EP1581744B1 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

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EP1581744B1
EP1581744B1 EP03785522A EP03785522A EP1581744B1 EP 1581744 B1 EP1581744 B1 EP 1581744B1 EP 03785522 A EP03785522 A EP 03785522A EP 03785522 A EP03785522 A EP 03785522A EP 1581744 B1 EP1581744 B1 EP 1581744B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
shoe
support piston
support
pump
Prior art date
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Application number
EP03785522A
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English (en)
French (fr)
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EP1581744B8 (de
EP1581744A1 (de
Inventor
Uwe Nigrin
Hanz-Joachim Salzinger
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0426—Arrangements for pressing the pistons against the actuated cam; Arrangements for connecting the pistons to the actuated cam

Definitions

  • the present invention relates to a radial piston pump with a plurality of pump units, according to the preamble of patent claim 1.
  • the radial piston pump has a pump shaft with an eccentric section. On the eccentric a movable cam ring is arranged in which a sliding ring is secured against rotation.
  • the radial piston pump has three at a distance of 120 degrees to each other arranged pump units. Each pump unit has a radially in the pump housing longitudinally movably guided pump piston. The pump piston rests against a sliding shoe, which is supported on the lifting ring.
  • the cam ring has a number of flats corresponding to the number of pump pistons.
  • each pump unit has a Gleitschuhan onion with a return spring and a support piston.
  • the return spring is supported with one end face on the pump cylinder and with the other end face on the support piston. By biasing the support spring ensures that the shoe remains in constant contact with the cam.
  • the support piston is designed as a stepped sleeve 6.
  • the sleeve 6 rests against the cylinder 4 and is thus guided during the up and down movement of the cylinder.
  • the diameter enlargement of the sleeve in the lower area serves to accommodate the sliding block 8.
  • the sliding block 8 is substantially cylindrical, with a narrow collar 17 at its upper end. The diameter of the collar 17 corresponds approximately to the inner diameter of the sleeve in the region of the Gleitschuhfact.
  • the diameter of the sliding shoe is always smaller than the snap ring or the inner diameter of the sleeve 6 in the region of the shoe holder.
  • the bearing surface of the shoe is limited to the lifting ring. Due to the ever increasing demand for maximum pressure generation increases the surface pressure between the shoe and the cam ring ever further, resulting in increased wear of the two components.
  • an attachment by means of snap ring must always be an additional check whether the snap ring is mounted correctly.
  • the object of the invention is therefore to enable a safe and simple installation of the Gleitschuhan ever and to reduce the surface pressure on the footprint between shoe and cam.
  • the invention is characterized in that the connection between the shoe and the support piston is directly positive fit, wherein the positive engagement is effected by a latching connection. Due to the positive connection by means of latching connection, a particularly simple assembly can be ensured. An additional securing by means of snap ring is eliminated. The elimination of an additional component also reduces the material costs. After locking, the two components play on each other, whereby an axial offset between the shoe and the support piston are compensated can and a full-surface contact between the shoe and the cam ring is guaranteed.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides to form the shoe in the form of a punch, wherein the end face rests with the larger cross-sectional area on the lifting ring. In this way, a particularly large bearing surface can be achieved on the lifting ring, whereby the surface pressure compared to the prior art can be significantly reduced.
  • the radial piston pump 1 has a pump housing, in which an eccentric shaft 2 is mounted. On the eccentric a movable cam ring 9 is arranged, in which a sliding ring 10 is secured against rotation.
  • the cam ring 9 has, as can be seen in particular in Figure 2, three flats, on each of which a shoe 8 of an associated pump unit 13 is supported. By a support piston 6 of the shoe 8 is pressed against the cam ring 9, so that the cam ring 9 is fixed so that it can not follow the rotational movement of the eccentric shaft 2 free, but only performs a wobbling motion. This wobbling movement moves the individual pistons of the radial piston pump.
  • the shoe 8 is connected by a latching connection with the support piston 6.
  • the locking connection on the one hand forms a positive connection between the two components and on the other hand, it ensures a certain play between the support piston 6 and the shoe 8.
  • it is possible to compensate for any axial misalignment between the support piston 6 and the shoe 8 and thus Ensure that the shoe 8 is always applied over the entire surface of the cam ring 9.
  • FIG 3 shows a detailed view of a pump unit as used in the radial piston pump 1 according to Figures 1 and 2.
  • the pump unit 13 consists of a piston 3, a cylinder 4, a return spring 5, a support piston 6, a return element 7 and a shoe 8.
  • the piston 3 is guided axially freely movable in the cylinder 4.
  • the piston 3 is located on the sliding block 8 at.
  • the shoe 8 in turn is supported again on the cam ring 9.
  • the pump unit 13 has a support piston 6, a return element 7 and a return spring 5.
  • the support piston 6 is guided in the region of the outer circumference of the cylinder 4.
  • the return spring 5 is supported with one end face on the cylinder 4 and on the other end face on the support piston 6.
  • the sliding shoe 8 and the supporting piston 6 are formed such that an outer peripheral region of the sliding shoe 8 is engaged in the assembled state in the inner peripheral region of the support piston 6 and thus produces a positive connection between the two components.
  • a restoring element 7 is additionally attached, which is supported on a shoulder region of the support piston 6 and ensures that the piston 3 is returned from its upper Enddazzlinglage out in its lower Endyaklage while constantly abutting the shoe 8.
  • FIGS. 4a and 4b show a detailed view of the sliding shoe arrangement.
  • the slide shoe 8 and the support piston 6 are positively connected to each other by a latching connection.
  • an outer region of the sliding shoe 8 engages in an inner region of the support piston 6.
  • the support piston 6 is essentially designed as a stepped, cylindrical sleeve.
  • the shoe 8 is pushed into the flared end of the support piston 6 and is located on a first collar 15, which forms the transition from the larger to the smaller inner diameter of the support piston 6 at.
  • the support piston 6 has an inner diameter D1, which is slightly smaller than the outer region of the sliding shoe 8, which is intended for form-fitting Diameter D3 has.
  • the flared end of the support piston 6 has an inner diameter D2 which is slightly larger than the diameter D3 of the sliding block 8.
  • the sliding block 8 To engage the sliding block 8 in the support piston 6, the sliding block 8 must first be narrowed by the second collar 14 Overcome the area of the support piston 6. For this purpose, the shoe 8 must be pressed with a corresponding force in the support piston 6. The pressing can be done for example with a hammer or a small press.
  • the sliding block 8 has overcome the second collar 14, it engages in the support piston 6 and thereby forms a positive connection with the support piston 6.
  • the second collar 14 is slightly chamfered to the outside, whereby the pressing of the slide shoe 8 is facilitated in the support piston 6.
  • the second collar 14 has a sharp edge, which reliably prevents release of the latching connection.
  • FIG. 5 shows a further, particularly advantageous embodiment of the sliding shoe connection.
  • the locking connection is identical to that shown in Figure 4.
  • the sliding block 8 is stamp-shaped, wherein the end face rests with the larger cross-sectional area on the cam ring 9. Due to the latching connection, by which the securing by means of snap ring is eliminated, it is possible to form the sliding block 8 so that the end face of the sliding block 8, which rests on the cam ring 9, has a larger circumference than the maximum circumference of the support piston 6. This reduces at same load of the piston, the surface pressure between the shoe 8 and cam ring 9, which leads to an increased life of the components.
  • the invention is not limited to the detent connection shown in the embodiments but includes all known to those skilled detent connections.
  • such locking compounds are included, in which the support piston is enclosed by the shoe and engages in it.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe mit mehreren Pumpeneinheiten, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine derartige Radialkolbenpumpe ist bereits aus der DE 100 39 210 A1 bekannt. Die Radialkolbenpumpe weist eine Pumpenwelle mit einem Exzenterabschnitt auf. Auf dem Exzenterabschnitt ist ein beweglicher Hubring angeordnet, in dem ein Gleitring verdrehsicher befestigt ist.
    Die Radialkolbenpumpe weist drei in einem Abstand von 120 Grad zueinander angeordnete Pumpeneinheiten auf. Jede Pumpeneinheit besitzt einen radial im Pumpengehäuse längs bewegbar geführten Pumpenkolben. Der Pumpenkolben liegt an einem Gleitschuh an, der sich am Hubring abstützt. Hierzu weist der Hubring eine der Anzahl der Pumpenkolben entsprechende Zahl von Abflachungen auf. Um den Kolben mit dem ihm zugeordneten Gleitschuh beim Betrieb der Kolbenpumpe ständig in Anlage an den Hubring zu halten, weist jede Pumpeneinheit eine Gleitschuhanordnung mit einer Rückstellfeder sowie einem Stützkolben auf. Die Rückstellfeder stützt sich mit einer Stirnseite am Pumpenzylinder und mit der anderen Stirnseite am Stützkolben ab. Durch das Vorspannen der Stützfeder wird gewährleistet, dass der Gleitschuh ständig in Kontakt mit dem Hubring bleibt.
  • Eine aus der DE 100 39 210 A1 bekannte Gleitschuhanordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Der Stützkolben ist als gestufte Hülse 6 ausgebildet. Im Bereich des kleineren Innendurchmessers liegt die Hülse 6 am Zylinder 4 an und wird somit während der Auf- und Abbewegung von Zylinder geführt. Die Durchmessererweiterung der Hülse im unteren Bereich dient zur Aufnahme des Gleitschuhs 8. Der Gleitschuh 8 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, mit einem schmalen Bund 17 an seinem oberen Ende. Der Durchmesser des Bundes 17 entspricht in etwa dem Innendurchmesser der Hülse im Bereich der Gleitschuhaufnahme. Zur Montage der beiden Bauteile wird der Gleitschuh in die Aufnahme der Hülse geschoben und anschließend mit dem Sprengring 12 gesichert, so dass beide Bauteile fest miteinander verbunden sind. Um die Montage des Sprengrings zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass der Durchmesser des Gleitschuhs stets kleiner ist, als der Sprengring bzw. der Innendurchmesser der Hülse 6 im Bereich der Gleitschuhaufnahme. Hierdurch wird die Auflagefläche des Gleitschuhs am Hubring begrenzt. Durch die immer höheren Anforderung hinsichtlich der maximalen Druckerzeugung nimmt die Flächenpressung zwischen dem Gleitschuh und den Hubring immer weiter zu, was zu erhöhtem Verschleiß der beiden Bauteile führt. Zudem muss bei einer Befestigung mittels Sprengring immer eine zusätzliche Kontrolle erfolgen, ob der Sprengring korrekt montiert ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine sichere und einfache Montage der Gleitschuhanordnung zu ermöglichen und die Flächenpressung an der Aufstandsfläche zwischen Gleitschuh und Hubring zu verringern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindung zwischen dem Gleitschuh und dem Stützkolben unmittelbar formschlüssig ist, wobei der Formschluss durch eine Rastverbindung erfolgt. Durch den Formschluss mittels Rastverbindung lässt sich eine besonders einfache Montage gewährleisten. Ein zusätzliches Sichern mittels Sprengring entfällt. Durch den Wegfall eines zusätzlichen Bauelementes reduzieren sich zudem die Materialkosten. Nach dem Einrasten weisen die beiden Bauteile ein Spiel zueinander auf, wodurch ein Achsversatz zwischen dem Gleitschuh und dem Stützkolben ausgeglichen werden kann und eine vollflächige Anlage zwischen dem Gleitschuh und dem Hubring gewährleistet ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Gleitschuh in Form eines Stempels auszubilden, wobei die Stirnseite mit der größeren Querschnittsfläche am Hubring aufliegt. Hierdurch kann eine besonders große Auflagefläche am Hubring erzielt werden, wodurch die Flächenpressung gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Längsschnitt durch die Radialkolbenpumpe,
    Figur 2
    einen vereinfachten Querschnitt durch die, in Figur 1, gezeigte Radialkolbenpumpeneinheit,
    Figur 3
    eine Detailansicht einer Pumpeneinheit der in Figur 1 und 2 gezeigten Radialkolbenpumpe,
    Figur 4a
    eine Detailansicht des Stützkolben mit montiertem Gleitschuh,
    Figur 4b
    einen Detailschnitt der Rastverbindung zwischen Stützkolben und Gleitschuh und
    Figur 5
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gleitschuhs.
  • Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Radialkolbenpumpe 1. Die Radialkolbenpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse auf, in dem eine Exzenterwelle 2 gelagert ist. Auf dem Exzenterabschnitt ist ein beweglicher Hubring 9 angeordnet, in dem ein Gleitring 10 verdrehsicher befestigt ist. Der Hubring 9 weist, wie insbesondere in Figur 2 zu erkennen ist, drei Abflachungen auf, an denen sich je ein Gleitschuh 8 einer zugehörigen Pumpeneinheit 13 abstützt. Durch einen Stützkolben 6 wird der Gleitschuh 8 gegen den Hubring 9 gepresst, so dass der Hubring 9 derart fixiert wird, dass dieser der Drehbewegung der Exzenterwelle 2 nicht frei folgen kann, sondern lediglich eine Taumelbewegung durchführt. Durch diese Taumelbewegung werden die einzelnen Kolben der Radialkolbenpumpe bewegt. Der Gleitschuh 8 ist dabei durch eine Rastverbindung mit dem Stützkolben 6 verbunden. Die Rastverbindung bildet einerseits eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen und zum anderen gewährleistet sie ein gewisses Spiel zwischen dem Stützkolben 6 und dem Gleitschuh 8. Durch das Spiel ist es möglich einen eventuell auftretenden Achsversatz zwischen dem Stützkolben 6 und dem Gleitschuh 8 auszugleichen und somit zu gewährleisten, dass der Gleitschuh 8 stets vollflächig am Hubring 9 anliegt.
  • Figur 3 zeigt eine Detailansicht einer Pumpeneinheit wie sie in der Radialkolbenpumpe 1 nach Figur 1 und 2 verwendet wird. Die Pumpeneinheit 13 besteht aus einem Kolben 3, einem Zylinder 4, einer Rückstellfeder 5, einem Stützkolben 6, einem Rückstellelement 7 sowie einem Gleitschuh 8. Der Kolben 3 ist axial frei beweglich im Zylinder 4 geführt. An der zum Druckraum des Zylinders abgewandten Stirnseite des Kolbens 3, liegt der Kolben 3 am Gleitschuh 8 an. Der Gleitschuh 8 stützt sich seinerseits wieder am Hubring 9 ab. Um den Kolben 3 mit dem ihm zugeordneten Gleitschuh 8 beim Betrieb der Kolbenpumpe ständig in Anlage am Hubring 9 zu halten, weist die Pumpeneinheit 13 einen Stützkolben 6, ein Rückstellelement 7 sowie eine Rückstellfeder 5 auf. Der Stützkolben 6 wird im Bereich des Außenumfangs des Zylinders 4 geführt. Die Rückstellfeder 5 stützt sich mit einer Stirnseite am Zylinder 4 und an der anderen Stirnseite am Stützkolben 6 ab. Der Gleitschuh 8 und der Stützkolben 6 sind derart ausgebildet, dass ein Außenumfangsbereich des Gleitschuhs 8 im montierten Zustand in den Innenumfangsbereich des Stützkolben 6 eingerastet ist und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen herstellt. Am Kolben 3 ist zusätzlich ein Rückstellelement 7 befestigt, dass sich an einem Schulterbereich des Stützkolbens 6 abstützt und dafür sorgt, dass der Kolben 3 aus seiner oberen Endpunktlage heraus in seine untere Endpunktlage zurückgestellt wird und dabei ständig am Gleitschuh 8 anliegt.
  • Figur 4a und 4b zeigen eine Detailansicht der Gleitschuhanordnung. Der Gleitschuh 8 und der Stützkolben 6 sind durch eine Rastverbindung formschlüssig miteinander verbunden. Dabei rastet ein Außenbereich des Gleitschuhs 8 in einen Innenbereich des Stützkolbens 6 ein. Der Stützkolben 6 ist dazu im wesentlich als stufenförmige, zylindrische Hülse ausgebildet. Der Gleitschuh 8 wird in das aufgeweitete Ende des Stützkolbens 6 geschoben und liegt an einem ersten Bund 15, der den Übergang vom größeren zum kleineren Innendurchmesser des Stützkolbens 6 bildet, an. Die Rastverbindung erfolgt durch einen schmalen zweiten Bund 14 im Randbereich des aufgeweiteten Endes des Stützkolbens 6. Im Bereich des zweiten Bundes 14, weist der Stützkolben 6 einen Innendurchmesser D1 auf, der etwas kleiner ist als der zum Formschluss vorgesehene Außenbereich des Gleitschuhs 8, welcher den Durchmesser D3 hat. Abgesehen vom zweiten Bund 14 weist das aufgeweitete Endes des Stützkolbens 6 einen Innendurchmesser D2 auf, der etwas größer ist als der Durchmesser D3 des Gleitschuhs 8. Zum Einrasten des Gleitschuhs 8 in den Stützkolben 6 muss der Gleitschuh 8 zunächst den durch den zweiten Bund 14 verengten Bereich des Stützkolbens 6 überwinden. Hierzu muss der Gleitschuh 8 mit einer entsprechenden Kraft in den Stützkolben 6 gepresst werden. Das Einpressen kann z.B. mit einem Hammer oder einer kleinen Presse erfolgen. Hat der Gleitschuh 8 den zweiten Bund 14 überwunden, rastet er in den Stützkolben 6 ein und bildet dadurch eine formschlüssige Verbindung mit dem Stützkolben 6. Durch das Spiel zwischen Gleitschuh 8 und Hülse 6 nach dem Einrasten kann ein eventuell vorhandener Achsversatz der beiden Bauteile zueinander ausgeglichen werden und es wir sicher gewährleistet, dass der Gleitschuh 8 während der Taumelbewegung des Hubrings 9 ständig vollflächig an Hubring 9 anliegt. Vorzugsweise ist der zweite Bund 14 zur Außenseite hin leicht angefast, wodurch das Einpressen des Gleitschuhs 8 in den Stützkolben 6 erleichtert wird. An der gegenüberliegenden Seite weist der zweite Bund 14 eine scharfe Kante auf, die ein Lösen der Rastverbindung sicher verhindert.
  • Figur 5 zeigt ein weiteres, besonders vorteilhaftes, Ausführungsbeispiel der Gleitschuhverbindung. Die Rastverbindung ist dabei identisch zu der in Figur 4 dargestellten. Im Gegensatz zum vorherigen Ausführungsbeispiel ist der Gleitschuh 8 stempelförmig ausgebildet, wobei die Stirnseite mit der größeren Querschnittsfläche am Hubring 9 anliegt. Durch die Rastverbindung, durch die die Sicherung mittels Sprengring entfällt, ist es möglich den Gleitschuh 8 so auszubilden, dass die Stirnseite des Gleitschuhs 8, welche am Hubring 9 anliegt, einen größeren Umfang hat als der maximale Umfang des Stützkolbens 6. Hierdurch verringert sich bei gleicher Belastung des Kolbens die Flächenpressung zwischen Gleitschuh 8 und Hubring 9, was zu einer erhöhten Lebensdauer der Bauteile führt.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Ausführungsbeispielen gezeigte Rastverbindung beschränkt sondern schließt alle dem Fachmann bekannten Rastverbindungen ein. Insbesondere sind auch solche Rastverbindungen eingeschlossen, bei denen der Stützkolben vom Gleitschuh umschlossen wird und in ihm einrastet.

Claims (5)

  1. Radialkolbenpumpe (1) mit einer Exzenterwelle (2) zum Antreiben mehrerer in einem Pumpengehäuse aufgenommener Pumpeneinheiten (13), welche jeweils einen Kolben (3), einen Zylinder (4), eine Rückstellfeder (5), einen Stützkolben (6), ein Rückstellelement (7) und einen Gleitschuh (8) aufweisen, wobei
    - der Kolben (3) am Gleitschuh (8) anliegt, der sich seinerseits über einen Hubring (9) und einen Gleitring (10) an der Exzenterwelle (2) abstützt,
    - sich die Rückstellfeder (5) an einer ersten Stirnseite gegen den Zylinder (4) oder das Gehäuse abstützt und an einer zweiten Stirnseite am Stützkolben (6) abstützt,
    - der Kolben (3) über das Rückstellelement (7) mit dem Stützkolben (6) verbunden ist und
    - der Gleitschuh (8) mit dem Stützkolben (6) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Verbindung zwischen dem Gleitschuh (8) und dem Stützkolben (6) unmittelbar formschlüssig ist, wobei der Formschluss durch eine Rastverbindung erfolgt.
  2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Außenumfangsbereich des Gleitschuhs (8) in einen Innenumfangsbereich des Stützkolben (6) einrastet.
  3. Radialkolbenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Gleitschuh (8) im wesentlichen stempelförmig ausgebildet ist und die Stirnseite mit der größeren Querschnittsfläche am Hubring (9) anliegt.
  4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Stirnseite des Gleitschuhs (8), welche am Hubring (9) anliegt, einen größeren Umfang hat als der maximale Umfang des Stützkolbens (6).
  5. Radialkolbenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die formschlüssige Verbindung derart gestaltet ist, dass zwischen dem Gleitschuh (8) und dem Stützkolben (6) Spiel vorhanden ist zum Ausgleich eines Achsversatzes zwischen dem Gleitschuh (8) und dem Stützkolben (6).
EP03785522A 2003-01-07 2003-11-17 Radialkolbenpumpe Expired - Lifetime EP1581744B8 (de)

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DE10300144 2003-01-07
DE2003100144 DE10300144B3 (de) 2003-01-07 2003-01-07 Radialkolbenpumpe
PCT/DE2003/003795 WO2004061303A1 (de) 2003-01-07 2003-11-17 Radialkolbenpumpe

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EP1581744A1 EP1581744A1 (de) 2005-10-05
EP1581744B1 true EP1581744B1 (de) 2007-09-05
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