DE2640575A1

DE2640575A1 - Pumpe

Info

Publication number: DE2640575A1
Application number: DE19762640575
Authority: DE
Inventors: Rex C Cooprider; Richard P Grogan
Original assignee: Diamond International Corp
Current assignee: Silgan Dispensing Systems Corp
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1976-09-09
Publication date: 1977-03-24
Also published as: JPS5238607A; IT1066354B; FR2323899A1; AU1674576A; DE2640575C3; BE845701A; LU75704A1; AU504633B2; NL7609790A; CA1034096A; US3995774A; DK412876A; IE43177L; DK148888C; JPS5651826B2; GB1540410A; DE2640575B2; FR2323899B1; IE43177B1; DK148888B

Description

der Firma Diamond International Corporation, 733 Third Avenue, New York, USA

betreffend " Pumpe "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsabgabepumpe der Bauart, mit deformierbarer Membran, wie sie beispielsweise in der US-Patentanmeldung 579,572 vom 21.5. 1975 beschrieben ist.

Nach dem genannten älteren Vorschlag ist bei der Pumpe eine federnd deformierbare Membran zwischen einander zugewandten Gehäuseteilen eingeklemmt und wirkt mit einem der Gehäuseteile zusammen, um eine Pumpenkammer variablen Volumens zu begrenzen. Einlaß- und Auslaßpassagen sind in dem Pumpengehäuse ausgebildet und definieren einen Abgabepfad für die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter durch die Pumpenkammer zu einer Abgabedüse. Die Membran weist als einstückig eingeformten Abschnitt einen Berandungsflansch auf, der fluiddicht zwischen die Gehäuseteile geklemmt ist und als Dichtung dient, wie auch als ein Rückschlagventil für das Sicherstellen einer gleichgerichteten Fluidströmung durch den Abgabepfad.

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Da sich der Abgabepfad um die Außenkante des Flansches herum erstreckt, ist es notwendig eine zusätzliche Dichtung vorzusehen, außerhalb des Abgabepfades, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus der Pumpe herausleckt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es bei einer Pumpe dieses Types die Notwendigkeit einer solchen zusätzlichen Dichtung zu eliminieren. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1, und bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Danach ist es möglich, daß der Berandungsflansch der Membran als einzige Abdichtung dienen kann, um das Pumpengehäuse und die Pumpenkammer fluiddicht zu machen und der Flüssigkeitsabgabepfad erstreckt sich nicht mehr um den Flansch herum, sondern durch diesen hindurch.

Dabei ist die Membran so ausgebildet, daß sich in ihrem Umfangsflansch Klappenventile ergeben, die jedoch einstückige Abschnitte desselben sind. Diese Klappenventile erstrecken sich über die entsprechenden Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen und verschließen diese normalerweise, welche sonst den Abgabepfad für die Flüssigkeit begrenzen. Durch den Flansch hindurch sind öffnungen vorgesehen, vorzugsweise in Form gekrümmter Schlitze, welche die freien Kanten der zugeordneten Klappenventile begrenzen und die Strömung der Flüssigkeit nur in ä.ner Richtung durch die Klappenventile und die zugeordneten öffnungen ermögliche* wenn die Ventile von den Sitzen abheben. Die jeweiligen Gehäuseteile weisen die Ventilsitze auf der stromaufwärtsliegenden Seite derselben auf, immer gesehen in Richtung der Strömung der Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter zu der Abgabedüse. Die Einlaß- bzw. Auslaßpassagen umfassen außerdem Ausnehmungen auf der stromabwärts liegenden Seite der Ventile, welche so angeordnet sind, daß das Abheben der Ventile ermöglicht wird infolge auf sie einwirkenden Flüssigkeitsdruck in Stromabwärtsrichtung.

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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Pumpe gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem konventionellen Behälter für die von der Pumpe zu fördernde Flüssigkeit

Fig. 2 ist eine Draufsicht der in der Pumpe verwendeten Membran

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das untere Gehäuseteil vor seinem Zusammenbau mit der Membran und dem oberen Gehäuseteil

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Pumpe in der

gleichen Vertikalebene, wie in Fig. 1, wobei jedoch Teile weggebrochen sind und wobei die beweglichen Komponenten der Pumpe in der Position gezeichnet sind, die sie gegen Ende eines Kompressionshubes der Pumpe einnehmen

Fig. 5 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 4, wobei

jedoch die beweglichen Komponenten eine Zwischenstellung während des Saughubes der Pumpe einnehmen, und

Fig. 6 ist eine Ansicht von unten auf das obere Gehäuseteil des Pumpengehäuses.

Das Pumpengehäuse P ist so ausgebildet, daß es auf einem konventionellen Behälter angebracht werden kann, der hier

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als Kunststofflasche C dargestellt ist, die einen Vorrat der von der Pumpe zu fördernden Flüssigkeit enthält. Der Behälter weist einen mit Außengewinde versehenen Hals N auf/ welcher die Füll- und Abgabeöffnung umschließt.

Die Pumpe umfaßt ein oberes und ein unteres Gehäuseteil Io bzw. 12, die miteinander fluiddicht verbunden sind, etwa durch Schrauben, die sich durch fluchtende Löcher in dem unteren und oberen Gehäuseteil erstrecken und festgeschraubt sind.

Um die Pumpe auf dem Behälter zu sichern, erstreckt sich der nach unten ragende Stopfen 16, der einen integralen Abschnitt des unteren Gehäuseteils 12 bildet in den Behälterhals N durch eine Öffnung in der üblichen, mit Gewinde versehenen Verschlußkappe 17. Der Stopfen wir d gegen Axialbewegung durch einen ümfangsflansch 18 gesichert, der auf der Stirnseite der Behälterverschlußkappe aufliegt und durch eine Muffe 19, die reibungsschlüssig auf den Stopfen unterhalb der Kappe aufgeschoben ist oder in anderer Weise dort befestigt ist und vorzugsweise eine Umfangsdichtung 2o aufweist, die auf der Stirnfläche des Behälterhalses aufruht und zwischen den Behälterhalfe und die Unterseite der Kappe fluiddicht eingeklemmt ist, wenn die Kappe auf den Behälterhals geschraubt wird.

Die Flüssigkeitszufuhr zur Pumpe umfaßt die Einlaßöffnung und die Einlaßbohrung 22, die sich beide durch den Stopfen erstrecken, sowie das Ansaugröhrchen 23, das in das untere Ende der Einlaßbohrung eingepaßt ist und in Kommunikation steht mit dem unteren Endabschnitt des Behälters.

Das untere Gehäuseteil besitzt eine öfffnung 24, durch die der deformierbare Domabschnitt 25a der federnden Membran 25 ragt und zugänglich ist, um bei Deformation die Pumpe zu be-

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tätigen. Die Membran 25 umfaßt außerdem einen ümfangsrandflansch 25b, der zwischen die einander gegenüberliegenden Klemmflächen loa bzw. lob der miteinander verbundenen Gehäuseteile Io bzw. 12 geklemmt ist. · Um die richtige Ausrichtung der Membran zu erleichtern und auch ihre Deformation beim Zusammenklemmen der Gehäuseteile zu begrenzen ist der Membranflansch 25b teilweise in eine komplementär geformte Einsenkung 26 in der Oberseite des unteren Gehäuseteils Io eingelassen, wie man in Fig. 3 erkennt. Der flache Boden dieser Einsekung 26 dient als flache Klemmfläche, die zusammenwirkt mit dem in Ausfluchtung liegenden Abschnitt der abwärtsgerichteten Oberfläche loa des oberen Gehäuseteils Io, so daß der Membranflansch 25 b vollständig rings um den Dom 25a der Membran abdichtend zwischen die Flächen festgeklemmt wird. Die nach unten vorstehende konvexe Seite des Domes 25a ragt durch die zentrale öffnung 24 im unteren Gehäuseteil und ist durch diese Öffnung hindurch zugänglich für die Deformation, hier durch einen Hebel 28, der bei 29 an das untere Gehäuseteil angelenkt ist, so daß sein freier Endabschnitt 3o in Wirkverbindung gelangt mit dem Dom oder dem Domabschnitt der Membran derart, daß durch Ziehen an dem nach unten ragenden Betätigungsabschnitt des Hebels im Gegenuhrzeigersinne (wie in Fig. 1 und 4) die Membran deformiert wird, und damit das Volumen der Pumpenkammer 31 verringert, die gemeinsam begrenzt wird von der Membran mit dem oberen Gehäuseteil Io.

Wegen der federnden Eigenschaft der Membran 25 kehrt diese in ihren normalen entspannten Zustand gemäß Fig. 1 zurück, wenn der Auslösearm des Hebels losgelassen wird nachdem er gezogen worden ist, um die Membran beim Kompressionshub der Pumpe zu betätigen; bei der Entspannung der Membran kehrt gleichzeitig der Betätigungsarm 28 in seine normale Ausgangs-

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stellung zurück, so daß die Notwendigkeit für eine Rückfuhrfeder entfällt.

Im Ausführungsbeispiel sind die Membran 25 und ihr Umfangsflansch 25b im Grundriß oval, wobei die einander gegenüberliegenden Endabschnitte des Flansches 25b vorzugsweise etwas größere Breite haben als der Rest des Flansches, um die noch zu beschreibenden Ventilfunktionen besser ausführen zu können.

Es ist hier festzuhalten, daß die Einlaßdurchgänge 23,22,21 mit der aufwärtsgerichteten Einlaßöffnung 21 direkt unterhalb eines verbreiterten Endabschnitts 25b enden, wo der Flansch normalerweise sich über die öffnung erstreckt und diese verschließt. Durch den Flansch hindurch ist eine öffnung 32 ausgebildet, die sich auf einer Seite der Einlaßöffnung befindet und vorzugsweise schlitzförmig ist,, um einen lokal deformierbaren Abschnitt 33 des Flansches zu definieren, der normalerweise sich über die Einlaßöffnung 21 setzt und diese verschließt, jedoch abgehoben werden kann durch Fluiddruck unter dem Abschnitt, um so als Einlaßventil zu arbeiten, das die Ausströmung von Flüssigkeit aus der Bohrung 22 durch den Schlitz oder die öffnung 32 ermöglicht und danach in eine Ausnehmung 34 an der Unterseite des oberen Pumpengehäuseteils Io. Die Ausnehmung 34 befindet sich über und im wesentlichen ausgefluchtet mit dem Pumpeneinlaßventil 33 und gestattet eine lokale Aufwärtsausbiegung und Abheben vom Sitz des Ventils 33 bei jedem Saugoder Expansionshub der Membran 25.

Der Auslaß aus der Pumpenkammer 31 wird in grundsätzlich ähnlicher Weise durch ein.Auslaßklappenventil 35 gesteuert, das gebildet wird durch eine entsprechend positionierte öffnung oder einen bogenförmigen Schlitz 36 im gegenüberliegenden Endabschnitt des Membranflansches 25b.

Man erkennt, daß an der Stelle dieses Klappenventils 35 das

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obere Gehäuseteil Io eine Auslaßöffnung 38 bildet, die hier in Form einer Nut an der Unterseite des oberen Gehäuseteils ausgebildet ist, die kommuniziert mit der Pumpenkammer und sich nach außen erstreckt, wobei das äußere Ende normalerweise geschlossen wird durch das Aufliegen des Auslaßventils 35, das an der Unterseite des oberen Gehäuseteils Io anliegt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Auslaßventil 35 im Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise ausgebildet, wie das Einlaßklappenventil 33, mittels eines gekrümmten Schlitzes 36 durch den Flansch 25b der Membran. Um das Anliegen des Auslaßventils 35 infolge seiner ihm innewohnenden Federkraft zu verbessern, ist die Unterseite des oberen Gehäuseteils Io zweckmäßigerweise mit einer etwas vorstehenden bogenförmigen Rippe 39 (Fig. 6) versehen für abdichtendes Anliegen an der ähnlichen bogenförmigen Kante des Ventils 35. Vorzugsweise gehen die beiden Enden dieser Rippe allmählich in die abwärtsgekehrte flache Oberfläche des oberen Gehäuseteils über, um die Entstehung eines Spalts oder Zwischenraums zu verhindern, der sonst das richtige Anliegen des Ventils stören würde.

Unterhalb des Auslaßventils 35 ist das untere Gehäuseteil 12 mit einer Ausnehmung 4o versehen, in die sich das Ventil 35 unter Druck von Fluid öffnen kann, das sich innerhalb der Pumpenkammer 31 befindet und zwar bei jedem Kompressionshub der Pumpe. Ein solches öffnen oder Abheben des Auslaßventils 35 stellt eine Verbindung her über die Öffnung zwischen der Auslaßöffnung 38 und der Ausnehmung 4o, die ihrerseits über einen Durchlaßabschnitt 41 mit einer üblichen Düse 42 kommuniziert, durch welche die Flüssigkeit aus der Pumpenkammer in die Atmosphäre abgegeben wird. Die

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Auslaßöffnung 38, die Ausnehmung 4o,der Durchlaßabschnitt 41 und die Düse 42 bilden demgemäß gemeinsam den Auslaß aus der Pumpenkammer 31 zur Atmosphäre.

Wie in der älteren US- Patentanmeldung S.N. 579,572 erstreckt sich eine Belüftungspassage 44 durch den Stopfen 16 von außerhalb des Behälters C und öffnet sich nach oben durch einen Ventilsitz 45, der nach Form und Position so ausgebildet ist, daß er in Abdichtverbindung treten kann mit der konvexen Unterseite des Membrandoms 25a, wenn der letztere sich in der normalen vollständig entspannten Form befindet. Demgemäß dient der Dom 25a, wenn er nicht deformiert ist sogleich als Ventil und sitzt auf der Belüftungspassage und verschließt diese, um das Lecken von Behälterinhalt beim Versand und Lagern zu unterbinden. Immer dann jedoch, wenn der Betätigungsarm 28 des Hebels betätigt wird, um den Membrandom 25a zu deformieren bei einem Kompressions- oder Abgabehub, hebt sich der Dom 25a automatisch von der Mündung der Belüftungspassage ab und gestattet somit einen AusgLeich des Luftdruckes innerhalb und außerhalb des Behälters. Darüberhinaus wird der Dom 25a automatisch durch einen etwaigen überdruck innerhalb des Behälters hervorgerufen durch Änderungen der Temperatur oder der barometrischen Höhe abgehoben.

Um ferner die Orientierung der Einzelteile beim Zusammenbau zu erleichtern, weist das obere Gehäuseteil Io einen abwärts gerichteten Vorsprung 46 auf, der im Grundriß ähnlich der Innengrundrißform des ovalen Membrandomes ist, um in diesen eingepaßt zu werden. Wie am besten in Fig. 4 erkennbar, ist die Unterseite des Vorsprungs 46 vorzugsweise so geformt, daß sie im wesentlichen sich an die Innenseite des Domes in dessen deformierten Zustand anpaßt, wenn dieser vollständig eingedrückt ist, am Ende jedes Pumpenkompressionshubes, und im wesentlichen parallel oder äquidistant von

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der benachbarten Oberfläche des freien Hebelendes 3o um so den Hebeldruck über einen großen Bereich zu verteilen und damit ein Durchschneiden oder Verschleißen des Domes zu verhindern.

Die Arbeitsweise dieser Pumpe ergibt sich eigentlich aus der vorangehenden Beschreibung, doch kann sie wie folgt zusammengefaßt werden:

Es sei angenommen, daß die Pumpenteile in der Ruhestellung gemäß Fig. 1 sind. Zu dieser Zeit sind sowohl die Ventile 33 und 35 als auch die Belüftungspassage 44 geschlossen und der Dom 25a und die Pumpenkammer 31 sind vollständig expandiert und mit Flüssigkeit noch von der vorherigen Benutzung gefüllt. Der Behälter wir d von der Hand des benutzers umgriffen, wobei ein oder mehrere Finger auf dem Betätigungsarm 28 des Hebels aufliegen. Durch Niederdrücken des Hebels, sodaß er im Gegenuhrzeigersinne zum Behälter C hin verschwenkt wird, wird das freie Ende des Hebels nach oben geschwungen, im wesentlichen in die Position nach Fig. 4, wobei der Dom 25 zu dem Kompressionshub der Pumpe komprimiert wird. Der resultierende Druck auf die Flüssigkeit in der Pumpenkammer hält das Einlaßventil 33 auf seinem Sitz und verhindert damit den Rückfluß der Flüssigkeit von der Pumpenkammer in den Behälter, während gleichzeitig das Auslaßventil geöffnet wird und die unter Druck gesetzte Flüssigkeit durch den Auslaß ausgetrieben wird, definiert durch Auslaßöffnung 38, Ausnehmung 4o, Aust laßabschnitt 41 und Düse 42 bis in die Atmosphäre. Die Belüftungspassage 44 wird geöffnet kurz nach Beginn des Kompressionszyklus durch Deformation des Domes 25. Beim Loslassen des Betätigungsarmes 28 führt die Expansion des Domes 25 infolge der ihm innewohnenden Federkraft zu dem Saughub der Pumpe, wobei auch der Betätigungsarm des Hebels in die entsprannte Position nach Fig. 1 zurückgeführt wird.

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Eine solche Expansion des Domes mit resultierender Verringerung des Innendrucks führt zu einer Aufwärtsbewegung des Ventils 35 nach oben in Abdichtsitz gegen das obere Gehäuseteil Io, während das Einlaßventil 33 abgehoben wird, und Flüssigkeit aus dem Behälter C nach oben gesogen wird durch den Einlaß oder die Elemente 23, 22, 21, 34 und 35 bis in die Pumpenkammer 31. Die Deformation des Domes 25 hält die Belüftungspassage 44 normalerweise offen, bis der Expansionshub nahezu geschlossen ist, und die Rückbewegung der Teile fortgeschritten ist, bis etwas über die Position nach Fig. 5 hinaus, so daß atmosphärische Luft frei in den Behälter C eingesogen werden kann, je nach Bedarf, um Flüssigkeit zu ersetzen, die beim vorhergehenden Kompressionshub der Pumpe ausgetrieben worden war.

Infolge der hier beschriebenen neuartigen Struktur weist die einstückige Membran 25 neben den Begrenzungen der Pumpenkammer variablen Volumens angeformte Abschnitte auf, die als Einlaß- und Auslaßventil dienen, wie auch Abschnitte des Flüssigkeitspfades vom Behälter bis in die Atmosphäre unter Erfüllung aller notwendigen Abdichtfunktionen zwischen den Pumpengehäusetexlen. Zusätzlich ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Membran 25 so den entsprechenden Pumpengehäusetexlen zugeordnet, daß deren Zusammenbau in richtiger Orientierung, wie auch der Zusammenbau mit der Membran selbst erleichtert wird.

Patentansprüche:

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4H .

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Claims

PATENTANSPRÜCHE :

IJ Pumpe mit einer federnd deformierbaren Membran, die zwischen einander zugekehrte Pumpengehäuseteile eines Pumpengehäuses geklemmt ist und mit einem der Gehäuseteile zusammenwirkt, um eine Pumpenkammer variablen Volumens zu begrenzen, mit in dem Pumpengehäuse ausgebildeten Einlaß- und Auslaßdurchtritten, die einen Abgabepfad für Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter durch die Pumpenkammer zu einer Düse definieren, wobei die Membran einen in sich geschlossenen federnd deformierbaren Randflansch aufweist, der fluiddicht zwischen die Gehäuseteile geklemmt ist, und die Pumpenkammer umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (25b) Klappenventile (33, 35) aufweist, welche einstückig angeformte Abschnitte des Flansches sind und sich über zugeordnete Einlaß- bzw. Aus-r laßöffnungen'(21) erstrecken und diese in Normalstellung verschließen, wobei sich öffnungen durch den Flansch erstrecken in Begrenzung der freien Kanten der entsprechenden Klappenventile, um die Strömung von Flüssigkeit durch die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen zu ermöglichen, wenn die Ventile abgehoben sind, daß die Gehäuseteile (lo,12) jeweils Ventilsitze (39) für die entsprechenden Ventile auf der stromaufwärtsliegenden Seite derselben bezüglich der Flüssigkeitsströmung von dem Behälter zur Düse aufweisen, daß die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen Ausnehmungen (4o) auf der stromabwärtsliegenden Seite der Ventile umfassen, die so angeordnet sind, daß das Abheben der Ventile unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes in Stromabwärtsrichtung möglich ist, und daß an eines der Gehäuseteile (12) ein Betätigungshebel (28,3o) angelenkt ist mit einem Arm (3o), der durch eine öffnung in dem betreffenden Gehäuseteil beweglich ist, in Wirkverbindungseingriff mit der Membran

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(25a) um so das Volumen der Pumpenkammer (31) zu verändern .
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel als zweiarmiger Hebel an das eine Gehäuseteil angelenkt ist, wobei das eine freie Ende durch die Öffnung in Eingriff mit der Membran verschwenkbar ist und das andere Ende (28) einen manuell betätigbaren Arm bildet.
3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte des Einlasses bzw. des Auslasses jeweils von einem der Gehäuseteile gebildet sind, wobei die Einlaßabschnitte und die Auslaßabschnitte jeweils miteinander über die entsprechend zugeordneten ventilbegrenzenden Öffnungen des Flansches miteinander kommunizieren, wenn die Einlaß- bzw. Auslaßventile abgehoben sind.
4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ventilbegrenzenden Öffnungen durch den Flansch die Form eines Schlitzes haben, der teilweise ein zugeordnetes Ventil umschließt und dessen Klappenform bestimmt, wobei die Klappe mit einer Kante mit der Membran verbunden bleibt, während ihr freier Endabschnitt sich über die zugeordnete Einlaß- bzw. Auslaßöffnung erstreckt.
5. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran einen zentralen deformierbaren Dom (25a) aufweist, der von dem Flansch umschlossen ist; und daß der Dom und der Flansch im wesentlichen ovale Grundrißgestalt besitzen, wobei der Dom in die Öffnung des Gehäuseteils (12) ragt, in dem der Hebel gelagert ist, während in die konkave Seite des Doms einen an das andere Gehäuseteil (l.o) angeformten. Vorsprung (46) umschließt, der entsprechend der Orientierung der Membran und des Ge-

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häuseteils beim Zusammenbau gestaltet ist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Stopfenabschnitt (16) der an das Gehäuse angeformt ist und von diesem nach unten ragt, zur fluiddichten Aufnahme im Auslaß des die zu pumpende Flüssigkeit enthaltenden Behälters, durch eine Belüftungspassage (44) in dem Stopfen, die sich nach oben erstreckt und an der Mündung einen Ventilsitz bildet, der von der Membran in derem entspannten Zustand verschlossen ist.

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