TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine senkrechte Pumpe,
die eine einzelne oder eine Mehrzahl schrauben- bzw.
spiralförmiger Schaufeln gemäß dem Oberbegriff aus Anspruch 1
aufweist, und insbesondere eine Pumpe, die für die
Abwasserbehandlung oder dergleichen geeignet ist.
STAND DER TECHNIK
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Herkömmlicherweise wird in einer senkrechten Pumpe ein
Rotor, der eine Mehrzahl von Schaufeln aufweist, die sich radial
in einer senkrecht zur Hauptspindel der Pumpe befindlichen Ebene
erstrecken, an einer tieferen Stelle innerhalb eines Gehäuses
der Pumpe angeordnet und rotiert, um das Absaugen oder Einsaugen
des Wassers aus einem unteren Ende des Gehäuses zu bewirken.
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Diese senkrechte Pumpe weist jedoch die folgenden Nachteile
auf. Insbesondere, da die Pumpe die Vielzahl von Schaufeln
umfaßt, die derart verteilt sind, daß sie sich radial in die
senkrecht zu einer Hauptspindel der Pumpe befindlichen Ebene zum
Gehäuse hin erstrecken, wird ein Durchlaßbereich für den
Wasserstroms oder -fluß eingeschränkt oder eingeengt. Besonders
im Falle, daß Abwasser eingesogen bzw. abgesogen wird, setzen
sitz Gewebe oder Feststoffe, die im Abwasser enthalten sein
können, in der Pumpe ab.
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Des weiteren ist eine Zentrifugalpumpe, die im
offengelegten japanischen Patent Nr. SHO 57-181997 beschrieben ist, als
eine Pumpe mit einer einzigen schraubenförmigen Schaufel
bekannt.
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Eine solche Zentrifugalpumpe weist jedoch die folgenden
Nachteile auf. Insbesondere setzten sich, da das in eine
Richtung der Hauptspindel der Pumpe abgesogene Wasser in eine
senkrechte zur Hauptspindel laufende Richtung fließt, Feststoffe
und dergleichen in der Pumpe ab.
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Des weiteren kann aufgrund der Wasserpumpbedingungen der
Fall auftreten, daß eine senkrechte nicht blockierte Pumpe
benötigt wird.
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Eine Abwasserpumpe mit den Merkmalen, die im Oberbegriff
des Anspruchs 1 beinhaltet sind, ist aus der früheren
Patentschrift US-A-4063849 bekannt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer senkrechten Pumpe, die nicht-blockiert ist und deren
Schub- und Ablaßkapazität bzw. Abflußmenge groß ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Um den oben beschriebenen Zweck zu erfüllen, wird eine
senkrechte Pumpe gemäß der Erfindung bereitgbestellt, die die
kennzeichnenden Merkmale aufweist, die im zweiten Teil des
Anspruchs 1 aufgezählt werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine einzelne
schraubenförmige Schaufel fest am oberen Ende einer drehbaren
Antriebswelle der Pumpe angebracht, wobei sich ein Außenrand-
Kantenabschnitt der einzelnen schraubenförmigen Schaufel in der
Nähe einer Innenfläche eines Gehäuses der Pumpe befindet, wobei
sich das Gehäuse in Richtung der drehbaren Antriebswelle
erstreckt, wobei die schraubenförmige Schaufel in bezug auf die
drehbare Antriebswelle besser ausbalanciert ist, wobei ein
Zwischenraum zwischen dem oberen und dem unteren Schaufel-
Abschnitt der Schaufel vergrößert wird und wobei eine Mehrzahl
von langen gewundenen Leitflügeln an einbem Fluid-Durchlaß über
der Schaufel angeordnet wird.
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Selbst wenn das Wasser Gewebe und Feststoffe wie
beispielsweise Abwasser oder ähnliches enthält, tritt durch
diese Anordnung nicht der Fall auf, in dem das Wasser, das aus
einem unteren Abschnitt des Gehäuses zwischen den Schaufel-
Abschnitten der den weiten Fluid-Durchlaß aufweisenden
schraubenförmigen Schaufel abgesogen wird, das Verstopfen der
Pumpe verursacht. Darüberhinaus ist es möglich, den Schub zu
erhöhen, da die Schaufel in einer schraubenartlgen Form derart
aneinandergrenzt, daß sie in einer einzigen sich nach oben
erstreckenden Schaufel ausgebildet ist. Da die Schaufel in bezug
auf die Antriebswelle besser ausbalanciert wird, ergeben sich
des weiteren seltener Fälle, in denen eine schädliche Schwingung
bzw. Vibration in der Pumpe auftritt. Darüberhinaus wird der
Wasserfluß, der schraubenartig nach oben gepumpt wird, durch die
Vielzahl von gewundenen langen Leitflügeln ausreichend und nach
und nach kontinuierlich gestaltet bzw. vereinheitlicht, so daß
weniger schädliche Vibrationen in der Pumpe auftreten.
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In einem Aspekt wird die Pumpe zu einer senkrechten Schräg-
Fluß-Pumpe umfunktioniert, in der ein Aufbau des Gehäuses an
einem Abschnitt, an dem sich die schraubenförmige Schaufel und
die Leitflügel befinden, zu einem schalen- oder topfartigen
Aufbau wird.
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Um die Leistung der Pumpe weiter zu verbessern, wird in
einem alternativen Aspekt eine Mehrzahl schraurenförmiger
Schaufeln, die alle den oben beschriebenen Aspekt aufweisen,
versetzt und in Phase angeordnet, u.z. mit gleichen Abständen
zueinander und um die drehbare Antriebswelle der Pumpe liegend.
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In Zusammenhang mit der oberen Anordnung wird der
volumetrische Wirkungsgrad gesteigert, und es ist möglich, den Schub
zu erhöhen. Weiterhin ist es auch möglich, das Kaliber oder die
Öffnung der Pumpe zu erweitern, so daß die Ablaßkapazität bzw.
Ausflußmenge gesteigert werden kann. Da die Erweiterung der
Pumpenöffnung die Abmessung der Schaufel derart vergrößert, daß sie
beträchtlich an Gewicht zunimmt, verschlechtert sich durch die
einzelne schraubenförmige Schaufel im allgemeinen die Balance In
bezug auf die Antriebswelle der Schaufel, so daß eine schädliche
Vibration in der Pumpe erzeugt und die Wirksamkeit der Pumpe
vermindert wird. In der pumpe gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung wird jedoch aufgrund der Ausbildung der Vielzahl von
schraubenförmigen Schaufeln die Balance der Pumpe bedeutend
verbessert, so daß die auf die Pumpe ausgeübte Vibration
bedeutend vermindert wird. Im Falle, daß es zwei schraubenförmige
Schaufeln gibt, werden Einsaug- und Ablaßöffnungen innerhalb des
Gehäuses Schaft-symmetrisch zur Hauptspindel der Pumpe
angebracht. Entsprechend wird Balance erhöht. Darüberhinaus
können auch im Falle, daß es drei schraubenförmige Schaufeln
gibt ähnliche Vorteile hervorgerufen werden, da die
Einsaug- und Ablaßöffnungen auf ähnliche Weise symmetrisch verteilt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig.1 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine
senkrechte Pumpe zeigt, die gamäß der Erfindung etne einzelne
oder zwei oder mehrere schraubenförmige Schaufeln aufweist;
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Fig.2 ist eine Teil-Querschnltt-Ansicht eines vorderen End-
Abschnitts der in Fig.1 veranschaulichten Pumpe, die ein Gehäuse
mit einer einzelnen scnraubenförmigen Schaufel zeigt;
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Fig.3 ist eine Teil-Querschnltt-Ansicht eines vorderen End-
Abschnitts der in Fig.1 veranschaulichten Pumpe, die ein Gehäuse
mit zwei schraubenförmigen Schaufeln zeigt;
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Fig.4 ist eine Unteransicht von Fig.3; und
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Fig.5 ist eine Unteransicht, die gemäß der Erfindung eine
Pumpe mit drei schraubenförmigen Schaufeln zeigt.
DAS BESTE VORGEHENSWEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Eine Pumpe, die eine einzelne oder eine Mehrzahl von
schraubenförmigen Schaufeln gemäß der Erfindung aufweist, wird
nachstehend unter Bezugnanme auf die Zeichnungen detaillierter
beschrieben.
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Fig.1 ist eine schematische Ansicht, die eine Pumpe 1 gemäß
der Erfindung zelat. Eine Radnabe 8 wird fest an etnem vorderen
Ende einer drehbaren Antriebswelle 2 befestigt, die durch
Antriebsmittel wie beispielsweise einen Motor (nicht gezeigt)
gedreht wird. Mindestens eine schraubenförmige Schaufel 10 ist
an der Radnabe 8 angebracht.
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Wenn die Antriebswelle 2 gedreht wird, wird Wasser aus
einer Einsaugöffnung 4 einer glockenförmigen Öffnung 24, die
unterhalb eines Gehäuses 20 der Pumpe 1 angeordnet ist,
abgesogen. Das abgesogane Wasser wird durch eine Vielzahl gewundener
Leitflügel 14 kontinuierlich gerichtet bzw. gleichmäßig
gestaltet, die an einer Stelle innerhalb des Gehäuses 20 über
der schraubenförmigen Schaufel 10 angeordnet sind, und wird zu
einem Rohr 18 an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 20
hochgepumpt. Es ist erforderlich, daß die Leitflügel 14 den
Wasserfluß, der durch die schraubenförmigen Schaufel
schraubenartig hochgepumpt wird, nach und nach gleichmäßig
gestalten, damit er innerhalb des Rohrs 18 gerade fließt, so daß
Mängel in der Pumpe wie beispielsweise Vibration oder ähnliches
beseitigt werden. Zu diesem Zweck sind die Leitflügel 14 um 270º
gewunden. Darüberhinaus sind die gewundenen Leitflügel 14
verlängert, um eine angemessene Vereinheitlichung des Flusses zu
erhalten bzw. zu erzeugen.
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Infolge der Verlängerung der Leitfllügel 14 ist das Gehäuse
14 ebenfalls verlängert. Entsprechend wird das Gehäuse 20 zum
Zweck des Aufbaus und der Wartung der Pumpe an einer Stelle
zwischen der schraubenförmigen Schaufel 10 und der Leitschaufel
14 und an einer Stelle an einem Mittelabschnitt eines jeden
Leitflügels 14 in mehrstufige Abschnitte 21, 22 und 23
unterteilt, u.z. zwecks Montage und Wartung der Pumpe.
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Fig.2 ist eine Teil-Querschnltt-Seitenansicht, die einen
Hauptabschnitt eines unteren Endbereichs der in Fig.1
abgebildeten Pumpe zeigt, wobei die Pumpe 1 eine einzelne
schraubenförmige Schaufel 10 aufweist.
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Die Beschreibung wird in bezug auf die schraubenförmige
Schaufel 10 gemacht. Die Schaufel 10 weist einen Aufbau auf, der
sich durch einen geeigneten Winkel schraubenförmig um die
drehbare Antriebswelle 2 windet. Die Schaufel 10 ist an einem
proximalen End-Abschnitt 30 der Schaufel 10 auf der Radnabe 8
befestigt. Ein Außenrand-Kantenabschnitt 32, der sich gegenüber
dem proximalen End-Abschnitt 30 befindet, ist in der Nähe einer
Innenfläche des Gehäuses 20. Die Radnabe 8 und die
schraubenförmige Schaufel 10 können als ein einstückiges Gußteil
ausgebildet sein. Ein vorderer End-Absohnitt 33 der schraubenförmigen
Schaufel 10 erstreckt sich weniger weit als ein vorderer
End-Abschnitt 9 der Radnabe 8 nach unten, wodurch die weite
Einsaugöffnung 4 gebildet wird. Ein Zwischenraum zwischen dem oberen
und dem unteren Schaufel-Abschnitt, der als Fluid-Durchlaß
dient, wird geeignet erweitert, um zu ermöglichen, daß im
hochgepumpten Abwasser und dergleichen enthaltenes Gewebe und
Feststoffe durchlaufen können.
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Sobald die Antriebswelle 2 gedreht wird, wird das
hochgepumpte Wasser aus der Einsaugöffnung 4 gesogen, fließt
durch Öffnungen zwischen den Schaufel-Abschnitten in Richtung
einer Ablaßöffnung 5 und wird durch die Mehrzahl gewundener
Leitflügel 14, von denen jeder in der Längsrichtung lang ist,
gleichmäßig gestaltet, wie vorher beschrieben.
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Die schraubenförmige Schaufel 10 ist derart ausgebildet,
daß der Gewichtsbalance hinsichtlich der Antriebswelle 2 besser
ist. Des weiteren erstreckt sich die Schaufel im Unterschied zur
herkömmlichen Pumpe, die die Mehrzahl von Schaufeln nur in einer
zur Antriebswelle 2 senkrechten einzelnen Ebene aufweist,
fortwährend über der vorbestimmten Länge entlang der Antriebswelle.
Solchermaßen ist es möglich, den Schub zu erhöhen.
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In der Figur wird die senkrechte Schräg-Fluß-Pumpe 1
gezeigt, deren Aufbau derart ist, daß ein Abschnitt der
senkrechten Schräg-Fluß-Pumpe 1, die die schraübenförmige Schaufel
10 und die Leitflügel 14 umfaßt, dessen Gehäuse 20 schalen- bzw.
topfförmig ausgeweitet bzw. ausgebaucht ist. Jedoch kann die
senkrechte Pumpe 1 eine senkrechte Axial-Fluß-Pumpe sein, die
keinen schalenförmigen Abschnitt, sondern einen Aufbau aufweist,
in dem das Gehäuse 20 als Ganzes gerade ist.
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Fig.3 ist eine Teil-Querschnitt-Seitenansicht, die einen
Hauntabschnttt eines unteren Endberelchs der in Fig.1
veranschaulichten
Pumpe 1 zeigt. Fig.4 ist eine Unteransicht der
Fig.3, die die Pumpe 1, die ein Paar bzw. schraubenförmige
Schaufeln 10 und 11 aufweist, zeigt.
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Jede der schraubenförmigen Schaufeln 10 und 11 werden
derart hergestellt daß ein Soniont-Matertai zur Schraubenform
verarbeitet ist. Wie aus Fig.4 hervorgeht, sind die Schaufeln
und 11 derart um 360º um die drehbare Antriebswelle 2 der Pumpe
1 gewunden, daß ihre Phasen um 180º voneinander versetzt sind,
so daß sie symmetrisch zur Antriebswelle sind. Die Schaufeln 10
und 11 sind an inren jeweiligen proximalen End-Abschnitten 30
und 30 auf der Radnabe 8 befestigt. Die Außenrand-Kanten-
Abschnitte 32 und 32, die zu den jeweiligen proximalan End-
Abschnitten 30 und 30 gegenüberliegend sind, befinden sich in
der Nähe der Innanfläche des Gehäuses 20. Die vorderen
End-Abschnitte 33 und 33 der jeweiligen schraubenförmigen Schaufeln
10 und 11 erstrecken sich aus dem vorderen End-Abschnitt 9 der
Radnabe 8 nach unten, um dadurch weite Ansaugöffnungen 4 und 4
zu bilden. Ein Zwischenraum der alternierenden
Schaufel-Abschnitte der beiden Schaufeln 10 und 11, der als Fluid-
Durchlaß dient, wird geeignet erweitert, so daß im hochgapumpten
Abwasser und dergleichen enthaltenes Gewebe und Feststoffe
hindurchgelangen können.
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Wenn die Antriebswelle 2 gedreht wird, wird das gepumpte
Wasser gleichzeitig aus den zwei Einsaugöffnungen 4 und 4, die
in bezug auf die Antriebswelle symmatrisch zueinander angeordnet
sind, gesogen, fließt durch die Zwischenräume zwischen den
Schaufel-Abschnitten, erzeugt einen Fluß in einer einzigen
schraubenförmigen Richtung, fließt in die zwei Ablaßöffnungen 5
und 5, die in bezug auf die Welle symmetrisch zueinander
angebracht sind, und wird durch die Mehrzahl langer gewundener
Leitflügel 14 gleichmäßig gestaltet, wie vorstehend beschrieben.
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Wie oben beschrieben, werden im Falle, daß auf diese Weise
zwei schraubenförmige Schaufeln 10 und 11 bereitgestellt werden,
die Schaufeln symmetrisch zur Antriebswelle angeordnet und die
Einsaugöffnungen und Ablaßöffnungen ebenfalls symmetrisch
zueinander
angeordnet. Solchermaßen wird aus der Pumpe eine
wesentlich ausbalanciertere Pumpe. Des weiteren wird im Falle einer
einzigen schraubenförmigen Schaufel - vorausgesetzt, daß eine
sich senkrecht zur Antriebswelle 2 erstreckende einzige Ebene in
Betracht gezogen wird - Energie an einer einzelnen
Exzwnterstelle an das Wasser abgegeben, und Energie kann nicht gleichmäßig
angelegt werden, so daß der volumetrische Wirkungsgrad
ungenügend ist. Im allgemeinen steht die Fördermenge bzw. Ablaßmenge
der Pumpe im Verhältnis zum Kaliber bzw. der Öffnung der Pumpe.
Im Falle einer einzigen schraubenförmigen Schaufel ist es aus
den oben beschriebenen Gründen jedoch unmöglich, das
Gesamtvolumen des Wassers abzudecken. Solchermaßen steigt, wenn die
Öffnung der Pumpe größer wird, die Ablaßmenge nicht im
Verhältnis dazu. Auf der anderen Seite wird im Falle einer Pumpe, die
zwei schraubenförmige Schaufeln aufweist, Energie an zwei zur
Antriebswelle symmetrisch zueinanderliegenden Stellen
gleichzeitig in jeder bzw. in allen Ebenen, die sich senkrecht zur
Antriebswelle 2 erstrecken, an das Wasser abgegeben, so daß der
volumetrische Wirkungsgrad erhöht wird. Daraus ergibt sich die
Möglichkeit, den Schub zu steigern und die Öffnung der Pumpe zu
erweitern, um die Ablaßmenge zu erhöhen. Unter Bezugnahme auf
die in Fig.3 veranschaulichte Schräg-Fluß-Pumpe wurden Tests
durchgeführt. Dadurch hat sich herausgestellt, daß der
Wirkungsgrad verglichen mit der herkömmlichen Schräg-Fluß-Pumpe um 4-5%
höher ist.
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Fig.5 zeigt einen Fall, in dem anstelle der zwei
schraubenförmigen Schaufeln der in Fig.3 veranschaulichten Pumpe
drei identische schraubenförmige Schaufeln 10, 11 und 12 auf der
Radnaba 8 angebracht sind, wobei die Phasen um 120º voneinander
versetzt sind. Aucn in diesem Falle sind sowohl die Schaufeln
als auch die Einsaugöffnungen und Ablaßöffnungen wie in der in
Fig.3 veranschaulichten Pumte auf ähnliche Waise abstandsgleich
verteilt, so daß die Pumpe ausbalancierter ist und der
volumetrische Wirkungsgrad erhöht wird.
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Es ist vorzuziehen, daß die Entscheidung über die Anzahl
der bereitgestellten schraubenförmigen Schaufeln abhängig von
der Bedingung, daß das Ausmaß des Gehäuses 20 dar Pumpe 1 und
der Fluß der Flüssigkeit innerhalb der Pumpe vereinheitlicht
werden und abhängig von anderen Bauartbedingungen getroffen
wird. In diesem Zusammenhang zeigt Fig.3 die senkrechte Schräg-
Fluß-Pumpe 1, in der ein Abschnitt, der die schraubenförmigen
Schaufeln 10 und 11 und die Leitflügel 14 des Gehäuses 20
umfaßt, schalen- bzw. topfförmig ausgebaucht ist. Die Pumpe kann
jedoch zu einer senkrechten Axial-Fluß-Pumpe werden, in der kein
Schalanabschnitt vorhanden ist und die einen Aufbau aufweist, in
dem das ganze Gehäuse 20 gerade ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Da, wie oben beschrieben, die Pumpe, dte eine einzelne oder
eine Mehrzahl von schraubenförmigen Schaufeln aufweist, gemäß
der Erfindung mit großem Hub und mit etner großen Ablaßmenge
ausgebildet sein kann, ergeben sich Vorteile wie beispielsweise,
daß ein angeordneter herkömmlicher Weiterleitungsvorrichtung zum
Hochpumpen im Falle eines geringen Hubs und dergleichen
weggelassen werden kann. Folglich ist es möglich, die Pumpe in
den verschiedenen Industriezweigen vielfältig zu verwenden.
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Darüberhinaus lagern keine Dinge oder Objekte in der Pumpe,
da der Fluid-Durchlaß innerhalb der Pumpe ziemlich groß ist und
sich in eine Richtung, u.z. die gerade Richtung der
Antriebswelle erstreckt. Solchermaßen kann die Pumpe auch zum
Hochpumpen von Abwasser oder ähnliches verwendet werden, die
Stoffe wie beispielsweise Gewebe oder Papierstücke enthalten,,
die dazu neigen, herkömmliche Pumpen zu verstopfen.