DE2656032A1 - HYDRAULIC SYSTEM WITH AT LEAST TWO CONSUMERS - Google Patents
HYDRAULIC SYSTEM WITH AT LEAST TWO CONSUMERSInfo
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Description
Patentanwalt 6 frankfurt/main ι, den 9· Dezember 1976 Patent attorney 6 frankfurt / main ι, 9 December 1976
DRESDNER BANK. FRANKFURT/M. 230030B %J TELEFON: 56 10 78DRESDNER BANK. FRANKFURT / M. 230030B % J TELEPHONE: 56 10 78
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Hydraulisches System mit mindestens zwei VerbrauchernHydraulic system with at least two consumers
Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches System mit mindestens zwei Verbrauchern, mit einer gemeinsamen Pumpe, mit einem Mengenregler, der den Pumpendruck dem jeweils höchsten Lastdruck nachführt, mit je einer Steuervorrichtung für jeden Verbraucher, die in dessen Zuflußpfad eine verstellbare Drossel aufweist, und mit einer der Steuervorrichtung vorgeschalteten Druckregelvorrichtung, die einen einerseits vom Druck vor der Drossel und andererseits vom Lastdruck hinter der Drossel und einer Feder belasteten Ventilschieber aufweist, der sich mit abnehmendem Druckabfall an der Drossel aus einer Stellung kleinerer Ventilöffnung in eine Stellung maximaler Ventilöffnung verschiebt.The invention relates to a hydraulic system with at least two consumers, with a common pump, with a flow regulator that adjusts the pump pressure to the highest load pressure tracks, each with a control device for each consumer that has an adjustable throttle in its inflow path, and with a pressure regulating device connected upstream of the control device, one on the one hand from the pressure upstream of the throttle and on the other hand from the load pressure behind the throttle and a spring loaded valve spool, which increases with decreasing pressure drop at the Throttle moves from a position of smaller valve opening to a position of maximum valve opening.
Ein solches hydraulisches System ist bekannt. Die Druckregelvorrichtung bewirkt, daß der Druckabfall an der verstellbaren Drossel annähernd konstant ist, so daß jede Stellung der Drossel einer definierten Durchflußmenge entspricht. Die Druckregelvorrichtung weist einen Schieber auf, der in einer Bohrung eines Gehäuses unter dem Einfluß des Druckabfalls an der Drossel und einer Feder verschiebbar ist. Der Schieber besitzt einen Ventilbund, dessen Steuerkante eine eintrittsseitige, als Gehäuse-Ringnut ausgebildete Ventilöffnung übersteuert. Von einer an die Steuerkante anschließenden Ringnut geht eine Axialbohrung aus, die zu der der Feder abgewandten Stirnseite des Schiebers führt, von wo aus der Vorlaufpfad zur Steuervorrichtung abgeht. Die letztgenannte Stirnseite schlägt an einer gehäusefesten Wand an, wenn die Ventilöffnung ihre maximaleSuch a hydraulic system is known. The pressure regulating device causes the pressure drop across the adjustable throttle is approximately constant, so that each position of the throttle one corresponds to the defined flow rate. The pressure regulating device has a slide which is in a bore of a housing below the influence of the pressure drop across the throttle and a spring is displaceable. The slide has a valve collar, the control edge of which an inlet-side valve opening designed as an annular groove in the housing overdriven. An axial bore extends from an annular groove adjoining the control edge, the one facing away from the spring Front side of the slide leads from where the flow path to the control device goes off. The latter face beats on a wall fixed to the housing when the valve opening is at its maximum
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Größe hat. Der Mengenregler regelt die Pumpmenge derart, daß der Pumpendruck jeweils um etwa den Druckabfall an der Drossel größer ist als der höchste Lastdruck im System. Auf diese Weise wird die Pumpenleistung so gering wie möglich gehalten. Der Mengenregler kann beispielsweise durch ein sich/ steigendem Lastdruck schließendes Ventil in einer Nebenschlußleitung oder durch Verstellmittel an der Pumpe selbst gebildet sein.Has size. The volume controller regulates the pump volume in such a way that the pump pressure decreases by approximately the pressure drop across the throttle is greater than the highest load pressure in the system. In this way, the pump output is kept as low as possible. Of the The flow regulator can, for example, be triggered by a rising / increasing load pressure closing valve in a bypass line or by adjusting means on the pump itself.
Da bei derartigen hydraulischen Systemen in der Regel nicht sämtliche Verbraucher gleichzeitig mit höchster Leistung betrieben werden, besteht ein Interesse daran, die Pumpe nur für einen Teil der Gesamtleistung aller Verbraucher auszulegen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei einem über die Pumpenmenge hinausgehenden Bedarf der Verbraucher Druckflüssigkeit unter dem Einfluß des Lastdrucks aus einem Verbraucher in einen anderen Verbraucher gedrückt werden kann. Wenn es sich bei dem Verbraucher beispielsweise um Motoren, insbesondere Stellmotoren, handelt, ergeben sich dadurch unerwünschte und ungewollte Verstellungen.Since in hydraulic systems of this type, not all consumers are usually operated at the same time with maximum power there is an interest in designing the pump for only part of the total output of all consumers. this has the disadvantage, however, that when there is a need beyond the pump quantity, the consumer pressurized fluid is below the Influence of the load pressure from one consumer can be pressed into another consumer. If it is the consumer For example, motors, in particular servomotors, result in undesirable and unwanted adjustments.
Es ist bei hydraulischen Systemen ganz allgemein bekannt, einen unerwünschten Rückfluß von Druckmitteln durch ein Rückschlagventil zu verhindern. Derartige Rückschlagventile stellen Jedoch ein zusätzliches Bauelement dar, das einen erhöhten Aufwand mit sich bringt.It is well known in hydraulic systems to prevent an undesired backflow of pressure medium through a check valve to prevent. Such check valves, however, represent an additional component that involves increased effort brings itself.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches System der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem ohne zusätzliches Ventil sichergestellt ist, daß bei über die Pumpenleistung hinausgehenden Bedarf kein Druckmittel von einem Verbraucher zum anderen strömt.The invention is based on the object of specifying a hydraulic system of the type described at the outset, in which without An additional valve ensures that if there is a need beyond the pump capacity, no pressure medium from a consumer is required to the other flows.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilschieber mit abnehmenden Druckabfall an der Drossel über die Stellung maximaler Ventilöffnung hinaus in eine Verschlußstellung verschiebbar ist.This object is achieved according to the invention in that the valve slide with decreasing pressure drop at the throttle beyond the position of maximum valve opening into a closed position is movable.
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Bei dieser Ausbildung braucht lediglich die Druckregelvorrichtung geringfügig anders gestaltet zu werden, um die Funktion eines Rückschlagventils übernehmen zu können· Die Steuerung erfolgt in Abhängigkeit vom Druckabfall an der nachgeschalteten Drossel. Wird dieser Druckabfall zu klein, weil nämlich nicht mehr genug Druckmittel von der Pumpe zum zugehörigen Verbraucher gefordert wird, oder versucht sogar der Druckabfall seine Richtung umzukehren, so nimmt der Ventilschieber seine Verschlußstellung ein.In this training, only the pressure control device needs to be designed slightly differently in order to be able to take over the function of a non-return valve · The control takes place depending on the pressure drop at the downstream throttle. If this pressure drop becomes too small, because it is not more enough pressure medium is required from the pump to the associated consumer, or even the pressure drop tries its direction reverse, the valve slide assumes its closed position.
Bei einem Ventilschieber, bei dem eine Stirnseite durch Anschlag an einer Gehäusewand eine Endlage bei sinkendem Druckabfall an der Drossel bestimmt, sollte die Verschlußstellung durch diese Endlage gegeben sein. Das bedeutet, daß der Ventilschieber unterhalb eines definierten Druckabfalls und erst recht bei einem negativen Druckabfall eine definierte Verschlußstellung hat.In the case of a valve spool, in which one end face is at an end position when the pressure drop falls due to a stop on a housing wall determined by the throttle, the locking position should be determined by this Be given end position. This means that the valve slide is below a defined pressure drop and even more so with a negative pressure drop has a defined closed position.
Wenn der Ventilschieber einen Ventilbund aufweist, dessen Steuerkante mit einer Ventilöffnung in der den Ventilschieber aufnehmenden Bohrung zusammenwirkt, braucht lediglich auf der Seite der Steuerkante und mit Abstand von ihr ein Verschlußbund vorgesehen zu werden. Dieser Verschlußbund behindert den normalen Betrieb nicht, übernimmt aber sofort seine Verschlußfunktion wenn der Druckabfall an der Drossel zu klein wird.If the valve slide has a valve collar, its control edge cooperates with a valve opening in the bore receiving the valve slide, only needs on the side the control edge and to be provided at a distance from it a closure collar. This closure collar hinders the normal Does not operate, but immediately takes over its locking function if the pressure drop at the throttle is too small.
Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Bohrung, axial gegeneinander versetzt und durch eine Ringnut zwischen Ventil- und Verschlußbund miteinander verbindbar, eine Eintrittsöffnung undIt is particularly favorable here if the bore axially against one another offset and connectable to one another by an annular groove between the valve and closure collar, an inlet opening and
eine Austrittsöffnung aufweist, von denen die eine als Ventildient
öffnung/und die andere vom Verschlußbund abdeckbar ist. Durch
Ausnutzung von Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung ergeben sich verhältnismäßig kurze Schieberwege, um von der Stellung maximaler
Ventilöffnung in die Verschlußstellung zu gelangen.has an outlet opening, one of which serves as a valve
opening / and the other can be covered by the closure collar. By utilizing the inlet opening and the outlet opening, relatively short slide paths result in order to move from the position of maximum valve opening into the closed position.
Wenn in bekannter Weise von einer Ringnut zwischen Ventilbund und Verschlußbund eine Axialbohrung zu der Feder abgewandten Stirnseite des Ventilschiebers führt, um den dort anschließendenIf in a known manner an axial bore facing away from the spring from an annular groove between the valve collar and the closure collar Front side of the valve slide leads to the adjoining there
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Raum mit dem Druck vor der Drossel zu versorgen, empfiehlt es sich, die Austrittsöffnung vom Verschlußbund abdeckbar zu machen. Auf diese Weise bleibt der genannte Druckraum immer unter dem Einfluß des Drucks in der Pumpenleitung, so daß bei Wiederherstellung normaler Verhältnisse sofort die normale Regelabhängigkeit wieder aufgenommen wird. Dasselbe läßt sich auch dadurch erreichen, daß die Pumpenleitung außerhalb der Druckregelvorrichtung mit dem genannten Druckraum verbunden wird.To supply space with the pressure upstream of the throttle, it is advisable to make the outlet opening coverable by the closure collar. In this way, said pressure chamber always remains under the influence of the pressure in the pump line, so that when it is restored normal conditions immediately the normal rule dependency is resumed. The same can also be achieved through this achieve that the pump line is connected outside of the pressure regulating device with said pressure chamber.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Systems, bei dem die Druckregelvorrichtung schematisch konstruktiv angedeutet ist.The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing. The only Figure shows a circuit diagram of the system according to the invention, in which the pressure control device is indicated schematically in construction is.
Eine Pumpe 1 fördert aus einem Tank 2 Druckflüssigkeit in eine gemeinsame Pumpenleitung 3, von der mehrere Zuflußpfade 4, 104 zu mehreren Verbrauchern 5» 105 abzweigen. Es können noch weitere Zuflußpfade 204 für weitere Verbraucher vorgesehen sein.Die Verbraucher sind hier als Stellmotor veranschaulicht, die jeweils eiiy^n einem Zylinder 6 verschiebbaren Kolben 7 aufweisen. Der Verbraucher 5 ist über zwei Arbeitsleitungen 8 und 9 mit einer Steuervorrichtung 10 verbunden, die einerseits über eine Verbindungsleitung 11 und eine Druckregelvorrichtung 12 mit dem Zuflußpfad 4 und andererseits über eine Abflußleitung 13 mit dem Tank 2 verbunden ist. Diese Steuervorrichtung kann mittels eines Handhebels 14 oder auf andere Weise verstellt werden. In den jeweiligen zuflußseitigen Pfaden befinden sich Drosselstellen 15, die bei der Verstellung ihre Drosselöffnung verändern. Lastdruckfühlkanäle 16 und 17 gehen von den Arbeitsleitungen δ und 9 aus. Sie werden von der Steuervorrichtung jeweils auf der Zuflußseite eingeschaltet. Demzufolge herrscht in der Fühlleitung 18 der Lastdruck, also der in der zuflußseitigen Arbeitsleitung herrschende Druck.A pump 1 conveys pressure fluid from a tank 2 into a common pump line 3, from which several inflow paths 4, 104 branch off to several consumers 5 »105. Further inflow paths 204 can also be provided for further consumers. The consumers are illustrated here as servomotors, each of which has a piston 7 which can be displaced in a cylinder 6. Of the Consumer 5 is connected to a control device 10 via two working lines 8 and 9, on the one hand via a connecting line 11 and a pressure regulating device 12 with the inflow path 4 and on the other hand via an outflow line 13 with the Tank 2 is connected. This control device can be adjusted by means of a hand lever 14 or in some other way. In the there are throttle points 15 in the respective inflow-side paths which change their throttle opening when adjusted. Load pressure sensing channels 16 and 17 are based on the working lines δ and 9. They are from the control device on the inflow side switched on. As a result, the load pressure prevails in the sensing line 18, that is, the pressure prevailing in the working line on the inflow side.
Die Steuervorrichtung 110 für den zweiten Verbraucher 105 istThe control device 110 for the second consumer 105 is
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ähnlich aufgebaut. Demzufolge herrscht in der Fühlleitung 118 der Lastdruck des Verbrauchers 105, also der dort in der zuflußseitigen Arbeitsleitung herrschende Druck. Ein Umschaltventil verbindet den jeweils höheren Druck mit einer Fühlleitung 20. Diese führt daher den jeweils höheren Lastdruck.constructed similarly. Accordingly, there is 118 in the sense line the load pressure of the consumer 105, that is to say the pressure prevailing there in the working line on the inflow side. A switching valve connects the higher pressure in each case with a sensing line 20. This therefore carries the higher load pressure in each case.
Mit der Pumpenleitung 3 ist ein Ableitventil 21 verbunden, das über eine Fühlleitung 22 vom Druck in der Pumpenleitung 3 und auf der anderen Seite von dem höheren Lastdruck in der Fühlleitung 20 und einer Feder 23 belastet ist. Die Feder 23 bestimmt den Betrag, um den der Pumpendruck höher gehalten wird als der höhere Lastdruck.A discharge valve 21 is connected to the pump line 3, which Via a sensing line 22 from the pressure in the pump line 3 and on the other hand from the higher load pressure in the sense line 20 and a spring 23 is loaded. The spring 23 determines the amount by which the pump pressure is kept higher than the higher load pressure.
Die Druckregelvorrichtung weist in einer Bohrung 24 einen Ventilschieber 25 auf. Die Bohrung besitzt eine Eintrittsöffnung 26 und versetzt davon eine Austrittsöffnung 27. Diese Öffnungen können in der Praxis als Ringnuten ausgebildet sein. Der Ventilschieber 25 besitzt einen Ventilbund 28 mit einer Steuerkante 29, welche die Eintrittsöffnung 26 zu übersteuern vermag, se daß sich eine Ventilöffnung veränderbarer Größe ergibt. Mit Abstand davon weist der Ventilschieber einen Verschlußbund 30 auf, der durch Abdecken der Austrittsöffnung 27 den Zuflußpfad abzusperren vermag. Von einer Ringnut 31 zwischen Ventilbund 28 und Verschlußbund 30 geht über eine Querbohrung eine Axialbohrung 32 zur Stirnseite 33. Auf diese Weise wird ein dahinter befindlicher Druckraum 34 mit dem Druck vor der Drossel 15 versorgt. Die Stirnfläche 33 kann an der Wand 35 zur Anlage kommen. In der so gebildeten Endlage liegt der Verschlußbund 30 vor der Austritts-Öffnung 27, wie es für die Druckregelvorrichtung 112 veranschaulicht ist. Die andere Stirnseite ist einem Druckraum 37 zugewandt, in welchen die Kühlleitung 18 mündet und in welchem eine Feder angeordnet ist. Der Ventilschieber 25 steht daher im Raum 34 unter dem Einfluß des Drucks vor der Drosselstelle 15 und im Raum 37 unter dem Einfluß des Drucks hinter der Drosselstelle und der Feder 38.The pressure regulating device has a valve slide in a bore 24 25 on. The bore has an inlet opening 26 and an outlet opening 27 offset therefrom. These openings can be designed as ring grooves in practice. The valve slide 25 has a valve collar 28 with a control edge 29, which is able to override the inlet opening 26, so that a valve opening of variable size results. Far from it the valve slide has a closure collar 30 which, by covering the outlet opening 27, is able to shut off the inflow path. From an annular groove 31 between the valve collar 28 and the closure collar 30, an axial bore 32 extends to the end face via a transverse bore 33. In this way, a pressure chamber 34 located behind it is supplied with the pressure upstream of the throttle 15. The frontal area 33 can come to rest on the wall 35. In the end position thus formed, the closure collar 30 lies in front of the outlet opening 27, as illustrated for the pressure regulating device 112. The other end face faces a pressure chamber 37, in which the cooling line 18 opens and in which a spring is arranged. The valve slide 25 is therefore located in the space 34 under the influence of the pressure in front of the throttle point 15 and in space 37 under the influence of the pressure behind the throttle point and the spring 38.
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Es sei angenommen, daß die Steuereinrichtung 10 nach, rechts verschoben ist und die Steuereinrichtung 110 und alle weiteren Steuereinrichtungen ihre Neutralstellung einnehmen. Dann wird mittels des durch das Ableitventil 21 gebildeten Mengenreglers der Druck der Pumpe 1 so geregelt, daß er immer um einen vorbestimmten Betrag größer als der lastdruck in der Arbeitsleitung Der Ventilschieber 25 nimmt hierbei annähernd die veranschaulichte Stellung an, in der sowohl die Eintrittsöffnung 26 als auch die Austrittsöffnung 27 ganz oder weitgehend frei sind. Der Druckabfall an der Druckregelvorrichtung 12 ist daher vernachlässigbar. Ein konstanter Druckabfall an der Drossel 15 wird durch das Ableitventil 21 hervorgerufen. Dieser konstante Druckabfall bewirkt, daß jeder Stellung des Handhebels 14 eine definierte Durchflußmenge zugeordnet ist.It is assumed that the control device 10 is shifted to the right is and the control device 110 and all other control devices assume their neutral position. Then it will be by means of the flow regulator formed by the discharge valve 21, the pressure of the pump 1 is regulated so that it is always around a predetermined value Amount greater than the load pressure in the working line. The valve slide 25 takes approximately the illustrated here Position in which both the inlet opening 26 and the outlet opening 27 are completely or largely free. The pressure drop on the pressure regulating device 12 is therefore negligible. A constant pressure drop across the throttle 15 is created by the diverting valve 21 caused. This constant pressure drop has the effect that each position of the hand lever 14 has a defined flow rate assigned.
Wird nun auch die Steuervorrichtung 110 verstellt, hat der Verbraucher 105 aber einen geringeren Lastdruck als der Verbraucher 5, so übernimmt die Druckregelvorrichtung 112 eine Vordrosselung derart, daß der höhere Druck in der Pumpenleitung 3 in der Verbindungsleitung 111 auf einen Wert herabgesetzt ist, der wiederum einen annähernd konstanten Druckabfall an der Drossel 115 bewirkt. If the control device 110 is now also adjusted, the consumer has 105 but a lower load pressure than the consumer 5, the pressure regulating device 112 takes over a pre-throttling in such a way that the higher pressure in the pump line 3 in the connecting line 111 is reduced to a value which in turn causes an approximately constant pressure drop across the throttle 115.
Übersteigt der Lastdruck des Verbrauchers 105 denjenigen des Verbrauchers 5» so schaltet das Umschaltventil 19 die Fühlerleitungen 18uid 118 um. Das Ableitventil 21 wird dann von dem höheren Lastdruck des Verbrauchers 105 gesteuert. Die Druckregelvorrichtung 112 drosselt praktisch nicht mehr. Die Druckregelvorrichtung 12 übernimmt eine Vordrosselung.If the load pressure of the consumer 105 exceeds that of the consumer 5 »so the switching valve 19 switches the sensor lines 18uid 118 um. The diverting valve 21 is then affected by the higher load pressure of the consumer 105 controlled. The pressure regulating device 112 practically no longer throttles. The pressure regulating device 12 takes over a throttling.
Steigt nun der Lastdruck der Verbrauchers 105 weiter an, so schließt das Ableitventil 21 immer stärker, damit der Druck in der Pumpenleitung 3 ansteigen kann. Ist das Ableitventil 21 vollständig geschlossen, kann der Pumpendruck dem Lastdruck nicht mehr nachgeführt werden. Die Druckdifferenz zwischen Lastdruck und Pumpendruck wird kleiner. Die Kraft der Federj138 überwiegtIf the load pressure of the consumer 105 increases further, the diverting valve 21 closes more and more so that the pressure in the pump line 3 can rise. If the diverting valve 21 is completely closed, the pump pressure cannot match the load pressure more to be tracked. The pressure difference between load pressure and pump pressure becomes smaller. The force of the spring prevails
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und schiebt den Ventil 125 in die veranschaulichte Endlage. In dieser Endlage überdeckt der Verschlußbund 130 die Austrittsöffnung 127· Damit wird verhindert, daß bei einem weiteren Ansteigen des Lastdrucks Druckflüssigkeit aus dem Verbraucher 105 über die Zuflußleitung 104 zum Verbraucher 5 befördert wird. Das System arbeitet mit dem höchsten Pumpendruck weiter, wobei die Druckregelvorrichtung 12 nach wie vor eine Vordrosselung bewirkt.and pushes the valve 125 to the illustrated end position. In this end position, the closure collar 130 covers the outlet opening 127 · This prevents a further increase of the load pressure, hydraulic fluid is conveyed from the consumer 105 via the inflow line 104 to the consumer 5. That The system continues to operate at the highest pump pressure, the pressure regulating device 12 still causing a throttling.
Ähnliches gilt, wenn der Lastdruck des Verbrauchers 5 so weit ansteigt, daß der Pumpendruck in der Pumpenleitung 3 nicht mehr nachgeführt werden kann. Dann geht der Ventilschieber 25 in seine Verschluß-Endlage.The same applies if the load pressure of the consumer 5 increases so far, that the pump pressure in the pump line 3 can no longer be tracked. Then the valve spool 25 goes in its closure end position.
Es ist durchaus möglich, daß während des Betriebes der Bedarf des Verbrauchers 105 sinkt. Dann vermag in der Pumpenleitung 3 der Druck zu steigen, so daß schließlich wieder Bedingungen gegeben sind, bei denen der Ventilschieber 25 die veranschaulichte Stellung einnehmen kann. Diese Druckerhöhung macht sich sofort im Druckraum 34 bemerkbar, weil die Ventilöffnung 26 in der Endlage offensteht und eingangsseitig angeordnet ist, sowie die Ringnut 31 mit dem Druckraum 34 über die Axialbohrung 32 in Verbindung steht.It is entirely possible that the demand of the consumer 105 decreases during operation. Then 3 in the pump line the pressure to rise, so that finally conditions are again given in which the valve slide 25 illustrated the Can take a position. This increase in pressure is immediately noticeable in the pressure chamber 34 because the valve opening 26 is in the end position is open and is arranged on the input side, and the annular groove 31 is connected to the pressure chamber 34 via the axial bore 32 stands.
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