DE1652410A1 - Praegevorrichtung zum Einformen von Vertiefungen in ein Werkstueck - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 165?Α1Ω

I)IPL-ING. LUDEWIG · DIPL-PHYS. BUSE · 56WUPPERTAL-BARMeN

513 Konnwort: "Spaltprägung¹¹

Firma Parker-Hannifin Corporation, Cleveland/Ohio 44112, V.St.v.A

Prägevorrichtung zum Einformen von Vertiefungen in ein Werkstück

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Prägevorrichtung zum Einformen einer oder mehrerer Verteiefungen in einem Werkstück, bestehend aus einem Stempel, einem Richtwerkzeug zur Ausrichtung des Werkstückes bezüglich d@s Stempels und einer beweglichen Befes%ung zum Ineingriffbringen und zum Aussereingriffbringen von Stempel und Werkstück. Die Erfindung betrifft insbesondere derartige Vorrichtungen, die dazu dienen präzise fluche Schlitze in Düsenendstücke von Zerstäuberdüsen für Flüssigkeiten oder dergleichen zu erzeugen.

In dem weiten Anwendungsgebiet der Zuführung von. Brennflüssigkeiten in die Verbrennungskammern von Düsenantriebswerken in Flugzeugen gibt es eine Sorte von Zerstäuberdüsen für Brennwerkstoffe deren Körperteil ein Endstück mit Brermstoffgpalten besitzt, die zur Bemessung des Durchflusses dienen und das gewünschte Zerstäubungsmuster liefern. Da im allgemeinen eine grosse Anzahl solcher Düsen erforderlich ist um in einen Verbrennungsraum den Brennstoff aus voneinander entfernten Stellen einzusprühen,ist es notwendig, dass der Brennstoffdurchfluss und rtio Art des Zerstäubungsinusters für jede der einzelnen Düsen bei beliebigem vorgegebenen Brennstoffdruck im wesentlichen gleich ist. Andernfalls kann nämlich der gesarate Brennstoffluss nicht

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nicht genau überwacht werden.

Um eine Gloichmässigkeit des Brennstofflusses and des Zerstäubungs musters an jeder einzeisn Düse zu erhalten, nuss die Tiefe und Gestalt der Strömungsspalte in ihr möglichst gleich bei allen Düsen sein. Bisher war es üblich die flache Spalte zu fräsen, schleifen oder zu prägen, irvdem man feste Widerlager oder Anschläge zur Festlegung der Spalttiefe vorsah. Aber bereits • Abweichungen innerhalb der Tolleranz der Düsenemletüeke bewirken erhebliche Schwierigkeiten, ura mit genügender Genauigkeit die Anschläge bei den verschiedenen Düsen zu lokalisieren, so dass ■an eine präzise Tiefe der Spalte für einen gleichförmigen Durchfluss und gleichbleibendes Zerstuubungsbild erhält.

Der vorligenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird bei der eingangs erwähnten Vorrichtung erfindungsgeraäss vorgeschlagen eine die Eindringtiefe des Stempels in das Werkstück bestimmende Druckeinrichtung vorzusehen, die swiscnen Stempel und Werkstück einen bestimmten, in Abhängigkeit vom Materiel das Werkstückes und gewünschter Eindringtiefe ausgebildeten konstanten Druck ausübt.

Vorzugsweise besitzt die Vorrichtung eiaeu Steepai ait hervorstehenden Prägerippen, die gegen das Werkstück duroß eine eitiea konstanten Betriebsdruck aufweisende DruokflUssigkeitsquelle

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gedrückt werden, um im Werkstück die Spalte zu erzeugen. Es sind somit keine mechanischen Anschläge erforderlich. Dr Flüssigkeitsdruck selbst bestimmt die Tiefs¹ der eingeprägten Spelte, so dass,so lange der Werkstoff der rüsenendstücKe im wesentlichen unverändert bleibt, auch die iJiudringtiefe in die Endstücke durch die Prägerippen in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck in wesentlichen unveränderlich bei allen ElnzelstUckcn ist. Damit werden aussorordentiich gleichra issi.?«* Spalte erzeugt.

Die ο rf indun^eiicuüsse Pr ige vorrichtung ist in den Zeichnungen in einem Ausführun .shcispiel dargestellt. Is zeigen :

Fifi. i eine Seitenansicht der Vorrichtung, bei der Teile im Bereich eines Anp^ssungsstUekes und einer Hichthülse für das Werkstück und des Stempels weggebrochen gezeichnet sind, um durzustellen, auf welche Weise das Werkstück und der Stempel koaxial ausgerichtet sind und auf welche Veii-e Druck auf das Werkstück ausgeübt wird,

Fig. 2 eine vergrüsserte Sclinittansieht des Aup issun sstückes und der Hichtiiülsc von Fig. 1, bei άον der Stempel und die als Werkstück dienend«» Düse richtig darin angeordne s i nd,

Fig. 3 und 4, vergrösserte, perspektivische Ansichten eines Bruchstückes von Arbeitsende des Stempels und bearbeiteter Flache des Diiseneitdstückes,

Fig. 5 eine vergrosserte, goschnitte TMlansicbl durch den Ste pel und das DUsenendstück, wo die maximale Eindringtiefe der Prägerippen in das Endstück gezeigt ist,

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in Aneicht f,ängs|fchnittlinie JT-J* von Fig. 2 und Fig. 6 eine vergrösserte iruchstückveise perspektivische Ansicht eines anderen Düsenendstückes entsprechend der Ansicht von Fig. k, das sich ebenfalls durch die erfindungsgeraasse Prägevorrichtung ausbilden lässt.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 nach der Erfindung. Diese besteht aus einem Sockel 2 mit zwei oder mehr Führungsstangen 3, die nach oben davon verlaufen und zur Führung der Bewegung einer Druckplatte k in Richtung auf den Sockel 2 hin und von ihm weg dienen . Ein Stempel 5 ist lösbar auf der Oberseite des Sockels 2 befestigt. Dieser besitzt eine Erweiterung 6 an seinem unteren Lnde, die von einer aussparung 7 i« Socke J 2 aufgenommen ist und durch eine Spannplatte b mittels geeigneter Beiesf\tungselemente 9 angebracht ist.

Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, erstreckt sich der Schaft 12 des Stempels 5 nach oben durch eine zentrale Öffnung 13 in der Spannplatte b und besitzt ein obeies linde I5 mit reduziertem Durchmesser. Dieses obere Ende I5 trä^t auf sei nor Stirnfläche l'rägerippen 16 um flache Vertiefungen 1? in einem Düsenendstüok J: einer Brennstoff-Zerstäuberdüse auf eine noch näher zu beschreibende Art auszubilden.

Die Gestalt der Düse Iy kanu natürlich in Abhängigkeit von dem spateren Verwendungszweck in verschiedener Weise ausgebildet sein. Bei der dargestellten Ausführung ist das Lndstück 18 am Stirnptide der Zerstäub*·.-,'Use 19 vorgesehen. }_m »nschluss daran folgt

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ein verbreiteter zylindrischer Teil 21. An diesen sohliesst sich mit einem grösseren Durchmesser ein Gewindeteil 22 an, der dazu dient eine nicht näher gezeigte Kappe oder dergleichen über das Düse nends tiick iri aufzuschrauben. Das entgegengesetzte Ende 25 der Düse 19 trägt ebenfalls Gewindegänge, um die Düse an einem nicht näher abgestellten Anpassungsstück zu befestigen . Ua das Ausmaß der Verschraubung solcher Kappen und Änpassungsstücke auf die jeweiligen Gewin-degänge zu begrenzen, ist an der Düse 19 zwischen den beiden Gewindeteilen 22 und 25 ein seitlich hervorstehender Flansch 26 vorgesehen.

Wie am besten aus Fig. k und 5 zu erkennen ist, besitzt das äusserste Ende 27 des Düsenendstückes 18 einen flachen runden Teil 28, der von einem konischen Setzstück 29 umgeben ist. Ein Paar von flachen Spalten 17 ist in das konische Setzstüok 29 eingefor worden, die im wesentlichen in tangentialer Richtung zu dem kreisförmigen Teil 28 verlaufen. Durch diese Spalte wird eine Wirbelbewegung auf die Brennflüssigkeit ausgeübt, während diese durch üß Spalte 17 hindurchfliesst von einer Kammer, die zwischen der vorerwähnten Kappe und dem Düsenendstück 13 bestimmest. Zu dieser Kammer gelangt der Brennstoff durch einen zentralen kanal jo in der Düse IQ und durch radiale Kanäle 31 im Düsenendf;ti^;ck Jo. Das Düsenendstück ist vornehmlich für die Benutzung als Zerstäuberdüsen in üusenantriebswerken von Flugzeugen oder dergleichen gestaltet. Dies erfordert eine grosse Anzahl sdcher Düsen um den Brennstoff von versahiedenen, voneinander entfernten St.olJeu in die Verbrennungskammer h ine Lnzusprühori. l/enti man daher din Oos<imtstromungHmerii£a lmM das ZorataubuugSdiusfcer dar einzelnen

bad

Düsen in der Verbrennungskammer genau beherrschen und steuern will, muss die Tiefe und (iestfilt dieser Brennstoff spalte 17 für alle diese Düsen im wesentlichen die gleiche sein.

Wie bereits erwähnt, hat mau in der bisherigen Fertigung solcher Düsen die Spalte eingefräst, eingeschleift oder eingeprägt, man mechanische Anschlüge oder Haltestücke benutzte, um die Aua-A bildung der Spalttiefe zu beherrschendste damit erzielten Ergebnisse waren aber sehr unbefriedigend. Die Ursache hierfür lag vielmehr in den Abweichungen der Düsenendstücke der verschiedenen Zerstäuberdüsen untere i nander.

Abweichungen in der Ausbildung der Tiefe der Spalte 17 sind durch die vor legende Erfindung beseitigt, in^dem atan alle Anschläge oder dergleichen vermeidet. Man sorgt nach der Erfindung für einen konstanten durch ein Flüssigkeitsmedium oder auf andere Weise erzeugten Druck, um damit die Tiefe der Eindringung der Prägerippen ™ 16 in das Düseneiidstück Id zu steuern. Demgeaäss ist, wie Fig. i zeigt, die bewegliche Druckplatte k von einem Druckflüssigkeitsmotor 35 bet&tigbar, dessen Kolbenstange 36 in geeigneter Weic;e auf der Oberseite der Druckplatte ^li verbunden ist. Ein konstanter Flüssigkeitsdruck kann an dem Flüssigkeitsmotor 35 durch eine Pur^e 37 und einen Druckregler 'ja mittels üblicher Steuerventile 59 ausgeübt werden. Eiti Vorratsbehälter 4o ist in dem Stromkreis vorgesehen, um Flüssigkeit der Puiipe "J7 zuführen zu können und um die abgegebene Flü^äi^ke i Lsmerige von dem Motor "}5 durch das ütellerventil 39 aufη.,ίι^.„11 au können.

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BAD ORIGINAL

Der Drueju, der auf die Druckplatte k durch den Druckf lüssigkcii sijiot or 35 ausgeübt wird, wird auf die Diis« 1«) durch ein Anpassuugs- : luck 'ti Übertragen, das eine zentrale Aussparung k2 in »einem unteren Ende besitzt, die einen grösserou jurchmesser als der (iowindeabschnitt 25 der Düse I9 aufweist und zur Aufnahme dieses Gewiudeendee 25 dient. Zugleich berührt die vordere Fläche des Anp ssungstUckes 41 den Flausch 26 der DUse I9. Das obrere Ende des -tn$» sssungsetiickes 41 hat eine Erweiterung 41, die in einer Ausnehmung 44 auf di»r unteren Fläche der Druckplatte 4 eingelagert ist. Die Befestigung darin erfolgt mittels einer .Spannplatte 45, die an do» PreOtisch 4 durch Schrauben odrr auf andere Weise befestigt itt. Das Düse tu* tut st ück IH wird in koaxialer ausrichtung mit dem Stempel durch eine Hichthüise 5o gehalten, die ein Paar voti koaxialen Öffnung«·?! ?1 und 52 besitzt. In diese Öffnungen ■jl und ^r>2 sind in engem Oleitsit/ dor Schilt iü dos Stempels *j uti.i der verdickte zylindrische I>il 21 <UiV Jtis«* 1') ü;ehaltert. In dieser Hi-Iithiilbe 5» ist ^tich noch ei tu· ·ΐ«ϋ«Μΐ(»ί i uung !Jl vorgesehen, die sich an die Öffnung ^r>2 ansohl iosst und der Öffnung ^rji ent lie^eucenct» richtet ist. Diese dient zur .-iuftMliroe des urosscren Durchmessers de^ dewiiitleteiles --' (1<·ι üiis«* i<>.

Wie I'ig. 3 ->"ⁱ⁵igt» Kiluupu ilio l^Ji\ii.«*ripp»*n it> in b«»st iniOt pm Abstand voneinander entfernt an^uoidnet s»»in i.v um einen IViuUßl gegenein-.inder üncigt sein, Damit werdi'n m do-i konisch-'it j'»t/st ur-k 29 des IHt s cue tide s i 7 ähnlich geeeneininler vi· rs<>t LX₁ t aiueiit i.« Ie St rö!uung:s9pHi i e 17 von ?.ueiuai-d r mn rin»ierter Tiefp erzeugt. Palis «»rwüui-^'it , kiiinte mau, viei i'r iscn pj»eu rifliii^ /ue tender

_ßA0

ausgerichtet vorsehen, um vier entsprechende Strömungsspalte von allmählich abnehmender Tiefe in der Stirnfläche 32 eines anderen DUsenendstUokes 33 zu formen, wie Fig. 6 zeigt. Es kann natürlich jede ander· fahl von Prägerippen rorgeeehen «ein, ent-• prechend der gewünschten Anzahl der Strömungsspalte. In jede« Fall iat aber, wie deutlich au« Fig. 5 hervorgeht, die Höhe der lippen 16 grosser al· die Tiefe der Strömung·spalte 17 ausgebildet, die dabei entstehen. Die flachen Flächen am Stempel 5_f die sich an die Prägert|)pen 16 anschliessen, wirken nicht als Anschläge während des Prägevorgangs. Dabei sind die äusseren Kanten Jk der Prägerippen 16 vorzugsweise scharf rechtwinklig ausgebildet, «•■it ein Schervorgang stattfindet, wenn die Kippen 16 in das Werkstück eintreten, womit ein Nachauswärtsfliessen von Metall am Ort des Eintrittes ausgeschlossen 1st.

Während der Betätigung wird der Presstisch h b·rüglieh dss Sockels 2 durch Zuleitung von Druck auf das Stangenende des •raekflUsslgkeitsmotores 35 angehoben. Damit wird ein auereichenior EvisohenraiUB «wischen dem Anpassungsstiick kl und der Richthülst: Je erseugt, um die Düse 19 dazwischen einsetzen zu können. Der vorgröaserte zylindrische Teil 21 der Düse 19 gelangt dabei in die Ausnehmung 52. Zwischen der HichttaUlse 5o und der Spannplatte β ist eine Feder 55 angeordnet, die die Hülse 5o in Eingriff nit dem Flansch 26 hält. Danach wird das Steuerventil 39 betätigt, um das Stangenende des Motorea 35 zu entleeren und um de« anderen Ende des Motores 35 Flüssigkeit mit einem konstanten Druck zuzuführen, z.B. einem Druck von 7 kp/cm . Dies bewirkt,

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* ' flass die Richthülse 5° und die Düse 19 entgegen der Belastung der Feder 55 nach abwärts gedruckt werden, wodurch das Düsenendstüclc IH gegen die Prligerippen 16 gebracht wird. Da die Prägerippeu 16 eine grössere Höhe besitzen^als für die gewünschte Tiefe der Strömungsspalte 17 erforderlich ist sind keine Anschläge zur Begrenzung der Abwärtsbewegung des Presstisches k vorgesehen. Die Tiefe der entstehenden Spalte 17 wird nur durch den Betrag des ausgeübten Druckes und den Verformungswiderstand des vorliegenden Materials tut Düsenendstück bewirkt. Bei Auswahl eines geeigneten Werkstoffes! für die Düsen 19, wie z.B. rostfreiem Stahl 17-4 fH, von gleichmU$siger Zusammensetzung und Härte und beim Ausüben desselben vorbestimmteti'Druckes auf die Düse während des Prägevorganges wird sioh folglich eine gleichbleibende Üindringtiefe der Priigerippen 16 in das Düseneridstück 10 ergeben, womit stets gleichförmig tiefe Spalten erzeugt werden.

Bei Verwendung des vorerwähnten rostfreien Stahles 17-^pil für die Düsiiii, ist es empfehlenswert das Düsenendstück IvS gegen den Stempel 5 beim vorgeschriebenen Druck für etwa Io Sekunden gedrückt zu halten, um die Hückfederung des Metalles im wesentlichen zu elemenieren. Bei weicheren Metallen, wie bei "Stellite"AMS 5759, ist im wesentlichen keine Eückverformung festzustellen, womit der otempel 5 sofort zurückbewegt werden kann und die Schlitzmaße innerhalb eines Prozentes liegen.

Nach Fertigstellung des Prägevorganges, wird der Preßtisch k zurück Ii. Dabei streift die Feder 55 das DUsenendstück 18 von selbst

aus don Prägerippen 16 heraus. Danach können nun die Strömungskanüfc

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- Io - in da· DUsenendstUck 18 eingebohrt werde«.

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Claims (1)

1. >ΙΝ·. LUDtWlG - 11IPL-FHYS. BUSE · MWUPPfRTAL-IARMEN

   |lj Kennwort: "Spaltprägung¹·

   ff

   Patentanspruch· :

   1/ PrägeTorrichtuag zu« Einforsen einer oder sehrerer Vertiefungen in eines Werkstück bestehend aus eine« ätesael, eines Richtwerkzeug zur Aue rieh tu Bf des VerkstUokee bezttglich des Stempels und einer beweglichen Befestigung zua ^ Inelngriffbringen und Aussereingriffbringen van Stespel und Werkstück, gekennzeichnet durch eine die Eiadringtiefe «es Stespels (S) in das Werkstück (19) toestlwsteftds Bruekeinrichtung, die einen !■ wesentliehea unrertttide rl leben Verf orsungsdruck zwischen u%m Steapel (|) und «es Werkstück (19) ausübt.

   1. Vorrichtung aaea Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinrichtumg aus eines sit der Yorrlchtang i» WirkTerblndung stehende«, «ruckrege!baren Fllisslgkeitsseter (J5) m besteht.

   3. Verriohtuag naeh Anspruch 1 oder t, dadurch gekennzeichnet, da·· das ftieatverkzeug aus einer Htflse (5·) sit keazeatriechen Ausseasnagen (51 und 5t) besteht, tie sur Aufaahse ▼on Stespel (f) und Werkstück (19) in keaxialer Ausrichtung zueinender in ttleitsltz dient.

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   %. Vorrichtung nach A_a*pruoh 3» gekennzeichnet durch die Riehtiitilse (5o) und das Werkstück (19) von dee Stempel (5) wegdrückenden Fedcgra (55)·

   5, Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch zum Abstreifen de« Werkstück·· (19) vom Stempel dienenden Federn (55) die nach dem Prtigevorgang wirksam sind.

   6, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die am einen Ende des Stempele befindlichen Prägerrippen (16) eine grussere Höhe taeitzen, als ihrer endgültiges Eindringtiefe in das Werkstück (19). unter Wirkung der Druck·inrlobtung (35 bis ko) entspricht.

   7. Vorrichtung nach elaem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekanuseiohnet, dass das Werkstück (19) aus einer Düse tastest, daran DüsenendstUck (Ie) mit einer Anzahl von Vertiefungen (1?) zn versehen ist, und der Steapel eine Ansaht van Prttgarlppen (16) zur gleichseitigen Ausbildung der YertPlefungen (1?) aufweist.

   8. Vorrichtung zum Elmfarmea von Spalten in ein End· eines Werkstück·· nach Ansprtek lgekeanzelcbnet d u r · Ii einen feokel (I) _t eiae la rertlkaler Entfernung davon aageordnet·, v«rtlkil amf- und abbewegliebe Druckplatte (k), «lmem am Sockel aftgaferaohtea St«mp«l (5) der sich gegen die Druckplatte (%) erstreckt, eine Hülse (5o) mit einer ersten Bohrung (51) an Ihrem einen Ende, din der in Glelt-

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   sitz das eine Ende des Stempels (5) aufgenommen 1st, und einer zweiten Bohrung an ihrem anderen Ende, die konzentrisch zur ersten Bohrung (5A) angeordnet ist und zur Gleitsitz-Aufnahme eines Teiles des Werkstückes (I9) in axialer Ausrichtung bezüglich des Stempels (5) dient, eine «inen in wesentlichen gleichförmigen Druok auf die Druckplatte (k) ausübende und die Platte in Richtung des Stempels (3) bewegende Druckeinrichtung (35 bis 4o) und ein Übertragungsglied (41) zur Weiterleitung des gleiehförmigea Druckes von der Druckplatte (4) aum Werkstück (13) woduroh das Werkstück mit dem Stempel in Berührung gelangt und das Eindringen des Stempels (5) in das Werkstück (19) naoh Maßgabe des ausgeübten Druckes bewirkt.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen der Druckplatte (4) und dea Werkstück (19) angeordnete Übertragungsglied ein an der Druckplatte (4) zu befestigendes Anpassungsstück (41) besitzt, eine Aussparung im Anpassungefcüok (41) aür Aufnahme eine-s Endes das Werkstückes (19) aufweist und eine Sohuiter (26) aia W@rks .iak (19) umfasst, die dem voa Anpassungsstüok (41) aufgenommenen Endo benachbart ist,

   lo. Vorrichtung nach Anspruch i oder 9, dadurch gekannzeichnet, dass zwischen dem Socke 1. (2) tiiid der Hülse (5o) Federn (55) angeordnet sind, die die Hülse ('»>) und damit das Werkstück (fi^fJ) "US JtOUl[If! ί *> ) WH:;.ilrÜu' ■

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   BAD

   11. Vorrichtung nach eines oder mehreren der Ansprüche 8 bis lo, dadmvob gekennzeichnet, dass das Werkstück aus einer Düse (19) besteht, in deren OUaenendstlick (18) wenigstens zwei Spalten (17) einaufornen sind und der Stempel eine gleiche Anzahl von Rippen (16) an seinen freien Linde zur gleichzeitigen Einformung der Spalte (17) aufweist, wobei die Rippen (16) eine grössere Höhe aufweisen, als der endgültigen Eindringtiefe der Rippen (16) in das DUsenendstück (18) beim Formen der Spalte (17) entspricht.

   12. Verfahren zui Einprägen von Vertiefungen Iu einem Werkstück durch axiale Ausrichtung des Werkstückes bezüglich eines Prägewerkzeug··¹, dadurch gekennze ichne t, dass zwischen de« Prägewerkzeug (5) und dem Werkstück (19) ein bestimmter konstanter Druck ausgeübt wird, wodurch das Prägewerkzeug (5) nach Maßgabe des ausgeübten Druckes unter Bildung von Spalten (17) in bestimmte Tiefen in das Werkstück (19) eindringt.

   13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Abschluss an die Einforraung der Spalte (17) Durehtrittskaoäle in dem Werkstück (19) erzeugt werden,

   14. Verfuhren mich Anspruch L2 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück aus eine.· Zerstäuberdüse für Brennstoffe besteht und der eängeformte Spalt sin«m Brennstoffs trömurigsspalt bilder

   , & L c ί t ο ··: 18

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