DE2326975A1 - Verfahren und vorrichtung zur gleichmaessigen speisung einer duesenmuffel mit glaspellets - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur gleichmaessigen speisung einer duesenmuffel mit glaspellets

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Description

Patentanwalt
DipHng.C-H.Huss
Qarmlsch — Partenkirchen seil 373 -Hs. RathaiiMtreBe 14
Garmisch-Partenkirchen, 25. Mai 1973 Hs/Ht
Glaswerk SGHULLER GmbH, 698 Wertheim/Main, Faserweg
Verfahren und Vorrichtung zur gleichmässigen Speisung einer Düsenmuffel mit Glaspellets.
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und zur Durchführung desselben geeignete Vorrichtungen zur gleichmässigen Speisung einer langgestreckten Düsenmuffel mit im wesentlichen quaderförmigen Pellets aus.Glas für die kontinuierliche Herstellung von Glasfaden, wobei die Pellets aus einer in Vibration versetzten Vorratsschütte entnommen und in eine Förderrinne gäeitet werden, die die Pellets in einen auf die Düsenmuffel aufgesetzten, sich über deren gesamte Länge erstreckenden Trichter abgibt.
Für die Herstellung von Fäden aus Glas wird vielfach ein Verfahren angewendet, bei dem in einer aus hitzebeständigem Material bestehenden Muffel eine flüssige Glasmasse gehalten wird, die'durch einzelne, in einer oder
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mehreren Reihen liegende, "Düsen" genannte, kurze Röhrchen ausfliesst, die in eine den Boden der Muffel bildende Platte eingesetzt sind. Der aus jeder Düse austretende Strom flüssigen Glases erhärtet in geringer Entfernung unterhalb der Düse zu einem Glasfaden, der auf einen kontinuierlich in schnelle Umdrehung gehaltenen, rotationssymnie tr i sehen Körper, z.B. eine Trommel, Walze oder Spule, aufläuft, der den Faden von der Düse ab- und zur gewünschten Stärke auszieht. Für die Herstellung von Fäden endlicher Länge werden die Fäden nebeneinander an den Umfang einer Trommel geführt-, auf dem sie entweder bis zur Erreichung einer bestimmten Schichtdicke aufgewickelt werden (Strangwolle) oder von dem sie vor Erreichung einer einmaligen Umschlingung durch einen Abstreifer abgenommen und dabei zu Fasern zerlegt werden (Stapelfaser). Die einzelnen Fäden können aber auch zu einem oder mehreren, aus einer Yielzahl von Einzelfäden aufgebauten Strang zusammengefasst und aufgespult werden (Glasseide).
Es hat sieh insbesondere für die Herstellung von Glasstapelfasern oder Strangwolle als zweckmässig erwiesen, Abzugstrommeln grosseren Durchmessers und grösserer Länge (beides etwa 1000 mm) zu verwenden und die die Fäden erzeugenden Düsen gleiehmässig über die Trommellänge zu verteilen. Das bedeutet, dass Düsenmuffeln eingesetzt werden, deren durch ihre Düsenplatten bestimmter, wirksamer Bereich der Trommellänge. entspricht. Diese Düsen-
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muffeln können, aus Gründen einer günstigen Raumausnutzung und Beheizung nicht sehr "breit und hoch sein, also nur einen beschränkten Inhalt flüssigen Glases fassen, der fortlaufend im Masse des durch den Fadenabzug entstehenden Verbrauchs durch Zuführung festen Glases als Rohstoff erneuert werden muss. Dieser wird von oben der Muffel zugeführt, taucht in die in ihr stehende flüssige Glasmasse ein und löst sich in ihr auf.
I1Ur den kontinuierlichen, also von Unterbrechungen freien Eadenabzug muss über den Düsen stets eine Glasmehge der richtigen Viskosität stehen, die vollkommen geläutert, d.h. von Schlieren, Lufteinschlüssen und dgl. frei ist. Wegen des verhältnismässig geringen Muffelinhalts kann eine sich von selbst dadurch einstellende Läuterung, dass eine grosse Menge flüssigen Glases jeweils eine sehr kleine Menge zugeführten Rohstoffs langsam auflöst, nicht erwartet werden. Der perfekte Fadenabzug ist deshalb von einer gleichmässigen, fortlaufend auf den Verbrauch in der Muffel abgestimmten Beschickung mit festem Glas abhängig.
Um diese gleichmässige Beschickung zu erreichen, wird Glasrohstoff in vorgefertigten Portionen benutzt. Lange hat man hierzu vor allem Glaskugeln verwendet, deren Herstellung jedoch verhältnismässig teuer ist. Billiger lassen sich die für den vorerwähnten Zweck notwendigen Portionen in Form von "Pellets" genannten quaderförmigen Gebilden herstellen, die man am besten mit aus einem
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Schokoladenriegel abgebrochenen, einzelnen Schokoladestücken vergleichen kann. Diese in der Herstellung billigen Pellets genügen hinsichtlich der Bestimmtheit der Portionierung allen Anforderungen vollkommen. Sie haben jedoch den Fachteil, dass sie nicht überall vollkommen glatt sind, sondern auch scharfe, unebene, oft gezackte Kanten und Flächen aufweisen können, mit denen sie sich in einem Förder strom gegenseitig verhaken können.
Die Speisung von kleineren und insbesondere von runden Düsenmuffeln, wie sie z.B. gelegentlich für die Glasseideherstellung eingesetzt werden, bereitet deshalb keine grösseren Schwierigkeiten, weil man dann die Portionen an immer gleicher Stelle mittig zuführen kann, ohne das
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Viskositätsgleichgewicht wesentlich zu stören. Schwierigkeiten dagegen treten bei verhältnismässig schmalen, aber dafür langgestreckten Muffeln auf» Diesen hat man versucht, dadurch zu begegnen, dass man die Portionen in über die Lärge einer Muffel verteilten Führungsbahnen durch ihr Eigengewicht nachrutschen liess (DT-PS 1 596 667). Eine solche aus nebeneinander liegenden Bahnen bestehende, die Portionen durch ihr Eigengewicht führende' Zuführung funktioniert aber nur für Kugeln einwandfrei, und ausserdem wirkt sich die Abstrahlungshitze der Muffel bis in die Zuführungen aus und führt zu einem frühzeitigen Erweichen und Aneinanderbacken der Kugeln.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das der eingangs definierten Art es gestattet, eine langgestreckte Düsenmuffel im Masse des Verbrauches intermittierend kontinuierlich mit Pellets zu beschicken. Hierzu werden die einen Förderstrom bildenden Pellets zwischen der Vorratsschütte und dem Trichter auf einer Bahn geführt, die ihnen eine zunehmend ansteigende Beschleunigung mitteilt, so dass der Förderstroni zunehmend auseinandergezogen und der Abstand zwischen den einzelnen Pellets in Förderrichtung zunehmend grosser wird. '
Es sind viele Möglichkeiten der Durchführung dieses Verfahrens denkbar. Bei einer praktisch erprobten Ausführringsform werden hierzu die Pellets einem der Muffel zugeordneten Vorratsbehälter entnommen und auf eine Förderrinne gebracht, die in mehrere aufeinanderfolgende Abschnitte unterteilt ist, die gegeneinander eine solche Heigung zur Horizontalen haben, dass sich der Förderstrom van Pellets auseinanderzieht und von der Abwurfkante des letzten Abschnitts die Pellets einzeln nacheinander in die Düsenmuffel bzw. deren Trichter gelangen. Dadurch, dass nicht einmal an einer Stelle zwei, drei oder mehr Pellets und dann dicht daneben nur ein Pellet in die Muffel eingeworfen werden, wird eine sehr gleichmassige, sich auf den Aufschmelz- und Läuterungsprozess günstig auswirkende Beschickung der Muffel erzielt.
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Demnach betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der eingangs umrissenen Art, die sich dadurch auszeichnet, dass die Förderrinne in einzelne Abschnitte unterteilt ist, von denen jeder im Verhältnis zu den anderen eine andere Neigung aufweist, wobei mindestens ein und dann der in Förderrichtung letzte Abschnitt eine den Pelletstrom auseinanderziehende Neigung in Richtung auf die Muffel aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeigneten Vorrichtung ist in den Zeichnungen zur Anschauung gebracht und anhand dieses nachfolgend beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Düsenmuffel und eine Vorrichtung nach der Erfindung in verkleinertem Masstab,
Fig. 2 ein Pellet in der Auf- und Seitenansicht und etwa natürlichem Masstab,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Einzelteil in etwa natürlichem Masstab.
Mit 1 ist allgemein die Düsenmuffel bezeichnet, die beim dargestellten Beispiel aus vier übereinanderliegenden, durch einen nicht dargestellten Metallrahmen zusammengehaltenen Blöcken besteht, wobei diese Blöcke ungefähr die verschiedenen aufeinander folgenden, aber nicht scharf abgegrenzten Schmelzzonen eingrenzen. Zwischen den beiden unteren Blöcken ist die die Düsen 2
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enthaltende Bodenplatte 3 eingespannt. Auf die Düsenmuffel 1 ist ein über ihre gesamte Breite sich erstreckender Zuführungstrichter 4 aufgesetzt, der den Glasrohstoff in Form von Pellets in den Schmelzraum 5 der Muffel 1 leitet. Im Masse des durch den Abzug der Fäden 6 entstehenden Verbrauches gelangt das erweichte Glas aus dem fortlaufend mit Pellets gespeisten Schmelzraum in den Ziehraum 7 j in dem es weiter aufgeschmolzen und dabei geläutert wird. Die Erhitzung erfolgt durch elektrische Widerstandheizung, wobei die flüssige Glasmasse selbst der Widerstand ist.
Die Hauptteile einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur gleichmässigen Speisung einer langgestreckten Düsenmuffel 1 mit im wesentlichen quaderförmigen Pellets aus Glas gemäss Fig. 2 für die kontinuierliche Herstellung von Glasfaden 6 in der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsform sind eine mit Pellets gefüllte Vorratsschütte 8, eine der Schütte zugeordnete Entnahme-Förderrinne 9> eine der Düsenmuffel zugeordnete Speise-Förderrinne 10 und eine zwischen die Rinnen 9 und 10 geschaltete, in Abständen eine gewisse abgewogene Charge an die Speise-Förderrinne abgebende Waage 11. Jede Rinne 9 und 10 kann mittels eines Vibrationsmotors 12 bzw. 13 in eine Fördervibration versetzt werden*
Die Entnahme-Förderrinne ist aus mehreren, z.B. drei in Förderrichtung aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Abschnitten 14» 15 und 16 zusammengesetzt,
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wobei bei dem dargestellten Beispiel der Abschnitt 14 nach rückwärts oder entgegen der Förderrichtung geneigt ist, der Abschnitt 15 waagerecht oder fast waagerecht verläuft und der Abschnitt 16, der die geförderten Pellets auf ein die Waagschale 17 belieferndes Leitblech 18 abwirft, in Pörderrichtung abwärts geneigt ist.
Durch diese Anordnung der Abschnitte 14 bis 16 wird erreicht, dass sich im hinteren Ende der Entnahme-Rinne 9 unterhalb der Abgabeöffnung 19 der Torratsschütte 8 im Abschnitt 14 immer eine gewisse Menge Pellets befindet, die, da sie durch die Vibration einen ansteigenden Weg zurücklegen müssen, zunächst langsam gefördert werden und so einen Pelletstrom bilden, der im Abschnitt 15 eine relative Beschleunigung und im Abschnitt 16 ein Auseinanderziehen erfährt. Dieser Effekt wird dadurch erzielt, dass, wenn z.B. zwei Pellets in einem, wenn auch eventuell nur ganz geringen Abstand an die Endkante 15a des Abschnittes 15 gelangen, das eher auf den Abschnitt 16 abgeworfene bereits eine Beschleunigung erfährt, ehe das nachfolgende ebenfalls auf diesen Abschnitt gelangt. Das vordere, gewissermassen auf einer abschüssigen Bahn befindliche Pellet erfährt eine zunehmende Beschleunigung, die zwar das folgende auch erfährt, das aber trotzdem bei Tergrösserung des Abstandes immer "nachhinkt". In der Zeiteinheit legt das vordere Pellet immer einen etwas grosseren Weg als das nachfolgende im Abschnitt 16 zurück.
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Im Abschnitt 16 also werden die Pellets nicht mehr dicht an dicht und gegebenenfalls über- oder nebeneinander, sondern auseinander gezogen und damit weitgehend einzeln gefördert und demgemass auch einzeln nacheinander über das Leitblech 18 in die Schale 17 der Waage 11 gefördert. Damit wird erreicht, dass in die auf ein bestimmtes Pelletgewicht (Chargengewicht) eingestellte Waage dann, wenn dieses Gewicht bis auf einen Betrag erreicht ist, der dem Gewicht eines Pellets oder weniger entspricht, nur noch höchstens ein weiteres geworfen werden kann. Dies ist deshalb möglich, weil im Abschnitt 16 der Entnahme-Rinne nicht mehrere Pellets · gleichzeitig oder fast gleichzeitig an die Abwurfkante 20 gelangen. In dem Augenblick, in dem das eingestellte Gewicht oder das um weniger als dem Gewicht eines Pellets entsprechende Übergewicht erreicht ist, wird gleichzeitig, durch die Waage 11 gesteuert, der Vibrationsmotor 12 der Rinne 9 abgeschaltet und die Klappe 21 der Waagahale 17 geöffnet, und damit" eine bestimmte, einer Charge entsprechende Dosiermenge über die Rutsche 22 auf die Speiserinne abgegeben. Damit wird·in zeitlichen Abständen eine jeweils genau dosierte Glasmenge der die eigentliche Beschickung des Zuführungstrichters 4 vollziehenden Speiserinne zugeführt. ■
" Die Yorratsschütte 8 und die Entnahmerinne 9 sind - ebenso wie die Speiserinne - an einem aus U-Eisen 23 bestehenden Rahmen montiert. Hierzu trägt für die Rinne 4 0 9 8 5 0/0590
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ein aus einem Winkeleisen bestehender Querträger 24 mit Langlöchern 25 in seinen Schlussplatten 26 eine Konsole 27, die mit Hilfe der Langlöcher so an den U-Eisen 23 befestigt werden kann, dass die Rinne im richtigen Verhältnis zur Abgabeöffnung 19 der Schütte 8 und das Leitblech 18 im richtigen Verhältnis zur Waagschale 17 liegen. Mit Traversen 29a und 29b, die beim dargestellten Beispiel an den Abschnitten H und 15 angeschweisst sind, ruht die Rinne 9 auf Schwingelementen, z.B. Schwingfederbüchsen oder Gummipuffera. 30a und 30b, die mit Trägern 31 an den Seitenplatten 28 befestigt sind.
An den Abschnitten 14 und 15 der Entnahmerinne 9 ist auch der Tragrahmen 32 für den Vibrationsmotor 12 angeschweisst.
Die Speiserinne 10 ist in Forderrichtung in die Abschnitte 33, 34, 35 und 36 unterteilt, von denen jeder gegenüber dem vorangehenden eine etwas siäckere Neigung in Richtung auf den Muffeltrichter 4 aufweist. Der Rinnenabschnitt 33» in den jeweils in zeitlichen Abständen der gesamte Inhalt der Waagschale 17 (= Charge) entleert wird, besitzt entsprechend verlängerte Seitenwände 37. Dadurch, dass die Pellets auf ihrem 3?örderweg im Abschnitt 33 die geringste und im Abschnitt 36 infolge entsprechender Neigung die gösste Beschleunigung erfahren, wird auch in der Speiserinne 10 der Pelletstrom auseinandergezogen, d.h. eine Vereinzelung der Pellets erreicht, weil im Abschnitt
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36 das einzelne Pellet eine grössere Strecke in der gleichen Zeiteinheit als im Abschnitt 35 durchläuft, so dass im Endeffekt immer nur jeweils ein einzelnes Pellet in den. Muffeltrichter abgeworfen -wird.
Die Speiserinne 10 ist auf einem Schwenkarm befestigt, an dem die einzelnen Tragarme 39» 40 für die Gummipuffer 41a und 41b angeschraubt sind, auf denen die Traversen 42a und 42b auf ruhen. Der Arm 38 ist um die Achse 43 schwenkbar, die in einem an den U-Eisen 23 befestigten, auch die. Waage 11 tragenden Rahmen 44 gelagert ist. Mittels eines geeigneten Antriebs, z.B. Riemen- oder Kettentriebs, kann der Schwenkarm über das Rad 45 eine über die Länge des Trichters 4 sich erstreckende Changierbewegung erfahren. -
Wie Fig. 3 als Schnitt z.B. durch den Rinnenabschnitt 14 zeigt, können diese Abschnitte aus einem genormten Winkeleisen 46 bestehen, das an seinem Ende durch Terschweissen mit dem oder den anderen Abschnitten verbunden ist, wobei einige von ihnen, z.B. die Abschnitte 14 und 15 der Entnahmerinne 9 oder die Abschnitte 34 und 35 der Speiserinne TO auf ein U-Eisen 47 als Traverse bzw. 42 aufgeschweisst sind, die auf die Gummipuffer bzw. 41 aufgeschraubt sind. Die jeweils eine gössere Menge von Pellets aufnehmenden Abschnitte, also der Abschnitt 14 der Rinne 9 oder der Abschnitt 33 der Rinne 10, können mit aufgeschweissten Blechen 48 zur Bildung der
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in Fig. 1 dargestellten hochgezogenen Seitenwände 37 versehen sein.
Die Förderrinne oder -rinnen können selbstverständlich auch aus einem Stück bestehen, wenn sie entsprechend der durch die Erfindung gewiesenen Lehre so gebogen sind, dass die geförderten Pellets zumindest in dem sie - in die Waage oder den Trichter - abgebenden Abschnitt eine zunehmende Beschleunigung erhalten.
Das leitblech 18 am Übergang von der Entnahmerinne 9 zur Waage 11 kann mit Offnungen versehen oder als Gitterrost ausgebildet sein. Damit können Bruchstücke und Glasstaub, die einer gesteuerten, gleichmässigen Beschickung der Muffel 1 hinderlich wären, deren Entstehen sich aber bei der Beschickung der Yorratsschütte nicht immer oder nicht immer 'ganz vermeiden lässt, aus dem Pelletstrom eliminiert werden.
Mit einer in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung wird also eine in etwa gleichen Zeitabständen in den Abschnitt 33 der Speiserinne 10 eingebrachte Glasmenge in Form einzelner Pellets bei der hin- und hergehenden Bewegung des Endes des Abschnitts 36 in Form einzelner Pellets gleichmässig über die Breite des Trichters 4 in die Muffel eingebracht. Wichtig ist dabei vor allem, dass die Pellets einzeln nacheinander in den sich im Raum 5 bildenden Schmelzsumpf eingeworfen werden. Die durch die zwischengeschaltete Waage entstehenden geringen Zeitverschiebungen
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können lediglich, in vorteilhafter Weise mit dazu beitragen, dass bei der Hin- und Herbewegung des Abschnittes 36 die Pellets nicht immer an der gleichen Stelle abgeworfen werden.
In Weiterbildung der Erfindung wird die beschleunigte Führung der Pellets auf ihrer Führungsbahn unterbrochen, wenn im Trichter 4 oder in der Düsenmuffel 1 eine vorbestimmte Eiveauhöhe erreicht worden ist und erst wieder aufgenommen, wenn sie bzw. ein eingestellter Minimumwert unterschritten wird. Hierzu kann z.B. eine Lichtschranke vorgesehen sein, die den Machsehubpegel im Trichter oder in dem Schmelzraum abtastet und bei Erreichung einer* gewissen Maximalhöhe Vibration und Ghangierung der Rinne abschaltet. Insbesondere, aber nicht ausschliesslich, wird man hiervon Gebrauch machen, wenn, was je nach Grosse der Muffel und des zur Verfügung stehenden Platzes im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, auf die Unterteilung der Förderrinne in eine Entnahme- und eine Speise-Rinne verzichtet wird, d.h. die Vorratssehütte 8 an die Stelle der Waage 11 gesetzt wird. Da dann die changierende Rinne ohne Unterbrechung beliefert wird und fördert, und da es sich in der Praxis herausgestellt hat, dass dann die dem Verbrauch durch Fadenabzug entsprechende Bedarfsmenge an nachzuliefernden Pellets schwieriger zu ermitteln ist, wird zweckmässigerweise besagte, gesteuert intermittierende Förderung benutzt.
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Claims (8)

_ 14 Patentansprüche
1. Verfahren zur gleichniässigen Speisung einer langgestreckten Düsenmuffel mit im wesentlichen quaderförmigen Pellets aus Glas für die kontinuierliche Herstellung von Glasfäden, wobei die Pellets aus einer in Vibration versetzten Vorratssehütte entnommen und in eine Förderrinne geleitet werden, die die Pellets in einen auf die Düsenmuffel aufgesetzten, sich über deren gesamte Länge erstreckenden Trichter abgibt, dadurch gekennzeichnet , dass die einen Förderstrom bildenden Pellets zwischen der Vorratsschütte und dem Trichter auf einer Bahn geführt werden, die ihnen eine zunehmend ansteigende Beschleunigung mitteilt, so dass der Förderstrom zunehmend auseinandergezogen und der Abstand zwischen den einzelnen Pellets in Förderrichtung zunehmend grosser wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die. Pellets in einer ersten Bahn von der Vorratsschütte in eine Wiegeeinrichtung gefördert werden, die auf ein Chargengewicht mit einer Toleranz von maximal dem Gewicht eines Pellets eingestellt ist, und dass nach Erreichen des Chargengewichtes ihr Inhalt auf eine zweite, zum Trichter führende Bahn aufgegeben wird»
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3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , dass die beschleunigte Führung der Pellets auf ihrer führungsbahn unterbrochen wird, wenn im Trichter oder in der Düsenmuffel eine vorbestimmte Iiveauhöhe erreicht und die beschleunigte Führung wieder aufgenommen wird, wenn diese-oder eine eingestellte Minimum-Mveauhöhe unterschritten wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einer in Vibration versetzten, die Pellets einer Vorratssehütte entnehmenden und in einen auf die Düsenmuffel aufgesetzten, sich über deren gesamte Lange erstreckenden Trichter abgebenden Förderrinne, dadurch g e Ic e η η ζ e i c h η e t , dass die Förderrinne in einzelne Abschnitte unterteilt ist, von denen-jeder im Verhältnis zu den anderen eine andere Meinung aufweist, wobeijmindestens ein und dann der in Förderrichtung letzte Abschnitt eine den Pelletstrom auseinanderziehende Neigung in Richtung auf die Muffel aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e Ic e η η ζ e ic h η e t <, dass mindestens zwei Abschnitte eine neigung in Richtung auf die Muffel aufweisen und der in Förderrichtung letzte Abschnitt die grösste Neigung hat.
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6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Förderrinne in eine, jeweils aus Abschnitten (14 bis 16) verschiedener Neigung bestehende Entnahme-Rinne (9) und eine aus Abschnitten (33 bis 36) verschiedener Neigung bestehende Speiserinne (10) unterteilt ist, und zwischen der die Pellets aus dem Vorrat (8) entnehmenden und der die Pellets in die Düsenmuffel (1) einbringenden Rinne eine jeweils eine bestimmte Menge in letztere abgebende Waage (11) geschaltet ist.
7· Vorrichtung nach-den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Speiserinne (10) über die Breite der Muffel (1) hin und her bewegbar
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass der erste, Pellets dem Vorrat (8) entnehmende Abschnitt (14) eine Neigung entgegen der Förderrichtung aufweist.
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