DE2747166A1

DE2747166A1 - Verfahren zum fliesspressen zylindrischer seitlicher ansaetze an ein rohrfoermiges glied mit mindestens einer seitlichen oeffnung

Info

Publication number: DE2747166A1
Application number: DE19772747166
Authority: DE
Inventors: Marvin G Combes; Roger L Ripert
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co
Current assignee: Grove Valve and Regulator Co
Priority date: 1976-11-01
Filing date: 1977-10-20
Publication date: 1978-05-11
Also published as: GB1550069A; DE2747166C2; IT1090607B; US4083219A; FR2369028B1; CA1075049A; FR2369028A1; JPS5356156A; JPS5536405B2

Description

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GROVE VALVE AND REGULATOR COMPANY, 6529 HOLLIS STREET OAKLAND, CAtIFORNIA (V.St.A.)

Verfahren zum Fließpressen zylindrischer seitlicher Ansätze an ein rohrförmiges Glied mit mindestens einer seitlichen öffnung

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fließpressen zylindrischer Ansätze an einem rohrförmigen Glied mit koaxialen Öffnungen in gegenüberliegenden Seiten.

In der Patentanmeldung

(entsprechend der US-Patentanmeldung /«J Ie fiO vom *9 OWlki- /f?6

Anmelder: Marvin G. Combes und Harold T. Ray; Bezeichnung: Ventilgehäuse und Verfahren zu dessen Herstellung)

ist ein Verfahren beschrieben und beansprucht, bei dem an einem kreis- oder ellipsenzylindrischen Ventilgehäuse, einem Rohr oder einer gewalzten Stahlplatte durch Fließpressen des die daraus ausgeschnittenen öffnungen umgebenden Metalls nach außen zylindrische Stutzen gebildet werden. Die Öffnungen sind von ovalem oder elliptischem Umriß mit der kürzeren Abmessung in der Umfangsrichtung des Gehäuses ausgebildet, wodurch der Mehrbedarf an Material in dieser Richtung zum Ausgleich der Krümmung des Ventilgehäuses gedeckt wird, so daß nach der Formung die Enden der fließgepreßten Stutzen im wesentlichen eben sind.

Da die Öffnungen vor dem Formen oval sind, greift ein Fließpreßstempel mit kreisrundem Querschnitt zunächst nur an den Seitenkanten an, und die Fließpreßwirkung schreitet dann bei fortschreitendem Sindringen in der Umfangsrichtung weiter fort, bis ein vollständig zylindrisches Rohr gebildet wird, wobei größere Metallmengen entlang der Seitenflächen desselben durch Fließpressen verarbeitet werden. Im Falle eines konischen Fließpreßetempels mit gleichmäßiger Neigung oder ⁺ einer Öffnung bzw. mit zwei

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oder Verjüngung tritt beim einleitenden Eindringen des Fließpreßstempels eine verhältnismäßig niedrige Belastung und erst nach fortschreitendem Bindringen eine schließlich äußerst hohe Belastung auf. Die Anforderungen an die Fließpreßauerüstung richten sich dabei natürlich nach der höchsten auftretenden Belastung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die Anforderungen an die Pressenleistung infolge der Spitzenbelastung möglichst weit-gehend vermindert werden.

Erfindung schafft einen Fließpreßstempel mit geringerer Gesamtarbeitsbelastung bzw. geringerem Leistungebedarf.

Die Erfindung schafft ferner ein zeitsparendes, wirtschaftliches und praktisches Verfahren zum Fließpressen zylindrischer Stutzen an Ventil- bzw. Schiebergehäusen.

Weitere Merkmale und Vorzüge des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird ein Fließpreßetempel, insbesondere für das Fließpressen eines zylindrischen Stutzens aus einem kreis- oder ellipsenzylindrischen Ventilgehäuse mit einer darin vorbereiteten öffnung ,verwendet, die von ovaler oder elliptischer Ausbildung ist, so daß entlang ihrer Seiten mehr Metall bereitgehalten wird, das zum Ausgleich des Mehrbedarfs infolge der zylindrischen Querschnittsform des Gehäuses selbst dient. Der Fließpreßstempel ist mit einem Profil ausgebildet, dessen Neigung gegenüber der Richtung des Eindringens des Fließpreßstempels in. das Werkstück fortschreitend bis zu einer

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Zylinderflache abnimmt. Dieses Profil kann also aus einer Reihe von Kegelstumpfflächen, deren Profile eich der Reihe nach einer Zylinderfläche immer mehr nähern, oder auch aus einer kugelig gekrümmten Fläche bestehen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Stutzen aus einem rohrförmigen Ventilgehäuse mit offenen Enden gebildet, indem in eines der offenen Enden eine Fließpreßkugel bis zu einem dort vorgesehenen Anschlag hineingerollt wird, der ihre Lage direkt über der fließzupressenden Öffnung bestimmt, und dann wird durch die gegenüberliegende fluchtende Öffnung ein Stößel abwärtsgetrieben, der die Kugel in ein abwärtsgerichtetes zylindrisches Gesenk unterhalb des Gehäuseauflagers treibt. Dann wird das Gehäuse um eine horizontale Achse um 90° gedreht., eine zweite Fließpreßkugel in ihre Stellung über der gegenüberliegenden Öffnung gerollt und der Stößel abermals,diesmal durch die erste Öffnung,eingeführt und die zweite Kugel in das abwärtsgerichtete Gesenk getrieben. Es ist eine spezielle Handhabungsvorrichtung vorgesehen, die über eine Kugel überschiebbar ist und diese hebt und nach Bewegung in eine Stellung, in der sie eine mit

Schienen ausgerüstete Rollrampe umgreift, die Kugel auf dieser ablegt, so daß sie in das Ventilgehäuserohr hineinrollen kann.

Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bildung zylinderrohrförmiger seitlicher Ansätze an einem kreis- oder ellipsenzylindrischen Gehäuserohr aus dem eine ⁺ öffnung umgebenden Material, wobei die Öffnung zum Ausgleich der Krümmung des Gehäuses entlang der Seiten schmäler ist. Die Vorrichtung weist einen Fließpreßstempel mit Kreisprofil auf, das gegenüber der Hubrichtung unter fortschreitend abnehmendem Vinkel geneigt ist, d.h. aus einer Reihe forschreitend steilerer Kegelflächen oder aus einer kugeligen Fläche besteht. Der Stempel kann eine vollständige Kugel sein, die in ein geformtes Gehäuserohr hineingerollt wird, in einer ⁺ ovale

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Lage oberhalb einer Öffnung In diesem festgelegt wird und durch diese mittels eines Stößels hindurchgetrieben wird, der durch die gegenüberliegende fluchtende Öffnung eingeführt wird. Dann kann das Gehäuserohr um 90 gedreht, eine zweite Kugel hineingerollt und durch die gegenüberliegende Öffnung hindruchgetrieben werden.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist eine isometrische Darstellung eines gemäß der Erfindung hergestellten Schiebergehäuses;

Fig. 2 ist eine isometrische Darstellung eines halbzylindrischen Gehäusebauteils vor dem Fließpressen;

Fig. 3 ist eine mehr oder weniger echematische Darstellung zur Veranschaulichung des Fließpreßvorganges unter Verwendung einer Ausführungsform eines Fließpreßstempels;

Fig. k ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Fließpreßstempels;

Fig. 5 ist eine isometrische Darstellung des halbzylindrischen Gehäusebauteils nach dem Fließpressen;

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Fließpreßvorrichtung und des Fließpreßstempels}

Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung der Fließpreßvorrichtung

gemäß Fig. 6 in einem späteren Stadium des Arbeitsvorganges;

Fig. 8 ist eine isometrische Darstellung einer Handhabungβvorrichtung für die Fließpreßkugel;

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FIg. 9 1st eine Stirnansicht der Handhabungsvorrichtung in bereiter Stellung für das Heben einer Kugel; und

Fig.10 ist eine Teildarstellung der Handhabungsvorrichtung beim Auflegen einer Fließpreßkugel auf eine Zuführrampe.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5

Vie in Fig. 1 eingehender dargestellt, weist ein Schieber gemäß der Erfindung ein zylindrisches Schiebergehäuse 12 aus Stahlblech, Rohr o.dgl. auf, an dem fließgepreßte seitliche Ansätze oder Stutzenhalter Ik gebildet sind, in die zylindrische Stutzen 16 eingesetzt sind, die daran bei 18 angeschweißt sind.

Aus Gründen der Einfachheit der Darstellung und des Aufbaus sind der obere und der untere Verschluß 20 bzw. 22 als ebene kreisrunde Teile aus verhältnismäßig dickem Stahlblech o. dgl. gebildet, die an den Enden des Schiebergehäuses 12 durch kräftige Schweißnähte 2k und 25 befestigt sind.

Am oberen Verschluß 20 ist, beispielsweise mittels Kopfschrauben 26, eine Trag- und Führungsplatte/von rechteckigem Umriß angeschraubt. An der Oberseite dieser Platte ist ein Spindelgehäuse 28 angeschraubt, und in der Platte 27 sowie in dem Spindelgehausefuß 32 ist die Schieberspindel 30 gleitend aufgenommen.

Fig. 2 bis 5 veranschaulichen das Verfahren zur Bildung des Schiebergehäuses 12 gemäß Fig. 1 und 2. Wie dargestellt, kann das Schiebergehäuse aus gekrümmten, beispielsweise halbkreis- oder halbellipsenzylindrischen Bauteilen 12a, beispielsweise durch Walzen von Stahlblechplatten,gebildet sein. Aus der

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Platte ist ein ovales Loch 3k ausgeschnitten, dessen lange Achse X sich vertikal, d.h. parallel zur Achse des gekrümmten Bauteils 12a, erstreckt. Dann wird der Bauteil 12a in eine sattelförmige Lagerung J6 eingelegt, von der ein zylindrisches Gesenk 38 nach unten vorspringt. Dann wird, wie durch den Pfeil in Fig. 3 angedeutet, ein Stößel R abwärtsgetrieben, wodurch das die ovale Öffnung 3^ umgebende Netall, wie durch unterbrochene Linien angedeutet, auswärts fließgepreßt wird und der Gehäusebauteil 12a mit fließgepreßten Stutzenabschnitten Ik (Fig. 5) versehen wird. Wegen der Krümmung des Gehäusebauteils 12a muß das Metall entlang der von der Achse X fernen Umfangsteile, ausgehend von demjenigen entlang der Achse Y, weiter fort nach außen gepreßt werden, damit die kreisringförmige äußere Endfläche des Stutzens 14 im wesentlichen in einer Ebene liegt. Aus diesem Grund wird die Öffnung 3k ursprünglich oval in Form und Abmessungen ausgebildet, die die Krümmung des bogenförmigen Gehäusebauteils 12a berücksichtigen und von den Krümmungsradien bestimmt sind.

Nach Schaffung der Stutzenansätze Ik und Anschweißen der Stutzenverlängerungen 16 werden die halbzylindrischen Gehaueebauteile 12a und 12b zur Bildung eines vollständigen gekrümmten Schiebergehäuses entlang der einander zugeordneten Kanten zusammengeschweißt. Dann werden der obere und der untere Bndverschluß 20 bzw. 22 bei Zk bzw. 25 angeschweißt.

Wegen der ovalen Ausbildung der Öffnung 3k greift ein an dem Stößel H getragener Stempel kO mit Kreisquerschnitt zuerst an den schmäleren Seitenkanten der ovalen öffnung 3k in der Nähe der kurzen Achse Y an. Da in den einleitenden Stadien des Vorganges nur an einem Teil des Randes der öffnung Jh Metall fließgepreßt wird, ist der Stempel kO derart ausgebildet, daß er eingangs eine möglichst hohe Arbeit leistet, indem der Kraftvektor direkter ausgerichtet wird, und erst dann

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dle Last fortschreitend vermindert wird, so daß die Belastungsspitze und die Gesamtarbelt nach Möglichkeit vermindert werden. Im speziellen Fall der Fig. 3 ist der Stempel

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40 mit einem kugeligen Prof11/versehen, so daß in den einleitenden Stadien der Bearbeitung der Kraftvektor der von dem Stempel 4o auf den Ventilgehäusebauteil 12a ausgeübten Kraft nahezu in der durch den Pfeil angedeuteten Hubrichtung liegt. Bei fortschreitender Hubbewegung und fortschreitendem Angriff des Stempels an dem Rand der öffnung führt der Kraftvektor eine allmähliche Schwenkbewegung in Richtung der Wirkung eines allmählich spitzer werdenden Keiles aus. Die Folge ist eine Bearbeitung mit erheblich höherem Wirkungsgrad als dem, der mit einem kegelstumpfförmigen Stempel mit gleichbleibender Verjüngung erzielbar wäre, dessen Erzeugende eine Tangente an das Kugelprofil wäre.

Fig. 4 zeigt eine Form des Fließpreßstempels, 42, mit einem zusammengesetzten Profil, das aus einer Reihe von Kegelstumpfflächen 42a, 42b und 42c von fortschreitend steilerem Spitzenwinkel besteht, so daß es dem Kugelprofil gemäß Fig. J angenähert ist.

Die Ausfuhrungsform gemäß Fig. 6 bis 10

Fig. 6 und 7 zeigen eine Stempelform und veranschaulichen ein Verfahren zur Bildung von Stutzen an einem Ventilgehäusebauteil oder, wie dargestellt, an einem vollständigen Gehäuserohr 44, das von geschlossener rechteckiger oder kreis-, oval· oder ellipsenzylindrischer Gestalt sein kann.

Das Gehaueerohr 44 wird auf ein sattelförmig ausgebildetes Gesenk 46 aufgelegt, dessen zylindrischer Gesenkhohlraum nach unten vorspringt, und die Stempelaufnahme- und Gesenkkaouner ruht auf einem geeignet ausgebildeten Fuß 50. Von der Seite des Gesenks aus erstreckt sich eine Rollbahn 54, die

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wie in Pig. 7 und IO dargestellt, aus zwei parallelen Schienen bestehen kann, die von links nach rechts abwärtsgeneigt sind und eine Zuftihrrampe bilden. Nun wird eine erste Fließpreßkugel 56, deren Durchmesser dem endgültigen Innendurchmesser des fließzupressenden Stutzens gleich ist, auf die Schienen 54 aufgelegt und abwärts und in das Gehäuserohr 44 rollen gelassen, in dem es schließlich an einem geeigneten Anschlag 58 in einer Stellung direkt oberhalb der in dem Gehäuserohr gebildeten öffnung 60 zum Stillstand kommt. Venn die Kugel diese Stellung eingenommen hat, wird durch die gegenüberliegende öffnung 62 des Ventilgehäuses ein Stößel 64,

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ggf. mit einer konkaven Vorderfläche, abwärtsgetrieben. Dieser Stößel treibt nun die erste Kugel 56 durch die öffnung 60 und in den zylindrischen Hohlraum 48, wodurch der erste Stutzen 60a gebildet wird.

Nach Bildung des ersten zylindrischen Stutzens 60a wird das Gehäuserohr 44, wie in Fig· 7 gezeigt« umgewendet} dann, wird eine zweite Kugel 68 in das Gehäuserohr gerollt, bis es durch den Anschlag 58 in der gewünschten Lage zurückgehalten wird; und dann wird der Stößel 64 durch den nun oben liegenden Stutzen 60a abwärtsgeführt, so daß er die Kugel 68 zur Bildung des zweiten Stutzens 62a durch die zweite öffnung 62 in den zylindrischen Hohlraum 48 treibt. Nach Bildung der Stutzen 60a und 62a in der beschriebenen Weise wird das Gehäuserohr 44 von der Auflagerung 46 abgenommen, und die Fließpreßkugeln 56 und 68 werden der Wiederverwendung zugeführt.

Fig· 8 bis 10 zeigen eine Handhabungsvorrichtung 70, mit besonderer Eignung zum Aufnehmen und Transportieren der Fließpreßkugeln 56 und 68. Dieses Gerät weist geeignete Einrichtungen 72 auf, an denen ein (nicht dargestellter) Hebemechanismus angreifen kann, und hat abwärtsgerichtete Schenkel 74 in einem solchen Abstand voneinander, daß sie eine Fließpreßkugel 56, 68 frei umgreifen können, während einwärtsgebogene Klauen 76 diese untergreifen. Aus den Klauen

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76 sind bogenförmige Teile 78 in solcher Form auegeschnitten, daß ein lagebestimmender Sitz für eine Kugel 56 oder 68 gebildet ist.

Ia Betrieb kann das Kugelhandhabungsgerät 70 auf den Boden P gesenkt und seitlich über die Fließpreß-kugel 56 übergeschoben werden. Beim anschließenden Anheben setzt sich die Kugel 56 in die bogenförmigen Ausschnitte 78 und kann auf die Rollrampe 5^ gehoben werden. Die Klauen 76 liegen in einem ausreichenden Abstand voneinander, um die Rampe der Schienen 5^ BU umgreifen« so Aaß das Handhabungsgerät 70 gesenkt werden und die Kugel auf den Schienen 5^ absetzen kann, so daß diese wie beschrieben, in ihre Stellung in dem Gehäuserohr kk rollen kann.

Obwohl die Erfindung oben nur im Zusammenhang mit wenigen bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben wurde» erkennt der Fachmann die Möglichkeit weiterer Abwandlungen und Änderungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1., Verfahren zum Fließpressen zylindrischer seitlicher Ansätze an ein rohrförraiges Glied mit koaxialen Öffnungen in gegenüberliegenden Seiten,
dadurch gekennzeichnet, daß

a auf eine Auflagerung mit einem von dieser abwärts vorspringenden, allgemein zylindrischen Hohlraum b das rohrförraige Glied derart aufgelegt wird, daß die Öffnungen mit dem Hohlraum allgemein koaxial liegen, c in das rohrfö'rmige tilled ein kreisrunder Fließpreßetempel eingebracht wird, dessen Außenflächenprofil vom vorderen zum hinteren Ende des Stempels unter einem fortschreitend abnehmenden Winkel gegenüber der Hubrichtung geneigt ist und einen bis zum Innendurchmesser des radialen Ansatzes zunehmenden Außendurchmesser hat, so daß er zunächst auf die erste der Öffnungen umgebenden Wandteilen ruht, und d zum Hindurchtreioen des Fließpreßstempels durch den ersten Wandteil in den Hohlraum auf den Fließpreßstempel durch die andere Öffnung eine Kraft ausgeübt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß e das rohrförmige Glied auf der Auflagerung derart umgedreht wird, daß die andere Öffnung über dem Hohlraum zu liegen kommt,

f in das rohrförmige Glied ein gleicher Fließpreßstempel eingebracht wird, so daß er auf den die andere Öffnung umgebenden Wandteilen ruht, und g zum Hindurchtreiben des Fließpreßstempels durch den zweiten Wandteil in den Hohlraum auf den Fließpreß-

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stempel durch die erste Öffnung hindurch eine Kraft ausgeübt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Fließpreßstempel verwendete Kugel in das rohrförmige Glied durch Hineinrollen eingebracht wird.

■K Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß in dem rohrförmigen Glied ein Anschlag angebracht wird, an dem die hineinrollende Fließpreßkugel anschlägt, wenn sie sich in der richtigen Stellung über dem ersten Wandteil befindet.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis k zum Fließpressen zylinderrohrförmiger radialer Ansätze an einem krummlinig begrenzten Glied mit einer darin vorgeformten ovalen Öffnung, deren lange Achse zur Krümmungsachse des krummlinig begrenzten Gliedes parallel liegt,

gekennzeichnet durch

a einen konkaven Auflagersattel für das Glied mit einem sich daran unten anschließenden zylindrischen Hohlraum, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des radialen Ansatzes im wesentlichen gleich ist,

b einen kreisrunden Fließpreßstempel, dessen Außenflächenprofil vom vorderen zum hinteren Ende des Stempels unter einem fortschreitend abnehmenden Winkel gegenüber der Hubrichtung geneigt ist und einen bis zum Innendurchmesser des radialen Ansatzes zunehmenden Außendurchmesser hat, und

c eine Einrichtung zum Hindurchtreiben des Stempels durch die Öffnung im Sinne des Fließpressens des die Öffnung umgebenden Materials nach außen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß

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die Außenfläche derart profiliert ist, daß der einleitende Angriff derselben an dem krummlinig begrenzten-Glied an einem Teil der Außenfläche erfolgt, der einen verhältnismäßig kleinen, spitzen Winkel mit jener bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche kugelig ist (z.B. Fig. 3).

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß> die Außenfläche des Fließpreßstempels aus einer Keihe fortschreitend steilerer Kegelstumpfflächen besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließpreßstempel eine Kugel ist, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des radialen Ansatzes ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9t bei der das krummlinig begrenzte Glied ein Rohr mit offenen Enden mit zwei gegenüberliegenden ovalen Öffnungen ist, gekennzeichnet durch a eine Einrichtung zum rollenden Einführen der Fließpreßkugel durch das eine offene Ende des Rohres,

b einen Anschlag zum Zurückhalten der Kugel oberhalb einer der ovalen Öffnungen und

c eine durch die andere ovale Öffnung gerichtete, kraftausübende Einrichtung zum Hindurchtreiben der Fließpreßkugel durch die eine ovale Öffnung und zum Fließpressen des diese umgebenden Materials nach außen.

11. Vorrichtung nach Anspruch- IG, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftausübende Einrichtung ein Stößel mit konkaver vorderer Stirnfläche ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine an den Auflagersattel anschließende Rollbahn,

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die gegen das auf diesem aufgelagerte Rohr mit offenen Enden abwärts geneigt ist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine

Kugelhebevorrichtung, bestehend aus

a zwei allgemein aufrechten, in einem Abstand voneinander angeordneten Schenkeln zur Aufnahme einer Fließpreßkugel zwischen diesen,

b zwei von den unteren finden der aufrechten Schenkel gegeneinander einwärts vorspringendenTragklauen,

c bogenförmigen Aussparungen in den Enden der Tragklauen zur sitzenden Aufnahme einer Fließpreßkugel,

d wobei der Abstand der Tragklauen voneinander größer ist als die Breite der Hollbahn, und

e Einrichtungen an der Kugelhebevorrichtung für den Angriff eines Hebezeuges an dieser.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelhebevorrichtung als Kasten mit offenen Enden ausgebildet ist, dessen Größe die freie Aufnahme einer Fließpreßkugel ermöglicht.

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