DE1222888B - Buerste - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

A46d

Deutsche Kl.: 9a-1/00

Nummer: 1222 888

Aktenzeichen: 010480III/9 a

Anmeldetag: 29. Oktober 1964

Auslegetag: 18. August 1966

Die Erfindung betrifft eine Bürste, bestehend aus einer Nabe mit radial nach außen stehenden, darin befestigten Borsten sowie Borsten zur Herstellung einer Bürste.

Seit langem ist eine Drahtseilborste für Reinigungsgeräte bekannt, bei welcher der aus schraubenförmig gewickelten Drähten bestehende Stahldrahtkern mit einem Maschengewebe aus Baumwolle ummantelt ist, das einen mehrfachen wetterfesten Lacküberzug besitzt. Der Stahldrahtkern weist eine Seele aus gewundenem Flachdraht auf. . ..

Nachteilig ist bei einer derartigen Borste, daß sie auf Grund ihres Aufbaues lediglich für Reinigungszwecke zu verwenden ist und nicht für ein Präzisionswerkzeug, z. B. für eine maschinell angetriebene Rotationsbürste, benutzt werden kann.

Nach einer weiteren Druckschrift ist die Herstellung von Borsten für die Reinigung von Rohren bekannt. Diese Borsten bestehen jeweils aus drei Einzelborsten, die schraubenförmig umeinander gewickelt sind, wobei die Einzelborsten eine gerade Drahtseele aufweisen, die mit einem weiteren Draht geringeren Durchmessers umwickelt ist. Auch derartige Borsten weisen den schon vorstehend genannten Nachteil auf, daß sie mehr oder weniger lediglich für Reinigungszwecke zu verwenden sind und nicht für eine als Präzisionswerkzeug dienende Bürste geeignet sind.

Nach einer älteren deutschen Auslegeschrift ist eine für den maschinellen Antrieb geeignete Rotationsbürste bekannt, die aus Borsten besteht, die entlang ihrer Längserstreckung einzelne Verdickungen aufweisen. Zur Bearbeitung einfacher Gegenstände werden mit einer derartigen Bürste gute Ergebnisse erzielt. Bei komplizierteren Arbeitsgängen bleiben bezüglich der erreichbaren Präzisionsgenauigkeit jedoch noch manche Wünsche offen.

Weiterhin ist eine Reihe von anderen maschinell angetriebenen Rotationsbürsten bekannt, bei denen eine reiche Mannigfaltigkeit von Borstenmaterial verwendet wird, wie z. B. Drahtborsten, Tampicofasern, Kunststoffborsten sowie Roßhaar, plastiküberzogene Drahtborsten oder Glasfiberfasern. Eine der Hauptschwierigkeiten, die bei der Entwicklung derartiger Bürsten bestehen, ist darin zu sehen, daß diese echte Präzisionswerkzeuge sein sollen, die geeignet sind, mit hoher Geschwindigkeit angetrieben zu werden, und sorgfältig ausgerichtete, zugeschliffene Bürstflächen aufweisen sollen.

Beim Gebrauch von Plastikborsten als Bürstenmaterial ist es aus mehreren Gründen üblich gewesen, die Borsten zu krimpen. Einer der Gründe war z. B. der Dämpfungseffekt, der dadurch entstand, daß die Bürste

Anmelder:

The Osborn Manufacturing Company,

Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. G. Liedl, Patentanwalt,

München 22, Steinsdorfstr. 22

Als Erfinder benannt:
Vernon Kenneth Charvat,
Bay Village, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. November 1963
(321239)

Borsten entlang ihrer Länge miteinander verflochten waren. Dies trägt dazu bei, zu vermeiden, daß lokale Spannungskonzentrationen entstehen, die dazu neigen, den Bruch von Borsten zu verursachen. Weiterhin ist beiradförmigen Bürsten und ähnlichen, wo die Borsten im allgemeinen radial von einem zentralen Support ausgehen, die Dichte des Bürstenmaterials notwendigerweise an der Arbeitsfläche geringer als im Innern, wo das Material im Support gehalten ist. Demzufolge ist es schwierig, eine einheitliche Oberfläche der Borstenenden sicherzustellen, um so eine einheitliche Bürstenoberfläche zu erhalten. Auch unter diesem Gesichtspunkt hat sich das Krimpen des Bürstenmaterials als nützlich erwiesen.

Das Krimpen des Bürstenmaterials hat aber auch andererseits gewisse Nachteile. Wenn maschinell angetriebene Rotationsbürsten, deren Bürstenmaterial gekrimpt ist, und besonders radförmige Bürsten mit hoher Geschwindigkeit gedreht und mit dem Arbeitsstück zusammengebracht werden, neigen manche der Borsten dazu, sich unter der Einwirkung der Fliehkraft zu verlängern und auf Grund des Zusammenarbeitens mit dem Werkstück, was unter Reibung erfolgt, bald eine ziemlich unebene Bürstenoberfläche

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zu bilden, so daß andere Borsten nicht im selben bevorzugter Ausführungsformen an Hand der Zeich-

Ausmaß oder sogar überhaupt nicht mit der Ober- nung ersichtlich.

fläche des Arbeitsstückes in Eingriff kommen. Die Fig. 1 zeigt eine vertikale, teils schematische

sorgfältig beschnittene und oft geschliffene Bürsten- Ansicht der gesamten Einrichtung, woraus ersichtlich

oberfläche verliert ihre genaue Kontur, und die 5 ist, wie das neuartige Bürstenmaterial gemäß der

Arbeitsweise der Bürste wird dementsprechend un- vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann;

genau. Demzufolge kann es für genaue Arbeiten diese Ansicht stellt teilweise einen Vertikalschnitt

notwendig werden, die Bürstenoberfläche nachzu- dar;

schleifen. Weiterhin werden einige der Borsten auf F i g. 2 zeigt stark vergrößert eine Art des Bürsten-Grund des Krimpens in Richtung der Fliehkraft nach io materials gemäß vorliegender Erfindung;
außen überstehen, während andere Borstenenden sich F i g. 3 zeigt eine ähnliche, ebenso stark vermehr oder weniger in die entgegengesetzte Richtung größerte Art des Bürstenmaterials gemäß vorliegender erstrecken werden, so daß die zuerst genannten Erfindung;

Borstenenden dazu neigen, sich in das Arbeitsstück F i g. 4 zeigt eine Endansicht einer typischen

einzugraben, während die letzteren nur leicht auf der 15 Rotationsbürste, die vom »radförmigen« Typ ist, mit

Oberfläche des Arbeitsstückes schleifen. Sehr hartes radial nach außen stehendem Bürstenmaterial gemäß

Bürstenmaterial ist gewöhnlich ziemlich brüchig und der vorliegenden Erfindung;

kann nicht genügend gekrimpt werden. F i g. 5 zeigt eine Endansicht einer modifizierten

Ausgehend von dieser Problemstellung und dem Ausführungsform einer Bürste, bei der das Bürstenvorgenannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe 20 material in einen Körper von elastomerischem Material der Erfindung, eine Bürste in Vorschlag zu bringen, die eingebettet ist, der sich bis zu den äußeren Arbeitsdie Nachteile der bekannten Anordnungen vermeidet enden der Borsten erstreckt;

und mit der mit größerer Genauigkeit als bisher F i g. 6 zeigt eine Endansicht einer Rotations-Präzisionsarbeiten durchgeführt werden können. Ins- bürste mit dem neuartigen Bürstenmaterial gemäß besondere soll eine erfindungsgemäße Bürste sowie 25 der vorliegenden Erfindung, wobei die inneren Teile eine Borste zur Herstellung derselben so aufgebaut derselben in eine elastomerische Matrize in der Nähe sein, daß die Vorteile des Krimpens gewährleistet der zentralen Nabe eingebettet sind;
sind, dessen Nachteile jedoch vermieden werden. F i g. 7 zeigt eine stark vergrößerte Teilansicht

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer einer Borste, an der eine synthetische Kunststoffaser

erfindungsgemäß.en Bürste jede Borste in ihrer Mitte 30 mit Klebstoff angebracht ist;

eine steife »Seele« aufweist, die mit wenigstens einer F i g. 8 zeigt eine stark vergrößerte Teilansicht

Faser aus schwingungsdämpfendem Material ver- einer Borste, mit der eine synthetische Kunststoffaser

klebt und schraubenförmig so umwunden ist, daß direkt verbunden ist;

nur ein Teil der Oberfläche der »Seele« von der Faser F i g. 9 zeigt eine schematische Endansicht einer

umgeben ist. 35 rotationsförmigen Form, geeignet für den Gebrauch

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Bürste weist in einer Spritzeinrichtung für Kunststoffe zur Herden Vorteil auf, daß eine während längerer Bearbei- stellung der Borsten gemäß Fig. 8;
tungszeiten gleichbleibende, genaue Arbeitsoberfläche Fig. 10 ist eine Endansicht einer ähnlichen, erzielt wird. Die Borsten sind in geeigneter Weise rotationsförmigen Form, die dazu bestimmt ist, verteilt, so daß eine unerwünschte Verdichtung der 40 mehrere Kunststoffkern einzeln schraubenförmig um Bürstenoberfläche oder ein Einstechen der Borsten in eine kontinuierlich fortschreitende Faser zu winden, das Werkstück vermieden wird und eine gleich- um so gemäß vorliegender Erfindung eine Art des bleibende Frequenz der Berührungen der Bürsten- neuen Bürstenmaterials herzustellen;
spitzen, bezogen auf die Einheitslänge der Bürsten- Fig· H zeigt eine kalottenförmige Bürste, beoberfläche, sichergestellt wird. Dies ist auch bei 45 stehend aus dem neuartigen Bürstenmaterial der vör-Vorsprüngen in der Oberfläche der Fall, die normaler- liegenden Erfindung.

weise die Borsten der bekannten Bürsten zum Ab- Aus den F i g. 1, 2 und 3 der Zeichnungen ist

heben bringen, so daß sie nicht an den Teilen des eine Ablaufhaspel 1 ersichtlich, die auf einem unteren

Arbeitsstückes anliegen, die gerade am meisten des Boden 2 montiert ist, von der ein kontinuierlicher

Anliegens, d. h. der Bearbeitung, bedürften. 50 Draht, wie z. B. ein dünner Stahldraht 3, abgezogen

Bei einer erfindungsgemäßen Bürste reguliert sich wird und über Rollen 4 und 5 vertikal nach oben

das Bürstenmaterial auf Grund der Wechselwirkung geführt ist auf einen oberen Boden, bevor er nach unten

der Borsten selbst so ein, daß das Maß und die Art zu einer Auflaufhaspel 6 zurückkehrt. Auf einem

der Biegung der Borsten beim Arbeitsgang gesteuert Zwischenboden 7 ist ein Rahmen bzw. ein Drehtisch 8

wird. Das Bürstenmaterial ist federnd, aber doch 55 auf einem Gestell 9 drehbar mit Hilfe eines Lagers 10

ziemlich fest in der Nähe der Nabe gefaßt, so daß die angeordnet, wobei der Draht 3 in der Mitte vertikal

gewünschte Verteilung der Borsten erreicht und nach oben hindurchgeführt wird. Mit Hilfe eines

Spannungskonzentrationen vermieden werden, wo- Elektromotors 11, eines Zahnrades 12 und eines

durch die Lebensdauer einer erfindungsgemäßen ringförmigen Zahnrades 13 wird der Drehtisch 8 um

Bürste erheblich erhöht wird. Am äußeren Rand wird 60 den Draht 3 als vertikale Achse gedreht. In dem

die gewünschte Verteilung durch die Verwendung Gestell 9 ist ein kleiner Behälter 14 befestigt, der an

eines Kunststoffes in ähnlicher Weise erreicht. seinem Boden eine Öffnung hat, durch die der Draht 3

Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen nach oben hindurchgeführt wird, wobei der Zwischen-Bürste ist darin zu sehen, daß sie sehr einfach und raum zwischen Öffnung und Draht so klein ist, daß billig, und zwar mit genau kontrollierbaren Toleranzen 65 eine Klebstoffflüssigkeit 15, die in dem Behälter enthergestellt werden kann. halten ist, nicht nach unten durch die Öffnung aus-Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung treten kann. Eine kalibrierte Form 16 direkt über sind aus der nachfolgenden Beschreibung einiger dem Klebstoffbad dient dazu, den überflüssigen

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Klebstoff vom Draht 3 abzustreifen, so daß nur ein bürstenden Fläche des Werkzeuges herausstehen, wobei

dünner Film von Klebstoff auf dem Draht 3 bleibt, nur die äußersten Enden 28 der Borsten 25 heraus-

wenn dieser nach oben durch den rotierenden ragen. Granulatähnliche Schleifmittel können in dem

Rahmen 8 gezogen wird. Der Vorrat des Klebstoffes Körper aus elastomerischem Material 27 eingelagert

im Behälter 14 kann fortlaufend entsprechend dem 5 sein, die sich an der Arbeitsfläche des Werkzeuges ab-

Maß des Verbrauchs ergänzt werden. Dies wird lösen, wenn dieses sich im Gebrauch abnutzt. Der

bewirkt durch ein Misch- und Zählgerät 17, das die Körper dieses elastomerischen Materials ist vorzugs-

Klebstoffkomponenten aus Vorratsbehältern 18 und weise so beschaffen, daß er sich etwas stärker unter den

19 herauszieht und das Material zu dem Behälter 14 Arbeitsbedingungen abnutzt als die Enden der Borsten

schickt. ίο selbst. Das Eindringen des elastomerischen Materials

Eine oder mehrere Spulen, wie z. B. eine Spule 20, zwischen die einzelnen Borsten der Bürste wird stark können von dem sich drehenden Rahmen 8 getragen erleichtert, wenn, wie im vorhergehenden beschrieben, werden. Diese Spulen tragen ein fadenförmiges Fäden wie 21 und 24 verwendet werden, da diese Fäden Material 21, wie z. B. einen .dünnen Nylonfaden, eine unerwünschte Verdichtung der Schicht der Borsten geeignet dazu, schraubenförmig um den Draht 3 15 des Bürstenmaterials verhindern und die Borsten eingewickelt zu werden, wenn dieser kontinuierlich nach heitlich auseinander halten, bis das elastomerische oben gezogen wird, wobei sich der Rahmen 8 um Material zwischen sie eingelagert ist, wobei die Kanäle diesen Draht als Achse dreht. Der Steigungswinkel für das Eindringen des Matrixmaterials so von den dieser Schraube wird natürlich bestimmt durch das Fäden aufrechterhalten werden. Wenn zusammen-Verhältnis zwischen der Translationsbewegung des 20 gesetzte Bürsten hergestellt werden, derart, wie es in Fadens und der Rotationsgeschwindigkeit des Rah- F i g. 5 gezeigt ist, kann man, wenn gewünscht, ein mens 8. Eine Halterung 22 für die Spule 20 kann Verfahren anwenden, wobei die Bürste mit dem neuvorzugsweise etwas gegen den Faden geneigt sein. artigen Bürstenmaterial 25 in einer geeigneten Form

Natürlich ist der schraubenförmig gewundene angeordnet ist, wobei das elstomerische Material in Faden 21 mit dem nach oben gehenden Faden 3 ver- 25 letztere eingeführt wird, während diese mit hoher Gebunden und festgeklebt infolge des Klebstoffes 15. schwindigkeit rotiert, so daß das Material gleichförmig Beim Durchgang durch einen Ofen 23 erfolgt eine an der äußeren Peripherie der Form verteilt wird. Das Aushärtung, bevor das Borstenmaterial über die elastomerische Material bildet eine Art Schaum und Rollen 4 und 5 zu der Aufnahmehaspel 6 läuft. dehnt sich radial nach innen aus, wobei es gleich-Typisches Borstenmaterial für Bürsten wird gemäß 30 förmig zwischen die Borsten 25, wie oben angezeigt, der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, in eindringt. Es hat sich gezeigt, daß Polyurethan ein den F i g. 2 und 3 der Zeichnungen gezeigt. F i g. 2 besonders geeignetes schaumfähiges Kunstharz für zeigt einen einzigen Kunststoffaden 21, der schrauben- eine Anwendung, wie oben gezeigt, ist. Wenn ein etwas förmig um den Draht 3 gewunden und daran festgeklebt gebräuchlicherer Arbeitsgang des Formens angewandt ist. Fig. 3 zeigt zwei solcher Kunststoff äden 21 und 24, 35 wird, um das zusammengesetzte Werkzeug gemäß die schraubenförmig auf den Draht 3 gewunden sind. F i g. 5 herzustellen, so kann auch Polychloropren Wie oben angezeigt, kann so jede gewünschte Zahl von benutzt werden, wobei es mit einem geeigneten

Fäden auf einen nach oben kontinuierlich gezogenen schaumbildenden Agens versehen ist.

Draht gewunden werden, indem man die entsprechende Wie in F i g. 6 gezeigt, können auch das Bürsten Zahl von Spulen auf dem rotierenden Rahmen 8 vor- 40 reguliert und die inneren Enden der Borsten der Bürste sieht. Während der Betrag des Klebstoffes, der dazu so angeordnet werden, daß irgendwelche lokale verwendet wird, die Fäden 21 und 24 mit dem Draht 3 Spannungskonzentrationen in der Gegend des Bürstenzu verbinden, normalerweise so abgemessen ist, daß er supports vermindert werden, indem elastomerisches für diese Anwendung gerade in ausreichender Menge Material und vorzugsweise schaumfähiges, elastovorhanden ist, kann auch eine etwas dickere Schicht 45 merisches Material 29 in den Körper des Bürstendes Klebstoffes vorgesehen werden, wenn dies er- materials 25 in der Nähe der ringförmigen Nabe bzw. wünscht ist. Dabei wird der Draht 3 von einem dünnen des Supports 26 eingeführt wird. In beiden Ausfüh-Schutzfilm umgeben. Gebräuchliche Klebstoffe und rungsformen der vorliegenden Erfindung (Fig. 5 und 6) Ummantelungsmaterialien für diese Anwendung sind behalten die Borsten der Bürste eine bemerkenswert beispielsweise gewisse Epoxykunstharze. 50 einheitliche Zuordnung zueinander, ohne daß sie

Gemäß F i g. 4 kann das Bürstenmaterial der vor- örtlich dicht zusammengedrückt sind oder weit ausliegenden Erfindung in bekannter Weise in einer ange- einander stehen.

triebenen Rotationsbürste angeordnet sein, wie in Wie in F i g. 9 der Zeichnung gezeigt, kann an dem einer radförmigen Bürste gemäß F i g. 4, wo die sich kontinuierlich axial fortbewegenden Faden, wie Borsten25, wenn gewünscht, aus geraden, harten 55 z.B. Draht3, eine Kunststoffaser30 angebracht Stahldrähten bestehen, die von einzelnen Kunststoff- werden, wobei der Draht 3 durch eine stramm sitzende fäden schraubenförmig umwunden sind und von einer rotationsförmige Form 31 hindurchtritt, deien Öffin der Mitte gelegenen ringförmigen Nabe 26 radial nung 32 eine Aussparung 33 aufweist, deren Form die nach außen stehen. Selbstverständlich kann das neu- Gestalt der Faser 30 bestimmt, die auf dem Draht aufartige Bürstenmaterial der vorliegenden Erfindung in 60 gebracht wird. Es ist natürlich beim Strangpressen allen möglichen verschiedenen Typen von Bürsten ver- von Kunststoffen hinreichend bekannt, eine kontinuwendet werden, wie z. B. in kalottenf örmigen Bürsten, ierliche Faser oder etwas ähnliches auf einen länglichen in rotationsförmigen Endbürsten, in zylindrischen Stab aufzubringen, der durch die Strangpreßform Bürsten usw. hindurchgeführt wird. Im vorliegenden Bespiel ist es

Bezüglich F i g. 5, wenn eine relativ harte Bürste 65 möglich, die Form mit einer gewünschten Geschwindigerwünscht ist, ist zu sagen, daß elastomerisches Ma- keit rotieren zu lassen, entsprechend der Größe der terial zwischen die Borsten 25 der Bürste eingeführt Translationsbewegung des Drahtes, so daß die Faser 30 werden kann, die wie bei 27 (s. F i g. 5) steif bis zur schraubenförmige Gestalt annimmt (s. F i g. 8). Wenn

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bestimmte Arten von synthetischen Kunstharzen oder urethan, bei dem die Faser aus einer Vielzahl von sehr Kunststoffen verwendet werden, wie z. B. einige der kleinen, geschlossenen Zellen besteht. Der Draht kann Epoxykunstharze, lassen sich die letzteren direkt mit vorzugsweise mit einer Klebstoffzusammensetzung 15 der Oberfläche des Drahtes verbinden, während in behandelt werden, die aus einer Mischung gebildet ist, anderen Fällen es wünschenswert sein kann, die Ober- 5 bestehend aus 35 Teilen Polyamidkunstharz mit einem fläche des Drahtes 3 zuvor zu behandeln, damit die Aminwert von 350 bis 400, einer Viskosität bei 25⁰C gewünschte Haftung zwischen Draht und Kunststoff- von 12 500 bis 17500 cP, einer Gardner-Farbe NDT12, faser sichergestellt ist. Eine ähnliche rotationsförmige mit maximal 0,05 % Asche, mit einem spezifischen GeForm 34 (F i g. 10) mit mehreren Aussparungen 35, 36 wicht von 0,97 (beziehbar von General Mills) und und 37 kann benutzt werden, um eine entsprechende io 65 Teilen Epoxykunstharz mit einer Gardner-Farbe Zahl von Fasern schraubenförmig auf dem Draht 3 von maximal 8, einem Epoxyd-Äquivalent 175 bis 210, vorzusehen, der durch die Öffnung in der Mitte der einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 350 Form geführt wird. Die schraubenförmige Gestalt bis 400 und einer Viskosität bei 25 ⁰C von 4000 bis dieser Fasern gewährleistet ausreichend, Flüssigkeiten, 10 000 cP (beziehbar von Shell Chemical Corporation), wie z. B. Farbe, zurückzuhalten, die auf das Werkstück 15 Nach dem Härten weist diese klebfähige Kunstharzaufgebracht sind durch eine Bürste, bestehend aus mischung eine Barcolhärte von 64 bis 67 auf und hat dem erwähnten Borstenmaterial. Außerdem dient die eine sehr starke Klebkraft gegenüber sehr vielen schraubenförmige Gestalt der Fasern dazu, klebrige, Substraten einschließlich Holz, Metall, Glas, Kunststoff zur Behandlung der Bürste manchmal benutzte und Silicat. Diese Kunstharzmischung ist gekenn-Flüssigkeiten zurückzuhalten, die hauptsächlich dann 20 zeichnet durch ausgezeichnete Schlagfestigkeit, Widerverwendet werden, wenn granulatähnliche Schleif- stand gegen Chemikalien und Lösungsmittel, Flexibilimittel in der rotationsförmigen Bürste vorhanden sind. tat und die Fähigkeit, Korrosion auf metallischen Während der wichtigste Vorteil der vorliegenden Er- Substraten zu verhindern. Dieser Klebstoff ist nicht findung erreicht wird, wenn ein harter, gerader Draht nur ausgezeichnet geeignet für die Befestigung von mit schraubenförmig darauf gewundenen Fäden aus 25 Polyurethanfäden oder Fasern, auf die aus Stahl-Kunststoff als Bürstenmaterial verwendet wird, gibt drähten bestehenden »Seelen« der Borsten, sondern ist es trotzdem eine reiche Mannigfaltigkeit an Materialien außerdem noch ausgezeichnet verwendbar für einzelne für den inneren Teil der Borsten der Bürste, was von und verflochtene Fäden aus Nylon. Polyvinylchlorid, der Art der Arbeit, für die die Bürste vorgesehen ist, Polyurethangummi und Polychloropren sind andere abhängt. So kann dementsprechend die innere »Seele« 3 30 Beispiele für Materialien, die gut verwendbar sind aus solchen Materialien bestehen wie Kupferdraht, für die schraubenförmig auf die »Seele« der Borsten einzelnen Nylonfäden oder mehreren miteinander ver- gewundenen Fäden oder Fasern. Viele wohlbekannte flochtenen Nylonfäden, Fäden aus Fiberglas, Stahl- Bindeagenzien, wie z. B. »Ty-Ply-S «(Handelsmarke), drähten mit einem Nylonmantel und sogai aus Stoffen' können zur Verbindung von Gummi oder gummiähnwieTampicofasern, die jedoch gemäß der vorliegenden 35 liehen Materialien mit den »Seelen« verwendet Erfindung nicht so bequem benutzt werden können, werden.

wie dies bei fadenförmigen Materialien der Fall ist; Bürstenmaterial und Bürsten daraus, gemäß der die in einer kontinuierlichen Länge vorliegen. Wenn vorliegenden Erfindung haben zahlreiche Vorteile, nicht die einfache Ausführungsform bevorzugt wird, Dabei sind zwei Gesichtspunkte von grundsätzlicher können granulatähnliche Schleifmittel, wie Aluminium- 40 Bedeutung. Davon ist der erste die Kontrolle, die man oxyd, Süiziumkarbid u. ä., in die Kunststoffasern 21 über die Reaktionsbewegungen der Borsten der Bürste und 24 eingelagert werden zur Bearbeitung der Ober- erhält, wenn die Spitzen der Borsten auf die Oberfläche fläche des Werkstückes, wenn die Bürste, in der solches des Werkstückes auftreffen, wenn sie hiermit gewalt-Material verwendet wird, in Betrieb genommen wird. sam in Kontakt gebracht werden. Wenn die Borsten Andererseits können Schmierstoffe, wie gewisse Öle, 45 entsprechend gesteuert werden, bleiben die Spitzen Wachse und Graphite, in die Kunststoffasern 21, 24 derselben mit der Oberfläche in Kontakt während der und 33 eingelagert werden, um so eine modifizierte ganzen Länge des Schneidens bei jeder Umdrehung Arbeitsweise der Bürste zu erhalten. der Bürste. Jede Spitze erzeugt einen »Pfad« mit einem Die »Seele« der Borsten der Bürste kann, wie oben engen, ebenen Anstieg, wobei eine gerade Linie auf angezeigt, aus irgendeinem geeigneten Bürstenmaterial 50 dem Werkstück erzeugt wird. Dies ist sehr verschieden bestehen, das entsprechend der vorliegenden Erfindung von dem Ergebnis, das gewöhnlich mit maschinell modifiziert ist. Im allgemeinen besteht aber die »Seele« angetriebenen Rotationsbürsten erzielt wird, wo die vorzugsweise aus hartem Draht, besonders aus Stahl- Spitzen der Borsten dem Weg des geringsten Widerdraht mit einer Knoophärte von wenigstens 600. Die Standes folgen und auf der Werkstückoberfläche umHärteprüfung nach Knoop ist eine Prüfung, die von 55 herwandern, anschlagen oder willkürlich »tröpfeln« dem US-Büro of Standards vorgenommen wird, und und dabei einen willkürlichen Effekt bewirken. Der ist besonders geeignet, die Härte von dünnen Drähten normalerweise jedoch erwünschte Effekt, sowohl zu messen. In manchen Fällen kann es wünschenswert »künstlerisch« als auch mechanisch, wird dann ersein, daß die Knoophärte 700 und sogar 800 übersteigt. halten, wenn die Borsten unter vernünftigem, konstan-Bürsten aus korrosionsbeständigem Stahl sind stark 60 tem Druck einen geraden Weg zurücklegen. Die verbessert und in ihrer Lebensdauer sehr erhöht schraubenförmigen Fasern dienen auch dazu, das Ausworden durch Anwendung der Anweisungen gemäß einanderklappen und Verbiegen der Borsten zu steuern vorliegender Erfindung. Borsten aus Stahldraht, die und zu regulieren, damit jede Tendenz bezüglich einer gemäß vorhegender Erfindung zur Modifizierung ge- Spannungskonzentration am Support oder an irgendeignet sind, haben gewöhnlich einen Durchmesser von 65 einer Stelle längs einer jeden Borste möglichst klein ungefähr 0,006 bis 0,035 inch. Ein bevorzugtes Material gehalten wird. Die zusammengesetzte Borste hat eine für die schraubenförmigen Fasern aus Kunststoff ist Konfiguration, die bewirkt, daß ein besonderer, aber Polyurethan und besonders ein schaumfähiges Poly- veränderlicher »Kompressionseffekt« auf das Bürsten-

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füllmaterial als Ganzes einwirkt. Dadurch.erhält man Kraft angreifen würde, wobei die gröberen Drähte

eine einheitlich wirkende Arbeitsfläche an Stelle von eine größere Steifheit gewährleisteten, von der man

ziemlich willkürlichen Bewegungen der einzelnen sich einen größeren »Bürsteffekt« versprach. Dies führt

Borstenspitzen, die charakteristisch sind für die meisten jedoch notwendigerweise zu einer Verringerung der

Bürsten, die zur Zeit verfügbar sind. Dies ist haupt- 5 Zahl der Borstenspitzen der Bürste, so daß weniger

sächlich den willkürlichen Winkeln zuzuschreiben, arbeitende Spitzen, bezogen auf die Flächeneinheit der

unter denen die Bürstenspitzen mit der Oberfläche des Bürstenfläche, auf das Werkstück einwirken. Diese

Werkstückes in Eingriff kommen. Schwierigkeit wird durch die vorliegende Erfindung

Das zweite Hauptmerkmal der vorliegenden Er- überwunden, wo der innere Teil der Borste, d. h. findung ist ein neues Material für die Borsten der io »die Seele«, beispielsweise aus einem relativ dünnen, Bürsten, das kontinuierlich und einheitlich produziert geraden Draht bestehen kann von ungewöhnlicher werden kann und deshalb für Massenproduktion bei Festigkeit und Härte, verstärkt und gesteuert durch die der Herstellung von Bürsten geeignet ist. Solche in Längsrichtung sich erstreckenden Kunststoffasern. Bürsten können mit Stahl versehen sein, wobei die Im Fall einer maschinell angetriebenen Rotations-Teile fest miteinander verbunden sind, um die Borsten 15 bürste mit geeigneter Fülldichte ist die Arbeitsweise zu sichern und eine sehr hohe Reißfestigkeit zu gewähr- derart, daß nur die Spitzen der Borsten während des leisten, ohne aber irgendeines der ernsten Probleme Arbeitsganges das Werkstück berühren, während die der Aufrechterhaltung einer einheitlichen Verteilung Seiten der Borsten nur auf der Oberfläche des Werkder Borsten und dementsprechend einer einheitlichen Stückes schleifen, wobei sie nur minimal zum Schneid-Bürstenoberfläche hervorzurufen. ao Vorgang beitragen. Eine Bürste gemäß der vorliegenden

Die Borste der Bürste gemäß vorliegender Erfindung Erfindung arbeitet während des Eingriffs mit dem besteht aus einem inneren Teil oder einer »Seele«, die Werkstück sehr schnell, während gleichzeitig die gewöhnlich den Teil der Borste darstellt, der den Bearbeitung des Werkstückes außergewöhnlich eineigentlichen Arbeitsgang am Werkstück ausführen heitlich ist.

soll, und aus einem äußeren Teil, d. h. einer schrauben- 25 Während die verstärkenden, regulierenden und förmig um die »Seele« gewundenen Faser, deren federnden Fasern durch direktes Strangpressen oder Hauptaufgabe darin besteht, die Lage der Borsten- durch Verschweißen in der Hitze oder mit Hochspitzen zu steuern und die Seele längs ihrer ganzen frequenz auf gebracht werden können, ist es gewöhnlich Erstreckung vor zerstörerischen Kräften während des wünschenswert, irgendeine Art eines Klebstoffes zu Arbeitsganges zu schützen. Dieser Aufbau einer Bürste 30 verwenden. Wie auch immer die Fasern angeordnet gestattet es, eine maximale Zahl von arbeitenden werden, ergibt sich eine zusammengesetzte Borste Borstenspitzen (gewöhnlich die Stahldraht-»Seelen«), derart, daß der innere Teil die Arbeit des Bürstens bezogen auf die Flächeneinheit der Bürstenfläche, zu übernimmt, während der äußere Teil, d. h. die Faser, erhalten, wobei jede bürstende bzw. schneidende den inneren Teil schützt und in seiner Lage hält. Dies Spitze am Werkstück unter demselben Winkel und mit 35 bedeutet, daß ein geeigneter Klebstoff elastisch genug derselben Kraft angreift. Diese schraubenförmige An- sein muß, den angreifenden Kräften standzuhalten Ordnung der erwähnten Fasern gestattet eine außerge- und »Seele« und Faser während des Arbeitsganges wohnlich hohe und einheitliche Dichte der Draht- zusammenzuhalten, wobei Biegung und wechselnde seelen bei fertiggestellter Bürste. Allgemein gesagt, Zugbeanspruchungen auftreten. Auf Grund seiner je mehr solche Fasern verwendet werden (mit dem- 40 physikalischen Eigenschaften und/oder seiner Anzuf olge höherer Steigung), desto dichter können die Ordnung und Menge dient solch ein Klebstoff dazu, Borsten in der Bürste angeordnet werden, ohne daß die den Steifigkeitsmodul der Borste zu vergrößern, oder Kontrolle verloren wird. Dies ergibt natürlich mehr er trägt gegenständlich nicht dazu bei. Da eine große schneidende Punkte, bezogen auf die Flächeneinheit Mannigfaltigkeit von Klebstoffen geeignet ist und der bürstenden Fläche. 45 angewandt wird, ist eine Anordnung von Epoxy-

Die genaue Kontur der Faser oder des Fadens, die kunstharzen angegeben worden, die besonders zumit der »Seele« der Borste verbunden werden, kann friedenstellend ist. Die Komponenten der Epoxyverschieden festgelegt werden, entsprechend den kunstharze, die einen Katalysator einschließen, werden besonderen Eigenschaften, die gewünscht sind. So zusammengebracht und gemischt, bevor sie mit der kann die Faser beispielsweise von einem gleichförmigen, 50 »Seele« oder dem Band oder mit beiden zusammenkreisförmigen, rechteckigen oder dreieckförmigen gebracht werden. Es läßt sich eine schnelle Erstarrung Querschnitt sein. Bei einer Faser von dreieckf örmigem erreichen, die bewirkt, daß der Klebstoff in seiner Querschnitt haben die Borsten in der Bürste eine gewünschten Lage gehalten wird. Vinylchloride dienen relativ begrenzte axiale Flexibilität, während sie quer ebenso als sehr zufriedenstellende Klebstoffe in vielen dazu ziemlich bewegungsfähig sind, da der Kontakt 55 Fällen und gewährleisten eine wünschenswerte Komzwischen den Borsten anfänglich nur gering ist, bination von physikalischen Eigenschaften,
wobei die spätere relativ weite Querverschiebung der Das Verhältnis des Durchmessers der »Seele« Borsten mehr und mehr eingehalten wird, wenn die zu dem Durchmesser der Faser bzw. der um die »Seele« Borsten unter Einwirkung der Kräfte beim Bürsten gewundenen Faser variiert von kleiner bis größer 1:1. aneinandergedrückt werden. Wenn andererseits die 60 Dies kann gezeigt werden durch Verwendung einer Bänder von rechteckigem Querschnitt sind, haben die Lehre, die mit einer Serie von kleinen Löchern verBorsten einen höheren Grad von axialer Flexibilität, sehen ist, 1 Inch lang hindurchgebohrt, in die die was aber eine reduzierte Beweglichkeit in der Richtung vollständige Borste hineingesteckt werden kann, um quer dazu bedingt. den äußeren Durchmesser zu bestimmen. Die im

In der Vergangenheit war es allgemein notwendig 65 folgenden aufgeführte Tabelle vergleicht den Durchgewesen, die Fäden der Borsten in einer schwereren messer der »Seele« mit dem äußeren Borstendurch-Ausführung oder mit einem größeren Durchmesser messer, wobei die »Seele« schraubenförmig von dem vorzusehen, damit jede arbeitende Spitze mit größerer Band umwunden ist.

Größe des Loches, in dem die Borsten
ein kleines Spiel haben müssen

Drahtdurchmesser der »Seele«	Maxi mum	Durch schnitt	Mini mum	Windun gen pro Inch
0,006 und darunter 0,008 bis 0,140" .. 0,014 bis 0,040" ..	0,030" 0,060" 0,090"	0,020" 0,045" 0,080"	0,010" 0,035" 0,065"	12 bis 20 8 bis 13 6 bis 8

IO

Flüssige Klebstoffe in der Form von Lösungen oder Dispersionen von polymerischen Materialien, wie Polyurethankunstharzen, Styrenkunstharzen, Acrylatharzen, Vinylkunstharzen u. ä., sind allgemein ge- is eignet und werden gewöhnlich nicht durch die Temperatur beeinflußt, die bei einer trockenen Arbeitsweise der Bürste entsteht und die bei den meisten Arbeitsgängen mindestens 175° C beträgt. Demzufolge sind die Materialien für die Klebstoffe vorzugsweise ao warm aushärtende Kunststoffe, obwohl in manchen Fällen auch thermoplastische Kunstharze verwendet werden. Die warm aushärtenden Klebstoffmaterialien werden gewöhnlich dann verwendet, wenn die »Seele« aus Draht besteht, während elastomerische Stoffe gewöhnlich dann angewendet werden, wenn die »Seele« aus einem nicht metallischen Stoff besteht. Weiterhin werden elastomerische Klebstoffe dann bevorzugt, wenn die gewundene Faser ein Faden des Kerns ist oder aus Hanf oder einer anderen festen Faser besteht. Der Klebstoff kann auch in Form eines Plastisols vorliegen, einer Dispersion von kleinen Teilchen in einem warm aushärtenden Kunststoff und einem Weichmacher. Solch ein Plastis.ol erstarrt beim Erhitzen und das Kunstharz geht mit dem Weichmacher in Lösung und bildet so eine feste Lösung. Ein besonderes bevorzugtes Beispiel dafür ist ein flüssiger Klebstoff, der aus einem Plastisol von Polyvenylchlorid besteht, verteilt in einer Mischung von Diofetylphthalat und Dioktyladipat. Solche Vinyl-Piastisole bestehen zu etwa 40 bis 50 Gewichtsprozent aus Vinylkunstharzen, verteilt in etwa 60 bis 50 Gewichtsprozent Weichinaeher. Die Temperatur, die in dem Ofen 23 benötigt wird, um dieses besondere Plastisol erstarren zu lassen, beträgt etwa 150 bis 205° C, was von der Geschwindigkeit des inneren Drahtes 3 und der Höhe des verwendeten Ofens abhängt. In vielen Fällen genügt es, wenn der Klebstoff in diesem Stadium nur teilweise erstarrt, um eine sichere Führung über die Rollen 4 und 5 zu gewährleisten, mit einer daran anschließenden endgültigen Aushärtung.

Während entweder die inneren oder äußeren Teile oder beide mit dem Klebstoff versehen sein können, ist es gewöhnlich einfacher, den inneren, zentralen Teil mit dem Klebstoff zu versehen. Wenn jedoch ■gelegentlich eine nur sehr dünne Klebstoffschicht auf dem inneren, zentralen Teil erwünscht ist, genügt es, den Klebstoff nur auf die um den inneren Teil zu windende Faser aufzubringen.

Selbstverständlich kann ein Vielfalt von verschiedenen Borsten in einer Bürste angeordnet sein, wie z. B. eine Mischung von in Längsrichtung schraubenförmig umwundenen Borsten und nichtummantelten Borsten, eine Mischung aus zwei oder mehreren Arten von schraubenförmig umwundenen Borsten, eine Mischung von umwundenen Borsten und Drahtborsten, die mit Wülsten versehen sind, und eine Mischung von schraubenförmig umwundenen harten Drähtborsten und Borsten aus Tampicofaser. Die »Seele« der Borste kann aus mehreren miteinander verflochtenen Fasern bestehen oder aus einem Bündel von geraden Draht- oder Glasfaserfäden, die miteinander verbunden sind, wobei die Kunststoffaser die »Seele« schraubenförmig umgibt. Mit Kunststoff ummantelte harte, gerade, einzelne Drähte, wie z. B. Stahldraht mit Nylon ummantelt mit einer Knoophärte von wenigstens 800, sind für viele Anwendungszwecke sehr gut geeignet. Während solche harten, geraden »Seelen« der Borsten mit schraubenförmig darauf gewundenen schwingungsdämpfenden Kunststoffasern gewöhnlich bevorzugt sind, werden in manchen Fällen schraubenförmig umwundene Borsten verwendet, bei denen der ganze Borstenquerschnitt aus Kunststoff, wie z. B. aus Nylon, besteht.

Die Borsten werden gewöhnlich so dicht wie möglich in der Nabe der Bürste angeordnet, von der sie radial nach außen stehen, wobei sie parallel Seite an Seite aneinander anliegen, obwohl sie natürlich, wie z. B. bei der radförmigen Bürste in Fig. 1, etwas auseinander stehen. Das Bürstenmaterial gemäß vorliegender Erfindung wird auch sehr vorteilhaft bei rotationsförmigen kalottenartigen Bürsten verwendet, wie in F i g. 11 gezeigt, wo die Borsten in ringförmigen metallischen Fassungen 38 und 39 gehalten sind, welche im allgemeinen ähnlich sind zu der Fassung 26 in Fig. 5. Sie sind jedoch in die Kalottenform umgebogen durch eine metallische Halterung 40. Eine Mutter 41 dient dazu, die Bürste auf dem Ende einer rotierenden Spindel od. dgl. zu befestigen und zu sichern.

Das Bürstenmaterial gemäß vorliegender Erfindung, gleich, ob es in einer Bürste gemäß F i g. 4 oder 11 oder in einer anderen maschinell angetriebenen Rotationsbürste von bekannter Art verwendet wird, ist ebenso besonders geeignet für Bürsten, die mit relativ geringer Geschwindigkeit arbeiten, wie z. B. 250 Umdrehungen pro Minute. Solche Bürsten, die aus harten, geraden Borsten mit schraubenförmig daraufgewundenen Kunststoffasern bestehen, können eine kurze Arbeitslänge haben und mit Kühlmitteln und anderen Hilfsmitteln zum Zuspitzen der Borstenspitzen versehen sein, damit eine gute Bearbeitung des Werkstückes gewährleistet ist und sich die Enden der Borsten nicht umbiegen oder gestaucht werden. Wenn die Bürste mit geringen Geschwindigkeiten arbeitet, wobei Bürstenmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bei dem die gerade »Seele« der Borste eine Knoophärte von wenigstens 700 bis 800 hat, kann erreicht werden, daß die harten Enden der Borstenspäne aus dem Werkstück herausarbeiten, ein Ergebnis, das mit den bisherigen Bürsten nicht in dem erwünschten Maß erreichbar war. Dies ist ein sehr augenfälliger, großer Unterschied gegenüber den bisher bekannten Bürsten, deren Arbeitsweise mehr oder minder zufällig und willkürlich war. Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden noch näher durch die folgenden Ansprüche gekennzeichnet.

Claims (23)

Patentansprüche:

1. Bürste, bestehend aus einer Nabe mit radial nach außen stehenden, darin befestigten Borsten, dadurch gekennzeichnet, daß jede Borste in ihrer Mitte eine steife »Seele« (3) aufweist,

die mit wenigstens einer Faser (21) aus schwingungsdämpfendem Material verklebt und schraubenförmig so umwunden ist, daß nur ein Teil der Oberfläche der »Seele« (3) von der Faser (21) umgeben ist.

2. Bürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seele« (3) aus Draht besteht.

3. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seele« (3) aus Kunststoff besteht.

4. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (21) aus Kunststoff bestehen.

5. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (21) aus einem »schaumartigen« Kunststoff bestehen.

6. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (21) aus schraubenförmig ge- ao wundenen Drähten bestehen, die mit der »Seele« (3) verbunden sind.

7. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Fasern (21, 24) schraubenförmig auf jede »Seele« (3) gewunden sind.

8. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei schraubenförmig gewundene Fasern mit jeder »Seele« (3) verbunden sind.

9. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seelen« (3) gerade ausgebildet sind und keine Krümmung aufweisen.

10. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seelen« (3) aus einem Werkstoff mit einer Knoophärte von wenigstens 700 bestehen.

11. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seelen« (3) gerade ausgebildet sind und aus einem Werkstoff mit einer Knoophärte von wenigstens 700 bestehen und daß die Fasern (21) aus Kunststoff sind.

12. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (25) längs ihrer gesamten Länge mit schraubenförmigen Bändern versehen sind und aneinander anliegen.

13. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (25) in einem Körper aus nachgiebigem und federndem Material (27), vorzugsweise aus elastomerischem Material, eingebettet sind.

14. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomerische Material (27) ein geschäumter Kunststoff ist.

15. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomerische Material (27) ein geschäumtes Polyurethan ist.

16. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur die inneren Enden der Borsten (25) in dem elastomerischen Material (27) eingebettet sind.

17. Bürste nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomerische Material (27) aus sehr kleinen Zellen besteht und sich dicht bis zu den arbeitenden Enden der Spitzen (28) der Borsten (25) erstreckt, daß die letzteren nur leicht aus diesem Material hervorstehen, daß sich das elastomerische Material (27) während des Arbeitsganges mehr abnutzt als die Spitzen (28) der Borsten (25) und daß dieser Zustand während der gesamten Arbeitsund Standzeit der Bürste aufrechterhalten wird.

18. Borsten zur Herstellung von Bürsten, dadurch gekennzeichnet, daß eine steife »Seele« (3) mit wenigstens einer Faser (21) aus schwingungsdämpfendem Material schraubenförmig so umwunden ist, daß nur ein Teil der Oberfläche der »Seele« (3) von der Faser (21) umgeben ist.

19. Borste gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seele« (3) aus einem härteren Werkstoff besteht als die Fasern (21).

20. Borste gemäß Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seele« (3) gerade ausgebildet ist und eine Knoophärte von wenigstens 700 aufweist und daß die Faser (21) aus Kunststoff besteht.

21. Borste gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seele« (3) aus einem geraden Metalldraht besteht und daß die Faser (21) aus Kunststoff mittels eines Klebstoffes mit der »Seele« (3) verbunden ist.

22. Borste gemäße einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die »Seele« (3) einen Durchmesser von 0,15 bis 1,00 mm aufweist und daß der Gesamtdurchmesser der Borste 0,25 bis 2,25 mm beträgt.

23. Borste gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Fasern schraubenförmig auf jede »Seele« (3) gewunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 683 076;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1140 545;
französische Patentschrift Nr. 1 049 960.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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