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Die Erfindung betrifft eine Pumpe, wie sie insbesondere in Haushaltsgeräten wie Geschirrspüler oder Waschmaschine eingesetzt wird, wobei die Pumpe einen Impeller zur Förderung von Fluid bzw. Wasser aufweist.
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Eine entsprechende Pumpe ist aus der
EP 2150165 A2 bekannt, auf welche hiermit ausdrücklich verwiesen wird. Sie veranschaulicht sowohl prinzipiell als auch praktisch sehr gut die grundsätzliche Funktionsweise einer solchen Pumpe bzw. Kreiselpumpe mit Impeller. Bei dieser Pumpe besteht das Problem, dass in manchen Fällen beobachtet wurde, dass beim teilweisen Ansaugen von Luft mit dem Fluid bzw. Wasser Luftblasen vom Impeller im Kreis gedreht werden. Diese Luftblasen lösen sich häufig nicht aus der Pumpe bzw. können nicht immer aus der Pumpenkammer entfernt werden, so dass sie eine Art wirbelnden umlaufenden Schlauch bilden. Dabei beeinträchtigen sie natürlich die Pumpleistung stark negativ.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Pumpe zu schaffen, mit der Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine praxistaugliche und störunanfällige Pumpe geschaffen werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es ist vorgesehen, dass die Kreiselpumpe mit dem Impeller zu förderndes Fluid bzw. Wasser zentral und in axialer Richtung ansaugt und radial wieder ausströmt bzw. herausfördert aus dem Impeller. Dann läuft das zu fördernde Fluid in der Pumpenkammer um, bis es wiederum in etwa in radialer Richtung aus der Pumpenkammer und der gesamten Pumpe ausströmt. Der Impeller verläuft dabei mit einer Unterseite über einem Pumpenboden, unter dem sich häufig der Antriebsmotor befindet, auf dessen Achse der Impeller sitzt.
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Erfindungsgemäß sind radial außerhalb des Impellers eine oder mehrere Strömungsleitschaufeln angeordnet, die schraubenartig verlaufen mit in Drehrichtung des Impellers verlaufender Steigung weg vom Pumpenboden. Mindestens eine Strömungsleitschaufel reicht dabei bis an die Unterseite des Impellers. Eine Strömungsleitschaufel bzw. vor allem genau die nach unten reichende Strömungsleitschaufel kann bewirken, dass umlaufendes Fluid und insbesondere auch der vorbeschriebene umlaufende Schlauch aus Wasser mit einer Vielzahl von Luftblasen darin quasi an der Unterseite des Impellers am Pumpenboden abgegriffen wird und durch die Steigung in Drehrichtung des Impellers weg von dem Pumpenboden und hin zu dem Auslass aus der Pumpe gefördert wird.
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Während die zusätzlichen Stromungsleitschaufeln das Fördern von Wasser ohne Lufteinschlüsse die Leistung der Pumpe nur geringfügig beeinflussen bzw. verbessern, ist vor allem die beschriebene Entlüftungswirkung sehr vorteilhaft und sehr ausgeprägt. Es können mehrere Stromungsleitschaufeln so weit nach unten reichen zum Abgreifen und Hinausfördern von mit Luftblasen versetztem Fluid. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass bereits eine einzige Strömungsleitschaufel gute Wirkung zeigt und unter Umständen bereits ausreichend ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung reicht die mindestens eine nach unten gezogene Strömungsleitschaufel nicht nur bis an die Unterseite des Impellers, sondern sogar mindestens bis kurz vor den Pumpenboden. Unter Umständen kann sie sogar bis an den Pumpenboden heranreichen und elastisch anliegen. Dann ist die genannte Abgreifwirkung maximal.
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Die Strömungsleitschaufeln sind dabei vorteilhaft feststehend bzw. sind fest in der Pumpenkammer angeordnet, während sich der Impeller ja dreht. Dies schließt aber selbstverständlich nicht aus, dass die Stromungsleitschaufeln auch aus der Pumpenkammer herausgenommen werden können oder als separates Teil durch Einsetzen montiert werden können.
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Die wenigstens eine Strömungsleitschaufel ist vorteilhaft an einem umlaufenden Tragring vorgesehen, der im wesentlichen radial außerhalb eines oberen Bereichs des Impellers verläuft, und zwar derart, dass er das Ausströmen des zu fördernden Fluids aus dem Impeller in radialer Richtung nicht stört. Der Vorteil eines solchen Tragrings mit Strömungsleitschaufel daran ist der, dass nur ein einziges Teil hergestellt und in die Pumpenkammer eingesetzt sowie darin fixiert werden muss. An der genannten Stelle im oberen Bereich des Impellers stört der Tragring nicht. Die vorbeschriebene, mindestens eine bis an die Unterseite des Impellers oder an den Pumpenboden ragende Strömungsleitschaufel kann dann in axialer Richtung über den Tragring überstehen. Die bedeutet zwar, dass sie selbsttragend sein muss und nicht mehr am Tragring befestigt sowie durch diesen platziert ist. Durch entsprechende stabile Ausgestaltung der Strömungsleitschaufel ist dies jedoch kein Problem.
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Da zuvor beschrieben worden ist, dass es eigentlich ausreicht, wenn eine einzige Strömungsleitschaufel bis an die Unterseite des Impellers bzw. an den Pumpenboden reicht, wenngleich insgesamt mehrere vorgesehen sein können, wird es als ausreichend angesehen, wenn nur diese eine Strömungsleitschaufel über den Tragring übersteht bzw. von diesem absteht.
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Bei einer einzigen Strömungsleitschaufel kann auch auf den Tragring verzichtet werden, wenn sie um mehr als 180° um den Impeller läuft und so positionsstabil gehalten werden kann. Vorteilhaft weist sie eine ganze Umdrehung um den Impeller auf.
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Wie zuvor dargelegt worden ist, werden in der Praxis zwei oder maximal drei Stromungsleitschaufeln als ausreichend angesehen. Bei mehr als einer Strömungsleitschaufel kann diese dabei weniger als 180° um den Impeller umgehen. Vorzugsweise sind es weniger als 160°, aber mehr als 90°. Dies gilt insbesondere für eine Strömungsleitschaufel, die bis an die Unterseite des Impellers bzw. kurz vor oder an den Pumpenboden reicht. Eine weitere Strömungsleitschaufel, die nur an dem vorgenannten Tragring vorgesehen ist, kann etwa 90° oder etwas weniger umlaufen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die mindestens eine Strömungsleitschaufel im Verlauf von dem Pumpenboden weg einen zunehmend steiler ansteigenden Winkel aufweist. Dadurch wird bewirkt, dass der störende Schlauch aus zu forderndem Fluid und umlaufenden Wasserblasen mit einem eher flachen Winkel vom Pumpenboden abgenommen wird und auch danach der gesamte Fluidstrom zunehmend in axialer Richtung gelenkt wird. Ist dies erst einmal teilweise erfolgt, kann durch einen zunehmend steileren Winkel das Herausfördern beschleunigt bzw. verstärkt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei einem Umlauf einer Strömungsleitschaufel von etwa 90° um den Tragring herum dessen gesamte axiale Erstreckung überdeckt wird, also von einer unteren Kante bis zu einer oberen Kante.
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Ein in Umlaufrichtung der Strömungsleitschaufel ansteigender Winkel hat auch den Vorteil, dass die Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung, also auch zum Auslass aus der Pumpe heraus hin, zunimmt. So wird die Förderwirkung aus der Pumpe heraus verbessert.
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In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Impeller an seiner Unterseite oder auch an seiner Oberseite geschlossen ist. An der Oberseite kann vorteilhaft eine obere Abdeckung vorgesehen sein.
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Der vorbeschriebenen Tragring für die mindestens eine Strömungsleitschaufel überdeckt einen seitlichen radialen Auslass des Impellers zwischen oberer Abdeckung und Unterseite nicht. Hier befindet sich nur die bis an die Unterseite des Impellers bzw. kurz vor den Pumpenboden reichende Strömungsleitschaufel. Da, wie auch die eingangs genannten
EP 2150165 A2 beschreibt, der Impeller an seiner Oberseite mit der oberen Abdeckung üblicherweise hutartig nach oben gezogen ist, reicht dieser Bereich zum Vorsehen bzw. Befestigen des Tragrings.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Pumpenbodenbereich radial außerhalb des Impellers nach oben gezogen sein, also weg von dem Pumpenboden bzw. dem darunter befindlichen Motor, und dabei einen schrägen Verlauf aufweisen mit zunehmendem radialen Abstand zu dem Impeller. Die bis an die Unterseite des Impellers verlaufende Strömungsleitschaufel kann dann mit geringem Abstand zu dem schrägen Pumpenbodenbereich verlaufen oder vorteilhaft sogar daran anliegen. Durch elastisches Anliegen kann quasi ein spaltloser Übergang geschaffen werden für einen verbesserten Abtransport der Luftblasen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein freier Anströmabschnitt der bis an die Unterseite des Impellers reichenden Strömungsleitschaufel, der eben nach unten reicht, zugespitzt sein bzw. verjüngt sein. Eine Zuspitzung bzw. Verjüngung kann in etwa gleichmäßig ausgebildet sein und von einer maximalen Breite am Ansatz an einem vorgenannten Tragring bis eben zu der Spitze am freien Ende des Anströmabschnitts nahe der Unterseite des Impellers bzw. an dem Pumpenboden anliegend reichen.
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Damit ist es möglich, dass quasi mit etwas radialem Abstand zu dem Impeller die Strömungsleitschaufel bzw. ihr Anströmabschnitt über einen Großteil des Querschnitts der Pumpenkammer radial außerhalb des Impellers an dem Pumpenboden bzw. der Wandung anliegt. Dadurch ist eben ein möglichst guter Abtransport von Luftblasen möglich bzw. es bilden sich keine Hinterschneidungen oder sonstige Räume, an denen sich die Luftblasen festsetzen können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die über den Tragring überstehende Strömungsleitschaufel, die bis an die Unterseite des Impellers reicht bzw. am Pumpenboden anliegt, elastisch ausgebildet ist. Dies kann mit einer gewissen Federkraftbelastung sein. Hierzu eignet sich besonders der vorbeschriebene Anströmabschnitt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich eine Strömungsleitschaufel nicht nur zum Pumpenboden hin über den Tragring erstreckt zum möglichst guten Abgreifen von Luftblasen, sondern sich auch in der anderen axialen Richtung erstreckt. Hierzu kann ein freistehender Ableitabschnitt vorgesehen sein, der beispielsweise das zu fördernde Fluid bzw. ein Gemisch aus zu förderndem Fluid und Luftblasen bis nahe an einen Auslass aus der Pumpenkammer direkt führt. So kann auch vorgegeben werden, wie oft das zu fördernde Fluid in der Pumpenkammer umläuft, bevor es aus der Pumpe ausströmt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Strömungsleitschaufel so ausgebildet sein, dass sie nur halb bis an eine Außenwandung der vom zu fördernden Fluid gefüllten Pumpenkammer reicht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich die durch die Strömungsleitschaufel erwünschte Förderwirkung erreicht wird. Ist die äußere Kammerwandung beheizt, so wird diese Heizwirkung nicht beeinträchtigt. Nach radial innen verläuft die zumindest eine Strömungsleitschaufel außerhalb des Impellers. Etwas darüber verläuft die Strömungsleitschaufel am Tragring. Damit dieser die Pumpenkammer nicht unnötig verkleinert, sollte er möglichst nahe an einer Innenwandung der Pumpenkammer verlaufen bzw. daran anliegen. Diese Innenwandung besteht üblicherweise aus einem Rohrabschnitt, der einerseits die zentrale axiale Ansaugung für das zu fördernde Fluid bildet und deswegen nahe an die Oberseite des Impellers verläuft, sich dann etwas aufweitet und quasi nach außen umstülpt und die Richtung umkehrt und dann wieder zum Pumpendeckel bzw. zur Pumpenkammeroberseite verläuft. Des Weiteren bleibt dadurch in dem Fall, dass die Pumpe die genannte Heizung an der Außenseite der Pumpenkammer aufweist, deren Wirkung möglichst unbeeinträchtigt. Der Tragring stört also weder die Wasserströmung an der Beheizung noch vermindert er sonstwie deren Wirkung.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen seitlichen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe,
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2 eine Schrägansicht eines Tragrings mit zwei Strömungsleitschaufeln daran und dem zugehörigen Impeller entsprechend 1,
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3 die Ansicht auf den Tragring aus 2 mit den Strömungsleitschaufeln ohne Impeller,
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4 eine Draufsicht auf die Anordnung aus 2,
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5 eine Seitenansicht auf die Anordnung aus 2 und
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6 eine Abwandlung entsprechend der Darstellung aus 5 mit einer weiter nach unten gezogenen Strömungsleitschaufel.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
1 ist im seitlichen Längsschnitt eine erfindungsgemäße Pumpe
11 dargestellt mit einem Pumpengehäuse
12, in welchem sich eine Pumpenkammer
13 mit einer äußeren Kammerwandung
14 befindet. Ein solcher an sich üblicher Aufbau einer sogenannten Radialpumpe ist beispielsweise aus der
EP 2150165 A2 bekannt.
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Am Pumpengehäuse 12 sind weiterhin ein Pumpenboden mit einem inneren Pumpenboden 15a und einem äußeren Pumpenboden 15b ausgebildet sowie ein zentraler axialer rohrartiger Einlass 16, der in eine Pumpenabdeckung 17 übergeht. Diese wiederum geht in eine innere Wandung über, die zu einem seitlichen Auslass 18 führt.
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Der Einlass 16 führt zu einem über dem Pumpenboden 15 auf übliche Art und Weise gelagerten Impeller 19. Er ist als geschlossener Impeller 19 mit einer unteren Impellerscheibe 20, einer oberen Impellerscheibe 21 und Haupt-Leitschaufeln 23 dazwischen ausgebildet. In 1 ist zu erkennen, dass der Impeller 19 mit seiner unteren Impellerscheibe 20 knapp über dem inneren Pumpenboden 15a verläuft und hier ein Spalt 24 gegeben ist. Dieser Spalt 24 dient dazu, das axiale Spiel des auf einer Welle eines Pumpenmotors gelagerten Impellers 19 auszugleichen.
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Zwischen innerem Pumpenboden 15a und äußerem Pumpenboden 15b ist eine Stufe angeordnet, die quasi knapp außerhalb der unteren Impellerscheibe 20 liegt. Es ist zu erkennen, dass der äußere Pumpenboden 15b in etwa die Wölbung bzw. Krümmung der unteren Impellerscheibe 20 nachbildet. Dies dient einer verbesserten Fluidströmung.
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Zum Fördern von Fluid in der Pumpe
11 dreht sich der Impeller
19 in Längsrichtung von links gesehen im Uhrzeigersinn und fördert radial und mit einer Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung Fluid in die Pumpenkammer
13 hinein. Die Kammerwandung
14 ist auf nicht dargestellte Art und Weise als Heizelement ausgebildet bzw. beheizt, so dass das an ihrer Innenseite entlang strömende Fluid auf dem Weg zum Auslass
18 mit mehreren Umdrehungen daran entlang strömt und erhitzt wird. Auch hierzu wird auf die vorgenannte
EP 2150165 A2 verwiesen.
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Um den zylindrischen Abschnitt der Pumpenabdeckung 17 herum verläuft radial außerhalb und auf Höhe der oberen Impellerscheibe 21 ein Tragring 29. Er kann auf die Pumpenabdeckung 17 mit Press-Sitz aufgeschoben werden zum Fixieren, alternativ kann er aufgerastet oder aufgeklebt sein. Er steht in axialer Richtung nur geringfügig nach rechts über die Pumpenabdeckung 17 über. Wie aus dem Vergleich mit den nachfolgenden 2 bis 5 deutlich wird, sind außen an dem Tragring 29 zwei Strömungsleitschaufeln 25a und 25b angeordnet bzw. angeformt. Von der Strömungsleitschaufel 25a ist im Wesentlichen nur deren abstehender Bereich und deren freies unteres Ende 26a dargestellt, was den oben genannten Anströmabschnitt entspricht. Die Strömungsleitschaufel 25a liegt mit dem abstehender Bereich im Wesentlichen an dem äußeren Pumpenboden 15b an bis zu ihrem freien Ende 26a hin, welches hier halb von der unteren Impellerscheibe 20 verdeckt ist. Die andere Strömungsleitschaufel 25b steht in axialer Richtung nicht über den Tragring 29 über, wie in 1 zu erkennen ist. Es ist auch zu erkennen, dass die Breite der Strömungsleitschaufel 25b etwa den halben Abstand zwischen Tragring 29 und beheizter Kammerwandung 14 beträgt.
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Aus 2 ist in Schrägansicht zu ersehen, wie die Strömungsleitschaufeln 25a und 25b außen an dem Tragring 29 angeordnet sind und mit einer erkennbaren Steigung verlaufen. Da sich der Impeller 19 mit unterer Impellerscheibe 20, oberer Impellerscheibe 21 und Haupt-Leitschaufeln 23 dazwischen quasi im Uhrzeigersinn nach rechts dreht, wie auch in 4, läuft das geförderte Fluid in dieselbe Richtung, insbesondere auch wenn sich die eingangs genannten Luftblasen darin befinden. Vor allem läuft der Fluidstrom mit den Luftblasen darin am äußeren Pumpenboden 15b entlang und kann dort durch das anliegende freie untere Ende 26a abgenommen und mittels der Strömungsleitschaufel 25a abgehoben und zum Auslass 18 der Pumpe hin befördert werden. Auch die Strömungsleitschaufel 25b dient diesem Wegfördern, damit auch in deren Bereich der Fluidstrom weg vom Pumpenboden 15b gefördert wird. Die 5 zeigt dies in Seitenansicht.
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In 3 ist der Impeller 19 der besseren Übersichtlichkeit halber weggelassen. Sehr gut ist die Form des nach unten über den Tragring 29 überstehenden Bereichs der Strömungsleitschaufel 25a bis hin zum freien unteren Ende 26a zu sehen. Vorteilhaft ist die Form so ausgebildet, dass die Strömungsleitschaufel 25a mit der Außenkante des freien Bereichs am äußeren Pumpenboden 15b anliegt.
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Wie aus der Draufsicht in 4 zu erkennen ist, befindet sich das freie untere Ende 26a der Strömungsleitschaufel 25a samt dem freien Abschnitt radial nur geringfügig außerhalb des Impellers 19. So kann tatsächlich der größte Teil oder sogar der gesamte umlaufende Schlauch aus Fluid bzw. Wasser mit einer Vielzahl von Luftblasen darin abgegriffen werden.
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In der Abwandlung der Seitenansicht aus 5 zeigt die 6 als Vergleich, wie bei einer Strömungsleitschaufel 125a an einem Tragring 129 ein unteres freies Ende 126a noch weiter nach unten gezogen ist, beispielsweise 1 mm bis 20 mm oder sogar noch mehr, und sogar einen Impeller 119 bzw. eine untere Impellerscheibe 120 überragt. Dies kann bei anders als in 1 ausgebildeten Pumpenböden von Vorteil sein. Es ist auch eine obere Impellerscheibe 121 und Haupt-Leitschaufeln 123 zu erkennen, die gleich ausgebildet sind.
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Des Weiteren ist gestrichelt dargestellt, wie bei einer zweiten Strömungsleitschaufel 125b ein oberes freies Ende 127b als vorgenannter Ableitabschnitt in der anderen Richtung frei über den Tragring 129 überstehen kann und dann, auf die 1 übertragen, eine weiter verbesserte Führung des Fluidstroms hin zum Auslass 18 der Pumpe 11 bewirkt. Ein Überstand in dieser Richtung kann stärker oder geringer sein als der Überstand des freien Abschnitts der anderen Strömungsleitschaufel 125a. Dies hängt aber im Wesentlichen von den räumlichen Verhältnissen in einer Pumpenkammer ab.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2150165 A2 [0002, 0017, 0032, 0036]
