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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 17. September 1955 Bekanntgemacht am 13. Dezember 1956Registration date: September 17, 1955. Advertised on December 13, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

KLASSE 59a GRUPPE INTERNAT. KLASSE F 05 b CLASS 59a GROUP INTERNAT. CLASS F 05 b

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sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Die Ausbildung von Radialkolbenpumpe^ insbesondere von stufenlos regelbaren Radialkolbenpumpen, stößt bei großen Abmessungen auf Schwierigkeiten in der Beherrschung der durch die Kolben auf die Exzenterbahnen ausgeübten Kräfte. Bei Pumpen wurden deshalb Schuhe angewendet, um die Kolbenkräfte auf die meist kreisförmige und umlaufende Polkurve zu übertragen. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die als Pumpe gut arbeitende Konstruktion sich als Ölmotor nicht mehr wirtschaftlich verwenden läßt.The formation of radial piston pumps ^ in particular of infinitely variable radial piston pumps, encounters difficulties in mastering the by the large dimensions Piston forces exerted on the eccentric tracks. Shoes were therefore used in pumps to transfer the piston forces to the mostly circular and revolving pole curve. This Execution has the disadvantage that the construction, which works well as a pump, is an oil motor can no longer be used economically.

Es scheidet für große Abmessungen auch die bei kleinen Bauarten gebräuchliche Ausführung aus, den Kolben direkt oder unter Zwischenschaltung .eines Pilzes auf die Exzenterkurve einwirken zu lassen. Bei Radialkolbenpumpen an Stelle von Schuhen Rollen zu verwenden, hat den Vorteil, daß sich diese Pumpen auch als Ölmotoren benutzen lassen. Es ist jedoch nicht immer einfach, die Rollen so auszubilden, daß sie den gestellten Anforderungen an Lebensdauer und Betriebssicherheit entsprechen.For large dimensions, it is not possible to use the version commonly used for small designs, the piston act directly or with the interposition of a mushroom on the eccentric cam leave. Using rollers instead of shoes in radial piston pumps has the advantage that these pumps can also be used as oil motors. However, it is not always easy to do that To train roles in such a way that they meet the requirements for service life and operational safety correspond.

Es ist auch bekannt, bei Radialkolbenpumpeu für geringe Drücke Kugellager an Stelle von Rollen zu benutzen. Die von Kugellagern übertragbaren Kräfte, insbesondere bei umlaufendem Exzenter, sind infolge der nicht umlaufenden, sondern nur oszillierenden Bewegung sehr klein.It is also known to use ball bearings instead of radial piston pumps for low pressures To use roles. The forces that can be transmitted by ball bearings, especially when rotating Eccentrics are very small due to the not rotating, but only oscillating movement.

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Es ist auch bekannt, dem Kolbenbolzen vonIt is also known to the gudgeon pin of

Radialkolbenpumpen ein gewisses Spiel innerhalb des Kolbens zu geben, wodurch er sich um einen kleinen Betrag schräg zum Kolben einstellen kann.Radial piston pumps give a certain amount of play inside the piston, causing it to move around a can set a small amount at an angle to the piston.

Bei anderen Kolbenmaschinen und insbesondere Verbrennungsmotoren ist es bekannt, den Kolbenbolzen im Kolben mit Wälzlagern zu lagern und entweder die innere oder äußere Lauffläche, oderIn other piston engines and in particular internal combustion engines, it is known to use the piston pin to be stored in the piston with roller bearings and either the inner or outer running surface, or

ίο beide zusammen zu bombieren, so daß bei Durchbiegung des Kolbenbolzens eine gewisse Freiheit gewährleistet ist.ίο to camber both together, so that when there is a deflection the piston pin a certain freedom is guaranteed.

Es ist bei Radialkolbenpumpen auch bekannt, die Lagerfläche des Kolbenbolzens im Kolbenauge auf ein Mindestmaß in der Länge einzuschränken und die Kanten der Auflagerfläche zu bombieren, so. daß der Kolbenbolzen gegenüber dem Kolben eine gewisse Einstellbarkeit erhält.It is also known in radial piston pumps to have the bearing surface of the piston pin in the piston boss to reduce the length to a minimum and to camber the edges of the support surface, so. that the piston pin has a certain adjustability relative to the piston.

Die hierbei erzeugbaren Einstellmöglichkeiten genügen jedoch bei der Ausbildung großer Radialkolbenpumpen nicht' mehr. Bei diesen Pumpen findet infolge der überaus großen Kolbenkräfte und Momente nicht nur eine ^unvermeidbare Durchbiegung des Mittelzapfens und .des diesen Mittelas zapfen aufnehmenden Gehäuses statt, sondern auch eine unvermeidbare Durchbiegung des Kolbenbolzens. - ^v V"However, the setting options that can be generated in this way are no longer sufficient for the design of large radial piston pumps. In these pumps, as a result of the extremely large piston forces and moments, not only an unavoidable bending of the central pin and the housing that receives this central pin, but also an unavoidable bending of the piston pin. - ^v V "

Gegenstand der Erfindung ist-iiun eine Ausführung, die es gestattet, trotz der obengenannten unvermeidbaren Durchbiegungen des Mittelzapfens und Gehäuses einerseits und des Kolbenbolzens andererseits ein gutes Zusammenwirken der Laufrollen mit den Polkurven des Exzenters herbeizuführen und damit die mit Rollen ausgerüstete Radialkolbenpumpe auch für große Leistungen verwendbar zu machen. Die zu erhöhende Beweglichkeit der einzelnen Teile untereinander erstreckt sich auf die Beweglichkeit des Kolbenbolzens im Kolben und auf die Beweglichkeit der Rolle gegenüber dem Kolbenbolzen. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Kolbenbolzen mit einer schmalen Tragfläche in einer Tragbüchse und diese Tragbüchse mit einer schmalen Tragfläche im Kolben mittig gelagert ist, wodurch eine vergrößerte Einstellbarkeit des Kolbenbolzens gegenüber dem Kolben erzielt wird.The subject matter of the invention is an embodiment which allows it, despite the above-mentioned unavoidable deflection of the central pin and housing on the one hand and the piston pin on the other hand a good interaction of the rollers to bring about with the polar curves of the eccentric and thus equipped with rollers To make radial piston pumps usable also for large capacities. The mobility to be increased the individual parts with each other extends to the mobility of the piston pin in the Piston and the mobility of the roller in relation to the piston pin. This task is through solved that the piston pin with a narrow wing in a support sleeve and this Carrying liner with a narrow support surface is mounted in the center of the piston, creating an enlarged Adjustability of the piston pin relative to the piston is achieved.

Der Kolbenbolzen und der (vorzugsweise) geteilte Kolben können auch mittels kugelförmiger Stützflächen verbunden werden. Die Tragfläche kann auf dem (vorzugsweise) geteilten Kolben mittels kugeliger Berührungsflächen gehalten werden. Dabei wird der Kolbenbolzen von der Tragbüchse entweder von deren gesamter Länge oder auch von einer obenerwähnten schmalen Tragfläche gehalten.The piston pin and the (preferably) split piston can also be spherical Support surfaces are connected. The wing can be on the (preferably) split piston be held by means of spherical contact surfaces. The piston pin is removed from the support liner either of their entire length or of an above-mentioned narrow wing held.

Die im Kolben drehfest oder drehbeweglich angeordnete, vorzugsweise geteilte Büchse besitzt vorteilhaft innen Kugelflächen, auf die sich die. kugelförmige Tragfläche des Kolbenbolzens abstützt. The preferably split bushing, which is arranged in a rotationally fixed or rotatable manner in the piston advantageous inside spherical surfaces on which the. supported spherical bearing surface of the piston pin.

Die Laufrollen sind durch ein Pendelwälzlager gebildet, dessen Außenring ein entsprechend der Rollenbelastung vergrößertes Trägheitsmoment besitzt. Die Laufrollen können auch aus einem handelsüblichen Pendellager und einem Rollenmantel großen Trägheitsmomentes gebildet werden, in dem das Pendellager mit entsprechender Vorspannung untergebracht ist. Die Laufrolle wird zweckmäßigerweise wenigstens auf einer Seite durch eine Stützscheibe gegenüber dem Kolbenbolzen abgestützt, um ein Auspendeln des Lagers gegenüber dem Kolben oder dem Kolbenbolzen über ein zur Montage notwendiges geringes Mal3 hinaus zu verhindern.The rollers are formed by a self-aligning roller bearing, the outer ring of which has a corresponding to the Roller load has increased moment of inertia. The rollers can also consist of a commercial self-aligning bearings and a roller casing with a large moment of inertia are formed, in which the self-aligning bearing is housed with the appropriate preload. The caster will expediently at least on one side by a support disk opposite the piston pin supported to prevent the bearing from swinging in relation to the piston or the piston pin beyond what is necessary for assembly.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigtThe subject matter of the invention is shown in some exemplary embodiments in the drawing. It indicates

Bild ι Kolben mit Kolbenbolzen und Rolle mit handelsüblichem Pendellager,Image ι piston with piston pin and roller with commercially available self-aligning bearing,

Bild ι a Rolle aus Sonderlager mit verstärktem Außenring,Image ι a role from special bearings with reinforced Outer ring,

Bild 2 Kolben mit Kolbenbolzen und eingeschobener. Tragbüchse mit beiderseitiger schmaler Tragfläche,Fig. 2 Piston with piston pin and pushed in. Carrying rifle with narrower on both sides Wing,

Bild 2 a Kolbenbolzen und Tragbüchse mit bom-Werter Tragfläche,Fig. 2 a piston pin and support liner with bom-worth wing,

Bild 3 geteilter. Kolben mit kugeliger Trägbüchse, Image 3 split. Piston with spherical carrier sleeve,

Bild 3 a Bolzen mit kugeliger Tragbüchse in Ansicht, ·Fig. 3 a view of the bolt with a spherical support liner,

Bild 4 einteiliger Kolben mit geteilter Tragbüchse. Fig. 4 One-piece piston with a split support liner.

Die Durchbiegung des Kolbenbolzens 1, dessen. Durchmesser nicht beliebig groß· gewählt werden kann, würde bei großen Abmessungen in den bisherigen Ausführungen zu einer übermäßigen Beanspruchung an den tragenden Kurven J₀ des Exzenters 3 führen. Da die Rolle 4, wenn sie mit dem Kolbenbolzen 1, wie bisher üblich, durch Gleitlagerung verbunden ist, die Durchbiegung des Kolbenbolzens 1 mit ausführt, stellt sie sich schräg zur Laufbahn 3_ß des Exzenters 3. Diese bleibt, gehalten von den äußeren Exzenterscheiben 5, mit hoher Genauigkeit zylindrisch, auch wenn die Beanspruchungen recht groß sind. Die beiden Rollen 4 stellen sich aber infolge der hohen Biegebeanspruchung des Kolbenbolzens und der durch diese verursachten Durchbiegung schräg ein, so daß ihre Mantellinie zum Zeitpunkt der Berührung mit dem Exzenter den Teil eines Kegelmantels bildet. Bei dem Rollvorgang werden infolgedessen die Exzenterlaufbahnen 3_a nach der Mitte der Pumpe zu wesentlich stärker beansprucht als außen. Beim Einlaufen der Maschine sind starke Walzenpressungen zu erkennen, und es bildet sich an den Innenseiten 3_& des Exzenterringes 3 ein Grat. Bei sehr großen Ausführungen stellt sich außerdem infolge der Durchbiegung des Gehäuses der Exzenter 3 um einen gewissen Betrag schräg zur Achse des Zylindersterns, so daß die Laufbahnen 3_fl bei ihrer Rotation einen zur Drehachse des Zylindersterns um einen gewissen Betrag schräg gestellten Zylindermantel bilden.The deflection of the piston pin 1, whose. If the diameter cannot be selected to be arbitrarily large, large dimensions in the previous designs would lead to excessive stress on the load-bearing curves J _{0 of} the eccentric 3. Since the roller 4, when it is connected to the piston pin 1 by sliding bearings, as has been the case up to now, also bends the piston pin 1, it is positioned at an angle to the raceway 3 _{ß of} the eccentric 3. This remains held by the outer eccentric disks 5 , cylindrical with high accuracy, even if the stresses are quite high. The two rollers 4, however, are inclined due to the high bending stress on the piston pin and the deflection caused by this, so that their surface line at the time of contact with the eccentric forms part of a conical surface. As a result, during the rolling process, the eccentric tracks 3 _{a are} stressed to a much greater extent than the outside after the center of the pump. When the machine is running in, strong roller pressures can be seen, and _{a burr forms on the inner sides 3 & of} the eccentric ring 3. In the case of very large versions, the eccentric 3 is also inclined by a certain amount to the axis of the cylinder star due to the bending of the housing, so that the raceways 3 _fl when they rotate form a cylinder jacket inclined to the axis of rotation of the cylinder star by a certain amount.

Die Abweichungen vom Idealzustand sind sehr gering. Bei den hohen Beanspruchungen und der großen erforderlichen Genauigkeit im Bau stufen-The deviations from the ideal situation are very small. With the high demands and the great accuracy required in construction

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los regelbarer Pumpen beeinflussen sie jedoch die Lebensdauer der Teile ungünstig. Die in Bild χ dargestellte Form ermöglicht, einen vollständigen Ausgleich' aller aus Durchbiegungsvorgängen herrührenden Abweichungen vom Idealzustand herbeizuführen und sowohl ungebührliche Kantenpressung an den Lagerflächen des Kolbenbolzens als auch an den Polkurven und dem Rollenmantel zu beseitigen sowie jede schädliche Biegungsbeanspruchung des Kolbens 2 zu unterbinden.However, with adjustable pumps, they have an unfavorable effect on the service life of the parts. The one in picture χ The shape shown enables 'a complete compensation' of all resulting from deflection processes Bringing deviations from the ideal state and both undue edge pressure on the bearing surfaces of the piston pin as well as on the pole curves and the roller shell to eliminate and to prevent any harmful bending stress on the piston 2.

Auf dem Kolbenbolzen ι ist zu beiden Seiten des Kolbens 2 beispielsweise je ein Pendelwälzlager 9 eingeführt, entweder ein Ringpendellager oder ein Tonnenpendellager. Das Pendellager kann in einen Rollenmantel 4„ eingeführt werden. Dieser erhöht in ausreichendem Maße das Trägheitsmoment des Außenringes am Wälzlager 9, so daß auf dieses keine besonderen Biegungsbeanspruchungen kommen. Um den Rollenmantel 4_a in seinen Abmessungen klein und leicht zu halten, werden Stützscheiben 10 eingeführt, die eine Deformation des Mantels 4_a durch ihr hohes Trägheitsmoment verhindern. Sie können gleichzeitig die Aufgabe übernehmen, bei der Montage das Auspendeln der Rolle 4 gegen den Kolbenbolzen 1 bzw. gegen den Kolben 2 in solchen Grenzen zu halten, daß die Montage des Gesamtaggregates möglich wird.A self-aligning roller bearing 9, either a ring pendulum bearing or a barrel pendulum bearing, is inserted on the piston pin ι on both sides of the piston 2, for example. The self-aligning bearing can be inserted into a roller casing 4 ″. This increases the moment of inertia of the outer ring on the roller bearing 9 to a sufficient extent so that there are no particular bending loads on it. To the roll mantle 4 to keep _a small and lightweight in its dimensions, supporting disks 10 are inserted, which prevent deformation of the shell 4 _a by its high moment of inertia. You can also take on the task of keeping the swinging of the roller 4 against the piston pin 1 or against the piston 2 during assembly within such limits that the assembly of the entire unit is possible.

An Stelle einer zusammengebauten Rolle kann ein Pendellager verwendet werden (Bildia),A self-aligning bearing can be used instead of an assembled roller (Fig.

3Q dessen äußerer Laufring verstärkt ist. Hierbei bedeutet 11 den Innenring des Pendellagers, 12 die Bahn mit dem Käfig des als Pendellager ausgebildeten Lagers, 13 den äußeren verstärkten Laufring und das gestrichelte Feld I3_a den Außenring des Pendellagers normaler Bauform.3Q whose outer race is reinforced. 11 denotes the inner ring of the self-aligning bearing, 12 the track with the cage of the self-aligning bearing, 13 the outer reinforced race and the dashed field I3 _a the outer ring of the self-aligning bearing of normal design.

Gemäß Bild 2 wird dem Kolbenbolzen 1 eine Tragfläche I₀ und der zwischen Kolbenbolzen 1 und Kolben 2 eingeführten Büchse 7 eine Tragfläche 7 _a gegeben. Dabei können die Enden y_b der tragenden Fläche γ_α mit einer leicht kugeligen Wölbung versehen werden (Bild 2_a). Hierdurch kann die tragende Breite J_a im Falle der Schrägstellung günstig erweitert und die spezifische Beanspruchung des Kolbens 2 bei Schrägstellung vermindert werden.According to Figure 2 the piston pin 1 is given an airfoil I ₀ and the inserted between the piston pin 1 and piston 2 bush 7 a support surface 7 _a. The ends y _{b of} the supporting surface γ _{α can be provided} with a slightly spherical curvature (Fig. 2 _a ). In this way, the load-bearing width J _a can be expanded favorably in the case of an inclined position and the specific stress on the piston 2 in the inclined position can be reduced.

Die gesamte Außenfläche der Büchse 7 kann kugelförmig gestaltet werden (Bild 3, 3_a). In den Kolben 2 ist dann eine entsprechende Hohlkugel einzuarbeiten. Bei sehr großen Abmessungen wird das ohne Schwierigkeiten möglich, weil der Kolben 2 geteilt ausgeführt werden kann. Der Kolben 2 ist bei Radialkolbenpumpen praktisch stets so beansprucht, daß der Kolbenbolzen 1 den Kolben 2 in Richtung 8 belastet, daß also an der Fläche 2_d Druckbelastung vorliegt, während die Fläche 2_C kaum beansprucht wird.The entire outer surface of the sleeve 7 can be designed spherical (Fig. 3, _3a ). A corresponding hollow ball is then to be worked into the piston 2. In the case of very large dimensions, this is possible without difficulty because the piston 2 can be designed to be divided. The piston 2 is virtually always as claimed in radial piston pumps, that the piston pin 1 to the piston 2 loaded in the direction 8 such that _d compressive load is present ie on the surface 2, while the area is hardly claimed _C 2.

Wenn die Teilung des Kolbens 2 Schwierigkeiten macht, kann die Büchse 7 in ihrem Außenmantel zylindrisch gehalten werden, so daß die Bohrung des Kolbens 2 zylindrisch bleibt und einfach herzustellen ist. Die Büchse 7 wird geteilt und mit einer kugeligen Innenfläche y_t (Bild 4) ausgeführt. Der Bolzen 1 erhält dann eine entsprechende kugelig geschliffene Tragfläche i_e. Es ist damit möglich, die Gleitfähigkeit der Büchse 7 innerhalb des Kolbens 2 auszunutzen und auch den Kolbenbolzen ι mit der Büchse 7 rotieren zu lassen. Unter Umständen kann die Büchse 7 zusätzlich nach Bild 2 oder 2 a ausgeführt werden.If the division of the piston 2 makes difficulties, the sleeve 7 can be held cylindrical in its outer jacket, so that the bore of the piston 2 remains cylindrical and is easy to manufacture. The sleeve 7 is divided and designed with a spherical inner surface y _t (Fig. 4). The bolt 1 then receives a corresponding spherically ground support surface i _e . It is thus possible to utilize the sliding ability of the bushing 7 within the piston 2 and also to let the piston pin ι rotate with the bushing 7. Under certain circumstances, the sleeve 7 can also be designed as shown in Figure 2 or 2a.

Die Freiheit des Kolbenbolzens 1 gegenüber dem Kolben 2 und die dadurch bedingte Schrägstellung des Bolzens 1 zu den zylindrischen Flächen 3_a des Exzenters 3 bedingen eine entsprechende Freiheit der Rolle 4 auf dem Kolbenbolzen 1, damit sich der Mantel der Rolle 4 in seiner vollen Breite und mit möglichst gleicher Beanspruchung auf die Laufflächen 3_a des Exzenters 3 legen kann. Nur dann können die vom Kolben 2 herrührenden Druckkräfte und die Zentrifugalkraft von der linienartigen Berührungsfläche zwischen Rolle 4 und Hubkurve 3_a auf die Dauer ohne Schaden übertragen werden. Die Form hierfür ist in Bild 1 dargestellt und beschrieben.The freedom of the piston pin 1 relative to the piston 2 and the resulting inclination of the pin 1 to the cylindrical surfaces 3 _{a of} the eccentric 3 require a corresponding freedom of the roller 4 on the piston pin 1, so that the shell of the roller 4 is in its full width and can place on the running surfaces 3 _{a of} the eccentric 3 with the same stress as possible. Only then can the pressure forces originating from the piston 2 and the centrifugal force from the line-like contact surface between the roller 4 and the lifting curve 3 _{a be} transmitted over the long term without damage. The form for this is shown and described in Figure 1.

Besondere Bedeutung kommt dieser Ausführungsform zu, wenn man an Stelle eines Kolbens 2 deren 2 oder 3 nebeneinander an einem Kolbenbolzen ι angreifen läßt, der an seinen Enden mittels der Rollen 4 die Gesamtkräfte der Kolben auf die Exzenterbahnen 3_a überträgt.Of particular importance to this embodiment, when allowed in place of a piston 2 of which 2 or 3 adjacent ι engage a piston pin, which transmits at its ends by means of the rollers 4, the total forces of the piston to the Exzenterbahnen 3 _a.

Durch die Erfindung wird eine Lagerung des Kolbenbolzens 1 von Radialkolbenpumpen in den Kolben 2 und eine dieser entsprechende Ausführung der Rollen 4 geschaffen, durch welche diese Pumpen bis zu großen Abmessungen ausführbar werden, ohne daß besondere Wege beschriften werden müssen, um die Steifigkeit dieser Maschinen, insbesondere in ihrem Gehäuse, auf ein wirtschaftlich nicht mehr vertretbares Maß zu steigern.The invention provides a storage of the piston pin 1 of radial piston pumps in the Piston 2 and a corresponding embodiment of the rollers 4 created through which this Pumps up to large dimensions can be carried out without marking special paths must be in order to reduce the rigidity of these machines, especially in their housing, to an economical one to increase an unacceptable level.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Radial piston pump with one or more parallel rows of cylinders in the cylinder star and guidance of the piston via rollers arranged on the piston pin, characterized in that to increase the self-adjustment of the piston pin (1). opposite to the piston (2) the piston pin (1) is mounted in a known manner with a bearing surface (i _e ) which is shorter than that of the carrier bushing (7) in the carrier bushing (7) and this with one arranged on its outer circumference, opposite the Bore in the piston (2) shorter wing (y _a ) is mounted in the piston (2).

2. Pump according to claim 1, characterized in that the piston pin (1) and preferably split pistons (2) connected by means of spherical support surfaces known per se are.

3. Pump according to claim 1, characterized in that the support sleeve (7) on the preferably split piston (2) is held on spherical contact surfaces, and the piston pin (1) from the carrier (7) from their

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entire length or by the narrow wing (i ₀ ) is held.

4. Pump according to claim 1, characterized in that the in the piston (2) fixed or movable, preferably split sleeve (7) has spherical surfaces on the inside, on which the spherical support surface (i ₀ ) of the piston pin (1) is supported.

5. Pump according to claim 1, characterized in that the rollers by a known one Self-aligning roller bearings (11, 12, 13) are formed, whose outer ring (13) has an increased moment of inertia according to the roller load owns.

6. Pump according to claim 1, characterized in that the rollers from a known Self-aligning bearings (9) and a jacket (4J large moment of inertia are formed in which the self-aligning bearing (9) is housed.

7. Pump according to claims 1.5 and 6, characterized in that the jacket (4 _a ) is supported on at least one side by a support disc (10) opposite the piston pin (1) to allow the bearing to swing out

(9) opposite the piston (2) or the piston pin (1) via a necessary for assembly to prevent a small degree.

8. Pump according to claim 7, characterized in that the supporting disks (10) made of hardened Material.

Considered publications:
German Patent No. 689074;
British Patent Nos. 680 416, 561 563.

1 sheet of drawings