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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Filtern mit einem Additiv für Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Die Filter werden in einem kontinuierlichen Strang aus einem sogenannten Filtertow hergestellt, in welchen ein mit dem Additiv getränkter oder benetzter Träger eingeführt wird. Es ist auch denkbar, die Filter in mehreren parallelen Strängen herzustellen, bevorzugt mit einer Herstellung der Filter in zwei parallelen Strängen in einer Doppelstrangmaschine. Das Filtertow selbst ist beispielsweise aus einem Celluloseacetat hergestellt, welches mit einem Mittel zum Auflösen der Acetatfasern, insbesondere Triacetin, behandelt wird. Der Träger selbst kann z.B. durch einen endlosen Faden eines natürlichen oder synthetischen Grundstoffs gebildet sein, welcher so weit vernetzt ist, dass der Faden eine gewisse Zugfestigkeit aufweist. Ein solcher Träger kann z.B. durch einen Baumwollfaden, einen Acetatfaden, ein saugfähiges Band oder dergleichen, gebildet sein, welcher mit einem Additiv getränkt und/oder benetzt und kontinuierlich in den Strang des Filtermaterials eingeführt wird. Das Additiv kann z.B. Nikotin oder ein Geschmacksstoff, wie z.B. Menthol, sein, welcher der rauchenden Person einen frischen Geschmack vermitteln soll. Das Menthol wird in flüssiger Form als Heißmenthol auf den Träger aufgebracht und weist zum Zeitpunkt des Aufbringens eine Temperatur zwischen 40 und 45 Grad Celsius auf. Ein solcher Filter ist zum Beispiel aus der
WO 2011/058319 A1 bekannt.
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Der Träger selbst ist auf einer Rolle aufgewickelt, welche nach einer begrenzten Länge abgewickelt ist und durch eine neue Rolle desselben Trägers ausgetauscht werden muss. Zum Einfädeln des Trägers der neuen Rolle wird das freie Ende des Trägers der neuen Rolle mit dem Ende des auf der alten Rolle aufgewickelten Trägers verknotet oder miteinander verspleißt und dadurch mit in den Strang hineingezogen. Die Produkte, in welchen anschließend der Knoten angeordnet ist, werden mittels geeigneter Sensoreinrichtungen erkannt und aus dem Produktionsweg als Schussmaterial ausgeführt. Ein Problem dieser Art der Einführung des neuen Trägers ist es, dass die Herstellung des Knotens eine gewisse Geschicklichkeit und Gewissenhaftigkeit der handhabenden Person voraussetzt. Sollte der Knoten nicht ausreichend fest sein, besteht die Gefahr, dass der Knoten aufgeht, und dass das neue Ende infolgedessen nicht mit in den Strang eingezogen wird. Das neue Ende muss dann anschließend manuell sehr aufwendig in den Strang eingeführt werden, wozu die gesamte Vorrichtung im Extremfall angehalten werden muss. Die Produkte, welche während des Produktionsvorganges ohne einen eingelegten Träger hergestellt wurden, müssen ebenfalls als Schussmaterial aus dem Transportweg ausgeführt werden. Insgesamt stellt die bisher verwendete Lösung des Anknotens des neuen Trägers daher eine nicht zufriedenstellende Lösung dar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der der Träger unter Vermeidung der oben genannten Nachteile vereinfacht in den Strang eingeführt werden kann.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass an der Vorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in wenigstens einem Abschnitt des Führungskanals vorgesehen ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Träger besonders einfach in den Führungskanal und schließlich in den Strang eingeführt werden, indem er durch den in dem Führungskanal wirkenden Unterdruck angesaugt wird. Der Träger muss damit lediglich per Hand mit einem Ende in den Führungskanal eingeführt werden, während die weitere Einzugsbewegung des Trägers dann durch den Unterdruck in dem Führungskanal bewirkt wird. Als Einrichtung zur Erzeugung des Unterdruckes sind z.B. Anschlüsse an externe Druckmittelquellen, Druckmittelsenken oder auch Druckmittelströmungen denkbar, wichtig ist nur, dass mittels der Einrichtung ein Unterdruck in einem Abschnitt des Führungskanals erzeugt werden kann.
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Dabei kann die Einrichtung vorzugsweise eine Steuereinrichtung zur Veränderung des Unterdrucks in dem Führungskanal aufweisen, so dass der Unterdruck zum Einziehen des Trägers bedarfsweise gesenkt werden kann. Außerdem kann der durch die Einrichtung erzeugte Unterdruck damit nach dem Einziehen des Trägers auch auf Umgebungsdruck erhöht, also quasi abgeschaltet werden, sofern das Anliegen von Unterdruck nicht mehr sinnvoll ist. Alternativ kann der Unterdruck auch verändert werden, oder es kann sogar ein höherer Überdruck in dem Führungskanal, z.B. zum Reinigen des Führungskanals, erzeugt werden. Die Steuereinrichtung kann z.B. eine Ventileinrichtung sein, mittels derer ein Druckluftstrom in der Richtung oder in seinen Kennwerten veränderbar ist. Die Steuereinrichtung kann dabei sowohl ein reiner Ein-Ausschalter als auch eine kontinuierlich den Druck oder den Volumenstrom des Druckluftstromes verändernde Steuereinrichtung sein.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung durch eine Drucklufteinrichtung gebildet ist, welche über einen in den Führungskanal mündenden, konischen Ringspalt an den Führungskanal angeschlossen ist. Der konische Ringspalt ist so ausgerichtet, dass er in Strömungsrichtung der Druckluft bzw. in Transportrichtung des Trägers von einem radial äußeren Abschnitt auf einen radial inneren Abschnitt zuläuft. Außerdem weist der Ringspalt eine konstante Spaltweite auf, so dass sich im Ergebnis eine Verringerung der freien Querschnittsfläche des Ringspaltes ergibt. Der Ringspalt wirkt dadurch praktisch als Venturidüse, in der die Strömung beschleunigt wird. Die Druckluft tritt dann mit einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit aus dem Ringspalt in den Führungskanal ein, so dass in dem angrenzenden Abschnitt des Führungskanals ein Unterdruck nach dem sogenannten Wasserstrahlprinzip herbeigeführt wird, und der Träger infolgedessen angesaugt bzw. mitgerissen wird.
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Da die Druckluft sich anschließend in keinem Fall aufstauen darf, und der Träger weitertransportiert werden muss, ist es besonders sinnvoll, wenn der Führungskanal in Bezug zu der Transportbewegung des Trägers stromabwärts zu der Drucklufteinrichtung eine größere Querschnittsfläche als stromaufwärts zu der Drucklufteinrichtung aufweist.
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Die Transportbewegung des Trägers kann weiter unterstützt werden, indem die über die Druckluftleitung eingeleitete Druckluft in Richtung der vorgesehenen Transportbewegung des Trägers in den Führungskanal eingeleitet wird. Durch die Vorausrichtung der eingeleiteten Druckluft wird der Träger nicht nur angesaugt, sondern anschließend zusätzlich in dieselbe Richtung weiter transportiert, so dass der Träger beim Ansaugen und dem anschließenden Weitertransport eindeutig in die vorgesehene Transportrichtung bewegt wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die durch die Druckluftleitung zum Einführen des Trägers in den Strang in die Venturidüse eingeleitete Druckluft mit einem Überdruck von 0,1 bis 1,0 bar, vorzugsweise von 0,2 bis 0,5 bar und besonders bevorzugt mit 0,3 bar eingeleitet wird. Der vorgeschlagene Überdruck hat sich insofern als sinnvoll herausgestellt, da in diesem Fall durch die Beschleunigung der Druckluft in der Venturidüse ein ausreichend niedriger Unterdruck in der Venturidüse zum Ansaugen des Trägers bereitgestellt werden kann. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass der Überdruck nicht zu hoch ist, damit der statische Druck in der Strömung durch die Beschleunigung der Druckluft in der Venturidüse unter den Umgebungsdruck fällt und der Träger angesaugt wird. Die Venturidüse sollte dazu in ihrem engen Querschnitt maximal die halbe Querschnittsfläche der zuführenden Druckluftleitung aufweisen, in welcher der vorgeschlagene Überdruck anliegt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Druckluftleitung in Bezug zu der Transportbewegung des Trägers stromaufwärts zu einer Aufgabeeinrichtung zur Aufgabe eines Additivs auf den Träger an den Führungskanal angeschlossen ist. Der Vorteil dieser Weiterentwicklung ist darin zu sehen, dass der Träger dadurch nicht durch die Aufgabeeinrichtung hindurch angesaugt werden muss.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass nach dem Einführen des Trägers in den Strang durch die Druckluftleitung Druckluft mit einem Überdruck von 2,0 bis 5,0 bar, und bevorzugt von 4,0 bar in den Führungskanal eingeleitet wird. Durch den im Vergleich zum Ansaugvorgang des Trägers sehr viel höheren anschließend anliegenden Druck der Druckluft wirkt die Druckluft in diesem Fall als Sperrluft, welche verhindert, dass das Additiv entgegen der Transportrichtung aus der Aufgabeeinrichtung austritt.
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Ferner kann der Unterdruck auch in einem Abschnitt des Führungskanals erzeugt werden, welcher unmittelbar an einen Einführabschnitt angrenzt, in dem der Träger in den Strang eingeführt wird. Der Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass der Träger dadurch bis unmittelbar vor den Einführabschnitt angesaugt wird, wobei der mit Unterdruck beaufschlagte Abschnitt des Führungskanals und der Einführabschnitt in einem Abschnitt auch gemeinsam mit Unterdruck beaufschlagt werden können. Der Unterdruck könnte dabei auch an den Einführabschnitt angelegt werden und durch die Anschlussstelle des Führungskanals hindurch in dem Führungskanal wirken, so dass der Träger praktisch von dem Einführabschnitt her angesaut wird.
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In diesem Fall sollte die durch die Drucklufteinrichtung eingeleitete Druckluft mit einem Überdruck von 1,0 bis 4,5 bar, vorzugsweise von 1,5 bis 3,0 bar und besonders bevorzugt mit 2,0 bar eingeleitet werden, damit der Träger prozesssicher angesaugt und in den Strang eingeführt wird.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Führungskanal an seiner Einführseite eine Einführöffnung mit einer Öffnungsfläche aufweist, welche maximal doppelt so groß wie die Querschnittsfläche des Trägers ist. Durch die vorgeschlagene Bemessung der Einführöffnung wird diese durch den eingeführten Träger so weit verengt, dass die Strömungsgeschwindigkeit der nachströmenden Luft in dem den Träger umgebenden Ringspalt stark ansteigt, und der Träger praktisch durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit in dem Ringspalt mitgerissen wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1: einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von Filtern mit einem Additiv;
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2: einen vergrößerten Ausschnitt eines Führungskanals der Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
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3: einen vergrößerten Ausschnitt eines Führungskanals der Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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In der 1 ist ein Ausschnitt einer Vorrichtung zum Herstellen von Filtern mit einem Additiv für Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie zu erkennen, der ein strangförmiger endloser Träger 1 z.B. in Form eines Baumwollfadens zugeführt wird. Ferner wird der Vorrichtung ein endloser Strang 5 eines Filtermaterials zugeführt. Der Strang 5 des Filtermaterials wird in bekannter Weise über eine Trichtereinrichtung 6 einer Formatgarnitur, bestehend aus einem Formatgrund 8 und einem oder mehreren Formatoberteilen 7, zugeführt, in welcher der Strang 5 auf einen kleineren Durchmesser komprimiert und mit einem Umhüllungsstreifen formfixiert wird. Der Strang 5 wird anschließend in einer nachfolgenden Bearbeitungsstation in mehrfachlange Filter einer vorbestimmten Länge geschnitten. Der Träger 1 wird in einem sich durch eine Zuführeinrichtung 4 erstreckenden Führungskanal 13 einer Führungseinrichtung 21 zugeführt, mittels derer der Träger 1 in den Strang 5 des Filtermaterials eingeführt wird.
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In der Zuführeinrichtung 4 wird der Träger 1 über eine Umlenkeinrichtung 10 umgelenkt und über eine Einführöffnung 20 in eine zentrische Bohrung 22 eines Druckluftanschlussstückes 9 eingeführt. Ferner weist das Druckluftanschlussstück 9 noch einen Druckluftanschluss 14 und einen strömungstechnisch an den Druckluftanschluss 14 angeschlossenen konischen Ringspalt 15 mit einer konstanten Spaltweite auf, welcher in die zentrische Bohrung 22 mündet. Das Druckluftanschlussstück 9 umfasst ein Basisteil 23 mit einer konischen Ausnehmung, welche an ihrem radial inneren Abschnitt in die zentrische Bohrung 22 übergeht. Ferner ist an dem Druckluftanschluss 14 eine konische Gegenfläche vorgesehen, welche nach dem Ansetzen des Druckluftanschlusses 14 in einem Abstand zu der Fläche der konischen Ausnehmung des Basisteils 23 zu liegen kommt und den konischen Ringspalt 15 begrenzt. Die zentrische Bohrung 22 bildet den ersten Abschnitt des Führungskanals 13, in dem der Träger 1 geführt ist. In Transportrichtung des Trägers 1 stromabwärts zu dem Druckluftanschlussstück 9 ist eine Mischkammer 2 vorgesehen, in welcher das Additiv auf den Träger 1 aufgebracht wird. Dazu ist in der Mischkammer 2 ein in Transportrichtung des Trägers 1 gerichteter Zuströmkanal 12 vorgesehen, in welchem das auf den Träger 1 aufzubringende Additiv zugeführt wird. Der Zuströmkanal 12 mündet in Transportrichtung des Trägers 1 in den Führungskanal 13, so dass das Additiv bereits mit einer in Transportrichtung des Trägers 1 gerichteten Bewegung auf den Träger 1 aufgebracht und von diesem mitgerissen wird. Nach dem Durchlaufen der Mischkammer 2 wird der Träger 1 durch den im weiteren Verlauf durch einen beheizten Verteilabschnitt 3 verlaufenden Führungskanal 13 geführt, in welchem sich das Additiv auf dem Träger 1 vergleichmäßigt, bis der Träger 1 schließlich durch die Führungseinrichtung 21 in den Strang 5 eingeführt wird.
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Zum Einfädeln des Trägers 1 in die Vorrichtung wird er durch eine kleine Öffnung 20 in die zentrische Bohrung 22 des Druckluftanschlussstückes 9 eingeführt, wie in der 2 zu erkennen ist. Die Öffnung 20 ist verhältnismäßig klein und weist eine Querschnittsfläche von maximal der dreifachen Querschnittsfläche des Trägers 1 auf, so dass bereits die Öffnung 20 eine Führungsfunktion für den Träger 1 wahrnimmt. Anschließend wird über den Druckluftanschluss 14 Druckluft mit einem Überdruck von 0,3 bar in den Ringspalt 15 eingeblasen, welche aufgrund der Konizität und der dadurch bedingten Verringerung der Querschnittsfläche des Ringspaltes 15 in demselben beschleunigt wird, so dass der statische Druck in der Druckluftströmung schließlich unter den statischen Umgebungsdruck sinkt. Durch das Absinken des statischen Druckes und die hohe Strömungsgeschwindigkeit wird der Träger 1 angesaugt und mitgerissen und schließlich in den Führungskanal 13 hineingedrückt. Dabei hat sich herausgestellt, dass das Ansaugen und das Weitertransportieren des Trägers 1 gänzlich ohne einen manuellen Eingriff erfolgt, der Träger 1 wird praktisch ausschließlich durch die Druckluft und die wirkenden Druckverhältnisse angesaugt und weitertransportiert.
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Das Druckluftanschlussstück 9 ist in Transportrichtung T des Trägers 1 stromaufwärts zu der Mischkammer 2 angeordnet. Durch die vorgeschlagene Anordnung des Druckluftanschlussstückes 9 kann durch eine sich an das Einfädeln des Trägers 1 anschließende Druckbeaufschlagung des Ringspaltes 15 mit einem Überdruck von mindestens 2 bar eine Sperrluft erzeugt werden, welche verhindert, dass das Additiv zum Beispiel bei einer Übersättigung entgegen der Transportrichtung T des Trägers 1 aus der Mischkammer 2 austritt. In dieser Ausführungsform bilden der Druckluftanschluss 14 und der Ringspalt 15 die Drucklufteinrichtung zur Erzeugung des Unterdruckes und der Sperrluft.
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In der 3 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei welcher ein in den Führungskanal 13 integrierter Düseneinsatz 16 vorgesehen ist. Der Düseneinsatz 16 umfasst einen Abschnitt des Führungskanals 13 und einen in einem Winkel A von kleiner als 90 Grad zu dem zugeführten Träger 1 bzw. zu der Transportrichtung T des Trägers 1 ausgerichteten, in den Führungskanal 13 mündenden Druckluftkanal 18 mit einem eingeschraubten Druckluftanschluss 14. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass die Druckluft bei dieser Anordnung der Drucklufteinrichtung mit einem Überdruck von 1,0 bis 4,5, bevorzugt von 1,5 bis 3,0 und besonders bevorzugt von 2,0 bar über den Druckluftkanal 18 in den Führungskanal 13 eingeleitet wird, damit der Träger 1 mit der nötigen Kraft angesaugt und weitertransportiert wird. Der Druckluftkanal 18 weist eine Querschnittsfläche auf, welche in der Fläche gleichgroß wie die Querschnittsfläche des Führungskanals 13 ist. Der Druckluftkanal 18 mündet in den Führungskanal 13, welcher stromabwärts der Transportrichtung T in einem Abschnitt 19 mit einer größeren Querschnittsfläche geformt ist. Da durch den Abschnitt 19 die Summe der durch den Führungskanal 13 und den Druckluftkanal 18 zugeführten Luftströmungen abtransportiert werden muss, und ein Aufstauen der Luft für den Transport des Trägers 1 in dem Abschnitt 19 von erheblichem Nachteil wäre, ist die größere Querschnittsfläche des Abschnittes 19 für das Ansaugen des Trägers 1 von besonderer Bedeutung. Aufgrund des erhöhten Volumenstromes wird der Träger 1 dann weiter in Transportrichtung T in den Führungskanal 13 gedrängt. Ferner ist die größere Querschnittsfläche des Führungskanals 13 stromabwärts zu dem Druckluftkanal 18 insofern von Vorteil, da der Träger 1 dadurch vereinfacht weitertransportiert werden kann, ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass der Träger 1 an den Rändern hängenbleibt bzw. die Öffnung des Führungskanals 13 nicht findet. In dieser Ausführungsform kann der Träger 1 nach dem Austritt aus dem Abschnitt 19 des Führungskanals 13 durch die Trichtereinrichtung 6 oder die Führungseinrichtung 4 unmittelbar in den Strang 5 eingeführt werden. Der Druckluftkanal 18 bildet hier eine Venturidüse zur Erzeugung eines in dem Führungskanal 13 wirkenden Unterdruckes, durch den der Träger 1 angesaugt wird. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass stromabwärts zu dem Druckluftkanal 18 mit dem engen Querschnitt ein Abschnitt 19 des Führungskanals 13 mit einer größeren Querschnittsfläche vorgesehen ist, damit die Strömung wieder verzögert wird und der statische Druck in der Strömung wieder ansteigt.
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Nach dem Ansaugen und dem Einführen des Trägers 1 in den Strang 5 kann die Druckluft abgeschaltet werden. Der Träger 1 wird dann von dem Strang 5 weiter mitgezogen.
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Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass der Träger 1 sehr einfach eingeführt werden kann, ohne dass dazu ein freies Ende eines bereits in dem Strang befindlichen Trägers 1 vorhanden sein muss. Ferner kann das Einführen des Trägers 1 auch während des Betriebes der Vorrichtung vorgenommen werden.
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Die Einrichtung zum Erzeugen des Unterdruckes zum Ansaugen bzw. zum Erzeugen des Überdruckes zum Weitertransportieren des Trägers 1 kann dabei an einer beliebigen Stelle der Führungseinrichtung 4 angeordnet werden. Bei der in der 2 dargestellten Ausführungsform wird das Einführen des Trägers 1 in den Strang 5 dadurch bewirkt, indem die Einrichtung an dem Ende der Zuführeinrichtung 4 angeordnet ist, an dem der Träger 1 in die Zuführeinrichtung eingeführt wird. Der Träger 1 wird in dieser Ausführungsform der Erfindung nur über eine kurze Strecke in den Ringspalt 15 angesaugt und dann durch den erzeugten Überdruck wie oben beschrieben durch den Führungskanal 13 hindurchgedrückt. Bei dem in der 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung zum Erzeugen des Unterdrucks an der Führungseinrichtung 21 oder dem Einführabschnitt des Trägers 1, also an dem dem Formatabschnitt zugewandten Ende der Zuführeinrichtung 4, angeordnet, so dass der Träger 1 aufgrund des erzeugten Unterdruckes durch die Zuführeinrichtung 4 hindurchgezogen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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