DE29513736U1

DE29513736U1 - Dosier- und Mischeinrichtung für Materialkomponenten zur Kunststoffverarbeitung

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Publication number: DE29513736U1
Application number: DE29513736U
Authority: DE
Original assignee: Ambos & Langbein Elektro Elekt
Current assignee: Ambos & Langbein Elektro Elekt
Priority date: 1995-08-26
Filing date: 1995-08-26
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2005-08-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosier- und Mischeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

25 Bei der Verarbeitung von Kunststoffen in Spritzgießmaschinen od.dgl. werden außer dem Kunststoff-Grundmaterial auch Materialkomponenten wie Färbemittel, Füllstoffe, Additive u.dgl. zugesetzt, die zum Grundmaterial in einem bestimmten Mischungsverhältnis stehen

30 müssen. Um dies zu gewährleisten, sind Dosier- und Mischeinrichtungen für Materialkomponenten zur Kunststoffverarbeitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Die Dosierung kann mit verschiedenen Techniken erfolgen. Beispielhaft seien hier die maschinell und steuerungstechnisch aufwendige gravimetrische Dosierung und die in vielen Varianten existierende volumetrische Dosierung erwähnt.

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USt-IdNr. VAT-No. DE mO68676

Amboß + Langbein Elektj^-EJ.el$t:i5an¹%k«-ÖeH|ätejbau KG

Bei der gravimetrischen Dosierung werden die einzelnen Komponenten und ihre Verhältnisse zueinander abgewogen. Als Austragsmittel dient oft eine Förderschnecke, die selbst ein relativ aufwendiges Bauteil darstellt und andererseits Kunststoffpartikel einklemmen und zerreiben kann, was unerwünscht ist, weil es zum Blockieren der Vorrichtung und zu Verunreinigung der folgenden Charge führen kann.

Bei einer klassischen volumetrischen Dosierung wird im Materialauslauf unterhalb des Vorratsbehälters eine von einem Motor drehbar angetriebene Scheibe verwendet, die mit mehreren Durchbrüchen versehen ist, durch die, wenn ein Durchbruch in Flucht der Falleitung steht, Material hindurchfallen kann. Die Umdrehungsgeschwindigkeit dieser Lochscheibe bzw. die Taktzahl, mit der die Durchbrüche über die Falleitung gebracht werden, richten sich nach dem gewünschten Mischungsverhältnis der einzelnen Materialkomponenten. Abgesehen davon, daß der Materialdurchsatz hier nur gering sein kann, ist auch diese Dosier- und Mischeinrichtung aufwendig. Durch die rotierbare Lochscheibe können Kunststoffmaterial abgeschert werden und zu Verschmutzungen im Bereich dieses Austragsmittels führen, wodurch eine nachfolgende Charge etwa an der Färbung derart in Mitleidenschaft gezogen würde, daß eine Reinigung des Systems erforderlich ist. Diese ist hier jedoch gleichfalls aufwendig.

Alle bekannten Einrichtungen bauen, zumal wenn sie für großen Materialdurchsatz ausgelegt sind, bemerkenswert groß. Auch das verteuert die Kosten für die Gesamteinrichtung und ist deshalb nachteilig.

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Der vorliegenden Erfindung liegt im wesentlichen und in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Dosier- und Mischeinrichtung der vorausgesetzten Art in geschickter Weise so auszubilden, daß ihr Aufbau einfach und kompakt ist und mit einfachen Steuer- und Dosiermitteln auch hohe Durchsätze an Material möglich sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Austragsmittel zwei in der wenigstens einen von einem Zusatzstoff-Vorratsbehälter zum Mischtrichter führenden Leitung mit Abstand voneinander angeordnete Schieber zur Abmessung einer vom Volumen in dem Leitungsabschnitt zwischen den Schiebern definierten Materialkomponenten-Menge {Dosierschieber) umfaßt und daß der zwischen den Dosierschiebern befindliche Leitungsabschnitt ein auswechselbares Leitungsstück aufweist.

Die Erfindung stellt somit ein im Aufbau relativ einfache Dosier- und Mischeinrichtung zur Verfügung, deren simple Austragsmittel, nämlich zwei in Relation zueinander gesteuerte bzw. getaktete, in der Regel schlicht linear bewegliche Schieber in Verbindung mit dem zwischen den Dosierschiebern angeordneten auswechselbaren Leitungsstück eine sehr große Flexibilität in der Dosierung bzw. Portionierung jeder Materialkomponente und auch einen hohen Materialdurchsatz ermöglicht.

¹ Die Dosierschieber lassen sich sehr einfach steuern, z.B. mit pneumatischen Antrieben. Sie benötigen keine Einzelantriebsmotoren wie beim Stand der Technik. Die Dosierschieber haben im wesentlichen die Aufgabe,

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die Leitung entweder vollständig freizugeben oder abzusperren, so daß einfache Plattenschieber eingesetzt werden können, die problemlos mittels Dichtlippen gegen das Schiebegehäuse bzw. die Leitung abgedichtet werden können und bei denen demzufolge keine Gefahr besteht, daß durch Abscheren und Zerquetschen von Kunststoffoder Farbpartikeln Verstopfungserscheinungen oder Verschmutzungen im System auftreten.

Auch die mit Hilfe der Dosierschieber bewirkte Dosierung selbst ist insofern als sehr einfach anzusehen, als die Dosierschieber das Leitungsvolumen, das sich zwischen ihnen befindet, grundsätzlich vollständig auffüllen bzw. vollständig entleeren. So läßt sich mit Hilfe der Steuerung beider Dosierschieber für jede einzelne Leitung die Menge bzw. das Volumen des geförderten Materials exakt im Verhältnis des Ein- oder Vielfachen des Volumens einstellen. Zusätzlich wird die Dosiergenauigkeit bzw. die Anpassung der Dosierung an unterschiedlich zusammengesetzte Chargen durch das auswechselbare Leitungsstück erheblich vereinfacht und variabel gestaltet. Dadurch, daß das Leitungsstück auswechselbar ist, kann es bei Bedarf gegen ein Leitungsstück mit einem abweichenden Durchmesser und somit auch einem abweichenden Dosiervolumen ausgetauscht werden. Ein Leitungsstück mit kleinerem Querschnitt ermöglicht die Materialzugabe in kleineren fixen Portionen pro Schiebertakt, während mit einem großquerschnittigen Leitungsstück beispielsweise bevorzugt das Kunststoff-Rohmaterial in größeren mengen dem Mischtrichter zugeführt werden kann.

Vorzugsweise ist jede Leitung zwischen einem Zusatzstoff-Vorratsbehälter und dem Mischtrichter mit

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Dosierschiebern sowie einem auswechselbaren Leitungsstück ausgerüstet. Je nach der durchschnittlichen Menge des zum Kunststoff-Grundmaterial zuzusetzenden spezifischen Zusatzstoffes wird ein dem gewünschten Mischungsverhältnis angepaßtes Leitungsstück mit entsprechendem Durchmesser verwendet.

Der Vorratsbehälter für das Grundmaterial kann selbst ein steuerbares Austragsventil aufweisen und über eine nicht absperrbare Leitung unmittelbar mit dem Mischtrichter verbunden sein. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere für Fälle an, in denen ein großer Materialdurchsatz gefordert ist, der auch bei einem relativ großquerschnittigen auswechselbaren Leitungsstück nicht mehr sinnvoll beherrschbar wäre. Wenn das Kunststoff-Grundmaterial unmittelbar von seinem Vorratsbehälter direkt in den Mischtrichter fallen kann, ist es möglich, beispielsweise zweimal pro Minute 5 kg Grundmaterial zu fördern, was immerhin einem Stundendurchsatz von 600 kg entspricht. Gleichwohl baut ein Saugförderer, der eine solche Leistung erbringt, noch ausgesprochen klein.

Allerdings kann auch der Vorratsbehälter für das Grundmaterial über eine mit Dosierschiebern und einem auswechselbaren Leitungsstück ausgerüstete Leitung mit dem Mischtrichter verbunden sein, etwa wenn bei dem gefordertem Materialdurchsatz das Füll- bzw. Dosiervolumen zwischen den Dosierschiebern in Verbindung mit einer sinnvollen Taktfrequenz der Dosierschiebersteue— rung einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten.

Das auswechselbare Leitungsstück umfaßt vorzugsweise ein transparentes Leitungsstück als Schauglas, so

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daß die jeweils zwischen den Dosierschiebern bevorrateten Materialkomponenten betrachtet und ggf. kontrolliert werden können.

Sonstige Merkmale und weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine sehr schematische Ansicht einer Dosier- und

Mischeinrichtung mit einem Vorratsbehälter für

Kunststoff-Grundmaterial und einem Behälter mit anschließender besonderer Leitung für einen

Zusatzstoff,

Fig. 2 eine ebenfalls nur schematische Darstellung einer Dosier- und Mischstation mit zwei Vorratsbehältern und Dosiereinrichtungen für Zusatz

stoffe (Diese Darstellung könnte einen Teil einer zusammen mit einer Einrichtung nach Fig. 1 insgesamt aufgebauten Dosier- und Mischeinrichtung mit insgesamt vier Materialstationen veranschaulichen), sowie

Fig. 3 und 4 Einzelheiten eines auswechselbaren Leitungsstücks, jeweils in Ansicht.

Die in Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Dosierung Mischeinrichtung umfaßt einen Vorratsbehälter 11 für Kunststoff-Grundmaterial (z.B. Granulat) sowie einen Vorratsbehälter 12 für einen Zusatzstoff, beispielsweise ein Färbemittel. Die Vorratsbehälter 11 und

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12 sind jeweils Kessel von Saugförderern, deren Sauganschluß mit 13 bezeichnet ist, an den nicht dargestellte Schlauch— oder Rohrleitung anschließbar sind, die mit größeren Materialvorräten in Verbindung stehen.
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Der Vorratsbehälter 11 ist auf eine einfache Rohrleitung 14 relativ großen Querschnittes aufgeflanscht. Die Rohrleitung 14 mündet unten in einen Mischtrichter 15. Ebenfalls in diesen Mischtrichter 15 mündet eine insgesamt mit 16 bezeichnete Leitung vom Zusatzstoff-Vorratsbehälter 12, die jedoch, wie unten im einzelnen beschrieben, besonders ausgestaltet ist. Mit 17 ist noch ein Antriebsmotor für ein Rührwerk 18 innerhalb des Mischtrichters 15 bezeichnet, während 19 einen Sensor zur Füllstandsüberwachung im Mischtrichter 15 kennzeichnet .

Unterhalb des Materialauslaufs 20 des Vorratsbehälters 12 befindet sich ein erster Dosierschieber 21 und mit Abstand darunter ein zweiter Dosierschieber 22 in der Leitung 16. In den Zeichnungen ist im Prinzip nur das Gehäuse des jeweiligen Dosierschiebers als Rechteck dargestellt. Der Dosierschieber selbst ist eine einfache Platte, die quer zur Leitung 16 hin— und hergeschoben werden kann und den Zweck hat, den Leitungsquerschnitt entweder ganz zu öffnen oder ihn vollständig zu verschließen. Sind beide Dosierschieber 21 und 22 geschlossen, definieren Sie zwischen sich in der Leitung 16 ein Volumen 23, welches im Regelfall vollständig mit einer Materialkomponente gefüllt ist, die nach Maßgabe ihres spezifischen Gewichts eine genau definierte Masse darstellt.

Amboß + Langbein

Die Dosierung und Mischung der Materialkomponenten erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 folgendermaßen: Der Vorratsbehälter 11 (Saugförderer) für Kunststoff-Grundmaterial besitzt in seinem Bodenbereich ein nicht dargestelltes, eigenes Ventil, welches in der Lage ist, beispielsweise in Saugförderer-Pausen den gesamten Behälterinhalt (z.B. 5 kg) auf einmal in die Leitung 14 und somit in den Mischtrichter 15 abzugeben. Die dosierte Zumischung des im Vorratsbehälter 12 befindlichen Zusatzstoffes erfolgt in, dem Volumen 23 proportionalen, Gewichtsportionen dadurch, daß bei geschlossenem unteren Dosierschieber 22 der obere Dosierschieber 21 geöffnet wird, um das Volumen 23 mit der betreffenden Materialkomponente aufzufüllen. Nun wird der obere Dosierschieber 21 geschlossen und bei Dosierbedarf der untere Dosierschieber 22 geöffnet, so daß die entsprechende Zusatzstoff-Portion in den Mischtrichter 15 fällt und mit der darin bereits befindlichen Menge an Kunststoff-Grundmaterial oder auch Mehrkomponentenmaterial vermischt wird. Das fertig gemischte Endmaterial wird dann der kunststoffverarbeitenden Maschine zugeführt, auf der die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung steht.

Der Takt bzw. Zyklus, mit dem die Steuerung der Dosierschieber 21 und 22 erfolgt, ist maßgeblich für die dem Mischtrichter pro Zeiteinheit zuzuführende Menge an Zusatzstoff. Weiterhin wird jeweils eine Portion konstanten Volumens bzw. konstanten Gewichts (entsprechend dem Dosiervolumen 23) gefördert. Damit die Dosierportionen den jeweils geforderten Verhältnissen auf einfache Weise besonders angepaßt werden können, ist zumindest ein Teil des zwischen den Dosierschiebern 21 und 22 befindlichen Leitungsabschnitts 24

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zwischen zwei festen Widerlagern 42 und 43, die beispielsweise von den Gehäusen der Dosierschieber 21 und 22 gebildet sein können, als auswechselbares Rohrstück 25 ausgebildet. Eine besonders geeignete Ausführung des auswechselbaren Rohrstücks 25 wird weiter unten noch anhand der Fig. 3 und 4 im einzelnen erläutert.

Auf diese Weise ist es möglich, wahlweise Leitungsstücke 25 mit unterschiedlichen Durchmessern bzw. Füllvolumina einsetzen zu können. Im Zusammenhang mit der erwähnten Dosierschiebersteuerung läßt sich somit die Menge bzw. das Gewicht des dem Mischtrichter 15 pro Zeiteinheit bzw. pro Mengeneinheit an Kunststoff-Grundmaterial zuzuführenden Zusatzstoffes in sehr weiten Grenzen und auch feinen oder groben Stufen sehr leicht einstellen.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 prinzipiell nur dadurch, daß zwei weitere Vorratsbehälter 26 und 27 für weitere Zusatzstoffe jeweils auf eine eigene Leitung aufgesetzt sind, die sowohl über die Dosierschieber 21 und 22 als auch über auswechselbare Leitungsstücke 25' und 25" verfügen, die jeweils individuelle, wählbare Dosiervolumina bereit— stellen.

Eine insgesamt vier Stationen aufweisende Dosier- und Mischeinrichtung kann man sich aus den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Einrichtungen zusammengebaut vorstellen, d.h. also insbesondere eine Dosier- und Mischeinrichtung mit einem Mischtrichter 15, einem Vorratsbehälter 11 für Kunststoff-Grundmaterial mit einer einfachen Falleitung 14 sowie den drei Vorratsbehältern 12, 26 und 27 für Zusatzstoffe, denen jeweils eine

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Schieber-Dosier-Austragseinrichtung 21/22 mit auswechselbarem Leitungsstück 25, 25' und 25" zugeordnet sind. Dies war eine klassische Einrichtung für den Fall, daß dem Kunststoffgranulat drei Zusatzstoffe, beisplelsweise Masterbatch, Flammschutz und ein Antistatikum, beizumischen sind.

Mit der dargestellten und beschriebenen Einrichtung könnten als Beispiel bei Verwendung eines relativ großquerschnittigen Rohrstücks 25' für Masterbatch und ebenfalls wechselbaren Rohrstücken 25 und 25" geringerer Durchmesser 500 kg Material pro Stunde insgesamt dosiert gemischt werden, z.B. im Verhältnis von 430 kg Grundmaterial, 50 kg Masterbatch, 10 kg Antistatikum und 10 kg Flammschutz. Trotzdem ist die Gesamtvorrichtung, die dies leistet, relativ einfach im Aufbau und in ihrer Ausführung und keineswegs voluminös.

Die auswechselbaren Leitungsstücke 25 bzw. 25' und 25" könnten so ausgestaltet sein, wie es die Fig. 3 und 4 zeigen. Das mit 32 (stellvertretend für 25, 25' oder 25") bezeichnete auswechselbare Leitungsstück benötigt zu seiner Halterung Widerlager 42 und 43, die von den oder an den Gehäusen der Dosierschieber 21 , 22 ausgebildet sein können. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das auswechselbare Leitungsstück 32 zwischen den Widerlagern 42 und 43 einfach herausgezogen und gegen eines mit anderem Durchmesser bzw. Füll- oder Dosiervolumen ausgetauscht wird. Vorzugsweise umfaßt das auswechselbare Leitungsstück 32 ein transparentes Rohrstück 33 als Schauglas.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das transparente Rohrstück 33 entsprechend Fig. 3 mit einem

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unten daran befestigten ringförmigen Flansch 28 mit bevorzugt rechteckigem Umriß den ersten Teil 34 und ein an seinem oberen Ende mit einem gleichen oder vergleichbaren Flansch 30 ausgerüstetes Gleitstück 29 den zweiten Teil 35 einer Teleskopanordnung 34/35 aus. Das Gleitstück 29 ist ein Rohr mit einem Außendurchmesser, der nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrstücks 33.

Die beiden Teile 34 und 35 der Teleskopanordnung 34/35 sind gegeneinander mit Hilfe einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Spannfeder 31 abgestützt, deren unteres Windungsende auf der nach oben weisenden Stirnseite des transparenten Rohrabschnitts 33 und deren oberes Windungsende an der Unterfläche des Flansches 30 des zweiten Teleskopteils 35 abgestützt ist. Im lose zusammengesteckten Zustand ist der Abstand der Außenflächen der Flansche 28 und 30 voneinander nicht unwesentlich größer als die zwischen den Widerlagern 42 und 43 vorhandene Einbauhöhe 36.

Der untere Flansch 28 ist am Rohrstück 33 unter Vermittlung eines am Flansch 28 einseitig angeschweißten Muffe 37 befestigt, wobei der Innendurchmesser der Muffe 37 mit dem Mantel des transparenten Rohrstücks 33 eine Preßsitzpaarung eingeht.

Aufgrund der dargestellten und beschriebenen Anordnung versteht sich die Einfachheit des Einbaus eines auswechselbaren Leitungsstücks 32 wie folgt: die beiden Teile 34 und 35 der Teleskopanordnung 34/35 werden entgegen der Wirkung der Druckfeder 31 zusammengespannt und der untere Flansch 28 zwischen die Gleitführungen 38 auf dem unteren Widerlager 43 eingeführt.

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Jetzt befindet sich der obere Plansch 30 unter dem Widerlager 42, so daß man die Einrichtung freigeben kann, damit sie sich soweit entspannt, daß der Flansch 30 in Anlage an die Unterfläche des Widerlagers 42 gelangt. Schließlich schiebt man die Einrichtung in ihre bestimmungsgemaße Position vor.

Um die in Fig. 4 gezeigte Einbaulage mit einfachen Mitteln sichern zu können, um beispielsweise lockernde Einflüsse von Maschinenschwingungen auszuschließen, weisen das Widerlager 42 und der Flansch 30 je wenigstens eine Bohrung 39, 40 auf, die in der Einbaulage miteinander fluchten und gemeinsam von einem einfachen Sicherungsstift 41 durchgreifbar sind.

Claims

Ansprüche

1. Dosier- und Mischeinrichtung für Materialkomponenten zur Kunststoffverarbeitung, d.h. für Kunststoff— Grundmaterial und Zusatzstoffe wie Färbemittel, Füllstoffe und Additive, umfassend wenigstens zwei Vorratsbehälter, insbesondere in der Ausführung als Saugförderer, für je eine Materialkomponente, einen Mischtrichter zum Durchmischen der Materialkomponenten sowie gesteuerte Austragsmittel zur Abgabe einstellbarer Mengen wenigstens einer Materialkomponente in eine vom Vorratsbehälter zum Mischtrichter führende Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Austragsmittel zwei in der wenigstens einen von einem Zusatzstoff-Vorratsbehälter (12; 26; 27) zum Mischtrichter (15) führenden Leitung (16) mit Abstand voneinander angeordnete Schieber (21, 22) zur Abmessung einer vom Volumen (23) in dem Leitungsabschnitt (24) zwischen den Dosierschiebern (21, 22) definierten Materialkomponenten-Menge (Dosierschieber) umfaßt und daß der zwischen den Dosierschiebern (21, 22) befindliche Leitungsabschnitt (24) ein auswechselbares Leitungsstück (25; 25', 25") aufweist.

2. Dosier- und Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitung (16) zwischen einem Zusatzstoff-Vorratsbehälter (12; 26; 27) und dem Mischtrichter (15) mit Dosierschiebern (21, 22) sowie einem auswechselbaren Leitungsstück (25; 25'; 25") ausgerüstet ist.

3. Dosier- und Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (11) für das Grundmaterial selbst ein steuerbares Aus-

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tragsventil aufweist und über eine nicht absperrbare Leitung (14) unmittelbar mit dem Mischtrichter (15) verbunden ist.

4. Dosier- und Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Vorratsbehälter (11) für das Grundmaterial über eine mit Dosierschiebern (21, 22) und einem auswechselbaren Leitungsstück (25; 25'; 25") ausgerüstete Leitung (16) mit dem Mischtrichter (15) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das auswechselbare Leitungsstück (32) ein transparentes Leitungsstück (33) als Schauglas umfaßt.

6. Dosier- und Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das auswechselbare Leitungsstück (32) unter Wirkung einer Spannfeder (31) teleskopierbar ausgebildet ist und sich die Enden der Teleskopanordnung (34/35) an angrenzenden festen Widerlagern (13, 14) abstützen.

7. Einrichtung nach Ansprüche 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopanordnung (34/35) von einem Teleskoprohrpaar (23, 29; 33, 29) ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (34) der Teleskopan-Ordnung (34/ 35) im wesentlichen von dem auswechselbaren Leitungsstück (32) selbst und der andere Teil (35) von einem besonderen rohrförmigen Gleitstück (29) ausgebildet ist, welches unter Zwischenschaltung der Spannfeder (31) mit dem ersten Teil (34) teleskopiert.

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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden freien Enden der Teleskopanordnung {34, 35) mit einem sich an den Widerlagern (13, 14) abstützenden Flansch (28, 30) versehen ist.