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Dichtungspfropfen aus Faserstoffen Die Erfindung bezieht sich auf
die Herstellung von Dichtungspfropfen in kalibergenauer Gestalt nur durch Formung
der flüssigen Rohmasse ohne nachherige Bearbeitung. Verwendung finden dieselben
hauptsächlich in der Schießtechnik als Patronenpfropfen und zur absoluten, jedoch
lösbaren Abdichtung von Gefäßöffnungen als Verschlußpfropfen.
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Patronenpfropfen werden bisher aus einer dicken, beiderseits mit Papier
beklebten Haarfilzplatte gestanzt. Das Papier macht die Pfropfen gasdicht und schützt
die Kanten vor Verletzungen. Beim Stanzen drückt der Stempel den Haarfilz zusammen,
der erst wieder nach dem Verlassen des Schneidstockes annähernd auf seine ursprüngliche
Stärke zurückatmet: Die Pfropfenform ist nicht genau zylindrisch, die Mantelfläche
bleibt rauh und erhält in der Mitte meistens eine Einschnürung. Außerdem stehen
die beiden Kreisflächen selten parallel zueinander, sondern schief zur Mantelfläche.
Derartige Pfropfen dichten im Gewehrlauf nicht einwandfrei ab. Durch die ungenaue
Form kommt der Propfen schon in der Patrone zum schiefen Sitz und treibt beim Schuß,
die Schrotladung abgelenkt, aus dem Lauf. Man spricht dann. von einer schlechten
Streuung. Ein weiterer Nachteil der gestanzten Pfropfen liegt im Materialabfall,
dessen Wiederverwendung große Schwierigkeiten bereitet, wodurch die Herstellung
eine wesentliche Verteuerung erfährt.
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Auch der Versuch, formgenauere Pfropfen aus dicken, hartgearbeiteten
Pappen zu stanzen oder zu fräsen, schlug fehl, weil die Pfropfen infolge ihrer Härte
wenig elastisch sind und nur bei Vorhandensein eines leichten Paßsitzes verwendbar
bleiben. Ein leichter Paßsitz hat aber eine verminderte Abdichtung sowie eine schlechte
Führung im Gewehrlauf zur Folge und verursacht ein Flattern des Pfropfens, was das
Schußbild ungünstig beeinflußt. Ein strenger Paßsitz verbraucht für die Fortbewegung
des Pfropfens zum Großteil die Treibkraft der Pulverladung und verliert damit seine
Eignung.
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Pfropfen aus weicheren Pappen spalten bereits beim Stanzen und werden
dadurch unbrauchbar.
Aus diesen Gründen glaubte man verwendungsfähige
Pfropfen aus Faserstoffen, wie Holzstoff, Cellulose, Altpapier und anderen,. durch
Gießen in Formen, nachherigem Auspressen und Trocknen zu erhalten. Es ist
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bei ganz gleich, ob bei der Herstellung der Pfropfen das Auspressen mechanisch
mit Preßstempeln oder pneumatisch mit Druckluft erfolgt. Ausschlaggebend bleibt
immer die Art der Faserimprägnierung, die beschrittenen Wege der Faserverfilzung
bei der Entwässerung und die Art des Trockners der Formlinge.
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Die bekannten Vorschläge benutzen für die Imprägnierung der Fasern
Aufschwemmungen oder Lösungen von Kautschuk, Leim, Gummi, Wachs, pflanzlichem und
tierischem Fett oder Öl, Lack, Stearin, Paraffin, Gelatine, Seife, Guttapercha,
Harz, Gummilack, Teer und ähnliches. Alle diese Mittel müssen für ein Gießen in
Formen, den Fasern in großer Verdünnung zugeteilt werden und verlieren hauptsächlich
dadurch ihre Wirkung, weil sie bei der Entwässerung von den Abwässern fortgespült-
werden.
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Da besonders Patronenpfropfen eine nach allen Richtungen wirksame
Elastizität auf--weisen sollen, ist für die Herstellung vorgeschlagen worden, Cellulosefasern
zu verwenden und deren Aufbereitung so. zu gestalten, daß dieselben möglichst weitgehend
erhalten bleiben oder auch körnige Stoffe, wie Sägespäne u. dgl., zuzuteilen, um
das Gefüge locker zu erhalten und die Fasern besser zu verfilzen. Weiter ist festgestellt
worden, daß ein Mahlvorgang die Faser zerstört und verschleimt, die Entwässerung
stört oder - gar unmöglich macht, als .auch die Verfilzung und Bindung der Fasern
untereinander mindert. Außerdem erhöht der Anteil an Faserschleim die Härte der
fertigen Pfropfen und vernichtet die Elastizität, wodurch die Pfropfen unbrauchbar
werden. Dagegen klumpen nur lange Fasern infolge der leichten Wasserabgabe zusammen,
bringen bei der Entwässerung verschieden dichte Nester und gestalten den Formling
ungleich in seiner Verfilzung und Form. Alle mit langen Fasern hergestellten Formlinge
atmen nach Freigabe des Entwässerungsdruckes zurück. Es ist dabei gleichgültig,
ob derselbe mechanisch mit einem Preßstempel oder pneumatisch mit Druckluft ausgeübt
wird. Eine Veränderung der Form ist immer vorhanden. Weniger tritt dies bei Verwendung
gemahlener Stoffe auf.
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Werden so erzeugte Formlinge an der Luft getrocknet, dann behalten
sie bei langfaserigen Rohstoffen die zurückgeatmete -Form in ihrer Willkürlichkeit,
oder sie schrumpfen bei Verwendung von gemahlenen Rohstoffen zusammen: Auch eine
gänzliche Befreiung von Wasser und Feuchtigkeit aus langfaserigen Pfropfen in der
Form durch Einwirken eines :.luftstrom.es von 4 atü mit einer Temperatur _,b- aoo
bis 3oo° bringt keine Maßgenauig-"- eit. Denn der Druck bleibt einseitig in Rich-%°-:ttttig
des Luftstromes und drückt weniger dichte Körper mehr und umgekehrt dichtere Körper
weniger zusammen. Fasernester wirken sich an den Oberflächen nachteilig aus. Maßgenauigkeit
und gleichmäßige Dichte weisen solche Pfropfen ebenfalls nicht auf. Außerdem bringt
die Verwendung der überaus heißen Trockenluft die Gefahr einer Faserzerstörung (Verkohlung),
wenn der Trockenprozeß nicht rechtzeitig unterbrochen wird.
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Da die fortgeschrittene Technik an die Elastizität, Formgenauigkeit
und Festigkeit der Patronenpfropfen erhöhte Ansprüche stellt, müssen andere Wege
beschritten werden.
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Um ein stets gleichbleibendes und hochwertiges Schußbild zu erzielen,
muß der Patronenpfropfen außer einer bestimmten Elastizität und Festigkeit eine
kalibergenaue und glatte Mantelfläche erhalten. Die beiden Kreisflächen müssen parallel
und absolut senkrecht zur Mantelfläche liegen. Der Pfropfen muß also mathematisch
genau zylindrisch sein und während des Schusses auch so bleiben. Der Pfropfen darf
nicht nur einwandfrei abdichten, sondern er muß die Schrotfüllung geordnet vor sich
her treiben und darf diese beim Verlassen des Laufes nicht ablenken. Die Mantelfläche
des Pfropfens muß außerdem gefettet sein, um die Reibungswiderstände auf ein Tiefstmaß
herabzudrücken, den Lauf von Rückständen zu reinigen und vor dem Angriff von Gasen,
Metallablagerungen und Oxydationen zu schützen.
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Patronenpfropfen, hergestellt nach den Verfahren und mit der Vorrichtung
der Erfindung, erfüllen in allen Teilen die geschilderten Erfordernisse und machen
sie zu ihren Merkmalen. Im nachstehenden sind alle Einzelheiten beschrieben.
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Die notwendige Elastizität, die absolute Formgenauigkeit, die gewünschte
Festigkeit und Gasdichtheit sichert nur eine geformte Menge sperriger, untereinander
gut verfilzter Fasern, die nur an der Oberfläche verkittet sind. Es handelt sich
also um Schaffung eines elastischen Faserkernes, der mit einem dünnen, starren Mantel
umgeben ist. Diese Maßnahme bildet die Erfindungsgrundlage.
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Es genügt noch nicht, Faserstoffe mit Flüssigkeiten zu einem Brei
zu verrühren, in Formen zu gießen, und darin die Verdünnungsflüssigkeit abzupressen,
die Formlinge
aus der Form zu entfernen und an dei# Luft bzw. im
Heißluftstrom zu trocknen oder in der Form die Feuchtigkeit durch einen hochgespannten
Heißluftstrom zu beseitigen, um die Oberfläche eines elastischen Kernes verkitten
zu können. Im Gegenteil, Kern und Oberfläche erhalten gleiche Eigenschaften. Das
Raummaß des Formlings wechselt mit der Stärke der Auspressung. Schwache Pressung
bringt ein Schwinden., starke Pressung jedoch ein Quellen während der Trocknung.
Die Formlinge weichen stets von der zylindrischen Form ab. Das Gefüge ist porös,
ungleichmäßig und wenig fest. Wird die Mantelfläche mit Ölen, Fetten, Paraffin o.
dgl. getränkt, dann saugt der Formling diese Stoffe ein, ohne sie bei Verwendung
des Formlings wirksam-werden zu lassen. Der Verbrauch an Fettungsmitteln wird groß
und die Fettung selbst sehr teuer.
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Erst durch bedingte Trocknung in heißen Formen bildet sich der erfindungsgemäße
dünne, starre Mantel um den elastischen Faserkern. In der Form sind alle Fasern
gespannt und wollen voneinander. Unterstützt wird dieser Zustand durch die entwickelnden
Dämpfe. Dadurch werden die an der Mantelfläche des Formlings liegenden Fasern fest
an die Wände der Form gedrückt, verkrusten und bilden ein festes, dünnes Fasergefüge,
während die im Innern liegenden Fasern gedämpft, ihrer Starrheit beraubt werden
und elastisch bleiben. Formveränderungen sind dadurch ausgeschlossen, weil die Fasern
nicht mehr in der Lage sind, zurücka:tmen zu können. Die Trockentemperatur muß dabei
über der Verdampfungstemperatur der Verdünnungsflüssigkeit liegen, darf aber die
Verkohlungstemperatur der Fasern wegen Zerstörungsmöglichkeit nicht erreichen. Zur
Schonung des Fasermaterials kann die Verdampfungstemperatur durch Trocknen im Vakuum
herabgesetzt werden. Eine zusätzliche Imprägnierung der Fasern in der Masse begünstigt
die Festigkeit und Glätte der Oberfläche, ohne dem Kern die Elastizität zu nehmen.
Die Fettung wird sparsam, billig und wirksam. Die Art des Faserstoffes und die Imprägnierungsweise
ist für die Erreichung eines vollen Erfolges von ausschlaggebender Bedeutung. Entsprechende
Richtlinien sind in der Folge zusammengestellt.
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Die verwendeten Fasern müssen sperrig und frei von Kittstoffen sein.
Sperrig wegen einer gleichmäßigen Verfilzung und Erreichung einer vorzüglichen,
Elastizität, frei von Kittstoffen für eine rasche Entwässerung bzw. Abpressung der
Verdünnungsflüssigkeit, eine schnelle Trocknung und eine gute Imprägnierung. Dabei
spielt die Fasermenge keine ausschlaggebende Rolle. Die festesten Formlinge bei
ganz gleichmäßiger Dichte und Elastizität ergeben ein Gemisch von langen und kurzen
Fasern. Die gemahlenen Fasern müssen vor Gebrauch durch Waschen vom Faserschleim
(Kittstoff) befreit worden sein. Demnach eignet sich als Rohstoff ganz besonders
aus mechanisch aufgeschlossenem Holz hergestellter Holzfaserstoff, der durch Auswaschen
von dem Faserschleim und feinsten Fasertrümmern befreit ist und ohne jede Pressung
lediglich durch Entziehung des bei seiner Herstellung ihn umgebenden Wassers getrocknet
ist.
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Wird bei der Herstellung der flüssigen Rohmasse, wie bereits erwähnt,
ein hoher Verdünnungsgrad angewendet, so ist eine gute Verteilung der Einzelfaser
in der Masse und ein leichtes -Abpressen in der Form gesichert, auch eine brauchbare
Verfilzung gegeben. Aber die Imprägnierung der Fasern verschlechtert sich bis zur
Unwirksamkeit, da die Imprägniermittel an den Fasern nicht haftenbleiben, sondern.
zum Großteil abgespült werden und mit den Flüssigkeiten abgehen. Weiter bedingen
hohe Verdünnungsgrade teure, räumlich große und langsam arbeitende Vorrichtungen,
welche wenig wirtschaftlich sind.
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Kommt ein niedriger Verdünnungsgrad zur Verwendung, dann .ist eine
schlechte Faserverteilung und als Folgerung eine klumpenhafte, somit eine unbrauchbare
Verfilzung vorhanden. Die Formen füllen sich ungleichmäßig, das Auspressen der Masse
bleibt schwierig, und die Formlinge erhalten Lunkerstellen, die den Gebrauch in
Frage stellen. Dagegen ist eine gute Imprägnierung möglich, weil der Faserfilz die
Imprägniermittel in jedem gewünschten Maße behält.
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Erfährt aber die Dichte der Verd..ünnungsflüssigkeit beispielsweise
durch Zusatz von Stärkekleister oder Leim eine solche Veränderung, daß alle physikalischen
Kräfte aufgehoben werden, welche ein Absinken oder Steigen der Fasern in der Flüssigkeit
hervorrufen und nur den Schwebezustand erreichen lassen, dann lagern die einzelnen
Fasern in der Verdünnungsflüssigkeit nicht nur in einer Richtung, sondern liegen
wirr durcheinander. Dadurch wird mit geringen Mengen von Verdünnungsflüssigkeit
eine vorzügliche Faserverteilung, eine gleichmäßige Füllung der Form, eine rasche
Flüssigkeitsabgabe und infolge Verketten der Fasern während des Abpressens eine
einwandfreie Verfilzung erhalten. Auch jeder gewünschte Imprägnierungsgrad der Fasern
wird möglich.
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Die Bildung eines besonders widerstandsfähigen Mantels tun den Formling
unter Beibehaltung eines elastischen Kernes geschieht in der Weise, daß der Rohmasse
pulverförmige,
in kaltem Wasser unlösliche Stoffe, wie beispielsweise
rohe Stärke, pulverisiertes Kunstharz (Bakelite) o. dgl., zugeteilt werden, die
erst während des Trockenvorganges durch Temperaturzufuhr verkleistern, sich lösen
oder verflüssigen, sich nur an den Flächen der heißen Form verdichten, verkrusten
oder ausfällen und im Innern des Formlings die bindende Wirkung durch Auskochen
und Ausdämpfen ganz oder teilweise verlieren. Zum Regeln der Härte und Starrheit
des verkrusteten Mantels können bekannte Mittel, wie Glycerin, Öl, Fett u. dgl.,
der Rohmasse beigegeben werden. Beim Füllen und Entwässern muß die Form kalt sein
und darf erst während des Trockenvorganges Wärmezufuhr erhalten.
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Die auf diese Weise hergestellten Patronenpfropfen erfüllen alle Bedingungen,
welche der heutige Stand der Schießtechnik fordert.
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Es sei noch besonders erwähnt, daß die Pfropfen als Treibspiegel auch
jeder Geschoßform angepaßt werden können. Diese Möglichkeit erfüllt den Wunsch,
einerseits zwischen Geschoß und Pulverladung eine zuverläßlicheAbdichtung zu schaffen
und damit die Treibwirkung der Gase zu erhöhen, andernteils dem Geschoß eine gute
Führung zu geben als auch den Lauf bei jedem Schuß zu reinigen und zu fetten.
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Das große Gebiet der Verschlußpfropfen erfährt durch die Erfindung
insofern einen bedeutungsvollen Fortschritt, als dem Pfropfen jede erforderliche
genaue Gestalt und durch bekannte Imprägniermittel jede ge-s -wünschte Eigenschaft,
ob hart oder -weich,' starr oder elastisch, saugfähig oder Flüssigkeiten abweisend,
dicht - oder durchlässig, säure- oder basenfest, leitend oder isolierend, brennbar
oder flamm- bzw. glimmsicher u. dgl., gegeben werden kann. Für- diese Zwecke kommen
pflanzliche, tierische, künstliche und mineralische Stoffe in Betracht, die für
die Eigenschaften der Pfropfen mitbestimmend sind. Darunter fallen beispielsweise:
Holzfaserstoff, Holzstoff, Cellulose, Altpapier, Textilabfälle der Baumvoll-, Leinen-,
Jute- und Sisalindustrie, Abfälle der Schafwollspinnereien und Tuchfabriken, Abfälle
der Kunstseidenindustrie, Abfallasbest u. a. Wichtig bleibt dabei die Beseitigung
des Faserschleimes für eine leichte Entwässerung bzw. Abpressung der Verdünnungsflüssigkeiten
und für eine einwandfreie Imprägnierung.
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Das Verfahren kann auch auf andere Gegenstände jeder Form und Größe
ausgedehnt werden, welche gleichen oder ähnlichen Bedingungen unterworfen sind.
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Die Vorrichtung zur Erfüllung des vorstehenden Verfahrens ist beispielsweise
auf beiliegender Zeichnung schematisch dargestellt und weist folgende Eigenschaften
auf.
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Die in einem Holländer aufgeschlagenen Faserstoffe, die von Kittstoffen
befreit sind, gelangen in die Rührbütten i und 2, welche zum wechselseitigen Ansatz
der Masse, bestehend aus Fasern, Verdünnungsflüssigkeit' und Imprägniermitteln,
dienen; Kolbenpumpe3 mit gesteuerten Saug- und Druckventilen befördert die Masse
aus einer der beiden Rührbütten in zeitlich bemessenen Unterbrechungen und stets
gleichen Mengen, die dem Arbeitsgang der Formmaschine und der Größe des Formlings
entsprechen, in das kippbare Rührwerk q.. Dasselbe schüttet die Masse unmittelbar
durch den E:inguß 5 bei geöffnetem Schieber 6 in den Aufsatz 7 und Form 8, welche
die flüssige Masse restlos aufnehmen. Die Mantelfläche des Aufsatzes 7 ist für eine
rasche Abgabe der Verdünnungsflüssigkeit mit feinen Löchern versehen, die so klein
gewählt sind, daß keine Fasern hindurchgehen können. Form 8 besitzt einen ebenso
gelochten Boden. Schieber 6 schließt nach der Füllung die obere Öffnung des Aufsatzes
7 und läßt Druckluft eintreten. Diese beschleunigt die Abgabe der Verdünnungsflüssigkeit
und sorgt für eine ständige Reinigung des Aufsatzes 7 und deren Mantellöcher. Hierauf
geht Schieber 6 in die Urstellung zurück. Aufsatz 7 und Form 8 wandern unter den
Preßstempel9, der bei seiner Absatzbewegung die Masse -weiterentwässert und in die
Form 8 drückt. Die ausgepreßte Verdünnungsflüssigkeit wird in Rinnen i i aufgefangen
und für einen neuen Masseansatz gesammelt. Verbrauchte Imprägniermittel werden ergänzt.
Aufsatz 7 geht in die Füllstellung zurück. Eine leere Form 8- wird unter Aufsatz
7 geschoben. Die Vorrichtung ist dann wieder füllbereit, und der Vorgang wiederholt
sich von neuem. Die gefüllte Form 8 wird mit einem Deckel 9 verschlossen und einer
Trockenvorrichtung i2, die eine Trokkenkammer oder eine Heizplattenpresse sein kann,
zugeführt. Die Dämpfe entweichen durch den gelochten Boden der geschlossenen Form
B. Dabei ist es aber gleichgültig, ob der gelochte Boden nach unten, oben oder seitwärts
gerichtet ist. Der gelochte Boden kann auch wegfallen, wenn keine Siebmarkierung
gestattet ist. Dann entweichen die Dämpfe in Überdruck durch die Zwischenräume von
Form 8 und Deckel io. Nach vollendeter Trocknung werden die Formen 8 entleert und
zur Einführung in die Maschine zum Fetten bereitgestellt. Das Fetten der getrockneten
Formlinge erfolgt in einem Rohr 13, das zur Aufnahme der Formlinge einen Aufsatz
1q. besitzt. Der durch Kurbelbetrieb bewegte Stempel 15 drückt jeweils einen
Formling
in das Rohr 13. Beim Durchwandern passieren die Formlinge die gelochte Stelle 16
mit Fettkammer 17 und erhalten eine gleichmäßige, fettbenetzte Mantelfläche,. Nach.
Verlassen des Rohres 13 fallen die fertigen Formlinge auf das Transportband
i&, um nach der Verpackungsstelle befördert zu werden.
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Liegt eine pulverförmige und wasserunlösliche Imprägnierung vor, dann
sind die Formlinge auf der geschilderten Formmaschine abzupressen und im Bedarfsfalle
auch zu trocknen. Nach dem Abpressen bzw. Trocknen werden die Formen nicht entleert,
sondern in eine Imprägniermaschine eingeführt, die aus einem kippbaren Rührwerk
4., einem Einlauf 5, einem Schieber 6, einem Aufsatz 7, dessen Mantel jedoch ungelocht
ist, besteht. Das in das kippbare Rührwerk .4 gegebene Lösungsmittel in flüssiger
Form wird bei geöffnetem Schieber 6 in den Aufsatz 7 geschüttet und bei geschlossenem
Schieber mittels Druckluft durch den Formling gepreßt. Form 8 verläßt die Imprägniermaschine,
wird mit Deckel g geschlossen und nochmals der . Trockenvorrichtung 1z- zugeführt.
Nach vollendeter Trocknung -wird Form 8 entleert und der Formling erforderlichenfalls,
wie bereits beschrieben, gefettet.