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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von beispielsweise zylindrischen Formkörpern, vorzugsweise Rohren oder rohrähnlichen Körpern, aus faserhältigen und/oder vliesähnlichen Werkstoffen, insbesondere Faser- bzw. Asbestzement, mit einer Auflage für den faserhältigen und/oder vliesähnlichen
Werkstoff, insbesondere einen um eine Brustwalze umlaufenden, endlosen Filz, und mit wenigstens einer im
Abstand von dieser Auflage angeordneten Druckwalze sowie mit mindestens einem Kern, der zumindest einseitig in einer Kernhalterung lösbar gelagert ist und auf welchem die faserhältige und/oder vliesähnliche Materialbahn, insbesondere ein Faserzementvlies, aufgewickelt wird, wobei der Kern mittels eines einzigen,
drehbar gelagerten
Grundkörpers von einer Aufnahmestellung in eine Wickelstellung und nach Beendigung des Wickelvorganges von der letzteren in eine Austragsstellung bewegt wird.
Zum Herstellen von Rohren aus Faserzement wird das feuchte Faserzementvlies nahtlos unter einem sehr hohen Walzendruck solange um einen zylindrischen Kern gewickelt, bis die Rohrwand die gewünschte Wanddicke erreicht hat und ein Kernwechsel erfolgt. Der Kern bestimmt jeweils die lichte Weite des Rohres.
Bei bekannten Vorrichtungen zum Herstellen von Faserzementrohren wird während des Wickelvorganges der Kern von zwei seitlichen Kernhaltevorrichtungen in der richtigen Position zwischen der Brustwalze unter den
Druckwalzen über dem Kern gehalten. Die Kerne sind stirnseitig mit einer Platte, die mit einem zentrischen Loch versehen ist, verschlossen. Die Kernhaltevorrichtung ist dergestalt, dass ein kegeliger Zapfen durch
Druckbeaufschlagung in das zentrierte Loch in die Kernstirnplatte gedrückt wird und so den Kern drehbar in der richtigen Position hält. Bei Kerndurchmesserwechsel wird die Kernhalterung in ihrer Höhe verstellt, um sich der neuen Höhenlage des Kernmittels anzupassen.
Erfolgt ein Kernwechsel, so wird die Kernhalterung gelöst und eine Ausstossvorrichtung schiebt den Kern mit dem darauf aufgewickelten Faserzementrohr aus der Rohrmaschine hinaus. Diese Einheit, Kern mit Rohr, rollt auf den freien Kernenden auf einer leicht geneigten Abrollbahn zum Kalander und dem Ausrundboden. Ein neuer Kern, der mittels einer Transportkette unterhalb der Abrollbahn antransportiert wurde, wird mit einem
Ladehebel in die Rohrmaschine hineingehoben.
Der dabei im Weg befindliche Teil der Abrollbahn wird hochgeschwenkt. In dem Augenblick, wo der neue
Kern beim Hineinheben in die Rohrmaschine die Kernhaltevorrichtung passiert, wird diese von Hand geschlossen.
Dabei trifft der kegelige Zapfen der Kernhaltevorrichtung nicht immer in das zentrische Loch in der Stirnplatte des Kernes und der Kern rollt zu weit auf dem Filz in die Rohrmaschine hinein. Die Bedienungsperson muss nun warten, bis der Kern zurückrollt und wieder die Kernhalterung passiert und dann versuchen, den Kern abermals zu fangen.
Da die Kernwechselzeiten möglichst kurz gehalten werden sollen, müssen die Bewegungen für den Ablauf des Kernwechsels dementsprechend rasch erfolgen. Es entstehen bei diesen Bewegungen nahezu ballspielähnliche Verhältnisse, wobei bei 5 m langen Kernen Kerngewichte von etwa 1 t auftreten. Die Wechselzeiten sind dadurch schwer zu verkürzen.
Bei einer andern Kernwechselvorrichtung werden die frischen Kerne oberhalb des Unterfilzes gespeichert.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass beim Kernwechseln der frische Kern dieselbe Bewegungsrichtung hat wie der Kern mit dem fertigen Rohr und dadurch die Bewegungsabläufe parallel ablaufen können. Diese Vorrichtung hat aber den Nachteil, dass sie nur rationell angewendet werden kann, wenn die Rohrmaschine keinen Oberfilz hat. Ausserdem erfolgt hier ein Wechsel der Kernhalterung während des Wickelvorganges.
Verschiedene andere Vorrichtungen verwenden Schienenführungen oder Führungsflächen für die Kernhalterung, wobei jedoch zumeist mehrere Transportwagen, Schlitten od. dgl. benötigt werden.
Bei der Ausführung nach der österr. Patentschrift Nr. 216403 ist ein ortsfestes, in der Wickelstellung der Rohre unterbrochenes Schienensystem vorgesehen, auf dem drei Schlitten geführt sind. In der Wickelstellung müssen die Kerne umgesetzt werden, da die Schlitten jeweils nur zwischen zwei Stationen (z. B.
Aufnahmestellung-Wickelstellung) verschiebbar sind. Diese Vorrichtung arbeitet daher umständlich und zeitraubend.
Die Vorrichtung nach der österr. Patentschrift Nr. 194770 umfasst voneinander getrennte Ein- und Austragsvorrichtungen sowie ein dazwischen geschaltetes Förderband. Durch diese Ausbildung ergibt sich ein sperriger, unübersichtlicher Aufbau der Vorrichtung.
In der Schweizer Patentschrift Nr. 418208 ist eine Vorrichtung mit einer hin- und herbeweglichen Kette für den Kern beschrieben. Um den Kern in die und von der Wickelstellung bewegen zu können, ist die Kette mittels einer Hubvorrichtung höhenverstellbar gelagert. Diese Kettenführung hat hohe Reibungsverluste, so dass zum Antrieb der Vorrichtung eine hohe Antriebsleistung erforderlich ist.
Ausserdem ist zum Herausführen des Kernes aus der Wickelstellung ein Umgreifen des Kernes erforderlich.
In der franz. Patentschrift Nr. 2. 063. 183 ist schliesslich ein Schienensystem mit auf den Schienen geführten Schlitten beschrieben, bei dem ein mehrfaches Umsetzen der Kernhalterung erforderlich ist. Dieses System ist dementsprechend umständlich und zeitraubend.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits vorgeschlagen worden, die Kernhalterung nicht entlang einer Schiene oder sonstigen ortsfesten Führungsflächen, sondern vielmehr frei durch den Raum zu bewegen. Bei dieser bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (Schweizer Patentschrift Nr. 128402) sind die
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Kernhalterungen an zwei Scheiben eines drehbaren Grundkörpers gelagert, wobei die Kernhalterungen beim
Umlauf des Grundkörpers, der hiebei nicht angetrieben ist, sondern durch Schwerkrafteinwirkung gedreht wird, eine kreisförmige Bahn (im physikalischen Sinne) beschreiben. Diese Ausführung hat aber den schwerwiegenden
Nachteil, dass zur Rohrformgebung keine Druckwalzen und kein Oberfilz verwendet werden können, da bei einer solchen kreisförmigen Umlaufbahn die Kerne nicht in eine Stellung zwischen Druckwalzen bzw.
Oberfilz und
Brustwalze eingeführt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Herstellen von
Formkörpern, vorzugsweise Rohren oder rohrähnlichen Körpern zu schaffen, bei welcher die Kernwechselzeit weitgehend vermindert und eine exakte Positionierung der Kerne gewährleistet wird.
Dies wird gemäss der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass zwischen dem mit einer Antriebsvorrichtung gekuppelten Grundkörper und der bzw. jeder Kernhalterung ein angetriebener Zwischenkörper vorgesehen ist, der die Kernhalterung trägt und in bezug auf den Grundkörper drehbar angeordnet ist, wobei zur Ausführung einer im wesentlichen zykloidenförmigen bzw. hypozykloidenförmigen Bewegung der Kernhalterung der Antrieb des Grundkörpers mit dem Antrieb des
Zwischenkörpers gekoppelt ist.
Infolge dieser besonderen Ausbildung der erfindungsgemässen Vorrichtung beschreibt die Kernhalterung während der Bewegung des Grundkörpers eine zykloiden-bzw. hypozykloidenförmige Bewegungsbahn durch den
Raum, so dass die Kernhalterung bzw. der Kern genau zwischen die Druckwalzen bzw. den Oberfilz einerseits und der Brustwalze anderseits eingeführt werden kann, ohne dass hiedurch ein Umsetzen oder Umgreifen der
Kernhalterung notwendig ist. Auf diese Weise wird ein kontinuierlicher Herstellungsvorgang gewährleistet.
Hiebei wird der Begriff Bahn nicht im Sinne einer Schiene oder Führungsfläche, sondern vielmehr in seiner physikalischen Bedeutung als Bewegungsbahn, d. h. als der aus einzelnen Ortsbestimmungen erschlossene Weg eines Körpers im Raum, verwendet. Wenn somit von einer zykloidenförmigen bzw. hypozykloidenförmigen Bahn gesprochen wird, so ist damit der von der Kernhalterung bzw. deren Achse während ihrer Bewegung durch den
Raum beschriebene Weg gemeint.
Bei dieser Vorrichtung werden die Kerne somit zwangsläufig vom Einlegen bis zum Ablegen geführt. Es werden mehrere Kerne zwangsläufig derart bewegt, dass jeweils ein frischer Kern vom Kernmagazin unter der
Ablaufbahn abgenommen, in die Wickelstellung eingeschwenkt und anschliessend auf der Abrollbahn abgelegt wird. Die dabei zweckmässigen Bahnen der Kerne sind ungefähr Hypozykloiden oder angenähert
Viertelkreisbögen. Eine Zykloide bzw. Hypozykloide beschreibt bekanntlich ein auf einem Kreis angeordneter Punkt, wenn dieser Kreis auf einer Geraden bzw. in einem andern Kreis abgewälzt wird.
Bei einer bevorzugten Bauform der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzielung einer drei- oder vierspitzigen hypozykloidenförmigen Bewegungsbahn der einzige Grundkörper als Drehkörper ausgebildet ist, der an mindestens einer Seite drei oder vier sternförmig abstehende Tragarme aufweist, an deren äussersten Enden jeweils ein als Zwischenkörper dienender Arm gelagert ist, der die Kernhalterung trägt und umlaufend angetrieben ist. Durch den Antrieb des Armes wird hiebei gewährleistet, dass bei gleichzeitiger Drehbewegung des Grundkörpers jede Kernhalterung in einer im wesentlichen zykloidenförmigen bzw. hypozykloidenförmigen Bahn bewegt wird. Durch die flache Form der Hypozykloidenspitzen ist es nicht notwendig, die über dem Kern angeordneten Druckwalzen beim Kernwechsel unnötig weit zu heben, und man hält damit die Verlustzeiten ebenfalls niedrig.
Durch die zwangsläufige Führung der Kernhalterung und damit des Kernmittels erhält man eine exakte Positionierung des Kernes vor dem Schliessen der Druckwalzen und verhindert dadurch ein einseitiges Aufsetzen derselben und damit eine seitliche Belastung der Druckwalzenführungen.
Es ist in diesem Zusammenhang zweckmässig, dass zum Antrieb des als Zwischenkörper dienenden, drehbaren Armes ein, insbesondere im Inneren des abstehenden Tragarmes angeordneter Ketten- oder Bandtrieb vorgesehen ist, der mit dem Antrieb des Grundkörpers verbunden ist. Dadurch wird der Antrieb beträchtlich vereinfacht. Hiebei ist vorgesehen, dass der Grundkörper intermittierend angetrieben ist und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antrieb des Grundkörpers bzw. Armes und dem Antrieb des drehbaren Zwischenkörpers gleich ist 1 : Anzahl der vorgesehenen Kernstellungen (Aufnahmestellung, Wickelstellung, Austragsstellung bzw. Zwischenstellungen). Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Drehachse des Grundkörpers im wesentlichen in gleicher Höhe wie die Achse des in Wickelstellung befindlichen Kernes angeordnet ist. Um die Vorrichtung hiebei an verschiedene Rohr- bzw.
Kerndurchmesser anpassen zu können, ist es günstig, wenn die Drehachse des Grundkörpers höhenverstellbar angeordnet ist.
Bei einer andern Bauform der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Kernhalterung im Bereich des Umfanges eines aussen verzahnten, als Zwischenkörper dienenden Zahnrades angeordnet ist, das mit einem feststehenden, innen verzahnten Zahnrad in Eingriff ist, wobei diese aussen verzahnten Zahnräder in Umfangsrichtung des innen verzahnten Zahnrades im Abstand voneinander angeordnet und jeweils am äusseren Ende eines sternförmigen Drehkörpers drehbar gelagert sind, dessen Drehachse koaxial zur Achse des innen verzahnten Zahnrades angeordnet und der mit einer Antriebsvorrichtung gekuppelt ist. Wird im gegebenen Fall die Kernhalterung auf dem aussen verzahnten Zahnrad angeordnet, welches sich an einem innen verzahnten grösseren Zahnrad abwälzt, so erhält man eine zwangsläufige Führung der Kernhalterung, ohne diese in Gleitbahnen oder-schienen zu bewegen.
Dadurch ergeben sich die Vorteile einer reibungslosen zwangsläufigen Führung.
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Ist das Umfangs- bzw. Durchmesserverhältnis ganzzahlig, so kommen die Umkehrpunkte oder Spitzen der Hypozykloide immer wieder an dieselbe Stelle zu liegen. Will man die drei Stationen Kernmagazin - Rohrmaschine - Abrollbahn bestreichen, so muss das Durchmesserverhältnis 1 : 3 betragen. Soll noch eine vierte Station passiert werden, so muss das Verhältnis dementsprechend 1 : 4 betragen.
Zweckmässigerweise werden die sich abwälzenden Zahnräder mit den darauf befindlichen Kernhalterungen an drei bzw. vierarmigen Sternen befestigt und diese Sterne für die Abwälzbewegung gedreht. Bei der Abwälzung des aussen verzahnten Zahnrades an dem innen verzahnten Zahnrad erhält man zu Beginn und am Ende der Abwälzung eine geringe Relativbewegung und dadurch auch geringere Massenbeschleunigungen.
Die Massenbeschleunigungen können noch weiter gesenkt werden, wenn der Drehkörper mittels eines Malteserkreuzgetriebes angetrieben ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt sind, näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem dreiarmigen Grundkörper, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem vierarmigen Grundkörper, Fig. 3 eine Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit gegeneinander abwälzenden Zahnrädern, Fig. 4 eine Erläuterung zur Fig. 3, die das Entstehen der Hypozykloidenkurven zeigt, und Fig. 5 ein zusätzlich verwendbares Malteserkreuzgetriebe.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfasst einen um eine Brustwalze--l--und Führungsrollen
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Werkstoff, insbesondere Faser- oder Asbestzement, dient. Im Abstand oberhalb der Brustwalze-l--sind zwei Druckwalzen--5, 6--angeordnet, die von einem über Führungsrollen--7, 8--laufenden endlosen Oberfilz - umschlungen sind. Der Oberfilz --9-- dient hiebei zur Entwässerung des Vlieses. Die Umlaufrichtungen des Filzes --4-- bzw. des Oberfilzes-9-sind jeweils durch Pfeile angegeben.
In radialem Abstand von der Brustwalze--l--bzw. den Druckwalzen--5, 6--ist eine
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--10-- umfasst--14-- wird in einer Aufnahmestellung A ein Kern -16-- eingesetzt ; die Kernhalterungen--14--greifen dabei in stirnseitige Öffnungen des Kernes--16--ein. Die Kernhalterung könnte auch so ausgebildet sein, dass an der Stirnplatte des Kernes ein Haltezapfen angebracht ist, der in eine entsprechende Ausnehmung einer Greifvorrichtung einbringbar ist.
Der Grundkörper --1-- ist mit einer nicht näher dargestellten Antriebsvorrichtung, beispielsweise einem Elektromotor, drehfest gekuppelt und wird von diesem umlaufend angetrieben. An jedem axialen Ende des Grundkörpers --1-- ist ein Kettenrad--17--vorgesehen. Von dem Kettenrad --17-- wird mittels eines Kettentriebes--18--ein weiteres Kettenrad--19--angetrieben, das mit dem Zwischnekörper --13-- fest verbunden ist. Der Kettentrieb--17, 18, 19--könnte hiebei im Inneren der Arme--12--angeordnet werden. Das Übersetzungsverhältnis des Kettentriebes--17, 18, 19--ist hiebei so gewählt, dass bei einer Umdrehung des Grundkörpers --1-- der Zwischenkörper --13-- drei Umdrehungen ausführt.
Bei Drehung
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--11-- undhypozykloidenförmigen Bahn bewegt ; diese Bahn ist in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien dargestellt. Um die zykloidenförmigen Bahnen des Kernes zu gewährleisten, muss jeweils der Zwischenkörper --13-- entgegen der Umlaufrichtung des Grundkörpers --1-- gedreht werden.
Die Drehachse des Grundkörpers --11-- ist in etwa gleicher Höhe wie die Achse des in Wickelstellung zwischen dem Filz --4-- und den Druckwalzen --5, 6-- befindlichen Kernes --16-- angeordnet. Die Drehachse des Grundkörpers --1-- ist hiebei höhenverstellbar gelagert.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt :
In der Aufnahmestellung A wird zwischen je zwei einander gegenüberliegende Kernhalterungen --14-- ein Kern --16-- eingebracht. Durch Drehung des Grundkörpers -11-- und des Zwischenkörpers-13- wird dieser Kern -16-- in die Wickelstellung B zwischen der Brustwalze--l--und den Druckwalzen --5, 6-gebracht. Infolge der gleichzeitigen gegenläufigen Drehbewegung des Zwischenkörpers-13- beschreibt der Kern --16-- hiebei eine hypozykloidenförmige Bahn.
In der Wickelstellung B wird das feuchte
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--16-- gewickelt,--11-- werden die somit leeren Kernhalterungen-14-wieder in die Aufnahmestellung A bewegt, wo der nächste Kern eingelegt wird. Die Drehbewegung des Grundkörpers --1-- erfolgt somit intermittierend, wobei während des Wickelns des Rohres in der Wickelstellung B jeweils genügend Zeit vorhanden ist, um einerseits in der Austragsstellung C den vorangehenden Kern mit dem bereits fertigen Rohr abzunehmen und anderseits in der Aufnahmestellung A einen neuen Kern einzulegen.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäss Fig. l im wesentlichen nur dadurch, dass der Grundkörper an Stelle von drei Tragarmen nunmehr mit vier Tragarmen --12'-- versehen ist. Auf jedem dieser Tragarme --12'-- ist wieder ein drehbarer Zwischenkörper --13'-- gelagert. Dieser Zwischenkörper --13'-- macht während einer Umdrehung des Grundkörpers vier Umdrehungen. Es können somit vier Stellungen A, B, C und D vorgesehen werden.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ist die eigentliche Wickelvorrichtung wie bei den Vorrichtungen
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verzahnten Zahnkranz --21--, mit dem ein aussen verzahntes, als Zwischenkörper dienendes Zahnrad--22-in Eingriff ist, das auf einem Schwenkarm --23-- gelagert ist, der koaxial zur Achse des innen verzahnten
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ebenso wie die Kernhalterung --14-- in den Fig. l und 2 ausgebildet. Die zweite Kernhalterung befindet sich in axialem Abstand von dieser an einem zweiten, gleich ausgebildeten Zahnrad ; der axiale Abstand der beiden einander gegenüberliegenden Kernhalterungen entspricht hiebei-wie bei den Vorrichtungen gemäss den Fig. 1 und 2-im wesentlichen der Länge des Kernes--26--.
Die zwangsläufige Führung der Kerne --26-- wird durch das Abwälzen des Zahnrades --22-- auf dem feststehenden Zahnkranz--21--erzielt, wobei die Kerne --26-- wieder in hypozykloidenförmige Bahnen geführt werden.
Das Entstehen dieser hypozykloidenförmigen Bahnen wird in Fig. 4 näher erläutert. Hiebei sind mit --M1, M2, M3, M4, Mg, Mg, M ?....-die verschiedenen Mittelpunktslagen des aussen verzahnten Zahnrades --22--, mit--l', 2', 3', 4', 5', 6', 7'--, die entsprechenden Eingriffspunkte am Wälzkreis des innen verzahnten Zahnkranzes--21--mit dem aussen verzahnten Zahnrad--22--, und mit --1",2",3",4",5",
6", 7",....--die zugehörigen Stellungen der Kernhalterung-24--, d. h. der Mittelachse des Kernes - -26--, bezeichnet.
In Fig. 5 ist ein Malteserkreuzantrieb--30--zum Antrieb der Grundkörper--11 bzw. 11'-dargestellt. Mit einem solchen Malteserkreuzantrieb wird eine gleichförmige Kreisbewegung in eine ungleichförmige Kreisbewegung umgewandelt. Dies wird im vorliegenden Fall dann verwendet, wenn die Massenbeschleunigungen weiter vermindert werden sollen. Die Verwendung eines solchen Malteserkreuzantriebes ist beispielsweise in Fig. 2 mit strichlierten Linien angedeutet.
Die erfindungsgemässen Vorrichtungen sind vornehmlich zum Herstellen von zylindrischen Rohren aus Faser- bzw. Asbestzement, auch für grosse Nennweiten, geeignet. Bei Verwendung konischer Kerne könnten auch konische Rohrstücke hergestellt werden. Es können aber auch Formkörper mit verlorenen Kernen erzeugt werden. Das Verfahren lässt sich auch auf andere in vliesartigen Bahnen vorliegende Werkstoffe, z. B. papier-oder pappähnliche Stoffe, anwenden.
Als Antriebsvorrichtungen für den Grundkörper werden insbesondere elektromotorische Antriebe verwendet. Zum Antrieb des umlaufenden Zwischenkörpers bzw. Zahnrades können auch gesonderte elektromotorische Antriebe oder hydrostatische Antriebe vorgesehen werden. Der Begriff "Grundkörper" ist hiebei im weitesten Sinne aufzufassen und umfasst alle Arten von um eine Achse drehbaren Bauteilen, wie Trommeln, Naben, mehrteilige Tragkörper usw..
Grundsätzlich wäre es möglich, die Kerne nur einseitig an der Kernwechselvorrichtung zu lagern ; dies kommt jedoch nur für leichte Kerne in Betracht. Schwere Kerne werden im allgemeinen an beiden Enden abgestützt, wobei darauf zu achten ist, dass sodann die an diesen Enden befindlichen sternförmigen Tragarme bzw. Zahnräder der Antriebsvorrichtung deckungsgleich angeordnet sind.
Bei zykloiden-bzw. hypozykloidenförmigen Bahnen könnte die zwangsläufige Bahn der Kerne in der Wickelstellung beendet werden und mittels einer keilförmigen Vorrichtung (oder einer andern Ausstossvorrichtung) der Kern mit dem aufgewickelten Rohr längs einer schräg abfallenden Ablaufbahn ausgetragen werden. Diese Ablaufbahn würde jeweils in die Wickelstellung eingeklappt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Herstellen von beispielsweise zylindrischen Formkörpern, vorzugsweise Rohren oder rohrähnlichen Körpern, aus faserhältigen und/oder vliesähnlichen Werkstoffen, insbesondere Faser- bzw.
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