DE9421046U1 - Feststoffpumpe - Google Patents

Description

HAUCK, GRAALFS, WEHNERT, DÖRING," SIEMONS
38 744-19 HAMBURG - MÜNCHEN - DÜSSELDORF

PATENT- U. RECHTSANW. · NEUER WALL 41 · 20354 HAMBURG

Abel GmbH & Co. Handels- + Verwaltungsgesellschaft
Abel-Twiete 1

21514 Buchen

EDO GRAALFS, Dipl.-Ing. NORBERT SIEMONS, Dr.-Ing. HElDI REICHERT, Rechtsanwälte Neuer Wal! 41, 20354 Hamburg Telefon (040) 36 67 55, Fax (040) 36 40 Telex 2 11 769 inpat d

HANS HAUCK, Dipl.-Ing. WERNER WEHNERT, Dipl.-Ing. Mozartstraße 23, 80336 München Telefon (089) 53 92 36, Fax (089) 53 12 Telex 5 216 553 pamu d

WOLFGANG DÖRING, Dr.-Ing. Mörikestraße 18, 40474 Düsseldorf Telefon (0211) 45 07 85, Fax (0211) 454 32 Telex 8 584 044 dopa d

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT /PLEASE REPLY TO:

HAMBURG,

19. Januar 1995

Feststoffpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Feststoffpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Feststoffpumpen, die mit zwei parallelen Pumpenzylindern arbeiten, die abwechselnd den Schlamm ansaugen und ausdrücken und die von Hydraulikzylindern betätigt werden, sind allgemein bekannt und befinden sich vielfach im Einsatz. Den beiden Einlaßöffnungen des Pumpengehäuses bzw. Einlaßventilen sind Einlaßventilzylinder zugeordnet, die abwechselnd öffnen und schließen, um das Ansaugen des Schlammes zu ermöglichen, der ggf. durch eine geeignete Zuführvorrichtung herantransportiert wird. Den Auslaß-

. .

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Öffnungen des Pumpengehäuses bzw. den Auslaßventilen sind außerdem zwei Auslaßventilzylinder zugeordnet, die abwechselnd öffnen und schließen, damit der Schlamm über eine gemeinsame Ausgangsleitung ausgepreßt wird.

Bei einer bekannten Feststoffpumpe dieser Bauart ist bekannt, die Einlaß- und Auslaßventile senkrecht zu den Achsen der Pumpenzylinder anzuordnen. Dadurch wird der Schlamm während des Ansaugvorgangs um 90° umgelenkt. Wird für die Zuführung eine Zuführvorrichtung, beispielsweise eine Doppelwellenzuführschnecke verwendet, ist für diese ein erheblicher Energieaufwand erforderlich, um eine optimale Füllung der Pumpenzylinder zu erhalten. Außerdem besteht der Nachteil, daß die Ventilstangen der Saugventile die Auslaßpassage des Pumpengehäuses unterteilen. Dadurch wird die Förderung von Schlämmen mit großen Feststoffpartikeln, wie zum Beispiel Steinen oder dergleichen, eingeschränkt.

Es ist auch bereits bekanntgeworden, die Einlaß- bzw. Auslaßventil zylinder nicht rechtwinklig anzuordnen, sondern gegenläufig parallel und parallel zu den Pumpenzylindern. Da die Auslaßventile und die Pumpenzylinder annähernd in

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einer Ebene liegen, sind die Einlaßventile derartig anzuordnen , daß der eingepreßte Schlamm eine zweimalige Umlenkung von 90° zum Pumpenzylinder erfährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feststoffpumpe der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß die Strömung in dem Pumpengehäuse beim Ansaugen des Schlammes eine möglichst geringe Richtungsänderung erfährt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Feststoffpumpe liegen die Achsen der Einlaßventilzylinder und der Pumpenzylinder so nahe zusammen und Pumpenkammer, Einlaßventilkammer und der zugehörige Verbindungsbereich sind so geformt und gehen derart ineinander über, daß die angesaugte Strömung keine Umlenkung erfährt, die über einen Winkelbereich von etwa 45° und weniger hinausgeht. Damit diese nur geringfügige Umlenkung erreicht wird, ist es zweckmäßig, wenn die Einlaßventilkammer eine Abmessung aufweist, daß ein relativ großer Strömungsquerschnitt geschaffen ist für den Übergang zur eigentlichen Pumpenkammer, welche dem jeweiligen Pumpenzylinder gegenüberliegt. Voraussetzung ist ferner, daß die Auslaßventilkammer bzw. das Auslaßventil nicht in

gleicher Höhe liegt wie der Pumpenzylinder, sondern ebenfalls einen gewissen Versatz dazu hat. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Versatz derart, daß die Achse des Pumpenzylinders noch außerhalb der Auslaßventilöffnung liegt. Dadurch ist für die Strömung nach außen ebenfalls eine Umlenkung erforderlich. Diese Umlenkung ist jedoch relativ unproblematisch, da es möglich ist, mit Hilfe des Pumpenzylinders bzw. seines entsprechenden Antriebs dafür einen ausreichenden Druck zu erzeugen, um für das einwandfreie Ausströmen des Schlamms zu sorgen.

Die Zuführvorrichtung, beispielsweise eine Doppelwellenschnecke, kann entweder im oberen oder im unteren Bereich der Feststoffpumpe angeordnet werden, je nach den betrieblichen Anforderungen. Liegt sie unten, kann sie direkt auf dem Boden angeordnet werden, was in manchen Einsatzfällen, bei denen eine geringe Einlaufhöhe in den Schneckeneinlaufflansch gefordert ist, von Vorteil ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilsitze für die Einlaß- und Auslaßventile auswechselbar angeordnet und vorzugsweise durch Verschraubung befestigt. Der Ventilsitz wird vorzugsweise von einem Ring gebildet, der mit Hilfe einer geeigneten Ventilsitzplatte durch Verschraubung befestigt ist.

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Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung liegen sämliche Achsen von Pumpen- und Ventilzylinder parallel. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die parallelen Achsen von Einlaßventilzylinder und Auslaßventilzylinder im Winkel zu den Achsen der Pumpenzylinder. Auf diese Weise erfolgt eine Dreifachumlenkung der angesaugten Strömung zum Pumpenzylinder, wobei jedoch die Umlenkungswinkel relativ klein sind. Dagegen erfolgt eine relativ starke Umlenkung für die abgegebene Schlammenge, wobei jedoch der Winkelbereich für die Umlenkung sich ebenfalls in Grenzen hält.

Die Schräganordnung von Einlaß- und Auslaßzylinder ist an sich bekannt. Bei der bekannten Pumpe sind die entsprechenden Ventilsitze in den entsprechenden Leitungsabschnitten untergebracht. Die Einlaßströmung wird bei der bekannten Pumpe ebenfalls um 90° gelenkt, während die Auslaßströmung keinerlei Umlenkung erfährt.

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Achsen der Einlaßventilzylinder im spitzen Winkel zueinander verlaufen, wobei ihr Schnittpunkt im Bereich der Zuführvorrichtung liegt. Die Auslaßventilzylinder haben eine gleiche Anordnung wie bei der eingangs be-

schriebenen Ausführungsform der Erfindung. Wird bei der dritten Ausführungsform eine Doppelwellenschnecke für die Zuführung verwendet, dann liegt der Schnittpunkt der beiden Achsen der Einlaßventilzylinder etwa auf einer Linie zwischen den beiden Schneckenwellen. Die Pumpenzylinder und die Schneckenwellenförderer liegen annähernd auf einer Achse, wobei jedoch der Schlamm bei der Förderung in die Pumpenzylinder über die Einlaßventilkammer eine Umlenkung erfährt, deren maximaler Winkel sich wiederum in Grenzen hält und deutlich unter 60°, vorzugsweise kleiner als 45°, ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert·

Fig. 1 zeigt den Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Pumpe nach der Erfindung während eines Ausschiebevorgangs .

Fig. 2 zeigt die Pumpe nach Fig. 1 während des Befüllungszustands.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf die Pumpe nach Fig. 1.
Fig. 4 zeigt die Seitenansicht der Pumpe nach Fig. 1.

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Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Pumpe nach der Erfindung während des Ausschiebens.

Fig. 6 zeigt die Pumpe nach Fig. 5 während des Auffüllens.

Fig. 7 zeigt die Seitenansicht der Pumpe nach Fig. 5 oder 6.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die weitere Ausführungsform einer Pumpe nach der Erfindung während des AusSchiebens.

Fig. 9 zeigt die Pumpe nach Fig. 8 während des Füllens.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf die Pumpe nach Fig. 8 oder 9.

Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Pumpe nach der Erfindung.

Fig. 12 zeigt die Draufsicht teilweise im Schnitt der Pumpe nach Fig. 11.

In den Figuren 1 bis 4 ist eine Feststoff pumpe 10 darge-

stellt, von der jedoch nur ein Pumpenzylinder 12, ein Einlaßventilzylinder 14, ein Schneckenförderer 16 sowie ein Auslaßventilzylinder 18 dargestellt wird. Die genannten Teile sind mit einem Pumpengehäuse 20 verbunden, in dem eine Einlaßventilkammer 22 und eine Pumpenkammer 24 ausgebildet sind. Es versteht sich, daß das Pumpengehäuse 20 vertikal unterteilt ist zur Bildung von zwei Einlaßventilkammern bzw. Pumpenkammern.

Der Auslaßventilzylinder bzw. das Auslaßventil ist mit einem getrennten Gehäuseteil 26 verbunden.

Zwischen dem Schneckenförderer 16 und einer Einlaßöffnung 32, die von einer Platte 34 gebildet ist, mit der ein Ventilsit zring 36 im Pumpengehäuse 20 festgelegt ist, wobei die Platte 34 am Pumpengehäuse 20 festgeschraubt ist, ist ein Saugzylinder 38 geschaltet. Seine Achse verläuft etwas schräg zur Öffnung 32. In Fig. 1 ist das mit 40 bezeichnete Ventilglied in der Anlage am Ventilsitzring 36 dargestellt, wobei der Ventilkegel an der Kolbenstange des Einlaßventilzylinders 14 durch Schraubung befestigt ist. Der Pumpenkolben 42 des Pumpenzylinders 12 ist in der weitesten ausgefahrenen Stellung. Er ist, wie nicht näher dargestellt, mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 44 angetrieben. Das Auslaßventilglied 46, das in gleicher Weise aus-

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gebildet und angebracht ist, ist in der Offenstellung gezeigt. Der zugehörige Ventilsitz 48 läßt mithin die aus dem Pumpenzylinder 12 austretende Schlammenge in die zugehörige Auslaßventilkammer 48 hindurch. Die Auslaßventilkammer beider Auslaßventile sind geraeinsam an einen mittigen Ausgangsstutzen 50 angeschlossen. In der in Fig. 1 gezeigten Darstellung wird mithin Schlamm aus dem Pumpenzylinder 12 über das geöffnete Ventil 46 in den Stutzen 50 herausgedrückt. Dabei ist das Einlaßventil 40 geschlossen. In dieser Position kann daher der Schneckenförderer 16 keinen Schlamm in das Pumpengehäuse 10 fördern. Der Schneckenförderer 16 ist im übrigen von einem geeigneten Antrieb 52 angetrieben und wird bei 54 von oben auf nicht dargestellte Weise gefüllt. Fig. 2 zeigt ein geöffnetes Ventil 40 und ein geschlossenes Ventil 46. Man erkennt dabei, daß die Strömung, die durch den Schneckenförderer 16 und durch das Einfahren des Pumpenkolbens 42 in den Kammern 22 und 24 erzeugt wird, eine schwache S-Kurve vollzieht, daher nur geringfügig umgelenkt wird, in jedem Fall um einen Winkel kleiner als 45° gegenüber den Achsen von den Ventilen 14 bzw. der Pumpenzylinder 12. Daher ist der Strömungswiderstand relativ gering. Dies liegt daran, daß die Achsen der Ventilzylinder 14, die koaxial sind zu den Achsen der Einsaugöffnung, sehr nahe an den Achsen der Pumpenzylinder 12 liegen. Der unterste Punkt der Ansaug-

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Öffnung 32 liegt nur geringfügig außerhalb des obersten Punktes des Pumpenzylinders 12. Darüber hinaus ist die Einlaßventilkammer 22 relativ groß im Verhältnis zur Pumpenkammer 24 ausgeführt, so daß die Strömung, die sich zwischen den Kammern 22, 24 einstellt, einen schrägen Verlauf hat im Winkel zu den erwähnten Achsen. Durch diese relativ schwache Umlenkung ist die erforderliche Druckkraft für den Förderer 54 relativ gering. Die Achsen der Auslaßventilzylinder 18 sind hingegen deutlich zu den Achsen des Pumpenzylinders 12 versetzt. Im gezeigten Falle liegt der oberste Punkt der Auslaßöffnung noch außerhalb der Achse des Pumpenzylinders 12, so daß die vom Pumpenzylinder ausgepreßte Schlammenge ebenfalls eine schwach S-förmige Kurve durchströmt. Mithin wird eine sehr kompakte Pumpe erhalten, die optimale Strömungsverhältnisse verwirklicht.

In Fig. 4 ist die Seitenansicht der Pumpe nach den Figuren 1 bis 3 dargestellt, wobei man erkennt, daß sie auf einem Gestell 56 angeordnet ist, das auf einem nicht gezeigten Untergrund aufsteht, wobei der Zuführförderer 16 über dem Untergrund angehoben ist. Bei der Ausführungsform nach den Figuren 5 bis 7 sind die Verhältnisses genau umgedreht. Da jedoch gleiche Teile wie bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 verwendet werden, werden auch gleiche Be-

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zugszeichen eingesetzt, denen lediglich ein "a" hinzugefügt ist.

Bei den Figuren 5 bis 7 ist das Pumpengehäuse 20a um 180° verdreht, wodurch die Auslaßventilzylinder 18a oberhalb der Pumpenzylinder 12a liegen und die Einlaßventilzylinder 14a unterhalb. Dadurch kann der Schneckenförderer 16a unmittelbar auf dem Untergrund aufstehen (siehe Fign. 5 und 6), was für manche Einsatzzwecke von großem Vorteil ist. In der Wirkungsweise und auch im übrigen Aufbau liegt jedoch kein Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 vor.

Man erkennt an den Figuren 8 bis 10, daß das Pumpengehäuse 20b, das sehr ähnlich dem nach den Figuren 1 bis 3 geformt ist, in der Zeichenebene um einen Winkel von etwa 30° entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung gedreht ist, wobei die Achsen der Ventilzylinder 14b, 18b diese Drehung entsprechend mitgemacht haben. Die Achsen der Pumpenzylinder 12b und des Förderers 16b verbleiben hingegen in der Horizontalen. Auf diese Weise ist der Saugzylinder 38a etwas mehr geneigt. Der Abgangsstutzen 50b ist jedoch wie in den Figuren 1 bis 3 mit horizontaler Achse ausgeführt. Wie in den Figuren 1 und 2, zeigt Fig. 8 das Ausschieben von Schlamm und Fig. 9 das Ansaugen bzw. Auffüllen des Pumpen-

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Zylinders 12b. Auf die Funktion muß daher im einzelnen nicht mehr eingegangen werden. Man erkennt jedoch aus den Figuren 8 und 9, daß die Strömung vom Saugzylinder 38b bis zum Pumpenzylinder 12b beim Ansaugen dreimal umgelenkt wird. Diese Umlenkung erfolgt jedoch stets wiederum über einen relativ schwachen Winkel, so daß der Strömungswiderstand relativ gering ist.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 11 und 12 sind Pumpenzylinder 12c, Schneckenförderer 16c sowie Auslaßventilzylinder 18c in gleicher Weise angeordnet wie bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4. Allerdings liegen die Achsen von Auslaßventilzylinder 18c und Schneckenförderer 16c näher zusammen. Dies beruht darauf, daß die Einlaßöffnungen 32c in das Ventilgehäuse 20c in Höhe der Achsen der Pumpenzylinder 12c liegen. Damit jedoch eine Ventilanordnung zum wahlweisen Verschließen der Öffnungen 32c möglich ist, haben die Öffnungen divergierende Achsen, wie sich aus Fig. 12 ergibt. Entsprechend verlaufen die Achsen der Einlaßventilzylinder 14c, die sich auf einer Linie schneiden, die mittig zwischen den Schneckenwellen 16c liegt. Daher muß die aus dem Ansaugzylinder 38c in das Ventilgehäuse 22c und anschließend in das Pumpengehäuse 24c eintretende Strömung einen schwachen S-Verlauf nehmen, um in den Pumpenzylinder 12c eintreten zu können. Auch

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hier ist daher ein relativ geringer Strömungswiderstand vorhanden.

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Claims (9)

- 14 Ansprüche ;

1. Feststoff pumpe, mit einein, Pumpengehäuse, zwei parallelen von Hydraulikzylindern angetriebenen Pumpenzylindern, die mit jeweils einer Pumpenkammer verbunden sind, einer Zuführvorrichtung für Schlamm, die über Einlaßventile mit Einlaßventilkammern verbunden ist, die ihrerseits mit jeweils einer Pumpenkammer in Verbindung stehen, wobei die Achsen von die Einlaßventile betätigenden Ventilzylindern parallel und im Abstand zu den Achsen der Pumpenzylinder verlaufen und die Einlaßöffnungen entgegengesetzt gerichtet zu den Pumpenzylindern am Pumpengehäuse geformt sind, wodurch die angesaugte Strömung eine zweifache Umlenkung erfährt, ferner mit Auslaßventilkammern, die über Auslaßventile mit jeweils einer Pumpenkammer verbindbar und an einem gemeinsamen Anschlußstutzen angeschlossen sind, wobei die die Auslaßventile betätigenden Ventilzylinder auf der den Einlaßventilzylindern gegenüberliegenden Seite am Pumpengehäuse angeschlossen sind und ihre Achsen parallel und im Abstand zu den Achsen der Pumpenzylinder und der Exnlaßventxlzylinder verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Einlaßzylinder (14, 14a) und der Pumpenzylinder (12, 12a) so nahe zusammenliegen und die

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Pumpenkammer (24, 24a), Einlaßventilkammer (22, 22a) und der Verbindungsbereich so ausgebildet sind und ineinander übergehen, daß die angesaugte Strömung keine Umlenkung mehr als im Winkelbereich von 45° oder kleiner gegenüber den Achsen der eines VentilZylinders (14) bzw. der Pumpenzylinder (12, 12a) erfährt.

2. Feststoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz zwischen den Achsen der Einlaßventilzylinder (14, 14a) und den Pumpen zylindern (12, 12a) höchstens das 1,5-fache des Durchmessers der Pumpenzylinder (12, 12a) ist.

3. Feststoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßventilzylinder (18, 18a) gegenüber den Pumpen zylindern (12, 12a) so weit versetzt angeordnet sind, daß der der Achse des zugehörigen Pumpenzylinders (12, 12a) nächstgelegene Punkt der Ventilöffnung auf der den Einlaßventilzylindern (14, 14a) gegenüberliegenden Seite der Achse des PumpenZylinders (12, 12a) liegt.

4. Fest stoff pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpenzylinder (12, 12a),

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Einlaßventilzylinder (14, 14a) und Auslaßventilzylinder (18, 18a) in parallelen Horizontalebenen angeordnet sind.

5. Feststoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventilzylinder (14, 14a) oberhalb oder unterhalb der Auslaßventilzylinder (18_f 18a) angeordnet sind.

6. Fest stoff pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung ein Doppelschneckenförderer (16, 16a) ist.

7. Feststoff pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (36, 48, 36a, 48a) mittels einer Schraubbefestigung lösbar befestigbar sind.

8. Feststoffpumpe, mit einem Pumpengehäuse, zwei parallelen von Hydraulikzylindern angetriebenen Pumpenzylindern, die mit jeweils einer Pumpenkammer verbunden sind, einer Zuführvorrichtung für Schlamm, die über Einlaßventile mit Einlaßventilkammern verbunden ist, die ihrerseits mit jeweils einer Pumpenkammer in Verbindung stehen, wobei die Einlaßöffnungen auf der zu

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den Pumpenzylindern entgegengesetzten Seite am Pumpengehäuse geformt sind, wodurch die angesaugte Strömung eine zweifache Umlenkung erfährt, ferner mit Auslaßventilkammern, die über Auslaßventile mit jeweils einer Pumpenkammer verbindbar und an einen gemeinsamen Auslaßstutzen angeschlossen sind, wobei die die Auslaßventile betätigenden Auslaßventilzylinder auf der den Einlaßventilzylindern gegenüberliegenden Seite am Pumpengehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Achsen von Eingangsventilzylindern (14b) und Auslaßventilzylindern (18b) im Winkel zu denen der Pumpenzylinder (12b) verlaufen und Pumpenkammer (24b), Einlaßventilkammer (22b) und der Verbindungsbereich so ausgebildet sind und ineinander übergehen, daß die angesaugte Strömung keine Umlenkung mehr als im Winkelbereich von 45° oder kleiner gegenüber den Achsen der Einlaßzylinder (14b) bzw. der Pumpenzylinder (12b) erfährt.

9. Feststoffpumpe, mit einem Pumpengehäuse, zwei parallelen von Hydraulikzylindern angetriebenen Pumpenzylindern, die mit jeweils einer Pumpenkammer verbunden sind, einer Zuführvorrichtung für Schlamm, die über Einlaßventile mit Einlaßventilkammern verbunden ist, die ihrerseits mit jeweils einer Pumpenkammer in Ver-

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bindung stehen, wobei die Einlaßöffnungen auf der zu den Pumpenzylindern entgegengesetzten Seite am Pumpengehäuse geformt sind, wodurch die angesaugte Strömung eine zweifache Umlenkung erfährt, ferner mit Auslaßventilkammern, die über Auslaßventile mit jeweils einer Pumpenkammer verbindbar und an einen gemeinsamen Auslaßstutzen angeschlossen sind, wobei die die Auslaßventile betätigenden Auslaßventilzylinder auf der den Einlaßventilzylindern gegenüberliegenden Seite am Pumpengehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Eingangsventilzylinder (14c) in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen, wobei der Schnittpunkt im Bereich der Zuführvorrichtung (16c) liegt und Pumpenkammer (24c), Einlaßventilkammer (22c) und der Verbindungsbereich so ausgebildet sind und ineinander übergehen, daß die angesaugte Strömung keine Unlenkung mehr als im Winkelbereich von 45° oder kleiner gegenüber den Achsen der Einlaßventilzylinder (14c) bzw. der Pumpenzylinder (12c) erfährt.

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