DE1801976A1

DE1801976A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen,spannungsfreien Fixieren und Schrumpfen von Kabeln aus ungekraeuselten Faeden

Info

Publication number: DE1801976A1
Application number: DE19681801976
Authority: DE
Inventors: Ostertag Dr Karl; Siegfried Oberlaender
Original assignee: Glanzstoff AG
Current assignee: Glanzstoff AG
Priority date: 1968-10-09
Filing date: 1968-10-09
Publication date: 1970-05-27
Also published as: ES370612A1; FR2020239A1; AT324527B; GB1242758A; BE737901A; CH507392A; LU59582A1; US3606655A; NL6914149A

Description

Pos. GW

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen, spannungsfreien Fixieren und Schrumpfen von Kabeln aus ungekräuselten Fäden.

Glanzstoff AG Wuppertal

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowis eine Vorrichtung zum kontinuierlichen, spannungsfreien Fixieren und Schrumpfen von Kabeln aus ungekräuselten Fäden.

Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen Fadenbündel zum Zwecke einer thermischen Behandlung spannungsfrei oder unter geringer Spannung schleifenförmig in einem Behälter abgelegt und aufgrund des Gewichts des nachfolgenden Fadenmaterial« oder aufgrund einer von außen angreifenden Kraft durch dieses Rohr hindurchgedrückt werden.

So wird in der brit. Patentschrift 917 963 ein Verfnähren beschrieben, bei dem Garn unter geringer bzw. ohne Spannung kontinuierlich einer Wärmebehandlung unterworfen wird, indem man es unter dem Einfluß seines Eigengewichtes in Schlaufen oder Schlingen in einem geraden, senkrecht stehenden Rohr ablegt, dort thermisch behandelt und unter einem Winkel zur Achse dieses Rohres mit gleichbleibender Geschwindigkeit abzieht. Die Zuführung des Garns kann dabei Hilfe eines pneumatisch arbeitenden Injektors erfolgen.

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s. GW 1436

Nach dieser brit. Patentschrift sollen unter "Garn" sowohl einzelne Fäden als auch Fadenbündel bzw. Fadenbänder verstanden werden. Das Garn kann dem Rohr gekräuselt oder ungekräuselt zugeführt werden.

Eine solche Vorrichtung, bei der das Garn mittels einer Injektordüse wahllos in Schlaufen oder Schlingen in einem geraden, senkrecht stehenden Rohr abgelegt wird, arbeitet nur so lange zufriedenstellend, wie der Titer des Garnes nicht zu gross ist. und das Garn in trockenem Zustand in dem Rohr abgelegt wird. Versuche, ungekräuselte Kabel einer Vorrichtung, wie sie in der britischen Patentschrift beschrieben ist, in feuchtem Zustand W zuzuführen, um sie thermisch zu behandeln, sind jedoch fehlgeschlagen, weil derartige Kabel, durch die Feuchtigkeit bedingt, eine gewisse Steife zeigen und sich mit einem konzentrisch mit der Rohrachse gelegenen Injektor geordnet nicht in dem Rohr ablegen lassen. Ausserdera besteht in der bekannten Vorrichtung die Gefahr, dass sich durch Mitrelssen höherliegender Fadenschichten Knoten bilden.

In der deutschen Patentschrift 805 415 wird ein Einzelfaden zum Zwecke der thermischen Nachbehandlung fortlaufend schleifenförmig in einem Behälter mit rechteckigem Querschnitt abgelegt und dabei durch zwei an der Fadeneintrittsseite des Behälters angebrachte auf- und niedergehende Druckklappen durch diesen Be-

" hälter gedrückt. Auch diese Vorrichtung, bei der der Faden um zwei um l80° gegeneinander versetzte Holme gewickelt und anschliessend in ovalähnlichen Schleifen abgelegt wird, lässt sich zur kontinuierlichen Behandlung insbesondere von feuchten Kabeln aus ungekräuselten Fäden wegen der Steife dieser Kabel und der auch hierbei vorhandenen Gefahr der Knotenbildung ale Folge einer nicht völlig geordneten Ablage des Kabels nicht verwenden. ■

Der-vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde« Kabel aus ungekräuselten Fäden kontinuierlich spannungsfrei zu fixieren und zu schrumpfen. Dabei soll es auch möglich sein, feuchte und in Folge davon steife Kabel kontinuierlich einer thermischen Behandlung zu. unterziehen«, Die ZufUhrung 'und der Abzug, des Faden-

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kabeis sollen störungsfrei verlaufen, die Verweilzeit des Fadonkabele In der Behandlunge»on· soll genau einstellbar sein. ■

Unter "Kabel" soll ein Chemie-Spinnkabel verstanden werden, wie es in der deutschen Norm DIN 60 001 (September 1964) unter Punkt 2 definiert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich demnach fUr Chemie-Endlosgarne technischer Titer bis herauf zu mehr als 20 000 den »2,2 ktex anwenden.

Bei derartigen technischen Endlosgarnen ist bisher ein kontinuierliches Schrumpfen dadurch erreicht worden, dass man aus der Dämpfwanne austretendes Garn einer weiteren Dämpfwanne, nämlich der Fixlerwanne zugeführt hat. Dabei sind die Geschwindigkeiten der Streekböck· vor und hinter der Fixlerwanne dem gewünschten Schrumpfungsgrad angepasst worden. Aus der Notwendigkeit, dass das zwischen dem Wannenunter- und Wannenoberteil passierende Garn nicht hat durchgängen dürfen, befand sich das Garn während des Schrumpf- und Fixiervorganges unter Spannung.

Bei der Suche nach einer technischen Lösung zur kontinuierlichen, aber spannungsfreien Schrumpf- und Fixierbehandlung von ungekräuselten Kabeln, die nach dem Verstrecken in der Dämpfwanne In feuchtem Zustand vorliegen, haben sich, wie zum Stand der Technik bereits erläutert, die bekannten Verfahren wegen de bei solchen Kabeln vorhandenen Steife als nicht geeignet erwiesen.

überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass man selbst solche steife Kabel dann geordnet in einem Rohr -ablegen kann« wenn man sie vom Streckwerk direkt einem rotierenden Injektor zuführt, der Über einen Üblichen Antrieb (Reibrad, Riemen o.ä.f eine Drehbewegung erhält und,durch eine in Bezug auf die Rotationsachse exzentrisch gelegene Fadenaustrittsöffnüng in der Lage 1st, das* Kabel wendelförmig in einem Rohr abzulegen* « * ».

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Unter "Wendel" soll eine schraubenförmige Linie verstanden werden, deren Projektion in Fadenlaufrichtung ein geschlossener Kreis ist.

Das erfindungsgernässe Verfahren zum kontinuierlichen, spannungsfreien Fixieren und Schrumpfen von Kabeln aus ungekräuselten Fäden ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenkabel mittels eines kompressiblen Mediums wendelförmig durch einen Behandlungsraum geführt, einer Aufwickelvorrichtung zugeführt ^ und während des Passierens des Behandlungsraumes einer Fixier- und Schrumpfbehandlung unterworfen wird. Die Reglung der Verweilzeit des Fadenkabels innerhalb des Behandlungsraumes lässt sich dabei beispielsweise über die Fadenzulauf- und Abzugsgeschwindigkeit, Über die Länge des Behandlungsraumes oder durch Erhöhung der Wandreibung zwischen dem wendeiförmigen Fadenkabel und der Wandung de3 Behandlungsraumes durchführen.

Einfacher lässt sich die Verweilzeit jedoch regeln, wenn das Fadenkabel mittels eines kompressiblen Mediums einem Behandlungsraum zugeführt, darin wendelförmig abgelegt, durch das Gewicht dos nachfolgenden Fadenkabels durch den Behändlungs-™ raum gestaut hindurchgedrUt-kt, aus dem Behandlungsraum abgezogen und einer Aufwickelvorrichtung zugeführt wird und das Fadenkabel während des Passierens des Behandlungsraumes der Fixier- und Schrumpfbehändlung unterworfen wird.

Als kompresslbles Medium kann dem Injektor Jedes Gas zugeführt werden, das gegenüber dem Jeweiligen Kabel nicht aggressiv ist. Vorzugsweise wird der Injektor mit Luft betrieben. Es 1st dafür zu sorgen, dass das kompresslble Medium nach Verlassen der InjektordrUse vom Fadenkabel entfernt wird, damit nicht . durch die Heftigkeit der Strömung Teile des Fadenkabele mitgerissen werden und somit" eine ungewünschte Unordnung 'entsteht. ' «

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Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens hat sich Überraschenderweise herausgestellt, dass die Restschrumpfwerte, die sich nach der Schrumpf- und Fixierbehandlung unter sonst gleichen Bedingungen einstellen, niedriger liegen als bei dem bisher praktizierten Verfahren, bei dem in einer zweiten Dämpfwanne unter Spannung geschrumpft und fixiert wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum kontinuierlichen spannungsfreien Fixieren und Schrumpfen von Kabeln au3 ungekräuselten Fäden ist gekennzeichnet durch ein unten offenes« vertikales Rohr und einen am oberen Ende des Rohres drehbar gelagerten, auf bekannte Weise in Rotation versetzten Injektor, dessen Fadenaustrittsöffnung in Bezug auf die Rotationsachse exzentrisch liegt,

Um ein gestautes Machrutschen des wendelförmig abgelegten Fadenbündels zu erzielen und damit die Verweilzeit besser regeln zu können, ist das unten offene, vertikale Rohr unten vorzugsweise abgebogen. *

Die Abbiegung des unteren Rohrendes braucht an sich nicht stark zu sein. Ein kleiner Biegewinkel reicht bereite aus, wenn das Rohr lang genug ist, damit entsprechende Reibungskräfte, welche zu einer gestauten Packung führen, entstehen können.

Der Biegewinkel zwischen der Achse des unteren un^der Achse dta oberen Rohrendes ist aber vorzugsweise grosser als 90°, um dit gestaute Packung tatsächlich zu gewährleisten und die Rohr· länge nur von der gewünschten Verweilzelt abhängig zu machen.

Obwohl es an sich nicht nötig ist, dass die Fadenaus-tritt·- öffnung schräg nach unten gegen die Innenwand des Rohres gerichtet 1st, da das.Fadenkabel durch Zentrifugal- und Sohwtr,-kraftkomponenten beim Austritt aus der Fadenauatrittsöffnung ·" schräg nach unten bewegt wird, wird die schräg nach unten

gegen die Innenwand dee Rohres gerichtete Fadenaustrittsöffnung

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bevorzugt, da mit dieser Konstruktion ein Ziehen des Fadenbündels Über eine scharfe Kante verhindert wird. Die Querschnittsfläche des den Behandlungsraum einschliessenden Rohres kann grundsätzlich beliebig gross und von beliebiger Form sein, da das die exentrische Fadenaustrittsöffnung verlassende Fadenkabel sich selbst auf einer ebenen, seitlich nicht begrenzten Platte in Form einer zylindrischen Säule ablegt. Um aber ein Verrutschen der sich bildenen Fadensäule und damit eventuell auftretende Störungen von vornherein zu verhindern, weist das Rohr vorzugsweise eine kreisförmige Querschnittsflache auf, die kleiner ist als die Querschnittsfla\:he der auf einer ebenen, seitlich nicht begrenzten Platte abgelegten zylindrischen Fadensäule.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. "

Darin zeigt Flg. 1. einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform der er-

findungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 2. einen Schnitt durch eine Ausführungsform des rotierenden Injektors aus Fig. 1.

Das Kabel 5 wird, vom nicht dargestellten Streckwerk kommend, in Richtung des Pfeiles "A" dem Injektor 1 zugeführt. Dieser wird über die Leitung 2 mit einem in Richtung des Pfeiles ^WC" fliessenden kompressiblen Medium versorgt. Der Injektor 1 wird auf bekannte Art, beispielsweise durch einen Riemen 5, in Rotation versetzt. Kabel j5 und kompressibles Medium werden erfindungsgemäss durch die exzentrisch gelegene Fadenaustrittsöffnung 4 vorzugsweise schräg nach unten gegen die Innenwand des Rohres 6 gefördert. Dabei kann das Transportmedium durch Offnungen 7 in Richtung der Pfeile "D" aus dem Rohr 6 entweichen, so dass eine Verwirrung des Fadenkabel infolge" zu hoher Gasgeschwindigkeiten im*Rohr 6 vermieden wird. Df* Kabel. 5 legt sich, wendelförmig in nach unten hin immer* dichter werdenden Lagen ab und wird aufgrund* seines Eigengewichts 'bzw/ dös Oewichla des nachfolgenden Fadenmaterial« durch «ine Holasofto

r ·

no führt, deren Temptratpr ausreicht,, um am Bohrumpf« und'

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Fixiervorgang zu bewirken.

Das Heizmedium tritt beispielsweise bei "iS" in dia Heizung 8 ein und verlässt sie bei ^MF", das untere Rohrende 6" bildet mit dem oberen Rohrende 6 einen Winkel cC » der als Biegewinkel bezeichnet wird und im dargestellten Beispiel grosser als 90 ist. Das fixierte und geschrumpfte Kabel staut sich in der Abbiegung 6* des Rohres 6.

Bei der dargestellten Vorrichtung ist das abgebogene Rohrende ein Teil des Rohres 6. Natürlich kann man auch ein auf das Rohr 6 aufsetzbares Rohrende 6" verwenden, das bei ÄnderungswUnschen bezüglich des Biegewinkels o6 ausgewechselt werden kann.

Bei ¹¹B" wird das Kabel in Pfeilrichtung, d.h. in Aus lauf richtung des Rohrendes 6", abgezogen. Das Kabel lässt sich aufgrund der sauberen, wendeiförmigen Ablage mühelos abziehen und Über Umlenkstäbe einer Aufwickelvorrichtung zuführen (nicht dargestellt).

Für eine gleichmässige Verweilzeit bzw. einen gleichmassigen FUllungsgrad kann eine Regeleinrichtung sorgen. Es ist beispielsweise möglich (nicht dargestellt), oberhalb der Heizzone eine Fotozelle den Füllstand überwachen zu lassen und damit die Abzugsgeschwindigkeit zu steuern.

Der Durchmesser der Wendeln kann bei verschiedenen Kabelstärken auf die Reibverhältnisse im Rohr 6 durch Verändern der Injektordrehzahl, der Zulaufgeschwindigkeit des Kabels (evtl. durch ein Walzenduo) über dem Injektor) und der Geschwindigkeit des komp.resslblen Mediums (durch ein Drosselventil an der Leitung 2) angepasst werden. Dadurch ist immer eine geordnete Ablage des Kabels und sein störungsfreier Abzug gewährleistet.

. In Fig. 2 ist der Injektor 1 näher dargestellt. Im feststenden Gehäuse I¹ ist der Fadeneinzugskanal 1^WI befestigt und" ein Fadenführungselement 1" z.B. mittels geeigneter Rollenlager drehbar ge-

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lagert. Das Fadenführungselement l" mit der Fadenaustrittsöffnung 4, die hler schräg nach unten gerichtet ist, wird mittels eines Riemens 5 in Rotation versetzt. Bei ⁿC" tritt das kompressible Medium durch die Leitung 2 ein« saugt zwischen dem unteren Ende des Fadeneinzugskanals l^nt und dem rotierenden Fadenführungselement l^tt das (nicht dargestellte) Fadenbündel an und transportiert es durch die Fadenaustrittsöffnung 4 In das (nicht dargestellte) Rohr 6, wo es wendelförmig abgelegt wird.

Wenn auch die Geschwindigkeit des kompressiblen Mediums in weiten Grenzen variieren kann, so 1st sie vorzugsweise so groß zu wählen, daß das Fadenkabel zwischen dem Einlauf-Walzenduo und der Injektordüse, nicht schlaff wird.

Durch Vorgabe der Fadeneinlaufgeschwindigkeit am Einlauf-Duo und der Umdrehungszahl des RotorInjektors läßt sich ein theoretischer Wendeldurchmesser d .. ermitteln.

Bttrachtet man die abgelegte Wendelpackung im Rohr» so haben die Wendeln eine Steigung, die der Fadenkabelstärke entspricht. Diese ist für die Bestimmung des theoretischen Wendeldurchmessers Jedoch vernachlässigbar klein, so daß der Berechnung exakt der Kreisumfang U -TT. ^d _wth zugrunde gelegt werden kann.

bezeichnet man mit V /"m/minT die Einlaufgeschwindigkeit des Fadens In den Injektor, mit η [min "J die Injektordrehzahl, so ergibt sioh wegen

der theoretische Wendeldurchmesser zu

^dwth

η .

Setzt man d_wfch in jjomy , V in jfra/miny und η in /min~J ein, so gilt

die Beziehung

100 . V

η -

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Trägt man ν über η auf (v-n-Diagramm, siehe Zeichnung), so erhält man für d_wth = const Geraden. Aus dem v-n-Diaeramm lassen sich dann die günstigsten Betriebspunkte für das erfindunssgemäße Verfahren ermitteln.

Wenn sich die Einlaufgeschwindigkeit gut konstant halten läßt und grobe Schwankungen des Wendeldurchmessers vermieden werden sollen, ist es zweckmäßig, im Bereich hoher Drehzahlen, also etwa ab η = 1500 [min" / , zu arbeiten, da sich Drehzahlschwankungen dort kaum auf d_wth auswirken.

Ähnlich wirken sich auch Schwankungen ,in der Einlauf geschwindigkeit im Bereich hoher Einlauf geschwindigkeit, etwa ab v»13o|m/niinj, wenig auf ^d _wth^aus·

Wenn die Kabelstärke und die geforderten Verweilzeiten es gestatten, sollte der kleinere theoretische Wendeldurchmesser gegenüber einem größeren bevorzugt werden« da eine geringere Durchmesserschwankung erzielt werden kann*

Versuche haben ergeben, daß bei einem Biegewinkel et ■ 120° und poliertem Stahl der tatsächliche Wendeldurchmesser vom theoretischen um etwa 5 % abweicht* Die Abweichung erklärt sieh durch die Steifigkeit des Fadenkabels. Durch die Biegespannung des Fadenkabels sind die Wendeln bestrebt, sich Im Durchmesser zu

vergrößern. Sie werden daran aber teilweise durch die darunter- oder darüberliegenden Wendeln gehindert.

Beispiel *. -

In tines Rohr nach FIg* 1 (llohter Rohrdurohmesaer 40 mn. Länge dt· zylindrischen Teil« 300 mm) wird ein Fadenkabel' dtex $40 f aus nicht itabilisitrttm, hitzreslttentea Nylon 6.6 (Festigkeit 63,8Rlaii Dehnung 15* 2 %; ■ Kochschrumpf 6,7 %) spannungsfrei ge- -Ilohruepft und fixiert, DIt Einlaufgeschwindigkeit beträgt 200 m/min.

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die Abzugsgeschwindigkeit schwankt in Abhängigkeit von der Regelung zwischen I85 m/min und 210 m/min. Die mittlere Ver- , weilzelt beträgt 3 min 40 seo.

Je nach Fixiertemperatur ergeben sich folgende Eigenschaften des das Rohr verlassenden Kabele:

Fixlertemperatür	18O°C	190⁰C
Festigkeit Rkm	64,3	68,9
Dehnung	,21,0 %	19,1
Kochschrumpf	4,05 *	5,1

Dabei werden die Festigkeit in Reisskilometer als Quotient von Reisskraft und Gesamttiter, die Dehnung als Quotient von Längenänderung und ursprunglicher Länge sowie der Kochschrumpf als Längenänderung durch 1-stUndige Behandlung in kochendem Wasser, bezogen auf die ursprungliche Länge, auf die in der Praxis übliche Art ermittelt. .

Verglei chsversuch

In einem Vergleichsversuch wird ein Fadenkabel dtex 940 f l40 aus nicht stabilisiertem, hltzeresistentem Nylon 6.6 (Festigkeit 63,8 Rkm; Dehnung 15,2 %_t Kochschrumpf 6,7 %) unter einer Spannung von 70 g durch eine 10 m länge Fixierwanne geführt.

Als Behandlungsmedium dient Wasserdampf. Bei einer Einlaufgeschwindigkeit von 200 m/min und einer Auslaufgeschwindigkeit" von 196 m/min beträgt die Verweilzelt 3 see. Es ergeben sich durch die Fixierung folgende Eigenschaften in Abhängigkeit von der Fixiertemperatun

Fixiertemperatür	l80	⁰C	i5?o^c	¹C
Festigkeit Rkm	70	,9	68,	2
Dehnung	19	,2 %	18,	0 %
Kooheohrumpf	4	,5 %	4,	4 %

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Aus dem Vergleich erkennt man, daß die im Fixierrohr möglichen längeren Verweilzeiten sowie das spannungsfreie Verweilen in der Fixierzone bei gleichen Temperaturen und gleichen Einlaufgeschwindigkeiten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu wesentlich geringerem Kochschrumpf fUhren. Auch die Dehnung erhöht sich durch Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrene.

Die durch die Erfindung erreichten günstigen Resultate lassen sich durch Erhöhung der Verweilzeit, beispielsweise durch Verlängern der Fixierzone«noch verbessern.

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Claims

- 12 - Pos. GW I4j56 Pa t en tans prU ehe

1. Verfahren zum kontinuierlichen^, spannungsfreien Fixieren und Schrumpfen von Kabeln aus ungekräuselten Faden- dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenkabel mittels eines kompressiblen Mediums wendelförmig durch einen Behandlungsraum geführte einer Aufwickelvorrichtung zugeführt und während des Passierens des Behandlungsraums einer Fixier- und Schrumpfbehändlung unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1„ gekennzeichnet durch eine solche Führung des Fadenkabels, daß, es in dem Behandlungsraum wendelförmig abgelegt,, durch das Gewicht des nachfolgenden Fadenkabels durch den Behandlungsraum gestaut hindurchgedrüekt und aus dem Behandlungsraum abgezogen wird»

3» Verfahren nach Anspruch 1 und 2_S dadurch gekennzeiohnet_fl daß das kompressible Medium Luft ist»

4«, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis ,5j, gekennzeichnet durch ein unten offenes, vertikales Rohr und einen am oberen Ende des Rohres drehbar gelagerten^ auf bekannte Weise in Rotation versetzten Injektors dessen FadenaustrittsÖffnung in Bezug auf di© Hotatlonsaahse exzentrisch liegt«

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet« daß das unten offene,,, vertikale Bohr unten abgebogen ist«,

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6ο Vorrichtung nach Anspruch 5* gekennzeichnet durch einen Biegewinkel zwischen der Achse dös unteren and der AshsG des oberen Röhrendes^ welelxu·· grosser- ist als 90°.

T= Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch einen schräg nach unten gegen die Innenwand des Rohr**· gerichtete Fadenaustrittsöffiling.

3. Vorrichtung na oh einem öer Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichri^"-:· durcb @ine kreii'fSrüiige ^ei-öc«rtttsf3Äöhe d©£ fiohres, ü kleiner ist ^r\Xff öle Que^eoimittsiTfiCchf der auf einer seitlich nicii»; begren^'vea Platte ^;\bg.>lagten zylindrischen

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