JPH06272672A - 内歯歯車ポンプ - Google Patents
内歯歯車ポンプInfo
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- JPH06272672A JPH06272672A JP8530293A JP8530293A JPH06272672A JP H06272672 A JPH06272672 A JP H06272672A JP 8530293 A JP8530293 A JP 8530293A JP 8530293 A JP8530293 A JP 8530293A JP H06272672 A JPH06272672 A JP H06272672A
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- JP
- Japan
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- gear
- tooth
- driven gear
- driven
- gear pump
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
- F04C13/001—Pumps for particular liquids
- F04C13/002—Pumps for particular liquids for homogeneous viscous liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
- F04C2/084—Toothed wheels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
- F04C2/101—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with a crescent-shaped filler element, located between the inner and outer intermeshing members
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 広い粘度範囲の液体を高回転，高圧のもとで
使用しても、理論的に歯形の摩耗のないものにする。 【構成】 外周面をケーシング１で回転可能に支持され
た内歯の従動歯車４を全アデンダムの歯形４ａとし、外
歯の駆動歯車３の歯形３ａとを従動歯車４の全アデンダ
ム歯形４ａの突点９のみで接触させ、従動歯車４に作用
する液圧によるトルクを零とすることにより、理論的に
歯形の摩耗をなくす。
使用しても、理論的に歯形の摩耗のないものにする。 【構成】 外周面をケーシング１で回転可能に支持され
た内歯の従動歯車４を全アデンダムの歯形４ａとし、外
歯の駆動歯車３の歯形３ａとを従動歯車４の全アデンダ
ム歯形４ａの突点９のみで接触させ、従動歯車４に作用
する液圧によるトルクを零とすることにより、理論的に
歯形の摩耗をなくす。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、内歯歯車ポンプに関し、より詳
細には、従動歯形に作用する回転トルクを常に零とした
内歯歯車ポンプに関する。
細には、従動歯形に作用する回転トルクを常に零とした
内歯歯車ポンプに関する。
【０００２】
【従来技術】歯車ポンプは構造が簡単で小形であること
から、比較的高圧用のポンプとして利用されている。歯
車ポンプには、外歯歯車ポンプと内歯歯車ポンプおよび
内接歯車ポンプがある。内接歯車ポンプは、特種歯形を
した外部ロータと、該外部ロータの歯数よりも１つ少な
い歯数で、歯数の数だけの接触点を有して回転する内部
ロータとからなり、内部ロータを駆動することにより外
部ロータが同方向に回転する。従って、ロータの相対速
度は小さいので騒音が小さく、効率の良いポンプとする
ことができる。しかし、歯形が特殊で歯切加工に時間を
要し、異物の混入により歯面が損傷し易い等の問題があ
る。これに対して、外歯歯車ポンプや内歯歯車ポンプの
歯形は一般的にインボリュート歯車が使用されるので、
安価なポンプとすることができる。
から、比較的高圧用のポンプとして利用されている。歯
車ポンプには、外歯歯車ポンプと内歯歯車ポンプおよび
内接歯車ポンプがある。内接歯車ポンプは、特種歯形を
した外部ロータと、該外部ロータの歯数よりも１つ少な
い歯数で、歯数の数だけの接触点を有して回転する内部
ロータとからなり、内部ロータを駆動することにより外
部ロータが同方向に回転する。従って、ロータの相対速
度は小さいので騒音が小さく、効率の良いポンプとする
ことができる。しかし、歯形が特殊で歯切加工に時間を
要し、異物の混入により歯面が損傷し易い等の問題があ
る。これに対して、外歯歯車ポンプや内歯歯車ポンプの
歯形は一般的にインボリュート歯車が使用されるので、
安価なポンプとすることができる。
【０００３】また、外歯歯車ポンプと内歯歯車ポンプと
を比較すると、一般に外歯歯車ポンプは従動歯車と駆動
歯車とは同一形状の歯車で構成されるため、異なる歯車
で構成される内歯歯車ポンプに比べて歯切工数は少な
く、より安価な歯車ポンプとすることができる。しか
し、内歯歯車ポンプと外歯歯車ポンプとでは、共に歯数
に対する理論吐出量の関係は略等しいが、外歯歯車ポン
プは吐出量の脈動が内歯歯車ポンプに比べて遥かに大き
い。また、吐出量が脈動するので、吐出圧も脈動し、こ
の結果、振動が増加し、騒音も大きくなる。
を比較すると、一般に外歯歯車ポンプは従動歯車と駆動
歯車とは同一形状の歯車で構成されるため、異なる歯車
で構成される内歯歯車ポンプに比べて歯切工数は少な
く、より安価な歯車ポンプとすることができる。しか
し、内歯歯車ポンプと外歯歯車ポンプとでは、共に歯数
に対する理論吐出量の関係は略等しいが、外歯歯車ポン
プは吐出量の脈動が内歯歯車ポンプに比べて遥かに大き
い。また、吐出量が脈動するので、吐出圧も脈動し、こ
の結果、振動が増加し、騒音も大きくなる。
【０００４】歯車ポンプにおいては、諸損失を考慮せ
ず、ポンプにより液体に与えるエネルギと駆動軸に与え
る動力とが等しいというエネルギの面からみると次のよ
うになる。駆動歯車および従動歯車の歯先円半径をＲ1
およびＲ2、歯車厚を共にｂとし、軸中心から歯の接触
点Ｃまでの半径を駆動歯車および従動歯車で各々ＲC1お
よびＲC2および圧力差Ｐとすると、駆動歯車の回転に抵
抗する液圧による回転トルクＴ1は、
ず、ポンプにより液体に与えるエネルギと駆動軸に与え
る動力とが等しいというエネルギの面からみると次のよ
うになる。駆動歯車および従動歯車の歯先円半径をＲ1
およびＲ2、歯車厚を共にｂとし、軸中心から歯の接触
点Ｃまでの半径を駆動歯車および従動歯車で各々ＲC1お
よびＲC2および圧力差Ｐとすると、駆動歯車の回転に抵
抗する液圧による回転トルクＴ1は、
【０００５】
【数１】
【０００６】同様に、従動歯車の液圧による回転トルク
Ｔ2は、
Ｔ2は、
【０００７】
【数２】
【０００８】である。
【０００９】しかし、インボリュート歯車では、接触点
Ｃは作用線上を移動するので、歯車に作用するＴ1,Ｔ2
は夫々変動する。Ｔ1は駆動歯車自体で使われ、従動車
のトルクＴ2のみが歯面力として働く。このように、イ
ンボリュート歯形を有する従来の内歯歯車ポンプにおい
ては、従動歯車の液圧によるトルクＴ2は（２）式で定
められた大きさのトルクにより回転に従って変動するの
で、接触点Ｃにおける歯形摩耗の原因となっており、特
に、潤滑性の低い低粘度の液体では、長時間使用するこ
とはできなかった。
Ｃは作用線上を移動するので、歯車に作用するＴ1,Ｔ2
は夫々変動する。Ｔ1は駆動歯車自体で使われ、従動車
のトルクＴ2のみが歯面力として働く。このように、イ
ンボリュート歯形を有する従来の内歯歯車ポンプにおい
ては、従動歯車の液圧によるトルクＴ2は（２）式で定
められた大きさのトルクにより回転に従って変動するの
で、接触点Ｃにおける歯形摩耗の原因となっており、特
に、潤滑性の低い低粘度の液体では、長時間使用するこ
とはできなかった。
【００１０】
【目的】本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもの
で、低粘度液体から高粘度液体までの広い粘度範囲の液
体に使用でき、高回転，高圧のもとで使用しても理論的
に歯形の摩耗のない内歯歯車ポンプを提供することを目
的としてなされたものである。
で、低粘度液体から高粘度液体までの広い粘度範囲の液
体に使用でき、高回転，高圧のもとで使用しても理論的
に歯形の摩耗のない内歯歯車ポンプを提供することを目
的としてなされたものである。
【００１１】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
歯先がピッチ円の一部となる全アデンダムの歯形の内歯
車で、外周を摺動可能に支持した従動歯車と、前記従動
歯車の歯先の一つの突点のみで接触する歯形を有する外
の歯車駆動歯車と、前記従動歯車と駆動歯車とで形成さ
れる空間に配設され、該従動歯車と駆動歯車の歯先間で
液シールする鎌形のクレセントを有し、前記従動歯車の
液圧に基づく回転トルクを常に零としたこと、更には、
（２）前記（１）において、前記駆動歯車と接触する前
記従動歯車の歯先の突点の歯形形状を該従動歯車の歯幅
に対して無視できる程度の半径を有する円弧としたこと
を特徴とするものである。以下、本発明の実施例に基づ
いて説明する。
歯先がピッチ円の一部となる全アデンダムの歯形の内歯
車で、外周を摺動可能に支持した従動歯車と、前記従動
歯車の歯先の一つの突点のみで接触する歯形を有する外
の歯車駆動歯車と、前記従動歯車と駆動歯車とで形成さ
れる空間に配設され、該従動歯車と駆動歯車の歯先間で
液シールする鎌形のクレセントを有し、前記従動歯車の
液圧に基づく回転トルクを常に零としたこと、更には、
（２）前記（１）において、前記駆動歯車と接触する前
記従動歯車の歯先の突点の歯形形状を該従動歯車の歯幅
に対して無視できる程度の半径を有する円弧としたこと
を特徴とするものである。以下、本発明の実施例に基づ
いて説明する。
【００１２】図１は、本発明による内歯歯車ポンプの原
理を説明するための構成図であり、図中、１はケーシン
グ、２は駆動歯車軸、３は駆動歯車、４は従動歯車、５
はクレセント、６は吸入ポート、７は吐出ポート、８は
従動歯車空間、９は接触点、１０は固定手段である。
理を説明するための構成図であり、図中、１はケーシン
グ、２は駆動歯車軸、３は駆動歯車、４は従動歯車、５
はクレセント、６は吸入ポート、７は吐出ポート、８は
従動歯車空間、９は接触点、１０は固定手段である。
【００１３】図１において、従動歯車４は、固定手段１
０に固定されたケーシング１の内壁面１ａに中心Ｏ2を
軸として回転可能に支持される内歯歯車である。該従動
歯車４は、半径Ｒ2Cのピッチ円半径と等しい歯先円半径
Ｒ2の歯先面４ｂを有する全アデンダムの歯形４ａを有
し、歯元４Ｃが、例えば円弧面から成っている。
０に固定されたケーシング１の内壁面１ａに中心Ｏ2を
軸として回転可能に支持される内歯歯車である。該従動
歯車４は、半径Ｒ2Cのピッチ円半径と等しい歯先円半径
Ｒ2の歯先面４ｂを有する全アデンダムの歯形４ａを有
し、歯元４Ｃが、例えば円弧面から成っている。
【００１４】駆動歯車３は、従動歯車４の軸Ｏ2と偏心
した軸Ｏ1の駆動軸２により回転駆動される外歯歯車で
ある。該駆動歯車３の歯形３ａは、例えばトロコイド歯
形で、歯形３ａはバックラッシュを有して従動歯車４の
歯形４ａと歯先面４ｂの一つの突点９で接するととも
に、該歯形４ａと１ピッチ異なる歯形３ａにおいても同
様に対応する歯形４ａの一つの突点９に接している。
した軸Ｏ1の駆動軸２により回転駆動される外歯歯車で
ある。該駆動歯車３の歯形３ａは、例えばトロコイド歯
形で、歯形３ａはバックラッシュを有して従動歯車４の
歯形４ａと歯先面４ｂの一つの突点９で接するととも
に、該歯形４ａと１ピッチ異なる歯形３ａにおいても同
様に対応する歯形４ａの一つの突点９に接している。
【００１５】クレセント５は、従動歯車空間８内に配設
され、駆動歯車３と従動歯車４の歯厚と等しい厚さの鎌
形をした板状体で、鎌の刃に当る面５ａは駆動歯車３の
歯先面３ｂとの摺動面となっており、反対の面５ｂは従
動歯車４の歯面４ｂとの摺動面となっている。該クレセ
ント５は、従動歯車空間８の低圧側と高圧側とをシール
する周知のシール部材である。
され、駆動歯車３と従動歯車４の歯厚と等しい厚さの鎌
形をした板状体で、鎌の刃に当る面５ａは駆動歯車３の
歯先面３ｂとの摺動面となっており、反対の面５ｂは従
動歯車４の歯面４ｂとの摺動面となっている。該クレセ
ント５は、従動歯車空間８の低圧側と高圧側とをシール
する周知のシール部材である。
【００１６】吸入ポート６は、従動歯車空間８の低圧側
に開口して低圧側の液体を導入する開口であり、吐出ポ
ート７は従動歯車空間８の高圧側に開口して加圧された
高圧液体を排出する開口である。
に開口して低圧側の液体を導入する開口であり、吐出ポ
ート７は従動歯車空間８の高圧側に開口して加圧された
高圧液体を排出する開口である。
【００１７】次に、上述の如く構成された内歯歯車ポン
プの動作を説明する。駆動歯車３が駆動軸２の実線で示
した矢印Ｒ方向の駆動により、従動歯車４は同一の点線
で示した矢印ｒ方向に回転する。このとき、従動歯車４
には液圧による力の他に、歯の噛み合いによる力が作用
する。駆動歯車３には、駆動歯車３に作用する液圧によ
るトルクＴ1と従動歯車４に作用する液圧によるトルク
Ｔ2との和のトルクが作用する。
プの動作を説明する。駆動歯車３が駆動軸２の実線で示
した矢印Ｒ方向の駆動により、従動歯車４は同一の点線
で示した矢印ｒ方向に回転する。このとき、従動歯車４
には液圧による力の他に、歯の噛み合いによる力が作用
する。駆動歯車３には、駆動歯車３に作用する液圧によ
るトルクＴ1と従動歯車４に作用する液圧によるトルク
Ｔ2との和のトルクが作用する。
【００１８】液圧Ｐにより駆動歯車３に作用するＴ
1は、前記（１）式に示したと同様に、歯厚ｂ，歯先半
径Ｒ1，軸Ｏ1から接触点の突点９までの平均半径ＲC1と
すると、
1は、前記（１）式に示したと同様に、歯厚ｂ，歯先半
径Ｒ1，軸Ｏ1から接触点の突点９までの平均半径ＲC1と
すると、
【００１９】
【数３】
【００２０】であり、従動歯車４に作用するトルクＴ2
は、前記（２）式に示したと同様に、従動歯車４の歯先
半径Ｒ2，中心Ｏ2から接触点である突点９までの半径Ｒ
C2とすると、
は、前記（２）式に示したと同様に、従動歯車４の歯先
半径Ｒ2，中心Ｏ2から接触点である突点９までの半径Ｒ
C2とすると、
【００２１】
【数４】
【００２２】が成り立つ。しかし、従動歯車４の歯形４
ａは、全アデンダム歯形であり、歯先半径Ｒ2は一定で
あり、半径ＲC2も一定で、 Ｒ2＝ＲC2 …（３） である。従って、 Ｔ2＝０ …（４） となり、駆動歯車３には、駆動歯車３の液圧によるトル
クＴ1のみしか作用しない。しかし、Ｔ1は例えばモータ
等により駆動歯車自体で消費されるので、歯面に加わる
歯面力はＴ2＝０である。
ａは、全アデンダム歯形であり、歯先半径Ｒ2は一定で
あり、半径ＲC2も一定で、 Ｒ2＝ＲC2 …（３） である。従って、 Ｔ2＝０ …（４） となり、駆動歯車３には、駆動歯車３の液圧によるトル
クＴ1のみしか作用しない。しかし、Ｔ1は例えばモータ
等により駆動歯車自体で消費されるので、歯面に加わる
歯面力はＴ2＝０である。
【００２３】このことは、従動歯車４の歯先がピッチ円
半径Ｒ2Cの一部として形成され、歯形の両面に作用する
液圧は等しいので、常に圧力バランスがとれ、歯形には
液圧による力が作用しないことを意味する。
半径Ｒ2Cの一部として形成され、歯形の両面に作用する
液圧は等しいので、常に圧力バランスがとれ、歯形には
液圧による力が作用しないことを意味する。
【００２４】図２は、本発明による内歯歯車ポンプの従
動歯車の突点形状の一例を示す図で、図中、１２は接触
面で、図１に示した内歯歯車４の突点９を歯先４ｂの幅
に比べて無視できる程度に小さい半径の円弧面の接触面
としたものである。突点９を微小半径の円弧の接触面１
２としたので、従動歯車４の回転トルクは零でなくなる
が、微小であり、無視することができ、しかも突点９の
ように鋭角で接しないので、接触面１２の形状は長期安
定する。本出願人の実験によると、１ｃＰ以下の低粘度
液体を高圧で数１０時間連続運転した場合でも、歯形の
変化はみられなかった。
動歯車の突点形状の一例を示す図で、図中、１２は接触
面で、図１に示した内歯歯車４の突点９を歯先４ｂの幅
に比べて無視できる程度に小さい半径の円弧面の接触面
としたものである。突点９を微小半径の円弧の接触面１
２としたので、従動歯車４の回転トルクは零でなくなる
が、微小であり、無視することができ、しかも突点９の
ように鋭角で接しないので、接触面１２の形状は長期安
定する。本出願人の実験によると、１ｃＰ以下の低粘度
液体を高圧で数１０時間連続運転した場合でも、歯形の
変化はみられなかった。
【００２５】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、従動歯車に作用する液圧がバランスして、液圧によ
るトルクは零または略零であるから、理論的に歯形の摩
耗がなく、低粘度の液体から高粘度の液体の広い粘度範
囲の液体に対して、高速回転高圧のもとで長期安定した
圧送可能なポンプを提供することができる。
と、従動歯車に作用する液圧がバランスして、液圧によ
るトルクは零または略零であるから、理論的に歯形の摩
耗がなく、低粘度の液体から高粘度の液体の広い粘度範
囲の液体に対して、高速回転高圧のもとで長期安定した
圧送可能なポンプを提供することができる。
【図１】 本発明による内歯歯車ポンプの原理を説明す
るための構成図である。
るための構成図である。
【図２】 本発明による内歯歯車ポンプの従動歯車の突
点形状の一例を示す図である。
点形状の一例を示す図である。
１…ケーシング、２…駆動歯車軸、３…駆動歯車、４…
従動歯車、５…クレセント、６…吸入ポート、７…吐出
ポート、８…従動歯車空間、９…接触点、１０…固定手
段、１２…接触面。
従動歯車、５…クレセント、６…吸入ポート、７…吐出
ポート、８…従動歯車空間、９…接触点、１０…固定手
段、１２…接触面。
Claims (2)
- 【請求項１】 歯先がピッチ円の一部となる全アデンダ
ムの歯形の内歯車で、外周を摺動可能に支持した従動歯
車と、前記従動歯車の歯先の一つの突点のみで接触する
歯形を有する外の歯車駆動歯車と、前記従動歯車と駆動
歯車とで形成される空間に配設され、該従動歯車と駆動
歯車の歯先間で液シールする鎌形のクレセントを有し、
前記従動歯車の液圧に基づく回転トルクを常に零とした
ことを特徴とする内歯歯車ポンプ。 - 【請求項２】 前記駆動歯車と接触する前記従動歯車の
歯先の突点の歯形形状を該従動歯車の歯幅に対して無視
できる程度の半径を有する円弧としたことを特徴とする
請求項１記載の内歯歯車ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08530293A JP3394065B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 内歯歯車ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08530293A JP3394065B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 内歯歯車ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06272672A true JPH06272672A (ja) | 1994-09-27 |
| JP3394065B2 JP3394065B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=13854806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08530293A Expired - Fee Related JP3394065B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 内歯歯車ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3394065B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003102420A1 (en) * | 2002-06-03 | 2003-12-11 | Klassen James B | Gear pump |
| US7111606B2 (en) | 2001-02-08 | 2006-09-26 | Klassen James B | Rotary positive displacement device |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP08530293A patent/JP3394065B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7111606B2 (en) | 2001-02-08 | 2006-09-26 | Klassen James B | Rotary positive displacement device |
| WO2003102420A1 (en) * | 2002-06-03 | 2003-12-11 | Klassen James B | Gear pump |
| US7014436B2 (en) * | 2002-06-03 | 2006-03-21 | M&M Technologies, Inc. | Gear pump |
| US7479000B2 (en) | 2002-06-03 | 2009-01-20 | M&M Technologies, Inc. | Gear pump |
| US8118579B2 (en) | 2002-06-03 | 2012-02-21 | M&M Technologies, Inc. | Gear pump |
| CN102506023A (zh) * | 2002-06-03 | 2012-06-20 | M&M技术公司 | 泵 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3394065B2 (ja) | 2003-04-07 |
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