WO2020192819A1 - AUßENZAHNRADPUMPE - Google Patents

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WO2020192819A1
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intermediate plate
plate
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Uwe Bastian
Christopher Schneider
Matthias Grenzhäuser
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
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    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C21/108—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with an axial surface, e.g. side plates
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    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0023—Axial sealings for working fluid
    • F04C15/0026—Elements specially adapted for sealing of the lateral faces of intermeshing-engagement type machines or pumps, e.g. gear machines or pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the invention relates to an external gear pump for hydraulic delivery in a hydraulic control system, which comprises two control plates which delimit a pump space in which two pump wheels mesh with one another and between which an intermediate plate is arranged.
  • the invention also relates to a hydraulic control with such an external gear pump.
  • the invention also relates to a method for operating such an external gear pump.
  • the object of the invention is to functionally and / or technically improve an external gear pump for hydraulic delivery in a hydraulic control system, which comprises two control plates that limit a pump chamber in which two pump wheels mesh with one another and between which an intermediate plate is arranged.
  • an external gear pump for hydraulic delivery in a hydraulic control system that includes two control plates that delimit a pump space in which two pump wheels mesh with one another and between which an intermediate plate is arranged
  • the object is achieved in that the intermediate plate comprises at least one preload area , by means of which the intermediate plate can be prestressed like a spring against an axial plate, which is thereby pressed axially against the pump wheels.
  • this has the advantage that a separate component for preloading the axial plate can be dispensed with. This will facilitate the manufacture and assembly the external gear pump considerably simplified.
  • the term axial refers to one of the axes of rotation of the pump wheels, which preferably have parallel axes of rotation. Axial means in the direction of or parallel to one of the axes of rotation.
  • a preferred embodiment of the external gear pump is characterized in that the preload area of the intermediate plate is designed so that the axial plate is pressed against the pump wheels in a defined manner by the intermediate plate, so that only a small starting torque is required for the external gear pump.
  • a defined contact pressure is provided with the intermediate plate. This pressing force ensures that the axial plate is pressed sufficiently, but not too strongly, against the pump wheels when the external gear pump is at a standstill. Sufficient means that an undesired short circuit between a suction chamber and a pressure chamber of the external gear pump is prevented. Not too strong means that the friction between the pump wheels and the axial plate when starting the external gear pump can be kept so small that a small starting torque is sufficient, which can be easily generated, for example, with an electric motor drive.
  • Another preferred embodiment of the external gear pump is characterized in that the prestressing area of the intermediate plate is designed as a bead. This has the advantage that the prestressing area can be produced cost-effectively in large-scale production.
  • the prestressing area in the intermediate plate delimits a through hole through which a drive shaft of the external gear pump extends.
  • a circumferential edge of the intermediate plate delimiting the through hole is advantageously reshaped in such a way that only this reshaped area, which represents the prestressing area, rests against the axial plate.
  • This type of reshaping is relatively simple and easily reproducible from a manufacturing point of view.
  • the prestressing area in the intermediate plate is designed as a circular bead, for example.
  • Another preferred exemplary embodiment of the external gear pump is characterized in that the preload area in the intermediate plate is also included serves to seal the pump chamber from the outside.
  • the sealing function can be implemented in a simple manner with the intermediate sheet, for example, if the prestressing area in the intermediate sheet is designed as a circular bead. The manufacture and assembly of the external gear pump can thus be further simplified.
  • Another preferred embodiment of the external gear pump is characterized in that a spring force of the pretensioning area of the intermediate plate is coordinated with internal forces acting in the axial direction and compensation forces of the external gear pump so that the axial plate is permanently pressed against the pump wheels. It is thus advantageously possible to dispense with pressurizing the axial plate with hydraulic medium pressure.
  • a further preferred exemplary embodiment of the external gear pump is characterized in that at least one sealing device is arranged on a side of the axial plate facing away from the pump chamber, by means of which the compensation forces acting in the axial direction are generated.
  • the sealing device comprises, for example, a sealing ring made of an elastic material. The compensation forces acting in the axial direction can thus be generated inexpensively.
  • the invention also relates to a hydraulic control system with a previously described external gear pump.
  • the external gear pump is advantageously not housed in a separate housing, but rather integrated directly into at least one of the control plates. This saves a separate housing and the necessary hydraulic medium channels can also be integrated directly into the control plates.
  • the intermediate plate serves on the one hand to seal the two control plates to one another.
  • the intermediate plate advantageously also serves to cover channels or to provide transfer points, in particular hydraulic resistances, for the hydraulic medium that is conveyed with the external gear pump.
  • the invention also relates to a method for operating a previously be written external gear pump.
  • the pre-tensioning function of the intermediate plate means that an otherwise required additional component can be used to represent this function omitted.
  • the invention also relates to an intermediate plate for an external gear pump described above.
  • the intermediate plate can be traded separately.
  • FIG. 1 shows an external gear pump for hydraulic delivery in a Flydraulik control in section.
  • an external gear pump 1 is shown in section.
  • the external gear pump 1 is not designed with a separate housing, but rather is integrated into a hydraulic control 10 with a first control plate 11 and with a second control plate 12.
  • the two control plates 11 and 12 delimit a pump chamber 13 in which two pump wheels 14, 15 mesh with one another.
  • the pump wheels 14, 15 are designed as external gears.
  • the pump gear 14 is mounted in the control plate 12 via a pillow block bearing 16.
  • the pump wheel 15 is also supported in the control plate 12 by a pillow block bearing 17.
  • the pump wheel 14 is driven by a drive shaft 18 and is therefore also referred to as a driven gear wheel 14.
  • the pump wheel 15 is referred to analogously as a gear 15 driven.
  • the intermediate plate 19 is clamped between the two control plates 11, 12.
  • the intermediate plate 19 comprises a prestressing area 20, which is designed as a circular bead 21 in the exemplary embodiment shown.
  • the intermediate plate 19 is prestressed with the prestressing region 20 against an axial plate 22.
  • the axial plate 22 is arranged in the axial direction between the intermediate plate 19 and the two pump wheels 14, 15.
  • the axial plate 22 and the intermediate plate 19 include a through hole 23 through which the drive shaft 18 extends through it.
  • a pump coupling 24 is provided for torque transmission between the drive shaft 18 and the driven gear 14.
  • the circular bead 21 rests on the axial plate 22 over its entire circumference.
  • the sealing of the pump chamber 13 to the outside can advantageously also take place with the intermediate plate 19.
  • the spring force generated by the pretensioning area 20 with the intermediate plate 19 is coordinated with the internal forces of the external gear pump 1 and the compensation forces during operation of the external gear pump 1 so that a force in the direction of the driven gear 14 is generated at all times is also known as Rit zel.
  • the compensation forces are formed by surfaces on the side of the axial plate 22 or the control plates 11, 12 facing away from the external gear pump 1, which are delimited by a seal and on which the pump pressure then acts.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe (1) zur Hydraulikförderung in einer Hydrauliksteuerung (10), die zwei Steuerplatten (11,12) umfasst, die einen Pumpenraum (13) begrenzen, in dem zwei Pumpenräder (14,15) miteinander kämmen, und zwischen denen ein Zwischenblech (19) angeordnet ist. Um die Außenzahnradpumpe (1) funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern, umfasst das Zwischenblech (19) mindestens einen Vorspannbereich (20), durch den das Zwischenblech (19) federartig gegen eine Axialplatte (22) vorspannbar ist, die dadurch axial gegen die Pumpenräder (14,15) angedrückt wird.

Description

Außenzahnradpumpe
Die Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe zur Hydraulikförderung in einer Hyd rauliksteuerung, die zwei Steuerplatten umfasst, die einen Pumpenraum begrenzen, in dem zwei Pumpenräder miteinander kämmen, und zwischen denen ein Zwischen blech angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hydrauliksteuerung mit einer derartigen Außenzahnradpumpe. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Ver fahren zum Betreiben einer derartigen Außenzahnradpumpe.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 054 250 A1 ist eine Hydraulik steuerung mit einer Steuerplattenanordnung und mit einer hydraulischen Förderein richtung zum Fördern eines Hydraulikmediums bekannt, die in die Steuerplattenano rdnung integriert ist, wobei zwischen den beiden Steuerplatten ein Zwischenblech an geordnet ist, durch das sich ein Stehlager von der ersten in die zweite Steuerplatte er streckt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Außenzahnradpumpe zur Hydraulikförderung in ei ner Hydrauliksteuerung, die zwei Steuerplatten umfasst, die einen Pumpenraum be grenzen, in dem zwei Pumpenräder miteinander kämmen, und zwischen denen ein Zwischenblech angeordnet ist, funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbes sern.
Die Aufgabe ist bei einer Außenzahnradpumpe zur Hydraulikförderung in einer Hyd rauliksteuerung, die zwei Steuerplatten umfasst, die einen Pumpenraum begrenzen, in dem zwei Pumpenräder miteinander kämmen, und zwischen denen ein Zwischen blech angeordnet ist, dadurch gelöst, dass das Zwischenblech mindestens einen Vor spannbereich umfasst, durch den das Zwischenblech federartig gegen eine Axialplatte vorspannbar ist, die dadurch axial gegen die Pumpenräder angedrückt wird. Das lie fert unter anderem den Vorteil, dass auf ein separates Bauteil zur Vorspannung der Axialplatte verzichtet werden kann. Dadurch werden die Herstellung und die Montage der Außenzahnradpumpe erheblich vereinfacht. Der Begriff axial bezieht sich auf eine der Drehachsen der Pumpenräder, die vorzugsweise parallele Drehachsen aufweisen. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu einer der Drehachsen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradpumpe ist dadurch gekenn zeichnet, dass der Vorspannbereich des Zwischenblechs so ausgelegt ist, dass die Axialplatte durch das Zwischenblech definiert gegen die Pumpenräder angedrückt wird, so dass nur ein kleines Anfahrmoment für die Außenzahnradpumpe benötigt wird. Mit dem Zwischenblech wird eine definierte Anpresskraft bereitgestellt. Diese Anpresskraft sorgt dafür, dass die Axialplatte bei stillstehender Außenzahnradpumpe ausreichend, aber nicht zu stark gegen die Pumpenräder angedrückt wird. Ausrei chend bedeutet, dass ein unerwünschter Kurzschluss zwischen einem Saugraum und einem Druckraum der Außenzahnradpumpe verhindert wird. Nicht zu stark bedeutet, dass die Reibung zwischen den Pumpenrädern und der Axialplatte beim Anfahren der Außenzahnradpumpe so klein gehalten werden kann, dass ein kleines Anfahrmoment ausreicht, das zum Beispiel mit einem elektromotorischen Antrieb einfach erzeugt werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbereich des Zwischenblechs als Sicke ausgeführt ist. Das liefert den Vorteil, dass der Vorspannbereich fertigungstechnisch im Großse rienbetrieb kostengünstig realisierbar ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbereich in dem Zwischenblech ein Durchgangs loch begrenzt, durch das sich eine Antriebswelle der Außenzahnradpumpe hindurch erstreckt. Ein das Durchgangsloch begrenzender Umfangsrand des Zwischenblechs ist vorteilhaft so umgeformt, dass nur dieser umgeformte Bereich, der den Vorspann bereich darstellt, an der Axialplatte anliegt. Diese Art der Umformung ist fertigungs technisch relativ einfach und gut reproduzierbar möglich. Der Vorspannbereich in dem Zwischenblech ist zum Beispiel als kreisrunde Sicke ausgeführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbereich in dem Zwischenblech zusätzlich dazu dient, den Pumpenraum nach außen abzudichten. Die Dichtfunktion kann mit dem Zwischenblech zum Beispiel auf einfache Art und Weise realisiert werden, wenn der Vorspannbereich in dem Zwischenblech als kreisrunde Sicke ausgeführt ist. So kön nen die Herstellung und die Montage der Außenzahnradpumpe weiter vereinfacht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkraft des Vorspannbereichs des Zwischenblechs so mit in axialer Richtung wirkenden Innenkräften und Kompensationskräften der Außen zahnradpumpe abgestimmt ist, dass die Axialplatte permanent gegen die Pumpenrä der angedrückt wird. So kann vorteilhaft auf eine Druckbeaufschlagung der Axialplatte mit einem Hydraulikmediumdruck verzichtet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Außenzahnradpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Pumpenraum abgewandten Seite der Axialplatte mindestens eine Dichteinrichtung angeordnet ist, durch welche die in axialer Richtung wirkenden Kompensationskräfte erzeugt werden. Die Dichteinrichtung umfasst zum Beispiel einen Dichtring aus einem elastischen Material. Damit können die in axialer Richtung wirkenden Kompensationskräfte kostengünstig erzeugt werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Hydrauliksteuerung mit einer vorab be schriebenen Außenzahnradpumpe. Die Außenzahnradpumpe ist vorteilhaft nicht in ei nem separaten Gehäuse untergebracht, sondern direkt in mindestens eine der Steu erplatten integriert. So spart man sich ein separates Gehäuse und kann die erforderli chen Hydraulikmediumkanäle ebenfalls direkt in die Steuerplatten integrieren. Das Zwischenblech dient zum einen zur Abdichtung der beiden Steuerplatten zueinander. Darüber hinaus dient das Zwischenblech vorteilhaft auch zur Abdeckung von Kanälen beziehungsweise zur Bereitstellung von Übergabestellen, insbesondere auch hydrau lischen Widerständen, für das Hydraulikmedium, das mit der Außenzahnradpumpe gefördert wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben einer vorab be schriebenen Außenzahnradpumpe. Durch die Vorspannfunktion des Zwischenblechs kann ein ansonsten erforderliches zusätzliches Bauteil zur Darstellung dieser Funktion entfallen. Darüber hinaus entfallen auch Aufnahmegeometrien für herkömmliche Fe derelemente an oder in der Axialplatte.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Zwischenblech für eine vorab beschriebene Außenzahnradpumpe. Das Zwischenblech ist separat handelbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschie dene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Die einzige beiliegende Figur 1 zeigt eine Außenzahnradpumpe zur Hydraulikförde- rung in einer Flydrauliksteuerung im Schnitt.
In Figur 1 ist eine Außenzahnradpumpe 1 im Schnitt dargestellt. Die Außenzahnrad pumpe 1 ist nicht mit einem separaten Gehäuse ausgeführt, sondern in eine Hydrau liksteuerung 10 mit einer ersten Steuerplatte 11 und mit einer zweiten Steuerplatte 12 integriert.
Die beiden Steuerplatten 11 und 12 begrenzen einen Pumpenraum 13, in dem zwei Pumpenräder 14, 15 miteinander kämmen. Die Pumpenräder 14, 15 sind als Außen zahnräder ausgeführt. Das Pumpenzahnrad 14 ist über ein Stehlager 16 in der Steu erplatte 12 gelagert. Das Pumpenrad 15 ist durch ein Stehlager 17 ebenfalls in der Steuerplatte 12 gelagert.
Das Pumpenrad 14 ist durch eine Antriebswelle 18 angetrieben und wird daher auch als angetriebenes Zahnrad 14 bezeichnet. Analog wird das Pumpenrad 15 als getrie benes Zahnrad 15 bezeichnet.
Zwischen den beiden Steuerplatten 11 , 12 ist ein Zwischenblech 19 eingespannt. Das Zwischenblech 19 umfasst einen Vorspannbereich 20, der im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel als kreisrunde Sicke 21 ausgeführt ist. Das Zwischenblech 19 ist mit dem Vorspannbereich 20 gegen eine Axialplatte 22 vorgespannt. Die Axialplatte 22 ist in axialer Richtung zwischen dem Zwischenblech 19 und den beiden Pumpenrädern 14, 15 angeordnet. Die Axialplatte 22 und das Zwischenblech 19 umfassen ein Durchgangsloch 23, durch das sich die Antriebswelle 18 hindurch er streckt. Zur Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle 18 und dem ange- triebenen Zahnrad 14 ist eine Pumpenkupplung 24 vorgesehen.
Die kreisrunde Sicke 21 liegt, wie in einem Kontaktpunkt 25 in Figur 1 angedeutet ist, auf ihrem gesamten Umfang an der Axialplatte 22 an. So kann vorteilhaft mit dem Zwischenblech 19 auch die Abdichtung des Pumpenraums 13 nach außen erfolgen.
Es ist aber auch möglich, die Außenzahnradpumpe 1 so zu kompensieren, dass die Axialplatte 22 auch im Betrieb der Außenzahnradpumpe 1 unter Druck anliegt. Zu die sem Zweck wird die durch den Vorspannbereich 20 mit dem Zwischenblech 19 er zeugte Federkraft so mit den Innenkräften der Außenzahnradpumpe 1 und den Kom- pensationskräften im Betrieb der Außenzahnradpumpe 1 abgestimmt, dass jederzeit eine Kraft in Richtung des angetriebenen Zahnrads 14 erzeugt wird, das auch als Rit zel bezeichnet wird. Die Kompensationskräfte werden durch Flächen auf der der Au ßenzahnradpumpe 1 abgewandten Seite der Axialplatte 22 beziehungsweise der Steuerplatten 11 , 12, die von einer Dichtung abgegrenzt werden und auf die dann der Pumpendruck wirkt, gebildet.
Bezugszeichenliste ußenzahnradpumpe
Hydrauliksteuerung
Steuerplatte
Steuerplatte
Pumpenraum
Pumpenrad
Pumpenrad
Stehlager
Stehlager
Antriebswelle
Zwischenblech
Vorspannbereich
Sicke
Axialplatte
Durchgangsloch
Pumpenkupplung
Kontaktpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Außenzahnradpumpe (1 ) zur Hydraulikförderung in einer Hydrauliksteuerung (10), die zwei Steuerplatten (11 ,12) umfasst, die einen Pumpenraum (13) be grenzen, in dem zwei Pumpenräder (14,15) miteinander kämmen, und zwi schen denen ein Zwischenblech (19) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenblech (19) mindestens einen Vorspannbereich (20) umfasst, durch den das Zwischenblech (19) federartig gegen eine Axialplatte (22) vor spannbar ist, die dadurch axial gegen die Pumpenräder (14,15) angedrückt wird.
2. Außenzahnradpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbereich (20) des Zwischenblechs (19) so ausgelegt ist, dass die Axi alplatte (22) durch das Zwischenblech (19) definiert gegen die Pumpenräder (14,15) angedrückt wird, so dass nur ein kleines Anfahrmoment für die Außen- zahnradpumpe(l ) benötigt wird.
3. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbereich (20) des Zwischenblechs (19) als Sicke (21 ) ausgeführt ist.
4. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbereich (20) in dem Zwischenblech (19) ein Durchgangsloch (23) begrenzt, durch das sich eine Antriebswelle (18) der Au ßenzahnradpumpe (1 ) hindurch erstreckt.
5. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbereich (20) in dem Zwischenblech (19) zusätzlich dazu dient, den Pumpenraum (13) nach außen abzudichten.
6. Außenzahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkraft des Vorspannbereichs (20) des Zwi schenblechs (19) so mit in axialer Richtung wirkenden Innenkräften und Kom pensationskräften der Außenzahnradpumpe (1 ) abgestimmt ist, dass die Axial platte (22) permanent gegen die Pumpenräder (14,15) angedrückt wird.
7. Außenzahnradpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf ei ner dem Pumpenraum (13) abgewandten Seite der Axialplatte (22) mindestens eine Dichteinrichtung angeordnet ist, durch welche die in axialer Richtung wir kenden Kompensationskräfte erzeugt werden.
8. Hydrauliksteuerung (10) mit einer Außenzahnradpumpe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verfahren zum Betreiben einer Außenzahnradpumpe (1 ) nach einem der An sprüche 1 bis 7.
10. Zwischenblech (19) für eine Außenzahnradpumpe (1 ) nach einem der Ansprü- che 1 bis 7.
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