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DE2403588A1 - Fluidfuehrender teil einer hochdruckpumpe - Google Patents

Fluidfuehrender teil einer hochdruckpumpe

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Publication number
DE2403588A1
DE2403588A1 DE2403588A DE2403588A DE2403588A1 DE 2403588 A1 DE2403588 A1 DE 2403588A1 DE 2403588 A DE2403588 A DE 2403588A DE 2403588 A DE2403588 A DE 2403588A DE 2403588 A1 DE2403588 A1 DE 2403588A1
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Germany
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valve
plunger
pump head
block
construction according
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DE2403588A
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DE2403588C2 (de
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John Benjamin Goss
John Edward Stachowiak
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American Aero Inc
Original Assignee
American Aero Inc
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Publication date
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F04B53/162Adaptations of cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/102Disc valves
    • F04B53/1022Disc valves having means for guiding the closure member axially
    • F04B53/1025Disc valves having means for guiding the closure member axially the guiding means being provided within the valve opening

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

Description

  • Fluidführender Teil einer Hochdruckpumpe.
  • Die Erfindung betrifft den flu.idSithrenden Teil einer Hoohdruckpumpe. Bei den bischer bekannten und derzeit gebräuchlichen Hochdruckpumpen ist der fluidführende Teil so konstruiert, daß Ausbau, Reparatur und Austausch schwierig und kostspielig sind. Reparaturon an Ort und Stelle stellen ein besonderes Problem dar, weil Spezialwerkzeuge benötigt werden und Aus-und Wiedereinbau schwierig vorzunehmen sInd.
  • Die Erfindung will einen verbesserten fluidführenden Teil für eine Hochdruckpumpe schaffen, bei dem nicht das Pumpenansaugrohr sondern eine Ventilpatrone, die Ventilsitze und Ventile enthält, den vom Pumpenplunger insbesondere bei eiller Kavitation erzeugten Spitzendrucken ausgesetzt ist. Dadurch sind es die weniger kostspieligen und leichter zu ersetzenden Teile der Pumpe, die bei diesenSpitzendrucken eventuell beschädigt werden oder versagen.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiuels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht des fluidführenden Teils einer Hochdruckpumpe mit den erfindungsgemäßen Verbesserungen; Fig. 2 eine Detailschnittansicht nach des der Linie 2-2 der Fig. 1, In den Fig. ist ein Pumpenansaugblok 10 dargestell, der an einen Pumpenkopf 12 angrezt. Am Pumpenkopft 12 ist eine Stopf büchse 14 vorgesehen, durch die sich ein üblicher Plunger 16 hin- und herbewegt, wenn über einen typischen Zugstangekopf 17 eine Kraft ausgeübt wird. Der Zugstangekopf, von dem nur ein Teil dargentellt ist, ist in bekannter Weise mit einer üblichen Energiequelle verbunden, um den Plunger 16 hin- und her zubewegen. Wie noch genauer erläutert ird, ist erfindungsgemäß eine Ventilpatrone 20 in dem Pumpenansaugblok 10 derart angebracht, daß sie als eine Einheit von dem Misaugblock entfernbar ist, so daß alle Bestandteile des Ventils und die Ventilsitze von den übrigen Teilen unschwer weggenomen werden können, wenn Reparaturen vorgenommen .erden und/oder Teile aus gewechselt werden sollen. Auch die Stopfbüchse 14 ist bequem abnehmbar, so daß die Packung 15 zugänglich wird und ersetzt oder repariert werden kann Der Ansaugblock 10 ist ortsfest angebracht und hat einen EDinlaß 10a, durch den das zu pumpende Fluid einströmt. Der Ausaugblock 10 hat auch noch einen Auslaß 10b, durch den das mit dem Plunger 16 eingepumpte Fluid ausgestoßen wird, wie noch näher erklärt wird. Der Einlaß 10a steht über eine oder mehrere Öffnungen 10d mit einem Hohlraum 10c der Ventilpatrone in Verbindung. In ähnlicher Weise ist der Auslaß 10b durch eine Öffnung 10e mit diesem Hohlraum 10c verbunden.
  • An den Ansaugblock 10 schließt sich der Pumpenkopf 12 an, wobei eine Dichtung 22 aus einem geeigneten Dichtungsmaterial zwischengefügt ist, um ein Aussickern des Fluids zu verhindern.
  • Der Ansaugblock 10 hat mehrere Schraubenlöcher 10f, in denen Jeweils eine Schraube 23 mit einem Sechs- oder Vierkantkopf 23a aufgenommen ist, die sich mit einem üblichen Maulschlüssel drehen läßt. Jede Schraube 23 hat an ihrem inneren Ende ein Gewinde 23b, das sich in eine von mehreren Gewindebohrungen 12a einschrauben läßt, die in dem Pumpenkopf 12 angebracht sind und in Zahl und Lage den Schraubenlöchern 10f des Ansaugblkes 10 entsprechen. Wenn man also die Scvhrauben 23 so weit herausdreht, daß die Gewinde 23b aus den Gewindebohrungen freikommen, löst sich der Pumpemkopf 12 aus seiner Festlegung am Ansaugblock 10 und kann von diesem weggezogen werden In dem Hohlraum 10c des Ansaugblocks 10 ist eine Ventilpatrone 30 angeordnet die wenigstens zwei Ventile 33 und 35 enthält.
  • Das Ventil 33 ist in einem Ventilkanal 30a beweglich aufgenommen und legt sich gegen einen ringrörmigen Venmtilsitz 30b, der vorzusweise im Quewrsachnicht kugelförmig ist und an eine entsprechende Fläche des Ventile 33 angepaßt ist, so daß die Fluidströmung durch den Kanal 30a gesperrt wird, wenn das Ventil 33 auf seinem Sitz aufsitzt. Das Ventil 33 kann verchieden ausgebildet sein In der in den Zeichnungen dargestellten Form weist es einen Ventilkörper 33a mit mehrern Führungsrippen 33b auf, die in den Ventilkanal 30a hineinragen. Die Rippen 33b sind vorzugsweise in der Form eines Kreuzes angeordnet und lassen Fluid zwischen sich durchströmen, so daß, wenn der Ventilkörper 33 von seinem Sitz 30b abgehoben ist, das Fluid a dem Ventil 33 vorbeiströmen kann. Ferner hat das Ventil 33 einen Ventilschaft 33c, auf dem eine Feder 36 aufgenommen ist, die zwischen dem Ventilkörper 33a und einer -Pläche 12b eingespannt ist, die eine Einsenkung 12c des Pumpenkopfes begrentz.
  • Die Feder 36 ist eine verhältnismäßig schwache Feder und so bemessen, daß sie das Ventil 33 geschlossen hält,- wenn der Fluiddruck zu beiden Seiten des Ventils 33 nahezu ausgeglichen ist, und verhindert, daß das Ventil 33 öffnet, bevor nicht ein bestimmter Druck sich entwickelt hat, der das Ventil 33 abhebt.
  • Das Ventil 35 ist fast genauso konstruiert wie das Ventil 33, ist jedoch etwas kleiner im Dur chmesser. Es weist einen Ventilkörper 55a auf, der auf einem ringförmigen Ventilsitz 30c in einem Ventilkanal 30d der Ventilpatrone 30 aufsitzt.
  • Das Ventil hat in Längsrichtung sich erstreckende Führungsrippen 35b (Fig. 1 und 2)6 die ebenso wie die Rippen 33b vorzugsweise Kreuzförmig angeordnet sind und das Ventil 35 bei seiner Hin- und Herbewegung zwischen der Öffnungs- und der Schlicßstellung in der richtigen Lage halten. Weiter hat auch das Ventil 35 einen Ventilschaft 35c, uni den eine Feder 38 angeordd net ist, die das Ventil 35 geschlossen hält, solange nicht ein bestimmter Druck auf das Ventil einwirkt, der es abhebt.
  • Zu beachten ist, daß das Ventil 33 eine Fluid strömung von dem Einlaß 10a der Pumpesaugseite zu der Einsenkung 12c des Pumpenkopfes gestattet, in der der Plunger 16 hin- und hergeht.
  • Während dieser Strömung wird das Ventil 35 geschlossen gehaltes Wenn die Umkehrung erfolgt und der Plunger 16 sich zum Ansaugblock 10 hinbewegt, kann Fluid von der Plungeröffnung 12d und der Einsenkung 12 sum Auslaß 10b des Ansaugblockes fließen, indem das Ventil 35 öffnet und das Ventil 33 geschlossen bleibt, um zu verhindern, daß Pluid durch den Einlaß 10a ausfließt.
  • Die Ventile 33 und 35 sind also Einwegventile, die die Strömung in entgegengesetzter Richtung steuern.
  • Zwischen der Ventilpatrone 30 und den Pumpenkopf 12 sorgt eine Dichtung 41 für eine fluid feste Abdichtung. Die Dichtung kann Messing, ein Gummiring oder ein sonstiges geeignetes Dichtungsmittel sein. Dichtungen 42 und 43, die ebenfalls Messing, Gummiringe oder sonstige Dichtungsmittel sein können, schaffen eine Abdichtung zwischen der Ventilpatrone 90 und der Wand des Hohlraums 1Oc für die Ventilpatrone im Ansaugblock 10. Die Dichtungen 41-43 können also bequem ausgetauscht werden, wenn die Ventilpatrone 90 freigelegt und zum Austausch und/oder zur Reparatur herausgenommen wird. Die Dichtungen 41-43 können alle aus Messing oder irgendeinem anderen geeigneten Dichtungsmaterial sein.
  • Die Packung 15 in der Stopfbüchse 14 ist vorzugsweise in bekannter Art winkelförmig und hat zwischen den Abschnitten der winkelförmigen Packung einen Hohlring 15a, wie dies ebenfalls bekannt ist. Der Hohlring 15a kann aus Messing oder einem anzieren geeigneten Material sein. Weiter werden zweckmäßig an beiden Enden der winkelförmigen Packung 15 Adapterringe 15b und 15c verwendet, die ebenfalls aus Messing oder einem anderen brauchbaren Material sind. Auf diese Weise ist die Packung 15 in dichtender Anlage an der polierten Außenfläche des Plungers 16 gehalten und diese Anlage wird noch durch eine Feder oder ein anderes elastisches Element 45 unterstützt, das zwischen dem Ädapterring 15c und einer Schulter 12a in dem Pumpenkopf 12 eingelegt ist.
  • In den Bereich des Hohlringes wird durch ein Schmierloch 14a und einen üblichen Schmiernippel 14b Pett eingeführt. Die Stopfbüchse 14 hat auf ihrer Außenfläche ein Gewinde 14c, das mit einem Innengewinde 12f in einer Einsenkung 12g des Pumpenkopfes 12 im Eingriff ist. Indem man diese Gewinde herausschraubt, läßt sich die gesamte Stopfbückse 14 bequem von dem Pumpenkopf -12 abnehmen. Um die Stopfbüchse 14 In dem Pumpenkopf 12 während des 3etriebs'festzulegen, ist vorzugsweise eine Feststellschraube 50 vorgesehen, die durch eine Öffnung 12h im Pumpenkopf 12 ragt, in ein Gewinde 12k eingeschraubt ist und bis in eine flache Vertiefung 14d in der Stopfbüchse reicht. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß sich die Stopfbüchse 14 nicht dreht oder mitgedreht wird, solange nicht die Feststellschraube 50 weit genug herausgeschraubt wird, um aus der Vertiefung -14d zurückgezogen zu sein.
  • Um einem Maschinenwärter anzuzeigen, wenn die Dichtungen rund um die Ventilpatrone 30 lecken, ist es zweckmäßig, in dem Ansaugblock 10 ein Schauloch 60 vorzusehen, das bis zu einer Stelle zwischen den Dichtungen 40 und 42 reicht, so daß im Pall eines Beckens von Fluid zwischen den Dichtungen dieses äußerlich an der Austrittsöffnung 60a des Schauloches sichtbar wird. Diese Stelle liefert dem Maschinenwärter eine Anzeige, daß die Dichtungen ersetzt werden müssen, bevor das Leck bedenklich wird. f Im Gebrauch des erfindungsgemäßen fluidführenden Teiles der Hochdruckpumpe wird ein Plunger 16 mit einem-üblichen Zugstangenkopf 17 verbunden, wie dies in Fig.1 angedeutet ist, und der Zugstangenkopf 17 wird an eine herkömmliche Kraftniaschine ange.schlossen, um den Plunger iii bekannter Weise in dem Pumpennkopf 12 hin- und herzabewegen. Die Ansaugöffnung, d.i. der Einlaß 10a wird in bekannter Weise an eine abzupumpende Fluidmenge angeschlossen und die Auslaßöffnung wird mit einem Rohr oder einem Behälter verbunden, von dem das abgepumpte pluid aufgenommen wird.
  • Wenn der Plunger 16 sich von dem Ansaugblock 10 wegbewegt, findet der Saughub statt und das Fluid wird in die Plungeröffnung 12d eingesaugt, wobei es durch das offene Ventil 33 von dem Einlaß 10a zu der Einsenkung 12c und der Plungeröffnung 12d strömt. Währenddessen wird das Ventil 35 durch die Kraft der Peder 38 und durch den reduzierten Druck in der Einsekung 12c, der unter dem Fluiddruck auf der anderen Seite des Ventils 35 liegt, geschlossen gehalten. Im Pumphub bewegt sich der Plunger 16 zum Ansaugblock 10 hin und drückt dabei das Fluid durch das Ventil 35 und den Auslaß 10b heraus. Währenddessen ist das Ventil 33 geschlossen. Wie man sieht, arbeitet also der fluidführende Teil der Pumpe der Fig.1 und 2 in üblicher Weise, indem er während des Saughubes Pluid einsaugt und das Pluid während des Pumphubes ausstößt.
  • Wenn es wünschenswert oder notwendig wird, irgendeinen Teil der Ventilpatrone 30 oder die zwischengelegten Dichtungen auszutauschen oder zu reparieren, kann die gesamte Ventilpatrone auf einfache Weise freigelegt werden, indem man die Schrauben 23 löst, so daß sich der Pumpenkopf 12 vom Ansaugblock 10 wegnehmen läßt. Dann betätigt man den Plunger 16 so, daß er sich vom Ansaugblock 10 entfernt. Dabei nimmt er den Pumpenkopf 12 mit und legt die Ventilpatrone 30 frei. Die Ventilpatrone 30 kann mit ihren Dichtungen als Einheit weggenommen und insgesamt durch eine Ersatzventilpatrone 30 und die Dichtungen ersetzt werden, was an Ort und Stelle geschehen kann. Wenn dagegen nicht ohne weiteres ein Ersatz zur Verfügung steht, könnon die abgenutzten Teile repariert oder mit üblicher Ausrürastung teilweise ersetzt werden. Die reparierte oder ausgetauschte Ventilpatrone 30 wird dann wieder in den Hohlraum 10c eingeschoben und der Pumrjenkopf 12 kann wieder an den Ansaugblock angesetzt werden. Wenn dann die Schrauben 23 wieder eingeschraubt werden, wie in Fig.1 dargestellt, ist die Pumpe wieder zum Gebrauch bereit. Die Demontage und der Zusammenbau können also mit einem Schraubenschlüssel üblicher Größe von gewöhnlicher Art vorgenommen werden, mit dem man die Schrauben 23 herausdrehen kann Spezialwerkzeuge sind dafür nicht erforderlich.
  • Auch die Packung 15 und alle zugehörigen Teile können auf einfache Weise gleichzeitig erneuert oder repariert werden. Die gesamte StopfbücKse 14 läßt sich vom Pumpenkopf 12 abnehmen, indem man die Feststellschraube 50 herausdreht und dann die Stopfbüchse 14 vom Pumpenkopf abschraubt. Dabei wird die ganze Bohrung der Stopfbüchse 14 zugänglich, so daß die Packung 15, die Adaptenringe 15b und 15c und der Hohlring 15a weggenommen und durch neue Teile ersetzt bzw. repariert werden können, wenn dies erforderlich ist. Der Wiederzusammenbau wird in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt, indem einfach die Stopfbüchse 14 in die in Fig.1 gezeigte Lage eingeschraubt wird und dann die Feststellschraube 50 so weit hineingedreht wird, daß sie die Stopfbüchse arretiert, wie in Fig.1 gezeigt. Auch hierfür sind keine Spezialwerkzeuge nötig.
  • Sollte während des Pumpens eine Kavitation auftreten, verursacht das Vorhandensein von Luft neben der Flüssigkeit eine größere Plungergeschwindigkeit vor dem Auftreffen auf der Flüssigkeit. Demzufolge werden höhere Spitzendruche in der Gegend von 1400 kg/cm² und darüber entwickelt, die bischer unmittelbar auf das Pumpenansaugrohr wirksam wurden. In der erfindungsgemäßen Konstruktion treten die Spitzendrucke an der Ventilpatrone 20 und der Pumpenpackung 15 auf, so daß, wenn diese Spitzendrucke hoch genug werden, um einen Bruch zu verursachen, dieser Bruch in den verhältnismäßig billigen Teilen, nämlich der Ventilpatrone 20 und/oder der Packung 15, erfolgt und nicht in dem~sehr kostspieligen Ansaugblock 10.
  • Zu bemerken ist noch, daß der Pumpenkopf 12 und die Stopfbüchse 14 in einem Stück ausgeführt sein können. In diesem Pall sind zum Austausch der Packung 15 die Schrauben 23 aus den Gewindebohrungen 12a herauszuschrauben, um die Packung freizulegen. Ein abnehmbarer Sprengring (nicht gezeigt) könnte anstelle der Schulter 12e verwendet werden, um die Feder 45 und die Packung 15 herauszunehmen und auswechseln zu können.
  • Gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind im Rahmen der Erfindung Abänderungen in der Größe und Porm, sowie in den Materialien und den Konstruktionseinzelheiten möglich.

Claims (11)

Ansprüche
1. Fluidführender Teil einer Hochdruckpumpe, gekennzeichnet durch einen Ansaugblock (1.0) mit einem- Einlaß (10a) zum Ansaugen des Fluids und einem Auslaß (1 Ob) zum Ausstoßen des Fluids, einen Pumpenkopf (12), der an dem Ansaugblock angrenzt und in dem eine Plungeröffnung (12d) ausgebildet ist, Verbindungsmittel (23), die den Pumpenkopf (12) losbar am Ansaugblock (10) befestigen, einen Plunger (16>, der in der Plungeröffnung (12d) des Pumpenkopfes hin-' und herbeweglich aufgenommen ist, eine austauschbare Ventilpatrone (20), die in einem dafür vorgesehenen Hohlraum (10c) des Ansaugblocks angeordnet. ist, der mit dem Einlaß (10a) und dem Auslaß (10b) in Verbindung steht, und die ein erstes Ventil (33) enthält, das bei einer Bewegung des Plungers (16) von dem Ansaugblock weg eine Fluidströmung von den Einlaß (10a) zur Plungeroffnung (12d) zuläßt, sowie ein zweites Ventil (35>, das bei einer Bewegung des Plungers (16) zum Ansaugblock hin eine Fluidströmung von der Plungeröffnung (12d) zum Auslaß (10b) zuläßt.
2. Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpatrone (20) einen ersten Ventilsitz (30b) fur das erste Ventil (33) und einen zweiten Ventilsitz (30c) für d-as zweite Ventil (35) aufweist, die derart angeqrdnet sind, daß bei einem Abnehmen der Ventilpatrone auch die Ventilsitze weggenommen werden, so daß sie geschliffen oder sonstwie repatriert werden können.
3. Konstruktion nach Anspruch 1 oder 2, -dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (33) eine Fluidströmung von der Plungeröfnung (12d) zum Einlaß (10a) während des Plungerhubes zum Ansaugblock hin verhindert und das zweite Ventil (35) eine Fluidströmung von dem Auslaß (10b) zur Plungeröffnung während des Plungerhubes vom Ansaugblock weg verhindert.
4. Konstruktion nach einem der vorangehenden Anspruche, gekennzeichnet durch eine abnehmbare Stopfbüchse (14), die an dem Pumpenkopf (12) lösbar befestigt ist und mit einer Packung (15) versehen ist, die den Plunger (16) ringsum abdichtet.
5. Konstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkopf (t2) eine mit einem Innengewinde (12f) versehene Einsenkung (12g) hat, die mit der Plungeröffnung (12d) axial gefluchtet ist, und daß die Stopfbüchse (14) ein Aussengewinde (14c) trägt, das in das Innengewinde der Einsenkung eingeschraubt iat, wobei die Stopfdüchse zusammen mit der Packung durch Herausschrauben dieses Gewindes abnehmbar ist.
6. Konstruktion nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Arretierelement (50), das die Stopfbüchse (14) Iösbar an dem Pumpenkopf (12) festlegt.
7. Konstruktion nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, die Verbindungsmittel aus mehreren Schrauben (23) bestehen, die durch Schraubenlöcher (lot) des Ansaugblockes (10) gesteckt sind und in Gewindebohrungen (12a) im Pumpenkopf (12) eingreifen, so daß der Pumpenkopf lediglich unter Benutzung eines Schraubenschlüssels zum Lösen der -Schrauben vom Ansaugblock lesbar ist, wodurch die Ventilpatrone (20) freigelegt wird.
8. Konstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil (33, 35) einen Ventilkörper (33a, 55a) aufweist, der auf einer Achse bewegbar ist1 die praktisch parallel zur Achse des Plungers (16) ist.
9. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil unter einem Winkel zur Achse des Plungers beweglich ist.
10. Konstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Dichtungen (41, 42, 43), die zwischen der Ventilpatrone und dem Pumpenkopf bzw. zwischen der Ventilpatrone, und dem Ansaugblock abdichten, und durch ein Schauloch (50) als eckwizeige, das sich durch den Ansaugblock bis zur Ventilpatrone zwischen den Dichtungen (41, 42) erstreclrt und Fluid aus seiner Öffnung (50a) an der Außenseite des Ansaugblockes aussickern läßt, wenn eine der Dichtungen leckt.
11. Konstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Dichtungen (41) zwischen dem Pumpenkopf-(12) und der Ventilpatrone (20), die das von dem Plunger gepumpte Pluid derart isolieren, daß der auStretende Spitzendruck des Pluids nicht auf den Ansaugblock, son -dern auf die Ventilpatrone einwirkt.
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