EP1005615B1 - Mehrstufige seitenkanalpumpe - Google Patents

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EP1005615B1
EP1005615B1 EP98946409A EP98946409A EP1005615B1 EP 1005615 B1 EP1005615 B1 EP 1005615B1 EP 98946409 A EP98946409 A EP 98946409A EP 98946409 A EP98946409 A EP 98946409A EP 1005615 B1 EP1005615 B1 EP 1005615B1
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EP
European Patent Office
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stage
side channel
stages
channel pump
pump according
Prior art date
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EP98946409A
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English (en)
French (fr)
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EP1005615A1 (de
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Werner Rietschle
Markus Britsche
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Rietschle Werner GmbH and Co KG
Werner Rietschle GmbH and Co KG
Original Assignee
Rietschle Werner GmbH and Co KG
Werner Rietschle GmbH and Co KG
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative pumps

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage side channel pump for compression compressible media, whose impellers are coupled to a common drive shaft are, the geometry of each stage by dimensioning its impeller diameter and its flood diameter to the specific volume of the Medium is adapted to their inlet.
  • the impellers are of several stages, usually two stages, usually side by side on a common drive shaft attached. Only those types of construction are known in which the impellers of two adjacent levels have the same geometry and size.
  • the inlet the subsequent stages are usually immediate within a common housing connected to the outlet of the previous stage.
  • a compressor arrangement is already known from DE-GM 7 441 311, at. of several impellers of different widths on a common drive shaft are arranged side by side.
  • the associated impellers should each operated individually, connected in parallel or combined in series become.
  • a multi-stage side channel pump is known from FR-A-2 294 114, whose impellers are coupled to a common drive shaft.
  • the vote the conveying data of the individual stages can be determined by different impeller widths, different blade numbers or blade shapes and impeller diameters be made.
  • the invention makes a multi-stage side channel pump available provided that is particularly variable in terms of their design.
  • the impellers of the two stages of an assembly each are attached to a common shaft section.
  • a common one Shaft section of an assembly is via a coupling to the drive shaft coupled and the common shaft sections of the modules are coupled with each other by a coupling.
  • each stage is dimensioned smaller overall as the previous stage. Because the wheels of both stages with rotating at the same speed results for the next stage the same pressure difference between inlet and outlet as for the preceding stage.
  • volume ratio V 2 V 1 0.829, where the value 1.4 (diatomic gas) is used for the adiabatic exponent K.
  • stages are preferably strung together in a modular design.
  • Two stages are in one housing to one Assembly summarized, wherein the wheels on a common shaft section are attached; the housing one of. Assemblies is attached to the common drive unit and another assembly in turn to this one assembly flanged, the shaft sections of the assemblies with each other or with the drive shaft of the Drive unit are coupled by a clutch.
  • Another advantageous embodiment of the invention exists in that the inlets and outlets of the stages are separated are brought out. This way the levels freely combined with each other or separately operate.
  • a multi-stage side channel pump are a drive motor 10, a first stage 12 and a second stage 14 in one Integrated unit.
  • One of the two stages 12, 14 common housing 16 is built on a base 18.
  • the wheels 20, 22 of the two stages 12, 14 are on one common drive shaft 24 attached directly to the rotor of the drive motor 10 is connected.
  • On the Side of the drive motor 10 is with the housing 16 screwed first housing cover 26, in which the side channel 28 of the first stage 12 is formed.
  • the housing 16 On the opposite side is with the housing 16 a second Screwed housing cover 30, in which the side channel 32 of the second stage 14 is formed.
  • Inlet and outlet of the second stage 14 are through channels in the housing 16 and in the first housing cover 26 led to a connecting plate 34, the separately with reference to Figures 5 to 12 is described. Furthermore, inlet and outlet are the multi-stage side channel pump through a silencer 36 guided.
  • the two stages 12, 14 are dimensioned differently.
  • the first stage 12 is the medium from entry to exit condensed so that the specific volume (reciprocal the density) decreases accordingly.
  • the medium is now taking over smaller volume.
  • the second stage 14 is downsized Volume adjusted.
  • the second stage 14 is the required final pressure divided equally between the two stages 12, 14 so that the Stage pressure of both stages is the same.
  • the volume ratio of the two stages 12, 14 from the relationship for derived the adiabatic as described at the beginning. With the The resulting volume ratio is then below the Assuming geometric similarity to the impeller geometry second stage calculated. This is particularly the case for the outside Impeller diameter D and the flood diameter d (FIG. 1) determinative.
  • Stages of the side channel pump their efficiency is optimized, because the size of each impeller is related to the volume of the Medium is adjusted.
  • connection plate 44 Since in the described embodiment, the inlets and outlets are brought out separately at the connection surface, can the two stages 12, 14 by designing the connection plate 44 combined in the desired manner become.
  • the two are Steps 12, 14 in the housing 16 with the housing covers 26, 30 and the impellers 20, 22 on a common shaft section 50 combined into one unit.
  • the housing cover 26 is on the drive motor 10 facing Surface formed as a flange and can with a correspondingly designed connecting flange on the drive motor 10 be screwed.
  • the shaft section is via a coupling 52 50 directly to the rotor of the drive motor 10 connected.
  • a fan 54 is connected to the shaft section 50.
  • the housing cover 30 is also with a connecting flange educated. This is the one shown in FIG Embodiment attached a housing part 56, the It is part of the load-bearing structure of the side channel pump.
  • each stage In the embodiment shown in Figures 3 and 4 the inlets and outlets of each stage are separately on the side led out. Inlet and outlet of each stage are on one lateral connection surface 58a, 58b. 58c and 58d, respectively accessible. On each of these pads 58a to 58d put on a connection plate; in Figure 4 are two of these Terminal plates 60a and 60b shown cut.

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Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Seitenkanalpumpe zur Verdichtung kompressibler Medien, deren Laufräder an eine gemeinsame Antriebswelle angekoppelt sind, wobei die Geometrie jeder Stufe durch Bemessung ihres Laufraddurchmessers und ihres Flutdurchmessers an das spezifische Volumen des Mediums an ihrem Einlaß angepaßt ist.
Bei mehrstufigen Seitenkanalpumpen sind die Laufräder mehrerer Stufen, meistens zwei Stufen, gewöhnlich auf einer gemeinsamen Antriebswelle nebeneinander befestigt. Es sind nur solche Baüformen geläufig, bei denen die Laufräder zweier benachbarter Stufen gleiche Geometrie und Größe haben. Der Einlaß der Folgestufen ist gewöhnlich innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses unmittelbar mit dem Auslaß der vorausgehenden Stufe verbunden.
Aus dem DE-GM 7 441 311 ist bereits eine Verdichteranordnung bekannt, bei. der mehrere Laufräder unterschiedlicher Breite auf einer gemeinsamen Antriebswelle nebeneinander angeordnet sind. Die zugehörigen Laufräder sollen jeweils einzeln betrieben, parallelgeschaltet oder auch in Reihenschaltung kombiniert werden.
Aus der FR-A-2 294 114 ist eine mehrstufige Seitenkanalpumpe bekannt, deren Laufräder an eine gemeinsame Antriebswelle gekoppelt sind. Die Abstimmung der Förderdaten der einzelnen Stufen kann durch unterschiedliche Laufradbreite, verschiedene Schaufelzahlen bzw. Schaufelformen und Laufraddurchmesser vorgenommen werden.
Durch die Erfindung wird eine mehrstufige Seitenkanalpumpe zur Verfügung gestellt, die besonders variabel bezüglich ihrer Ausgestaltung ist.
Bei der erfindungsgemäßen Seitenkanalpumpe sind je zwei Stufen in einem gemeinsamen Gehäuse zu einer Baugruppe zusammengefaßt, wobei die Laufräder der zwei Stufen einer Baugruppe je auf einem gemeinsamen Wellenabschnitt befestigt sind. Ein gemeinsamer Wellenabschnitt einer Baugruppe ist über eine Kupplung mit der Antriebswelle gekoppelt und die gemeinsamen Wellenabschnitte der Baugruppen sind miteinander durch je eine Kupplung gekoppelt.
Die Anpassung der Geometrie jeder Stufe an das spezifische Volumen des Mediums hat zur Folge, daß jede Folgestufe insgesamt kleiner dimensioniert ist als die vorausgehende Stufe. Da die Laufräder beider Stufen mit gleicher Drehzahl rotieren, ergibt, sich für die Folgestufe dieselbe Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß wie für die ihr vorausgehende Stufe.
Bei der Berechnung der Geometrie einer Folgestufe oder mehrerer Folgestufen wird vorzugsweise wie folgt vorgegangen: Zunächst wird der Stufendruck p für jede Stufe aus dem geforderten Enddruck und der Anzahl von Stufen nach der Beziehung p = (pend)l / m berechnet, darin sind:
  • p der Stufendruck;
  • pend der geforderte Enddruck;
  • n die Anzahl von Stufen der mehrstufigen Seitenkanalpumpe. Daraufhin wird die Laufradgeometrie der Folgestufe unter der Annahme geometrischer Ähnlichkeit durch das Volumenverhältnis von vorausgehender Stufe und Folgestufe bestimmt. Dieses Volumenverhältnis läßt sich aus der Beziehung für die Adiabate
    • p · VK = konstant ableiten. Setzt man V1 und P1 für Volumen und Druck der ersten Stufe und V2 sowie P2 für Volumen und Druck der zweiten Stufe, so ergibt sich 1·V1 K = P2 ·V2 K oder V2 V 1 P1 (1/K P 2 )
    Wenn beispielsweise bei einer dreistufigen Seitenkanalpumpe der geforderte Enddruck 2,2 bar (abs.) beträgt, so ergibt sich ein Stufendruck von p = (2,2)1/3 = 1,3 bar (abs.)
    Für das Volumenverhältnis gilt V2 V1 = 0,829, wobei für den Adiabatenexponent K der Wert 1,4 (zweiatomiges Gas) eingesetzt ist.
    Mit diesem Verhältnis 0,829 berechnet sich dann die Laufradgeometrie unter Annahme geometrischer Ähnlichkeit über die dimensionslosen Kennlinien Ψ = f(ΦK).
    Wenn mehr als zwei Stufen vorgesehen sind, werden die Stufen vorzugsweise in Modulbauweise aneinandergereiht. Je zwei Stufen sind in einem Gehäuse zu einer Baugruppe zusammengefaßt, worin die Laufräder auf einem gemeinsamen Wellenabschnitt befestigt sind; das Gehäuse einer der. Baugruppen ist an die gemeinsame Antriebseinheit und eine weitere Baugruppe ihrerseits an diese eine Baugruppe angeflanscht, wobei die Wellenabschnitte der Baugruppen miteinander beziehungsweise mit der Antriebswelle der Antriebseinheit durch je eine Kupplung gekoppelt sind.
    Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Einlässe und Auslässe der Stufen getrennt herausgeführt sind. Auf diese Weise können die Stufen frei miteinander kombiniert oder auch getrennt voneinander betrieben werden.
    Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
  • Figur 1 eine axiale Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der mehrstufïgen Seitenkanalpumpe;
  • Figur 2 einen axialen Schnitt einer zweiten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe;
  • Figur 3 eine dritte Ausführungsform der Seitenkanalpumpe im axialen Schnitt;
  • Figur 4 eine teils geschnittene Seitenansicht der Seitenkanalpumpe nach der dritten Ausführungsform:
  • Figur 5 eine Draufsicht auf einen Gehäusedeckel bei der ersten Ausführungsform der Seitenkanalpumpe;
  • Figur 6 einen radialen Schnitt des in Figur 5 gezeigten Gehäusedeckels;
  • Figur 7 eine Draufsicht auf die Innenseite des Gehäusedeckels nach Figur 5;
  • Figuren 8 bis 12 verschiedene Teilschnitte gemäß den Schnittlinien in Figur 5;
  • Figur 13 eine Draufsicht auf eine Anschlußplatte bei der ersten Ausführungform der Seitenkanalpumpe;
  • Figur 14 eine Draufsicht auf die Innenseite der Anschlußplatte nach Figur 13;
  • Figuren 15 bis 19 Schnittansichten gemäß den Schnittlinien in Figur 13.
    • Bei der in Figur 1, nicht zur Erfindung gehörenden gezeigten Ausführungsform einer mehrstufigen Seitenkanalpumpe sind ein Antriebsmotor 10, eine erste Stufe 12 und eine zweite Stufe 14 in einer Baueinheit integriert. Ein den beiden Stufen 12, 14 gemeinsames Gehäuse 16 ist auf einem Sockel 18 aufgebaut. Die Laufräder 20, 22 der beiden Stufen 12, 14 sind auf einer gemeinsamen Antriebswelle 24 befestigt, die unmittelbar an den Läufer des Antriebsmotors 10 angeschlossen ist. Auf der Seite des Antriebsmotors 10 ist mit dem Gehäuse 16 ein erster Gehäusedeckel 26 verschraubt, in dem der Seitenkanal 28 der ersten Stufe 12 ausgebildet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist mit dem Gehäuse 16 ein zweiter Gehäusedeckel 30 verschraubt, in dem der Seitenkanal 32 der zweiten Stufe 14 ausgebildet ist. Einlaß und Auslaß der zweiten Stufe 14 sind durch Kanäle im Gehäuse 16 und in dem ersten Gehäusedeckel 26 zu einer Anschlußplatte 34 geführt, die unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 12 gesondert beschrieben wird. Ferner sind Einlaß und Auslaß der mehrstufigen Seitenkanalpumpe durch einen Schalldämpfer 36 geführt.
    Die beiden Stufen 12, 14 sind verschieden dimensioniert. In der ersten Stufe 12 wird das Medium vom Eintritt zum Austritt verdichtet, so daß das spezifische Volumen (Kehrwert der Dichte) entsprechend abnimmt. Das Medium nimmt nun ein kleineres Volumen ein. Die zweite Stufe 14 ist an das verkleinerte Volumen angepaßt. Für die Bestimmung der Geometrie der zweiten Stufe 14 wird zunächst der geforderte Enddruck gleichmäßig auf beide Stufen 12, 14 aufgeteilt, so daß der Stufendruck beider Stufen gleich ist. Dann wird das Volumenverhältnis der beiden Stufen 12, 14 aus der Beziehung für die Adiabate abgeleitet, wie eingangs beschrieben. Mit dem sich so ergebenden Volumenverhältnis wird dann unter der Annahme geometrischer Ähnlichkeit die Laufradgeometrie der zweiten Stufe berechnet. Dafür sind insbesondere der äußere Laufraddurchmesser D und der Flutdurchmesser d (Figur 1) bestimmend. Durch die erfindungsgemäße Dimensionierung der Stufen der Seitenkanalpumpe wird deren Wirkungsgrad optimiert, weil die Größe jedes Laufrades an das Volumen des Mediums angepaßt ist.
    Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, sind an der Unterseite des Gehäusedeckels 26 der Einlaß 12a und der Auslaß 12b der ersten. Stufe sowie der Einlaß 14a und der Auslaß 14b der zweiten Stufe an einer Anschlußfläche 40 herausgeführt. Der Einlaß 14a ist mit dem Auslaß 12b über einen Kanal 42 unmittelbar verbunden. Auf die AnschluBfläche 40 wird eine in den Figuren 13 bis 19 gezeigte Anschlußplatte 44 aufgesetzt. Diese Anschlußplatte 44 ist mit einem Einlaß 44a und einem Auslad 44b versehen. Ein Teil 42a des Kanals 42 ist in der Anschlußplatte 44 ausgebildet.
    Da bei der beschriebenen Ausführungsform die Ein- und Auslässe gesondert an der Anschlußfläche herausgeführt sind, können die beiden Stufen 12, 14 durch Ausgestaltung der Anschlußplatte 44 in der gewünschten Weise miteinander kombiniert werden.
    Bei der in Figur 2, nicht zur Erfindung gehörenden gezeigten Ausführungsform sind die zwei Stufen 12, 14 in dem Gehäuse 16 mit den Gehäusedeckeln 26, 30 und den Laufrädern 20, 22 auf einem gemeinsamen Wellenabschnitt 50 zu einer Baueinheit zusammengefasst. Der Gehäusedeckel 26 ist auf seiner dem Antriebsmotor 10 zugewandten Fläche als Flansch ausgebildet und kann mit einem entsprechend gestalteten Anschlußflansch am Antriebsmotor 10 verschraubt werden. Über eine Kupplung 52 ist der Wellenabschnitt 50 unmittelbar an den Läufer des Antriebsmotors 10 angeschlossen. An das vom Antriebsmotor 10 abgewandte Ende des Wellenabschnitts 50 ist ein Lüfter 54 angeschlossen. Auch der Gehäusedeckel 30 ist mit einem Anschlußflansch ausgebildet. An diesem ist bei der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform ein Gehäuseteil 56 angesetzt, das Bestandteil des tragenden Aufbaus der Seitenkanalpumpe ist.
    Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform sind zwei Baueinheiten A, B der anhand von Figur 2 näher beschriebenen Art mit je zwei Stufen vorgesehen, wobei die Baueinheit A an den Antriebsmotor 10 angeflanscht und die Baueinheit B an die Baueinheit A angeflanscht ist; der Wellenabschnitt 50a ist durch eine Kupplung 52a an den Antriebsmotor 10 und der Wellenabschnitt 50b an den Wellenabschnitt 50a durch eine Kupplung 52b angeschlossen.
    Bei allen beschriebenen Ausführungsformen ist in jeder Stufe die Laufradgeometrie an das spezifische Volumen des Mediums angepaßt, wie ausführlich zuvor unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben wurde.
    Bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsform sind die Einlässe und Auslässe jeder Stufe getrennt seitlich herausgeführt. Einlaß und Auslaß jeder Stufe sind an einer seitlichen Anschlußfläche 58a, 58b. 58c beziehungsweise 58d zugänglich. Auf jede dieser Anschlußflächen 58a bis 58d ist eine Anschlußplatte aufgesetzt; in Figur 4 sind zwei dieser Anschlußplatten 60a und 60b angeschnitten dargestellt. Durch die bei dieser Ausführungsform für jede Stufe getrennt seitlich herausgeführten Einlaisse und Auslässe können die Stufen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert, gegebenenfalls auch unabhängig voneinander betrieben werden.

    Claims (8)

    1. Mehrstufige Seitenkanalpumpe, deren Laufräder (20, 22) an eine Antriebswelle (24) einer Antriebseinheit (10) angekoppelt sind, wobei die Geometrie jeder Stufe (12, 14) durch Bemessung ihres Laufraddurchmessers (D) und ihres Flutdurchmessers (d) an das spezifische Volumen des Mediums an ihrem Einlaß angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Stufen (12, 14) in einem gemeinsamen Gehäuse (16) zu einer Baugruppe (A, B) zusammengefaßt sind, daß die Laufräder (20, 22) der zwei Stufen einer Baugruppe (A, B) auf je einem gemeinsamen Wellenabschhitt (50a, 50b) befestigt sind, daß ein gemeinsamer Wellenabschnitt (50a) einer Baugruppe (A) über eine Kupplung (52) mit der Antriebswelle (10) gekoppelt ist und daß die gemeinsamen Wellenabschnitte (50a, 50b) der Baugruppen (A, B) miteinander durch je eine Kupplung (52b) gekoppelt sind.
    2. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufendruck p für jede Stufe (12, 14) aus dem geforderten Enddruck pend und der Anzahl n von Stufen nach der Beziehung p = (pend) l/n    berechnet ist.
    3. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß die Laufradgeometrie jeder Folgestufe (14) unter der Annahme geometrischer Ähnlichkeit durch das Volumenverhältnis der vorausgehenden Stufe (12) und der Folgestufe (14) bestimmt ist.
    4. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlässe (12a, 14a) und die Auslässe (12b, 14b) der Stufen (12, 14) getrennt herausgeführt sind.
    5. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei zu einer Baueinheit zusammengefaßten Stufen (12, 14) die Einlässe (12a, 14a) und die Auslässe (12b, 14b) getrennt zu einer gemeinsamen Anschlußschnittstelle (40) herausgeführt sind.
    6. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der gemeinsamen Anschlußschnittstelle (40) der Auslaß (12b) einer Stufe (12) unmittelbar mit dem Einlaß (14a) der darauffolgenden Stufe (14) gekoppelt ist.
    7. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlußplatte (44), in der Verbindungskanäle (42a, 44a, 44b) ausgebildet sind, an die Anschlußschnittstelle (40) ansetzbar sind.
    8. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußschnittstellen (58a, 58b, 58c; 58d) mehrerer aneinandergereihter Stufen seitlich angeordnet sind.
    EP98946409A 1997-08-22 1998-08-21 Mehrstufige seitenkanalpumpe Expired - Lifetime EP1005615B1 (de)

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    PCT/EP1998/005338 WO1999010656A1 (de) 1997-08-22 1998-08-21 Mehrstufige seitenkanalpumpe

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    Publication Number Publication Date
    EP1005615A1 EP1005615A1 (de) 2000-06-07
    EP1005615B1 true EP1005615B1 (de) 2004-02-25

    Family

    ID=7839917

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    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP98946409A Expired - Lifetime EP1005615B1 (de) 1997-08-22 1998-08-21 Mehrstufige seitenkanalpumpe

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