DE1921385A1 - Zahnradpumpe oder Zahnradmotor - Google Patents

Description

Zahnradpumpe oder Zahnradmotor

Eine Zahnradpumpe oder ein Zahnradmotor hat ein im Spritzgußverfahren oder durch Preßformen hergestelltes vielteiliges Gehäuse. In dem Raum des Gehäuses für die Förderzahnräder befindet sich eine Verschleißplatte, die axial bewegbar ist, um an den Seitenflächen der Zahnräder anzuliegen. Eine einstückige Dichtung dichtet zwischen den Gehäuseteilen und hat einen zweiten Teil von verringerter Dicke, der im allgemeinen wie eine 3 geformt ist. Die Dichtung ist in Nuten untergebracht, die in dem Pumpendeckel ausgebildet sind und ein wie eine 3 geformter Widerlagerteil wird auch von der Nut aufgenommen und liegt über dem Dichtungsteil mit verringerter Dicke. Dieser Widerlagerteil ragt so aus der Nut, daß er mit der Fläche der Verschleißplatte in Eingriff kommt. Die Enden des Widerlagerteiles kommen mit den auf der Dichtung gebildeten Schultern in Eingriff und dichten daran ab. Sie kommen auch mit der Wand des Raumes für die FörderZahnräder in Eingriff und dichten daran ab. Der Widerlagerteil bildet auf diese Weise auf der Außenfläche der Verschleißplatte

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getrennte Druckausgleichräume, die so groß und so ge-♦ formt sind, um die Kraft,mit der die Verschleißplatte gegen die Seitenflächen der Zahnräder gedrückt wird, zu beeinflussen. Der V/iderlagerteil ist axial "bewegbar, um Verschleiß und Spielraum aufzunehmen.

Eine Undichtigkeit längs der Seitenflächen der Förderräder einer Zahnradpumpe oder eines -motors ist schwer zu beherrschen, da sie durch eine Verformung des unter Druck stehenden Pumpengehäuses,durch Abnutzung und durch Bautoleranzen, die ohne teuere Bearbeitung schwer einzuhalten sind, beeinflußt wird. Es wurde schon eine axial bewegbare Verschleißplatte vorgeschlagen, die in Berührung mit wenigstens einer Seite jedes Zahnrades gedrück-¹ wird. Üblicherweise wird sie gegen die Zahnradfläche durch eine unausgeglichene Druckkraft gedruckt. Es wurde festgestellt, daß die unausgeglichene Kraft nicht groß sein darf, da sich sonst ein übermäßiger Verschleiß und eine große Reibung ergeben. Es ist zweckmäßig, für die Gehäuseteile Spritzguß- oder Preßformteile zu verwenden, da eine teuere und zeitraubende Bearbeitung so nicht notwendig ist. In einem vielteiligen in einem Spritzgußverfahren oder durch Preßformen hergestellten Gehäuse umschließt das zusammengebaute Gehäuse einen Raum für die FörderZahnräder. Die axiale Abmessung dieses Raumes unterliegt einer wesentlichen Veränderung in der Größe, da die Toleranzen in jedem Teil des Spritzguß- oder Preßformgehäuses nicht so eng gehalten werden können, wie dies bei bearbeiteten Gehäusen möglich ist. Die Erfindung bezieht sich auf eine einfache relativ billige Dichtung, die eine Verwendung einer axial bewegbaren Verschleißplatte erlaubt, die bei einer/einem Hochdruck- und Hochleistungszahnradpumpe oder -motor mit Spritzguß- oder Preßformgehäuseteilen gesteuerten unausgeglichenen Drücken ausgesetzt ist.

Im wesentlichen bezieht sich die Erfindung auf eine einzelne Dichtung, die einen ersten Dichtungsteil hat, der gegen eine

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Undichtigkeit aus dem Raum für die Pörderzahnräder zwischen den passenden Flächen der Gehäuseteile abdichtet, während ein zweiter Dichtungsteil getrennte Druckräume auf der Außenfläche einer axial bewegbaren Verschleißplatte bildet, die gegen die Seitenflächen der Zahnräder gedrückt wird. Ein Teil der zweiten Dichtung ist einstückig mit der ersten Dichtung ausgebildet, aber im Gegensatz zu dieser Dichtung muß er eine axiale Bewegung ermöglichen, um einen Verschleiß zwischen den Zahnrädern und der Verschleißplatte auszugleichen. Die zweite Dichtung muß sich selbst auch Unterschieden des Zwischenraumes zwischen der Verschleißplatte und dem Gehäusedeckelteil anpassen. Solche Unterschiede ergeben sich aus unterschiedlichen Abmessungen in den Spritzguß- oder Preßformteilen. Es ist besonders schwierig eine Abdichtung in dem Bereich aufrechtzuerhalten, in dem die zweite Dichtung von einer Einschließung zwischen den feststenenden Gehäuseteilen zu einer Einschließung zwischen einem Gehäuseteil und der axial bewegbaren Verschleißplatte übergeht . Gemäß der Erfindung hat die zweite Dichtung einen größeren Teil, der über dem Raum f ir die Förderräder liegt und der einen dünneren Abschnitt als der Rest der Dichtung hat. Ein aus einem harten Phenol oder phenolharzgetränkten Stoff hergestelltes Y/ider lagerteil befindet sich zwischen der Verschleißplatte und dem dünnen größeren Teil der zweiten Dichtung. Dieser Widerlagerteil ist so angeordnet, daß er durch eine Ebene geschnitten wird, die durch die miteinander in Eingriff stehenden Flächen der Gehäuseteile verläuft. Somit liegt ein Teil des Widerlagerteils in dem Raum für das Förderzahnrad und ein Teil liegt gemeinsam mit der zweiten Dichtung in einer in dem Deckel gebileten JNut. Die Enden des V/ider lager te ils sind druckbelastet, um teilweise gegen die Schultern auf der Dichtung und teilweise gegen die Wand des Raumes für die FörderZahnräder zu dichten. Dies verhindert Undichtigkeiten um die Enden des Widerlagerteils und ist in einer/

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einem Hochlexstungspumpe oder -motor wesentlich. Der Widerlagerteil verhindert auch ein Herauspressen der Dichtung aus der Wut.

Ein Ausführungsbeispiel einer Pumpe gemäß der Erfindung zeigt die Zeichnung in etwas vereinfachter Form. In dieser sind:

Fig.1 ein Schnitt durch die Pumpe, wobei die Schnittebene durch die Achsen der Wellen geht,

Fig.2 ein Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig.1,

Fig.3 ein Teilschnitt eines Schnittes längs der Linie 3-3 der Fig.2,

Fig.4 ein Schnitt durch die Gehäusedichtung längs der Linie 4-4 der Fig.2,

Fig.5 eine Einzelheit geschnitten längs der Linie 5-5 der Fig.2,

Fig.6 ein Grundriß der Verschleißplatte mit Blick auf die mit dem Zahnrad in Eingriff kommende Fläche,

Fig.7 eine Stirnansicht der Pumpe mit Blickrichtung in Fig.1 nach rechts, wobei der vorgesetzte Deckel fortgelassen ist, jedoch mit der Dichtung, die in der Stellung gezeigt ist, die sie in der zusammengebauten Pumpe einnimmt.

Gemäß Fig.1 hat das Pumpengehäuse einen Hauptteil 11, einen vorgesetzten Deckel 12 und einen Enddeckel 13. Vorzugsweise sind diese Teile alle Spritzguß- oder Preßformteile. Eine angetriebene Welle 14 ist drehbar in dem vorgesetzten Deckel 12 und dem Enddeckel 13 gelagert und verläuft quer

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durch den Raum für die MörderZahnräder. Auf der Welle 14 ist ein Förderzahnrad 15 befestigt. In den Deckeln 12 und 13 ist auch eine freilaufende Welle 16 drehbar gelagert, die ein Förderzahnrad 17 trägt, das mit dem Förderzahnrad 15 kämmt. Die Wellen 14 und 16 laufen miteinander parallel. Eine nicht gezeigte Dichtung ist um das Ende der Welle 14- angebracht, das sich durch den vorgesetzten Deckel 12 und aus diesem heraus erstreckt. Eine Verschleißplatte 18 kommt mit den Seitenflächen der Förderzahnräder 15 und 17 in Berührung. Die Platte 18 hat einen äußeren Stahlteil 19 und eine innere mit dem Teil 19 verbundene Bronzefläche 21. Gemäß Pig.6 hat die Bronzefläche 21 der Verschleißplatte sich kreuzende Schmiernuten 22 und 23. Die Wut 23 steht mit einem Bereich des Raumes für die Förderzahnräder in Verbindung, in dem Auslaßdruck herrscht. Somit wird gepumpte Flüssigkeit dahin geliefert und sie dient zur Schmierung der Wellenzapfen. Die Dichtung zwischen den Gehäuseteilen 11 und 12 ist am besten in Fig.2 und 7 gezeigt. Die Dichtung ist durch eine allgemeine Bezugsziffer 24 angegeben und ist aus nachgiebigem Elastomermaterial, wie z.B. Gummi oder synthetischem Gummi, hergestellt. Die Dichtung hat einen ovalen Gehäusedichtungsteil 25, der den ganzen Umfang des Raumes für die FörderZahnräder umfaßt. Gemäß Fig.1 ist der Teil 25 von einer Wut aufgenommen, die in dem vorgesetzten Deckel 12 ausgebildet ist. Diese Wut ist etwas von dem Umfang des .Raumes für die Förderzahnräder zurückgesetzt und der darin aufgenommene Teil 25 befindet sich zwischen den passenden Flächen des Hauptteiles 11 des Gehäuses und dem Deckel Gemäß Fig.4 hat der Teil 25 der Dichtung 24 eine Rille Die Rille 26 liegt dem Boden der JNut,in der der Dichtungsteil 25 aufgenommen ist, gegenüber. Die Dichtung 24 hat einen zweiten Teil 27, der im allgemeinen wie eine 3 geformt ist. Dieser Teil 27 hat halbkreisförmige Teile 28 bzw. 29,von denen jeder zu den Wellen 14 bzw. 16 konzentrisch ist. Die Teile 28 und 29 haben einen Durchmesser,

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der etwas kleiner ist als der Kerndurchmesser der Zahnräder. Die benachbarten Enden der Teile 28 und 29 sind untereinander durch einen kurzen Bogenteil 31 der Dichtung 27 verbunden. Tangententeile 32 und 33 erstrecken sich von den Enden der Teile 28 und 29 zum Teil 25 der Dichtung 24. Die Dichtung 24 mit den Teilen 25 und 27 ist einstückig. Gemäß Fig.5 hat der Dichtungsteil 27 an seiner Bodenfläche eine Rille 3^. Diese Rille steht mit der Rille 26 gemäß Fig.7 in Verbindung. Über einen größeren Teil ihrer Länge hat der Dichtungsteil 27 eine geringere Stärke als der Dichtungsteil 25· Der Übergang zwischen der Stärke des Teiles 27 und der des Teiles 25 befindet sich da, wo der Teil 27 die Wand des Raumes für die FörderZahnräder kreuzt. Gemäß Fig.2 sind an dem Ub^ rgangspunkt Schultern 35 bzw. 36 ausgebildet. Der Teil ist von einer JMut in dem vorgesetzten Deckel 12 aufgenommen und befindet sich über seinem größeren Teil zwischen den Schultern 35 und 36 vollständig in dieser Wut. Der Dichtungsteil 25 und die geschulterten Teile des Dichtungsteiles 27 stehen aus der Wut in dem Deckel 12 hervor, um einen abdichtenden Kontakt mit der zugehörigen Fläche des Gehäuseteiles 11 zu schaffen. Ein in Fig.2 gezeigtes Widerlagerteil 37 liegt über dem dünneren. Teil des Dichtungsteiles 27. Der Teil 37 ist aus hartem Phenolharz hergestellt oder kann ein mit dem Phenolharz getränkter Stoff sein. Er hat eine solche Dicke, daß seine freistehende Fläche sowohl über die Wut in dem vorgesetzten Deckel 12 als auch über die Schultern 35 und 36 übersteht. Gemäß Fig.1 dichtet dieses Widerlagerteil 37 gegen die Außenfläche der Verschleißplatte 18 und er wird durch den Dichtungsteil 27 federnd gegen die Verschleißplatte gedrückt.

Die Anordnung der Teile in dem Bereich der Schultern 35 und 36 geht am besten aus Fig.3 hervor. Der vorgesetzte Deckel ist mit 12 bezeichnet und in ihm sind in Verbindung

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stehende fluten ausgebildet, die den Dichtungsteil 24 mit den Teilen 25 und 27 mit den miteinander in Verbindung stehenden Rillen 26 und 34- aufnimmt. Der Widerlagerteil 37 liegt mit seinem Ende zum Teil gegen die Schulter 35 und zum Teil gegen die Wand des Raumes für die Förderzahnräder in dem Gehäuseteil 11 an. Die Stahlfläche 19 der Verschleißplatte 18 liegt an der Fläche des Widerlagerteils 37 an und die Bronzefläche 21 der Verschleißplatte 18 liegt gegen die Seitenfläche des Zahnrades 15 an.

Die Pumpe hat eine Einlaßöffnung 38 und eine Auslaßöffnung 39» die sich beide durch den Deckel 13 erstrecken. Ein nachgiebiger, gebogener Steg 41 ist, wie aus Fig.2 hervorgeht, in einer Wut in dem Deckel 12 angebracht und er dichtet gegen die Fläche 19 der Verschleißplatte 18. Dieser Steg 41 erlaubt der Flüssigkeit um die JEnden des Steges zu dem Einlaß 38 durchzusickern, schränkt jedoch den Strom ausreichend ein, um sicherzustellen, daß die Wellenzapfen mit Flüssigkeit versorgt bleiben und somit geschmiert werden. Durch die Einschränkung an den Enden des Steges 41 wird kein bedeutender Gegendruck entwickelt.

Im Betrieb wird die Welle 14 in irgendeiner Weise angetrieben. Durch die Zahnräder 15 und 17 wird Flüssigkeit von der Einlaßöffnung 38 zu der Auslaßöffnung 39 gepumpt. Während die oberen und unteren Umfangsteile der Verschleißplatte 18 dicht an den Wänden des Pumpenraumes sitzen, wird unter Druck stehende Flüssigkeit aus dem Raum für die Förderzahnräder zwischen diesen Flächen hindurchtreten. Gemäß Fig.6 ist die Verschleißplatte etwa wie die Ziffer 8 geformt und die in den Raum zwischen dem Deckel 12 und der Verschleißplatte 18 eintretende Flüssigkeit wird sowohl mit dem Einlaß wie auch mit dem Auslaß in Verbindung stehen. Der Widerlagerteil 37 teilt diesen Raum in zwei Druckzonen auf. Wie sich aus Fig.2 ergibt, wird der Einlaßdruck über einen größeren Teil der linken Hälfte der.Verschleißplatte

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18 wirksam, während der Auslaßdruck über dem größeren. Teil der rechten Hälfte wirkt. Der nachgiebige Diehtungsteil 24 drückt den V/iderlagerteil 37 in Berührung mit der Außenfläche der Verschleißplatte 18„ Während des Betriebs der Pumpe wird Flüssigkeit von dem Raum für die Förderzahnräder um die Kanten der Verschleißplatte fließen und nach außen zwischen die passenden Flächen der Gehäuseteile 11 und 12,sowie längs der inneren Umfangskante des Dichtungsteiles 25 in die Rille 26 treten. Der Druck in dieser Rille wird die äußere Umfangskante des Dichtungsteils 25 gegen die äußere Wand der Wut, in der der Dichtungsteil angebracht ist, abdichten und somit kann die Flüssigkeit nicht austreten. In der Rille 26 und in der Rille 3^, mit der sie in Verbindung steht, wird sich ein Druck aufbauen. Dieser in der Rille 3^· unter dem Dichtungsteil 27 wirksame Flüssigkeitsdruck veranlaßt, daß die Kanten des Dichtungsteiles 27 gegen die Wände der Wut abdichten und er drückt den Dichtungsteil 27 axial gegen den Widerlagerteil 37» wodurch eine Abdichtung zwischen der Verschleißplatte 18 und dem Widerlagerteil erzeugt wird, um eine Undichtigkeit zwischen den Druckzonen zu verhindern. Es ist notwendig, daß die verschiedenen Druckbereiche auf der Außenfläche der Verschleißplatte voneinander getrennt gehalten werden, damit eine gesteuerte axiale Kraft auf die Verschleißplatte 18 ausgeübt wird, um so die letztere dicht gegen die Seitenflächen der Zahnräder 15 und 17 zu halten und die Zahnräder axial gegen das von dem Deckel 13 gebildete ändere Wandende des Raumes für die Förderzahnräder zu drücken. Diese Drucktrennung erfolgt durch den Widerlagerteil 37 und den Dichtungsteil 27. Gemäß Fig.2 liegt der Widerlagerteil über dem ganzen Teil des Dichtungsteils 27, der sich zwischen den Schultern 35 und 36 befindet. Der Druck in der Rille 34 hält den Dichtungsteil 27 dicht gegen den Widerlagerteil 37 und drückt den Teil 37 dicht gegen die Verschleißplatte. Dies verhindert, wie schon erwähnt, eine Undichtigkeit zwischen den

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beiden Druckzonen. Flüssigkeit unter Auslaßdruck wirkt auf die rechte Seite des Widerlagerteils 37 und druckt ihn gemäß Fig.2 nach links. Diese Kraft hält die Enden des Widerlagerteiles 37 fest gegen die Schultern 35 und 36 und gegen die Wand des Raumes für die Förderzahnräder. Dieser feste Eingriff der Enden des Teiles 37 verhindert ein Durchsickern der unter Druck stehenden Flüssigkeit um diese Enden zwischen den zwei Druckzonen. Die unter Druck stehende Flüssigkeit in der Rille 34- wirkt,wie aus Fig.3 hervorgeht, gegen die inneren Wände der Schultern 35 und 36 , um die Abdichtung zwischen dem Dichtungsteil 24 und dem Widerlagerteil 37 zu vergrößern. Der Teil 37 und die Nut, die ihn aufnimmt, sind so bemessen, daß der Teil 37 ein Herauspressen des Dichtungsteiles 24 -aus der Nut verhindert. Gleichzeitig hat der Widerlagerteil 37 in der Nut genügend Spiel, so daß er sich seitlich in einen Abdichtkontakt sowohl mit der Wand des Raumes für die Förderzahnräder als auch mit den Schultern 35 und 36 bewegen kann. Die Abdichtung des Widerlagerteiles 37 am Ende ist für eine Aufrechterhaltung von vorbestimmten unausgeglichenen Druckkräften auf die Verschleißplatte 18 wesentlich, so daß die Verschleißplatte gegen unerwünschte Undichtigkeiten längs der Seitenflächen der Zahnräder abdichtet. Der Teil 37 muß auch in der Lage sein, sich axial zu bewegen, um während des Betriebs der Pumpe auftretenden Verschleiß auszugleichen. Die Dicke des Widerlagerteiles 37 ist so, daß er sich immer wenigstens einen Teil in der Nut befindet, wenn die Pumpe zusammengebaut ist und sogar auch dann noch, wenn die Spritzguß- oder Preßformteile in den axialen Abmessungen eine gewisse Übergröße haben. Der Teil des Widerlagerteils, der sich in der Nut befindet, hat eine Abmessung, die nicht kleiner ist als die zulässige Abnutzung der Verschleißplatte 18, so daß bei normaler Verwendung der Pumpe der Widerlagerteil 37 mit den Wänden der Nut in Eingriff steht. Der Dichtungsteil 27 und seine Rille

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34 sind ausreichend nachgiebig und verformbar, um sicherzustellen, daß diese Bedingung immer eingehalten wird, gleichgültig, ob die Abmessungen der Spritzguß- oder Preßformteile dicht an der oberen oder unteren Grenze der Toleranzen liegen, die bei der verwendeten üblichen Spritzguß- oder Preßformtechnik eingehalten werden können.

Die Zahnradpumpe gemäß der Erfindung ist in der Lage, einen. Austrittsdruck in der Größenordnung von 3000 Pfund pro Quadratzoll aufrechtzuerhalten. Bisher war es nicht möglich, Spritzguß- oder Preßformgehäuseteile in einer Zahnradpumpe bei Austrittsdrucken dieser Größenordnung zu verwenden. Die Verwendung von Spritzguß- oder Preßformgehäuseteilen ermöglicht eine schnelle und relativ billige Herstellung der Pumpe. Wie vorher ausgeführt ist, kann die Dichtung gemäß der Erfindung auch in einen Zahnradmotor eingebaut werden und es gibt keine Begrenzung für ihre Verwendung in einer Pumpe.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Zahnradpumpe oder -motor, bestehend aus einem vieIteiligen Gehäuse mit einem Deckel und einem Hauptgehäuse, einem Raum für die Förder- bzw. AntriebsZahnräder in dem Hauptgehäuse in dem zur Drehung Förder- bzw. Antriebszahnräder auf Wellen befestigt sind, die drehbar in den Gehäuseteilen gelagert sind und mit einer von dem Raum aufgenommenen Verschleißplatte, die gegen die Seitenflächen der Zahnräder anliegt, gekennzeichnet durch eine Dichtung und eine Ausgleichsvorrichtung mit

   a) einem endlosen Dichtungsteil aus Elastomermaterial, der von einer Nut aufgenommen wird, die in der Fläche des Deckels ausgebildet ist, die mit dem Hauptgehäuse in Eingriff kommt und die dazu dient, um gegen eine Undichtigkeit aus dem Raum zwischen dem Deckel und dem Hauptgehäuseteil abzudichten,

   b) einem in einem Stück mit dem ersten Dichtungsteil ausgebildeten zweiten Dichtungsteil, mit zwei im allgemeinen halbkreisförmigen Teilen, die jeder koaxial zu einer entsprechenden Welle angeordnet sind, wobei die Enden jedes halbkreisförmigen Teiles im wesentlichen auf einer Linie liegen, die durch die Achsen der Wellen geht und der Durchmesser jedes halbkreisförmigen Teiles geringer ist als der Kerndurchmesser der Zahnräder und ein kurzes Bogenteil die benachbarten Enden der beiden halbkreisförmigen Teile miteinander verbindet sowie je ein Tangententeil von jedem der im Abstand befindlichen Enden der halbkreisförmigen Teile sich zu dem endlosen Dichtungsteil erstreckt, wobei der zweite Dichtungsteil von einer zweiten Nut aufgenommen ist, die in dem Deckel ausgebildet und mit der ersten Nut verbunden ist, sowie die Dichtungsteile in den Nuten am Boden angeordnet sind, wobei ein größerer Teil des zweiten Dichtungsteiles sich in dem Raum für

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   die IPörder- bzw. Antriebs Zahnräder befindet und dieser Teil eine solche Dicke hat, daß er vollständig von der zweiten JNut aufgenommen ist, während die Enden der Tangententeile mit ihrer Außenfläche in einer Ebene mit der Außenfläche des endlosen Dichtungsteiles liegen und eine Schulter an den Enden des größeren Teiles des zweiten Dichtungsteiles bilden,

   c) einen dünnen, relativ harten Widerlagerteil, das mit dem größeren Teil deckungsgleich ist und über diesem liegt, wobei der Widerlagerteil sich aus der zweiten Wut heraus erstreckt und gegen die 1/erschleißplatte anstößt und diese in Berührung mit den Seitenflächen der Zahnräder drückt, während jedes Ende des Widerlagerteiles zum Teil gegen die Wand des Raumes für die Föraer- bzw. AntriebsZahnräder und zum Teil gegen je eine entsprechende Schulter anstößt, wodurch eine Undichtigkeit um diese Enden verhindert wird,

   d) einer Druckflüssigkeit aufnehmenden Rille, die in der Bodenfläche von beiden endlosen Dichtungsteilen ausgebildet ist,

   e) einer 3Yiederdruckverbindung, die mit dem Raum auf der gleichen Seite der Linie wie die Tangententeile in Verbindung steht und

   f) einer Hochdruckverbindung, die mit dem Raum auf der anderen Seite dieser Linie in Verbindung steht.

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