DE2419975A1

DE2419975A1 - Vorrichtung zur hydraulischen steuerung des spritzdrucks, nachdrucks und staudrucks von spritzgiessmaschinen

Info

Publication number: DE2419975A1
Application number: DE2419975A
Authority: DE
Inventors: Hans Birkhofer; Werner Schrammel; Arno Stoehr
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1975-11-13
Also published as: JPS50148469A; SE7504589L; FR2268618A1; ATA224075A; DE2419975B2; FR2268618B1; DK178675A; BE828310A; SE408032B; AT356367B; CH598001A5; GB1490637A; US3951388A; DD118568A5; JPS5415293B2; ES436926A1; IT1034996B; DE2419975C3

Description

NACKGI^EIOHT

K I Ö C E I E E - y E E ϊ E₅AETIEIiGESELLSCHAPT₁DUiSl)UrS

Vorrichtung zur hydraulischen Steuerung des Spritzdrucks, Nachdrucks und Staudrucks von Spritzgießmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hydraulischen Steuerung des Spritzdrucks, Nachdrucks und Staudrucks von Spritzgießmaschinen, wobei der Zuflußleitung der hydraulischen Vorrichtung mindestens eine Pumpe für das hydraulische Arbeitsmittel auf— schaltbar und ihie Abflußleitung mit dem Hydraulikzylinder der Spritzvorrichtung verbunden ist.

Die Spritzvorrichtung einer Spritzgießmaschine besteht im allgemeinen aus einer in dem Spritzzylinder geführten Schnecke, die durch einen Antrieb in Rotation versetzt werden kann und die mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders verbunden ist.

Der Spritzzylinder weist einen Zugabetrichter für das zu verarbeitende Kunststoffgranulat auf und steht über die Angußbohrung mit dem Hohlraum der Spritzgießform in Verbindung.

Die Länge der Schnecke ist so bemessen, daß sie'":., sich in ihrer Endstellung nach dem Herstellen eines Spritzlings mit ihrer Stirnfläche in einem vorgegebenen Abstand vor der Angußbohrung befindet, von der sie durch das sogenannte Massepolster getrennt: ist.

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Zur Einleitung des nächsten Spritzvorganges wird, der in Rotation versetzten'Schnecke Kunststoffgranulat zugeführt, das von ihr plastifiziert und in den Raum zwischen der Angußbohrung und der Stirnfläche der Schnecke, den sogenannten Plastifizierraum, transportiert wird- Hierbei wird die Schnecke in ihre andere Endstellung verschoben, wobei aus dem Hydraulikzylinder das Arbeitsmittel verdrängt wird. Diese Phase verläuft unter einem als Staudruck bezeichneten Druck ab.

Zur Herstellung des Spritzlings wird der Kolben des Hydraulikzylinders mit dem Spritzdruck und kurz vor Erreichen seiner Endstellung mit dem Kachdruck beaufschlagt.

Zur Herstellung maßgenauer und fehlerfreier Spritzlinge ist der zeitliche Spritz- und Nachdruckverlauf einer der wichtigsten Parameter, v/obei Maß- und Gewichtsstreuungen im wesentlichen vom Einspritzdruck und der Einspritageschwindigkeit bestimmt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur hydraulischen Steuerung des Spritzdrucks, "Nachdrucks und Staudrucks der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die eine genaue Streuung dieser Drückverläufe gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein zwischen der Zuflußleitung und der Abflußleitung· angeordnetes gesteuertes Druckbegrenzungsventil für den Spritzdruck und den Fachdruck ein zwischen dem Abfluß dieses Druckbegrenzungsventils und der Abflußleitung mit seinem Zufluß angeordnetes gesteuertes Druckbegrenzungsventil für den Staudruck, dessen

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Abfluß mit dem Tank der Vorrichtung verbunden ist, ein mit seinem Zufluß mit den Steuerleitungen der beiden Druckhegrenzungs ventile verbundenes Drucksteuerventil für den Spritzdruck, Nachdruck und Staudruck, dessen Abfluß mit dem Tank verbunden ist und ein 4/2-We ge ventil,. das während der Staudruckphase die Abflußleitung, den Abfluß des ersten und den Zufluß des zweiten Druckbegrenzungsventils mit den Steuerleitungen und dem Zufluß des gesteuerten Druckeinsteilventils und während der Spritz- und Nachdruckphase zusätzlich die Zuflußleitung mit der Abflußleitung, dem Abfluß und Zufluß des ersten bzw. zweiten Druckbegrenzungsventils verbindet.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich ein geringer Strömungswiderstand, sowie ein. schnelles und genaues Ansprechen der Steuervorrichtung auf das das' 'Druckeinstellventil für den Spritzdruck, Nachdruck und Staudruck steuernde, in einem Speicher eingegebene Programm»

•Hierbei steht in sämtlichen Schaltstellungen das hydraulische Arbeitsmittel unter dem vollen Druck am Zufluß des Druckbegrenzungsventils für den Spritzdruck und Nachdruck an. Beim Einleiten des Spritzvorganges schaltet das 4/2-Ve ge ventil die Zuflußleitung unter Umgehung des Druckbegrenzungsventils für den Spritzdruck und Nachdruck der Abflußleitung und dem Zufluß des Druckbegrenzungsventils für den Staudruck auf.

Zu Beginn der Staudruckphase schaltet das 4/2-Wegeventil um, so daß lediglich der Abfluß des Druckbe-

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grenzungsventils für den Spritz- ;und Nachdruck,"' der Zufluß des Druckbegrenzungsventils für den Staudruck zusammen mit der Abflußleitung, den Steuerleitungen und dem Zufluß des Drucksteuerventils verbunden sind, das auf den Staudruck durch das Programm umgeschaltet wird.

Damit während der Staudruckphase möglichst schnell der minimale Endwert erreicht werden kann, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein zweites 4-/2-We ge ventil vorgesehen, das während der Staudruckphase die Steuerleitungen, den Zufluß des Druckeinstellventils und den in dieser Phase wirksamen Abflusses des ersten 4-/2-We ge ventils mit dem Tank verbindet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist'zwischen der Zuflußleitung und dem ersten 4-/2-Wegeventil ein Stromventil angeordnet, das es erlaubt, die Menge an hydraulischem Arbeitsmittel für die Steuerung der beiden Druckbegrenzungsventile entsprechend den Betriebsbedingungen möglichst gering zu halten.

In vorteilhafter Weiterführung der Erfindung sind das Druckbegrenzungsventil für den Spritzdruck und Fachdruck und das Druckbegrenzungsventil für den Staudruck zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die mit sehr geringer Anspruchzeit auf die Steuerbefehle anspricht. Dies erfolgt erfindungsgenäß dadurch, daß das Druckbegrenzungsventil für den Spritzdruck und den Kachdruck aus einer in einem hydraulischen Block unter Ausbildung eines Ringraumes, der einen Zuflußkanal aufweist, angeordneten Hülse mit

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radialen Bohrungen, einer in ihriauf einer dritten Hülse, die mit dem hydraulischen Block einen hohlzylinderförmigen Steuerraum bildet, verschiebbaren zweiten Hülse mit radialen Bohrungen besteht, die mit der einen Stirnfläche gegen eine im Abflußkanal angeordnete Feder und in der Nullstellung gegen eine umlaufende Schulter des Steuerraumes ansteht und das Druckbegrenzungsventil für den Nachdruck aus einer in dem hydraulischen Block unter Ausbildung eines Ring— raumes, der einen Abflußkanal aufweist, mit der dritten Hülse fluchtende weitere Hülse mit radialen, in den Ringraum mündenden Bohrungen und einem in ihr und der dritten Hülse, verschiebbar angeordneten Kolben besteht, der in der Ruhestellung oberhalb einer Bohrung in einer der beiden Hülsen angeordnet ist, die während der Spritzdruck- und Kachdruckphase mit der Zuflußleitung in Verbindung steht und mit der" anderen Stirnfläche in einen Steuerraum taucht, der mit dem Steuerraum des Druckbegrenzungsventils für den Spritzdruck und den Nachdruck in Verbindung steht. Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine kompakte Baueinheit mit geringem Strömungswiderstand, der schnell auf die Steuerbefehle anspricht.

Weitere Vorteile und Merkmale werden anhand von Aus-*· führungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung in schematischer Darstellung;

. 2 ein Ausführungsbeispiel der zu einer erfindungsgemäßen Baueinheit zusammengesetzten Druckbegrenzungsventile für den Spritzdruck, den Nachdruck und den Staudruck im Längsschnitt für die Vorrichtung nach Fig. 1.

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In Fig. 1 ist zusätzlich die Spritzvorrichtung einer' Spritzgießmaschine schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem Spritzzylinder 1 mit einer in ihr geführten Schnecke 2, die über eine Kolbenstange 3 i&it einem Hydraulikkolben 4 verbunden ist. Der Hydraulikkorben ist in einem Hydraulikzylinder geführt. Der Spritzzylinder weist eine Bohrung 6 auf, die mit der Angußbohrung der nicht dargestellten Spritzgießform der Spritzgießmaschine in Verbindung steht. Hach Herstellung eines Spritzlings befindet sich die Schnecke in einem vorgegebenen Abstand zur Bohrung 6 und steht gegen ein Restmassepolster an. In dieser Stellung der Schnecke wird dem Spritzzylinder über den Trichter 7 Granulat vorgeführt, das von der Schnecke, die von ." einem nicht dargestellten Antrieb in Rotation versetzt ist plastifiziert und in den sogenannten Plastifizierraum zvxischen der Bohrung 6 und der Stirnfläche der Schnecke transportiert wird. Während dieses Vorganges wird durch den sich aufbauenden Staudruck die Schnecke "einschließlich des Kolbens 4- in axialer Richtung von der Bohrung 6 wegbewegt, wobei das hydraulische Arbeitsmittel aus dem Druckraum des Hydraulikzylinders 5 über die Steuervorrichtung in den Tank abfließt. Sobald die Schnecke ihre Endstellung nach Beendigung der Staudruckphase erreicht hat, wird der Druckraum des Hydraulikzylinders mittels der erfindungs gemäß en Steuervorrichtung mit dem Sprit zdruek beaufschlagt, so daß die Schnecke eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung ausführt und gleichzeitig das plastifizierte Material in die Form einspritzt. Vor dem Erreichen der Endstellung wird auf den Maclidruck umgeschaltet, unter dem sich die Schnecke in ihrer anderen Endstellung bewegt. Die Steuervorrichtung besteht aus einem hydraulischen Block ti mit

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einer mit 12 "bezeichneten -Zuflußieitung, die mit einer nicht dargestellten Pumpe "bzw. mit einem Pumpensatz für das hydraulische Arbeitsmittel verbunden ist und einer Zuflußleitung 13» die mit dem Hydraulikzylinder 5 verbunden ist. Zwischen diesen beiden Leitungen ist das steuerbare Druckbegrenzungsventil 14- für den Spritzdruck und den Nachdruck angeordnet. In dem hydraulischen Block ist weiterhin das Druckbegrenzungsventil 15 für den Staudruck angeordnet, wobei sein Zufluß 16 mit dem Abfluß 17 und der Abflußleitung 13 verbunden ist, während sein Abfluß 17 mit dem Tank 18 für das hydraulische Arbeitsmittel in Verbindung steht. Die Steuerleitungen 19 bzw. 20 der Druckbegrenzungsventile 14 bzw. 15 sind mit dem Zufluß 21' des steuerbaren Drucksteuerventils 21 für den Spritzdruck, Nachdruck und Staudruck verbunden, dessen Abfluß 22 ebenfalls mit dem Tank 18 verbunden ist. Dieses Drucksteuerventil ist eine mittels eines Regelmagneten gesteuertes Druckbegrenzungsventil. Der Regelmagnet wird durch .ein Programm, das in einem nicht dargestellten Speicher eingegeben ist, gesteuert. Der hydraulische Block 11 weist weiterhin ein 4-/2-We ge ventil 23 auf, dessen erster Zufluß 24 mit der Zuflußleitung 12 und dessen zweiter Zufluß 25 mit dem Abfluß 17, den Zufluß 16 und der Abflußleitung 21· verbunden, während der Abfluß 27 gesperrt ist. In dem hydraulischen Block ist weiterhin ein weites 4-/2-Wegeventil 30 für die Staudruckentlastung angeordnet, dessen erster Abfluß 32 gegenüber der Pumpe gesperrt ist, dessen zweiter Abfluß 31 mit dem Tank verbunden ist, und dessen erster Zufluß 31' gesperrt und dessen zweiter Zufluß 32· mit den Steuerleitungen 19,20, dem Abfluß 26 und dem Zufluß 23 in Verbindung steht. Wei-

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terhin ist zwischen der Zuflußleitung und den Zufluß 24- ein Stromventil 29 angeordnet.

Zwischen der Zuflußleitung 12 und dem Zufluß 24- des 4-/2-We ge ventil s 23 ist das Strömungsventil 24- angeordnet, das im einfachsten EaIl eine Drossel "bzw. eine Blende ist.

In JFig. 1 ist die Stellung der Ventile während des' Plastifizierens des Kunststoffgranulats dargestellt. Sobald das Plastifizieren "beendet ist, "befindet sich der Korben in dem Hydraulikzylinder in der Buhestellung. Das 4-/2-We ge ventil wird betätigt, so daß das Arbeitsmittel nunmehr über das Stromventil die Zuflußöffnung 24- und die Zuflußöffnung 25 in Richtung zur Abflußleitung 13 strömt und gleichzeitig der volle Druck an dem Druckbegrenzungsventil 14- ansteht. Aufgrund des dem Drucksteuerventil 21 vorgegebenen ■Spritzdrucks öffnet das Druckbegrenzungsventil 14-entsprechend und der Hydraulikzylinder 5 wird mit dem vorgegebenen Spritzdruck, und zwar nach der oben erläuterten Zeitverzögerung, beaufschlagt. Der Druck wird hierbei über das Drucksteuerventil"21 zum Tank entlastet. Kurz bevor die Schnecke 2 ihre Endstellung vor der Bohrung 6 erreicht hat, schältet das Drucksteuerventil 21 auf den Kachdruck um. Das Druckbegrenzungsventil 14- wird entsprechend verstellt und das überschüssige Arbeitsmittel fließt weiterhin über das Drucksteuerventil 21 in den Tank ab. Bio Zeit für die Vorgabe des Spritzdrucks und des Nachdrucks sowie deren Werte sind entsprechend programmiert und werden in an sich bekannter Weise dem Druckbegrenzungsventil 21 über einen nicht dargestellten Speicher vorgegeben- Uaeh Ablauf der Zeit für die Hach'druckphase

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nimmt das 4-/2-We ge ventil 23 seine in der Pig. 3 dargestellte Stellung ein, wobei gleichzeitig das : Drucksteuerventil 21 auf den Staudruck umschaltet.

Hierbei strömt das hydraulische Arbeitsmittel aus dem Hydraulikzylinder 5 in cLie Abflußleitung 13, steht gegen das Druckbegrenzungsventil 15 an, umströmt das geschlossene Druckbegrenzungsventil 1A= und gelangt über den Zufluß 25, Abfluß 26 des 4-/2-Vegeventils zu den Steuerleitungen 19?20 und den Zufluß 21' des Drucksteuerventils 21. Nach einer kurzen Verzögerungszeit öffnet das Druckbegrenzungsventil 15 über das das Arbeitsmittel sowie teilweise auch über das Drucksteuerventil 21 in den Tank abfließt. Nach einer vorgegebenen Zeit schaltet das zwiete 4-/2-We ge ventil 30 um, so daß zusätzlich das Arbeitsmittel praktisch unter Druck Hull in den Tank abströmen kann.

Während der Spritzdruck- und ITachdruckphase begrenzt -das Stromventil 29 die Menge des für die Steuerung verwendeten Arbeitsmittels.

In Fig. 2 sind das Druckbegrenzungsventil 14- für den Spritzdruck und den Nachdruck und das Druckbegrenzungsventil für den Staudruck als Baueinheit ausgebildet. Das erste 4-/2-Wegeventil 23 und das Drucksteuerventil 21 sind an sich bekannte Ventile und nur schematisch dargestellt, während von dem ebenfalls bekannten zwieten 4-/2-We ^e ventil ^O aus Fig. nur der Anschluß 32' dargestellt ist.

Das Druckbegrenzungsventil 14- besteht aus einer in dem hydraulischen Block 11 unter Ausbildung eines

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Ringraunies 32'' dichtend und feststehend angeordneten Hülse 35· Die Hülse 35 v/eist" radiale Bohrungen 38 auf, die mit dem Ringraum 32' * in Verbindung stehen und mit diesem den Zufluß des Druckbegrenzungsventils bilden. Der Ringraum 32'' ist über eine große dimensionierte radiale Bohrung 12* mit der Zuflußleitung 12 (Fig. 1) verbunden.

Konzentrisch zu dieser Hülse ist eine in sie unter Ausbildung eines Ringspaltes eintauchende dritte Hülse 40' in dem hydraulischen Block feststehend und dichtend angeordnet, auf der eine zweite Hülse 40 mit radialen Bohrungen 41 verschiebbar angeordnet ist. Die Hülse 40' begrenzt oberhalb der verschiebbaren Hülse mit dem hydraulischen Block einen hohlzylinderförnigen Steuerraum 42, gegen dessen umlaufende Schulter 39' die verschiebbare Hülse 40 "in der Kulistellung mit der einen Hülse ansteht. Mit der anderen Stirnfläche steht die Hülse gegen die Feder 40 '' ' in dem Abfluß 17 des Druckbegrenzungsventils 14 an.

Das Druckbegrenzungsventil 15 besteht aus einer koaxial zur Hülse 40' und oberhalb des Steuerraumes angeordneten Hülse 42* mit radialen Bohrungen 46', die in einen von der Hülse und dem hydraulischen Block begrenzten Ringraum 42' " münden, der mit dem Abfluß 17 dieses Ventils verbunden ist.

Die Hülsen 40* und 42' weisen fluchtende axiale Bohrungen auf, in denen der verschiebbare Kolben angeordnet ist. In der Ausgangsstellung verschließt der Kolben die Bohrungen 46 und steht mit seiner einen Stirnfläche oberhalb einer Bohrung 5° in der Hülse 40', die mit dem Zufluß 25 des 4/2-Wegeventils 23

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verbunden ist. Die andere Stirnseite des Kolbens taucht in den mit der Steuerleitung 20 verbundenen Steuerraum 20'.

Der Kanal 12* und damit der Ringraum 32'^J ist mit dem Zufluß 24, der Ringraum 42 mit dem Abfluß 26 verbunden. Die von dem Steuerraum 42 ausgehende radiale Steuerleitung ist mit der Steuerleitung 20 und dem Zufluß 21' über die Bohrung 48 verbunden, die in die Bohrung 48' übergeht, welche mit dem Abfluß 32' verbunden ist (Fig. 1).

Durch die Zusammenfassung beider Druckbegrenzungsventile ergibt sich eine schnell ansprechende Baueinheit, wobei das Druckbegrenzungsventil für den Spritzdruck und den Nachdruck und das 4/2-We ge ventil 23 zusammen während der Spritzdruck- und ITachdruckphase zusätzlich als Druckminderventil wirken,

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur hydraulischen Steuerung des Spritzdrucks, !Nachdrucks und Staudrucks von Spritzgießmaschinen, wobei der Zuflußleitung der. Vorrichtung mindestens eine Pumpe für das hydraulische Arbeitsmittel aufschaltbar und ihre Abflußleitung mit dem Hydraulikzylinder der Spritzvorrichtung verbunden ist, gekennzeichnet durch ein zwischen der Zuflußleitung (12) und der Abflußleitung (1J) angeord-. netes gesteuertes Druckbegrenzungsventil (1²I-) für den Spritzdruck und den Nachdruck, ein zwischen dem Abfluß dieses Druckbegrenzungsventils und der Abflußleitung mit einem Zufluß angeordnetes gesteuertes Druckbegrenzungsventil (IJ?) für den Staudruck, dessen Abfluß mit dem Tank (18) der Vorrichtung verbunden ist, ein mit seinem Zufluß mit den Steuerleitungen (19 bzw. 20) der beiden Druckbegrenzungsventile verbundenes Drucksteuerventil (21) für den Spritzdruck, Nachdruck und Staudruck, dessen Abfluß mit dem Tank verbunden ist und ein 4/2-Wegeventil (23) das während der Staudruckphase die Abflußleitung, den Abfluß des ersten und den Zufluß des zweiten Druckbegrenzungsventils mit den Steuerleitungen und dem Zufluß des gesteuerten Druckeinstellventils und während der Spritz- und Nachdruckphase zusätzlich die Zuflußleitung mit der Abflußleitung, dem Abfluß und Zufluß des ersten bzw. zweiten Druckbegrenzungsventils verbindet.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1,' !gekennzeichnet durch ein während der Staudruckphase die Steuerleitungen, den Zufluß des Druckeinstell— , ventile und den wirksamen Abfluß des 4/2-Wegeventils mit dem Tank verbindendes zweites 4-/2-We ge ventil (30) zur Staudruckentlastung.

3· Torrichtang nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen der Zuflußleitung und dem 4-/2-Wegeventil angeordnetes und während der Spritzdruck- und der Nachdruckphase wirksames Stromventil.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil für den Spritzdruck und den Nachdruck aus einer in einem hydraulischen Block (11) unter Ausbildung eines Ringraümes (32'^f), der einen Zuflußkanal (12¹) aufweist, angeordneten Hülse (35) jcd-t radialen Bohrungen (38), einer in ihr auf einer dritten Hülse (40'}, die mit dem hydraulischen Block einen hohlzylinderförmigen Steuerraum (4-2) bildet, verschiebbaren zweiten Hülse (4-0) mit radialen Bohrungen (41) besteht, die mit der einen Stirnfläche gegen eine im Abflußkanal angeordnete Feder und in der Nullstellung gegen eine umlaufende Schulter (39¹) des Steuerraumes ansteht, und das Druckbegrenzungsventil für den Nachdruck aus einer in dein hydraulischen Block unter Ausbildung eines Ringraumes (42^lfl), der einen Abflußkanal (17) aufweist, mit der dritten Hülse fluchtende weitere Hülse (4-2') mit radialen, in den Ringraum mündenden Bohrungen (46) und einem in ihr und der dritten Hülse ver-

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schiebbar angeordneten KoITden (46) "bestellt, "' der in der Ruhestellung oberhalb einer Bohrung (50) in einer der beiden Hülsen angeordnet ist, die während der Spritzdruck- und Nachdruckphase mit der Zuflußleitung in Verbindung steht und mit der anderen Stirnfläche in einen Steuerraum taucht, der mit dem Steuer— raum des Druckbegrenzungsventils für den hydraulischen Spritzdruck und Nachdruck in Verbindung steht.

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