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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schleiers oder einer Matte aus Fasern aus thermoplastischem Material, insbesondere aus Glasfasern, mit Spinnköpfen, aus denen Fäden von Schmelzgut in einen Ziehgasstrom oberhalb einer Transporteinrichtung austreten, Blaseinrichtungen, um die Fäden unter Einwirkung der Ziehgase wie Luft, Dampf oder heissen Gasen in Fäden umzuwandeln, und einer gegen die Transporteinrichtung hin konvergierenden, zwischen Spinnköpfen und Transporteinrichtung angeordneten Führungseinrichtung, durch die die Fasern auf die Transporteinrichtung aufgebracht werden, wobei die Führungseinrichtung sich bis in die Nähe der Transporteinrichtung erstreckt.
Es ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Stapelfaserkammzügen bekannt, bei welcher zur Führung von Fäden aus thermoplastischem Material von einem Spinnkopf weg bis in die Nähe einer Transporteinrichtung eine gegen die Transporteinrichtung konvergierende Führungseinrichtung vorgesehen ist, die zu einem Spalt verengt ist, unter welchem sich seiner Länge nach ein endloses Transportseil unter Aufnahme von Schlingen der Fasern bewegt und die Schlingen einer sich drehenden Sammelvorrichtung zuführt, die sie zu einem Kammzug verarbeitet. Unterhalb des Transportseiles und quer zu dessen Laufrichtung bewegt sich ein Transportband, das die wenigen Fasern zu einer beliebigen Weiterverarbeitung aufsammelt, die an dem Transportseil vorbeifallen.
Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung verwendet man einen Spinnkopf, dessen Öffnungen horizontal in Reihen angeordnet sind, die zur Vorschubrichtung der Transporteinrichtung parallel liegen. Unterhalb des Spinnkopfes, in dessen Nähe und parallel zu seinen Spinndüsen ist eine Blaseinrichtung angeordnet, die ein gasförmiges Strömungsmittel wie etwa Luft oder Dampf unter Druck auf die Schmelzmassefäden abgibt und diese durch Zerteilung und Ausziehung in Fasern verwandelt. Diese Blaseinrichtung ist im unteren Teil mit einem Stutzen einstückig ausgebildet, der senkrechte Wände und einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und dazu bestimmt ist, den Gasstrahl sowie die erzeugten Fasern zur Transporteinrichtung hinzuleiten.
Diese Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise in Richtung der Transporteinrichtung durch zwei rechteckige Platten ergänzt werden, die symmetrisch beidseits des Faserstrahles angeordnet sind, wobei jede Platte um eine waagrechte, zur Vorschubrichtung der Transporteinrichtung parallele Achse beweglich ist und wobei eine jede dieser Achsen mit dem oberen Rand der entsprechenden Platte verschweisst ist. Diese Platten, auch als bewegliche Deflektoren bezeichnet, befinden sich in einer synchronisiert schwingenden Bewegung mit einer Frequenz von 240 bis 600 Impulsen pro Minute und mit einer Winkelamplitude solcher Art, dass die auf den Faserstrahl übertragenen Schwingungen die Verteilung der Fasern auf die gesamte Breite der Transporteinrichtung bewirken.
Verwendet man gleichzeitig zwei oder mehrere Vorrichtungen dieser Art für die Erzeugung von Fasern, wobei diese nebeneinander senkrecht zur Richtung der Bewegung der Transporteinrichtung angebracht sind, so betätigt man synchron, jedoch phasenverschoben einen jeden der beweglichen Deflektoren derart, dass die Fasernstrahlen in jedem Augenblick auf der Transporteinrichtung zusammenlaufen.
Die Erfindung hat nun zum Ziel, die Vorrichtungen der oben erwähnten Art zu vervollkommnen, so dass man dank dieser Vervollkommnung Faserschleier und-matten von grosser Homogenität erhält, ohne dass man bewegliche Verteilungseinrichtungen benötigt.
Gemäss der Erfindung ist zu diesem Zwecke die eingangs erwähnte Vorrichtung so ausgebildet, dass die Führungseinrichtung aus einer Verteileinrichtung und einer Formungseinrichtung besteht, die unterhalb der Blaseinrichtungen für das Ziehgas angeordnete Verteileinrichtung zwei einander gegenüberstehende ebene Flächen aufweist, die in der Strömungsrichtung der Ziehgase konvergieren und zur Hauptachse der Verteileinrichtung symmetrisch sind, wobei die als Stutzen ausgebildete Verteileinrichtung eine Ausgangsquerschnittsfläche aufweisen, die zumindest gleich der Eingangsquerschnittsfläche ist, und dass unmittelbar unterhalb des Ausganges des Stutzens die Formungseinrichtung anschliesst, die gleichfalls zwei grosse ebene Flächen aufweist, die zumindest auf einem Teil ihrer Länge, nämlich im Bereich des Austrittsquerschnittes konvergieren.
Es wurde gefunden, dass dank der Verwendung eines solchen Stutzens das beim Durchgang durch denselben von den Ziehgasen bewirkte Ausziehen der Schmelzgutfäden in regelmässiger Art erfolgt, ohne dass die Fäden die Tendenz hätten, ihre Richtung gegen die Mitte hin zu verschieben und sich von den Rändern des Stutzens zu entfernen, wobei sich neue Zusammenballungen von Fasern ergeben würden. Daraus ergibt sich, dass die gewonnenen Fasern beim Austritt aus dem Stutzen ein homogenes Ganzes bilden, was zu einer gleichmässigen Verteilung dieser Fasern auf der Transporteinrichtung führt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Stutzen mit örtlich wirkenden Verengungseinrichtungen versehen, die eine Regelung der Form des Querschnittes beim Ausgang ermöglichen, so dass die Austragung und die Orientierung der Gasstrahlen, welche die Fasern mitreissen, und damit auch die Verteilung der Fasern auf der Transporteinrichtung geregelt werden.
Diese Verengungseinrichtungen können Schrauben sein, die getrennt auf den unteren Teil einer jeden grossen Basis des Stutzens einwirken und sich auf einen feststehenden, vom Stutzen unabhängigen Teil aufschrauben. Diese Ausführungsform gewährt eine besonders gute bequeme Einstellbarkeit.
Wenn man beispielsweise durch Festziehen aller Schrauben die Ausgangsöffnung des Stutzens maximal verengt, wobei die beiden Längskanten dieser Öffnung parallel bleiben, so erzielt man einen sehr ausgebreiteten Faserstrahl, der in Höhe der Transporteinrichtung eine grosse Fläche bedeckt. Wenn man hingegen die
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Ausgangsöffnung durch Verengung so einstellt, dass man eine grosse Lichtöffnung mit parallelen Randkanten erhält, so stellt man fest, dass die Spur des Bündels auf der Transporteinrichtung viel kürzer ist, wobei ihre Länge in der Grössenordnung jener des Spinnkopfes selbst gelegen ist.
Bei Zwischeneinstellungen etwa beim Festziehen der äusseren und Lockern der inneren Schrauben erhält man ein Bündel, dessen Spur auf der Transporteinrichtung sich einer Kreisfläche nähert ; falls man die äussersten Schrauben lockert und die inneren festzieht, wird der Strahl zweigeteilt und die Fasern verteilen sich auf zwei Stellen der Transporteinrichtung. Durch entsprechende Einstellung der Spannschrauben kann man so Faserstrahlen von verschiedener Querschnittsform erzielen, die auf diese oder jene Stelle der Transporteinrichtung gerichtet sind.
Nach einem bekannten Merkmal können der Spinnkopf, die Blaseinrichtung und der zugehörige feststehende Stutzen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung angebracht sein. Dank dem Stutzen mit verstellbarer Austrittsöffnung ist es möglich, den Faserstrahl über die gesamte Breite der Transporteinrichtung regelmässig auszubreiten. Diese Arbeitsweise führt in Kombination mit der Vorwärtsbewegung der Transporteinrichtung zur Gewinnung homogener Faserschleier. Der Stutzen mit verstellbarer Austrittsöffnung erlaubt also die Weglassung der bei den bekannten Vorrichtungen verwendeten Deflektoren.
Vorteilhaft ist es gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung, dem Stutzen ein solches Profil zu geben, dass man von jeder Öffnung des Spinnkopfes durch den Gang der Blaseinrichtung und des Stutzens zumindest die gesamte Breite der Transporteinrichtung sehen kann.
Die Erfindung sieht vor, die Formungseinrichtung unmittelbar unterhalb des Stutzens anzubringen, wobei eine Lufteinführungseinrichtung ins Innere der Formungseinrichtung zwischen dem Ausgang des Stutzens und dem Eingang der Formungseinrichtung angeordnet sein kann. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Regelung der Gleichmässigkeit, der Grösse und der Abnahme der Geschwindigkeit des Austrittes des gasförmigen Strömungsmittels, das die Fasern zu der Formungseinrichtung mitreisst, durch die kombinierte Wirkung der Änderung des Querschnittes der Formungseinrichtung und die Einführung zusätzlicher Strömungsmittel gewährleistet.
Die für die Einführung zusätzlicher Strömungsmittel vorgesehenen Einrichtungen können so angeordnet und geregelt sein, dass die Menge des Strömungsmittels pro Flächeneinheit durch alle waagrechten Querschnitte der Formungseinrichtung hindurch im wesentlichen konstant bleibt.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der nachstehenden Beschreibung ergeben, die sich auf Ausführungsformen bezieht, die sich als den Rahmen der Erfindung nicht einschränkende Beispiele verstehen. Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht der Verteileinrichtung bzw. des Stutzens einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Stutzen und seine Verstelleinrichtung, Fig. 3 die Vorderansicht der Verteileinrichtung, die eine Faserschicht über die ganze Breite eines Transportorgans erzeugt, Fig. 3a eine Ansicht des Ausgangsspaltes des Stutzens, Fig. 4 schematisch eine Seitenansicht einer andern Verteilungsart der Erfindung, Fig. 5 einen Schnitt der Fig. 4 nach einer Ebene, die senkrecht zur Achse des Spinnkopfes verläuft, Fig. 6 eine Variante der Vorrichtung gemäss Fig. 4 in einem Schnitt analog zu jenem der Fig. 5, Fig.
7 eine Ansicht einer andern Ausführungsform gemäss der Erfindung, Fig. 8 einen Schnitt der Fig. 7 nach einer Ebene senkrecht auf die Achse des Spinnkopfes, Fig. 9 eine schematische Ansicht einer andern Ausführungsform der Erfindung, Fig. 10 einen Schnitt der Fig. 9 nach einer Ebene senkrecht zur Achse des Spinnkopfes, Fig. 11 eine Variante der Vorrichtung gemäss Fig. 9 in einem Schnitt analog zu jenem der Fig. 10, Fig. 12 in Seitenansicht eine andere Ausführungsform der Erfindung und Fig. 13 einen Schnitt der Fig. 12 in einer Ebene senkrecht zur Achse des Spinnkopfes.
In Fig. 1 ist ein Behälter--l--dargestellt, in dem sich geschmolzenes Glas befindet. Unter diesem Behälter ist eine Reihe--3--von Spinn düsenöffnungen angeordnet. Es ist in dieser Figur auch der Stutzen --4-- dargestellt, dessen obere Öffnung sich gegenüber der Reihe der Spinndüsenöffnungen befindet und der an einen Kasten--5--angesetzt ist, der mit einer nicht dargestellten Zuleitung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels in Verbindung steht. Der Ausgangsspalt des Stutzens ist mit--12--bezeichnet. Die grossen Flächen des Stutzens haben Trapezform und konvergieren gegen seine grosse Basis. Auf dem Kasten-S-- sitzen Halter--6--, in welchen Einstellschrauben--10--gelagert sind, die auf die Flächen --11-- des Stutzens einwirken.
Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Anordnung der Schrauben --10--. Diese wirken mit den mit Gewinde versehenen Stiften--7--zusammen, die auf die Flächen --11-- des Stutzens über die Gelenke--S-- einwirken. In dieser Figur sind Öffnungen --9-- dargestellt, durch die das in den Kasten--5--eingeleitete gasförmige Strömungsmittel in den Stutzen eintritt.
Wie in Fig. 3 und 3a dargestellt, können die Schrauben--10--, die auf den unteren Teil der Flächen - des Stutzens einwirken, so eingestellt werden, dass der Ausgangsspalt--12--eine konstante Breite aufweist. Die Schicht--13--der ausgeschleuderten Fasern schlägt sich auf der Transporteinrichtung--14-- über deren ganze Breite nieder, wobei sich diese Einrichtung--14--quer zur Erstreckung des Spaltes weiterbewegt. Durch Einstellung der Schrauben --10-- können Spalte von grösserer oder geringerer Breite erzielt werden, wodurch Schichten von grösserer und geringerer Dicke erhalten werden können.
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Um die Leimung der auf dem Transportband abgesetzten Fasern zu gewährleisten, kann man Spritzpistole oder Ausgussvorrichtungen vorsehen, die unterhalb bzw. hinter der Stelle angebracht werden, an der der Schleier gebildet wird.
Der Winkel--a-- (Fig. 3) am Scheitel der grossen Trapezflächen kann einen Wert von etwa 150 aufweisen, und es können die grossen Flächen noch vor jeder Einstellung eine Konvergenz von 7 mm beim Eingang und von 5, 4 mm beim Ausgang aufweisen.
In den Fig. 4 bis 6 ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen-17--die Formungseinrichtung, die in der Nähe der Transporteinrichtung--14--mündet, bezeichnet. Die Formungseinrichtung--17-besitzt zwei grosse Flächen--18 und 19--von allgemein ebener Form. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 konvergieren diese beiden grossen ebenen Flächen--18 und 19--auf einem Teil ihrer Länge, der in der dem Ausgangsquerschnitt benachbarten Zone liegt. Diese konvergierenden Teile sind mit --18'und 19'-- bezeichnet. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 hingegen konvergieren die grossen Flächen-18 und 19-der Formungseinrichtung über ihre ganze Länge.
Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 4 bis 6 ist die Führungseinrichtung unmittelbar unterhalb der bei --5-- schematisch angezeigten Gebläseeinrichtungen angeordnet, die das Ausziehen der Fasern bewirken,
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--18, 19-- derFormungseinrichtung--17--bilden.
Bei der Ausführungsform, die in den Fig. 7 und 8 vollständiger dargestellt ist, liegt die Fomungseinrichtung - -17-- unmittelbar unterhalb der schematisch gezeichneten Stutzen-4-.
Die Figur zeigt auch die Formungseinrichtung, die hier als ein langgezogener Stutzen ausgeführt ist, dessen beide grosse Flächen --18, 19-- Trapezform aufweisen. Bei dieser Ausführungsform konvergieren die beiden grossen ebenen Flächen über ihre ganze Höhe (Fig. 8). Wie weiter oben bereits erwähnt wurde, können diese beiden grossen ebenen Flächen aber auch nur über einen Teil ihrer Länge konvergieren, nämlich über jenen Teil, der dem Ausgangsquerschnitt --20-- benachbart ist.
Um den Querschnitt, der sich dem Durchgang des die Fasern mitführenden gasförmigen Strömungsmittels darbietet, einzustellen, sind Verengungseinrichtungen
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Die aus der Formungseinrichtung--17--herausgeschleuderte Faserschicht setzt sich auf der Transporteinrichtung --14-- ab, die sich kontinuierlich in der zur Erstreckung des spaltförmigen Ausgangsquerschnittes--20--senkrechten Richtung weiterbewegt.
In das Innere der Formungseinrichtung, u. zw. zwischen den Ausgang des Stutzens --4-- und den Eingang--25--in die Einrichtung wird Luft eingeführt.
Nach der Erfindung wird die Regelung der Gleichmässigkeit, der Grösse und der Geschwindigkeitsabnahme des Abflusses des gasförmigen Strömungsmittels, das die Fasern mitreisst, durch die kombinierte Wirkung der Änderung des Querschnittes der Formungseinrichtung --17-- und durch die Zufuhr zusätzlicher Strömungsmittel gewährleistet. Es wurde bereits erwähnt, dass bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 Luft als zusätzliches Strömungsmittel zugeführt wird. Nach der Erfindung wird diese Zufuhr derart geregelt, dass die Menge des Strömungsmittels pro Flächeneinheit durch alle geraden Schnitte der Formungseinrichtung hindurch im wesentlichen konstant bleibt.
Der Querschnitt der Öffnung wird durch die Betätigung der Verengungseinrichtungen so verändert, dass das Volumen an zugeführter Luft-8 bis 10 mal grösser ist als das Volumen des Gases, das aus dem Stutzen--4--austritt. In gleicher Weise werden auch der Ausgangsquerschnitt--20--und der Eingangsquerschnitt-25-der Formungseinrichtung--17--derart
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Fläche des Eingangsquerschnittes--25--liegt.
Zwecks Erzielung besserer Ergebnisse hinsichtlich der Homogenität der Fasenverteilung auf der Transporteinrichtung soll, wie gefunden wurde, die Eingangsgeschwindigkeit des die Fasern mitreissenden gasförmigen Strömungsmittels beim Eintritt in die Formungseinrichtung (bei--25-) das Ein- bis Fünffache jener im Ausgangsquerschnitt --20-- sein. Als nicht einschränkendes Beispiel können folgende Werte gelten :
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<tb>
<tb> Eintrittsgeschwindigkeit <SEP> (bei <SEP> 25) <SEP> 75 <SEP> m/sec
<tb> Austrittsgeschwindigkeit <SEP> (bei <SEP> 20) <SEP> 25 <SEP> m/sec
<tb> Geschwindigkeit <SEP> auf <SEP> der <SEP> Transporteinrichtung <SEP> : <SEP> 14 <SEP> bis <SEP> 15 <SEP> m/sec.
<tb>
Die in den Fig. 9 bis 13 dargestellten Ausführungsformen haben zum Gegenstand, dass in dem Masse, in dem die Fläche des Querschnittes zwischen den Wänden der Formungseinrichtung zunimmt, die Zufuhr einer Volummenge zusätzlichen Strömungsmittels ermöglicht wird, sei es in Form von geregelt zugeführter Luft, sei es in Form von Luft oder Dampf, die mit Hilfe von Gebläsen entsprechend der Zunahme des Volumens in der Fomungseinrichtung zugeführt werden. Man kann so über die ganze Höhe der Formungseinrichtung eine Strömungsmittelmenge erzielen, die in jedem ebenen Querschnitt pro Flächeneinheit konstant bleibt und damit einen Abfluss mit geringer Turbulenz bewirken.
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Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine Formungseinrichtung analog der in den vorhergehenden Figuren dargestellten, aber mit Öffnungen, hier in Form von Klappen-27--, die vorzugsweise einstellbar sind und die die Einfuhr
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angeordnet sind, dass sie zusätzlich gasförmige Strömungsmittel in das Innere der Formungseinrichtung einführen. Bei der Ausführungsform der Fig. 9 bis 11 wurde eine dieser Blaseinrichtungen--32--dargestellt, die an der oberen Öffnung der Formungseinrichtung liegt, und eine weitere--33--, die auf eine der Klappen--27-ausmündet. Es versteht sich von selbst, dass die Zahl, die Stellung und die Verteilung dieser Blaseinrichtungen in Abhängigkeit von jedem besonderen Fall zu bestimmen sein wird, damit die oben erwähnten Einstellbedingungen gemäss der Erfindung erfüllt sind.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der die grossen Flächen der Formungseinrichtung nur bei--34--, d. i. über einen Teil ihrer Länge und in der Nähe der Transporteinrichtung konvergieren, während sie in Fig. 11 über ihre gesamte Länge konvergieren.
Bei der in den Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungsform besteht das Formungsorgan aus mehreren übereinandergesetzten Bauteilen, wie etwa-28 und 29--, zwischen denen eine Lufteinfuhr erfolgt. Diese Bauteile besitzen zwei grosse ebene Flächen, die zumindest auf einen Teil ihrer Länge in der Zone nahe dem Ausgangsquerschnitt konvergieren. In dem dargestellten Beispiel nach Fig. 13 wurden die grossen ebenen Flächen als über ihre ganze Länge konvergierend dargestellt.
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ist der Ausgangsquerschnitt--40--eines jeden Bauteiles zumindest gleich dem Eingangsquerschnitt--39--.
In den Fig. 12 und 13 sind bei--35 und 36--Blaseinrichtungen so angeordnet, dass sie unter den gleichen Bedingungen, wie oben geschildert, gasförmige Strömungsmittel in das Innere der Formungseinrichtung einführen. Die Gebläseeinrichtung-36-ist zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bauteilen gelegen. Natürlich könnte man noch weitere Gebläseeinrichtungen wie--36--vorsehen. Die erfindungsgemässen Vorrichtungen haben insbesondere den Vorteil, dass sie Wiederzusammenballungen von Fasern mit Sicherheit verhindern und die Fasern auf der Transporteinrichtung ausbreiten, ohne dass sich Pakete oder Knoten bilden.
Sie ermöglichen ausserdem im Falle der Ausführungsform nach den Fig. 12 und 13 durch Verformung und/oder Richtungsänderung zumindest eines der aufeinanderfolgenden Bauteile der Formungseinrichtung eine bevorzugte Orientierung der Fasern auf dem Transportband zu erzielen, so dass die Widerstandsfähigkeit der Faserschicht verbessert wird.
Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die soeben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern dass sie noch verschiedener Varianten fähig ist. So kann man insbesondere bewegliche Deflektoren vorsehen, die unterhalb des feststehenden Stutzens gemäss der Erfindung angeordnet sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung eines Schleiers oder einer Matte aus Fasern aus thermoplastischem Material, insbesondere aus Glasfasern, mit Spinnköpfen, aus denen Fäden von Schmelzgut in einen Ziehgasstrom oberhalb einer Transporteinrichtung austreten, Blaseinrichtungen, um die Fäden unter Einwirkung der Ziehgase wie Luft, Dampf oder heissen Gasen in Fasern umzuwandeln und einer gegen die Transporteinrichtung hin konvergierenden, zwischen Spinnköpfen und Transporteinrichtung angeordneten Führungseinrichtung, durch die die Fasern auf die Transporteinrichtung aufgebracht werden, wobei die Führungseinrichtung sich bis in die Nähe
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Verteileinrichtung und einer Formungseinrichtung besteht, die unterhalb der Blaseinrichtungen für das Ziehgas angeordnete Verteileinrichtung (4) zwei einander gegenüberstehende ebene Flächen aufweist,
die in der Strömungsrichtung der Ziehgase konvergieren und zur Hauptachse der Verteileinrichtung symmetrisch sind, wobei die als Stutzen ausgebildete Verteileinrichtung eine Ausgangsquerschnittsfläche (12) aufweist, die zumindest gleich der Eingangsquerschnittsfläche ist, und dass unmittelbar unterhalb des Ausganges des Stutzens die Formungseinrichtung (17) anschliesst, die gleichfalls zwei ebene grosse Flächen (18,19) aufweist, die zumindest auf einem Teil ihrer Länge nämlich im Bereich des Austrittsquerschnittes (20) konvergieren.
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