DE2000307A1 - Extrudierkopf zur Herstellung eines Widerstands-Elementes,eines Bandes,Antriebsriemens od.dgl. - Google Patents

Extrudierkopf zur Herstellung eines Widerstands-Elementes,eines Bandes,Antriebsriemens od.dgl.

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DE2000307A1
DE2000307A1 DE19702000307 DE2000307A DE2000307A1 DE 2000307 A1 DE2000307 A1 DE 2000307A1 DE 19702000307 DE19702000307 DE 19702000307 DE 2000307 A DE2000307 A DE 2000307A DE 2000307 A1 DE2000307 A1 DE 2000307A1
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Description

PATENTAN'.VriTE
DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 2000307
MÖNCHEN HAMBURG
telefon. 395314 2000 HAMBURG 50, 20. Dez. I969
TELEGRAMME, KARPATENT KONIGSTRASSE 2«
W. 24ol6/69 4/Pa
Pirelli Sooietä per Azioni, Mailand (Italien).
Extrudierkopf zur Herstellung eines Widerstands-Elementes, eines Bandes, Antriebsriemens o.dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Extrudierkopf zum Herstellen des Widerstands-Elementes, z. B. eines Förderriemens, eines Antriebsriemens o.dgl., dessen tatsächliches widerstandsfähiges Gebilde durch Metalldrähte oder Textilfaden gewährleistet wird, die im Durohmesser beliebige Dimensionen haben. Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf einen Extrudierkopf, der ein Rohr aus nicht vulkanisiertem bzw. nicht polymerisiertem elastomeren Material erzeugen kann, der metallene Längsdrähte oder Textilfaden hat, die während seiner Herstellung eingebettet werden. Das Rohr wird dann durch zweckentsprechende Mittel längs einer Erzeugenden aufgeschnitten und wird in ein flaches Band umgewandelt.
Vorrichtungen zum Herstellen des Widerstands-Elementes eines Förderriemens, Antriebsriemens o.dgl. sind bekannt, sie sind jedoch zufolge des Umstandes sehr kompliziert, daß eine genaue parallele Lage zwischen den in Längsrichtung verlaufenden Metalldrähten oder in ihnen eingebettete Textilfaden unbedingt aufrechterhalten bleiben muß. Diese bekannten Vorrichtungen, welche unmittelbar ein flaches Band erzeugen, müssen mit Mitteln versehen werden, um jeden Draht unter Spannung anzuordnen, und es müssen einleitende Formvorgänge vorgenommen werden, welche ein diskontinuierliches Arbeiten ergeben.
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Eine Folge des komplizierten und empfindlichen Aufbaus dieser bekannten Vorrichtungen sind die hohen Kosten der durch sie hergestellten Gegenstände.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung zu sohaffen, welche eine kontinuierliche Produktion von widerstandsfähigen Elementen eines Förderriemens, eines Antriebsriemens und dgl. in der Form eines Bandes, z. B. aus elastomerem Material, gestattet, welches in Längsrichtung verlaufende metallene Drähte oder textile Fäden enthält und welches sehr einfach, billig und haltbar ist.
Das Wesen der Erfindung liegt demgemäß in einem Extrudlerkopf zur anfänglichen Herstellung eines Rohres aus z. B. elastomerem Material, das verstärkende Metalldrähte oder Textilfaden enthält und das nachfolgend in ein flaches Band umgewandelt wird, indem es durch zweckentsprechende Mittel längs einer Erzeugenden aufgeschnitten wird, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf aus drei Teilen besteht, die vermittels bekannter Teile lösbar miteinander verbunden sind, nämlich einen Üblichen Körper eines Extrudierkopfes, der eine einzelne Leitung für das Einführen des elastomeren Materials hat, ein erstes ringförmiges Element, welches mit einer ringförmigen Öffnung versehen 1st, die die Extrudiermündung und den Endteil der Einlaßleitung bildet, und ein zweites ringförmiges Element, wtlohes zum Einführen der Drähte in den Extrudierkopf mit durchgehenden öffnungen versehen ist, wobei die Achsen dieser durchgehenden öffnungen zu der Aohse des Extrudierkopfes parallel liegen.
Die Erfindung bezieht sich auf weitere Ausführungsformen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von die Erfindung nioht beschränkenden AusfUhrungsbeispielen in Verbindung mit der Zeiohnung beschrieben, in weloher
Fig. 1 ein Schnitt einer Hälfte eines Extrudierkopfes und
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Fig. 2 ein Schnitt einer Hälfte eines Extrudierkopfes einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Extrudierkopf, wie er zur Herstellung eines Rohres aus elastomerem Material verwendet wird, enthält ein Element 1, welches seinen eigentlichen Körper bildet, ein Element 2, das nachstehend als "erstes Ringelement" bezeichnet wird, und ein Element 3# das nachstehend als "zweites Ringelement" bezeichnet wird.
Zweckentsprechende Mittel (in den Figuren nicht dargestellt) zum Schneiden des hergestellten Rohres länge's eines seiner Erzagenden können mit dem Extrudierkopf verbunden sein, und diese Vorrichtung kann durch ein Blatt oder ein Messer oder durch einen starren Block gebildet sein, der in die Extrudiermündung eingeführt wird, um die Kontinuität dieser Mündung zu unterbrechen.
Im einzelnen ausgeführt, ist das Element 1 aus drei Teilen gebildet, die mit den Bezügszeichen 4, 5 und 6 benannt sind. Die Teile 4 und 5 haben eine zweckentsprechende Form, um nach ihrer Verbindung den Hauptteil einer Einlaßleitung 8 zu bilden, durch welche hindurch das elastomere Material fließtj die Teile sind durch Schrauben 7 lösbar miteinander verbunden.
Der Teil 6 hat Ringform und ist mit den Teilen 4 und indirekt verbunden. Die Einlaßleitung 8, längs welcher das aus einem Extruder 9 kommende Material fließt, endigt in der Form einer Leitung Io kegelstumpfförmigen Quersohnitts innerhalb des Körpers des ersten ringförmigen Elementes 2, und die Leitung Io hat neben anderen Aufgaben, die später erläutert werden, die Aufgabe, jenen Teil der in dem Element 1 gebildeten Einlaßleitung 8 mit einer ringförmigen öffnung 11 zu verbinden, welche als ExtrudiermUndungarbeitet. Der Grund, weshalb das erste ringförmige Element 2 mit dem Element 1 des Extrudierkopfee lösbar verbunden ist, liegt in dar Tatsache, daß es durch ein anderes
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erstes Ringelement ausgewechselt werden kann, um so Rohre \on gleichem Durchmesser, jedoch von verschiedener Dicke zu erhalten. Im besonderen ist das erste ringförmige Element 2 aus zwei Teilen 12 und 13 zusammengesetzt, und der Teil ist vermittels einer Ringmutter 14 mit dem Teil 4 des Elementes 1 verbunden, und der Teil 1J> ist vermittels einer Ringmutter 15 mit dem Teil 6 des Elementes 1 verbunden.
Das Element 1 des Extrudierkopfes ist an seiner Seite gegenüber derjenigen, welche das erste ringförmige Element 2 trägt, mit einem zweiten ringförmigen Element j5> das ebenfalls lösbar befestigt ist, versehen, an welchem sich durchgehende öffnungen 16 befinden, durch welche hindurch Metalldrähte oder Textilfaden 17, welche in die Wand des Rohres aus elastomerem Material eingebettet werden müssen, in den Extrudierkopf eintreten können.
Die Zahl der durchgehenden öffnungen 16 entspricht der Zahl der in die Wand des Rohres aus elastomerem Material einzuführenden Drähte, und der Abstand zwischen diesen durchgehenden öffnungen 16 entspricht dem Abstand, der zwischen den Drähten aufrechterhalten werden soll, die in die rohrförmige Wandung eingebettet werden. Kleine Rohre 18, welches als Drallführungen arbeiten und welche ein konisches freies Ende 19 haben, sind an der Seite des zweiten Ringelementes 3 vorgesehen, das innerhalb des Extrudierkopfes entsprechend jeder durchgehenden öffnung 16 vorgesehen ist. Die Länge der kleinen Rohre 18 ist derart, daß ihre konischen Enden innerhalb der Leitung Io kegelstumpfförmigen Querschnitts angeordnet sind, und ihre Auslässe 2o in kleinem Abstand voneinander gegen die ringförmige öffnung 11 gerichtet sind. Auch für das zweite ringförmige Element 3 liegt der Grund, weshalb es mit dem Element 1 lösbar verbunden ist, in der Tatsaohe, daß es duroh ein anderes zweites ringförmiges Element auswechselbar ist, um Rohre gleichen Durchmessers und gleioher Dioke zu erhalten, welche Jedoch Metalldrähte oder Textilfaden verschieden großer
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Durchmesser haben," die in einem abweichenden Abstand voneinander angeordnet sind.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegen die Achsen der durchgehenden öffnungen 16 parallel zur Achse des Extrudierkopfes, und der Durchmesser D, des theoretischen Zylinders, der als Erzeugende die Achsen der durchgehenden öffnungen 16 enthält, ist gleich dem Durchmesser Dp des theoretischen Zylinders, der durch die Mittellinie der Ringöffnung hindurchgeht. Der Grund und die Bedeutung, der oben angedeuteten Merkmale werden aus der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens eindeutig erkennbar.
Das Arbeiten des Extrudierkopfes geht wie folgt vor sich;
Das elastomere Material, .welches durch die Schnecke des Extruders 9 vorgestoßen wird, tritt innen in den Extrudierkopf ein, fließt längs der Einlaßleitung 8 und tritt aus der ringförmigen öffnung 11 in der Form eines Rohres aus, welches längs eines seiner Erzeugenden vermittels nicht dargestellter Mittel aufgeschnitten wird. Gleichzeltig treten die Metalldrähte oder die Textilfaden 17 in den Extrudierkopf durch die durchgehenden öffnungen ein und treten aus der ringförmigen öffnung 11 heraus und bleiben in der Rohrwandung eingebettet.
Die Drähte 17 werden bei ihrer Wanderung innerhalb" des Extrudierkopfes durch die kleinen Rohre 18, welche eine Verlängerung der durchgehenden öffnungen 16 bilden, in eine innere Lage zur Leitung kegelstumpfförmigen Querschnitts geführt, wo die mehr oder weniger flüssigen Fäden aus elastomerem Material in solcher Weise orientiert werden, daß sie die Bewegung der Drähte nicht beeinflussen.
Der Grund, weshalb die freien Enden 18 der kleinen Rohre 18 konisch ausgebildet sind, ergibt sich aus dem Erfordernis der möglichst geringen Beeinflussung des Weges der Arbeitsmittelfäden in der Zone, in welcher die Drähte frei, d. h. nicht geführt sind.
Die gesamten Drähte 17 folgen bei ihrer Bewegung
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innerhalb des Extrudierkopfes und in dem Teil des Rohres^,, der längs einer seiner Erzeugenden noch nicht geschnitten ist, einer geradlinigen Bahn parallel zur Achse des Extrudierkopfes.
Die Drähte liegen genau parallel und in gleichem Abstand mit Bezug aufeinander und sind in der Rohrwand gut zentriert, da sie dem geradlinigen oben angedeuteten Weg folgen, ohne daß sie einer störenden Einwirkung ausgesetzt sind; dies ergibt sich aus der Tatsache, daß sie über eine lange Strecke innerhalb des Extrudierkopfes (durch die öffnungen 16 und die kleinen Rohre 18) geführt werden und aus der Tatsache, daß, wenn sie mit dem elastomeren Material in Berührung kommen, sie zufolge der symmetrischen Anordnung der sie umgebenden Arbeitsmittelfäden nicht irgendwelchen Beanspruchungen unter-worfen werden, die Komponenten senkrecht zu ihrer Achse zulassen wurden, welche ihren geradlinigen Weg beeinflussen wurden.
Jedoch hat die parallele Lage der durchgehenden öffnungen 16 zur Achse des Extrudierkopfes die Aufgabe, die Reibung der Drähte während ihres Durchganges in dem Extrudierkopf zu vermindern.
Die Vorbewegung der Drähte wird tatsächlich nur durch die Ausführung der Bewegung des elastomeren Materials durchgeführt, wodurch eine weitere zusätzliche Wirkung gemäß nachstehender Erläuterjtfung erzielt wird.
Die konische Form des Teiles Io der Einlaßleitung 8 ergibt eine progressive Verminderung des für den Durchgang des elastomeren Materials gegen die ringförmige öffnung 11 verfügbaren Raumes. Andererseits ergibt die allmähliche Verringerung des Raumes der Leitung 8 eine allmähliche Vergrößerung der Geschwindigkeit des elastomeren Materials, welches an der ringförmigen öffnung 11 seinen maximalen Wert erreicht.
Das Ende 2o jedes kleinen Rohres 13 liegt in einem kleinen Abstand der ringförmigen öffnung 11 gegenüber, und
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in dem Raum zwischen diesen Elementen (d. h. Enden 2o der kleinen Rohre 18, ringförmige öffnung 11), sind die Drähte frei, d. h. sie werden nicht geführt, sondern sind gegen jedwede störende Einwirkung durch die Tatsache wirksam geschützt, daß sie durch das oben beschriebene Phänomen in dieser Zone gestreckt werden (und aus der oben angedeuteten Tatsache, daß die Drähte 17 längs der Symmetrieachse der Arbeitsmittelfäden aus dem sie umgebenden elastomeren Material angeordnet sind). Die Streckung oder Spannung, die in den Fäden 17 vorhanden ist, ergibt sich aus der Tatsache, daß sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, welches das elastomere Material innerhalb der ringförmigen öffnung 11 hat, während das elastomere Material an einer beliebigen Stelle innerhalb des Teiles Io der Einlaßleitung 8 eine niedrigere Geschwindigkeit hat. Mit anderen Worten ausgedrückt, in der Zone, in welcher der Draht nicht mehr geführt wird, wird er durch das elastomere Material gebremst, welches die oben angedeutete Zugspannung entstehen läßt.
Der Abstand zwischen dem Ende 2o der kleinen Rohre und dem Anfangsabschnitt der rohrförmigen öffnung 11 verändert sich als eine Funktion der chemisch-physikalischen Natur des elastomeren Materials, und als Endfall ist dieser Abstand nicht vorhanden.
Natürlich werden in dem letztgenannten Fall die Drähte 17 durch einen Teil aus elastomerem Material nicht einer Zugspannung unterworfen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind ein Element 1 oder ein Extrudierkörper, ein erstes ringförmiges Element 2 und ein zweites ringförmiges Element 3 vorgesehen. Auch in diesem Fall wird der größte Teil der divergierenden Leitung 8 in dem Element 1 oder in dem Extrudierkörper erhalten, während der Endteil Io der Leitung in dem zweiten ringförmigen Element j5 erhalten wird, in welchem die öffnung 11, die den Extrudierkopf bildet,
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ebenfalls vorgesehen ist.
Das zweite ringförmige Element j5 ist seinerseits, wie bei der in Fig. 1 dargestellten AusfUhrungsform, mit einer Mehrzahl durchgehender öffnungen 16 zum Einführen der Drähte oder Fäden in den Extrudierkopf versehen. Bei dieser AusfUhrungsform unterscheidet sich das zweite ringförmige Element J5 von dem der AusfUhrungsform der Fig. 1, daß die kleinen Rohre 18 in Ausrichtung mit den durchgehenden öffnungen 16 nicht vorgesehen sind, sondern diese öffnungen sich direkt in de Einlaßleitung 8 öffnen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegen die Achsen der durchgehenden öffnungen 16 parallel zur Achse des Extrudierkopfes, und der Durchmesser D1 des theoretischen Zylinders, welcher als Erzeugende die Achsen der durchgehenden öffnungen 16 enthält, ist kleiner als der Durchmesser D2 des theoretischen Zylinders, der durch die Mittellinie der ringförmigen öffnung 11 hindurchgeht.
Der Orund und die Bedeutung der oben angedeuteten Eigenschaften gehen aus der nachfolgenden Erläuterung noch klarer hervor.
Die Arbeitsweise des Extrudierkopfes, die der oben beschriebenen sehr ähnlich ist, ist die folgende. Das elastomere Material, das durch die Schnecke des Extruders 9 vorgeschoben wird, tritt in den Extrudierkopf 1 durch Fließen längs der Leitung 8 ein und tritt aus der Ringöffnung 11 in der Form eines Rohres aus, welches längs eines seiner Erzeugenden geschnitten wird.
Gleichzeitig treten die Metalldrähte oder Textilfaden 17, welche durch die durchgehenden öffnungen 16 eintreten, ebenfalls aus der ringförmigen öffnung 11 heraus und bleiben in der Rohrwand eingebettet.
Zufolge der Längsabmessung der durchgehenden öffnungen 16 werden die Drähte 17 über eine lange Strecke innerhalb des Extrudierkopfes geführt, jedoch in der Zone, in welcher sie durch die Einlaßleitung 8 hindurchgehen, sind sie frei,
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d. h. nicht geführt und werden daher der durch das elastomere Material ausgeübten Kraft unterworfen.
Tatsächlich haben an den Stellen, an welchen sich die durchgehenden öffnungen 16 in die Leitung 5 öffnen, die Arbeitsmittelströme aus elastomerem Material eine schräge Bahn mit Bezug auf die Achse der öffnungen 16, so daß das elastomere Material sich radial der Drähte 17 verschiebt, und sie von der Achse des Extrudlerkopfes weg ablenkt.
Um eine genaue Zentrierung der Drähte in der Ringöffnung 11 und daher in der Rohrwand zu erhalten, ist der oben angedeutete Durchmesser D1 kleiner als der Durchmesser Dp.
Damit die Drähte einen gewissen Widerstand gegen die Kraft des elastomeren Materials ausüben können, ist es notwendig, ihnen eine bestimmte Spannung in der Zone zu geben, in welcher sie durch die Leitung 8 hindurchgehen. Diese Spannung der Drähte wird durch eine teilweise oder •vollständige Ausübung der Bewegung des elastomeren Materials erhalten.
Wie oben ausgeführt, werden die Drähte Zugbeanspruchungen unterworfen, welche durch das elastomere Material ausgeübt werden, wodurch sie veranlaßt werden, sich in Richtung der Bewegung des Rohres zu bewegen.
Jedoch wird als Folge der Tatsache, daß die durchgehenden öffnungen 16 die Leitung 18 mit der Atmosphäre in Verbindung setzen und zufolge der Tatsache, daß das elastomere Material innerhalb des Extrudierkopfes unter Druck steht, das in der Leitung 8 vorhandene elastomere Material an den Stellen einem plötzlichen Druckabfall unterworfen, an denen die öffnungen 16 sich zu ihr öffnen.
Der Druckabfall erzeugt einen Rückfluß an elastomerem Material innerhalb der öffnung 16j jedoch strömt dieses Material aus ihnen nicht heraus, da es durch die Drähte 17 wiederum in die Leitung 8 eingezogen wird.
Der Rückfluß von Material in die öffnungen 16 legt '
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an die Drähte eine Kraft entgegengesetzter Richtung mit Bezug auf die Kraft an, welche Ihre Vorwärtsbewegung verursacht, so daß die Drähte In der Zone gestreckt werden, In welcher sie durch die Leitung 8 hindurchgehen, in welcher sie nicht geführt sind, und die radiale Kraft durch das elastomere Material wird teilweise überwunden.
Die in den Drähten 17 erzeugte Spannung in der Zone, in weloher sie durch die Einlaßleitung 8 und die Leitung Io mit kegeäistumpfförmigem Querschnitt hindurchgehen, ist derart, daß die Drähte 17 in der Mittellinie der Dicke der Rohrwand angeordnet werden und dann nach Aufschneiden des letzteren längs einer seiner Erzeugenden sich in der Mitte der Dicke des Bandes befinden.
Bei beiden erläuterten AusfUhrungsformen ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der ringförmigen Öffnung, welohe die Extrudiermündung bildet, und dem Innendurchmesser des Extrudierraumes praktisch nicht kleiner als 3 (niedrigere Werte sind jedooh für die Zwecke der Erfindung nloht ausgeschlossen), so daß es möglich let, eine billigere Arbeitsweise zu gewährleisten, da kleine Extruder zur Erzeugung von Bändern von beträcht-1lohen Querabmessungen verwendet werden können.
Die Erfindung ist nioht auf die oben erläuterten AusfUhrungsbeispiele beschränkt, sondern enthält alle weiteren AusfUhrungsformen, die sich aus dem obengenannten Erfindungsprinzip ableiten lassen.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    (ΐ\ Extrudierkopf zum anfänglichen Herstellen eines Rohres, z. B. aus elastomerem Material, welches ■Verstärkungsdrähte aus Metall oder Textilfaden enthält.,und zum nachfolgenden Umwandeln des Rohres in ein flaches Band durch Aufschneiden längs eines seiner Erzeugenden, dadurch gekennzeichnet, daß er durch drei Teile gebildet ist, die vermittels bekannter Mittel lösbar miteinander verbunden sind, nämlich einen üblichen Körper eines Extrudierkopf es, der eine einzelne Leitung zum Einführen von elastomerem Material enthält, ein erstes Ringelement, welches mit einer Ringöffnung versehen ist, welche die Extrudiermündung bildet und den Endteil der Einlaßleitung bildet und ein zweites ringförmiges Element, welches mit durchgehenden öffnungen zum Einführen der Drähte in den Extrudierkopf versehen ist, wobei die Achsen der durchgehenden öffnungen parallel zur Achse des Extrudierkopfes liegen.
    2. Extrudierkopf nach Anspruch I;, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem mittleren Durchmesser der ringförmigen öffnung, welche die Extrudiermünclung bildet und dem Innendurchmesser des Extrudlerraumes nicht kleiner als J> 1st.
    5. Extrudierkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die einzelnen Metalldrähte oder die Textilfaden längs der Symmetrieachse der Fäden aus elastomerem Material in dem Teil unmittelbar benachbart zur Extrudiermündung anordnet,
    4. Extrudierkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, welche die einzelnen Metalldrähte oder Textilfaden längs der Symmetrieachse der Fäden aus elastomerem Material in dem der Extrudiermündung unmittelbar benachbart liegenden Teil anordnet, durch kleine Rohre
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    gebildet ist, die als DrahtfUhrungen arbeiten und an jeder der an dem zweiten ringförmigen Element ausgebildeten
    durchgehenden öffnung angeordnet sind und eine solche Länge aufweisen, daß sie sich bis in die Nähe der ringförmigen
    die Extrudiermündung bildenden öffnung erstrecken, wo die kleinen Rohre konisch ausgebildet sind.
    5. Extrudierkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durohmesser des theoretischen Zylinders, welcher als Erzeugende die Achsen der durchgehenden, von dem ringförmigen Element getragenen öffnungen enthält, kleiner als der Durchmesser des theoretischen Zylinders ist, d er durch die Mittellinie der ringförmigen die ExtrudiermUndung bildenden öffnung hindurchgeht, die an dem ersten ringförmigen Element vorgesehen ist.
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