DE2655207A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen extrudieren - Google Patents
Vorrichtung zum kontinuierlichen extrudierenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Extrudieren, mit der ein Gegenstand von unbestimmter Länge durch Hindurchführen durch eine Matrize, welche die für den
extrudierten Gegenstand angestrebte geometrische Form hat, in einen anderen Gegenstand von unbestimmter Länge und
kleinerem Querschnitt umformbar ist.
Es ist seit langem bekannt, daß bei vielen Metallen und Legierungen,
wenn man sie ansteigenden Drücken aussetzt, die Duktilität zunimmt. Diese "Bridgmann-Effekt" genannte Erscheinung
wurde von P.W. Bridgmann in einer Veröffentlichung "Large Plastic Plow and Fracture", McGraw Hill, New York, 1952,
beschrieben. Sie gestattet es, durch Beaufschlagen metallischer Gegenstände mit sehr hohen Drücken große Verformungen ohne
Bruch zu erzielen.
Es ist versucht worden, diese Eigenschaft bei diskontinuierlichen Verfahren auszunutzen, bei denen der Ausgangsgegenstend
ebenso wie der Endgegenstand eine begrenzte, wenn auch große
Länge hat.
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• ο.
Es sind auch kontinuierliche Verfahren vorgeschlagen worden,
bei denen der Ausgangsgegenstand ebenso wie der extrudierte Gegenstand eine unbestimmte Länge hat, die unbegrenzt sein
könnte. Beispielsweise ist gemäß dem russischen Zertifikat 176 229 ein Draht unter der Wirkung eines Fluidstrom.es, der
am hinteren Teil eines feststehenden Zylinders einführbar ist, nach vorn aus diesem Zylinder austritt und den Draht im Innern
dieses Zylinders umgibt, in Richtung einer Matrize transportierbar und durch diese hindurchdrückbar. Das Prinzip dabei ist,
daß das Fluid, welches in der für die Bewegung des Drahtes gewünschten Richtung strömt, den Draht in dieser Richtung mitreißt
und bewirkt, daß er durch die Matrize hindurchläuft.
Jedoch liegt das Druckmaximum des Fluides und folglich die größte Duktilität des behandelten Gegenstandes im hinteren
Teil des Zylinders und nicht in der Nähe der Matrize, wie es für einen guten Ablauf des Verfahrens notwendig wäre.
Auf der Basis desselben Prinzips sind andere, kompliziertere Vorrichtungen vorgeschlagen worden, beispielsweise in der
FR-PS 2 029 568 oder in der entsprechenden US-PS 3 667 267,
mit denen versucht worden ist, die erwähnte Schwierigkeit dadurch zu vermeiden, daß der Strömungsweg eines unter Druck
stehenden Fluides in mehrere Abschnitte in einer Folge von Kammern mit feststehenden Wänden unterteilt ist, die entlang
der Bewegungsbahn des in Extrusion befindlichen Gegenstandes hintereinander angeordnet sind, wobei das Fluid im hinteren
Teil der der Matrize am nächsten gelegenen Kammer eingeleitet wird und im vorderen Teil dieser Kammer in der Nähe der Matrize
austritt, um danach, beginnend mit der Kammer, die der Kammer, aus der es austritt, am nächsten liegt, jede der
anderen Kammern in derselben Weise zu durchströmen. Dies führt somit zu äußerst verwickelt aufgebauten Vorrichtungen.
Schließlich, beispielsweise in der FR-PS 2 160 413 oder in
der entsprechenden US-PS 3 740 985, wurde vorgeschlagen, zum Mitreißen eines Fluides in Richtung der Matrize und zum Erzeugen
des notwendigen hohen Druckes an der Matrize - vorzugsweise vier - Gruppen von beweglichen Bauteilen zu verwenden,
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von denen sich jede auf einer endlosen Bewegungsbahn bewegt und die, indem sie an einer in Arbeitsrichtung vor der Matrize
gelegenen Stelle ihrer Bewegungsbahn zusammenlaufen, ab dieser Stelle bis zur Matrize einen durch die Matrize verschlossenen
Druckzylinder bilden. Am Anfang dieses Abschnittes ihrer Bewegungsbahn sind die Bauteile jeder der Gruppen durch zwei auf
diese Gruppen wirkende Fluidmotoren antreibbar und in Richtung
der Matrize verschiebbar und sind, um die Abdichtung zwischen den Bauteilen jeder Gruppe zu gewährleisten, in der Nähe der
Matrize durch einen weiteren Fluidmotor abbremsbar. Die Gesamtheit
derjenigen Bauteile, die zu jedem Zeitpunkt den Druckzylinder bilden, bewegt sich im Innern eines zweiten, feststehenden
Druckzylinders, der von einer gleichen Anzahl von Bauteilen gebildet ist, und stützt sich an dessen Innenfläche
mittels eines unter Druck stehenden Fluides ab. Diese zweiten Bauteile befinden sich ihrerseits im Innern eines Zylinders.
Bei einer derartigen Vorrichtung besteht ein noch sehr verwickelter Aufbau infolge der großen Zahl von beweglichen Bauteilen,
der Zahl der in einem zur Achse senkrechten Querschnitt aufeinanderfolgenden Umschließungen und der großen Zahl von
Motoren, deren Leistungen aufeinander abgestimmt werden müssen,
damit die Bremsmotoren die Abdichtung zwischen jedem der beweglichen Bauteile und dem ihm folgenden und dem ihm vorausgehenden
Bauteil sicherstellen, ohne jedoch die Bewegung der genannten beweglichen Bauteile in Richtung der Matrize zu verlangsamen
oder zu verhindern.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist mit einfachen Mitteln erreicht, daß bewegliche Bauteile ständig einen Druckzylinder
bilden, in dessen Innern der zu extrudierende Gegenstand von unbestimmter Länge eingeführt ist, welcher von einem viskosen
Fluid umgeben ist, das, durch die Bewegung der genannten beweglichen Bauteile in Richtung einer Matrize mitgerissen,
seinerseits den zu extrudierenden Gegenstand in Richtung der
Matrize mitnimmt und bewirkt, daß er durch die Matrize hindurchläuft
.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung hat
- ein langes, gegen einen hohen Innendruck ohne Verformung widerstandsfähiges Hauptteil, dessen innerer Querschnitt
im wesentlichen rechteckig ist und an jeder seiner Seitenwände in der Längsrichtung des Hauptteils lange, maschinell
bearbeitete !Flächen aufweist, die mit maschinell bearbeiteten Flächen an beweglichen Bauteilen zusammenwirken, die, auf
ihrem Weg im Innern des druckfesten Hauptteils, an dessen bearbeiteten Flächen zwangfrei entlanggleiten, wobei die
innenliegenden Seitenflächen des Hauptteils und die Seitenflächen der beweglichen Bauteile mit den genannten bearbeiteten
Flächen zusammenwirken, um an der Außenseite der beweglichen Bauteile einen eine Druckkammer bildenden Raum
zu bilden;
- eine an einem Matrizenträger angeordnete Matrize am in Arbeitsrichtung vorderen Ende des druckfesten Hauptteils;
- zwei Gruppen von beweglichen Bauteilen, die auf dem Weg der genannten Bauteile im Innern des druckfesten Hauptteils miteinander
zusammenwirken, wobei die beweglichen Bauteile einen im wesentlichen rechteckigen äußeren Querschnitt
haben, der je Bauteile-Paar dem inneren Querschnitt des
druckfesten Hauptteils entspricht, und im unteren und oberen Teil ihrer Seitenflächen maschinell bearbeitete Flächen aufweisen,
die während der Verstellung der beweglichen Bauteile im Innern des druckfesten Hauptteils mit dessen bearbeiteten
Flächen zusammenwirken; die Ober- und Unterseiten jedes beweglichen Bauteils weisen Zähne auf, die zur Bewegungsrichtung
des Bauteils senkrecht gerichtet sind; jedes bewegliche Bauteil hat an seiner Fläche, die sich einem anderen
beweglichen Bauteil gegenüber anordnet, wenn sich diese beiden Bauteile im Innern des druckfesten Hauptteils bewegen,
eine Ausnehmung, die einem Profilabschnitt des zu extrudierenden Gegenstandes entspricht und mit der dem anderen Profilabschnitt
des zu extrudierenden Gegenstandes entsprechenden
Ausnehmung eines anderen, benachbarten beweglichen Bauteils zusammenzuwirken vermag, um eine Aufnahme zu bilden, deren
Querschnitt sehr wenig größer ist als derjenige des zu extrudierenden
Gegenstandes und die gleiche Form wie dieser hat; diejenigen beweglichen Bauteile, die sich zu jedem
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Zeitpunkt im Innern des druckfesten Hauptteils befinden, bilden zu jedem Zeitpunkt einen Druckzylinder genannten
Zylinder von der ungefähren Länge des druckfesten Hauptteils, der am in Arbeitsrichtung vorderen Ende durch die Matrize
verschlossen und am in Arbeitsrichtung hinteren Ende offen ist;
- Vorrichtungen für den Antrieb der beweglichen Bauteile, bestehend aus einem Motor und einem Zahnradgetriebe, das den
Motor mit zwei als Antriebsritzel bezeichneten Zahnritzeln verbindet; die im hinteren Teil des druckfesten Hauptteils
angeordneten Antriebsritzel sind durch den Motor und das Zahnradgetriebe antreibbar und kämmen, das eine mit den
Zähnen an der Oberseite, das andere mit den Zähnen an der Unterseite der beweglichen Bauteile jeder der beiden Gruppen
und schieben die beweglichen Bauteile beider Gruppen gleichzeitig zur Matrize hin;
- Vorrichtungen zum Zurückhalten oder Stauen der beweglichen Bauteile, mit zwei als Gegenhalte- oder Hemmritzel bezeichneten
Zahnritzeln, die im in Arbeitsrichtung vorderen Teil des druckfesten Hauptteils in der Nähe der Matrize angeordnet
sind, von denen das eine mit den Zähnen an der Oberseite, das andere mit den Zähnen an der Unterseite der beweglichen
Bauteile kämmt, und die je auf einer Welle aufgenommen sind,
welche die Seitenwände des druckfesten Hauptteils durchdringt und sich an diesen abstützt, ferner mit zwei je an der Welle
eines Hemmritzels lose angeordneten Zahnkränzen, und mit Vorrichtungen, die zwischen jedem losen Zahnkranz und seiner
Welle ein elastisches Moment erzeugen; die Hemmritzel und ihre Wellen sind durch die beweglichen Bauteile am Ende
deren Weges im Innern des druckfesten Hauptteils betätigbar und drehantreibbar, während eine mit der Welle des Motors
verbundene Zahnräder-Gruppe jeden losen Zahnkranz in einer hinsichtlich Richtung und Geschwindigkeit mit der ihn
tragenden Welle gleichen Bewegung anzutreiben vermag;
- Vorrichtungen, welche die beweglichen Bauteile im Bereich der Matrize auseinanderzurücken und zum in Arbeitsrichtung
hinteren Teil des druckfesten Hauptteils zurückzuführen vermögen;
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- an sich bekannte Vorrichtungen zum Einschmieren des zu extrudierenden Gegenstandes mit einem viskosen Fluid vor
seinem Eintritt in das druckfeste Hauptteil, und
- an sich bekannte Vorrichtungen zur Versorgung mit Fluiden.
Der Antrieb der beweglichen Bauteile einerseits, und die Ausbildung
und Beibehaltung des Druckzylinders andererseits sind mit voneinander unabhängigen und auf verschiedene Flächen der
beweglichen Bauteile wirkenden Vorrichtungen erzielt. Dies gestattet es insbesondere, die von den beweglichen Bauteilen
getragenen und ihrem Antrieb dienenden Zähne in druckfreien Bereichen anzuordnen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es erscheinen in diesen
Zeichnungen und im Verlauf ihrer Besehreibung zusätzliche oder bevorzugte Anordnungen, die in der Vorrichtung nach der
Erfindung verwendbar sind. Es zeigt:
Fig. 1 eine Gesamtansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt in einer zur Längsachse der Vorrichtung senkrechten und zwischen den Antriebs- und den Hemmritzeln
gelegenen Ebene durch das druckfeste Hauptteil und die beweglichen Bauteile; diese Schnittebene
wurde zur Vereinfachung der Zeichnung gewählt, die bei einer Schnittebene durch eines der Zahnritzel
komplizierter gewesen wäre,
Fig. 3 eine Vergrößerung des in Fig. 2 im Kreis 52 eingeschlossenen
Abschnittes,
Fig. 4 einen Teilschnitt in einer durch die Längsachse der Vorrichtung gehenden und zu den Seitenflächen
der beweglichen Bauteile parallelen Ebene,
Fig. 5 einen Teilschnitt in einer durch die Achse der Vorrichtung
gehenden waagerechten Ebene in der Nähe der Matrize,
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Pig. 6 eine Teilansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise der Haltevorrichtungen für die beweglichen Bauteile,
Pig. 7 eine Teilansicht, die eine bevorzugte Ausbildung
der Innenfläche einer der Seiten des druckfesten Hauptteils zeigt,
Pig. 8 bevorzugte Vorrichtungen zum Abdichten zwischen den beweglichen Bauteilen und dem druckfesten Hauptteil
am in Arbeitsrichtung vorn gelegenen Ausgang des Hauptteils, -und
Pig. 9 und 10 zusätzliche bzw. ergänzende Anordnungen, die bei Bedarf in der Vorrichtung nach der Erfindung
verwendbar sind.
Pig. 1 zeigt ein druckfestes Hauptteil 1 mit seinen Seiten 2 und 3, seiner Basis 4 und seinem aufgeschnitten dargestellten
oberen Teil oder Deckel 5. Eine Matrize 6 ist mit Vorteil am Ende eines rohrförmigen Matrizenträgers 7 angeordnet, der
seinerseits mit einem Halter 8 fest verbunden ist, welcher, wie in Pig. 1 dargestellt, mit dem druckfesten Hauptteil 1
einteilig ausgebildet sein kann. Lage und Gestalt eines solchen Halters 8 sowie die Länge des rohrförmigen Matrizenträgers
7 sind nicht wesentlich; es genügt, wenn sie am Ausgang des Hauptteils 1 bewegliche Bauteile 9 auf ihrem Weg
zum in Arbeitsrichtung hinteren Teil des Hauptteils 1 durchlassen.
In Pig. 1 sind die beweglichen Bauteile 9 in verschiedenen Stellungen ihrer Bewegungsbahn gezeichnet. Es sind auch
obere Zahnritzel, nämlich ein Antriebsritzel 10 und ein Hemmritzel 12 zu erkennen, während untere Zahnritzel, nämlich
ein Antriebsritzel 11 und ein Hemmritzel 13, verdeckt sind. Weiterhin ist eine Antriebswelle 14 für das untere Antriebsritzel 11 zu erkennen, an der ein Zahnkranz 15 angeordnet ist,
der einen mit einer Welle 17 des oberen Antriebsritzels 10 fest verbundenen Zahnkranz 16 anzutreiben vermag, der durch
seinen Teilzylinder dargestellt ist. Die Drehrichtungen der Zahnkränze 15 und 16 sind mit Pfeilen 18 und 19 angegeben.
Der mit der Antriebswelle 14 gekuppelte Motor, der ein
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η π
Getriebemotor sein kann, ist nicht gezeichnet, nur eine Paßfeder 20. Der Zahnkranz 15 greift auch in ein als Verbindungsglied
bevorzugtes Zwischenritzel 21 ein, damit der Zahnkranz einen Zahnkranz 22 antreiben kann, der mit einem Zahnkranz
in Eingriff ist. Die Zahnkränze 22 und 23 sind mit einer Welle 24 des unteren Hemmritzels 13 und mit einer Welle 25 des oberen
Hemmritzels 12 nicht durch Paßfedern verbunden. Mit Pfeilen 26 und 27 ist angegeben, daß sich die Zahnkränze 22 und 23
in der gleichen Richtung wie der Zahnkranz 15 bzw. der Zahnkranz 16 drehen. Dank der für die Zahnkränze 15, 16, 22 und 23 und
für das Zwischenritzel 21 gewählten Abmessungen sind die Drehgeschwindigkeiten der Antriebswelle 14 und der Wellen 17, 24
und 25 gleich. Statt mit der Antriebswelle 14 könnte der Motor ebenso gut mit der Welle 17, mit dem Zwischenritzel 21 oder mit
einem der Zahnkränze 22 und 23 gekuppelt sein. Fig. 1 zeigt auch Vorrichtungen zum Zurückhalten oder Stauen der beweglichen
Bauteile 9. Sie läßt das Hemmritzel 12 erkennen, die Zahnkränze 22 und 23 sowie die Wellen 24 und 25, von denen jede ein
Hemmritzel 13 oder 12 und den entsprechenden losen Zahnkranz 22 oder 23 trägt. Fig. 1 zeigt auch als Beispiel eine Ausführungsform
der elastischen Kupplung zwischen jeder der Wellen 24 und 25 und dem entsprechenden losen Zahnkranz 22 bzw.
Diese Ausführungsform weist für jede Paarung einer Welle mit einem losen Zahnkranz wenigstens einen einstellbaren Anschlag
28a, 28b, 29a und 29b und eine Feder 30a, 30b, 31a und 31b auf, die mit dem zugehörigen Anschlag 28a, 28b, 29a oder 29b
und dem entsprechenden Zahnkranz 22 oder 23 zusammenwirkt» Die Beziehungen zwischen einer Welle, beispielsweise der Welle 24,
dem von ihr getragenen losen Zahnkranz 22, einem Anschlag, beispielsweise dem Anschlag 28a, und der zugehörigen Feder 30a
werden im Verlaufe der Beschreibung der Fig. 6 deutlich gemacht. Für das Funktionieren der Vorrichtung ist eine beim gezeigten
Beispiel als Einschmierkasten ausgeführte Einschmiervorrichtung 32 notwendig, für deren Ausbildung jedoch jede beliebige
bekannte oder neue Vorrichtung verwendbar ist. Die Art der Ausbildung dieser Einschmiervorrichtung 32 ist nicht Teil der
Erfindung. In den Zeichnungen ist für den Fall eines zu extrudierenden Gegenstandes von kreisrundem Querschnitt und eines
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extrudierten Gegenstandes von kleinerem kreisrunden Querschnitt der zu extrudierende Gegenstand mit 33, der extrudierte Gegenstand
mit 34 und die Achse der Vorrichtung mit 35 bezeichnet.
Fig. 2 zeigt nähere Einzelheiten der Beziehungen zwischen dem druckfesten Hauptteil 1 und den beweglichen Bauteilen 9 bei
deren Portbewegung im Innern des Hauptteils 1. In Fig. 2,
die das druckfeste Hauptteil 1 mit seinen Seiten 2 und 3,
seiner Basis 4 und seinem Deckel 5 sowie zwei bewegliche Bauteile 9 mit der Bewegungsbahn ihrer unteren Zähne 41 und
oberen Zähne 42 zeigt, ist die lage von vier maschinell bearbeiteten
Flächen 37a, 37b, 37e und 37d des druckfesten Hauptteils 1 zu erkennen, welche mit entsprechenden maschinell bearbeiteten
Flächen 38a, 38b, 38c und 39d der beweglichen Bauteile 9 zusammenwirken. Zwischen den Seiten 2 und 3 des druckfesten
Hauptteils 1 und den Seitenflächen der beweglichen Bauteile 9 sind Druckkamman 39 und 40 bildende Räume ausgebildet, die
dazu dienen, ein unter Druck stehendes Fluid beispielsweise über Öffnungen 43 und 44 aufzunehmen. Das Zusammenwirken
beispielsweise zwischen den bearbeiteten Flächen 37a und 38a sichert gleichzeitig die Abdichtung der Druckkammern 39 und
und die Führung der beweglichen Bauteile 9 im Innern des Hauptteils 1. Die innenliegenden Flächen der beweglichen Bauteile
weisen maschinell bearbeitete Flächen 45a, 45b, 46a und 46b auf, die während der Bewegung der Bauteile 9 im Innern des
Hauptteils 1 unter der Wirkung des in den Druckkammern 39 und 40 enthaltenen, unter Druck stehenden Fluides gegeneinandergepreßt
sind. Zwischen den bearbeiteten Flächen 45a und 46a einerseits, und den bearbeiteten Flächen 45b und 46b andererseits
befindet sich ein als Höhlung ausgebildeter Druckzylinder 47, der die gleiche Form wie die Außenform des zu extrudierenden
Gegenstandes 33 hat und von zwei Ausnehmungen gebildet ist, die je in eine der sich gegenüberliegenden bearbeiteten Flächen
45a,45b und 46a,46b der beweglichen Bauteile 9 eingearbeitet
sind. Der Querschnitt des Druckzylinders 47 ist sehr wenig größer als derjenige des in Extrusion befindlichen Gegenstandes
50, wobei der Raum zwischen dem Gegenstand 50 und den Wänden des Druckzylinders 47 int Betrieb praktisch völlig mit einer
dünnen Schicht eines viskosen Fluides angefüllt ist. Als
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Beispiel sei angegeben, daß der Abstand zwischen einem Punkt an der Außenfläche des zu extrudierenden Gegenstandes 33 und
dem gegenüberliegenden Punkt des Druckzylinders 47 zwischen 0,01 und 0,1 mm betragen kann. Im Bedarfsfall können die sich
gegenüber liegenden Flächen der beweglichen Bauteile 9 druckfreie Räume 48 und 49 bilden, die das Fluid aufzunehmen
vermögen, welches zwischen den bearbeiteten Flächen 45a und 46a oder 45b und 46b austreten könnte.
Fig. 3 zeigt eine Vergrößerung desjenigen Abschnittes der Vorrichtung,
der in Fig. 2 mit einem Kreis 52 umschlossen ist, um die Vorrichtungen erkennen zu lassen, die zwischen dem
druckfesten Hauptbeil 1 und den sich in seinem Innern bewegenden Bauteilen 9 abdichten. Es sind dargestellt das druckfeste
Hauptteil 1 mit seiner langen, bearbeiteten Fläche 37d, ein bewegliches Bauteil 9 mit seiner bearbeiteten Fläche 38d und
die Druckkammer 39. Es ist weiterhin ein Vorsprung 53 zu erkennen,
der an wenigstens einer der Vorder- oder Rückenflächen jedes beweglichen Bauteils 9 rings um den Rand ausgebildet ist,
der an der Ausbildung der Druckkammern39 oder 40 beteiligt ist.
Der Vorsprung 53 ist auch an einem der in Fig. 2 dargestellten beweglichen Bauteile 9 zu erkennen, während sich der ähnliche
Vorsprung des anderen beweglichen Bauteils 9 an der von diesem verdeckten gegenüberliegenden Fläche befindet. Gemäß Fig. 2
ist die zentrale Ausnehmung des einen der beweglichen Bauteile 9 auch von einem Vorsprung 54 umgeben. Der ähnliche Vorsprung
des anderen beweglichen Bauteils 9 befindet sich an der von diesem verdeckten gegenüberliegenden Fläche. Die Aufgabe der
Vorsprünge 53 und 54 besteht darin, die Berührungsfläche zwischen zwei aufeinanderfolgenden bewegliehen Bauteilen 9
während ihrer Bewegung im Innern des druckfesten Hauptteils 1 klein zu halten, um die Kraft je Flächeneinheit zu erhöhen,
die, durch die entgegengesetzte Wirkung der Antriebsritzel und 11 und der Hemmritzel 12 und 13 erzeugt, die beweglichen
Bauteile 9 in gegenseitige Anlage drängt, und um dadurch die Gefahr von Fluidleckagen aus den Druckkammern 39 und 40 oder
aus dem innenliegenden Druckzylinder 47 zu verringern.
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Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt durch die Vorrichtung in einer zu den Achsen der Zahnritzel senkrechten Axialebene mit nur
einem beweglichen Bauteil und den in dieses eingreifenden Abschnitten der Antriebs- oder Hemmritzel. Sie soll aufzeigen,
wie diese verschiedenen Bauteile der Vorrichtung in Beziehung zueinander sind. Es ist ein bewegliches Bauteil 9 mit seinen
Zähnen 41 und 42 und, in Teilansicht, je ein Antriebsritzel
10 und 11 oder je ein Hemmritzel 12 und 13 zu erkennen. Das bewegliche Bauteil 9 ist mit insgesamt vier Zähnen - zwei
ηmp τ
obere Zähne 42 und untere Zähne 41 - dargestellt; die Zahl seiner Zähne könnte jedoch verschieden, beispielsweise 8 sein.
Außerdem sind der Druckzylinder 47, die Vorsprünge 53 und 54, die Räume 48 und 49 und die bearbeiteten Flächen 45a und 45b
zu erkennen.
Fig. 5 zeigt die Matrize 6, den rohrförmigen Matrxzenträger 7,
bewegliche Bauteile 9 in zwei aufeinanderfolgenden Stellungen
an ihrer Bewegungsbahn, den in Extrusion befindlichen Gegenstand 50, den extrudierten Gegenstand 34 sowie mit einem
Pfeil 51 die Bewegungsrichtung.
Fig. 6 erläutert das Funktionieren der Halte- oder Stauvorrichtungen.
Es sind nur die Antriebs- und Stauvorrichtungen im unteren Teil der Vorrichtung dargestellt. Die Verzahnungen
sind nur soweit gezeichnet, wie zum leichteren Verständnis nötig. In Fig. 6 sind die Zahneingriffe mit einem großen,
das wirkliche Spiel übersteigenden Spiel dargestellt, um die aktive Flanke jedes dieser Zähne deutlicher erkennen zu lassen«
Fig. 6 zeigt eine Folge von beweglichen Bauteilen 9 in der Weise, wie sie sich im druckfesten Hauptteil 1 bewegen, die
Antriebswelle 14 mit dem von ihr getragenen und angetriebenen Zahnkranz 15 und dem unteren Antriebsritzel 11, das untere
Hemmritzel 13 und seine mit ihm fest verbundene Welle 24, den losen Zahnkranz 22, einen einstellbaren Anschlag 28, eine
mit diesem und dem Zahnkranz 22 zusammenwirkende Feder 30 , und das Zwischenritzel 21 (die dieses tragende Welle ist nicht
gezeichnet). Sobald der Motor die Antriebswelle 14 in der vom Pfeil 18 angegebenen Richtung dreht, werden der Zahnkranz 15
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und das Antriebsritzel 11 in derselben Richtung in Drehung angetrieben,
die Bauteile 9 werden in der vom Pfeil 36 angegebenen
Richtung verstellt, und das Bauteil 9a treibt das Hemmritzel 13 und dessen Welle 24 an, welche den einstellbaren
Anschlag 28 trägt und antreibt und den losen Zahnkranz 22 abstützt, ohne ihn anzutreiben. Der Zahnkranz 22 wird in
Drehung in der vom Pfeil 26 angegebenen Richtung angetrieben, welche mit der vom Pfeil 18 angegebenen Drehrichtung des
Zahnkranzes 15 gleich ist. Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, sind die Abmessungen der verschiedenen Zahnkränze so gewählt,
daß die Winkelgeschwindigkeiten der Antriebswelle 14 und der Welle 24 gleich sind. Am Zahnkranz 22 stützt sich eines der
Enden der Feder 30 ab, deren anderes Ende am einstellbaren Anschlag 28 anliegt. Auf diese Weise wird auf das Bauteil 9a
eine konstante Halte- oder Staukraft ausgeübt, ohne daß Arbeit geleistet wird. Diese Kraft, die sich bis auf das vom Antriebsritzel 11 angetriebene Bauteil 9 überträgt, bewirkt, daß die
Bauteile 9 jeder Gruppe während ihrer Verstellung zwischen den Antriebsritzeln 10 und 11 und den Hemmritzeln 12 und 13 in
gegenseitige Anlage gedrängt werden, und daß auf diese Weise zwischen ihnen eine gute Abdichtung erzielt wird, die Flüssigkeitsdurchtritt
zwischen ihren Berührungsflächen verhindert.
Gemäß Fig. 1 sind die Bauteile 9 jeder der beiden Gruppen untereinander
verbunden, um sicherzustellen, daß jedes von ihnen bei ihrem Rücklauf außerhalb des druckfesten Hauptteils 1
von dessen in Arbeitsrichtung vorderem zum hinteren Teil mitgenommen bzw. angetrieben wird. Bei dem in Fig. 1 gezeigten
Beispiel ist am oberen Teil der Außenfläche jedes der aufeinanderfolgenden Bauteile 9 ein Seil 70a, am unteren Teil derselben
Fläche ein Seil 70b befestigt. Es können andere, die gleiche Aufgabe erfüllende Vorrichtungen verwendet werden, ohne
daß der Rahmen der Erfindung verlassen würde. Die Bauteile 9 können auf ihrer äußeren Bewegungsbahn auch an einem nicht
gezeichneten feststehenden Bauteil abgestützt sein, beispielsweise an einer Schiene, auf der sie, angetrieben von der sie
untereinander verbindenden Vorrichtung, gleiten.
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Fig. 7 zeigt bevorzugte Vorrichtungen zum Abdichten der Druckkammern
39 und 40 am in Arbeitsrichtung hinteren Eingang des druckfesten Hauptteils 1. Diese Vorrichtungen bestehen im
wesentlichen aus einer maschinell bearbeiteten Fläche 58 in einer Ebene, die zu Seitenflächen, beispielsweise zur Seitenfläche
57 der beweglichen Bauteile 9 parallel ist, wenn sich die Bauteile 9 im Innern des druckfesten Hauptteils 1 bewegen.
Die bearbeiteten Flächen 58 und die Seitenflächen 57 sind
relativ zueinander so angeordnet, daß das Spiel zwischen ihnen sehr klein ist.
Fig. 7 zeigt ebenfalls bevorzugte Vorrichtungen zum Erzeugen eines Druckabfalles in den Druckkammern 39 und 40 zwischen den
in Arbeitsrichtung vorderen und hinteren Teilen. Diese Vorrichtungen bestehen in maschinell bearbeiteten Flächen 59 und
60, die zu den Seitenflächen der beweglichen Bauteile 9 parallel sind, wenn sich die Bauteile 9 im Innern des druckfesten
Hauptteils 1 bewegen. !Dn Betrieb ruft die elastische Verformung, die das druckfeste Hauptteil 1 unter der Wirkung
des in den Druckkammern 39 und 40 herrschenden Druckes erleidet, die Ausbildung eines Durchlasses zwischen den bearbeiteten
Flächen 59 und 60 und den Seitenflächen der beweglichen Bauteile 9 hervor, der umso größer ist, je höher der Druck im
Bereich der betrachteten Fläche. Die Öffnungen 43 und 44 für die Fluidzufuhr in die Druckkammern 39 und 40 sind dann im in
Arbeitsrichtung vorderen Abschnitt der Druckkammern 39 und angeordnet, so daß der Druck von einem von zwei bearbeiteten
Flächen 59 und 60 begrenzten Abschnitt zum nächsten Abschnitt vom in Arbeitsriehtung vorderen zum hinteren Teil der Druckkammern
39 und 40 hin abnimmt. Somit wird im in Arbeitsriehtung hinteren Teil der Druckkammern 39 und 40 ein gegenüber dem
im in Arbeitsriehtung vorderen Teil herrschenden Druck deutlich niedrigerer Druck erzielt, um die Verformung des druckfesten
Hauptteils 1 in der Nähe der bearbeiteten Flächen 58 und die
Größe der Leckstellen zwischen den bearbeiteten Flächen 58 und den Seitenflächen der beweglichen Bauteile 9 zu verringern.
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Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zum Abdichten t
zwischen dem druckfesten Hauptteil 1 und den beweglichen Bauteilen
9 am in Arbeitsrichtung vorderen Ausgang des Hauptteils 1. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform hat jede
der Seiten 2 und 3 des druckfesten Hauptteils 1 in der Nähe ihres in Arbeitsrichtung vorderen Endes eine Aufnahme 62, in
die ein schwimmendes bewegliches Bauteil 61 eingesetzt ist. Dieses besitzt eine der Seitenfläche 57 des beweglichen Bauteile
9 gegenüberliegende maschinell bearbeitete Fläche 67, die zur Seitenfläche 57 parallel ist. Sobald ein Bauteil 61
in seiner Aufnahme 62 in Stellung gebracht worden ist, ist seine Rückseite 68 auf ganzer Fläche mit dem Druck beaufschlagt,
der in der Druckkammer 40 herrscht, mit der der Raum zwischen der Rückseite 68 und der entsprechenden Fläche des
druckfesten Hauptteils 1 in Verbindung steht; seine Vorderseite unterliegt dem gleichen Druck, jedoch, wegen des Vorhandenseins
der bearbeiteten Fläche 67, auf einer kleineren Fläche als die Rückseite 68. Das Bauteil 61 wird somit in Richtung der Achse
der Vorrichtung geschoben und seine bearbeitete Fläche 67 wird an die ihr gegenüberliegenden Seitenflächen 57 der beweglichen
Bauteile 9 angepreßt. Unter der Wirkung des Druckes in der Druckkammer 40 ist auch die in Arbeitsrichtung nach vorn
weisende Fläche 65 des Bauteils 61 an eine bearbeitete Fläche 66 im druckfesten Hauptteil 1 angepreßt. Die Länge des Bauteils
61 ist so gewählt, daß seine Endflächen 63 und 64 in der Verlängerung der bearbeiteten Flächen 37a und 37b liegen. Austreten
des in den Druckkamem 39 und 40 befindlichen Fluides ist somit praktisch unterbunden.
Fig. 9 und 10 zeigen zusätzliche bzw. ergänzende, nicht vorgeschriebene
Anordnungen, die in Verbindung mit der oben beschriebenen Vorrichtung verwendbar sind. Fig. 10 zeigt einen
Teilschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 9 in einer zu den innenliegenden Flächen der beweglichen Bauteile 9 parallelen
und durch die Achse der Vorrichtung gehenden Ebene. In Fig. ist jede der Gruppen von beweglichen Bauteilen 9 dargestellt,
die in ihrer Bewegungsbahn außerhalb des nicht gezeichneten druckfesten Hauptteils 1 voneinander getrennt sind und im Innern
/15 709826/0273
ORIGINAL INSPECTS)
£?07
des Hauptteils 1 miteinander zusammenwirken. Weiterhin sind in
Fig. 9 Rollen 54' und 55 zu erkennen, an denen sich die beweglichen
Bauteile 9 am Ende ihres Rückweges zum in Arbeitsrichtung hinteren Teil des druckfesten Hauptteils 1 abstützen und die
an den Stellen ihrer größten gegenseitigen Annäherung einen Abstand voneinander haben, der etwas größer ist als der Abstand,
bei dem sich ein Bauteil 9 der einen Gruppe und das zugehörige Bauteil 9 der anderen Gruppe gegenseitig berühren könnten.
Dank dieser Anordnung ist die Schwenkbewegung der Bauteile 9 nicht behindert. Außerdem müssen die Bauteile 9 so geleitet
werden, daß ab dem Augenblick, in dem sie sich von den RoUen 54* und 55 lösen, ihre Vorder- und Rückseiten im wesentlichen
rechtwinklig zur Achse der Vorrichtung ausgerichtet sind. Zu diesem Zweck kann eine bevorzugte, nicht vorgeschriebene Anordnung
darin bestehen, die Bauteile 9, sobald sie das Ende ihrer Schwenkbewegung um die Rollen 54' und 55 erreicht haben,
mit ihrem innenliegenden Abschnitt an einer endlosen Kette abzustützen, deren die Bauteile 9 abstützendes oberes Trum
sich in derselben Richtung wie die Bauteile 9 mit einer größeren
Geschwindigkeit als diese bewegt. Die Kette 56 wirkt in der Weise, daß sich die Vorderseiten der innenliegenden Abschnitte
der Bauteile 9, die auf diese Weise schneller angetrieben sind als die außenliegenden Abschnitte derselben Bauteile 9» an. die
entsprechenden Abschnitte der Rückseiten der voraufgehenden Bauteile 9 anlegen; ab diesem Augenblick gleiten die beweglichen
Bauteile 9 auf der sie abstützenden Kette 56. Die relative Anordnung der beweglichen Bauteile 9 und der Kette 56
ist deutlicher in Fig. 10 zu erkennen.
Die Lage der Zähne 41 und 42 auf den Bauteilen 9 jeder Gruppe kann so sein, daß sich die Vorder- und Rückseiten eines Bauteils
9 einer Gruppe während des Zusammenwirkens beider Bauteile-Gruppen im Innern des druckfesten Hauptteils 1 in der
Verlängerung der entsprechenden Flächen des Bauteils 9 der anderen Gruppe befinden. Es kann die in Fig. 1 und 9 dargestellte
Ausführungsform bevorzugt sein, bei der die Vorder— und Rückseiten der Bauteile 9 einer Gruppe gegenüber denjenigen
der Bauteile 9 der anderen Gruppe versetzt sind.
/16
709826/0273 v- ■·■-■"■* ORIGINAL INSPECTED
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist leicht zu verstehen. Sobald
die Vorrichtung in Gang gesetzt worden ist, führt die Bewegung der Bauteile 9 zur kontinuierlichen Ausbildung eines als
Druckzylinder bezeichneten Zylinders im Innern der Bauteile 9. Durch die Öffnungen 43 und 44 wird in die Druckkammern 39 und
40 ein unter einem Druck von beispielsweise 2000 bar stehendes, sehr viskoses Fluid eingeführt. Dieses Fluid preßt die Bauteile
9 einer Gruppe gegen die Bauteile 9 der anderen Gruppe und gewährleistet die Abdichtung zwischen den Bauteilen 9 in Längsrichtung
während ihres Weges im druckfesten Hauptteil 1. Sodann
wird der zu extrudierende Gegenstand 33 vorgeschoben, der mit einem sehr viskosen Fluid eingeschmiert worden ist, welches
bei Betriebstemperatur eine Viskosität von beispielsweise 500 P hat, und in den Druckzylinder 47 eingeführt. Unter der
Wirkung der Bewegung der Bauteile 9 wird dieses Fluid in der vom Pfeil 36 angegebenen Richtung mitgerissen und nimmt seinerseits
den zu extrudierenden Gegenstand 33 in dieser Richtung mit.
Infolge des Widerstandes, den die Matrize 6 der Strömung entgegensetzt, nimmt der Druck des Fluides umso mehr zu, je kleiner
die Entfernung von der Matrize 6. Der in Extrusion befindliche Gegenstand 50 ist somit einerseits einem ansteigenden, seine
Duktilität allmählich vergrößernden Druck, andererseits einer Mitnahme- oder Antriebskraft in Richtung der Matrize 6 ausgesetzt.
Die Paarung dieser beiden Kräfte ermöglicht den Durchlauf des Gegenstandes 50 durch die Matrize 6. Der Vorgang setzt
sich bis zum Ausschalten der Vorrichtung fort; er kann sich somit unbegrenzt fortsetzen.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung sind ihre Hauptachse 35 und die Achsen der Antriebsritzel 10 und 11, der Hemmritzel 12
und 13, des Zwischenritzels 21 und der Zahnkränze 15, 16, 22 und 23 waagerecht angeordnet. Diese verschiedenen Achsen könnten
verschiedene Richtungen haben, wobei die Richtung jeder von ihnen mit derjenigen der anderen Achsen zusammenpassen muß.
/Ansprüche
7098 2 6/0273
ORIGINAL INSPECTED
Leerseite
Claims (7)
- ANSPRÜCHE1-/ Vorrichtung zum kontinuierlichen Extrudieren eines Gegenstandes von unbestimmter Länge zu einem anderen Gegenstand von unbestimmter Länge und kleinerem Querschnitt, wobei der sich in Extrusion befindliche Gegenstand unter der Einwirkung von zwei Kräften verformt, von denen die eine sich aus einem hohen Druck ergibt, der in einem langen Druckzylinder herrscht, in welchem sich der in Extrusion befindliche Gegenstand bewegt, und die andere von der Bewegung beweglicher Bauteile herrührt, die zwischen sich den Druckzylinder bilden, wobei diese Bewegung in einem unter Druck stehenden Fluid, das den Gegenstand auf seinem Weg im Druckzylinder umgibt, eine mit der Bewegungsrichtung des Gegenstandes gleichgerichtete Kraft erzeugt, die den Gegenstand durch eine Matrize hindurchdrückt, und wobei die Vorrichtung ein druckfestes Hauptteil hat, das einem hohen Druck standzuhalten vermag, bewegliche Bauteile, die sich im druckfesten Hauptteil von dessen in Arbeitsrichtung hinterem zum vorderen Teil bewegen und außerhalb desselben einer Bewegungsbahn folgen, die sie zum in Arbeitsrichtung hinteren Teil zurückführt, eine Matrize, die am in Arbeitsrichtung vorderen Ausgang des druckfesten Hauptteils angeordnet ist und den Druckzylinder verschließt, und Vorrichtungen zum Einschmieren des zu extrudierenderi Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß das druckfeste Hauptteil (1) einen inneren Querschnitt von im wesentlichen rechteckiger Form hat und in seiner Längsrichtung lange, bearbeitete Flächen (37a, 37b, 37c, 37d) aufweist, daß die beweglichen Bauteile (9) von zwei Gruppen von Bauteilen (9) gebildet sind, die bei paarweiser Anordnung einen äußeren Querschnitt von im wesentlichen rechteckiger Form aufweisen, der dem inneren Querschnitt des druckfesten Hauptteils (1) entspricht und in der Längsachse (35) der Vorrichtung einen Druckzylinder (47) begrenzt, dessen Querschnitt wenig größer ist als/18709826/0273:· ORIGINAL INSPECTED- 18 - 48 253derjenige des zu extrudierenden Gegenstandes (33) und von Ausnehmungen gebildet ist, die in die innenliegende Fläche jedes der beiden zusammengehörigen beweglichen Bauteile (9) eingearbeitet sind, wobei jedes bewegliche Bauteil (9) im oberen und unteren Teil seiner Seitenfläche eine bearbeitete Fläche (38a, 38b, 38c, 38d) hat, die entlang der entsprechenden bearbeiteten Fläche (37a, 37b, 37c, 37d) des druckfesten Hauptteils (1) reibungs- und spielfrei zu gleiten vermag, und an seiner Unter- und Oberseite Zähne (41, 42) aufweist, die senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung ausgerichtet sind, daß die sich gegenüberliegenden Seitenflächen (57) der beweglichen Bauteile (9) und des druckfesten Hauptteils (1) einen eine Druckkammer (39, 40) bildenden Raum begrenzen, der ein unter Druck stehendes Fluid aufzunehmen vermag, das durch Ausüben einer zur Längsachse (35) der Vorrichtung senkrechten Kraft ein bewegliches Bauteil (9) gegen das zugehörige bewegliche Bauteil (9) zu pressen vermag, daß die in das druckfeste Hauptteil (1) eingeführten beweglichen Bauteile (9) in Richtung dessen in Arbeitsrichtung vorderen Endes durch zwei Antriebsritzel (10, 11) bewegbar sind, von denen das eine (10) auf die Zähne (42) der Oberseite der beweglichen Bauteile (9)» das andere (11) auf die Zähne (41) der Unterseite der beweglichen Bauteile (9) wirkt, und daß die beweglichen Bauteile (9) am in Arbeitsrichtung vorderen Ende des druckfesten Hauptteils (1) durch zwei Hemmritzel (12, 13) abbremsbar sind, von denen das eine (12) durch die Zähne (42) der Oberseite der beweglichen Bauteile (9), das andere (13) durch die Zähne (41) der Unterseite der beweglichen Bauteile (9) antreibbar ist, sowie durch lose Zahnkränze (22, 23), die an den Wellen (24, 25) der Hemmritzel (12, 13) angeordnet sind, und durch Vorrichtungen (Anschläge 28a, 28b, 29a, 29b; Federn 30a, 30b, 31a, 31b), die zwischen jedem losen Zahnkranz (22, 23) und seiner Welle (24, 25) ein elastisches Moment erzeugen, wobei jeder lose Zahnkranz (22, 23) durch eine mit der Welle des Motors verbundene Zahnräder-Gruppe in einer hinsichtlich Richtung und Geschwindigkeit mit der ihn tragenden Welle (24, 25) gleichen Bewegung antreibbar ist.709826/0273- 48 253
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum elastischen Verbinden eines losen Zahnkranzes (22, 23) mit seiner Welle (24, 25) von einem mit der WeILe (24, 25) fest verbundenen Anschlag (28a, 28b, 29a, 29b) und von einer Feder (30a, 30b, 31a, 31b) gebildet sind, wobei sich die Feder (30a, 30b, 31a, 31b) mit einem Ende am Zahnkranz (22, 23), mit dem anderen Ende am Anschlag (28a, 28b, 29a, 29b) abstützt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Bauteile (9) ein und derselben Gruppe untereinander durch zwei Seile (70a, 70b) verbunden sind, von denen das eine (70a) am oberen Teil, das andere (7Ob) am unteren Teil ihrer Außenfläche befestigt ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Bauteile (9) am Ende ihrer Rückkehrbewegung zum in Arbeitsrichtung hinteren Ende des druckfesten Hauptteils (1) um Rollen (54*, 55) schwenken, deren Stellen der größten gegeneeitigen Annäherung einen Abstand voneinander haben, der etwas größer ist als derjenige, bei dem ein bewegliches Bauteil (9) der einen Gruppe und das zugehörige Bauteil (9) der anderen Gruppe sich gegenseitig berühren könnten.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beweglichen Bauteile (9) am Ende ihrer Schwenkbewegung um die Rollen (54*, 55) mit ihrem der Längsachse (35) der Vorrichtung am nächsten gelegenen Abschnitt an einer endlosen Kette (56) abstützen, die sich in der Bewegungsrichtung der beweglichen Bauteile (9) mit einer größeren Geschwindigkeit als diese bewegt.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein schwimmendes Bauteil (61), das mit einer zu den Seitenflächen (57) der beweglichen Bauteile (9) parallelen bearbeiteten Fläche (67) versehen ist, in einer Aufnahme (62) angeordnet ist, welche am in Arbeitsrichtung709826/021*148 253vorderen Ende des druckfesten Hauptteils (1) in jede von dessen Seitenwänden eingearbeitet ist, wobei Jedes der schwimmenden Bauteile (61) mit einer seiner Flächen (65) an der Innenwand am in Arbeitsrichtung vorderen Ende des druckfesten Hauptteils (1) und mit seiner bearbeiteten Fläche (67) an einer Seitenfläche (57) der beweglichen Bauteile (9) unter der Wirkung des Druckes angelegt ist, der im Betrieb in der entsprechenden, zwischen dem druckfesten Hauptteil (1) und den beweglichen Bauteilen (9) ausgebildeten Druckkammer (39, 40) herrscht, und dann die Druckkammer (39, 40) an der entsprechenden Seite verschließt.
- 7. Varichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Druckkammern (39, 40) zwischen dem druckfesten Hauptteil (1) und den beweglichen Bauteilen (9) mittels zu den Seitenflächen (57) der beweglichen Bauteile (9) paralleler, bearbeiteter Flächen (59, 60) in Abschnitte unterteilt ist, und daß die Flächen (59, 60) einen engen Durchlaß für unter Druck stehendes Fluid zwischen aufeinanderfolgenden Abschnitten gewähren, wobei die Enge dieser Durchlässe eine Abnahme des Druckes vom in Arbeitsrichtung vorderen Teil zum hinteren Teil der Druckkammern (39, 40) sicherstellt.709828/0273
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