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Die Zuganker halten einmal die einzelnen Stufenele-
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mente zusammen und sorgen für die zur Dichtung erforderliche Flächenpressung.
Bei Störungen tritt das Wasser - bei höheren Temperaturen als Dampf -direkt nach
außen. Die Störungen können daher sofort festgestellt werden; sie sind ungefährlich
bzw. zu beherrschen, weil die Leckage langsam beginnt.
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Zum anderen halten die Zuganker die Lager in Mittellage (»wärmeelastische
Pumpe«). Diese Funktion der Zuganker ist besonders wichtig, weil im Stillstand beim
Abkühlen der Pumpe, eine Wärmeschichtung des stehenden Wassers auftritt, so daß
die oberen Teile der Pumpe etwas wärmer bleiben als die unteren, wodurch Längenunterschiede
auftreten.
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Nachteilig an der Gliederpumpe ist, daß zur Reparatur oder Inspektion
der Pumpe die gesamte Pumpe abgebaut werden muß. Die Zuganker durchdringen den Zulaufstutzen
und behindern dort die Strömung.
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Die Kessel-Speisepumpe in Topfbauart ist eine mehrstufige Ganzgehäusepumpe
mit einem ausziehbaren, zu diesem Zweck durch Montageschrauben zusammengehaltenen
Innenblock (Sulzer Prospekt Nr. 21.15.04-Afi 10, Seite 7/8). Der von der Pumpe selbst
erzeugte Druck wird zum Abdichten der einzelnen Stufenelemente genutzt Da der dazu
notwendige Druckraum nach außen durch das Gehäuse abgeschlossen ist, werden Undichtigkeiten
nicht bemerkt bzw. erst festgestellt, wenn bereits größere Schäden aufgetreten sind.
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Beim Ausbau oder Überholungsarbeiten bleiben der Zulauf- und der
Druckstutzen am Gehäuse. Zum Ausziehen des Innenblockes ist daher eine relativ große
Ausbaulänge erforderlich, insbesondere bei großer Laufradzahl. Zwischenentnahmen
an der Pumpe sind nur mit besonderen Maßnahmen möglich.
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Der Ausgleich des Axialschubes bei der bekannten Kessel-Speisepumpe
in Topfbauart erfolgt durch eine Ausgleichsscheibe oder durch ein Axialschub-Ausgleichssystem
(Entlastungskolben mit Drucklager) auf der Druckseite, wo sich bei letzter Ausführung
auch der Antrieb befindet (W e 1 d o n, »Eine neue Speisepumpe für 660 MW-Kraftwerkblocks
in England«, Technische Rundschau Sulzer 3/1972, Seiten 189 - 198).
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Aufgrund der Symmetrie und der Steifheit des Topfes ist die bekannte
Kessel-Speisepumpe relativ stabil. Der gesamte Innenblock wird durch Montageschrauben
zusammengehalten, liegt an einer Gehäuseschulter an und ist so zentriert, daß er
sich in axialer Richtung nach der Druckseite hin frei ausdehnen kann. Beim Abkühlen
bzw. im Stillstand der Pumpe ergibt sich jedoch die erwähnte Wärmeschichtung des
stehenden Wassers, die obere Gehäusehälfte bleibt länger, die Lager senken sich
als Folge der unterschiedlichen Längungen ab.
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Dieser Nachteil wächst mit der Pumpengröße im Durchmesser und in der
Länge. Die Flansche an der Hochdruckleitung lösen sich leicht. Ein Einschweißen
der Leitung ist möglich; es bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten.
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per Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer Kreiselpumpe
der eingangs genannten Gattung, eine Gehäusekonstruktion zu schaffen, bei der Dichtheit,
leichte Ausbaumöglichkeit und hohe Betriebssicherheit optimiert sind.
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Die Lösung besteht darin, daß erfindungsgemäß ein topfförmiges Druckgehäuse
vorgesehen ist, an das sich einerseits der Antrieb anschließt, daß die Stufenelemente
mit den Laufrädern andererseits vom Topf des Druckgehäuses und einem mittleren hohlzylindrischen
Gehäuseteil
eingeschlossen sind, wobei Topf und mittlerer Gehäuseteil durch Zuganker fixiert
sind, die den mittleren Gehäuseteil durchstoßen und im Topfrand verschraubt sind,
und daß das Zulaufgehäuse an das saugseitig erste Stufenelement angeflanscht ist.
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Durch diese Maßnahmen werden folgende Vorteile erreicht: Der Druckstutzen
und somit die Hochdruckleitung können am Druckgehäuse angeschweißt sein, weil dieses
als Festpunkt der Konstruktion dient. Das Druckgehäuse braucht bei einer Revision
nicht von der Fundamentplatte abgebaut zu werden.
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Das Axiallager kann auf der Zulauf- oder der Druckseite angeordnet
sein.
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Bei Anordnung des Antriebes auf der Druckseite und Bestimmung des
Druckgehäuses als Festpunkt ist die Druckleitung keinen Bewegungen unterworfen.
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Die Zuganker durchstoßen weder das Zulauf- noch das Druckgehäuse
und sorgen wie bei einer herkömmlichen Gliederpumpe für die zur Dichtung erforderliche
Flächenpressung.
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Durch geeignete Dimensionierung der Stufengehäuse und der Zuganker
kann eine Verkrümmung des Pumpengehäuses weitgehend vermieden werden (wärmeelastische
Pumpe).
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Daß das Pumpengehäuse verhältnismäßig klein ist, erweist sich besonders
bei Pumpen mit großer Laufradzahl als günstig.
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Die Pumpe kann aus beliebigen Temperaturen heraus angefahren werden
(warm, halbwarm, kalt).
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Die Klemmlänge der Zuganker kann beliebig klein gehalten werden,
so daß die Dichtflächenbelastung auch bei Kaltstart klein ist Es können problemlos
Entnahmeleitungen angebracht werden, vorzugsweise eine Entnahmeleitung über einen
Entnahmestutzen, der am Topfrand in das Druckgehäuse integriert ist, so daß die
Entnahmeleitung bei Inspektion oder Reparatur nicht gelöst zu werden braucht.
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Da das Gehause geteilt ist, d. h. das Gehäuse einen Gehäuseblock
bildet, das Zulaufgehäuse angeflanscht ist und sich der Antrieb auf der Druckseite
befindet, kann ein Ausbau der Stufenelemente auf der Zulaufseite (Saugseite) erfolgen.
Wenn man die Zuganker löst, können das Zulaufgehäuse und die inneren Stufenelemente
zur Zulaufseite hin in einfacher Weise zur Inspektion ausgefahren werden, ohne daß
ein voller Ausbau bei voller Ausbaulänge notwendig ist. Die Demontage ist noch einfacher,
wenn die Gehäuseschrauben zwischen dem Zulaufgehäuse und dem Gehäuse des ersten
Stufenelementes gelöst werden. Weiterhin ist in vorteilhafter Weise der Zugriff
zum ersten - Stufenelement frei, ohne daß der gesamte Innenblock ausgefahren werden
muß. Besonders das erste Laufrad ist am meisten durch Kavitation gefährdet Die Stufenelemente
bzw. Stufengehäuse sind nach einem Verklammerungs- bzw. Verschachtelungsprinzip
zwischen dem mittleren Gehäuseteil bzw. dem ersten Stufengehäuse und dem Gehäusetopf
des Druckgehäuses eingeschlossen. Da die Zuganker im Gegensatz zur eingangs beschriebenen
bekannten Gliederpumpe nicht die ganze Pumpe durchstoßen, sind sie auch bei thermischer
Ausdehnung der Pumpe nur von den Kräften beansprucht, die im Bereich zwischen Topfrand
und erstem Stufenelement auftreten. Bei Abkühlung und
der vorbeschriebenen
Wärmeschichtung sorgen die Zuganker für den notwendigen Ausgleich und halten die
Lager in ihrer Mittellage. Vorteilhaft weist der Flansch des Zulaufgehäuses einen
Außendurchmesser auf, der kleiner ist als ein erster innerer Durchmesser des mittleren
Gehäuseteiles im Anschlußbereich des Zulaufgehäuses. Der Anschluß des Zulaufstutzens
bzw. der -leitung ist somit in jeder gewünschten Lage möglich.
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Der mittlere Gehäuseteil besitzt zur Druckseite hin einen Bereich
mit einem zweiten inneren Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist
Der Innenraum des Topfes des Druckgehäuses erweitert sich in ähnlicher Weise wie
der mittlere Gehäuseteil zur Druckseite hin - zur Saugseite hin. Das erste und das
letzte Stufenelement folgen in ihren Außenkonturen diesen Querschnittsveränderungen.
Dabei entstehen zwischen erstem Stufengehäuse und mittlerem Gehäuseteil sowie zwischen
dem letzten Stufengehäuse und dem Druckgehäuse senkrecht zur Welle hin orientierte
Flächenanlagen, die durch die geeignete Dimensionierung der Stufengehäuse und der
Zuganker die Dichtheit gewährleisten.
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Zweckmäßigerweise sind die weiteren Stufenelemente ebenfalls nach
diesem Verklammerungsprinzip gestaltet, d. h. die Außenkonturen eines zweiten und
eines vorletzten Stufenelementes sind innerhalb des ersten bzw. letzten saug- bzw.
druckseitig ähnlich abgestuft wie das erste bzw. letzte Stufenelement.
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In Ausführungsvarianten der Erfindung kann der mittlere Gehäuseteil
fortgelassen werden bzw. seine Funktion wird durch das erste Stufengehäuse übernommen.
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Eine erste vorteilhafte Variante besteht darin, daß das Gehäuse des
ersten Stufenelementes gleichzeitig als mittlerer Gehäuseteil dient und den Topfrand
übergreift. Vorzugsweise umklammern das erste Stufenelement und der Topfrand des
Druckgehäuses die dazwischenliegenden Stufenelemente, so daß quer zur Welle der
Pumpe gerichtete erste Anlageflächen des ersten Stufenelementes mit dem zweiten
Stufenelement einerseits bzw. des letzten mit einer Stufe innerhalb des Topfrandes
des Druckgehäuses andererseits gebildet sind, wobei der Druckstutzen bzw. das Druckgehäuse
den Festpunkt der axialen Kräfte darstellen.
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Eine zweite vorteilhafte Variante besteht darin, daß das Gehäuse
des ersten Stufenelementes gleichzeitig als mittlerer Gehäuseteil dient und gemeinsam
mit dem topfförmigen Druckgehäuse einen Zusatzring einschließt, der durch weitere,
den Außenring des ersten Stufen elementes durchstoßende Zuganker fixiert ist.
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Vorzugsweise umklammern das erste Stufenelement und der innenseitig
mindestens zweistufig abgesetzte Topfrand des Druckgehäuses den Zusatzring und die
dazwischenliegenden Stufenelemente, so daß quer zur Welle der Pumpe gerichtete erste
Anlageflächen des Außenringes des ersten Stufenelementes mit dem zweiten Stufenelement
einerseits und des vorletzten oder des letzten Stufenelementes sowie des Zusatzringes
mit zwei Stufen innerhalb des Topfmantels des Druckgehäuses andererseits gebildet
sind, wobei das Druckgehäuse den Festpunkt für axiale Kräfte darstellt.
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Insbesondere bei dieser Ausführung kann ein Entnahmestutzen zur Zwischenentnahme
direkt an den Topfmantel des Druckgehäuses angeschweißt sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 in ihrem oberen Teil ein
Schnittbild parallel zur
Längsachse der Kreiselpumpe, in ihrem unteren Teil eine
Draufsicht, Fig. 2 ein Schnittbild einer Ausführung der Kreiselpumpe ohne mittleren
Gehäuseteil und Fig.3 in der Darstellungsweise nach F i g. 1 eine Variante der Kreiselpumpe
mit in das Druckgehäuse integriertem Entnahmestutzen.
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Das Gehäuse der nur in ihren hier wesentlichen Teilen dargestellten
Kesselspeisepumpe besteht aus einem topfförmigen Druckgehäuse aus Schmiedestahl
mit einem angeschweißten Druckstutzen 2, einem mittleren Gehäuseteil 3 und einem
angeflanschten Zulaufgehäuse 4 mit Zulaufstutzen 5 (Fig.l). Der mittlere Gehäuseteil
3 und ein Topfrand bzw. -mantel 6 sind durch Zuganker 7 zusammengehalten. Zu diesem
Zweck befinden sich im Topfrand 6 Gewinde 8. Ein Flansch 9 des Zulaufgehäuses 4
ist durch Schrauben 10 am ersten Stufenelement 11 befestigt. Die weiteren Stufenelemente
sind zur Druckseite hin aufsteigend mit 12 bis 14 bezeichnet, ohne daß damit eine
zahlenmäßige Beschränkung ausgesprochen ist. Der Flansch 9 des Zulaufgehäuses 4
weist einen Außendurchmesser D auf.
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der kleiner ist als ein erster innerer Durchmesser D1 des mittleren
Gehäuseteiles 3 im Anschlußbereich des Zulaufgehäuses. Der mittlere Gehäuseteil
3 besitzt zur Druckseite hin einen Bereich mit einem zweiten inneren Durchmesser
D2, der größer als der erste Durchmesser D1 ist.
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Der Innenraum des Topfes des Druckgehäuses 1 erweitert sich - in
ähnlicher Weise wie der mittlere Gehäuseteil 3 zur Druckseite hin - zur Saugseite
hin.
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Das erste Stufenelement 11 und das letzte bzw. vierte Stufenelement
14 folgen in ihren Außenkonturen diesen Querschnittsveränderungen, so daß quer zur
Welle 17 der Pumpe gerichtete erste Anlageflächen 15 und 16 zwischen dem ersten
Stufenelement 11 und dem mittleren Gehäuseteil 3 und dem vierten Stufenelement 14
und dem Druckgehäuse 1 entstehen. Die Außenkonturen des zweiten und des dritten
Stufenelementes 12, 13 sind innerhalb des ersten und letzten Stufenelementes 11,
14 saug- bzw. druckseitig ähnlich abgestuft wie das erste bzw. letzte, so daß quer
zur Welle 17 gerichtete zweite Anlageflächen 18 und 19 gebildet sind. Die Stufenelemente
12 und 13 schließen letztlich ein Gehäuseteil 20 mit wiederum quer zur Welle 17
ausgerichteten dritten Anlageflächen 21 und 22 ein. Eine Ringschulter 23 des mittleren
Gehäuseteiles 3 übergreift den Topfrand 6 an dessen Ansatz 24 derart, daß sich die
Ringschulter 23 in axialer Richtung auf dem Ansatz 24 verschieben kann, wenn die
Zuganker.7 angezogen werden. Für die Axialdehnung sind an Stellen, an denen keine
Flächenanlage und damit Flächenpressung beabsichtigt ist, Ringspalte 25, 26 (lediglich
beispielsweise in der Zeichnung angezeigt) vorgesehen, die die Dehnung der jeweils
freien Teile erlauben.
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Zwischen dem Zulaufgehäuse 4 und dem ersten Stufenelement 11, zwischen
den Anlageflächen, wahlweise in den Ringspalten 25, 26 und zwischen einer antriebsseitig
im Druckgehäuse 1 befindlichen Buchse 31 und dem Druckgehäuse 1 befinden sich jeweils
Dichtungen (nicht dargestellt).
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Die Gehäuseteile, die sich axial geringfügig gegeneinander verschieben
können, sind in ihren benachbarten Bereichen in radialer Richtung durch entsprechende
Toleranzen (z. B. Bereich 40) aufeinander abgestimmt.
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Die Laufräder 50 bis 53 sind in bekannter Weise auf die Welle 17
aufgeschrumpft.
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Die Kesselpumpe hat bezüglich der vorstehend
angeführten
Probleme folgende Funktion: Durch die Zuganker 7 wird an den Anlageflächen 15, 16,
18, 19, 21, 22 die erforderliche Flächenpressung für eine Abdichtung erreicht Daß
das Einlaufgehäuse 4 an das Gehäuse des ersten Stufenelementes 11 lediglich angeflanscht
ist, ist unproblematisch, weil dies im Bereich der Niederdruckleitung erfolgt. Der
Druckstutzen 2 hingegen sollte an das Druckgehäuse 1 angeschweißt sein, weil allein
eine Schweißverbindung bei einem Druck von z. B. 400 atü und einer Temperatur von
z. B. 200"C eine problemlose Abdichtung gewährleistet.
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Eine Inspektion des ersten Stufenelementes 11 kann erfolgen, indem
die Zuganker 7 und die Schraubverbindungen 10 gelöst werden.
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Zur Reparatur kann nach Lösen der Zuganker 7 der Innenblock herausgezogen
werden. Die Demontage ist, wie erwähnt, erleichtert, wenn zuvor die Schrauben 10
gelöst werden, weil dann zunächst das Zulaufgehäuse 4 und anschließend der Innenblock
- bei Betrachtung der Zeichnung nach links - ausgebaut werden können. Die Mutter
des oberen Zugankers 7 ist frei zugänglich, weil der Zulaufstutzen 5 insgesamt vor
dem Zuganker 7 liegt.
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Bei Wärmedehnung der Kreiselpumpe werden die Zuganker 7, weil sie
nur im Bereich der Gewindebohrung 8 in den Topfrand 6 greifen, lediglich durch den
Teil der Dehnung belastet, der zwischen dem ersten Stufengehäuse 11 und dem Außenring
des letzten Stufengehäuses 14 erfolgt Bei der Darstellung einer Variante der Kreiselpumpe
in F i g. 2 sind zwecks Übersicht einige Bezugszeichen fortgelassen, jedoch ist
die Darstellung durch weitere, auch bei der Ausführung nach F i g. 1 mögliche Details
ergänzt. Das Zulaufgehäuse ist einheitlich mit dem Zulaufstutzen 5. - Die üblichen
Bohrungen für Schmierölein- und -austritt, Gleitringdichtungskühlwasser-(GRD-)Ein-
und -austritt, Kühlwasserein- und -austritt und Leckwasseraustritt sind jeweils
auf der Zulaufseite und der Druckseite durch Pfeile angedeutet.
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An das Druckgehäuse 1 ist ein Stutzen 61 für Entlastungswasser anschweißbar
(vgl. F i g. 3).
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Ein mittlerer Gehäuseteil fehlt. Vielmehr übernimmt
das erste Stufengehäuse
111 diese Funktion und weist selbst Durchgangsbohrungen für die Zuganker 7 auf,
die wiederum in das Gewinde 8 im Topfrand 6 eingreifen.
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Das Verschachtelungsprinzip gemäß F i g. 1 bleibt beibehalten, so
daß das Stufengehäuse 111 seinerseits zusammen mit dem Topfrand 6 die weiteren Stufenelemente
12, 13,... einschließt unter Bildung von quer zur Welle 17 gerichteten ersten Anlageflächen
15 und 16 sowie einer ebenfalls quer zur Welle 17 gerichteten dritten Anlagefläche
21 der eingeschlossenen Stufenelemente 12 und 13 aneinander.
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Bei der Darstellung der Variante der Kreiselpumpe in F i g. 3 sind
wiederum gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile benutzt, zwecks Übersicht jedoch
einige Bezugszeichen fortgelassen. F i g. 3 zeigt, daß das Zulaufgehäuse 4 mit Zulaufstutzen
5, wie eingangs erwähnt, in beliebiger Stellung angeflanscht werden kann, in diesem
Fall um 1800 gegenüber der Position in F i g. 1 verdreht.
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Ein Entnahmestutzen 62 ist unmittelbar am Topfrand 6 des Druckgehäuses
1 angeschweißt. Bei Reparaturen braucht die Entnahmeleitung nicht gelöst zu werden.
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Ein mittlerer Gehäuseteil fehlt ebenso wie bei der Ausführung nach
F i g. 2. Das erste Stufengehäuse 111 erfüllt diese Funktion. Es besitzt außer den
Durchgangsbohrungen für die Zuganker 7 weitere Durchgangsbohrungen 63 für weitere
Zuganker (nicht dargestellt), die in einen Zusatzring 64 eingreifen. Der Topfrand
bzw.
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-mantel 6 ist innenseitig zweistufig abgesetzt, umfaßt in diesem Bereich
den Zusatzring 64 und ein Stufenelement 13, besitzt zwischen den beiden Stufen mit
den Anlageflächen 16, 16a eine Entnahmeöffnung 65 und ist mit dem Gewinde 8 für
die Zuganker 7 versehen.
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Das letzte Stufenelement 14 ist mit dem vorletzten Stufenelement
13 bzw. einem Außenring 14a einerseits und mit dem Druckgehäuse 1 andererseits durch
weitere Schraubbefestigungen 66 bzw. 67 verbunden. Die Stufenelemente bilden analog
zu den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 abgedichtete, quer zur Welle 17 ausgerichtete
Anlageflächen 15a, 15b, 15c. ... bzw. 16a.
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16b,... mit dem Zulaufgehäuse 4, untereinander und mit dem Druckgehäuse
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