EP1187991B1 - Förderpumpe - Google Patents

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EP1187991B1
EP1187991B1 EP01907576A EP01907576A EP1187991B1 EP 1187991 B1 EP1187991 B1 EP 1187991B1 EP 01907576 A EP01907576 A EP 01907576A EP 01907576 A EP01907576 A EP 01907576A EP 1187991 B1 EP1187991 B1 EP 1187991B1
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EP
European Patent Office
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impeller
shaft
housing
feed pump
region
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EP01907576A
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English (en)
French (fr)
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EP1187991A1 (de
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Peter Marx
Bernd Jäger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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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
    • F04D29/18—Rotors
    • 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
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/188—Rotors specially for regenerative pumps

Definitions

  • the invention relates to a feed pump, in particular for conveying fuel from a fuel tank of a motor vehicle or for conveying washing liquid of a windscreen washer, with a rotatably mounted on a driven shaft impeller and with a part of the impeller at a small distance opposite housing.
  • a feed pump is e.g. from US-A-4,958,984.
  • Such feed pumps are usually designed as a peripheral pump or side channel pump and are known in practice.
  • the housing usually has two housing parts with a recess for the impeller.
  • a particularly small sealing gap is arranged between the impeller and the housing parts.
  • an axial sliding bearing is usually arranged in the sealing gap.
  • a disadvantage of the known feed pump that position tolerances and the angle of inclination of the shaft relative to the housing lead to a grinding of the impeller on the housing. However, this grinding generates strong noise and also reduces the efficiency of the feed pump.
  • the invention is based on the problem of designing a delivery pump of the type mentioned so that it has a particularly low noise and the highest possible efficiency.
  • the radially outer portion of the impeller in the housing can tilt by a predetermined amount or slightly move.
  • the position can be adjusted, for example, by the forces of the axial bearing of the impeller in the housing.
  • a grinding of the impeller on the housing is thereby reliably avoided.
  • Noise is kept particularly low thanks to the invention.
  • the feed pump according to the invention has a particularly high efficiency due to the constant sealing gap in the region adjacent to the guide vanes.
  • the recess could be arranged on a front side of the impeller. To further reduce the noise development of the feed pump according to the invention, however, it contributes, if in each case a recess is arranged in both end faces of the impeller.
  • a game between the shaft and the impeller can be kept particularly low at a proposed pivoting of the impeller according to another advantageous embodiment of the invention, when the impeller is designed to be elastic at least in its radially inner region. In the best case, the impeller may be pressed onto the shaft.
  • the elastic design of the radially inner region allows easy pivoting and axial mobility of the radially outer edge of the impeller.
  • the elastic region of the impeller could, for example, be produced by the impeller having an insert made of an elastic material in this region.
  • the elastic region of the impeller designed according to another advantageous embodiment of the invention is particularly cost if the impeller has a groove arranged concentrically to the shaft.
  • feed pumps in one direction of rotation of the impeller have a much higher efficiency than in the opposite direction of rotation.
  • a planned high efficiency of the feed pump can be particularly easily ensured if the shaft and / or the impeller have means for their positionally correct arrangement.
  • the impeller can not be arranged twisted on the shaft, so that its direction of rotation is reliably fixed.
  • the means for the correct arrangement of the impeller design according to another advantageous embodiment of the invention structurally particularly simple when the impeller has a near one of its end faces arranged projection for engaging in a projection correspondingly shaped, paragraph-like recess of the shaft and if the shaft axially immovable is held opposite the housing.
  • the housing can only be mounted when the impeller is mounted in the correct position on the shaft.
  • the means for the correct arrangement of the impeller require, according to another advantageous embodiment of the invention, a particularly low structural complexity when the shaft has on its lateral surface two non-parallel and / or different dimensions having flats for positive connection in the direction of rotation with a correspondingly shaped recess of the impeller ,
  • Figure 1 shows a sectional view through an inventive, designed as a side channel pump feed pump with a rotatable in a housing 1 impeller 2.
  • the impeller 2 is rotatably and axially slightly slidably mounted on a driven shaft 3.
  • the shaft 3 may be formed, for example, as a motor shaft of an electric motor, not shown.
  • the housing 1 has two held by a ring 4 at a distance housing parts 5, 6 and a rolled at the edges of the housing parts 5, 6 sheet metal strip 7 to the bias against the ring 4.
  • an inlet channel 8 is arranged, while the other housing part 5 has an outlet channel 9.
  • the inlet channel 8 and the outlet channel 9 are each connected to part-annular channels 10, 11.
  • the impeller 2 has in the region of the part-annular channels 10, 11 of vanes 12, 13 limited vane chambers 14, 15. In this area, the housing 1 is the impeller 2 to form sealing gaps with a particularly small distance opposite. In the end faces of the impeller 2 each opposing pockets 16 are arranged by Axialgleitlagern 17, which are interconnected with channels 18. Upon rotation of the impeller 2 in the housing 1, for example, fuel or windscreen washer liquid can be conveyed from the inlet channel 8 through the impeller 2 to the outlet channel 9.
  • the feed pump can of course also be designed as a peripheral pump, in which the blades 12, 13 are arranged on the circumference of the impeller 2.
  • the impeller 2 has in its radially inner region in both end faces in each case a recess 19, 20. These recesses 19, 20 limit the dimensions with which the impeller 2 is connected to the shaft 3 and allow in conjunction with a small clearance of the impeller second on the shaft 3, a slight tilting of the impeller 2 about an axis perpendicular to the plane of the drawing. In this way, the impeller 2 in its radially outer, the blade chambers 14, 15 having region adapted to the dimensions of the housing 1. This adaptation is also improved by the fact that the impeller 2 is designed slightly elastic by the recesses 19, 20 in its radially inner region. The position of the radially outer region of the impeller 2 is adjusted by the forces of the axial sliding bearing 17 and thus prevents grinding of the impeller 2 on the housing parts 5, 6.
  • Figure 2 shows in a sectional view through the feed pump of Figure 1 along the line II - II, that the shaft 3 for rotationally fixed connection with the impeller 2 on its lateral surface has two flats 21, 22.
  • the impeller 2 has a correspondingly shaped shaft 3 recess 23.
  • the flats 21, 22 extend to each other at an angle of ⁇ 180 ° and thus not parallel. As a result, the impeller 2 can be mounted on the shaft 3 only in a direction of rotation provided and thus in the correct position.
  • the flats 21, 22 also have different dimensions.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the feed pump, in which a housing 24 is connected in an axially non-displaceable manner to an electric motor 25 provided for its drive.
  • a rotationally connected positively with an impeller 26 shaft 27 has a shoulder-like recess 28 for receiving a projection 29 of the impeller 26.
  • the housing 24 of the feed pump is axially non-displaceably connected to an electric motor 25.
  • the impeller 26 can be mounted in the housing 24 only in the marked position and thus in a provided direction of rotation.
  • the impeller 26 has a recess 30 in the region of the shaft 27. Due to the dimensions of the recess 30 in the impeller 26, the dimensions of the connection of the impeller 26 are limited to the shaft 27 to an extent provided.
  • the radially outer portion of the impeller 26 can thereby slightly tilt relative to the shaft 27 and thus adapt to tolerances of the housing. Due to the radial dimensions of the recess 30, an intended elasticity of the radially inner region of the impeller 26 can be ensured.
  • Figure 4 shows in a sectional view along the line IV - IV through the feed pump of Figure 3 that the paragraph-like recess 28 of the shaft 27 has a flattening 31 for rotationally fixed connection with a correspondingly shaped recess 32 of the impeller 26.
  • Figure 5 shows a further embodiment of the feed pump in a sectional view. This differs from that of Figure 1, especially in that an impeller 33 has two concentric with the shaft 34 arranged grooves 35, 36. These grooves 35, 36 create an elasticity in the radially inner region of the impeller 33 and therefore allow a low axial mobility and a pivoting of its radially outer portion about an axis perpendicular to the plane of the axis. The impeller 33 may therefore be mounted without play on the shaft 34.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Förderpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges oder zum Fördern von Waschflüssigkeit einer Scheibenwaschanlage, mit einem auf einer angetriebenen Welle drehfest angeordneten Laufrad und mit einem einem Teilbereich des Laufrades mit geringem Abstand gegenüberstehenden Gehäuse. Eine solche Förderpumpe ist z.B. aus der US-A-4 958 984 bekannt.
  • Solche Förderpumpen werden meist als Peripheralpumpe oder Seitenkanalpumpe ausgebildet und sind aus der Praxis bekannt. Hierbei weist das Gehäuse meist zwei Gehäuseteile mit einer Ausnehmung für das Laufrad auf. In radial äußeren, an Leitschaufeln angrenzenden Bereichen des Laufrades ist zwischen dem Laufrad und den Gehäuseteilen ein besonders kleiner Dichtspalt angeordnet. In dem Dichtspalt ist zudem meist ein Axialgleitlager angeordnet.
  • Nachteilig bei der bekannten Förderpumpe ist, daß Lagetoleranzen und der Neigungswinkel der Welle gegenüber dem Gehäuse zu einem Schleifen des Laufrades an dem Gehäuse führen. Dieses Schleifen erzeugt jedoch starke Geräusche und vermindert zudem den Wirkungsgrad der Förderpumpe.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Förderpumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie eine besonders geringe Geräuschentwicklung und einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Förderpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Durch diese Gestaltung kann der radial äußere Bereich des Laufrades in dem Gehäuse um ein vorgesehenes Maß kippen oder sich geringfügig verschieben. Hierdurch kann sich die Position beispielsweise durch die Kräfte des Axiallagers des Laufrades in dem Gehäuse anpassen. Ein Schleifen des Laufrades an dem Gehäuse wird hierdurch zuverlässig vermieden. Eine Geräuschbildung wird dank der Erfindung besonders gering gehalten. Die erfindungsgemäße Förderpumpe hat durch den konstanten Dichtspalt im an die Leitschaufeln angrenzenden Bereich einen besonders hohen Wirkungsgrad.
  • Man könnte zur Erzeugung der Schwenkbarkeit des Laufrades gegenüber der Welle daran denken, zwischen dem Laufrad und der Welle ein besonders großes Spiel vorzusehen. Dies führt jedoch beim Antrieb der Welle und bei Strömungsschwankungen in der Förderpumpe zu Klappergeräuschen. Klappergeräusche lassen sich besonders gering halten, weil das Laufrad in seinem an die Welle angrenzenden Bereich eine die Welle umschließende Vertiefung hat. Durch diese Gestaltung läßt sich die Verbindung des Laufrades mit der Welle bei einer vorgesehenen Höhe des Laufrades auf vorgesehene Abmessungen beschränken. Bei einem sehr geringen Spiel des Laufrades gegenüber der Welle sind diese Abmessungen maßgeblich für die vorgesehene Schwenkbarkeit des Laufrades. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung besteht darin; daß das Laufrad im Bereich der Vertiefung nicht an dem Gehäuse schleifen kann.
  • Die Vertiefung könnte auf einer Stirnseite des Laufrades angeordnet sein. Zur weiteren Verringerung der Geräusch-entwicklung der erfindungsgemäßen Förderpumpe trägt es jedoch bei, wenn in beiden Stirnseiten des Laufrades jeweils eine Vertiefung angeordnet ist.
  • Ein Spiel zwischen der Welle und dem Laufrad läßt sich bei einer vorgesehenen Schwenkbarkeit des Laufrades gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn Laufrad zumindest in seinem radial inneren Bereich elastisch gestaltet ist. Im günstigsten Fall kann das Laufrad auf der Welle aufgepreßt sein. Die elastische Gestaltung des radial inneren Bereichs ermöglicht eine einfache Schwenkbarkeit und axiale Beweglichkeit des radial äußeren Randes des Laufrades.
  • Der elastische Bereich des Laufrades könnte beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß das Laufrad in diesem Bereich einen Einsatz aus einem elastischen Material hat. Der elastische Bereich des Laufrades gestaltet sich jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig, wenn das Laufrad eine konzentrisch zu der Welle angeordnete Nut aufweist.
  • Häufig haben Förderpumpen in einer Drehrichtung des Laufrades einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als in der entgegengesetzten Drehrichtung. Ein vorgesehener hoher Wirkungsgrad der Förderpumpe läßt sich besonders einfach sicherstellen, wenn die Welle und/oder das Laufrad Mittel zu ihrer lagerichtigen Anordnung aufweisen. Durch diese Gestaltung läßt sich das Laufrad nicht verdreht auf der Welle anordnen, so daß seine Drehrichtung zuverlässig festgelegt ist.
  • Die Mittel zur lagerichtigen Anordnung des Laufrades gestalten sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das Laufrad einen nahe einer seiner Stirnseiten angeordneten Vorsprung zum Eingreifen in eine dem Vorsprung entsprechend gestaltete, absatzartige Ausnehmung der Welle hat und wenn die Welle axial unverschieblich gegenüber dem Gehäuse gehalten ist. Hierdurch läßt sich das Gehäuse nur dann montieren, wenn das Laufrad lagerichtig auf der Welle befestigt ist.
  • Die Mittel zur lagerichtigen Anordnung des Laufrades erfordern gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn die Welle an ihrer Mantelfläche zwei nicht parallele und/oder unterschiedliche Abmessungen aufweisende Abflachungen zur in Drehrichtung formschlüssigen Verbindung mit einer entsprechend gestalteten Ausnehmung des Laufrades hat.
  • Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind drei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • Fig.1
    einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Förderpumpe,
    Fig.2
    eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Förderpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II,
    Fig.3
    einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Förderpumpe,
    Fig.4
    eine Schnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Förderpumpe aus Figur 3 entlang der Linie IV - IV,
    Fig.5
    einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Förderpumpe.
  • Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße, als Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe mit einem in einem Gehäuse 1 drehbaren Laufrad 2. Das Laufrad 2 ist drehfest und axial geringfügig verschieblich auf einer angetriebenen Welle 3 angeordnet. Die Welle 3 kann beispielsweise als Motorwelle eines nicht dargestellten Elektromotors ausgebildet sein. Das Gehäuse 1 hat zwei mittels eines Rings 4 auf Abstand gehaltene Gehäuseteile 5, 6 und einen an den Rändern der Gehäuseteile 5, 6 verrollten Blechstreifen 7 zu deren Vorspannung gegen den Ring 4. In einem der Gehäuseteile 6 ist ein Einlaßkanal 8 angeordnet, während das andere Gehäuseteil 5 einen Auslaßkanal 9 aufweist. Der Einlaßkanal 8 und der Auslaßkanal 9 sind jeweils mit teilringförmigen Kanälen 10, 11 verbunden. Das Laufrad 2 hat im Bereich der teilringförmigen Kanäle 10, 11 von Leitschaufeln 12, 13 begrenzte Schaufelkammern 14, 15. In diesem Bereich steht das Gehäuse 1 dem Laufrad 2 zur Bildung von Dichtspalten mit besonders geringem Abstand gegenüber. In den Stirnseiten des Laufrades 2 sind jeweils einander gegenüberstehende Taschen 16 von Axialgleitlagern 17 angeordnet, welche untereinander mit Kanälen 18 verbunden sind. Bei einer Drehung des Laufrades 2 in dem Gehäuse 1 läßt sich beispielsweise Kraftstoff oder Scheibenwaschflüssigkeit von dem Einlaßkanal 8 durch das Laufrad 2 zu dem Auslaßkanal 9 fördern. Die Förderpumpe kann selbstverständlich auch als Peripheralpumpe gestaltet sein, bei der die Laufschaufeln 12, 13 auf dem Umfang des Laufrades 2 angeordnet sind.
  • Das Laufrad 2 hat in seinem radial inneren Bereich in beiden Stirnseiten jeweils eine Vertiefung 19, 20. Diese Vertiefungen 19, 20 begrenzen die Abmessungen, mit denen das Laufrad 2 mit der Welle 3 verbunden ist und ermöglichen in Verbindung mit einem geringen Spiel des Laufrades 2 an der Welle 3 ein geringfügiges Kippen des Laufrades 2 um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse. Hierdurch kann sich das Laufrad 2 in seinem radial äußeren, die Schaufelkammern 14, 15 aufweisenden Bereich den Abmessungen des Gehäuses 1 anpassen. Diese Anpassung wird zudem dadurch verbessert, daß das Laufrad 2 durch die Vertiefungen 19, 20 in seinem radial inneren Bereich geringfügig elastisch gestaltet ist. Die Position des radial äußeren Bereichs des Laufrades 2 wird durch die Kräfte der Axialgleitlager 17 eingestellt und damit ein Schleifen des Laufrades 2 an den Gehäuseteilen 5, 6 verhindert.
  • Figur 2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch die Förderpumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II, daß die Welle 3 zur drehfesten Verbindung mit dem Laufrad 2 an ihrer Mantelfläche zwei Abflachungen 21, 22 aufweist. Das Laufrad 2 hat eine entsprechend der Welle 3 gestaltete Ausnehmung 23. Die Abflachungen 21, 22 verlaufen zueinander in einem Winkel von ≠ 180° und damit nicht parallel. Hierdurch läßt sich das Laufrad 2 nur in einer vorgesehenen Drehrichtung und damit lagerichtig auf der Welle 3 montieren. Die Abflachungen 21, 22 haben zudem unterschiedliche Abmessungen.
  • Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Förderpumpe, bei der ein Gehäuse 24 axial unverschieblich mit einem zu ihrem Antrieb vorgesehenen Elektromotor 25 verbunden ist. Eine in Drehrichtung formschlüssig mit einem Laufrad 26 verbundene Welle 27 hat eine absatzartige Ausnehmung 28 zur Aufnahme eines Vorsprungs 29 des Laufrades 26. Das Gehäuse 24 der Förderpumpe ist axial unverschieblich mit einem Elektromotor 25 verbunden. Das Laufrad 26 läßt sich hierdurch nur in der eingezeichneten Lage und damit in einer vorgesehenen Drehrichtung in dem Gehäuse 24 montieren. Das Laufrad 26 hat im Bereich der Welle 27 eine Vertiefung 30. Durch die Abmessungen der Vertiefung 30 in dem Laufrad 26 werden die Abmessungen der Verbindung des Laufrades 26 mit der Welle 27 auf ein vorgesehenes Maß begrenzt. Der radial äußere Bereich des Laufrades 26 kann hierdurch geringfügig gegenüber der Welle 27 kippen und sich damit an Toleranzen des Gehäuses anpassen. Durch die radialen Abmessungen der Vertiefung 30 läßt sich eine vorgesehene Elastizität des radial inneren Bereichs des Laufrades 26 sicherstellen.
  • Figur 4 zeigt in einer Schnittdarstellung entlang der Linie IV - IV durch die Förderpumpe aus Figur 3, daß die absatzartige Ausnehmung 28 der Welle 27 eine Abflachung 31 zur drehfesten Verbindung mit einer entsprechend gestalteten Ausnehmung 32 des Laufrades 26 hat.
  • Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Förderpumpe in einer Schnittdarstellung. Diese unterscheidet sich von der aus Figur 1 vor allem dadurch, daß ein Laufrad 33 zwei konzentrisch zu der Welle 34 angeordnete Nuten 35, 36 hat. Diese Nuten 35, 36 erzeugen eine Elastizität in dem radial inneren Bereich des Laufrades 33 und ermöglichen daher eine geringe axiale Beweglichkeit und eine Schwenkbarkeit seines radial äußeren Bereichs um eine senkrecht zur Zeichenebene angeordnete Achse. Das Laufrad 33 kann daher spielfrei auf der Welle 34 befestigt sein.

Claims (4)

  1. Förderpumpe, insbesondere zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges oder zum Fördern von Waschflüssigkeit einer Scheibenwaschanlage, mit einem auf einer angetriebenen Welle (3) drehfest angeordneten Laufrad (2) und mit einem einem Teilbereich des Laufrades (2) mit geringem Abstand gegenüberstehenden Gehäuse (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2, 26, 33) Mittel zur Beweglichkeit seines äußeren Randes gegenüber der Welle (3, 27, 34) in Schwenkrichtung um eine quer zu der Welle (3, 27, 34) angeordnete Achse und/oder gegenüber seines radial inneren Bereichs in axialer Richtung derart aufweist, daß das Laufrad (2, 26, 33) in seinem an die Welle (3, 27, 34) angrenzenden Bereich eine die Welle (3, 27, 34) umschließende Vertiefung (19, 20, 30) hat.
  2. Förderpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Stirnseiten des Laufrades (2, 33) jeweils eine Vertiefung (19, 20) angeordnet ist.
  3. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2, 26, 33) zumindest in seinem radial inneren Bereich elastisch gestaltet ist.
  4. Förderpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (33) eine konzentrisch zu der Welle (34) angeordnete Nut (35, 36) aufweist.
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EP (1) EP1187991B1 (de)
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KR (1) KR20020026191A (de)
CN (1) CN1366585A (de)
AU (1) AU3550301A (de)
BR (1) BR0106079A (de)
DE (2) DE10019909A1 (de)
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