DE2008004A1 - Vulkanisieren eines langgestreckten Gegenstandes - Google Patents

Vulkanisieren eines langgestreckten Gegenstandes

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DE2008004A1 DE19702008004 DE2008004A DE2008004A1 DE 2008004 A1 DE2008004 A1 DE 2008004A1 DE 19702008004 DE19702008004 DE 19702008004 DE 2008004 A DE2008004 A DE 2008004A DE 2008004 A1 DE2008004 A1 DE 2008004A1
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Description

H.K. PORTER COMPANY, INC., Pittsburgh, Pa/USA
Vulkanisieren eines langgestreckten Gegenstandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, zum Vulkanisieren eines langgestreckten Gegenstandes, auf dessen Oberfläche sich unvulkanisiertes gummiartiges Material erstreckt, wie z.B. auf einem verstärkten Schlauch, isoliertem Draht oder dgl..
Es ist seit langem in der Industrie üblich, unvulkanisierte Gummischläuche in bestimmten Längen herzustellen, welche einzeln auf Träger gewickelt und auf verschiedene Arten der Vulkanisierwärme und dem zum Vulkanisieren der elastomerischen Bestandteile nötigen Druck ausgesetzt werden. Es ist schwierig, mit diesen Verfahren ein gleichmäßiges Vulkanisieren zu erreichen,
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da im wesentlichen bei allen diesen Verfahren eine große Anzahl manualler Arbeitsgänge erforderlich sind, um den Schlauch während der Herstellung von einer Stelle zur nächsten zu befördern. Die bei portionsweisem Vulkanisieren auftretenden Verzögerungen bewirken eine unverhältnismäßige Herabsetzung der Anzahl mit Extrudern normaler Kapazität erzeugbarer fertiger Schläuche, weil die Leistungsfähigkeit einer solchen Vorrichtung durch die Unterbrechungen leidet.
Ein Ergebnis der zur Vermeidung der Leistungsminderung durch die Portionsarbeitsweise bei Schlauchvulkanisiervorrichtungen gemachten Anstrengungen ist die Entwicklung von sog. kontinuierlichen Vulkanisiervorrichtungen. Ein Beispiel dafür ist durch das Julius Jydruck Jr am 14·. März 1961 gewährte Patent der USA 2. 974-, 713 offenbart, in welchem der Schlauch auf einem biegbaren Stab geformt und durch eine langgezogene rohrförmige Vulkanisiervorrichtung geleitet wird, an deren Enden den Schlauch aufnehmende und abgebende Buchsen so konstruiert aind, daß sie zur Erzeugung der notwendigen Vulkanisierwärme überhitzten Dampf in das Rohr eingeben. Man hat jedoch festgestellt, daß ein Arbeiben mit diesen Buchsen schwierig ist; und das im obigem Patent offenbarte und beanspruchte Verfahren hat sich in der Praxis als nicht ÜbermaßLg erfolgreich erwiesen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein verbessertes Verfahren vorzusehen, welches für eine kontinuierliche Arbeitsweise besonders geeignet, wenn auch nicht auf eine solche beschränkt ist.
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Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein Verfahren zum Vulkanisieren eines langgestreckten Gegenstandes, über dessen Oberfläche sich unvulkanisiertes gummiartiges Material erstreckt, gekennzeichnet durch Führen des Gegenstandes durch ein geheiztes Rohr mit einer dem Gegenstand entsprechenden Bohrung, Aufbringen eines im Kreisumfang und in der Länge zusammenhängenden Schmiermittelfilmes auf die Außenfläche des Gegenstandes an der Eingangsöffnung des Rohres, um das Anhaften des Gegenstandes an obigem Rohr zu verhindern, ohne dabei jedoch die Wärmezufuhr zu dem Gegenstand zu unterbinden, und Abwischen des Schmiermittelfilms von dem Gegenstand an der Ausgangsöffnung des obigen Rohres durch Ausübung eines radial nach innen wirkenden Druckes auf die Oberfläche des Gegenstandes.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem erwärmbaren Rohr mit einer dem Gegenstand entsprechenden axialen Bohrung, Elementen zum Führen des Gegenstandes durch das Rohr, Elementen air der Eingangsöffnung des Rohres, um auf der äußeren Oberfläche des Gegenstandes einen in Kreisumfang und Länge kontinuierlichen Schmiermittelfilm aufzubringen, um vorzubeugen, daß der Gegenstand am Rohr anhaftet, wobei die Wärmeübertragung auf den Gegenstand nicht unterbunden wird, und Elementen an der Ausgangsöffnung des Rohres, um den Schmiermittelfilm von dem Gegenstand abzustreifen und einen radial nach innen gerichteten Druck auf die Außenfläche des Gegenstandes auszuüben,
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese jetzt mit bezug auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben.
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Sie beziehen sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von verstärkten Schläuchen oder dgl.; es sollte jedoch beachtet werden, daß das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung auch für sporadisches und unterbrochenes Vulkanisieren bestimmter Längen von Schläuchen oder anderer langgestreckter Gegenstände mit gummiartigen Bestandteilen anzuwenden ist, die je nach Wunsch hergestellt sind, was auch mit Hilfe anderer Produktionsmittel als den hier beschriebenen geschehen kann. Die Zeichnungen zeigen folgendes:
Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Beispiels einer Vorrichtung i;um Herstellen von Schläuchen, kombiniert mit der neuartigen kontinuierlichen Vulkanisiervorrichtung,
Figur 2 ist ein schematischer vergrößerter vertikaler Schnitt nach Linie 2-2 in Figur 1,
Figur 3 ist ein schematischer vertikaler Schnitt nach Linie 3-3 in Figur 2,
Figur k ist ein schematischer vergrößerter vertikaler Schnitt nach Linie k-b in Figur l,
Figur 5 ist ein schematischer, vertikaler Schnitt nach Linie 3-5 in Figur 4,
Figur 6 ist eine seitliche Teilansicht eines Stücks eines erfindungsgemäß hergestellten Schlauches, der einen bei der Herstellung anzuwendenden biegsamen Stab enthält, und
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Figur ? ist eine schematische Seitenansicht eines Teils einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung.
Im einzelnen ist zu den Zeichnungen das folgende zu sagen: Die dargestellte Vorrichtung zum Herstellen von Schläuchen besteht aus mehreren Teilen; einem ersten Extruder E 1, einer Vorrichtung zum Aufbringen einer Verstärkung wie die Umflechtmaschine B, und einem zweiten oder Überzugsextruder E 2. Bei Anwendung eines biegbaren Stabes M wird dieser während der
Schlauchformung kontinuierlich in den ersten Extruder gj
eingeführt, um einen gummiartigen Belag Lan seiner Innenfläche anzubringen, dann wird der Stab durch die Verstärkungsvorrichtung B geführt, in welcher eine.Vielzahl von Verstärkungssträngen R aufgebracht und vorzugsweise in entgegengesetzten Richtungen verlaufend um die innere Schicht geflochten werden. Genauso gut kann jedoch - falls vorgezogen - irgend eine andere relativ kontinuierlich arbeitende Verstärkungsvorrichtung verwendet werden.
Nach Aufbringung der Verstärkung wird eine äußere
Deckschicht C gummiartigen Materials mittels des Extru- ^
ders E 2 aufgebracht, in welchen die verstärkte innere Schicht und der Stab anschließend eingeführt werden, wobei dieser Extruder gemäß übernommenen Verfahren vorzugsweise mit (nicht gezeigten) luftabschließenden Elementen versehen ist, um das Durchziehen von Luft zwischen den inneren und äußeren gummiartigen Schichten auf ein Minimum zu beschränken und die Verbindung der Schichten miteinander durch Zwischenräume in der Verstärkung zu fördern.
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Nach Austritt aus dem zweiten Extruder E 2 läuft der unvulkanisierte Schlauch durch ein Element mit einer besonderen Öffnung 1. Diese Öffnung ist nachstehend genauer beschrieben, und zwar im Zusammenhang mit dem Aufbringen eines aus einem relativ flüssigen Schmiermittel bestehenden Filmes (nicht gezeigt), der die äußere Oberfläche des Schlauches im wesentlichen gleichmäßig bedeckt. Dieses Schmiermittel, vorzugsweise ein wärmebeständiges, wasserlösliches, ölartiges Strömungsmittel, welches bis ungefähr 2l8°C (425°F) stabil ist, bildet einen dünnen Film, mit Hilfe dessen der Schlauch durch die entsprechende Öffnung eines Vulkanisierrohres T gleiten kann, in welches der Schlauch aus dem zweiten Extruder übergeht, wodurch die Innenfläche des Rohres ttrotz des Schmiermittelfilmes den Schlauch zum Wärmeaustausch berührt, während der Schlauch sich axial durchbewegt. Am Austrittsende für letzteren wird durch ein Abstreifelement 25» welches nachstehend genauer beschrieben ist, der Schmiermittelfilm vom Schlauch abgekratzt oder -gestreift, wobei das Schmiermittel durch eine entsprechende Öffnung zur Wiederbenutzung gelangt, während der jetzt voll vulkanisierte Schlauch axial durch ein Kühlrohr geführt wird, um ihn rasch auf die ungefähre Umgebungstemperatur abzukühlen, ehe er in handelsmäßige Längen geschnitten und zum Versand an Verbraucher aufgewickelt wird.
Unter Berücksichtigung von im Fachgebiet wohlbekannten Faktoren werden Elemente zum progressiven Vorwärtsbewegen des Schlauches während seiner Formung, und wenn er in die verschiedenen Teile der Vorrichtung ein- und durch dieselben geführt wird, verwendet.
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Ein solches Teil ist in Figur 1 lediglich durch einen schraubenartig aufgewundenen Schlauch angedeutet, wie er um eine Drehtrommel, Winde oder dgl. gewickelt werden kann, wobei die entsprechende Drehachse bei A in Figur 1 angegeben ist.
Da eine große Anzahl von verschiedenen Antriebselementen, zur Verfügung steht und ihre Arbeitsweisen wohlbekannt sind, ist es unnötig, im folgenden eine Beschreibung oder Abbildung einer solchen zu geben.
In den Figuren 2 und 3 ist die bevorzugte Konstruktion j|
des das Schmiermittel aufbringenden Elements zwischen dem zweiten Extruder E 2 und dem Vulkanisierrohr T genauer gezeigt, die aus einer im wesentlichen zylindrischen Form C mit zwei axial aufeinander ausgerichteten Teilen 10a, 10b mit axialer Bohrung 11 besteht, durch welche die verstä. :te Innenschicht des Schlauches nach Aufbringung des gur"1" ei Ligen Deckbelags C auf ihre Oberfläche geführt wird.
In zusammengebautem Zustand, wie am besten Figur 3 zu entnehmen ist, bilden die Teile 10a und 10b einen
engen radialen Gang 15, und wenn der jetzt mit dem .m
Belag bedeckte Schlauch durch den Gang geführt wird, -
wird Schmierungsinittel auf seiner Oberfläche aufgebracht, und zwar unter einem von einem.ringförmig um den Schlauch angeordneten Zuleitungsgang 16 ausgehenden auf den Kreisumfang gleichmäßig wirkenden Druck.
Eine Leitung 17, durch Vielehe Schmiermittel in den ringförmigen Zuleitungsgang 16 eingeführt wird, ist
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mit (nicht gezeigten) Elementen verbunden, die für die Aufrechterhaltung der Zufuhr von Schmiermittel unter ausreichendem Druck sorgen, um die Aufbringung des Schmiermittelfilmes sicherzustellen. Wenn der Schlauch dann in axialer Richtung in das in der Nähe des Schmiereleraents befindliche entsprechende Heizrohr T bewegt wird, hängt er sich aufgrund des dazwischen befindlichen Schmiermittelfilmes nicht an die umgebenden Wände des Hohres an. Jedoch wird dabei der Wärmeaustausch zwischen Rohr und Schlauch zum Vulkanisieren der gummiartigen Bestandteile des letzteren nicht unterbunden.
Dem Rohr T wird durch das Zirkulieren eines geeigneten Strömungsmittels, wie z.B. eines wärmebeständigen Öls, Wärme zugeführt, und zwar durch das Innere eines von dem äußeren Rohr 21 gebildeten Mantels, welcher mit Rohren 22, 23 jeweils zum Zuleiten und Abführen des wärmenden Strömungsmittels versehen ist, das durch nicht gezeigte Elemente durch das Rohr 22 in den Mantel eingeführt wird. Das wärmende Mittel wird durch den Mantel vorzugsweise in im allgemeinen axialer Richtung geführt, welche entgegengesetzt zu derjenigen des Schlauches verläuft, wenn letzterer durch das innere Rohr T geführt wird, so daß das wärmende Kittel aus dem Ende des Elements austritt, in das der Schlauch eingeführt wird, welcher auf diese Weise während seines Durchzugs durch das Element einer ansteigenden Temperatur ausgesetzt ist.
Wie schon erwähnt, ist am Austrittsende des Heizrohrs T ein "Abstreifelement" 25 angeordnet, an dem sich eine
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kreisförmige Öffnung 26 befindet, welche dem Schlauch» querschnitt entspricht, aber einen etwas kleineren Durchmesser als der Schlauch hat, wodurch bei Durchführen des Schlauches der Schmiermittelfilm von seiner Oberfläche abgestreift und in den ringförmigen Gang 27 abgeleitet wird, der die Öffnung umgibt. Von dort wird das Schmiermittel in eine Leitung 28 zum Ausscheiden oder Wiederbenutzen geführt, wie es gewünscht wird.
Durch den Druck, welchem der Schlauch bei Durchführung durch die Öffnung 26 in dem Abstreifelement 25 ausgesetzt ist, verdichten sich seine gummiartigen Bestandteile und werden seine inneren und äußeren Schichten in und durch Lücken in der Verstärkungsschicht R und in Verbindung zueinander und mit den Strängen des Verstärkungsmaterials gepreßt.
Dieses Zusammenpressen des Schlauches ist bei der Herstellung sog. Hydraulikschläuche von besonderer Bedeutung. Diese Schläuche sind so konstruiert, daß sie extrem hohen Drücken von innen standhalten und sind deswegen gewöhnlich durch FIechtschichten aus vielfachen Stahldrähten oder dergleichen verstärkt, die bis zu 90 °/o des Oberflächenbereiches der inneren gummiartigen Schicht bedecken, die relativ kleine Lücken von minimaler Durchschnittsgröße bildet, durch welche die gummiartigen Schichten zu gegenseitiger Verbindung dringen können. In diesen Fällen bewirkt der Druck des Abstreifelements wahrscheinlich eher die Sicherstellung einer guten Verbindung zwischen
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den gummiartigen Schichten einerseits und der Verstärkungsschicht andererseits als eine Verbindung der ersteren untereinander.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist nur soviel, wie zum Verständnis nötig ist, in Figur 7 schematisch dargestellt. Erstere enthält auch Elemente, welche nicht dargestellt und im wesentlichen identisch mit den in der bevorzugten Ausführungsform verwendeten Elementen sind, deren Anordnung in den vorhergehenden Figuren angegeben ist.
Anstelle von biegbaren Stäben M, auf welchen der Schlauch geformt wird, deren aufeinanderfolgenden Längen an ihren Enden miteinander verspleißt werden müssen, damit der Schlauch kontinuierlich durch die Vorrichtung geführt werden kann, wird in dieser Ausführungsform als Träger der Innenschicht des Schlauches ein unter Druck stehendes gasförmiges Strömungsmittel, vorzugsweise Luft, verwendet. Diese wird durch ein Rohr 30 zu dem Extruder E 1 herangeführt, und zwar aus einer (nicht gezeigten) Quelle, wobei die Luft in die innere Schlauchschicht des Extruders durch die Öffnung eingeführt wird, die der Öffnung im Extruder entspricht, durch die bei Verwendung eines biegbaren Stabes M letzterer in den Extruder E 1 eingeführt wird.
Die auf das Ziehen der inneren Schicht erfolgenden Arbeitsgänge sind im wesentlichen die gleichen wie die oben beschriebenen, und daher ist es nicht nötig, ihre Beschreibung zu wiederholen. Es ist offensichtlich,
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daß der Sehritt des Ausziehen& der Stabstücke aus dem Schiauch, nachdem dieser in handelsübliche Langen zerteilt ist\ bei Verwendung von Luft als inneren Träger wegfällt, und es ist gewöhnlich ratsam, eine Klammer.- oder dgl. zu verwenden oder auf andere Weise den inneren Druck im·-Schläuen."im wesentlichen gieich-
mäßig zu halten. Es ist jedoch oft praktisch, das Ende des Schlauches-in-.· dein Moment nicht zu verstopfen, in dem eine Länge abgeschnitten.wird, vorausgesetzt, daß er rasch wieder zusammengeklemmt oder verstopft wird, damit der innere Druck rasch wieder aufgebaut werden kann.
Nachdem der Schlauch aus dem Vuikariisierrohr und aus dem kühlrohr - falls eines verwendet wird - ausgetreten oder auf andere Weise im wesentlichen auf Zimmertemperatur gebracht und in die handelsüblichen Längen ge- . schnitten worden ist, werden die-einzelnen Längen, mit oder ohne den von den Käufern angegebenen ©der dem Hersteiler in Auftrag gegebenen Endstücken, gemäß üblichen Verfahren auf Spulen oder Winden aufgewickelt. Sie werden jedoch vorzugsweise so aufgewickelt oder gespult, daß beide Enden zugänglich--sind, und als letzter Arbeitsgang kann es dann erforderlich, wenn auch gewöhnlich nicht nötig sein, Frischdampf in ein Endender Schlauchlänge einzulassen und den Dampfstrom . mehrere Minuten durch den Schlauch zu leiten. Dies hat die Wirkung, daß mit dem Kondensat Fremdstoffe gelöst und herausgeführt werden, inklusive Stabschmiermittel, das noch im Schlauch verblieben sein kann. . ■ Daraufhin ist das Schlauchinnere im wesentlichen steril und chemisch rein, während gleichzeitig Gewißheit über
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die Fertigstellung des Vulkanisieren der gummiartigen Bestandteile erbracht ist, dies für den Fall, daß ein zusätzliches Vulkanisieren nötig oder sinnvoll wäre.
Es möchte beachtet werden, daß der Begriff "Schlauch" im vorstehenden im allgemeinen Sinn mit bezug auf langgestreckte Gegenstände gebraucht worden ist, inklusive Drähte, Stäbe oder dgl., die eine Schicht mit unvulkanisierten gummiartigen Bestandteilen tragen, Vielehe Wärme ausgesetzt und während des Vulkanisierens des Elastomers zumindest umschlossen oder vorzugsweise einem äußeren zusammenpressenden Druck ausgesetzt werden muß. Daraus folgt, daß die Prinzipien der Erfindung auf die Herstellung der vorgehend beschriebenen Gegenstände und auf rohrförmige Gegenstände anwendbar sind, wobei ein wesentliches Merkmal ist, daß diese Gegenstände gleichmäßig mit einer Schmiermittelschicht bedeckt werden können, wodurch sie in ein Wärmerohr eingeführt und durch dieses gezogen xverden können, wobei im wesentlichen ein Wärmeaustausch mit der Rohroberfläche stattfindet, ohne daß die Gegenstände während des Durchführens anhaften. Natürlich können außer dem erwähnten Spezialöl genauso auch andere Schmiermittel und auch bei Zimmertemperatur feste Schmiermittel verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie bei der Umgebungstemperatur ausreichend flüssig und wärmebeständig sind.
Weiterhin sollte beachtet werden, daß es schwierig ist, die Arbeitsgeschwindigkeit der verschiedenen Vorrichtungsteile und die lineare Geschwindigkeit des sich
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durch dieselben vorwärts bewegenden Gegenstandes völlig aufeinander abzustimmen, wiewohl es nicht zu schwierig ist, eine durchschnittliche Geschwindigkeit über eine bestimmte Zeit sicherzustellen. Daher ist es vorteilhaft, zuzulassen, daß sich zwischen nebeneinanderliegenden Vorrichtungsteilen durchhängende Bögen bilden, wie z.B. die Bögen L, L 1, wobei Veränderungen der Arbeitsgeschwindigkeiten nebeneinanderliegender Vorrichtungsteile.ausgeglichen oder durch Bedienungsleute geeignete Verstellungen vorgenommen v/erden können, wenn solche z.B. durch übermäßige Längen oder Kürzen eines oder mehrerer Bögen angezeigt er- ^
scheinen. ' ™
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Vulkanisieren eines langgestreckten "Gegenstandes, über dessen Oberfläche sich unvulkanisiertes gummiartiges Material erstreckt, gekennzeichnet durch Führen des Gegenstandes durch ein geheiztes Rohr mit einer dem Gegenstand entsprechenden Bohrung, Aufbringen eines im Kreisumfang und in der Länge zusammenhängenden Schmiermittelfilmes auf die Außenfläche des Gegenstandes an der Eingangsöffnung des Rohres, um das Anhaften des Gegenstandes an obigem Rohr zu verhindern, ohne dabei jedoch die Wärmezufuhr zu dem Gegenstand zu unterbinden, und Abwischen des Schmiermittelfilms von dem Gegenstand an der Ausgangsöffnung des obigen Rohres durch Ausübung eines radial nach innen wirkenden Druckes auf die Oberfläche des Gegenstandes.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand hohl und sein Inneres von einem dem Druck widerstehenden Körper ausgefüllt ist, wodurch die Wand des hohlen Gegenstandes zusammengepreßt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein langgestreckter biegbarer Stab ist.
    Jj-. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper aus einem unter Druck stehenden gasförmigen Strömungsmittel besteht.
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    5. Vorrichtung zum Vulkanisieren eines langgestreckten Gegenstandes, über dessen äußere Oberfläche sich unvulkanisiertes gummiartiges Material erstreckt, gekennzeichnet durch ein heizbares Rohr (T) mit einer dem Gegenstand entsprechenden axialen Bohrung, eine Fördervorrichtung (A) mittels x\relcher der Gegenstand durch das Hohr geführt wird, eine Schmiermitteleingabe (10) an der Eingangsöffnung des Rohres, mittels welcher auf die Außenfläche des Gegenstandes ein im Kreisumfang und der Länge nach kontinuierlicher Schmiermittelfilm aufgebracht wird, um das Kleben des Gegenstandes am Rohr zu verhindern, ohne jedoch die Wärmezufuhr zu
    dem Gegenstand zu unterbinden, und ein Element zum "
    Entfernen des Schmiermittels (25) an der Ausgangsöffnung des Rohresj und zum Abstreifen des Schmiermittelfilms von de is Gegenstand und Ausüben eines radial nach · innen wirkenden Druckes auf die Außenfläche des Gegen- . Standes.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 55 dadurch gekennzeichnet , daß das Element zum Aufbringen des Schmiermittels an der Eingangsöffnung des Rohres aus einer zylindrischen Form (10) mit einer dem Gegenstand entsprechenden axialen Bohrung (11) und einem ringförmigen Gang (l6) iss die Bohrung zum Einbringen des ' Λ Schmiermittels imfcer Druck besteht«
    7. Vorrichtung nach Anspruch 5S dadurch g e k e η η ζ e i c. h η. e t s daß das Element zum Entfernen des Schmiermittels an der Ausgangsöffnung des Rohres aus einer zylindrischen Form (25) mit einer axialen Bohrung besteht, die kleiner als der Durchmesser des Gegenstandes ist.
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    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Gegenstand hohl und daß zum Ausfüllen seines Inneren ein dem obigen Druck widerstehender Körper vorgesehen ist, wodurch sich die Wand des hohlen Gegenstandes zusammenpressen läßt.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper ein langgestreckter biegbarer Stab (M) ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper aus einem unter Druck stehenden gasförmigen Strömungsmittel besteht.
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