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Die
Erfindung betrifft ein Pumpwerk, insbesondere für eine Fasspumpe, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Fasspumpen
werden eingesetzt, um hoch- und niedrigviskose Flüssigkeiten,
wie beispielsweise Kraftstoffe, Chemikalien, Lacke usw. von einem
Behältnis
in ein anderes Behältnis
zu pumpen. Die üblicherweise
eingesetzten Fasspumpen haben ein Steigrohr, in dem eine von einem
Elektromotor angetriebene Pumpenwelle gelagert ist. Am fußseitigen Ende
der Pumpenwelle ist ein Förderorgan
befestigt, so dass das Fördermedium
durch einen Pumpenfuß angesaugt
und innerhalb des Steigrohrs aus dem Behältnis gefördert und dann durch einen
Fördermittelauslass
ausgestoßen
wird. Um das Übertreten
vom Fördermedium
aus dem Steigrohr in den Antrieb zu verhindern, sind geeignete Dichtungseinrichtungen vorgesehen.
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So
ist beispielsweise eine Fasspumpe bekannt, bei der die Pumpenwelle
in einem Wellenschutzrohr gelagert ist, das seinerseits im Steigrohr abgestützt ist.
Das Wellenschutzrohr erstreckt sich üblicherweise vom Kupplungsabschnitt
bis in den Wellenbereich des Förderorgans,
wobei in diesem Bereich ein Gleitlager für die Pumpenwelle vorgesehen
ist. Um ein Eintreten des Fördermittels
in das Wellenschutzrohr zu vermeiden, ist im Bereich des Gleitlagers
eine Gleitringdichtung vorsehen. Beim Betrieb einer derartigen Fasspumpe
hat sich jedoch gezeigt, dass entlang der Gleitringdichtung Leckageflüssigkeit
in das Wellenschutzrohr eintreten kann.
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Zur
Lösung
dieses Problems wurde vorgeschlagen, am unteren Ende des Wellenschutzrohrs einen
sogenannten Leckageeinsatz einzubauen, der das Wellenschutzrohr
aufnimmt. Im Abstand darunter ist das Gleitlager vorgesehen, wobei
in dem Bereich zwischen dem Leckageeinsatz und dem Gleitlager eine
Leckageöffnung
ausgebildet ist.
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Durch
diesen Aufbau kann Leckageflüssigkeit,
die in das Wellenschutzrohr eingetreten ist, radial zurück in das
Behältnis
austreten. D.h. die Radialableitung der Leckageflüssigkeit
erlaubt einen Austritt in den druckfreien Raum innerhalb des zu
entleerenden Behältnisses,
so dass die Gleitringdichtung im Bereich des Gleitlagers entfallen
kann.
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Beim
Betrieb derartiger Fasspumpen hat sich jedoch gezeigt, dass die
Radialableitung nicht hinreichend ist, um die Leckageflüssigkeit
daran zu hindern, im Wellenschutzrohr nach oben hin zum Wellenantrieb
zu steigen. Durch den zum Beispiel bei vollem Fass hohen Flüssigkeitsdruck
steigt die Flüssigkeit
nach oben und kann nach dem Herausnehmen nicht oder nur ungenügend herausfließen.
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In
der
DE 27 50 801 wird
vorgeschlagen, in dem Bereich zwischen Antrieb und Radialableitung des
Wellenrohrs einen Kunststoffschlauch vorzusehen, der den Ringspalt
zwischen der Pumpenwelle und dem Wellenrohr abschnittsweise ausfüllt, so dass
die Pumpenwelle besser im Wellenschutzrohr geführt ist.
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Bei
dieser Variante kommt es jedoch vor, dass das Fördermittel entlang der Schlauchwicklung nach
oben in Richtung des Antriebs steigt.
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Zur
Vermeidung eines solchen Ansteigens des Fördermittels schlägt die
DE 32 14 185 A1 vor, die
Pumpenwelle in einem Wellenschutzrohr zu lagern, in dem ein Axialschlitz
ausgebildet ist, der in einen sich radial anschließenden Spaltraum
mündet, aus
dem über
eine Öffnung
in der Nähe
des Förderorgans
die Leckageflüssigkeit
zurück
in das Behältnis
austreten kann.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, dass auch bei dieser Variante nicht verlässlich verhindert
werden kann, dass die Leckageflüssigkeit
in dem Wellenschutzrohr zum Antrieb ansteigt. Ferner ist diese bekannte
Lösung
aufwendig zu fertigen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Pumpwerk zu schaffen, das
eine verlässliche Rückführung von
Leckageflüssigkeit
aus einem Wellenschutzrohr ermöglicht
und einen einfachen vorrichtungstechnischen Aufbau aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Pumpwerk mit den Merkmalen nach dem Anspruch
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Pumpwerk
hat ein Steigrohr, dessen einer Endabschnitt einen Fördermitteleinlass
bildet und an dessen anderem Endabschnitt ein Kupplungsabschnitt
für einen
Pumpenantrieb vorgesehen ist. Ferner ist ein Fördermittelauslass vorgesehen.
In dem Steigrohr ist ein sich von dem Kupplungsabschnitt in Richtung
des Fördermitteleinlasses
erstreckendes Wellenschutzrohr zur Aufnahme einer Pumpenwelle angeordnet.
Die Pumpenwelle trägt
ein Förderorgan,
zum Beispiel ein Laufrad, und ist über ein Gleitlager in dem Wellenschutzrohr
gelagert. Erfindungsgemäß ist Leckageflüssigkeit,
die in den Innenraum des Wellenschutzrohrs eingedrungen ist, über einen
im Wesentlichen axialen Leckagekanal, der stirnseitig aus dem Wellenschutzrohr
austritt, zurück
in den zu entleerenden Behälter
führbar.
Vorteilhaft an dieser Lösung
ist, dass in das Wellenschutzrohr keine radiale Ableitung eingebracht
werden muss. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Leckageflüssigkeit
nicht nur zurück
in den druckfreien Behälter,
sondern in einen Saugbereich des Laufrads führbar ist, so dass die Leckageflüssigkeit
quasi aus dem Wellenschutzrohr herausgesaugt werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
ist der Leckagekanal von dem Hohlraum einer Hohlwelle gebildet, die
endseitig mit der Pumpenwelle verbunden ist und das Laufrad trägt, wobei
zwischen der Gleitlagerung und dem Kupplungsabschnitt in der Hohlwelle
eine Querbohrung ausgebildet ist, die den Innenraum des Wellenschutzrohrs
mit dem Hohlraum verbindet.
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Die
Leckageflüssigkeit
lässt sich
besonders verlässlich
aus dem Wellenschutzrohr zurück
in den Behälter
fördern,
wenn die Hohlwelle eine radiale Ableitung aufweist. Diese radiale
Ableitung kann zum Beispiel durch eine Radialbohrung im Flügelbereich des
Laufrads oder durch eine radiale Verformung der Hohlwelle im Saugbereich
des Laufrads realisiert sein, wobei bei der ersten Alternative die
Hohlwelle stirnseitig verschlossen ist.
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Desweiteren
ist es vorstellbar, stirnseitig an der Hohlwelle einen Zentrifugalkörper anzuordnen, der
eine quer zur Längsrichtung
des Leckagekanals verlaufende Durchgangsbohrung hat, in die der
Leckagekanal mündet.
Vorteilhafterweise ist der Zentrifugalkörper als ein axial wirkendes
Flügelrad
mit zumindest zwei Flügeln ausgebildet,
wobei sich die Durchgangsbohrung durch die Flügel erstreckt.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
ist der Zentrifugalkörper
als eine Scheibe ausgebildet, deren Ringstirnfläche bündig mit einer Mündung des Leckagekanals
abschließt.
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Bei
einer Ausführungsform
ist der Leckagekanal von einem Ringraum gebildet, der zwischen der
Pumpenwelle und einer auf der Pumpenwelle über Radialstützen abgestützten Hülse ausgebildet ist,
die in dem Gleitlager geführt
ist. Vorzugsweise mündet
der Ringraum im Flügelbereich
des Laufrades.
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Sonstige
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch ein erfindungsgemäßes Pumpwerk
mit einer ersten Ausführungsform
einer Leckagerückführung,
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2 eine
zweite Ausführungsform
einer Leckagerückführung,
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3 eine
dritte Ausführungsform
einer Leckagerückführung,
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4 eine
vierte Ausführungsform
einer Leckagerückführung,
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5a eine
fünfte
Ausführungsform
einer Leckagerückführung,
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5b eine
Vorderansicht der fünften
Ausführungsform
aus 5a,
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6 eine
sechste Ausführungsform
einer Leckagerückführung, und
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7 eine
siebte Ausführungsform
einer Leckagerückführung.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
durch ein Pumpwerk 2 einer Fasspumpe, mit einem Kupplungsabschnitt 4,
an den ein Antrieb 6 angekoppelt werden kann. Um ein einfaches
Auswechseln des Pumpwerks 2 zur Anpassung an unterschiedliche Behältergrößen zu ermöglichen,
ist der Kupplungsabschnitt 4 als eine Schnellkupplung ausgeführt. Der Kupplungsabschnitt 4 taucht
in eine Ausnehmung eines T-Stücks 8 ein,
an dem ein Druckstutzen 10 als ein Fördermittelauslass ausgebildet
ist. Das T-Stück 8 hat
einen in der Darstellung gemäß 1 nach
unten hin verlängerten
Aufnahmestutzen 12, in den ein Endabschnitt eines Steigrohrs 14 eingesetzt
ist. Im Fußende
des Steigrohrs 14 ist ein Laufrad 16 vorgesehen,
das als Axial- oder Radiallaufrad ausgeführt sein kann. Wenn das Laufrad
radial wirkend ausgeführt
ist, ist, wie in 1 gezeigt, ein Saugring 18 mit einer
Saugöffnung 20 vorgesehen,
so dass die Flüssigkeit
zentral angesaugt und, wie im Folgenden noch erläutert wird, Leckageflüssigkeit
durch eine Zentrifugalwirkung radial abströmen kann. Bei Verwendung eines
axial wirkendes Laufrades kann der Saugring 18 entfallen.
Der Antrieb des Laufrads 16 erfolgt über eine Pumpenwelle 22,
die endseitig in einen Hohlraum 26 einer das Laufrad 16 tragenden Hohlwelle 24 eintaucht.
Die Hohlwelle 26 ist über
das Laufrad 16 hinaus verlängert und ragt durch die Saugöffnung 20 in
einen Saugbereich 28 des Laufrads 16 hinein. Sie
kann wie dargestellt einteilig oder mehrteilig sein. Die Verbindung
der Pumpenwelle 22 mit der Hohlwelle 24 ist drehfest
und kann auf verschiedene Arten wie zum Beispiel einer Pressverbindung,
einer Schraubverbindung, einer Passfederverbindung einer Klebeverbindung
oder Lötverbindung oder
einer Schweißverbindung
erfolgen. Die Pumpenwelle 22 durchsetzt das T-Stücks 8,
wobei an ihrem von der Hohlwelle 24 entfernt liegendem
und in die Ausnehmung für
den Kupplungsabschnitt 4 eintauchenden Endabschnitt ein
Kupplungsstück 30 angeordnet
ist, das mit einem Gegenstück 32 einer
Antriebswelle 34 des Antriebs 6 zusammenwirkt.
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Die
Pumpenwelle 22 und die Hohlwelle 24 sind von einem
Wellenschutzrohr 36 mit einer Verlängerung 40 umgriffen.
Das Wellenschutzrohr 36 taucht in eine Ausnehmung 38 des
T-Stücks 8 ein
und ist über
die Verlängerung 40 in
Richtung des Laufrads 16 verlängert. Vorzugsweise erfolgt
die Verbindung des Wellenschutzrohrs 36 mit der Verlängerung 40 gemäß der Darstellung
in der 1 nahe oberhalb der Verbindung der Pumpenwelle 22 mit
der Hohlwelle 24. Zur Stabilisierung des Wellenschutzrohrs 36 und
der Verlängerung 40 in
dem Steigrohr 14 ist im Bereich der Verlängerung 40 ein
Lagerstern 42 mit einer Vielzahl von axialen Durchbrüchen vorgesehen, über dem
sich die Verlängerung 40 in
dem Steigrohr 14 abstützt.
Das Steigrohr 10, das Wellenschutzohr 36 und die
Verlängerung 40 können sowohl
aus Kunststoff als auch aus Stahl oder aus anderen Materialien gefertigt
sein.
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Die
Lagerung der Pumpenwelle 22 und der Hohlwelle 24 erfolgt über eine
Kugellageranordnung 44 und einen Wellendichtring 46 in
dem T-Stück 8 sowie über ein
Gleitlager 48, das in die Verlängerung 40 eingesetzt
ist und die Hohlwelle 24 umgreift. Das Gleitlager 48 besteht
aus üblichen
Gleitwerkstoffen und kann durch Spritzgusstechnik in die Verlängerung 40 eingeformt
sein. Zur zusätzlichen
Führung der
Pumpenwelle 22 mit der Hohlwelle 24 ist in dem Bereich
zwischen dem Wellendichtring 46 im T-Stück und dem Gleitlager 48 in
dem Wellenschutzrohr 36 ein Stützlager 50 mit einer
Vielzahl von axialen Durchgangskanälen angeordnet.
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Die
zu fördernde
Flüssigkeit
wird über
die Saugöffnung 20 durch
das Laufrad 16 angesaugt, steigt im Steigrohr 14 auf
und wird über
den Druckstutzen 10 aus dem die Flüssigkeit aufnehmenden Behältnis abgeführt.
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Um
die über
das Gleitlager 48 in den vom Wellenschutzrohr 36 und
der Verlängerung 40 gebildeten
Innenraum 54 eingedrungene Leckageflüssigkeit zurück in den
Behälter
führen
zu können
und somit ein Ansteigen der Leckageflüssigkeit zum Antrieb 6 zu
verhindern, ist in der Hohlwelle 24 gemäß der Darstellung in der 1 unterhalb
der Verbindung der Pumpenwelle 22 mit der Hohlwelle 24 eine
Querbohrung 52 ausgebildet, die den Hohlraum 26 mit dem
Innenraum 54 verbindet. Im Betrieb wird die Leckageflüssigkeit über die
Querbohrung 52 und den Hohlraum 26 bzw. Leckagekanal
aus dem Innenraum 54 in den Saugbereich 28 geführt. Besonders
vorteilhaft ist, daß die
Leckageflüssigkeit
auch beim Stillstand des Antriebs 6 bis zum Flüssigkeitspiegel
im zu entleerenden Behälter
absinkt und somit ein Ansteigen zum Antrieb 6 wirkungsvoll
verhindert ist.
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Das
Rückführen der
Leckageflüssigkeit
lässt sich
verbessern, wenn wie in 2 dargestellt, der in den Saugbereich 28 ragende
freie Körperabschnitt 50 der Hohlwelle 24 radial
nach aussen gebogen ist, da dann eine Zentrifugalwirkung entsteht,
die die Leckageflüssigkeit
aus dem Hohlraum 26 "saugt".
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Eine
gleichartige Wirkung lässt
sich erzielen, wenn, wie in 3 dargestellt,
aus dem Körperabschnitt 56 der
Hohlwelle 24 ein Zentrifugalkörper in Form einer Scheibe 58 aufgesetzt
ist, deren Ringstirnfläche 62 bündig mit
einer Mündung 60 des
Leckagekanals 26 abschließt. Vorteilhafterweise ist
der Aussendurchmesser der Scheibe 58 so gewählt, dass
eine saubere Trennung zwischen der Saugströmung des Laufrads 16 zum
Leerpumpen des Behälters
und der Rückführströmung der
Leckageflüssigkeit
erfolgt. Die saubere Trennung ist insofern notwendig, als dass,
wenn die Leckageflüssigkeit
vollständig
aus dem Innenraum 54 in den Behälter zurückgefördert ist, Luft über den
Leckagekanal 26 in den Behälter nachsaugbar ist. Die nachgesaugte
Luft kann jedoch zu einem Abriß der
Saugströmung
des Laufrades 16 führen,
so daß der
Behälter
nicht weiter entleert wird. Der Abriß läßt sich jedoch dadurch vermeiden,
daß die
Rückführströmung in
einem gewissen Mindestabstand zur Saugströmung verläuft, was nach dieser Ausführungsform über einen
Mindestaussendurchmesser der Scheibe 58 realisiert ist.
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Gemäß 4 ist
es ebenfalls vorstellbar, den Zentrifugalkörper als ein T-Element 66 mit
zumindest einer sich in Querrichtung zum Leckagekanal 26 erstreckenden
Durchgangsbohrung 68 auszuführen, in die der Leckagekanal 26 mündet.
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Die 5a und 5b zeigen
zwei Ansichten einer Ausführungsform
mit einem axial wirkenden Flügelrad 82 als
Zentrifugalkörper.
Es ist durch Aufschrauben oder sonstige Maßnahmen auf der Hohlwelle 20 befestigt
und ähnlich
einem Schiffsantriebspropellers mit zumindest zwei Flügeln 70, 72 ausgebildet.
Die Flügel 70, 72 sind
verdickt ausgebildet und von einer sich quer zum Leckagekanal 26 erstreckenden
Durchgangsbohrung 68 durchsetzt. Die Durchgangsbohrung 68 steht
mit dem Leckagekanal 26 in Verbindung, so dass die Leckageflüssigkeit
aus dem Innenraum 54 über
die Durchgangsbohrung 68 abströmen kann.
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Neben
einer Unterstützung
der Zentrifugalwirkung hat diese Lösung den Vorteil, dass über die Flügel 70, 72 auch
bei sehr niedrigem Flüssigkeitsstand
die zu fördernde
Flüssigkeit
in dem Behälter dem
Laufrad 16 zuführbar
ist und eine zuverlässige Reduzierung
der Restmenge im Behälter
erfolgt.
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6 zeigt
eine erfindungsgemäße Leckagerückführung, bei
der die Hohlwelle 22 axial verkürzt ist und der freie Körperabschnitt 56 im
Flügelbereich 74 des
Laufrads 16 endet. Der Körperabschnitt 56 ist
stirnseitig geschlossen, wobei zur Rückführung der Leckageflüssigkeit
aus dem Hohlraum 26 zumindest eine Radialbohrung 76 vorgesehen
ist, die sich in den Flügelbereich 74 erstreckt.
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7 zeigt
eine Ausführungsform
einer Leckagerückführung, bei
der der Leckagekanal nicht durch den Hohlraum 26 einer
Hohlwelle 24 gebildet ist, sondern über einen Ringraum 78,
der zwischen der Pumpenwelle 22 und einer über Radialstützen auf
der Pumpenwelle 22 drehfest abgestützten Hülse 80 ausgebildet
ist. Die Pumpenwelle 22 ist einstückig ausgebildet, d.h. ohne
Hohlwelle 26, und in den Flügelbereich 74 des
Laufrads 16 verlängert.
Die Pumpenwelle 22 ist über
die Hülse 80 im
Bereich des Gleitlagers 48 in der Verlängerung 40 gelagert.
Um die Leckageflüssigkeit
in den Flügelbereich 74 des Laufrads 16 führen zu
können,
ist die Hülse 80 gemäß der Darstellung
in 7 über
die Verlängerung 40 nach
unten hinaus verlängert
und trägt
das Laufrad 16. Zur Aufnahme der Hülse 80 ist die Verlängerung 80 im
Bereich des Gleitlagers 48 radial erweitert.
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Offenbart
ist ein Pumpwerk, insbesondere für
eine Fasspumpe, bei dem Leckageflüssigkeit aus einem Wellenschutzrohr über einen
im Wesentlichen axial verlaufenden Leckagekanal in einen Saugbereich
eines Förderorgans
führbar
ist.
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- 2
- Pumpwerk
- 4
- Kupplungsabschnitt
- 6
- Antrieb
- 8
- T-Stück
- 10
- Druckstutzen
- 12
- Aufnahmestutzen
- 14
- Steigrohr
- 16
- Laufrad
- 18
- Saugring
- 20
- Saugöffnung
- 22
- Pumpenwelle
- 24
- Hohlwelle
- 26
- Hohlraum
- 28
- Saugbereich
- 30
- Kupplungsstück
- 32
- Gegenstück
- 34
- Antriebswelle
- 36
- Wellenschutzrohr
- 38
- Ausnehmung
- 40
- Verlängerung
- 42
- Lagerstern
- 44
- Kugellageranordnung
- 46
- Wellendichtring
- 48
- Gleitlager
- 50
- Stützlager
- 52
- Querbohrung
- 54
- Innenraum
- 56
- Körperabschnitt
- 58
- Scheibe
- 60
- Mündung
- 62
- Ringstirnfläche
- 64
- Bohrung
- 66
- T-Element
- 68
- Durchgangsbohrung
- 70
- Flügel
- 72
- Flügel
- 74
- Flügelbereich
- 76
- Radialbohrung
- 78
- Ringraum
- 80
- Hülse
- 82
- Flügelrad