation.

2 eine besonders sinnvolle Integration des Zumessventils in den Aufbau einer Hochdruckkraftstoffpumpe 2 a particularly useful integration of the metering valve in the construction of a high-pressure fuel pump

3 das Zumessventil in längsgeschnittener Wiedergabe in vergrößerter Darstellung 3 the metering valve in longitudinally cut reproduction in an enlarged view

4 einen Auszug aus der Darstellung gemäß 3, der Bezug nimmt auf die Integration eines Überdruckventils in die Staudrossel. 4 an excerpt from the illustration according to 3 , which refers to the integration of a pressure relief valve in the throttle.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In den Figuren bezeichnen übereinstimmende Bezugszeichen funktionell übereinstimmende Gegenstände.In the figures denote matching reference numerals functionally matching Items.

Die in 1 in schematischer Darstellung gezeigte grundsätzliche Funktion des erfindungsgemäßen Zumessventils lässt sich wie folgt beschreiben:
Das hydraulisch geregelte Zumessventil 1 ist zur sparsamen Versorgung der Hochdruckkraftstoffpumpe 2 einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff bestimmt. Es ist zu diesem Zweck zwischen der Druckentastungsleitung 4 des Druckregelventils 5 und dem Kraftstofftank 4.1 des zugehörigen Kraftfahrzeuges angeordnet und enthält einen Steuerkolben 1.2, der mit dem Schließglied 10.1 durch eine angeschweißte Stange starr verbunden ist und dieses an seinen Ventilsitz 10.2 anpresst, wenn der auf seiner Rückseite lastende Druck in der Steuerkammer 3 hinreichend groß wird. Die Druckentlastungsleitung 4 ist zu diesem Zweck durch die Steuerkammer 3 hindurchgeführt, wobei die Austrittsöffnung durch eine Staudrossel 11 gebildet ist. Sich in der Steuerkammer 3 anstauender Treibstoff signalisiert dem Zumessventil 1 das Vorhandensein von Übermengen an Treibstoff in dem Hochdruckkraftstoffspeicher 6. Dies führt dazu, dass der Steuerkolben 1.2 gegen die Kraft der Druckfeder 9 nach unten verschoben und das Schließglied 10 zunehmend an seinen dem Steuerkolben 1.2 zugewandten hohlkegeligen Ventilsitz 10.2 angepresst und das Zumessventil 1 geschlossen wird. Der Hochdruckkraftstoffpumpe 2 wird als Folge davon kein frischer Kraftstoff mehr zugeführt, wodurch kein weiterer Energieeintrag in den Kraftstoff erfolgen und der Druck im Hochdruckkraftstoffspeicher 6 als Folge weiterer Kraftsoffeinspeisung nicht mehr weiter steigen kann.In the 1 The basic function of the metering valve according to the invention shown in a schematic representation can be described as follows:
The hydraulically controlled metering valve 1 is for the economical supply of the high-pressure fuel pump 2 an internal combustion engine with fuel intended. It is for this purpose between the pressure-sensing line 4 of the pressure control valve 5 and the fuel tank 4.1 arranged the associated motor vehicle and includes a control piston 1.2 that with the closing member 10.1 is rigidly connected by a welded rod and this at its valve seat 10.2 Presses when the pressure on its back pressure in the control chamber 3 becomes sufficiently large. The pressure relief line 4 is for this purpose through the control chamber 3 passed through, wherein the outlet opening by a Staudrossel 11 is formed. Himself in the control chamber 3 accumulating fuel signals the metering valve 1 the presence of excess amounts of fuel in the high pressure fuel storage 6 , This causes the spool 1.2 against the force of the compression spring 9 moved down and the closing member 10 increasingly to his the tax erkolben 1.2 facing hollow conical valve seat 10.2 Pressed and the metering valve 1 is closed. The high pressure fuel pump 2 As a result, no fresh fuel is supplied, whereby no further input of energy into the fuel and the pressure in the high-pressure fuel storage 6 as a result of further Kraftsoffeinspeisung can not continue to rise.

Wird aus dem Hochdruckkraftstoffspeicher 6 Kraftstoff entnommen, beispielsweise durch die damit verbundenen und in der Zeichnung nicht dargestellten Einspritzdüsen der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine, dann sinkt der Druck im Hochdruckkraftstoffspeicher 6 und im Steuerraum 3 des Zumessventils 1 mit der Folge, dass der Steuerkolben 1.2 durch die Kraft der Druckfeder 9 in Richtung des Steuerraums 3 verschoben und das zugehörige Schließglied 10.1 des Auslassventils 10 von seinem Ventilsitz 10.2 abgehoben wird. Dadurch wird die angeschlossene Hochdruckkraftstoffpumpe 2 wieder verstärkt mit Kraftstoff versorgt und der Druck im Hochdruckkraftstoffspeicher 6 wird wieder im erforderlichen Umfang angehoben.Is from the high pressure fuel storage 6 Fuel taken, for example, by the associated and not shown in the drawing injectors of the associated internal combustion engine, then the pressure drops in the high-pressure fuel storage 6 and in the control room 3 of the metering valve 1 with the result that the control piston 1.2 by the force of the compression spring 9 in the direction of the control room 3 moved and the associated closing member 10.1 the exhaust valve 10 from his valve seat 10.2 is lifted. This will cause the connected high pressure fuel pump 2 fueled again and the pressure in high-pressure fuel storage increases 6 will be raised again to the required extent.

Das Schließglied 10.1 ist durch eine Kugel gebildet und der zugehörige Ventilsitz 10.2 durch eine hohlkegelige Fläche, die die Kugel zumindest teilweise radial umschließt. Das Auslassventil 10 arbeitet dadurch nahezu verschleißfrei und besonders zuverlässig.The closing element 10.1 is formed by a ball and the associated valve seat 10.2 by a hollow cone-shaped surface which surrounds the ball at least partially radially. The outlet valve 10 thus works almost wear-free and very reliable.

2 zeigt eine besonders sinnvolle Integration des Zumessventils 1 in den Aufbau einer Hochdruckkraftstoffpumpe 2. Diese ist als Kolbenpumpe ausgebildet und umfasst einen in einem Hohlzylinder hin- und herbewegbaren Kolben, der durch eine Druckfeder an einen radialen Vorsprung einer um ihre Achse rotierenden Antriebswelle federnd angepresst ist, wie zum Beispiel an einen Exzenter oder einen Nocken der Antriebswelle. Der Kolben begrenzt mit seinem von der Antriebswelle abgewandten Ende einen Pumpenraum, der durch ein Rückschlagventil mit dem Saugventil des Zumessventils 1 verbunden ist und durch ein ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildetes Hochdruckventil mit dem Hochdruckkraftstoffspeicher 6. 2 shows a particularly useful integration of the metering valve 1 in the construction of a high-pressure fuel pump 2 , This is designed as a piston pump and comprises a reciprocating in a hollow cylinder piston which is resiliently pressed by a compression spring to a radial projection of a rotating about its axis drive shaft, such as an eccentric or a cam of the drive shaft. The piston defines with its end facing away from the drive shaft end of a pump chamber, which through a check valve with the suction valve of the metering valve 1 is connected and by also designed as a check valve high pressure valve with the high-pressure fuel storage 6 ,

Das Zumessventil 1 umfasst einen Hohlzylinder, in dem ein Steuerkolben 1.2 aufgenommen ist, der mit dem einen Ende einen Steuerraum 3 begrenzt, der mit der Druckentlastungsleitung 4 des Druckregelventils 5 des Hochdruckkraftstoffspeichers 6 verbunden ist. Auf diesem Ende lastet die Kraft, die aus dem Druck in der Druckentlastungsleitung 4 resultiert.The metering valve 1 comprises a hollow cylinder in which a control piston 1.2 is included, with one end a control room 3 limited, with the pressure relief line 4 of the pressure control valve 5 the high-pressure fuel storage 6 connected is. At this end, the force that comes from the pressure in the pressure relief line burdens 4 results.

Der Steuerkolben 1.2 begrenzt mit dem anderen Ende einen mit einem Kraftstofftank 4.1 verbundenen Kraftstoffraum 8 und ist mit diesem Ende auf einer Druckfeder 9 abgestützt und starr mit dem Schließglied 10.1 eines Auslassventils 10 verbunden ist. Der Kolben 1.2 ist durch den im Steuerraum 3 herrschenden Druck und die Kraft der Druckfeder 9 verschiebbar, wobei der Differenzdruck dazu führen kann, dass das Schließglied 10.1 des Auslassventils 10 von seinem Ventilsitz 10.2 abgehoben wird. Der Druck in dem Steuerraum 3 wird dabei maßgeblich durch die Durchlässigkeit der Staudrossel 11 bestimmt. Dabei ist es von erfindungswesentlicher Bedeutung, dass die Druckentlastungsleitung 4 durch den Steuerraum 3 des Zumessventils 1 hindurchgeführt ist und den Steuerraum 3 durch eine Austrittsöffnung des Hohlzylinders 1.1 verlässt, die die Staudrossel 11 bildet, dass der Ventilsitz 10.1 des Ventils dem Kolben 2 zugewandt ist und dass das Schließglied 10.1 des Auslassventils 10 bei einem Druckabfall im Steuerraum 3 von seinem Ventilsitz 10.2 abhebbar ist.The control piston 1.2 limited to the other end with a fuel tank 4.1 connected fuel room 8th and is with this end on a compression spring 9 supported and rigid with the closing member 10.1 an exhaust valve 10 connected is. The piston 1.2 is through the in the control room 3 prevailing pressure and the force of the compression spring 9 displaceable, wherein the differential pressure can cause the closing member 10.1 the exhaust valve 10 from his valve seat 10.2 is lifted. The pressure in the control room 3 This is determined by the permeability of the dynamic throttle 11 certainly. It is essential to the invention that the pressure relief line 4 through the control room 3 of the metering valve 1 passed through and the control room 3 through an outlet opening of the hollow cylinder 1.1 leaves the Staudrossel 11 forms that valve seat 10.1 of the valve to the piston 2 is facing and that the closing member 10.1 the exhaust valve 10 at a pressure drop in the control room 3 from his valve seat 10.2 is liftable.

3 zeigt das Zumessventil 1 längsgeschnitten und in vergrößerter Darstellung. Dem Kraftstoffraum 8 wird der Kraftstoff dabei aus dem Kraftstofftank 7 über eine Vorförderpumpe 7.1 mit einem Vordruck von ca. 3 bar zugeführt. Die daraus resultierende Kraft im Kraftstoffraum 8 ergänzt die Wirksamkeit der auf dem Steuerkolben 2 lastenden Druckfeder 9 in Richtung des Steuerraums 3. 3 shows the metering valve 1 longitudinally cut and enlarged. The fuel room 8th the fuel gets out of the fuel tank 7 via a pre-feed pump 7.1 supplied with a pre-pressure of about 3 bar. The resulting force in the fuel chamber 8th complements the effectiveness of the on the control piston 2 load-bearing compression spring 9 in the direction of the control room 3 ,

Das Auslassventil 10 des Zumessventils 1 ist saugseitig unmittelbar mit dem Eingang der Hochdruckkraftstoffpumpe 2 verbunden, in dem ein Rückschlagventil 2.1 angeordnet ist. Die Druckentlastungsleitung 4 des Hochdruckkraftstoffspeichers 6 ist durch den Steuerraum 3 des Zumessventils 1 hindurchgeführt und sie verlässt den Steuerraum 3 durch eine Austrittsöffnung des Hohlzylinders 1.1, wobei die Staudrossel 11 durch die Austrittsöffnung gebildet ist, wobei der Ventilsitz 10.2 des Auslassventils 10 dem Kolben 1.2 zugewandt ist und wobei das Schließglied 10.1 bei einem Druckabfall im Steuerraum 3 von seinem Ventilsitz 10.2 abhebbar ist. Die Austrittsöffnung ist hinter der Staudrosel 11 in Richtung des Kraftstofftanks 4.1 entlastet.The outlet valve 10 of the metering valve 1 is directly on the suction side with the inlet of the high-pressure fuel pump 2 connected in which a check valve 2.1 is arranged. The pressure relief line 4 the high-pressure fuel storage 6 is through the control room 3 of the metering valve 1 passed through and she leaves the control room 3 through an outlet opening of the hollow cylinder 1.1 , where the Staudrossel 11 is formed by the outlet opening, wherein the valve seat 10.2 the exhaust valve 10 the piston 1.2 facing and wherein the closing member 10.1 at a pressure drop in the control room 3 from his valve seat 10.2 is liftable. The outlet is behind the Staudrosel 11 in the direction of the fuel tank 4.1 relieved.

4 zeigt eine Bauform, bei der dass die die Staudrossel 11 bildende Austrittsöffnung die Wandung des Hohlzylinders 1.1 radial durchdringt und im Schließglied 12.1 eines Überdruckventils 12 enthalten ist, das durch eine Feder 12.3 abhebbar an die außenseitige Mündung einer Druckentlastungsbohrung 12.2 angepresst ist. 4 shows a design in which that the Staudrossel 11 forming outlet opening the wall of the hollow cylinder 1.1 radially penetrates and in the closing member 12.1 a pressure relief valve 12 is contained by a spring 12.3 liftable to the outside mouth of a pressure relief hole 12.2 is pressed.

Bei einem störungsbedingten Überdruck in dem Hochdruckkraftstoffspeicher 6 wird das überschüssige Kraftstoffvolumen durch Betätigung des Überdruckventils 12 in den Kraftstofftank 4.1 zurückgeleitet. Schäden, die durch Überdrücke an den Leitungen 4, dem Hochdruckkraftstoffspeicher 6 und dem Zumessventil 1 entstehen könnten, sind daher nicht mehr zu befürchten.In a fault-induced overpressure in the high-pressure fuel storage 6 is the excess fuel volume by pressing the pressure relief valve 12 in the fuel tank 4.1 returned. Damage caused by overpressures on the lines 4 , the high-pressure fuel storage 6 and the metering valve 1 could arise, therefore no longer to be feared.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19612412 B4A1 [0002] - DE 19612412 B4A1 [0002]

Claims (3)

Hydraulisch geregeltes Zumessventil für die Hochdruckkraftstoffpumpe einer Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem Hohlzylinder (1), in dem ein Steuerkolben (2) aufgenommen ist, der mit dem einen Ende einen Steuerraum (3) begrenzt, der mit der Druckentlastungsleitung (4) des Druckregelventils (5) eines Hochdruckkraftstoffspeichers (6) verbunden ist, der mit dem anderen Ende einen mit einem Kraftstofftank (7) verbundenen Kraftstoffraum (8) begrenzt, auf einer Druckfeder (9) abgestützt und starr mit dem Schließglied eines Ventils verbunden ist, wobei der Kolben (2) durch den im Steuerraum (3) herrschenden Druck und die Kraft der Druckfeder (9) verschiebbar und das Schließglied (10) von seinem Ventilsitz abhebbar ist und wobei der Druck in dem Steuerraum (3) durch eine Staudrossel der Druckentlastungsleitung (4) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch ein Auslassventil (10) des Zumessventils (1) gebildet ist, dass die Druckentlastungsleitung (4) durch den Steuerraum (3) des Zumessventils (1) hindurchgeführt ist und den Steuerraum 3 durch eine Austrittsöffnung des Hohlzylinders (1.1) verlässt, dass die Staudrossel (11) durch die Austrittsöffnung gebildet ist und dass der Ventilsitz (10.2) des Auslassventils (10) dem Kolben (2) zugewandt ist und dass das Schließglied (10.1) bei einem Druckabfall im Steuerraum (3) von seinem Ventilsitz (10.1) abhebbar ist.Hydraulically controlled metering valve for the high-pressure fuel pump of an internal combustion engine, consisting of a hollow cylinder ( 1 ), in which a control piston ( 2 ), which has at one end a control room ( 3 ) connected to the pressure relief line ( 4 ) of the pressure regulating valve ( 5 ) of a high pressure fuel storage ( 6 ) connected to the other end with a fuel tank ( 7 ) connected fuel space ( 8th ), on a compression spring ( 9 ) and rigidly connected to the closing member of a valve, wherein the piston ( 2 ) by the in the control room ( 3 ) prevailing pressure and the force of the compression spring ( 9 ) and the closing member ( 10 ) is liftable from its valve seat and wherein the pressure in the control room ( 3 ) by a Staudrossel the pressure relief line ( 4 ) is variable, characterized in that the valve by an exhaust valve ( 10 ) of the metering valve ( 1 ) is formed, that the pressure relief line ( 4 ) through the control room ( 3 ) of the metering valve ( 1 ) and the control room 3 through an outlet opening of the hollow cylinder ( 1.1 ) leaves the Staudrossel ( 11 ) is formed by the outlet opening and that the valve seat ( 10.2 ) of the exhaust valve ( 10 ) the piston ( 2 ) and that the closing member ( 10.1 ) at a pressure drop in the control room ( 3 ) from its valve seat ( 10.1 ) can be lifted. Zumessventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Staudrossel (11) bildende Austrittsöffnung in einem Sperrglied (12.1) eines Überdruckventils (12) der Steuerkammer (3) enthalten ist und dass das Sperrglied (12.1) von einer Ventilfeder (12.2) an den Ventilsitz des Überdruckventils (12) angepresst ist.Metering valve according to claim 1, characterized in that the throttle ( 11 ) forming outlet opening in a locking member ( 12.1 ) of a pressure relief valve ( 12 ) of the control chamber ( 3 ) and that the locking member ( 12.1 ) of a valve spring ( 12.2 ) to the valve seat of the pressure relief valve ( 12 ) is pressed. Zumessventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Staudrossel (11) bildende Austrittsöffnung die Wandung des Hohlzylinders (1.1) radial durchdringt und im Schließglied (12.1) eines Überdruckventils (12) enthalten ist, das durch eine Feder (12.2) abhebbar an die außenseitige Mündung einer Druckentlastungsbohrung (12.2) angepresst ist.Metering valve according to claim 2, characterized in that the throttle ( 11 ) forming the outlet wall of the hollow cylinder ( 1.1 ) radially penetrates and in the closing member ( 12.1 ) of a pressure relief valve ( 12 ) by a spring ( 12.2 ) can be raised to the outside mouth of a pressure relief bore ( 12.2 ) is pressed.
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