DE1553214A1

DE1553214A1 - Screw pump

Info

Publication number: DE1553214A1
Application number: DE19661553214
Authority: DE
Inventors: Frederick Pollak
Original assignee: Stothert and Pitt Ltd
Current assignee: Stothert and Pitt Ltd
Priority date: 1965-12-21
Filing date: 1966-12-17
Publication date: 1971-04-01
Also published as: FR1505892A; DE1553214B2; DE1553214C3; GB1065000A

Description

Braunechwelg, 16. Dez. 1966 Unser Zeichen.· Al/GÖ - S 668Braunechwelg, December 16, 1966 Our mark. Al / GÖ - S 668

Stothert & Pitt, Limited
Newark Works, Bath, Somerset
EnglandStothert & Pitt, Limited
Newark Works, Bath, Somerset
England

Priorität: Großbritannien vom 21· Dezember 1965 Nr. 54- 078/65Priority: Great Britain on December 21, 1965 No. 54-078/65

SchraubenspindelpumpeScrew pump

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrägnger-Rotationspumpe mit miteinander kämmenden Schraubenspindeln, die bei konstanter Drehzahl veränderliche Fördermenge besitzt. Diese Pumpe soll im folgenden als Schraubenspindelpumpe bezeichnet werden.The invention relates to a positive displacement rotary pump with intermeshing screw spindles that have variable delivery rates at constant speed. This pump will be referred to below as a screw pump.

In der Patentschrift 890 507 ist eine Schraubenspindelpumpe erläutert, die ein Gehäuse Bit wenigstens einem Einlaß und einem Auslaß für den Eintritt bzw· den Au«tritt dee Mediums zur bzw. aus der Pumpt, sowie wenigstens zwei miteinander kämmende und drehbar innerhalb des GehäusesIn the patent 890 507 is a screw pump explains that a housing bit has at least one inlet and one outlet for the inlet or outlet the medium to and from the pump, as well as at least two intermeshing and rotatable within the housing

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gelagerte Teile aufweist, die je mit einem Schraubengewinde veränderlicher Steigung oder Abschnitten mit unterschiedlicher Steigung versehen sind und die identisch gleich ausgebildet sind, abgesehen davon, daß die beiden Schraubengewinde unterschiedliche Steigungsrichtung besitzen. Weiterhin ist eine oder sind meliere Hülsen oder ähnliche Teile innerhalb des Gehäuses derart angeordnet, daß sie einen vorbestimmten Abschnitt der schraubenförmigen Teile umschließen, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen eine Relativbewegung zwischen den Hülsen und den Schraubenspindeln hervorgerufen wird, um die Fördermenge der Pumpe bei konstanter Drehzahl zu verändern.has stored parts, each with a screw thread variable slope or sections with different slope are provided and which are identical are designed the same, apart from the fact that the two screw threads have different pitch directions. Furthermore, one or more mottled sleeves or similar parts are arranged within the housing in such a way that that they enclose a predetermined portion of the helical parts, means being provided with which a relative movement between the sleeves and the screw spindles is caused to increase the delivery rate of the pump at constant speed.

Es hat sich herausgestellt, daß eine solche Pumpe, wenn sie auch zufriedenstellend arbeitet, den Nachteil besitzt, daß bei einigen Stellungen der Hülse, insbesondere wenn sich diese in der Nähe des Schraubenspindelendes mit der kleineren Steigung befindet, ein gewisses Vakuum auftritt, das nicht nur Leistung verbraucht, sondern auch zur Kavitation mit den bekannten Nachteilen führt.It has been found that such a pump, even if it works satisfactorily, has the disadvantage that in some positions of the sleeve, especially if this is in the vicinity of the screw spindle end with the If the slope is smaller, a certain vacuum occurs, which not only consumes power, but also for Cavitation leads to the known disadvantages.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden oder wenigstens wesentlich zu verringern.The aim of the invention is to avoid these disadvantages or at least significantly reduce it.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einer Schraubenspindelpumpe, die ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß für den Zutritt des Mediums This object is achieved according to the invention in that, in a screw pump, which has a housing with an inlet and an outlet for the admission of the medium

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zur Pumpe bzw. den Austritt aus der Pumpe und wenigstens zwei miteinander kämmende Schraubenspindehi aufweist, die drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert sind und je mit einem Schraubengewinde ungleichförmiger Steigung versehen sind oder durch Abschnitte mit unterschiedlicher Steigung dargestellt werden, eine festliegende Hülse zwischen den Schraubenspindeln und dem Gehäuse an einem oder in der Nähe eines Endes der Schraubenspindeln sowie eine bewegliche Hülse vorgesehen sind, die zwischen den Schraubenspindeln und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine Bewegung der beweglichen Hülse in axialer Richtung der Schraubenspindeln und relativ zur festliegenden Hülse ermöglicht.to the pump or the outlet from the pump and at least two intermeshing screw spindles which are rotatably mounted within the housing and each with a screw thread of uneven pitch are provided or by sections with different pitch are shown, a fixed sleeve between the screw spindles and the housing on or in the Near one end of the screw spindles and a movable sleeve are provided between the screw spindles and the housing is arranged, wherein further means is provided that a movement of the allows movable sleeve in the axial direction of the screw spindles and relative to the fixed sleeve.

Vorzugsweise weist die Pumpe zwei miteinander kämmende Schraubenspindeln mit einem Schraubengewinde ungleichförmiger Steigung auf, wobei die festliegende Hülse die Enden der Schraubenspindeln umschließt, die die größere Steigung aufweisen.The pump preferably has two intermeshing screw spindles with a screw thread which is more irregular Slope on, the fixed sleeve enclosing the ends of the screw spindles that have the greater slope exhibit.

Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.A preferred embodiment of the invention is shown, for example, in the accompanying drawing explained in detail below.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Pumpe gemäß der Erfindung.Fig. 1 is a vertical section through a pump according to the invention.

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Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1. Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2.FIG. 2 is a section along line 2-2 of FIG. 1. FIG. 3 shows a section along line 3-3 of FIG.

Fig. 4 und 5 sind Schnitte durch eine abgeänderte bewegliche Hülse.4 and 5 are sections through a modified movable one Sleeve.

Die Zeichnung zeigt eine Schraubenspindelpumpe, die ein Gehäuse 1 aufweist, in dem zwei parallel angeordnete Schraubenspindeln 7 und 8 liegen, die mit entgegengesetzten Steigungsrichtungen versehen sind und drehbar in Lagern gelagert sind, die parallel zueinander liegen und derart angeordnet sind, daß die beiden Schraubenspindeln kämmend ineinander fassen.The drawing shows a screw pump which has a housing 1 in which two screw spindles arranged in parallel 7 and 8, which are provided with opposite directions of inclination and rotatable in bearings are stored, which are parallel to each other and are arranged such that the two screw spindles mesh to merge.

Die beiden Schraubenspindeln werden durch einen nicht dargestellten Antrieb von außen derart angetrieben, daß sie in entgegengesetzten Richtungen umlaufen.The two screw spindles are driven from the outside by a drive, not shown, in such a way that they revolve in opposite directions.

Das Gehäuse 1 ist auf der Niederdruckseite L mit einer Einlaßöffnung 9 und auf der Hochdruckseite H mit einer Auslaßöffnung 10 versehen, durch die das Medium der Pumpe zugeführt bzw. aus der Pumpe abgeführt wird.The housing 1 is on the low pressure side L with an inlet port 9 and on the high pressure side H with a Outlet opening 10 is provided through which the medium is fed to the pump or discharged from the pump.

Die beiden Schraubenspindeln 7 und 8 besitzen ungleichförmige Steigung über ihre Länge, wobei die Steigung von der Hochdruckseite H der Pumpe kontinuierlich zur Niederdruck-The two screw spindles 7 and 8 have irregular Slope over its length, with the slope from the high pressure side H of the pump continuously to the low pressure

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seite L abnimmt.side L decreases.

Andererseits können die Schraubenspindeln statt mit einer kontinuierlich, aber nicht unbedingt sich konstant ändernden Steigung mit abgestuften Steigungen von einem Ende zum anderen versehen werden, und zwar dadurch, daß zwei oder mehr Schraubenabschnitte auf eine gemeinsame Welle aufgesetzt werden, die je über ihre Länge gleichförmige Steigung besitzen, wobei aber die Steigung jedes Abschnitts sich von der des benachbarten Abschnitts unterscheidet.On the other hand, the screw spindles can change continuously, but not necessarily constantly, instead of with one Slope are provided with graded slopes from one end to the other, in that two or more screw sections are placed on a common shaft, each of which has a uniform pitch over its length have, but the slope of each section is different from that of the adjacent section.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine festliegende Hülse 11 vorgesehen, die mittels einer Madenschraube 12 in ihrer Lage gehalten wird und die Enden der Schraubenspindeln 7, 8 dort umschließt, v/o die Steigung am größten ist.Inside the housing 1, a fixed sleeve 11 is provided, which by means of a grub screw 12 in its Is held position and the ends of the screw spindles 7, 8 encloses there, v / o the slope is greatest.

Weiterhin ist im Gehäuse 1 eine die Schraubenspindeln 7» 8 umschließende bewegliche Hülse 13 vorgesehen. Die Bewegung dieser Hülse 13 wird durch eine von Hand betätigte Einrichtung 14 vorgenommen, die bei 14 angedeutet ist.Furthermore, one of the screw spindles 7 »8 is located in the housing 1 surrounding movable sleeve 13 is provided. The movement this sleeve 13 is operated by a manually operated device 14, which is indicated at 14.

Die Einrichtung 14 weist eine Kolbenstange 15 auf, deren eines Ende mit der Hülse 13 verbunden ist, die zwischen einer Mutter und einer Scheibe 16 und einer Buchse 17 gehalten wird, die an einem Anschlag an der Stange 15 anliegt. Daβ andere Ende der Kolbenstange 15 ist mit einem Kolben 18 vertanen, der eich in einem Zylinder 19 bewegenThe device 14 has a piston rod 15, one end of which is connected to the sleeve 13 which is held between a nut and a washer 16 and a bush 17 which rests against a stop on the rod 15. The other end of the piston rod 15 is confused with a piston 18 that moves in a cylinder 19

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kann, wobei die Kolbenstange mit einer Bohrung 20 versehen ist. Der Kolben 18 soll die unterschiedlichen Kräfte ausgleichen, die auf die Hülse 15 wirken, so daß die zum Bewegen der Hülse 15 erforderliche Kraft nur gering ist. Die eine Seite des Kolbens 18 ist daher über einen Ringkanal 54 dem Druck ausgesetzt, der auf der Hochdruckseite der Pumpe herrscht, während die andere Seite des Kolbens 18 über eine Rohrleitung 55» die mit der Niederdruckseite der Pumpe in Verbindung steht, mit dem auf dieser Seite herrschenden Druck beaufschlagt wird. In die Bohrung 20 faßt eine Gewindespindel 21 hinein, die mit dem Innengewinde in einer Spindelmutter 56 in Eingriff steht, die den Kolben 18 relativ zur Kolbenstange 15 festhält. Die Spindel faßt durch ein Ende des Zylinders 19 hindurch und ist mit einem Handrad 22 versehen. Durch eine Drehung am Handrad 22 wird die Hülse 15 in Längsrichtung der Schraubenspindeln 7» 8 und- relativ zur festliegenden Hülse 11 verschoben.can, wherein the piston rod is provided with a bore 20. The piston 18 is intended to compensate for the different forces, which act on the sleeve 15, so that the to move the force required for the sleeve 15 is only slight. the one side of the piston 18 is therefore exposed via an annular channel 54 to the pressure on the high pressure side of the Pump prevails, while the other side of the piston 18 via a pipeline 55 »the one with the low-pressure side of the Pump is in connection, with the pressure prevailing on this side is applied. In the hole 20 takes a threaded spindle 21 into it, which is in engagement with the internal thread in a spindle nut 56, which the Piston 18 holds relative to piston rod 15. The spindle reaches through one end of the cylinder 19 and is provided with a hand wheel 22. By turning the handwheel 22, the sleeve 15 is displaced in the longitudinal direction of the screw spindles 7 »8 and relative to the fixed sleeve 11.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Handbetätigung der Verstelleinrichtung beschränkt; es ist klar, daß die Betätigung auch automatisch erfolgen kann, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen, wobei z. B. ein Servomotor benutzt wird.The invention is of course not limited to the manual operation of the adjustment device; it's clear, that the actuation can also be done automatically to meet certain requirements, with z. B. a servo motor is used.

Im Betrieb bilden die Hülse 11 oder die Hülsen 11 und 15 zusammen eine Di*chtung zwischen der Niederdruckseite und der Hochdruckseite der Pumpe. Um eine zufriedenstellendeIn operation, the sleeve 11 or the sleeves 11 and 15 together form a seal between the low-pressure side and the high-pressure side of the pump. To a satisfactory

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Dichtung zu erziehen, ist es je nach Schraubengeometrie und anderen Faktoren, wie z. B. der zulässigen Leckmenge, erforderlich, daß innerhalb der Hülsen mehrere Schraubengänge liegen.To educate the seal, it depends on the screw geometry and other factors such as B. the permissible leakage rate, required that several screw threads within the sleeves lie.

Wenn eine einzige Hülse verwendet wird, wie es bei der Patentschrift 890 507 der Fall ist, muß die Länge der Hülse so bemessen sein, daß die Hülse eine verhältnismäßig große Anzahl von Schraubengängen überdeckt. Wenn sich jetzt die Hülse an oder in der Nähe der Einlaßseite der Pumpe befindet, überdeckt sie sowohl Teile mit kleiner und mit großer Steigung. Da die Flüssigkeitsmenge, die in den Abschnitt mit kleinerer Steigung eintritt, nicht ausreicht, den durch die Abschnitte mit größerer Steigung freigegebenen Raum auszufüllen, wird ein Vakuum erzeugt, das einen Leistungsverlust sowie Kavitation mit dem entsprechenden Geräusch zur Folge hat.If a single sleeve is used, as is the case with Patent 890 507, the length of the Sleeve be dimensioned so that the sleeve covers a relatively large number of screw threads. If now the sleeve at or near the inlet side of the Pump is located, it covers both parts with a small and large slope. Since the amount of liquid that is in the section with a smaller gradient is not sufficient, to fill the space released by the sections with greater incline, a vacuum is created, which results in a loss of performance and cavitation with the corresponding noise.

Gemäß der Erfindung weist nun das bewegliche Hülsenteil 13 eine Länge auf, die nur eine geringe Anzahl (beispielsweise zwei) Gänge mit der kleinsten Steigung in der Nähe der Einlaßöffnung 9 überdekcken kann. Es geht aus der Zeichnung deutlich hervor, daß bei einer Länge der beweglichen Hülse, die nur wenig Gänge mit kleinster Steigung überdecken kann, diese Länge nicht ausreicht, die erforderliche Anzahl von Gängen mit größerer Steigung zu überdecken. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist die festliegendeAccording to the invention, the movable sleeve part 13 now has a length that is only a small number (for example two) corridors with the smallest pitch in the vicinity of the inlet opening 9 can cover. It goes from the drawing clearly shows that with a length of the movable sleeve that only cover a few courses with the smallest pitch can, this length is not sufficient to cover the required number of aisles with a larger gradient. To overcome this difficulty is the fixed one

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Hülse 11, wie oben bereits erwähnt, angeordnet, so daß für die maximale Fördermenge die bewegliche Hülse 13 in eine Stellung gebracht wird, in der sie die festliegende Hülse 11 berührt, wobei die beiden Hülsen derart zusammenwirken, daß sie eine einzige Hülse mit größerer Länge bilden, die eine Mehrzahl von Gängen mit größerer Steigung überdecken kann. Da die festliegende Hülse eine Länge aufweist, die im Betrieb der Pumpe nicht die erforderliche Mindestanzahl von Gängen zum einwandfreien Betrieb überdecken kann, bleibt diese Hülse unwirksam, wenn sie nicht mit der beweglichen Hülse zusammenwirkt. Weiterhin ist die festliegende Hülse 11 mit einer oder mehreren Ausgleichslöchern 23 versehen, die es ermöglichen, daß das zwischen den beiden Hülsen eingeschlossene Medium entweichen kann, wenn die Hülsen gegeneinander geschoben werden. Aus dem vorstehenden geht hervor, daß durch eine Verschiebung der Hülse 13 in Längsrichtung der Schraubenspindeln 7 und 8 die Fördermenge der Pumpe ohne Änderung der Drehzahl verändert werden&ann.Sleeve 11, as mentioned above, arranged so that for the maximum delivery rate, the movable sleeve 13 in a Is brought into position in which it touches the fixed sleeve 11, the two sleeves cooperating in such a way that that they form a single sleeve of greater length, which cover a plurality of passages with greater pitch can. Since the fixed sleeve has a length that is not the minimum number required during operation of the pump can be covered by aisles for proper operation, this sleeve remains ineffective if it is not with the movable Sleeve cooperates. Furthermore, the fixed sleeve 11 is provided with one or more compensation holes 23, which make it possible that the medium enclosed between the two sleeves can escape when the Sleeves are pushed against each other. From the foregoing it can be seen that by shifting the sleeve 13 in In the longitudinal direction of the screw spindles 7 and 8, the delivery rate of the pump can be changed without changing the speed & ann.

Um sicherzustellen, daß die Gänge mit größerer Steigung innerhalb der Hülse, wenn sich diese in der Nähe des Einlaßendes der Schraubenspindeln 7» 8 befindet, nicht ohne Medium sind, kann die Einrichtung 14- derart abgeändert werden, wie es die Fig. 4- und 5 zeigen.To ensure that the gears have a steeper slope inside the sleeve when it is near the inlet end of the screw spindles 7 »8, not without Medium, the device 14 can be modified as shown in FIGS.

Nach den Fig. 4 und 5 ist die bewegliche Hülse 13» die auf der Kolbenstange 15 zwischen einem Ansatz 24- und einerAccording to FIGS. 4 and 5, the movable sleeve 13 »is the one on the piston rod 15 between a lug 24 and a

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Haltemutter 25 festgehalten wird, mit einer Bohrung 26 versehen, die über einen Kanal 27 mit den Schraubenspindel 7, 8 in Verbindung steht. Innerhalb einer Axialbohrung 28 in der Kolbenstange 15 liegt ein Ventilglied 29_} das mit einem Betätigungskolben 30 versehen ist. Das Ventilglied" 29 wirkt mit Kanälen 31 zusammen, die in der Kolbenstange 15 ausgebildet sind und wird durch eine Druckfeder 32 in eine Stellung gedrückt, in der es diese Kanäle 31 verschließt. Retaining nut 25 is held in place, provided with a bore 26 which is in communication with the screw spindle 7, 8 via a channel 27. Within an axial bore 28 in the piston rod 15 is a valve member _29} which is provided with an actuating piston 30th The valve member 29 interacts with channels 31 which are formed in the piston rod 15 and is pressed by a compression spring 32 into a position in which it closes these channels 31.

Wenn im Betrieb die Hülse 13 zur Einlaßseite der Schraubenspindeln 7t 8 hinbewegt wird, kommt der Kolben 30 zur Anlage an einem Anschlag, der einen Teil des Gehäuses 1 bilden kann, und das Ventilglied 29 wird aus der in Fig. 4-dargestellten Lage in die Lage der Fig. 5 gedrückt, in der die Kanäle 31 offen sind. In dieser Stellung des Ventilgliedes kann Medium von der Hochdruckseite der Hülse durch die Kanäle 31 und von dort durch weitere Kanäle 33 und den Kanal 27 in die Räume eintreten, die durch das Schraubengewinde innerhalb der Hülse 13 begrenzt werden.When in operation the sleeve 13 to the inlet side of the screw spindles 7t 8 is moved towards, the piston 30 comes to Abutment against a stop which can form part of the housing 1, and the valve member 29 is made from the one shown in FIG Position pressed into the position of FIG. 5, in which the channels 31 are open. In this position of the valve member can medium from the high pressure side of the sleeve through the channels 31 and from there through further channels 33 and the channel 27 enter the spaces delimited by the screw thread inside the sleeve 13.

Auf diese Weise wird fehhrides Medium in den Gängen mit größerer Steigung, die von der Hülse 13 überdeckt werden, durch Hochdruckmedium ersetzt, das von der Hochdruckseite in die Schraubengänge zurückgeleitet wird.In this way, there is a constant medium in the corridors larger slope, which are covered by the sleeve 13, replaced by high pressure medium from the high pressure side is fed back into the screw threads.

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Venn auch die Erfindung anhand einer Pumpe erläutert
wurde, .die nur mit zwei zusammenwirkenden Schraubenspindeln, einem einzigen Einlaß und einem einzigen Auslaß
versehen ist, ist doch klar, daß sie nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Die Pumpe kann selbstverständlich auch zwei Schraubenspindelpaare aufweisen, wobei das Gehäuse dann mit einem einzigen Einlaß und zwei
Auslässen oder mit einem einzigen Auslaß und zwei Einlassen versehen sein kann, wie es in der Patentschrift
890 507 erläutert ist.Venn also explained the invention using a pump
became, .the only two cooperating screw spindles, a single inlet and a single outlet
is provided, it is clear that it is not limited to this embodiment. The pump can of course also have two pairs of screw spindles, the housing then having a single inlet and two
Outlets or with a single outlet and two inlets, as in the patent
890 507 is explained.

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Claims

1.) Screw pump with a housing that at least ■ has an inlet and an outlet through which a medium "fed to the pump" or discharged from the pump, with at least two interlocking screw spindles, which are rotatably mounted within the housing and each have a screw thread with a non-uniform pitch or are made up of sections with different pitch, with a movable sleeve between the screw spindles and the housing is arranged, and with a device with which the movable sleeve is movable in the axial direction of the screw spindles, thereby characterized in that a fixed sleeve (11) is provided between the housing (1) and the screw spindles (7, 8) which cooperates with the movable sleeve (13) to indern the delivery rate of the pump.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the axial length of the movable sleeve (13) is dimensioned is that the sleeve engages over at least two turns of the screw thread.

3. Pump according to claim 2, characterized in that the fixed sleeve (11) arranged at the outlet end of the screw spindles (7, 8) has a length below the Länrr <>, at which a pumping process is possible.

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4. Pump according to claim 3 *, characterized in that the fixed sleeve (11) is provided with one or more compensating bores (23).

5. Pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the device with which the movable sleeve (13) can be moved is a piston rod (14) which can be actuated from outside the pump.

6. Pump according to claim 5> characterized in that the device (14) has a piston rod (15), one end of which is connected to the movable sleeve (13), and the other end of which carries a piston (18) which can move in a cylinder (19) and that on this At the end of the piston rod, a device (22) engages which displaces the piston rod and the movable one Sleeve in the longitudinal direction allows.

7. Pump according to claim 5 or 6, characterized in that that a valve (29) is provided, the medium from the high pressure side of the movable sleeve (13) into the rooms

can occur, which are limited by the screw threads that lie within the movable sleeve.

8. Pump according to claim 7> as far as this is on claim 6 refers, characterized in that the valve has a spring-loaded valve member (29) which is in the

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The end of the piston rod is on which the movable sleeve (13) is seated, and that the ink valve element can be actuated in such a way that there is a connection between channels (31) in the piston rod on the high pressure washer of the movable sleeve and further channels (27 »33) controls which are arranged in the movable sleeve in such a way that they with the spaces are in connection between the screw threads.

9- pump according to claim 8, characterized in that the valve member (29) is operated by a piston (30) attached to the valve member and a fixed one Stop can come to the system *

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