DE1956571A1

DE1956571A1 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE1956571A1
Application number: DE19691956571
Authority: DE
Inventors: Turolla Dr-Ing Marco
Original assignee: TUROLLA DR ING MARCO
Current assignee: TUROLLA DR ING MARCO
Priority date: 1968-11-15
Filing date: 1969-11-11
Publication date: 1970-06-11
Also published as: CH506713A; FR2023367A1; US3578887A; NL162178B; ES360358A1; NL162178C; ES179699Y; GB1289857A; ES179699U; NL6917234A

Description

Marco Turolla. in Bologna (Italien)

"Zahnradpumpe: ·*

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, bei der die Zahnradzapfen auf beiden Seiten der Zahnräder in je einer passend in der Pumpengehäusebohrung angeordneten, dichtend antler betreffenden Seitenfläche der Zahnräder anliegenden Lagerplatte drehbar gelagert sind und zwischen jeder Lagerplatte und dem zugeordneten Pumpengehäusedeckel als möglichst konstant einzuhaltendes Spiel ein schmaler Trennspalt vorgesehen ist, dessen mit dem Förderkanal und dem Saugkanal der Pumpe kommunizierende Bereiche durch ringförmig in sich geschlossene Dichtungen begrenzt und abgeschlossen sind.

Bei den bekannten Zahnradpumpen dieser Art haben die vom Förder-

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druck und vom Saugdruck der Pumpe beaufschlagten Bereiche der Trennspalte zwischen den Lagerplatten und den zugeordneten Pumpengehäusedeekeln und infolgedessen auch die diese Bereiche umschliessenden Dichtungen eine asymmetrische Gestalt bzw. Anordnung. Es ist deshalb praktisch unmöglich, den Drehsinn bzw. die Förderrichtung dieser Zahnradpumpen umzukehren, oder sie als hydraulische Motoren zu benutzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil der bekannten Ausfuhrungen zu beheben und eine Zahnradpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die in Verbindung mit einem besseren Ausgleich der auf die Lagerplatten der Zahnradzapfen wirkenden Drücke und einer möglichst gleichförmig verteilten, reduzierten Druckbelastung der Lagerplatten mit einfachen und wenig aufwendigen konstruktiven Mitteln die Umkehrung des Drehsinne der Zahnräder und infolgedessen der Förderrichtung der Pumpe bzw. die Anwendung dieser letzteren als Motor ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf der Aussenseite jeder Lagerplatte vier Jeweils ringförmig in sich geschlossene, eine symmetrische Gestalt aufweisende und . sowohl zu der Eingriffaebene der Zahnräder als auch zu der dazu senkrechten, durch die Zahnradachsen gelegten Mittelebene symmetrisch angeordnete Frontaldichtungen.vorgesehen sind, die aus einer die Lagerbohrungen beider Zahnradzapfen in möglichst , geringem Abstand umgebenden Zentraldichtung, zwei symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Zentraldichtung angeordneten, die mit dem Förderkanal und dem Saugkanal kommuniziarden Bereiche des Trannspalts begrenzenden Zwischendichtungen und einer

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•sowohl die Zentraldichtung als auch die Zwischendichtungen umschliessenden Umfangsdichtung bestehen.

Bei dieser Ausbildung werden die auf die Lagerplatten der Zahnradzapfen wirkenden Drücke derart flächenmässig begrenzt und symmetrisch verteilt, dass ein weitgehender Ausgleich dieser Drücke und eine reduzierte, ohne Schwierigkeiten bewältigbare Druckbeanspruchung der Lagerplatten erzielt werden und gleichzeitig die Lagerplatten nur diejenige Bewegungen ausführen können, die zur Einhaltung einer optimalen Anlage derselben an den zugeordneten Seitenflächen der Zahnräder und zur Aufrechterhaltung einer entsprechenden, einwandfreien Abdichtung erforderlich sind. Ausserdem kann der Drehsinn der Zahnräder bzw. die Forderrichtung der Pumpe umgekehrt oder diese als Motor benutzt werden, ohne dass sich irgendwelche schädliche bzw. unzulässige Y/irkungen auf den Druckausgleich, bzw. auf die Beanspruchung der Lagerplatten und auf die Abdichtung ergeben.

Das erfindungsgemäss erzielte, vorteilhafte Ergebnis kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung noch dadurch gefördert werden, dass die benachbarten Abschnitte der Zwischendichtungen einerseits und der Zentraldichtung bzw. der Umfangsdich· "iung andererseits möglichst dicht nebeneinander, vorzugsweise in unmittelbarer Berührung untereinander verlaufen. Dadurch wird der von der Umfangsdichtung eingeschlossene, ausserhalb der Zentraldichtung und den Zwischendichtungen liegende Bereich zusätzlich in zwei symmetrische quer zu der Eingriffsebene der Zahnräder auf entgegengesetzten Seiten der Zentral-

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dichtung liegende, getrennte Teilbereiche unterteilt, die wesentlich zur gleichförmigen Beanspruchung der Lagerplatten und zum Druckausgleich beitragen.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Zentraldichtung eine etwa 8- förmige und die Zwischendichtungen bzw. die Umfangsdichtung eine etwa rhombus- oder rautenförmige Gestalt aufweisen. Dadurch werden die beiden, von unterschiedlichen Drücken (Saug- und Förderdruck der Pumpe) beaufschlagten Bereiche, die auf entgegengesetzten Seiten der zentralen Einschnürung des mittleren, etwa 8- förmigen, von der Zentraldichtung begrenzten Bereichs liegen, flächenmässig so weit reduziert, dass die sich daraus ergebende, ungleichmässige, bzw. unsymmetrische Beanspruchung der Lagerplatte ohne weiteres in Kauf genommen werden kann und sich auf jeden Fall innerhalb bedeutend niedrigeren Grenzen als bei den bekannten Pumpenausführungen hält.

Vorzugsweise ist die Umfangsdichtung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Gehäusedeekel, und die Zentraldichtung zwischen der Lagerplatte und dem Gehäusedeckel eingespannt. Die Zwischendichtungen eind dabei mit ihren neben der Zentraldichtung verlaufenden Abschnitten zwischen der Lagerplatte und dem Gehäusedeckel und mit ihren neben der umfangsdichtung verlaufenden Abschnitten zwischen dem Pumpengehäuse und dem Gehäusedeckel angeordnet. Mit dieser Anordnung wird in material- und arbeitssparender Weise zusätzlich auch die Abdichtung zwischen Pumpengehäuse und Gehäusedeekeln erzielt. '

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Die Dichtungen sind vorzugsweise als O-Ringe ausgebildet und in Einsetznuten des Gehäusedeckel?angeordnet. Dabei kann für jede einzelne Dichtung eine gesonderte, entsprechend geformte Einsetznut vorgesehen sein. Eine wesentliche Vereinfachung bzw. Arbeits— und Kostenersparnis kann jedoch erfindungsgemäss noch dadurch erzielt werden, dass die nebeneinander liegenden Abschnitte der Zwischendichtungen einerseits und der Zentraldichtung bzw. der Umfangsdichtung andererseits in gemeinsamen Einsetznuten angeordnet sind.

Ein AusfShrungsbeispiel der erfindungsgemässen Zahnradpumpe ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 — die Zahnradpumpe im Längsschnitt,

Fig. 2 — einen Querschnitt der Pumpe nach der Linie II-II der Fig. 1,

Pig. 3 - eine Ansicht auf die linke Stirnseite der Zahnradpumpe nach Pig. 1 in der Pfeilrichtung III-III bei abgenommenem linkem Gehäusedeckel,

Pig. 4 - einen Teilschnitt durch*den linken Gehüusedeekel der Pig. 2 im Bereich eines Zahnradzapfens, im grb*sseren Masstab.

Bei dem dargestellten Ausftihrungsbeispiel ist 1 das Pumpengehäuse, das einen Saugkanal 2 und einen Förderkanal 3 aufweist

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■und auf beiden Stirnseiten durch je einen Deckel 4 bzw. 5 abgeschlossen ist. Auf jeder Seite der zwei ineinanderkämmenden Zahnräder 6, 7 ist im Pumpengehäuse 1 eine Lagerplatte 8 angeordnet^ die die Bohrung des Gehäuses 1 genau passend ausfüllt und in diesem in axialer Sichtung verschiebbar ist. Die Bohrung des Pumpengehäuses 1 und die Lagerplatten 8 weisen eine etwa 8-formige Gestalt auf, wie insbesondere aus Pig. 3 ersichtlich ist. Die zusammenwirkenden Passflächen des Pumpen— gehäuses 1 und der Lagerplatten 8, d.h. die innere Begrenzungsfläche der Gehäusebohrung und die äussere Mantelfläche der Lagerplatten sind mit möglichst geringen Toleranzen bearbeitet.

Die Zahnräder 6, 7 sind beiderseits mit Zapfen 106 bzw. 107 versehen, die in entsprechenden Bohrungen 16 bzw. 17 der Lagerplatten 8 drehbar gelagert sind. Der eine Drehzapfen 106 des einen Zahnrades 6 ist über die zugeordnete Lagerplatte 8 hinaua verlängert und geht in die Antriebswelle 206 der Pumpe über. Diese Welle 206 ist mit Hilfe einer Manschettendichtung 9 durch den betreffenden beflanschten Deckel 5 aus dem Pumpengehäuse hinausgeführt. Die Deckel 4> 5 werden mit dem Pumpengehäuse 1 durch zu den Zahnrädern 6, 7 achsparallele, nicht dargestellte Bolzen verbunden, die durch entsprechende Bohrungen 10 durchgeführt sind.

Die Lagerplatten 8 liegen dichtend an den zugeordneten Seitenflächen der Zahnräder 6, 7 an, Zwischen der äusseren Seitenfläche jeder Lagerplatte 8 und der gegenüberliegenden, inneren BagrenzungeflHcha des zugeordneten Gehäusedeckels 4 bzw. 5 ist

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ein schmaler Trennspalt 11 vorgesehen,' der praktisch einige Zehntel oder Hundertstel vom Millimeter "beträgt und in der Zeichnung aus Gründen der Deutlichkeit übertrieben gross angegeben ist. Beide Trennspalte 11 stehen über achsparallel zu den Zahnrädern 6, 7 gerichtete, zwischen den Lagerplatten 8 und dem Pumpengehäuse 1 etwa in der Eingriffsebene Y-Y der Zahnräder 6, 7 ausgesparte Verbindungskanäle 12 bzw. 13 sowhl mit dem Saugkanal 2 als auch mit dem Förderkanal 3 der Pumpe in Verbindung, wie insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist.

Auf der Aussenseite jeder Lagerplatte 8 sind vier jeweils ringförmig in sich geschlossene und eine jeweils symmetrische Gestalt aufweisende Frontaldichtungen DT» D2, Ό3, D4 vorgesehen, die aus einer Zentraldichtung DT, zwei Zwischendichtungen D2, D3 und einer Umfangsdichtung DA bestehen. Die Zentraldichtung D1 umgibt mit möglichst geringem Abstand die Lagerbohrungen 16, 17 beider Zahnradzapfen 106» 107 und ist etwa 8-förmig gestaltet, d.h. weist eine in der Mitte zwischen den beiden Lagerbohrungen 16, 17 eingeschnürte Gestalt auf, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die beiden Zwischendichtungen D2, D3 sind auf entgegengesetzten Seiten der Zentraldichtung DT ausserhalb derselben symmetrisch angeordnet und begrenzen jeweils einen üben? den Verbindungskanal 12 mit dem Saugkanal 2 bzw. über den Verbindungskanal 13 mit dem Förderkanal 3 der Pumpe kommunizierenden Bereich A2 bzw. A3" des Trennspalts 11. Jede Zwis chendichtung D2 bzw. D3 weist eine etwa rautenförmige Gestalt auf und verläuft mit ihrem der Zentraldichtung DT zugekehrten bzw. benachbarten Abschnitt möglichst dicht neben der Zentraldichtung DT,

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vorzugsweise in unmittelbarer Berührung mit derselben.

Sie Umfangsdichtung S4 umschliesst sowohl die Zentraldichtung D1 als .auch die beiden Zwisehendichtungen S2 und D3 und ist ebenfalls etwa rautenförmig gestaltet. Sie den Zwis einrichtungen B2 und S3 zugekehrten bzw. benachbarten Abschnitte der ümfangsdichtung B4 verlaufen möglichst dicht neben den Zwischendichtungen D2, S3 und stehen vorzugsweise mit diesen in unmittelbarer Berührung. Sadurch werden in dem Trennspalt 11 zwei weitere, jeweils in sich geschlossene Bereiche Δ4> Α14 begrenzt, die quer zu der Eingriffsebene Y-Y der Zahnräder 6, 7 auf entgegengesetzten Seiten der Z_entraldichtung S1 liegen.

Sie Sichtungen S1, B2, S3, B4 sind als O-Binge ausgebildet und in entsprechenden Einsetznuten des zugeordneten Gehäusedeckeis 4 bzw. 5 angeordnet. Sie δ-förmige Zentraldichtung S1 ist dabeiüber ihre ganze Länge zwischen der Lagerplatte 8 und dem zugeordneten Gehäusedeckel 4 bzw. 5 eingespannt. Sie rautenförmige Umfangsdichtung S4 liegt dagegen zur Gänze zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem zugeordneten Gehäusedeckel 4 bzw. 5. Sie Zwischendichtungen D2, S3 sind mit ihren neben der Z ent raid ich.-tung S1 bzw. in Berührung mit dieser verlaufenden Abschnitten zwischen der Lagerplatte 6 und dem Ge haus ede ekel 4 bzw. 5, und mit ihren neben der ümf angsdichtung S4 verlaufenden bzw. mit dieser in Berührung stehenden Abschnitten zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem Gehäusedeekel 4 bzw. 5 angeordnet.

Sie Sichtungen B1, D2, S3, S4 können in jeweils getrennten

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.Einsetznuten des zugeordneten GehäusedeckeIs 4 bzw. 5 liegen. Vorzugsweise sind jedoch die nebeneinander verlaufenden Abschnit te der Zwischendichtungen D2, D3 einerseits und der Zentraldichtung D1 bzw. der ümfangsdichtung D4 andererseits in gemeinsamen, entsprechend erweiterten Abschnitten 14 der Einsetznuten angeordnet, wie insbesondere in Pig. 4 dargestellt ist.

Mit der beschriebenen Ausbildung und Anordnung der auf der Aussenseitθ jeder Lagerplatte 8 vorgesehenen Dichtungen D1, D2, D3, D4, wird der entsprechende Trennspalt 1t in fünf untereinander getrennte, geschlossene Bereiche A1, A2, A3, A4, und A14 unterteilt, wie insbesondere aus Pig. 3 ersichtlich ist. Diese Bereiche sind sowohl zu der durch die Achsen der beiden Zahnräder 6, 7 gelegten Mittelebene X-X, als auch zu der senkrecht dazu stehenden Eingriffsebene Y-Y der Zahnräder 6, 7 symmetrisch ausgebildet bzw. angordnet. Infolgedessen ist es ohne weiteres möglich, den Drehsinn der Zahnräder 6, 7 und dadurch auch die Förderrichtung der Pumpe umzukehren, d.h. die zu fördernde Flüssigkeit durch den.Kanal 3 anzusaugen und in den Kanal 2 zu drucken. Ausserdem kann die Pumpe auch als Motor benutzt werden.

Gleichzeitig wird in allen Fällen sowohl ein für die einwandfreie Abdichtung und Wirkungsweise der Pumpe vollkommen ausreichender Druckausgleich in jedem Trennspalt 11 bzw. auf jeder Seitenfläche der Zahnräder 6,7, als auch eine zufriedenstellend gleichförmige, symmetrisch verteilte, reduzierte Druckbelastung jeder einzelnen Lagerplatte 8 gewährleistet.

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In dem mittleren, durch die Zentraldichtung D1 begrenzten, 8-förmigen Bereich A1 herrscht nämlich im allgemeinen ein Druck, der kleiner ist, als der Fordardruck der Pumpe und etwa dem Saugdruck derselben entspricht. Die in diesem mittleren Bereich A1 auf die Lagerplatte 8 ausgeübten Kräfte können sich deshalb keinesfalls schädlich auf die Lagerplatten δ der Zahnradzapfen auswirken. In den beiden Susseren, etwa kreissegmentfSrmigen, in Bezug auf die Eingriffsebene Y-Y der Zahnräder auf entgegengesetzten Seiten der Zentraldichtung D1 angeordneten Bereichen A4i AH herrschen jeweils gleiche Drücke, die im allgemeinen grosser sind als der Druck im mittleren Bereich A1 und z.B. den Wert des Pör der drucks der Pumpe erreichen können. Die durch die Drücke in diesen Bereichen A4 und AH auf die Lagerplatte 8 ausgeübten Kräfte sind jedoch sow hl in Bezug auf die Singriffe ebene Y-Y der Zahnräder 6, 7, als auch in Bezug auf die senkrecht dazu stehende Mittelebene X-X vollkommen symmetrisch verteilt, so dass sie ebenfalls keine schädliche Belastung darstellen. In den beiden rautenförmigen, durch die Zwischendichtungen D2 und D3 begrenzten und in Bezug auf',die Mittelebene X-X der Pumpe auf entgegengesetzten Seiten der Zentraldichtung D1 liegenden Bereichen A2 bzw. A3 herrschen zwar verschiedene, dem Saugdruck bzw. dem Förderdruck der Pumpe entsprechende Drücke, doch die davon beaufschlagten Teilflächen der Lagerplatte 8 sind einerseits symmetrisch zu der Eingriff aebene Y-Y der Zahnräder 6, 7 und andererseits insbesondere im Vergleich, zu den bekannten Pompenausführungen ao klein, dass die entsprechenden Beanspruchungen der Lagerplatte 8 weit unterhalb der zulässigen Grenzen liegen« .

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Sie beschriebene Pumpe kann also mit kleineren Spielen in zu den Zahnradachsen paralleler Richtung ausgeführt werden und weist in Verbindung mit einer einwandfreien Abdichtung und einer besseren Förderleistung auch eine längere Lebensdauer auf·

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte AusfUhrungsbeispiel beschränkt, sondern es sind im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens mehrere, insbesondere in baulicher Hinsicht unterschiedliche Losungen möglich. So z.B. ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Saug- und Forderkanäle 2 bzw. 3 im Pumpengehäuse 1 ausgespart und etwa in der Eingriffsebene Y-Y der Zahnräder 6, 7 senkrecht zu der Mittelebene X-X wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel angeordnet sind· Der Erfindungsgedanke kann vielmehr auch bei solchen Zahnradpumpen angewendet werden, bei denen die Saug- und Förderkanäle 102 bzw. 103 i& einem Gehäusedeckel 4 vorgesehen und etwa achsparallel zu den Zahnrädern 6, 7 gerichtet sind, wie strichpunktiert in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Wichtig ist es nur, dass auch diese Saug- und Forderkanäle 102, 103 mit den von den Zwischendichtungen D2, S3 auf den Aussenseiten beider Lagerplatten 8 begrenzten Bereichen A2, A3 der Trennspalte 11 kommunizieren.

Andererseite können sämtliche, der Beschreibung und der Zeichnung enthehmbare Merkmale, einschliesslich der konstruktiven Einzelheiten, auch in beliebiger Kombination er findungewe β entlich sein.

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Claims

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'\ *)Zahnradpumpe, bei der die Zahnradzapfeη auf beiden Seiten der Zahnräder in je einer passend in der Pumpengehäusebohrung angeordneten, dichtend an der betreffenden Seitenfläche der Zahnräder anliegenden Lagerplatte drehbar gelagert sind und zwischen jeder Lagerplatte und dem zugeordneten Pumpengehäusedeckel als möglichst konstant einzuhaltendes Spiel ein schmaler Trennspalt vorgesehen ist, dessen mit dem Förderkanal und dem Saugkanal der Pumpe kommunizierende Bereiche durch ringförmig in sich geschlossene Dichtungen begrenzt und abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Aussenseite jeder Lagerplatte (8) vier jeweils ringförmig in sich geschlossene, eine symmetrische Gestalt aufweisende und sowohl zu der Eingriffsebene (Y-Y) der Zahnräder (6, 7) als zu der dazu senkrechten, durch die Zahnradachsen gelegten Mittelebene (X-X) symmetrisch angeordnete Frontaldichtungen (D1,D2,D3,D4) vorgesehen sind, die aus einer die Lagerbohrungen (16,17) beider Zahnradzapfen (106, 107) in möglichst geringem Abstand umgebenden Zentraldichtung (D1), zwei symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Zentraldichtung (D1) angeordneten, die mit dem Saugkanal (2) und dem Förderkanal (3) kommunizierenden Bereiche (A2, A3) des Trennspalts (11) begrenzenden Zwischendichtungen (D2,D3) und einer sowohl die Zentraldichtung (DI) als auch die Zwischendichtungen (D2,D3) umschliessenden Umfangsdichtung (D4) bestehen.

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2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die "benachbarten Abschnitte der Zwischendichtungen (D2, D3) einerseits und der Zentraldichtung (D1) bzw. der Umfangsdichtung (D4) andererseits möglichst dicht nebeneinander, vorzugsweise in unmittelbarer Berührung untereinander verlaufen.
3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekannzeichnet, dass die Zentraldichtung (Dl) eine etwa δ-fSrmige und die Zwischendichtungen (D2, 133) bzw. die Umfangsdichtung (D4) eine etwa rautenförmige Gestalt aufweisen.
4. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekannzeichnet, dass die Umfangsdichtung (D4) zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem Gehäusedeckel (4» bzw. 5), wogegen dia Zentraldichtung (D1) zwischen der Lagerplatte (8) und dem Gehäusedeckel (4, bzw. 5) eingespannt sind.
5. Zahnradpumpe nach Anspruch T bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischendichtungen (D2, D3) mit ihren neben der Zentraldichtung (D1) verlaufenden Abschnitten zwischen der Lagerplatte (8) und dem Gehäusedeckel (4- bzw. 5) und mit ihren neben der Umfangsdichtung (D4) verlaufenden Abschnitten zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem Gehäusedeckel

(4 bzw. 5) eingespannt sind. '
6. Zahnradpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (D1, D2, D3, D4) ale O-Singe

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ausgebildet und in Einsetznuten des GehSusedeckeIs (4 bzw· 5) angeordnet sind·

7* Zahnradpumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander liegenden Abschnitte der Zwischendichtungen CD2,D3) einerseits und der Zentraldichtung (D1) bzw. der Umfangsdichtung (D4-) andererseits in gemeinsamen Einsetznuten (H) angeordnet sind.

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