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Die Erfindung betrifft eine Pumpe für breiige Massen, vor-
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zugsweise Beton, mit wenigstens einem Förderzylinder, der in einem
Vorfüllbehälter in einer Brillenplatte mündet, auf der ein Schleißring gleitet,
der am Ende eines Schwenkrohres axial geführt und pendelnd gelagert und in Richtung
der Brillenplatte angepreßt wird.
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Bei derartigen Pumpen werden im Takt der Kolbenhübe dem Vorfüllbehälter
Zylinderfüllungen entnommen, beispielsweise angesaugt, um im folgenden Takt aus
dem Zylinder ausgepreßt zu werden. Das Schwenkrohr dient als Weiche zwischen der
Öffnung des Förderzylinders und einer Betonförderleitung.
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Wenn nur ein Förderzylinder vorhanden ist, muß während des Ansaughubes
das zylinderseitige Ende des Schwenkrohres verschlossen sein; sind mehrere Zylinder
vorhanden, so wird bei abwechselnder Arbeitsweise der Kolben die Schwenkrohröffnung
in der Regel vor den jeweils fördernden Pumpenzylinder geschwenkt. Die Bril-lenplatte
enthält jeweils eine der Zylinderzahl entsprechende Anzahl von Öffnungen. Der Schleißring
vermeidet die unmittelbare Auflage des Schwenkrohrendes auf der Brillenplatte. Die
Formgebung des Schwenkrohres hängt im wesentlichen von der Zuordnung der Förderleitung
zu den Öffnungen der Pumpenzylinder ab. Die Erfindung ist unabhängig von der Form
des Schwenkrohres anwendbar. Obwohl die Erfindung im folgenden anhand ihres vorzugsweisen
Anwendungsgebietes der Förderung von Beton beschrieben wird, kommt sie auch für
Schlämme, Filterkuchen und ähnliche breiige Massen in Betracht.
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Die einwandfreie Arbeitsweise solcher Pumpen hängt u.a. davon ab,
ob eine spaltfreie Auflage des Schwenkrohres bzw. des Schleißringes auf der Brillenplatte
gewährleistet ist. Wenn an dieser metallischen Dichtstelle nämlich ein Spalt entsteht,
kann
eine Selbsthemmung des Fördergutes eintreten. Bei Beton beruht diese darauf, daß
durch den Spalt aus dem Beton Wasser entweicht, wodurch es. zu Verstopfungen kommen
kann. Die Ursachen der Spaltbildung sind andererseits mannigfaltig.
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Bei hohen Förderwiderständen führt bereits die Belastung der Rohrweiche
zur Spaltbildung zwischen Schwenkrohr und Brillenplatte. Je nach Bauart des Schwenkrohres
liegt der Verformung eine elastische Verlängerung von Zugankern oder eine Verbiegung
der Antriebswelle zugrunde, wenn diese durch hydrostatische Kräfte entsprechend
belastet ist. Spalte entstehen aber außer durch Herstellungstoleranzen auch durch
den unvermeidlichen Verschleiß der aufeinandergleitenden Bauteile.
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Die Schwenkbewegung führt hierbei zu einem ungleichmäßigen Verschleiß,
der mit zunehmendem Abstand von der Schwenkachse anwächst, weil die Gleit- und Schleißpartner
unterschiedliche Wege zurücklegen. Bei Beton und ähnlichen Dickstoffen tritt zwischen
den Brillenöffnungen am Steg noch ein erheblicher weiterer Verschleiß auf, der darauf
beruht, daß dort häufig Steine zerbrochen werden.
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Es ist bekannt (DE-OS 27 13 136, z.B. Fig. 5), das förderleitungsseitige
Ende des annähernd S-förmigen Schwenkrohres mit Hilfe eines mit einem hydraulischen
Hilfsmedium beaufschlagten Zylinders axial zur Förderleitung in Richtung auf den
Vorfüllbehälter vorzuspannen. Es ist jedoch nicht möglich, mit diesen Mitteln den
ungleichmäßigen Verschleiß sowie bauliche und Montagefehler auszugleichen.
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Es ist ferner bekannt (CH-PS 561 850), mit mehreren hydraulischen
Zylindern ein Druckstück vorzuspannen, das vor der von den von den Zylindern abgelegenen
Wand des Vorfüllbehälters auf dem Ende eines annähernd C-förmigen Schwenkrohres
befestigt ist. Aber auch durch diese Ausbildung der Rohrweiche
ist
es nicht möglich, die Spaltbildung aufgrund des ungleichmäßigen Verschleißes sowie
aufgrund der Herstellungstoleranzen zu unterbinden.
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Zum Stand der Technik gehört es außerdem (DE-OS 26 32 816), den Schleißring
auf einer Spannvorrichtung zu lagern, das Schwenkrohrende und den Schleißring beweglich
zueinander anzuordnen und beide gegeneinander abzudichten, indem der Schleißring
an einem Schwenklager angebracht wird, dessen Schwenkachse in einer der Radialebenen
des Schleißringes durch den Ringmittelpunkt verläuft. Die Spaltbildung aufgrund
baulicher Fehler kann hiermit jedoch nur in einer Ebene werden. Außerdem ist der
technische Aufwand für diese Lösung relativ groß.
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Die Erfindung geht von einem weiteren, zum Stand der Technik gehörigen
Vorschlag (DE-OS 26 14 895) aus. Hierbei ist der axial und radial im Schwenkrohrende
beweglich gelagerte Schleißring mdgdkFr Ringfläche ausgebildet, die mit dem Beton
und deswegen mit dem jeweiligen hydrostatischen Druck des Betons beaufschlagt ist;
ein Dichtring ist zwischen das Schwenkrohr und das innere Schleißringende eingelegt.
Diese Spaltsicherung stößt auf die Schwierigkeit, daß in einer kritischen Phase,
in der das Schwenkrohr mit dem Schleißring von einer Zylinderöffnung über den Mittelsteg
der Brillenplatte vor die Mündungsöffnung des zweiten Zylinders schwenkt, ein Kurzschluß
zwischen dem Schwenkrohr und dem Vorfüllbehälter auftritt, der zum Zusammenbrechen
des hydrostatischen Druckes im Druckraum führt. Dann ist die SPaltbildunq unveraurcn
meidlich. Sie führt dazu, daß/Sand und keilförmige Bruchstücke von Steinen beim
Uberfahren des Mittelsteges der Brillenplatte und beim Auffahren auf deren seitlichen
Bereich
der Schleißring und das Schwenkrohr weggedrückt werden.
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Die Fremdkörper werden durch die anschließende Druckbeaufschlagung
des Schleißringes auch nicht mehr entfernt. In der Praxis erfordert das ein laufendes
Nachstellen des Schwenkrohrlagers, indem sich der untere Bogen des C-förmigen Schwenkrohres
abstützt, um dem Dichtring eine zusätzliche mechanische Vorspannung zu geben. Die
hydrostatische Nachspannung ist deswegen nicht ausreichend, um die Spaltbildung
auszuschließen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schleißring hydrostatisch
in allen Phasen der Schwenkbewegung des Rohres derart vorzuspannen, daß eine spaltfreie
Auflage des Schleißringes auf der Brllenplatte gewährleistet ist, ohne daß während
der Nutzungsdauer der Pumpe bzw. ihrer Verschleißteile eine mechanische Nachspannung
erforderlich wird.
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GemäB der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen
dem Schwenkrohr und/oder dem Schwenkarm einerseits und dem Schleißring andererseits
mindestens ein gegenübevEem Beton abgedichteter Druckraum angeordnet ist, der mit
einem unter ständig nachspannendem Druck stehenden Druckmedium gefüllt ist, auf
welchem der Schleißring schwimmend und allseitig pendelnd gelagert ist.
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Durch die Ausbildung des Druckraumes wird gewährleistet, daß ein vom
jeweiligen hydrostatischen Druck des Betons unabhängiges Druckmedium zur Spaltsicherung
zur Verfügung steht.
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Dieses Hilfsmedium gewährleistet daher auch eine von den Schwankungen
des hydrostatischen Pumpendruckes unabhängige Nachspannung des Schleißringes, wobei
der vom Schleißring zurücklegbare Nachstellweg ohne weiteres auf die gesamte
Nutzungsdauer
eingerichtet werden kann; in der Praxis genügen hierfür Längen von 3 bis 4 mm. Die
schwimmende Lagerung des Schleißringes und dessen allseitige Pendelung gestatten
hierbei einen Ausgleich aller spaltbildenden Faktoren, ohne daß der Andruck des
Schleißringes wesentlichen Änderungen unterlegt.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Schleißring selbst
als Schwimmkörper benutzt, indem eine ringförmige Ausbildung des Druckraumes und
dessen Abschluß mit einem ringförmigen Stufenkolben vorgeschlagen wird, der vorzugsweise
von dem-Schleißring bzw. einem mit diesen verbundenen Ring gebildet wird. Im letztgenannten
Fall ist gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung der Schleißring in seiner Länge
unterteilt, wodurch hintereinandergeschaltete Ringe entstehen, die z.B. ineinandergesteckt
und durch Stufen zentriert werden.
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Diese Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen die Ableitung des
Verschleißes auf einen der Teilringe, während die Kolbenpassung in einem entsprechend
aufwendia gearbeiteten Ring ausgeführt ist. In Verbindung mit diesem Vorteil, aber
auch unabhängig davon kann man gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
einen Gleitring verwirklichen, welcher den Druckraum abschließt und dazu dient,
den Schleißring zu lagern. Die Bedeutung dieser Ausführung liegt in dem vergleichsweise
großen Pendelwinkel bei ausreichender Abdichtung, weil der Schleißring nicht mehr
unmittelbar in den Druckraum eingepaßt ist.
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Man kann jedoch den Schleißring auch seinerseits auf Schwimmkörpern
lagern. Das ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, bei der der
Schleißring auf mehreren Kolben abgestützt ist, deren Zylinder durch einen Ringkanal
miteinander
verbunden sind.
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Ferner ist es für Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Druckraum
mit einem hydraulischen Hilfsmedium beaufschlagt ist, von erheblicher Bedeutung,
daß bei etwaigen Undichtigkeitender Ubertritt gefährlicher Leckölmengen in den Betonvermieden
wird. Als Sicherung hiergegen sieht die Erfindung einen zwischen den Druckraum und
die Druckquelle eingeschalteten Zwischenkolben vor. Dieser Kolben kann infolge seines
begrenzten Kolbenweges mit seiner der Druckquelle abgewandten Seite nur eine geringe
und vorgegebene Menge an Drucköl nachspeisen, die man zweckmäßig auf den gewünschten
Nachstellweg begrenzt. Bei der Ausführungsform der Erfindung ist der Zwischenkolben
stufenförmig ausgebildet und gestattet auf diese Weis-e--eine Über- oder Untersetzung
des von der Druckquele -a;ur -Verfügung gestellten Druckes, der deswegen -z.B, der
Druck sein kann, welcher in den çneumatischen Brems->-ánl en-- --eines --Fahrzeuqes
-zur Verfügung steht, auf dem die erfindungsgemäße Pumpe aufgebaut ist. Eine stufenförmige
Ausbildu-ng-dies Zwischenkolbens-ist aber grundsätzlich auch für Ausführungsformen
der Erfindung geeignet, die mit einem über-oder untersetz-ten pneumatischen Druck
im Druckraum arbei-ten.
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Andererseits sollte auch Vorsorge für Störfälle getroffen werden,
bei denen der -Druck im Druckraum abfällt, weil dann die Spaltfreiheit des Schleißringes
nicht mehr gewährleistet ist, insbesondere wenn keine Möglichkeit besteht, den Druckabfall
von außen ohne weiteres festzustellen. Deswegen ist bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung außerdem vorgesehen, in die zum Druckraum führende Leitung ein Rück'
schlagventil oder eine Drossel einzubauen, welche das Zurückfließen des Druckmediums
aus dem Druckraum bei Abfallen des
Quellendruckes verhindert bzw.
verlangsamt.
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Um auch schnelle axiale Bewegungen des Schleißringes zu ermöglichen,
schlägt die Erfindung vor, zwischen dem Rückschlagventil und dz Drossel und dem
Druckraum einen Gasdruckspeicher anzuordnen. Auch der Zwischenkolben kann durch
Gasdruck oder eine mechanische Feder vorgespannt sein.
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Der Druckraum ist vorzugsweise mit einem hydraulischen Hilfsmedium
beaufschlagt Es kann zweckmäßig sein, das Medium zur Abfederung zu verwenden, indem
man es elastisch wählt; dafür kommt vorzugsweise Druckluft in Betracht. Bei einer
besonderen Ausführungsform der Erfindung ist unter ringförmiger Ausbildung des Druckraumes
ein sich auf dem Schleißring abstützender Dichtring vorhanden, der aus -elastischem
Werkstoff besteht; dies-er-Dichtring hat auger seiner-Dichtfunktion auch die des
RingRolbenst wobei seine Elastizität ausgenutzt wird.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachtfolgenden Beschreibung von -Ausführungsformen anhand der
Figuren in der Zeichnung-, es zeigen Fig. 1 in Seitenansicht und im Schnitt1 -sowie
unter zum Teil schematischer Wiedergabe, jedoch nur soweit zum-Verständnis der Erfindung
erforderlich, die Schaltung -des hydraulischen Druckmediums bei einer ersten AusfUhrungsform
der Erfindung, Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung eine abgeänderte
Ausführungsform,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung
in den Fig. 1 und 2 entsprechender Darstellung, jedoch unter Fortlassung der verschiedenen
Elemente im Arbeitskreis des Druckmediums und Fig. 4 denGegenstand der Fig. 3 im
Schnitt längs der linie A-B der Fig. 3.
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In den Figuren ist lediglich der Vorfüllbehälter 1 einer Pumpe für
breiige Massen, vorzugsweise für Beton wiedergegeben, und die mit ihm unmittelbar
zusammenwirkenden Teile der Pumpe sind zum überwiegenden Teil in abgebrochener Darstellung
gezeichnet.
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Abgabeseitig schließt sich an den Vorfüllbehälter 1 eine Förderleitung
2 an, welche mit dem betreffenden Ende eines Schwenkrohres 3 drehbeweglich bei 4
verbunden ist. Dieses Schwenkrohrende sitzt in einem Lager 5.
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Pumpenseitig ist einer der Förderzylinder bei 6 gezeichnet, welcher
außen auf der Wand 7 des Vorfüllbehälters befestigt ist. In dem Zylinder läuft ein
Kolben 8 auf einer Kolbenstange 9.
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Auf der Innenseite 10 der Wand 7 sitzt eine Brillenplatte 11, welche
eine der Anzahl der Förderzylinder 6 entsprechende Anzahl von Öffnungen 12 aufweist.
Die Brillenplatte 11 ist auf der Innenseite 10 der Wand 7 befestigt. Auf ihrer Außenseite
stützt sich ein allgemein mit 13 bezeichneter Schleißring ab, der gemäß dem in Fig.
1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel axial in einen nachlaufenden Ring 14 und in
einen vorlaufenden Ring 15 unterteilt ist. Die beiden Ringe sind an ihren sich aufeinander
abstützenden Stirnseiten mehrfach abgedreht, so daß sich eine Stufe 16 ergibt, die
die Ringe axial zentriert.
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Der Ring 15 ist ein auswechselbares Verschleißteil, so daß der Ring
14 gegen Verschleiß geschützt ist und zur Verfügung
steht, um eine
spaltfreie Auflage des Ringes 15 auf der Brillenplatte 11 zu gewährleisten.
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Dazu ist der nachlaufende Ring 14 in einem Gleitring 17 gelagert,
welcher auf seiner Rückseite eine Dichtung 18 zum Flansch 19 des Schwenkrohres 3
und auf seiner Innenseite eine Dichtung 20 zum nachlaufenden Ring 14 aufweist. Wie
durch den radialen Spalt 21 angedeutet ist, kann sich der Gleitring 17 radial bewegen.
Dadurch ist es möglich, einen Druckraum 22 dicht zu halten, der in axialer Richtung
mit dem Gleitring 17 und dem durch eine Stufe 23 außen als Stufenkolben ausgebildeten
Schleißring 14 begrenzt ist. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, bleibt die Abdichtung
des Druckraumes auch bei Pendelbewegungen des Schleißringes 13 erhalten.
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Die radial äußere Begrenzung des Druckraumes 22 bildet die betreffende
Bohrung eines Schwenkarmes 24, die mit einer Dichtung 25 versehen ist. Zugang zum
Druckraum bildet eine Radialbohrung 26 und eine anschließende Axialbohrung 26 in
einer Schwenkwelle 27, die von einem bei 28 angedeuteten hydraulischen Zylinder
hin- und herbewegt wird. Der Axialkanal 26 ist über einen Nippel 29 an eine durch
ein Rückschlagventil 30 gesicherte Druckleitung 31 angeschlossen.
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Diese Druckleitung triton der Stirnseite eines Zylinders 32 aus,dessen
Druckraum 33 aus einer Leitung 34 mit einem Rückschlagventil 35 mit einem hydraulischen
Hilfsmedium aus einem Tank 36 versorgt wird.
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In der gegenüberliegenden Stirnseite des Zylinders 32 läuft ein Kolben
37, der mit zwei hintereinander angeordneten Dichtungen abgedichtet ist. Dieser
Kolben hat eine Kolbenstange 38 mit einer Handhabe 39. Ein kolbenstangenseitiges
Ende läuft in einemDruckraum 40, das mit dem hydraulischen Arbeitsmedium
über
eine Druckleitung 41 beaufschlagt ist, welche mit Druck aus einer nicht wiedergegebenen
Druckquelle beaufschlagt ist. Die Druckquelle kann eine eigens dafür installierte
Pumpe sein. Es lassen sich aber auch vorhandene Druckmittelpumpen verwenden, z.B.
die Druckquelle für die Hydraulik der Betonpumpe bzw. eine Druckquelle auf dem Fahrzeug,
auf dem solche Pumpen normalerweise installiert werden. Es kommen beispielsweise
in Betracht: Der Druck des Arbeitsmediums, das den Förderkolben 8 über die Kolbenstange
9 antreibt, der hydraulische Druck, der beispielsweise in einem Rührwerksantrieb
zur Verfügung steht, das in dem Vorfüllbehälter angeordnet ist, aber auch der Druck
in der Bremspneumatik des Fahrzeuges oder ein speziell für die Beaufschlagung des
Druckraumes 23 vorgesehener hydraulischer oder pneumatischer Druck.
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Längs der Mittellinie A-B sind zwei Ausführungsformen der Erfindung
wiedergegeben. In der oberen Hälfte ist der Schleißring in axialer Richtung hinsichtlich
der auf seine Rückseite 42 wirkenden hydrostatischen Betonkräfte ausgeglichen. Dazu
dient die Schrägfläche 43 im Inneren des Schleißringes 15, mit der sich der Schleißring
konisch aus der zylindrischen Bohrung 44 erweitert. Die Erweiterung ist so gewählt,
daß sie in ihrem Maximum etwas weniger als den Außendurchmesser des Schleißringes
erreicht. Das bedeutet, daß der im Druckraum 23 zur Verfügung stehende Arbeitsdruck
vilkum Anpressen des Schleißringes 13 auf die Brillenplatte 11 zur Verfügung steht,
jedoch keine hydrostatischen Kräfte des Betons in axialer Richtung auf den Schleißring
einwirken.
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In der unteren Darstellung fehlt die konische Erweiterung 43 des Schleißringes
13. Die zylindrische Bohrung 44 verläuft durch die beiden axial hintereinander geschalteten
Ringe 14, 15.
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Infolgedessen wirkt auch der Druck auf die Stirnseite 42 des
Schleißringes
aus dem Beton als Anpreßkraft auf die Brillenplatte 11.
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Im Betrieb kann man unter Benutzung der Handhabe 39 den Spannkolben
hin- und herbeweqen und auf diese Weise vor der ersten den Druckraum 22 Inbetriebnahme
der Pumpe/mit Druckmedium aus dem Tank 36 füllen.
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Der hydraulische Druck im Druckraum 22 wird durch die über setzung
des in der Leitung 41 herrschenden Druckes von der Kolbenstangenseite auf die Kolbenseite
bestimmt. Bei Gegenkräften kann das hydraulische Druckmittel infolge seiner Absicherung
durch die Rückschlagventile 30 und 35 nicht in den Tank 36 zurückgelangen.
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Sofern im Druckraum 22 eine Undichtigkeit auftritt, kann nur das durch
den Kolben 37 begrenzte Volumen in den Beton übertreten. Diese Menge läßt sich unterhalb
einer gefährlichen Grenze halten.
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Der Druck im Druckraum 22 beaufschlagt den Stufenkolben des Schleißringes
so, daß dieser in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise um Punkte auf der Ringmittellinie
pendeln kann, so daß sich stets eine spaltfreie Auflage auf der Brillenplatte 11
ergibt.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird anstelle des in Fig. 1 S-förmig
gebogenen Schwenkrohres 3 ein C-förmiges Schwenkrohr 3a verwendet. Dieses Schwenkrohr
hat ein Gleitlager 50 im Vorfüllbehälter 1, nämlich einen festen Lagerstein 51 und
einen mit diesem zusammenwirkenden Gleitstein 52, der auf dem ihm zugeordneten unteren
Rohrbogen 53 des Schwenkrohres 3a gelagert ist.
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In dem unteren Flansch 54 des Schwenkrohres 3a befindet sich ein Ringkanal
55, der aus einer Leitung 56 mit dem Hilfsmedium unter Druck gesetzt wird, das aus
der Leitung 41 unter Uberwindung
eines Rückschlagventiles 57 eingespeist
werden kann.
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Der Ringkanal ist über mehrere axiale Bohrungen 58, 59 mit Zylinderbohrungen
60 bzw. 61 im Flansch 54 des Schwenkrohres 3a verbunden, und die Zylinderräume 60
bilden zusammen den Druckraum.
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Wie an dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Schleißring 13 selbst
als Schwimmkörper ausgebildet ist, ist der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 einteilige
Schleißring 13 auf mehreren Kolben 61 gelagert, die symmetrisch um den Umfang des
Schleißringes verteilt angeordnet sind und sich auf der Rückseite eines Schleißringflansches
62 abstützen.
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Das Zentrum der Pendelbewegung des Schleißringes 13 liegt im Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 etwa in der Mitte des zylindrischen Abschnittes 64, an den sich der
konische Abschnitt 65 anschließt, der zur Entlastung des auf der hinteren Stirnseite
66 ruhenden Betondruckes dient.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist das Schwenkrohr 3,
dessen Form der nach Fig. l entspricht, axial verschieblich im Schwenkarm 24 gelagert.
Zur Abdichtung genügt eine Ringdichtung 70, die sich auf der Außenseite des Schwenkrohres
3 abstützt. In der Fig. 4 ist angedeutet, daß die Oberfläche 71 der Brillenplatte
11 ungleichmäßig verschlissen und daher gewölbt ist. Auch im Ausführungsbeispiel
nach den Fig.
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3 und 4 liegt das Zentrum der Pendelbewegung des Schleißringes 13
iln vorderen Teil des zylindrischen Abschnittes 64, an den sich der konische Teil
65 anschließt. Die infolge der starken Verschleißerscheinungen auf der Oberfläche
71 für eine spaltfreie Anlage des Schleißringes 13 notwendige Pendelbewegung ist
relativ groß, so daß auch im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 das im Durchmesser
kleinere rückwärtige Ende 73 des
als Stufenkolben ausgebildeten
Schleißringes in einem Gleitring 17 liegt, dessen Anordnung und Ausbildung dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 entspricht. Der im Durchmesser größere Teil 74 des Schleißringes 13
bildet mit seiner rückwärtigen Stirnseite die vordere axiale Begrenzung des Druckraumes
22, der ringförmig ausgebildet ist.