WO2008148627A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

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WO2008148627A1 PCT/EP2008/055987 EP2008055987W WO2008148627A1 WO 2008148627 A1 WO2008148627 A1 WO 2008148627A1 EP 2008055987 W EP2008055987 W EP 2008055987W WO 2008148627 A1 WO2008148627 A1 WO 2008148627A1
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Bernd Jaeger
Johannes Deichmann
Matthias Fischer
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a fuel pump to the requirement of fuel in a motor vehicle with a located rotatable between ei ⁇ nem inlet-side housing part and an outlet-side housing part impeller and with a remotely located in the end faces from the outer edge side channel stage, WO to from an inlet at the side channel stage Having an outlet extending Forderhuntn with arranged in the impeller ⁇ wreaths of vane chambers limiting vanes and opposing vane chambers of the side channel stage are interconnected.
  • Such fuel pumps are commonly used in today's motor vehicles and are known in practice.
  • the Sei ⁇ tenkanalch the known fuel pump is axially flows through ⁇ and requires fuel from the fuel tank to an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the Soka ⁇ nalcut with the remote from the outer edge of the impeller vane chambers has a high efficiency, but ever ⁇ prone to the entry of dirt particles in a gap between the impeller and housing parts, in particular radially outside the rim of the vane chambers. These dirt particles lead to wear and thus to a magnification ⁇ tion of the gap between the impeller and housing part, which has a reduction in efficiency result.
  • Alternatively, as to a ⁇ Peripheralcut having fuel pumps arranged in the radially outer edge of vane chambers have become known. Such fuel pumps are not susceptible to contamination, but have only a low efficiency.
  • the invention is based on the problem, a fuel pump of the type mentioned in such a way that a wear is kept as low as possible and that it has a high NEN efficiency.
  • At least one ring of sight ⁇ felzig limiting vanes is arranged for at least one research the chamber a Peripherallace on the outer edge of the impeller, that the for ⁇ the chamber of Peripheralcut has a substantially smaller cross-section than the Fordercron the Side channel stage and that in each case the inlets and the outlets of the side channel stage and the peripheral stage are connected to each other.
  • the novel fuel pump is generated by the side channel stage with a high efficiency.
  • the inventive fuel pump has a particularly high efficiency. Due to its particularly small cross section of the blade chambers, the peripheral stage contributes only insignificantly to the output and mainly serves to build up a backpressure to the side channel stage in the fuel pump and to remove dirt particles.
  • the back pressure for the side channel stage leads to the fact that the A ⁇ support of dirt particles is kept particularly low in the gap between the impeller and the housing part. As a result, the wear of the impeller and the housing parts in their on the vane chambers of the side channel stage adjacent area kept particularly low.
  • the avoidance of dirt accumulation in the radially outer region of the impeller is structurally particularly simple according to an advantageous development of the invention if the peripheral stage is designed to produce the same pressure over the circumference of the impeller at a lower volumetric flow compared to the side channel stage.
  • the Peripheralch could for example be supplied via an inlet-side in the housing part to the intake side channel ⁇ stage driving groove with fuel.
  • a proposed pressure profile over the circumference of the impeller can be easily adjusted according to another advantageous development of the invention, when the spacer ring at the inlet and at the outlet of the peripheral each recess and if the peripheral stage between the two recesses on both end faces of the impeller at least partially separate Fordercron ⁇ points.
  • the separation of the two Forderhuntn the peripheral stage is preferably carried out via the guide element.
  • a casing enclosing the housing parts and the spacer ring limits the recess in the spacer ring at the outlet radially outward.
  • FIG. 2 is an exploded view of a pump stage of the inventive fuel pump of Figure 1.
  • the pump stage 2 has a on a shaft 3 of electric motor 1 rotationally fixed angeordne- tes impeller 4.
  • the impeller 4 is rotatably mounted between two Einan ⁇ of the opposed housing parts 5, 6 arranged.
  • the housing parts 5, 6 are held by a spacer ring 7 at a distance from each other.
  • a jacket 8 of the fuel pump biases the housing parts 5, 6 against the spacer ring 7.
  • the pump pencut 2 has a side channel stage 9 and a periph- rallay 10.
  • the side channel stage 9 comprises two mutually gege ⁇ nüberrien, remotely located in the impeller 4 of the radially outer edge of vane chambers Kranze limiting vanes 12.
  • the peripheral stage 10 has two arranged in the radially outer edge of the impeller 4 cones of vane chambers 13 limiting vanes 14.
  • the vane chambers 11, 13 each form with arranged in the housing parts 5, 6 teilringformigen channels 15, 16 Forderhuntn 17, 18.
  • the Forderhuntn 17, 18 extend] e- Weils from an inlet 19 to an outlet 20 of Pumpenstu ⁇ fe second
  • the inlet 19 is in one of the housing parts 5 angeord ⁇ net, while the outlet 20 is disposed in the other of the housing parts 6.
  • the pump stage 2 is axially flowing through ⁇ and the fuel required to a connection piece 21 of the fuel pump.
  • the inlet 19 and the outlet 20 are rotated in the drawing plane Darge ⁇ provides.
  • the Forderhuntn 18 of the peripheral stage 10 have a significantly smaller cross-section than the Forderhuntn 17 of the side channel stage 9.
  • the peripheral stage 10 generates the same Druckgra ⁇ serves and thus the pressure profile over the circumference of the Laufra ⁇ of 4, so that a back pressure to the side channel stage 9 he testifies ⁇ .
  • Leakage of the side channel stage 9 in the radially outer direction is thus kept low. Dirt particles pass through the Peripherallace 10 likewise to the outlet 20.
  • Figure 1 shows that the discharge-Ge ⁇ home part 6 has at the outlet 20 of the Peripherallace 10 in an inclined flow direction Fuhrungskante 22nd
  • the axial guidance of the flow of the fuel through the impeller 4 takes place in the side channel stage 9 in that the confronting Forderhuntn 17 overlap in the impeller 4.
  • the FUH carried tion of the flow through a valve disposed on the spacer ring 7 guide element 23.
  • the shape and dimensions of the Leitelemen ⁇ tes 23 permit the accurate adjustment of the pressure gradient described in Peripheralch 10 and are shown in Figure 2 in an exploded view, Pump level 2 clarifies.
  • the spacer ring 7 has at the inlet 19 and at the outlet 20 of the peripheral stage 10 each have a recess 24, 25 for guiding the flow of fuel and separates between the two recesses 24, 25 shown in Figure 1 Forderbibn 18 of the peripheral stage 10th

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Abstract

Eine Kraftstoffpumpe zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug mit einer Seitenkanalstufe (9) weist eine Peripheralstufe (10) auf. Die Peripheralstufe (10) erzeugt im Vergleich zur Seitenkanalstufe (9) über den Umfang des Laufrades (4) den gleichen Druck bei geringerem Volumenstrom. Hierfür sind die Querschnitte von Föderkammern (18) der Peripheralstufe (10) kleiner als die Querschnitte von Förderkammern (17) der Seitenkanalstufe (9). Die Kraftstoffpumpe weist hierdurch einen hohen Wirkungsgrad auf und ist unanfällig gegen Verschmutzung.

Description

Beschreibung
Kraftstoffpumpe
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe zur Forderung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug mit einem sich zwischen ei¬ nem einlassseitigen Gehauseteil und einem auslassseitigen Gehauseteil drehbaren Laufrad und mit einer in den Stirnseiten vom äußeren Rand entfernt angeordneten Seitenkanalstufe, wo- bei die Seitenkanalstufe sich von einem Einlass zu einem Aus- lass erstreckende Forderkammern mit in dem Laufrad angeordne¬ ten Kränzen von Schaufelkammern begrenzenden Leitschaufeln aufweist und einander gegenüberliegende Schaufelkammern der Seitenkanalstufe untereinander verbunden sind.
Solche Kraftstoffpumpen werden bei heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Die Sei¬ tenkanalstufe der bekannten Kraftstoffpumpe wird axial durch¬ strömt und fordert Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges. Die Seitenka¬ nalstufe mit den vom äußeren Rand des Laufrades entfernten Schaufelkammern weist einen hohen Wirkungsgrad auf, ist je¬ doch anfallig gegen den Eintrag von Schmutzpartikeln in einen Spalt zwischen Laufrad und Gehauseteilen, insbesondere radial außerhalb des Kranzes der Schaufelkammern. Diese Schmutzpartikel fuhren zu einem Verschleiß und damit zu einer Vergröße¬ rung des Spaltes zwischen Laufrad und Gehauseteil, was eine Verringerung des Wirkungsgrades zur Folge hat. Alternativ da¬ zu sind eine Peripheralstufe aufweisende Kraftstoffpumpen mit im radial äußeren Rand angeordneten Schaufelkammern bekannt geworden. Solche Kraftstoffpumpen sind unanfallig gegen Verschmutzung, weisen jedoch nur einen geringen Wirkungsgrad auf.
Man hat bereits daran gedacht, mehrere Kranze von Schaufel¬ kammern auf dem Laufrad anzuordnen, um beispielsweise eine Saugstrahlpumpe mit Kraftstoff zu versorgen oder die Förde- rung des Kraftstoffs in zwei hintereinander angeordneten Stufen zu gestalten. Dabei entsteht zwischen den beiden Kränzen der Schaufelkammern ein Druckgradient, welcher ebenfalls zu einem Eintrag von Schmutz in den Spalt zwischen Laufrad und Gehauseteil fuhrt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ein Verschleiß möglichst geringen gehalten wird und dass sie ei- nen hohen Wirkungsgrad aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemaß dadurch gelost, dass auf dem äußeren Rand des Laufrades zumindest ein Kranz von Schau¬ felkammern begrenzenden Leitschaufeln für zumindest eine For- derkammer einer Peripheralstufe angeordnet ist, dass die For¬ derkammer der Peripheralstufe einen wesentlich kleineren Querschnitt aufweist als die Forderkammern der Seitenkanal- stufe und dass jeweils die Einlasse und die Auslasse der Sei- tenkanalstufe und die Peripheralstufe miteinander verbunden sind.
Durch die Verbindung jeweils der Einlasse und der Auslasse der Seitenkanalstufe und der Peripheralstufe sind die beiden Stufen parallel zueinander geschaltet. Der größte Teil der Forderleistung der erfindungsgemaßen Kraftstoffpumpe wird jedoch von der Seitenkanalstufe mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt. Hierdurch hat die erfindungsgemaße Kraftstoffpumpe einen besonders hohen Wirkungsgrad. Die Peripheralstufe tragt wegen ihres besonders geringen Querschnitts der Schaufelkam- mern nur unwesentlich zur Forderleistung bei und dient hauptsachlich dazu, einen Gegendruck zur Seitenkanalstufe in der Kraftstoffpumpe aufzubauen und Schmutzpartikel abzuführen. Der Gegendruck zur Seitenkanalstufe fuhrt dazu, dass der Ein¬ trag von Schmutzpartikel in den Spalt zwischen Laufrad und Gehauseteil besonders gering gehalten wird. Hierdurch wird der Verschleiß des Laufrades und der Gehauseteile in ihrem an die Schaufelkammern der Seitenkanalstufe angrenzenden Bereich besonders gering gehalten.
Die Vermeidung einer Schmutzansammlung im radial äußeren Be- reich des Laufrades gestaltet sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn die Peripheralstufe im Vergleich zur Seitenkanalstufe zur Erzeugung des gleichen Drucks über den Umfang des Laufrades bei geringerem Volumenstrom ausgebildet ist.
Eine besonders kompakte Gestaltung durch eine axiale Durch- stromung der erfindungsgemaßen Kraftstoffpumpe lasst sich einfach erreichen, wenn der Einlass der Seitenkanalstufe in dem einlassseitigen Gehauseteil angeordnet ist und auf eine erste Stirnseite des Laufrades hinfuhrt und wenn der Auslass der Seitenkanalstufe in dem auslassseitigen Gehauseteil ange¬ ordnet ist und von einer zweiten Stirnseite wegfuhrt.
Die Peripheralstufe konnte beispielsweise über eine in dem einlassseitigen Gehauseteil zu dem Einlass der Seitenkanal¬ stufe fuhrende Nut mit Kraftstoff versorgt werden. Dies fuhrt jedoch zu einer mehrfachen Umlenkung der Strömung des Kraftstoffs. Zur weiteren Verringerung von Verwirbelungen in der Strömung des Kraftstoffs tragt es jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Einlass der Peripheralstufe parallel zu dem Einlass der Seiten¬ kanalstufe angeordnet ist und auf die erste Stirnseite des Laufrades hinfuhrt.
Der bauliche Aufwand zur Erzeugung eines vorgesehenen Drucks in der Peripheralstufe lasst sich gemäß einer anderen vor¬ teilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn ein die Gehauseteile auf Abstand zueinander haltender Distanzring ein Leitelement zur Erzeugung eines vorgese- henen Druckgradienten über den Umfang des Laufrades aufweist. Zur weiteren Verringerung der Abmessungen der erfindungsgema- ßen Kraftstoffpumpe tragt es bei, wenn der Auslass der Pe- ripheralstufe in dem Distanzring angeordnet ist und radial von den Kränzen der Schaufelkammern wegfuhrt.
Ein vorgesehenes Druckprofil über den Umfang des Laufrades lasst sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach einstellen, wenn der Distanzring am Einlass und am Auslass der Peripheralstufe jeweils eine Aus- nehmung aufweist und wenn die Peripheralstufe zwischen den beiden Ausnehmungen auf beiden Stirnseiten des Laufrades zumindest teilweise voneinander getrennte Forderkammern auf¬ weist. Die Trennung der beiden Forderkammern der Peripheralstufe erfolgt vorzugsweise über das Leitelement.
Zur weiteren Vereinfachung der Einstellbarkeit des Druckpro¬ fils über den Umfang des Laufrades tragt es gemäß einer ande¬ ren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Abstand einer dem umlaufenden Rand des Laufrades gegenuber- stehenden Kante des Distanzrings nahe des Einlasses der Pe¬ ripheralstufe großer ist als nahe des Auslasses.
Zur Vereinfachung der Montage der erfindungsgemaßen Kraftstoffpumpe tragt es bei, wenn ein die Gehauseteile und den Distanzring umschließender Mantel die Ausnehmung im Distanzring am Auslass nach radial außen begrenzt.
Zur weiteren Verringerung von Verwirbelungen in der Strömung der Peripheralstufe tragt es bei, wenn das auslassseitige Ge- hauseteil an dem Auslass der Peripheralstufe eine in Stro¬ mungsrichtung geneigte Fuhrungskante hat.
Die Erfindung lasst zahlreiche Ausfuhrungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemaße Kraftstoffpumpe,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung einer Pumpenstufe der erfindungsgemaßen Kraftstoffpumpe aus Figur 1.
Figur 1 zeigt eine Kraftstoffpumpe mit einer von einem Elekt¬ romotor 1 angetriebenen Pumpenstufe 2. Die Pumpenstufe 2 hat ein auf einer Welle 3 des Elektromotors 1 drehfest angeordne- tes Laufrad 4. Das Laufrad 4 ist drehbar zwischen zwei einan¬ der gegenüberstehenden Gehauseteilen 5, 6 angeordnet. Die Gehauseteile 5, 6 werden von einem Distanzring 7 auf Abstand zueinander gehalten. Ein Mantel 8 der Kraftstoffpumpe spannt die Gehauseteile 5, 6 gegen den Distanzring 7 vor. Die Pum- penstufe 2 hat eine Seitenkanalstufe 9 und eine Periphe- ralstufe 10. Die Seitenkanalstufe 9 weist zwei einander gege¬ nüberstehende, in dem Laufrad 4 von dem radial äußeren Rand entfernt angeordneten Kranze von Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln 12 auf. Die Peripheralstufe 10 weist zwei in dem radial äußeren Rand des Laufrades 4 angeordnete Kranze von Schaufelkammern 13 begrenzende Leitschaufeln 14 auf. Die Schaufelkammern 11, 13 bilden jeweils mit in den Gehauseteilen 5, 6 angeordneten teilringformigen Kanälen 15, 16 Forderkammern 17, 18. Die Forderkammern 17, 18 erstrecken sich ]e- weils von einem Einlass 19 zu einem Auslass 20 der Pumpenstu¬ fe 2. Der Einlass 19 ist in einem der Gehauseteile 5 angeord¬ net, wahrend der Auslass 20 in dem anderen der Gehauseteile 6 angeordnet ist. Hierdurch wird die Pumpenstufe 2 axial durch¬ strömt und der Kraftstoff zu einem Anschlussstutzen 21 der Kraftstoffpumpe gefordert. Zur Vereinfachung sind der Einlass 19 und der Auslass 20 in die Zeichenebene gedreht darge¬ stellt.
Die Forderkammern 18 der Peripheralstufe 10 weisen einen we- sentlich geringeren Querschnitt auf als die Forderkammern 17 der Seitenkanalstufe 9. Damit erfolgt der überwiegende Teil der Forderung des Kraftstoffs über die Seitenkanalstufe 9. Die Peripheralstufe 10 erzeugt jedoch den gleichen Druckgra¬ dient und damit den Druckverlauf über den Umfang des Laufra¬ des 4, so dass ein Gegendruck zu der Seitenkanalstufe 9 er¬ zeugt wird. Eine Leckage der Seitenkanalstufe 9 in die radial äußere Richtung wird damit gering gehalten. Schmutzpartikel gelangen durch die Peripheralstufe 10 ebenfalls zu dem Aus- lass 20. Weiterhin zeigt Figur 1, dass das auslassseitige Ge¬ hauseteil 6 an dem Auslass 20 der Peripheralstufe 10 eine in Stromungsrichtung geneigte Fuhrungskante 22 hat.
Die axiale Fuhrung der Strömung des Kraftstoffs durch das Laufrad 4 erfolgt in der Seitenkanalstufe 9 dadurch, dass die einander gegenüberstehenden Forderkammern 17 sich im Laufrad 4 überschneiden. In der Peripheralstufe 10 erfolgt die Fuh- rung der Strömung durch ein an dem Distanzring 7 angeordnetes Leitelement 23. Die Form und die Abmessungen des Leitelemen¬ tes 23 ermöglichen die genaue Einstellung des beschriebenen Druckgradienten in der Peripheralstufe 10 und sind in Figur 2 in einer Explosionsdarstellung der Pumpenstufe 2 verdeut- licht. Der Distanzring 7 hat am Einlass 19 und am Auslass 20 der Peripheralstufe 10 jeweils eine Ausnehmung 24, 25 zur Fuhrung der Strömung des Kraftstoffs und trennt zwischen den beiden Ausnehmungen 24, 25 die in Figur 1 dargestellten Forderkammern 18 der Peripheralstufe 10.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffpumpe zur Forderung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug mit einem sich zwischen einem einlasssei- tigen Gehauseteil und einem auslassseitigen Gehauseteil drehbaren Laufrad und mit einer in den Stirnseiten vom äußeren Rand entfernt angeordneten Seitenkanalstufe, wobei die Seitenkanalstufe sich von einem Einlass zu einem Auslass erstreckende Forderkammern mit in dem Laufrad angeordneten Kränzen von Schaufelkammern begrenzenden Leitschaufeln aufweist und einander gegenüberliegende Schaufelkammern der Seitenkanalstufe unter¬ einander verbunden sind, dadurch gekennzeich- net, dass auf dem äußeren Rand des Laufrades (4) zu¬ mindest ein Kranz von Schaufelkammern (13) begrenzenden Leitschaufeln (14) für zumindest eine Forderkammer (18) einer Peripheralstufe (10) angeordnet ist, dass die Forderkammer (18) der Peripheralstufe (10) einen we- sentlich kleineren Querschnitt aufweist als die Forder¬ kammern (17) der Seitenkanalstufe (9) und dass jeweils die Einlasse (19) und die Auslasse (20) der Seitenka¬ nalstufe (9) und die Peripheralstufe (10) miteinander verbunden sind.
2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripheralstufe (10) im Ver¬ gleich zur Seitenkanalstufe (9) zur Erzeugung des glei¬ chen Drucks über den Umfang des Laufrades (4) bei ge- ringerem Volumenstrom ausgebildet ist.
3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (19) der Seiten¬ kanalstufe (9) in dem einlassseitigen Gehauseteil (5) angeordnet ist und auf eine erste Stirnseite des Lauf¬ rades (4) hinfuhrt und dass der Auslass (20) der Sei¬ tenkanalstufe (9) in dem auslassseitigen Gehauseteil (6) angeordnet ist und von einer zweiten Stirnseite wegfuhrt .
4. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Anspru- che, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass der Peripheralstufe (9) parallel zu dem Einlass (19) der Seitenkanalstufe (9) angeordnet ist und auf die erste Stirnseite des Laufrades (4) hinfuhrt.
5. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Ge¬ hauseteile (5, 6) auf Abstand zueinander haltender Dis¬ tanzring (7) ein Leitelement (23) zur Erzeugung eines vorgesehenen Druckgradienten über den Umfang des Lauf- rades (4) aufweist.
6. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (20) der Peripheralstufe (9) in dem Distanzring (7) angeordnet ist und radial von den Kränzen der Schaufelkammern (13) wegfuhrt.
7. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , dass der Distanzring (7) am Einlass (19) und am Auslass (20) der Peripheralstufe (10) jeweils eine Ausnehmung (24, 25) aufweist und dass die Peripheralstufe (10) zwischen den beiden Ausnehmungen (24, 25) auf beiden Stirnseiten des Laufrades (4) zumindest teilweise voneinander getrennte Forderkammern (18) aufweist.
8. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Abstand einer dem umlaufenden Rand des Laufrades (4) gegenüberstehenden Kante des Distanzrings (7) nahe des Einlasses (19) der Peripheralstufe (10) großer ist als nahe des Aus¬ lasses (20) .
9. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Gehause¬ teile (5, 6) und den Distanzring (7) umschließender Mantel (8) die Ausnehmung (25) im Distanzring (7) am Auslass (20) nach radial außen begrenzt.
10. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus- lassseitige Gehauseteil (6) an dem Auslass (20) der Pe- ripheralstufe (10) eine in Stromungsrichtung geneigte Fuhrungskante (22) hat.
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