EP0866017B1 - Vorrichtung zum Aufspannen eines Hülsenkörpers auf einen drehbar angetriebenen Rohrkörper - Google Patents

Vorrichtung zum Aufspannen eines Hülsenkörpers auf einen drehbar angetriebenen Rohrkörper Download PDF

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EP0866017B1
EP0866017B1 EP97104859A EP97104859A EP0866017B1 EP 0866017 B1 EP0866017 B1 EP 0866017B1 EP 97104859 A EP97104859 A EP 97104859A EP 97104859 A EP97104859 A EP 97104859A EP 0866017 B1 EP0866017 B1 EP 0866017B1
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EP
European Patent Office
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tubular body
disposed
housing
clamping
wall
Prior art date
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EP97104859A
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EP0866017A1 (de
Inventor
Hans Peter Schlumpf
Richard Gyr
Emil Wymann
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Schlumpf AG
Original Assignee
Schlumpf AG
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Publication date
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Priority to ES97104859T priority patent/ES2148865T3/es
Priority to US08/990,429 priority patent/US5979823A/en
Priority to JP10072231A priority patent/JPH115654A/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/18—Constructional details
    • B65H75/24—Constructional details adjustable in configuration, e.g. expansible
    • B65H75/242—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages
    • B65H75/243—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages actuated by use of a fluid
    • B65H75/2437—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages actuated by use of a fluid comprising a fluid-pressure-actuated elastic member, e.g. a diaphragm or a pneumatic tube
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T279/00—Chucks or sockets
    • Y10T279/10—Expanding
    • Y10T279/1021—Fluid-pressure actuator
    • Y10T279/1024—Directly expanding jaws
    • Y10T279/1029—Jaw is expansible chamber; i.e., bladder type

Definitions

  • the invention relates to a device with a its own longitudinal axis rotatably driven hollow cylindrical Tubular body and several clamping elements arranged thereon for non-positive clamping one for winding and / or unwinding flat material webs formed sleeve body, wherein the tubular body is oriented in the axial direction and with Gaseous medium to be loaded in the form of an interior closed pressure chamber, the related and distributed axially and circumferentially in the wall of the tubular body arranged clamping elements, which each radially relative to it when the interior is pressurized slidable outwards with the cylindrical inner wall of the clamping body to clamp and engage depressurized interior can be disengaged again are.
  • the present invention addresses the problem of Winding and / or unwinding flat sheet materials, such as Sheets of paper, plastic, metal foils or the like on or by a suitably trained for it Sleeve body. It is necessary that the Sleeve body either on a so-called mandrel or pushed onto a tension shaft in the axial direction and is operatively connected to it by suitable clamping means, that the sleeve body together with the mandrel respectively rotatable about a common longitudinal axis with the tension shaft is connected.
  • Clamping devices are generally known, in which, for example in a first variant on the outer jacket one around its longitudinal axis rotatable support tube several in the circumferential direction distributed and longitudinally oriented grooves are provided for receiving hoses or at a second variant, a single one oriented in the axial direction Hose arranged in the interior of the support tube is, the hoses by filling with a suitable medium be changed in the outer diameter such that with the external hoses or those in the interior of the support tube arranged hose related Pressure elements are pressed radially outwards and thereby engaging with the inner wall of the sleeve body are feasible.
  • a device for clamping a sleeve body onto one around its longitudinal axis rotatably driven tubular body is from US-A 5,518,203 a device is also known in which Device of the tubular body a self-contained and with pressure chamber to be fed in gaseous medium and several related and for example spiral cylindrical in the axial direction distributed to each other Has holes, in each one by one Sealing ring sealed clamping element is arranged.
  • FIG. 1 Another mounting device is known from US Pat. No. 4,147,312 a sleeve body rotatably driven about its longitudinal axis or the like, in which device on two axially spaced apart Mandrels or several on a hollow cylindrical shaft clamping elements in connection with a pressure chamber Shape of a circular clamping disc or an elongated one Clamping element are arranged, each by means of a associated piston unit are operatively connected.
  • This Device has a relatively complicated and expensive constructive structure, in which the first Piston unit arranged in chamber and pressurized with compressed air the hydraulic fluid present in a second chamber compressed and as a result the individual clamping or Clamping elements activated.
  • the sleeve body is adjustable by a number of axially and radially Sliders with one rotatable about its longitudinal axis driven support body engaged, the Sliders each in an inclined plane Guideway one of a piston / cylinder unit in axial Direction relative to the support body movable cylinder core arranged and depending on the direction of movement together with a clamping element arranged thereon can be adjusted radially outwards or inwards.
  • the invention has for its object a device according to the preamble of claim 1 improve that the clamping elements arranged on the tubular body during the winding and / or unwinding process, respectively transfer a sufficient clamping force to the sleeve body and thus when winding and / or unwinding the material webs a reliable cooperation with those around Ensure tubular body rotatably driven and after the respective process a problem-free release of the Allow sleeve body without additional tools.
  • the single clamping element one arranged in the wall of the tubular body Housing, one against the restoring force of a compression spring in the housing slidably arranged pressure piece and a resiliently deformable and with a hollow cylindrical Cover part and base plate formed on it
  • membrane body the membrane body with the hollow cylindrical Sheath part arranged in a recess in the housing as well as held and with the base plate the pressure piece is assigned such that this is under pressure Base plate with the cylindrical inner wall of the clamping body to clamp and engage pressure-relieved base plate due to the restoring force of the Compression spring can be disengaged.
  • the entire Length of the tubular body designed as a support element with the individual clamping elements arranged thereon a creates even tension.
  • the assembly or disassembly the individual clamping elements on the tubular body can be advantageous Wisely done from the outside.
  • Farther can fill and drain the pressure chamber Pipe body by means of appropriately arranged valves can be carried out without further, expensive aids.
  • the proposed device and the individual clamping elements have a simple constructive structure, which standardization and also economical production enable the same.
  • a device 10 for winding and / or unwinding flat materials in the form of Sheets of paper, plastic, metal foils or the like onto a sleeve body or from a sleeve body 1 shows a device 10 as the first exemplary embodiment and in FIG. 2 a device as a second exemplary embodiment 20 shown.
  • the first device 10 is one-sided stored mandrel and the second device 20 as both sides mounted tension shaft.
  • the two devices 10 and 20 are arranged offset from one another Provided clamping elements 30 or 30 'and each for receiving a sleeve body that can be slid on in the axial direction 5 (Fig.1) trained.
  • the first device shown in a schematic view in FIG 10 comprises a hollow cylindrical tubular body 15, which at one end by a not shown in Used sealed or by a way not shown Screwed fastened first flange 12 and to the other opposite end through a second flange 11 is closed.
  • the second flange 11 is schematic on one shown support element 1 a not shown Drive or brake unit attached.
  • the drive or braking unit can be the device 10 together with the clamping action of the clamping elements 30 or 30 ' on the tubular body 15 held sleeve body 5 around a common horizontal longitudinal axis X in the direction of arrow X 'or but be slowed down.
  • the tubular body 15 is shown partially cut away and you can see the tube wall 17 and the interior 18, which by the two at the ends of the tubular body 15th arranged and fastened flanges 11 and 12 as one in closed chamber is formed.
  • the device 10 comprises still a number in the circumferential and in the longitudinal direction on the tubular body 15 offset from one another Clamping elements 30 or 30 '.
  • the clamping elements 30 or 30 ' are each in a pipe wall 17 penetrating in the radial direction Recess 16 (Fig.5) arranged and not shown, known means attached sealingly.
  • the single tensioning element 30 or 30 ' is shown later in Connection described with Figures 3, 4 and 6.
  • the interior 18 of the two flanges at both ends 11 and 12 closed tubular body 15 of the device 10 essentially serves as a pressure chamber (reservoir), which after pushing on the sleeve body 5 by means of a 1 schematically illustrated pressure source 2 with a gaseous medium, for example with compressed air in of the order of 6 bar.
  • a pressure chamber which after pushing on the sleeve body 5 by means of a 1 schematically illustrated pressure source 2 with a gaseous medium, for example with compressed air in of the order of 6 bar.
  • check valve screwed into the tube wall 17 (not shown) provided which to relieve the pressure chamber and thus to release the sleeve body 5 for example, operated without additional aids can.
  • Fig.2 shows the second embodiment in view shown device 20, which has a hollow cylindrical Tubular body 25 and several in the circumferential and in the longitudinal direction clamping elements 30 arranged thereon offset from one another or 30 '.
  • the tubular body 25 is partially cut open shown and you can see the tube wall 27 and the interior 28.
  • the first device 10 is the Tubular body 25 at both ends by a not shown in Used sealed or by a way not shown Screw connection fastened flange 23 and 23 'closed.
  • the second device 20 is also available a drive unit, not shown, in operative connection, by means of which the device 20 together with the substantially by the clamping action of the clamping elements 30 or 30 'on the tubular body 25 held sleeve body (not shown) around a common horizontal longitudinal axis X in the direction of the arrow X 'can be rotatably driven.
  • the interior 28 of the two flanges at both ends 23, 23 'closed tubular body 25 of the device 20 essentially serves as a pressure chamber (reservoir), which after pushing on the sleeve body (not shown) by means of a pressure source shown schematically in FIG 3 for example with a gaseous medium, preferably but pressurized with compressed air in the order of 6 bar becomes.
  • a pressure source shown schematically in FIG 3 for example with a gaseous medium, preferably but pressurized with compressed air in the order of 6 bar becomes.
  • a pressure source shown schematically in FIG 3 for example with a gaseous medium, preferably but pressurized with compressed air in the order of 6 bar becomes.
  • the pressure source 3 is on the Pipe body 25, for example, screwed into the tube wall 27 or arranged on the one axle body 22
  • Check valve (not shown) is provided, which for Relieve the pressure chamber and thus to release the sleeve body preferably operated without additional aids can be.
  • the tensioning element 30 essentially comprises a housing 35, a pressure piece 40, a sleeve 45, a membrane body 55 and a compression spring 60. The parts of the tension member 30 will be described in detail below.
  • the preferably cylindrical housing 35 is formed of three separate and in the axial direction oriented, cylindrical recesses 36, 37 and 38 permeated.
  • the first recess 36 in the housing 35 is for guiding the Thrust piece 40 which with a first circle of annular contact edge 37 ' provided second recess 37 for receiving the with the Pressure piece 40 operatively connected compression spring 60 and likewise with a circular annular contact edge 38 'and a circular contact surface 38 "provided third recess 38 for receiving the membrane body 55 trained.
  • the pressure piece 40 has an elongated, cylindrical guide body 41 and at one end a molded thereon Flange 42, which is used for supporting the Guide body 41 of the pressure piece 40 circularly surrounding Compression spring 60 is provided.
  • the end face designated with 43 of the guide body 41 can for positive and positive connection with the inside 6 of the to be clamped Sleeve body 5 (Fig.5) with a not shown Corrugation.
  • the membrane body designed for the stroke movement of the pressure piece 40 55 has a first one, through a hollow cylindrical one Sheath part 46 formed and with a shoulder 46 ' provided interior 46 ", which for receiving the inner sleeve 45 serves and is delimited on the side facing the pressure piece 40 by a base plate 48.
  • a profile cross section U-shaped ring part 50 is formed, which is a curved part 49 and two molded onto it at a distance from one another Has walls 49 'and 49 ".
  • the U-shaped ring part 50 is with the outer wall 49 'on the shoulder 46' of the jacket part 46 and with the inner wall 49 "in the axial direction at a distance from the curved part 49 on the transverse to the jacket part 46 arranged base plate 48 molded on that the side opposite the first interior 46 " pocket 47 oriented in the direction of the pressure chamber 18, 28 of the tubular body 15, 25 is provided (FIG. 4).
  • Fig. 4 shows that in the assembled state and in section illustrated clamping element 30 and the housing 35 can be seen, that with the guide body 41 in the first cylindrical Recess 36 guided pressure piece 40, as well as on the Flange 42 of the pressure piece 40 and on the annular contact edge 37 'of the second recess 37 supported compression spring 60.
  • the membrane body 55 is with the jacket part 46 in the third recess 38 is arranged and is used by the and correspondingly dimensioned sleeve 45 against the inner wall 38 "is pressed and held in the housing 35
  • Pressure piece 40 is at the bottom plate 48 accordingly of the diaphragm body 55 applied pressure P counter the restoring force of the compression spring 60 according to the direction of the arrow Z 'in the axial direction outwards and with a corresponding one Pressure relief through the restoring force of the compression spring 60 in the direction of arrow Z "back to the starting position (FIG. 4) emotional.
  • the movement of the. Oriented in the axial direction Z ' Pressure piece 40 is through the annular contact edge 38 ' stop limited in the housing 35.
  • the device 10 is in section along the line V-V in Fig. 1 and on a larger scale and one recognizes the tubular body 15 with those penetrating the tubular wall 17 Bores 16 or threaded bores (not shown) for the clamping elements 30 or 30 '.
  • Fig. 5 illustrated embodiment are three in the circumferential direction distributed on the tubular body 15 clamping elements 30 or 30 'is provided, which of the present in the interior 18 Pressure to be applied so that in the Clamping element 30 or 30 'arranged and operatively connected to the bottom plate 48 of the membrane body 55 pressure piece 40th or 40 'pushed radially outwards and against the inner wall 6 of the sleeve body 5 to be clamped is pressed.
  • the number arranged in the circumferential direction on the tubular body 15 Clamping elements 30 or 30 ' is essentially dependent on the inner diameter of the sleeve body 5 to be clamped.
  • clamping elements 30 or 30 ' in the axial direction and in the circumferential direction of the tubular body can be arranged arbitrarily distributed to each other.
  • the clamping elements are a preferred embodiment 30 or 30 ', preferably on the tubular body 15 or 25 arranged so that they are spaced in the axial direction are that oriented in a direction transverse to the longitudinal axis X.
  • Fig. 6 shows a second shown in a schematic view Embodiment of the clamping element 30 'and can be seen a housing designated 35 ', which is in the axial direction displaceably arranged pressure piece 40 'and the other Membrane body 55 'arranged at the end of the housing 35' with the U-shaped ring part 50 '.
  • the housing 35 for screwing in a sealed manner into the tube wall 17 or 27 of the tube body 15 or 25 (Fig. 1, 2) with an external thread piece 33 and with a provided conical paragraph 34.
  • the conical paragraph 34 is like this trained that this an optimal seal in the Tubular body 15 or 25 screwed clamping element 30 'causes.
  • the guide body 41 'of the pressure piece 40' on the protruding from the housing 35 ' End for better investment and positive and non-positive Connection to the inner wall 6 of the sleeve body 5 (Fig.5) provided with a domed end face 43 '.
  • the on the housing 35 or 35 'of the clamping element 30 or 30' arranged membrane body 55 is preferably made of an elastic deformable material, for example hard rubber, Made of plastic or the like.
  • the existing or required pressure in the Pressure chamber 18 or 28 is preferably provided by a pressure gauge 8 or 8 'is displayed, which is in a clearly visible place of the tubular body 15 or 25 is arranged and attached.
  • the pressure gauge 8 or 8 ' for example on the end face of the flange 12 and in the second embodiment (Fig.2) the free end of the tubular body 25 may be arranged.
  • clamping elements 30 or 30 'described above are preferably sealing in the tube wall 17 or 27 of the tube body 15 or 25 pressed or screwed in.
  • the invention is not based on the exemplary embodiments described above limited so that more appropriate Configurations without the basic idea, but especially the Training and use of the as a pressure reservoir and support element provided tubular body 15 or 25 and the arrangement and formation of the individual clamping element 30 or 30 ' leaving the invention are also possible.

Landscapes

  • Unwinding Webs (AREA)
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem um die eigene Längsachse drehbar angetriebenen hohlzylindrischen Rohrkörper und mehreren daran angeordneten Spannelementen zum kraftschlüssigen Aufspannen eines zum Auf- und/oder Abwickeln flächiger Materialbahnen ausgebildeten Hülsenkörpers, wobei der Rohrkörper einen in axialer Richtung orientierten und mit gasförmigem Medium zu beschickenden Innenraum in Form einer geschlossenen Druckkammer, die damit in Verbindung stehenden und in axialer sowie in Umfangsrichtung verteilt in der Wand des Rohrkörpers angeordneten Spannelemente umfasst, welche jeweils bei druckbeaufschlagtem Innenraum relativ dazu radial nach aussen verschiebbar mit der zylindrischen Innenwand des aufzuspannenden Hülsenkörpers klemmend in Eingriff und bei druckentlastetem Innenraum wieder ausser Eingriff bringbar sind.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem Problem des Auf- und/oder Abwickelns flächiger Bahnmaterialien, wie beispielsweise Bahnen aus Papier-, Kunststoff-, Metallfolien oder dergleichen auf oder von einem entsprechend dafür ausgebildeten Hülsenkörper. Hierbei ist es erforderlich, dass der Hülsenkörper entweder auf einen sogenannten Spanndorn oder auf eine Spannwelle in axialer Richtung aufgeschoben und durch geeignete Spannmittel derart damit wirkverbunden ist, dass der Hülsenkörper zusammen mit dem Spanndorn beziehungsweise mit der Spannwelle um eine gemeinsame Längsachse drehbar wirkverbunden ist.
Zum Aufspannen von sogenannten Hülsenkörpern (Wickelhülsen) sind Spannvorrichtungen allgemein bekannt, bei welchen beispielsweise bei einer ersten Variante am äusseren Mantel eines um seine Längsachse drehbaren Tragrohres mehrere in Umfangsrichtung verteilte und in Längsrichtung orientierte Nuten zur Aufnahme von Schläuchen vorgesehen sind oder bei einer zweiten Variante ein einziger in axialer Richtung orientierter Schlauch im Innenraum des Tragrohres angeordnet ist, wobei die Schläuche durch Füllen mit geeignetem Medium derart im Aussendurchmesser verändert werden, dass mit den aussenliegenden Schläuchen beziehungsweise dem im Innenraum des Tragrohres angeordneten Schlauch in Verbindung stehende Druckelemente radial nach aussen gedrückt werden und dadurch mit der Innenwand des Hülsenkörpers klemmend in Eingriff bringbar sind. Diese bekannten Spannvorrichtungen haben unter Berücksichtigung der damit erreichbaren Spannkraft einen begrenzten Anwendungsbereich. Ausserdem ist der konstruktive Aufbau der mit den äusseren Nuten beziehungsweise mit den einzelnen Durchbrüchen für die Druckelemente versehenen Tragrohre relativ kostenaufwendig. Zudem sind die Schläuche, insbesondere aber die am äusseren Durchmesser angeordneten Schläuche verhältnismässig störanfällig.
Zum Aufspannen eines Hülsenkörpers auf einen um seine Längsachse drehbar angetriebenen Rohrkörper ist aus der US-A 5,518,203 weiterhin eine Vorrichtung bekannt, bei welcher Vorrichtung der Rohrkörper eine in sich geschlossene und mit gasförmigem Medium zu beschickende Druckkammer sowie mehrere damit in Verbindung stehende und beispielsweise spiralförmig in axialer Richtung verteilt zueinander angeordnete zylindrische Bohrungen aufweist, in welche jeweils ein durch einen Dichtring abgedichtetes Spannelement angeordnet ist. Die beispielsweise mit gleicher Mittelachse gegenüberliegend in der Wand des Rohrkörpers angeordneten und etwa kolbenförmig ausgebildeten Spannelemente werden bei Druckbeaufschlagung in bezug auf die Längsachse des Rohrkörpers radial nach aussen verschoben und dabei klemmend mit der Innenwand des aufzuspannenden Hülsenkörpers in Eingriff gebracht, wobei die einzelnen Spannelemente ausschliesslich durch Erzeugung eines Unterdrucks in der Druckkammer ausser Eingriff des Hülsenkörpers gebracht werden kann. Zudem ist zum Aufspannen des Hülsenkörpers ein relativ hoher Druck erforderlich, welcher jedoch nur kurzfristig aufrecht erhalten werden kann, so dass ein einwandfreies kraftschlüssiges Aufspannen des Hülsenkörpers nicht gewährleistet ist.
Aus der US-A 4,147,312 ist eine weitere Vorrichtung zum Aufspannen eines um seine Längsachse drehbar angetriebenen Hülsenkörpers oder dergleichen bekannt, bei welcher Vorrichtung an zwei in axialer Richtung im Abstand zueinander angeordneten Spanndornen oder an einer hohlzylindrischen Welle mehrere mit einer Druckkammer in Verbindung stehende Spannelemente in Form einer kreisförmigen Klemmscheibe oder eines länglichen Spannelements angeordnet sind, welche jeweils mittels einer zugeordneten Kolbeneinheit in Wirkverbindung stehen. Diese Vorrichtung hat einen relativ komplizierten und kostenaufwendigen konstruktiven Aufbau, bei welchem die in einer ersten Kammer angeordnete und druckluftbeaufschlagte Kolbeneinheit die in einer zweiten Kammer vorhandene hydraulische Flüssigkeit komprimiert und infolge dessen die einzelnen Klemm- oder Spannelemente aktiviert. Bei dieser Vorrichtung besteht weiterhin der Nachteil, dass die einzelnen Dichtelemente nach relativ kurzer Betriebszeit ein ausreichendes Abdichten der unter hohem Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit nicht mehr gewährleisten und somit die Flüssigkeit mit dem aufgespannten Hülsenkörper in Kontakt kommen kann und infolge dessen eine ausreichende Klemmwirkung nicht mehr gewährleistet ist und zudem der Hülsenkörper für weitere Auf- und Abwickelvorgänge nicht mehr verwendet werden kann.
Bei einer weiteren Spannvorrichtung gemäss der EP-A 0 413 890 wird der Hülsenkörper durch eine Anzahl axial und radial verstellbare Gleitstücke mit einem um seine Längsachse drehbar angetriebenen Tragkörper in Eingriff gebracht, wobei die Gleitstücke jeweils in einer als schiefe Ebene ausgebildeten Führungsbahn eines von einer Kolben/Zylindereinheit in axialer Richtung relativ zu dem Tragkörper verschiebbaren Zylinderkerns angeordnet und in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung zusammen mit einem jeweils daran angeordneten Klemmelement radial nach aussen oder nach innen verstellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend zu verbessern, dass die an dem Rohrkörper angeordneten Spannelemente während des Aufwickel- und/oder Abwickelvorgangs jeweils eine ausreichende Klemmkraft auf den Hülsenkörper übertragen und somit beim Auf- und/oder Abwickeln der Materialbahnen ein betriebssicheres Zusammenwirken mit dem um die Längsachse drehbar angetriebenen Rohrkörper gewährleisten und nach dem jeweiligen Vorgang eine problemlose Freigabe des Hülsenkörpers ohne zusätzliche Hilfsmittel ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das einzelne Spannelement ein in der Wand des Rohrkörpers angeordnetes Gehäuse, ein gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder in dem Gehäuse verschiebbar angeordnetes Druckstück sowie einen federelastisch verformbaren und mit einem hohlzylindrischen Mantelteil und daran angeformter Bodenplatte versehenen Membrankörper umfasst, wobei der Membrankörper mit dem hohlzylindrischen Mantelteil in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet sowie gehalten und mit der Bodenplatte dem Druckstück derart zugeordnet ist, dass dieses bei druckbeaufschlagter Bodenplatte mit der zylindrischen Innenwand des aufzuspannenden Hülsenkörpers klemmend in Eingriff und bei druckentlasteter Bodenplatte infolge der Rückstellkraft der Druckfeder ausser Eingriff bringbar ist.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird über die gesamte Länge des als Trägerelement ausgebildeten Rohrkörpers mit den einzelnen verteilt daran angeordneten Spannelementen eine gleichmässige Spannkraft erzeugt. Die Montage oder Demontage der einzelnen Spannelemente an dem Rohrkörper kann in vorteilhafter Weise problemlos von aussen erfolgen. Weiterhin kann das Befüllen und Entleeren des als Druckkammer ausgebildeten Rohrkörpers mittels entsprechend angeordneter Ventile ohne weitere, kostenaufwendige Hilfsmittel durchgeführt werden. Die vorgeschlagene Vorrichtung sowie die einzelnen Spannelemente haben einen einfachen konstruktiven Aufbau, welche eine Standardisierung und zudem eine wirtschaftliche Herstellung derselben ermöglichen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung und den Patentansprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
eine als erstes Ausführungsbeispiel in Ansicht dargestellte Vorrichtung zum Aufspannen eines Hülsenkörpers;
Fig.2
ein zweites Ausführungsbeispiel der in Ansicht dargestellten Vorrichtung;
Fig.3
ein als Sprengzeichnung und im Schnitt dargestelltes Spannelement für die Vorrichtung gemäss Fig.1 oder Fig.2;
Fig.4
das in zusammengebautem Zustand sowie im Schnitt dargestellte Spannelement;
Fig.5
einen in grösserem Massstab dargestellten Schnitt durch die Vorrichtung gemäss Fig. 1 entlang der Linie V-V ; und
Fig.6
eine in Ansicht dargestellte Variante des Spannelements für die Vorrichtung gemäss Fig.1 oder Fig.2.
Zum Auf- und/oder Abwickeln flächiger Materialien in Form von Bahnen aus Papier-, Kunststoff-, Metallfolien oder dergleichen auf einen Hülsenkörper oder von einem Hülsenkörper ist in Fig.1 als erstes Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung 10 und in Fig.2 als zweites Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung 20 dargestellt. Die erste Vorrichtung 10 ist als einseitig gelagerter Spanndorn und die zweite Vorrichtung 20 als beiderseitig gelagerte Spannwelle ausgebildet. Die beiden Vorrichtungen 10 und 20 sind mit versetzt zueinander angeordneten Spannelementen 30 oder 30' versehen und jeweils zur Aufnahme eines in axialer Richtung aufschiebbaren Hülsenkörpers 5 (Fig.1) ausgebildet. Die spezielle Ausgestaltung der beiden Vorrichtungen 10 und 20 sowie der einzelnen Spannelemente 30 und 30' werden nachstehend im einzelnen beschrieben.
Die in Fig.1 in schematischer Ansicht dargestellte erste Vorrichtung 10 umfasst einen hohlzylindrischen Rohrkörper 15, welcher an dem einen Ende durch einen in nicht näher dargestellter Weise abgedichtet eingesetzten oder durch eine nicht dargestellte Schraubverbindung befestigten ersten Flansch 12 und an dem anderen gegenüberliegenden Ende durch einen zweiten Flansch 11 verschlossen ist. Der zweite Flansch 11 ist an einem schematisch dargestellten Tragelement 1 einer nicht näher dargestellten Antriebs- oder Bremseinheit befestigt. Mittels der Antriebs- oder Bremseinheit kann die Vorrichtung 10 zusammen mit dem durch die Klemmwirkung der Spannelemente 30 oder 30' am Rohrkörper 15 gehaltenen Hülsenkörper 5 um eine gemeinsame horizontale Längsachse X in Pfeilrichtung X' angetrieben oder aber abgebremst werden.
In Fig.1 ist der Rohrkörper 15 teilweise aufgeschnitten dargestellt und man erkennt die Rohrwand 17 sowie den Innenraum 18, welcher durch die beiden an den Enden des Rohrkörpers 15 angeordneten und befestigten Flanschen 11 und 12 als eine in sich geschlossene Kammer ausgebildet ist. Die Vorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Anzahl in Umfangs- sowie in Längsrichtung an dem Rohrkörper 15 versetzt zueinander angeordnete Spannelemente 30 oder 30'. Die Spannelemente 30 oder 30' sind jeweils in einer die Rohrwand 17 in radialer Richtung durchdringenden Ausnehmung 16 (Fig.5) angeordnet und mit nicht dargestellten, an sich bekannten Mitteln abdichtend befestigt. Das einzelne Spannelement 30 oder 30' wird später in Verbindung mit den Figuren 3,4 und 6 beschrieben.
Der Innenraum 18 des an beiden Enden durch die beiden Flansche 11 und 12 verschlossenen Rohrkörpers 15 der Vorrichtung 10 dient im wesentlichen als Druckkammer (Reservoir), welche nach dem Aufschieben des Hülsenkörpers 5 mittels einer in Fig.1 schematisch dargestellten Druckquelle 2 mit einem gasförmigen Medium, beispielsweise mit Druckluft in der Grössenordnung von 6 bar beaufschlagt wird. Zum Anschliessen der Druckquelle 2 ist an dem Rohrkörper 15 ein beispielsweise in die Rohrwand 17 eingeschraubtes Rückschlagventil (nicht dargestellt) vorgesehen, welches zum Entlasten der Druckkammer und somit zur Freigabe des Hülsenkörpers 5 beispielsweise ohne zusätzliche Hilfsmittel betätigt werden kann.
Fig.2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel die in Ansicht dargestellte Vorrichtung 20, welche einen hohlzylindrischen Rohrkörper 25 sowie mehrere in Umfangs- sowie in Längsrichtung daran versetzt zueinander angeordnete Spannelemente 30 oder 30' umfasst. Der Rohrkörper 25 ist teilweise aufgeschnitten dargestellt und man erkennt die Rohrwand 27 sowie den Innenraum 28. Abweichend von der in Fig.1 dargestellten ersten Vorrichtung 10 ist bei der zweiten Vorrichtung 20 der Rohrkörper 25 an beiden Enden durch einen in nicht näher dargestellter Weise abgedichtet eingesetzten oder durch eine nicht dargestellte Schraubverbindung befestigten Flansch 23 und 23' verschlossen. An den beiden Flanschen 23 und 23' ist jeweils ein Achskörper 22 und 22' angeordnet, mittels welcher die Vorrichtung 20 in einer schematisch dargestellten Lagereinheit 21 und 21' abgestützt ist. Die zweite Vorrichtung 20 steht ebenfalls mit einer nicht dargestellten Antriebseinheit in Wirkverbindung, mittels welcher die Vorrichtung 20 zusammen mit dem im wesentlichen durch die Klemmwirkung der Spannelemente 30 oder 30' am Rohrkörper 25 gehaltenen Hülsenkörper (nicht dargestellt) um eine gemeinsame horizontale Längsachse X in Pfeilrichtung X' drehbar angetrieben werden kann.
Der Innenraum 28 des an beiden Enden durch die beiden Flansche 23,23' verschlossenen Rohrkörpers 25 der Vorrichtung 20 dient im wesentlichen als Druckkammer (Reservoir), welche nach dem Aufschieben des Hülsenkörpers (nicht dargestellt) mittels einer in Fig.2 schematisch dargestellten Druckquelle 3 beispielsweise mit einem gasförmigen Medium, vorzugsweise aber mit Druckluft in der Grössenordnung von 6 bar beaufschlagt wird. Zum Anschliessen der Druckquelle 3 ist an dem Rohrkörper 25 ein beispielsweise in die Rohrwand 27 eingeschraubtes oder aber an dem einen Achskörper 22 angeordnetes Rückschlagventil (nicht dargestellt) vorgesehen, welches zum Entlasten der Druckkammer und somit zur Freigabe des Hülsenkörpers vorzugsweise ohne zusätzliche Hilfsmittel betätigt werden kann. Bei der Anordnung des Rückschlagventils an dem Achskörper 22 steht dieses über ein nicht dargestelltes Kanalsystem mit dem Innenraum 28 des Rohrkörpers 25 in Verbindung. Bei einer stationären Druckquelle 3 kann diese über entsprechende Leitungen 4 oder 4' am Rohrkörper 25 beziehungsweise an dem mit dem nicht dargestellten Kanalsystem versehenen Achskörper 22 angeschlossen werden. Die eine Leitung 4' kann beispielsweise in nicht näher dargestellter Weise an dem Achskörper 22 befestigt werden.
Fig.3 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel das im Schnitt sowie in Längsrichtung der Mittelachse Z als Sprengzeichnung dargestellte Spannelement 30 für die Vorrichtung 10 oder 20 gemäss Fig.1 oder Fig.2. Das Spannelement 30 umfasst im wesentlichen ein Gehäuse 35, ein Druckstück 40, eine Hülse 45, einen Membrankörper 55 sowie eine Druckfeder 60. Die Teile des Spannelements 30 werden nachstehend im einzelnen beschrieben. Das vorzugsweise zylindrisch ausgebildete Gehäuse 35 wird von drei abgesetzt ausgebildeten und in axialer Richtung orientierten, zylindrischen Ausnehmungen 36,37 und 38 durchdrungen. Die erste Ausnehmung 36 in dem Gehäuse 35 ist zur Führung des Druckstücks 40, die mit einer ersten Kreis ringförmigen Anlagekante 37' versehene zweite Ausnehmung 37 zur Aufnahme der mit dem Druckstück 40 wirkverbundenen Druckfeder 60 und die ebenfalls mit einer Kreis ringförmigen Anlagekante 38' und einer zirkulären Anlagefläche 38" versehene dritte Ausnehmung 38 zur Aufnahme des Membrankörpers 55 ausgebildet. Das Druckstück 40 hat einen länglichen, zylindrischen Führungskörper 41 sowie an dem einen Ende einen daran angeformten Flansch 42, welcher zur abstützenden Anlage der den Führungskörper 41 des Druckstücks 40 zirkulär umgebenden Druckfeder 60 vorgesehen ist. Die mit 43 bezeichnete Stirnseite des Führungskörpers 41 kann zur formschlüssigen und kraftschlüssigen Verbindung mit der Innenseite 6 des aufzuspannenden Hülsenkörpers 5 (Fig.5) mit einer nicht dargestellten Riffelung versehen werden.
Der für die Hubbewegung des Druckstücks 40 ausgebildete Membrankörper 55 hat einen ersten, durch ein hohlzylindrisches Mantelteil 46 gebildeten und mit einem Absatz 46' versehenen Innenraum 46", welcher zur Aufnahme der Innenhülse 45 dient und auf der dem Druckstück 40 zugewandten Seite durch eine Bodenplatte 48 begrenzt ist. An dem Mantelteil 46 ist weiterhin ein im Profilquerschnitt U-förmig ausgebildetes Ringteil 50 angeformt, welches ein Bogenteil 49 sowie zwei daran im Abstand zueinander angeformte Wände 49' und 49" aufweist. Das U-förmige Ringteil 50 ist mit der äusseren Wand 49' an dem Absatz 46' des Mantelteils 46 und mit der Innenwand 49" in axialer Richtung derart im Abstand zu dem Bogenteil 49 an der quer zum Mantelteil 46 angeordneten Bodenplatte 48 angeformt, dass auf der dem ersten Innenraum 46" gegenüberliegenden Seite eine in Richtung der Druckkammer 18,28 des Rohrkörpers 15,25 orientierte Tasche 47 vorgesehen ist (Fig.4).
Fig.4 zeigt das in zusammengebautem Zustand sowie im Schnitt dargestellte Spannelement 30 und man erkennt das Gehäuse 35, das mit dem Führungskörper 41 in der ersten zylindrischen Ausnehmung 36 geführte Druckstück 40, sowie die an dem Flansch 42 des Druckstücks 40 sowie an der ringförmigen Anlagekante 37' der zweiten Ausnehmung 37 abgestützte Druckfeder 60. Der Membrankörper 55 ist mit dem Mantelteil 46 in der dritten Ausnehmung 38 angeordnet und wird durch die eingesetzte und entsprechend dimensionierte Hülse 45 gegen die Innenwand 38" gepresst in dem Gehäuse 35 gehalten. Das Druckstück 40 wird bei entsprechend an der Bodenplatte 48 des Membrankörpers 55 anliegenden Druckbeaufschlagung P entgegen der Rückstellkraft der Druckfeder 60 gemäss Pfeilrichtung Z' in axialer Richtung nach aussen und bei entsprechender Druckentlastung durch die Rückstellkraft der Druckfeder 60 in Pfeilrichtung Z" wieder in die Ausgangsstellung (Fig.4) bewegt. Die in axialer Richtung Z' orientierte Bewegung des Druckstücks 40 ist durch die kreisringförmige Anlagekante 38' in dem Gehäuse 35 anschlagbegrenzt.
In Fig.5 ist die Vorrichtung 10 im Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig.1 sowie in grösserem Massstab dargestellt und man erkennt den Rohrkörper 15 mit den die Rohrwand 17 durchdringenden Bohrungen 16 oder Gewindebohrungen (nicht dargestellt) für die Spannelemente 30 oder 30'. Bei dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei in Umfangsrichtung verteilt am Rohrkörper 15 angeordnete Spannelemente 30 oder 30' vorgesehen, welche von dem im Innenraum 18 vorliegenden Druck derart beaufschlagt werden, dass das in dem Spannelement 30 oder 30' angeordnete und mit der Bodenplatte 48 des Membrankörpers 55 in Wirkverdindung stehende Druckstück 40 oder 40' radial nach aussen geschoben und gegen die Innenwand 6 des aufzuspannenden Hülsenkörpers 5 gedrückt wird. Die Anzahl der in Umfangsrichtung am Rohrkörper 15 angeordneten Spannelemente 30 oder 30' ist im wesentlichen abhängig von dem Innendurchmesser des aufzuspannenden Hülsenkörpers 5.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die an dem Rohrkörper 15 oder 25 angeordneten Spannelemente 30 oder 30' in axialer Richtung sowie in Umfangsrichtung des Rohrkörpers beliebig verteilt zueinander angeordnet werden können. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Spannelemente 30 oder 30' vorzugsweise derart an dem Rohrkörper 15 oder 25 angeordnet, dass diese in axialer Richtung so beabstandet sind, dass in einer quer zur Längsachse X orientierten Schnittebene des jeweiligen Rohrkörpers 15 oder 25, wie in Fig.1 und Fig.2 dargestellt, lediglich ein Spannelement 30 oder 30' angeordnet ist. Durch diese Anordnung der erforderlichen Durchgangsbohrungen 16 wird die Stabilität des druckbeaufschlagten Rohrkörpers 15,25 weitgehend beibehalten.
Fig.6 zeigt ein zweites in schematischer Ansicht dargestelltes Ausführungsbeispiel des Spannelements 30' und man erkennt ein mit 35' bezeichnetes Gehäuse, das darin in axialer Richtung verschiebbar angeordnete Druckstück 40' sowie den am anderen Ende des Gehäuses 35' angeordneten Membrankörper 55' mit dem U-förmig ausgebildeten Ringteil 50'. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig.4 ist bei der in Fig.6 dargestellten Variante das Gehäuse 35 zum abgedichteten Einschrauben in die Rohrwand 17 bzw. 27 des Rohrkörpers 15 bzw. 25 (Fig.1,2) mit einem Aussengewindestück 33 sowie mit einem konischen Absatz 34 versehen. Der konische Absatz 34 ist so ausgebildet, dass dieser eine optimale Abdichtung des in den Rohrkörper 15 oder 25 eingeschraubten Spannelements 30' bewirkt. Bei dieser Variante ist der Führungskörper 41' des Druckstücks 40' an dem aus dem Gehäuse 35' herausragenden Ende zur besseren Anlage und form- und kraftschlüssigen Verbindung mit der Innenwand 6 des Hülsenkörpers 5 (Fig.5) mit einer bombiert ausgebildeten Stirnfläche 43' versehen.
Der an dem Gehäuse 35 oder 35' des Spannelements 30 oder 30' angeordnete Membrankörper 55 ist vorzugsweise aus einem elastisch verformbaren Material, beispielsweise aus Hartgummi, Kunststoff oder dergleichen hergestellt.
Der vorhandene beziehungsweise erforderliche Druck in der Druckkammer 18 oder 28 wird vorzugsweise durch ein Druckmessgerät 8 oder 8' angezeigt, welches an gut sichtbarer Stelle des Rohrkörpers 15 oder 25 angeordnet und befestigt ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig.1) kann das Druckmessgerät 8 oder 8' beispielsweise an der Stirnseite des Flansches 12 und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig.2) an dem freien Ende des Rohrkörpers 25 angeordnet sein.
Die vorstehend beschriebenen Spannelemente 30 oder 30' sind vorzugsweise abdichtend in die Rohrwand 17 oder 27 des Rohrkörpers 15 oder 25 eingepresst oder eingeschraubt.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, so dass weitere zweckmässige Ausgestaltungen ohne den Grundgedanken, insbesondere aber die Ausbildung und Verwendung des als Druckreservoir und Trägerelement vorgesehenen Rohrkörpers 15 oder 25 sowie die Anordnung und Ausbildung des einzelnen Spannelements 30 oder 30' der Erfindung zu verlassen, ebenfalls möglich sind.

Claims (10)

  1. Vorrichtung mit einem um die eigene Längsachse (X) drehbar angetriebenen hohlzylindrischen Rohrkörper (15;25) und mehreren daran angeordneten Spannelementen (30;30') zum kraftschlüssigen Aufspannen eines zum Auf- und/oder Abwickeln flächiger Materialbahnen ausgebildeten Hülsenkörpers (5), wobei der Rohrkörper (15;25) einen in axialer Richtung orientierten und mit gasförmigem Medium zu beschickenden Innenraum (18;28) in Form einer geschlossenen Druckkammer, die damit in Verbindung stehenden und in axialer sowie in Umfangsrichtung verteilt in der Wand (17;27) des Rohrkörpers (15;25) angeordneten Spannelemente (30;30') umfasst, welche jeweils bei druckbeaufschlagtem Innenraum (18;28) relativ dazu radial nach aussen verschiebbar mit der zylindrischen Innenwand (6) des aufzuspannenden Hülsenkörpers (5) klemmend in Eingriff und bei druckentlastetem Innenraum (18;28) wieder ausser Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Spannelement (30;30') ein in der Wand (17;27) des Rohrkörpers (15;25) angeordnetes Gehäuse (35;35'), ein gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder (60) in dem Gehäuse (35;35') verschiebbar angeordnetes Druckstück (40;40') sowie einen federelastisch verformbaren und mit einem hohlzylindrischen Mantelteil (46) und daran angeformter Bodenplatte (48) versehenen Membrankörper (55,55') umfasst, wobei der Membrankörper (55;55') mit dem hohlzylindrischen Mantelteil (46) in einer Ausnehmung (38) des Gehäuses (35;35') angeordnet sowie gehalten und mit der Bodenplatte (48) dem Druckstück (40;40') derart zugeordnet ist, dass dieses bei druckbeaufschlagter Bodenplatte (48) mit der zylindrischen Innenwand (6) des aufzuspannenden Hülsenkörper (5) klemmend in Eingriff und bei druckentlasteter Bodenplatte (48) infolge der Rückstellkraft der Druckfeder (60) ausser Eingriff bringbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Spannelement (30;30') als eine in die Rohrwand (17;27) des Rohrkörpers (15;25) abdichtend einpressoder einschraubbare Baueinheit ausgebildet ist, welche das Gehäuse (35;35'), das darin verschiebbar angeordnete Druckstück (40;40'), die Druckfeder (60) und den mit dem hohlzylindrischen Mantelteil (46) in dem Gehäuse (35;35') gehaltenen Membrankörper (55;55') umfasst.
  3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Spannelement (30;30') angeordnete Druckfeder (60) mit dem einen Ende an einer in dem Gehäuse (35;35') vorgesehenen ersten kreisringförmigen Anlagekante (37) und mit dem anderen Ende an dem mit einem angeformten Flansch (42) versehenen Druckstück (40;40') abgestützt ist.
  4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in bezug auf die Wand (17;27) des Rohrkörpers (15;25) radial nach aussen orientierte Verstellbewegung des einzelnen Druckstücks (40;40') durch den daran angeformten und mit einer in dem Gehäuse (35;35') vorgesehenen zweiten kreisringförmigen Anlagekante (38') in Eingriff bringbaren Flansch (42) begrenzt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Spannelement (30;30') angeordnete Membrankörper (55;55') auf der dem druckbeaufschlagten Innenraum (18;28) des Rohrkörpers (15;25) zugewandten Seite ein aus einem Bogenteil (49) sowie einem angeformten äusseren und inneren zirkulären Schenkel (49';49") im Profilquerschnitt etwa U-förmig ausgebildetes Ringteil (50) aufweist, welches mit dem inneren Schenkel (49") an der Bodenplatte (48) und mit dem äusseren Schenkel (49') an dem hohlzylindrischen Mantelteil (46) angeformt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (48) des Membrankörpers (55;55') zur Bildung einer dem Innenraum (18;28) des Rohrkörpers (15;25) zugewandten Tasche (47) im Abstand zu der Vorderkante des Ringteils (50) an dem inneren zirkulären Schenkel (49") angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (55;55') einstückig ausgebildet und mittels einer das hohlzylindrische Mantelteil (46) gegen die Innenwand (38") der Ausnehmung (38) pressenden Hülse (45) klemmend in dem Gehäuse (35;35') gehalten ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (55;55') aus elastisch verformbarem Material wie Hartgummi, Kunststoff oder dergleichen hergestellt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (30;30') in Umfangs- sowie in axialer Richtung im Abstand zueinander in die Wand (17;27) des Rohrkörpers (15;25) eingesetzt und derart angeordnet sind, dass bei beliebig gewählter und quer zur Längsachse (X) des Rohrkörpers (15;25) orientierter Schnittebene diese maximal ein einziges Spannelement (30;30') der verteilt zueinander angeordneten Spannelemente tangiert, vorzugsweise aber zwischen zwei beabstandeten Spannelementen angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rohrkörper (15;25') mindestens ein mit dem als Druck-Reservoir ausgebildeten Innenraum (18;28) in Verbindung stehendes und den momentanen Druck anzeigendes Messgerät (8;8') angeordnet ist.
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