DE7012887U - EJECTOR DEVICE FOR THE PRODUCTION OF CONTINUOUS FEEDS FROM POLYMERIC PLASTIC. - Google Patents
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Description
Toray industries, Inc.
G 70 12 887.9, TP 03694 Toray industries, Inc.
G 70 12 887.9, TP 03694
Ejektorgerät zum Herstellen kontinuierlicher Fäden aus polymerem Kunststoff ...Ejector device for producing continuous filaments made of polymer plastic ...
Die Neuerung betrifft ein Ejektorgerät zum Herstellen kontinuierlicher Fäden aus polymerem Kunststoff mit einer Spinndüse und einer Druckkammer, die einen Verteiler zur Einführung eines Druckmittels zur Abkühlung und Verfestigung der Fäden und ein oder mehrere Austrittsdüsen für den Ausstoß der befestigten Fäden besitzt. Diese so hergestellten Kuns'^toffäden dienen der Verwendung in ungewebten Erzeugnissen.The innovation relates to an ejector device for producing continuous Filaments of polymeric plastic with a spinneret and a pressure chamber that introduce a manifold a pressure medium for cooling and solidifying the threads and one or more outlet nozzles for ejecting the attached Owns threads. These synthetic threads made in this way are used in non-woven products.
Die Verwendung ungewebter Erzeugnisse nimmt eine rasche Verbreitung. Die in letzter Zeit für ungewebte Erzeugnisse vorgeschlagenen Anwendungen verlangen, daß die nicht gewebten Erzeugnisse beträchtlich gleichförmiger in iaren Eigenschaften sind, als dies bisher notwendig war, was besonders für die Dicke und Maßhaltigkeit gilt. Ferner ist zu erwarten, daß die Vorschriften für nicht gewebte Erzeugnisse in der unmittelbaren ZukunftThe use of non-woven products is spreading rapidly. Recently proposed applications for nonwoven products require that the nonwoven products are considerably more uniform in their properties, than was previously necessary, which is particularly true for the thickness and dimensional accuracy. It is also expected that the regulations for non-woven products in the immediate future
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noch schärfer gefaßt werden. Eine der Schwierigkeiten bei der Herstellung ungewebter Erzeugnisse besteht darin, daß bei der Verspinnung von künstlichen Polymeren zu Fäden als einheitlicher Teil der. Fertigungsverfahrens von ungewebten Erzeugnissen es bisher schwierig, wem nicht unmöglich ist, Fäden von der erforderlichen hochgradigen Orientierung zu erhalten, um für den Gebrauch in ungewebten Erzeugnissen befriedigende physikalische Eigenschaften zu haben.can be defined even more sharply. One of the difficulties in making nonwoven products is that in the spinning of artificial polymers into threads as a uniform part of the. Manufacturing process of non-woven So far it has been difficult, if not impossible, to produce threads of the required high-grade orientation obtained to have satisfactory physical properties for use in nonwoven articles.
Zur Verbesserung der Orientierung der in ungewebten Erzeugnissen verwendeten Fäden sind verschiedene Methoden vorgeschla gen worden. Ein solches Verfahren besteht darin, daß man die Fäden, so wie sie gesponnen wurden, auf einer schnell rotierenden Walze aufnimmt, um eine hochgradige Orientierung in den Fäden zu erzielen. Die Spinngeschwindigkeit wurde durch die Umfangsgeschwindigkeit der Aufnahmewalze bestimmt. Dieses Verfahren hat gewisse eindeutige Nachteile. Es war zwar möglich, die Umfangsgeschwindigkeit der Walze größer als mehrere Tausend Meter je Minute zu machen, ein Gerät mit eiijer so hohen Tourenzahl ist aber sehr groß und gefährlich zu bedienen. Außerdem wickeln sich die Fäden beim Bruch um die Walze und müssen entfernt werden, wodurch die ArbeiteItitung des Verfahrens vermindert wird. Infolgedessen wird die gewerblich benutzte Vorrichtung dieser Art bei höchstens etwa 2.500 m/min betrieben. Diese Geschwindigkeit ist jedoch nicht ausreichend, um in den Fäden eine hochgradige Orientierung zu erzielen,denn es ist notwendig, daß die Abnahmegeschwindigkeit mindestens mehrere Tausend Meter/min beträgt, um einen befriedigendenVarious methods have been proposed to improve the orientation of the threads used in nonwoven products have been. One such method is that the threads, as they were spun, on a rapidly rotating Roller takes up in order to achieve a high degree of orientation in the threads. The spinning speed was through determines the peripheral speed of the take-up roller. This method has certain distinct disadvantages. It was possible to make the peripheral speed of the roller greater than several thousand meters per minute, a device with such a high The number of revolutions is very large and dangerous to use. In addition, the threads wrap around the roller and when they break must be removed, thereby disrupting the process is decreased. As a result, the commercial apparatus of this type becomes at most about 2500 m / min operated. However, this speed is not sufficient to achieve a high degree of orientation in the threads, because it is necessary that the take-off speed be at least several thousand meters / min in order to be satisfactory
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Orientierungsgrad zu erreichen. Ferner sind die Fadenbündel nach Kontakt mit der hochtourigen Aufnahmewalze schwierig in Einzelfäden zu zerlegen. Demgemäß war es schwierig, W^PT! nicht: linmOgli r*h . unter Verwendung von nach diesem Verfahren hergestellten Fäden einen homogenen Bogen zu erhalten.To achieve degree of orientation. Furthermore, the thread bundles are difficult after contact with the high-speed take-up roller to be broken down into single threads. Accordingly, it was difficult to find W ^ PT! not: linmOgli r * h. using according to this procedure produced threads to obtain a homogeneous arch.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwierigkeiten der Geräte insbesondere für die Fertigung von Kunstfasern mit einem hohen Orientierungsgrad zwecks Verwendung in nicht gewebten Erzeugnissen zu überwinden, um in wirksamer Weise homogene ungewebte Erzeugnisse aus kontinuierlichen Fäden großer Denierzahl zu erhalten.The innovation is based on the task of addressing the difficulties of the devices, especially for the production of synthetic fibers a high degree of orientation for use in non-woven fabrics Products overcome in order to effectively produce homogeneous nonwoven products made from continuous threads of great size To obtain denier.
Weitere Merkmale und Vorteile der Neuerung ergeben sich aus der nachstehenden Bescheibung anhand der Zeichnung.Further features and advantages of the innovation emerge from the following description based on the drawing.
Die Aufgabe der Neuerung wird durch ein Gerät gelöst, bei dem geschmolzene, versponnene Fäden in einer geschlossenen Druckkammer mit einem unter Druck stehenden Strömungsmittel in Berührung gebracht werden , das gleichzeitig die Fäden kühlt und sie auf einen hoch orientierten Zustand ziehen läßt.The object of the innovation is achieved by a device in which melted, spun threads in a closed pressure chamber be brought into contact with a pressurized fluid which simultaneously cools the filaments and draws them to a highly oriented state.
In der Zeichnung sind verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen der Neuerung dargestellt. Various advantageous embodiments of the innovation are shown in the drawing.
Fig. 1 zeigt, teilweise geschnitten, einen üblichen Fadenejektor bekannter Art,Fig. 1 shows, partially in section, a conventional thread ejector known species,
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Flg. 2 zeigt schematisch ebenfalls teilweise geschnitten, das Ejektorgerät nach der Neuerung.Flg. 2 shows schematically, also partially in section, the ejector device according to the innovation.
Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform des Gerätes nach der Neuerung.Fig. 3 is a longitudinal section of a first embodiment of the Device after the innovation.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des Gerätes und des Verfahrens nach der Neuerung zur Herstellung von nicht gewebten Stoffen,Figure 4 is a schematic representation of the apparatus and method of the invention for making non woven fabrics,
Fig, 5 ist ein Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des Gerätes nach der Neuerung.Fig. 5 is a longitudinal section of another embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 6 erläutert graphisch die Beziehung der Ausstoßmenge in g/min eines synthetischen linearen Polyamids je Spinndüsenloch und den Abstand zwischen der Spinndüse und der Austrittsdüse,Fig. 6 graphically illustrates the relationship of the discharge amount in g / min of a synthetic linear polyamide per spinneret hole and the distance between the spinneret and the exit nozzle,
Fig. 7 ist ein Querschnitt einer v/eiteren Aus führungs form des Gerätes nach der Neuerung.Fig. 7 is a cross section of a further embodiment of the device according to the invention.
Fig. 8 ist ein Längsschnitt noch einer anderen Ausführungsform des Gerätes nach der Neuerung,Fig. 8 is a longitudinal section of still another embodiment of the device after the innovation,
Fig. 9 zeigt im Grundriß verschiedene Ausführungsformen der Spinndüsenplatte und der Austrittsdüsenplatte des in Figur 8 dargestelltes Gerätes,Fig. 9 shows in plan various embodiments of the Spinneret plate and the outlet nozzle plate of the device shown in Figure 8,
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Fig. 10 und 11 sind Teillängssc'..!'.: ·.;.·..· ncch anderer Ausführungsformen des Gerätes nach ae.\ feuerung. Fig. 10 and 11 are part longitudinal sc '..! '. : ·.;. · .. · other embodiments of the device after ae. \ Firing.
Fig. 12 erläutert die Herstellung eines nicht gewebten Bogens unter Verwendung mehrerer der in Figur 10 gezeigten Geräte, Fig. 12 illustrates the manufacture of a nonwoven sheet using several of the devices shown in Fig. 10,
Fig. 13 ist ein Teillängsschnitt noch einer weiteren Ausführungsform des Gerätes nach der Neuerung. Fig. 13 is a partial longitudinal section of yet another embodiment of the device according to the invention.
Gegenstand der Neuerung ist ein Gerät zur Herstellung kontinuierlicher Kunstpolymerfäden für die Verwendung bei der Herstellung nicht gewebter Erzeugnisse. Die Vorrichtung nach der Neuerung besteht aus einem längBchen geschlossenen Zylinder, der am oberen Ende eine Spinndüseneinrichtung, an seinem unteren Ende eine Austrittsdüse und ferner Einrichtungen zur Einführung eiaes Druckströmungsmittels in das Innere des Zylinders besitzt, um so innerhalb des Zylinders eine Druckkammer zu bilden. Das geschmolzene Polymer wird durch den Spinndüsenaufbau zu Fäden versponnen. Diese werden dann durch das komprimierte Strömungsmittel in der Kammer gekühlt und verfestigt. Die gekühlten festen Fäden treten dann durch die Austrittsdüse zusammen mit einem Teil des komprimierten Strömungsmittels aus, so daß die Fäden derart gezogen werden, daß ihre physikalischen Eigenschaften verbessert werden. Nach der Neuerung ist die Orientierung der Fasern beträchtlich höher als sie bei Anwendung der üblichen Art des Ausstoß-The object of the innovation is a device for the production of continuous Synthetic polymer thread for use in the manufacture of nonwoven products. The device according to the innovation consists of a longitudinally closed cylinder with a spinneret at the upper end and a spinneret at its lower end Outlet nozzle and further means for introducing a pressurized fluid into the interior of the cylinder so as to form a pressure chamber within the cylinder. The melted one Polymer is spun into threads through the structure of the spinneret. These are then transported in by the compressed fluid the chamber cooled and solidified. The cooled solid threads then pass through the outlet nozzle together with part of the compressed fluid so that the filaments are drawn so as to improve their physical properties. According to the innovation, the orientation of the fibers is considerably higher than when using the usual type of ejection
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Prozesses erzielt werden kann. Infolgedessen sind die verschiedenen Pasereigenschaften gleichfalls beträchtlich verbessert.Process can be achieved. As a result, the various pasier properties are also considerable improved.
Die Kraft eines aus der geschlossenen Kammer austretenden Strahles dient dem Vorschub der Fäden. Die auf den Faden in der Kammer wirkenden Kräfte 3ind konstant und können durch verschiedene äußere Kräfte nicht beeinflußt werden. Außerdem ist es bei der Anwendung des Verfahrens mit dem Geräte nach der Neuerung möglich, eine stärkere Kraft auf die zu behandelnden Fäden auszuüben, als dies bisher unter Anwendung vorbekannter Verfahren und Geräte möglich war. Es ist möglich, Bündel aus Fäden relativ grosser Denierzahl zu erhalten, die stark orientiert sind. Ausserdem kann das Gerät nach der Neuerung erfolgreich angewandt werden, um Bündel von hochorientierten Fäden kleiner Denierzahl zu gewinnen, und im Vergleich mit den üblichen Ejektorverfahren wird weniger als die halbe Menge komprimiertes Strömungsmittel benötigt.The force of an escaping from the closed chamber Beam is used to advance the threads. The forces acting on the thread in the chamber are constant and cannot be influenced by various external forces. Besides, it is when applying the procedure With the device according to the innovation it is possible to exert a stronger force on the threads to be treated than this was previously possible using previously known methods and devices. It is possible to make bundles of relatively large threads Obtain denier that are highly oriented. In addition, the device can be used successfully after the innovation to obtain bundles of highly oriented small denier yarns and compared with the usual ones Ejector method is compressed less than half the amount Fluid needed.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ist die Austrittsdüse mindestens 20 mm]ang, um den günstigsten Anstieg im Orientierungsgrad der Fäden zu erzielen. Außerdem steht die Austragsgeschwindigkeit des geschmolzenen Polymers in Beziehung zu dem Abstand zwischen der Spinndüse und der Austrittsdüse, damit die Fäden in geeigneter Weise gekühlt wer-In the preferred embodiment of the innovation, the outlet nozzle at least 20 mm] ang, in order to achieve the most favorable increase in the degree of orientation of the threads. Also stands the discharge rate of the molten polymer in relation to the distance between the spinneret and the outlet nozzle, so that the threads are suitably cooled
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der UT,; i'-sve Schmelzung verhindert wird, bevor sie in die Austi ' r - '.düse eintreten. Das geeignete Verhältnis von Austragsgeschwindigkeit und Abständen zwischen Spinndüse und Austrittsdüse kann nach den folgenden Formeln ermittelt werden. the UT ,; i'-sve prevented melting before going into the Enter Austi 'r -'. Nozzle. The appropriate ratio of discharge speed and the distances between the spinneret and the outlet nozzle can be determined using the following formulas.
1,5 L + 0,05 < M < 5,5 L + 2,25 (I) L < 0,30 (II)1.5 L + 0.05 <M <5.5 L + 2.25 (I) L <0.30 (II)
Hierin ist L der Abstand zwischen einer Spinndüse und der Austrj.ttsdös« in Metern und M die Austragsgeschwindigkeit des linearen Kunstpolymers je Spinndüse in g/min. Die vorstehenden Formeln sind besonders anwendbar bei der Herstellung ungewebter Erzeugnisse aus linearen Kunstpolymeren der Polyesterreihe. Here L is the distance between a spinneret and the outlet. in meters and M is the discharge speed of the linear synthetic polymer per spinneret in g / min. The foregoing Formulas are particularly useful in making nonwoven products from linear synthetic polymers of the polyester range.
Ein weiterer Gesichtspunkt muß sorgfältig beachtet werden, um die günstigsten Ergebnisse bei dem Verfahren der Neuerung zu erhalten. Es handelt sich um die Lage der öffnungen, durch welche das komprimierte Strömungsmittel in die Kammer eingeführt wird. Diese öffnungen sollen mindestens auf der Hälfte des Abstandes von der Spinndüse zur Austrittsdüse liegen, um die prozetuale Dehnung der Fäden zu reduzieren. Am vorteilhafte sten liegen die Austrittsöffnungen an einer Stelle im unteren Teil der Kanmer, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft der Austrittsdüse befindet. Wenn man die fertigen Fäden in einem mehr getrennten Zustand für die Verwendung bei der Herstellung ungewebter Erzeugnisse haben will, wird das Gerät nach derAnother consideration must be carefully considered in order to obtain the most beneficial results from the method of innovation obtain. It is about the location of the openings through which the compressed fluid is introduced into the chamber. These openings should be at least halfway of the distance from the spinneret to the outlet nozzle in order to reduce the percentage elongation of the threads. Most beneficial Most of the outlets are located at a point in the lower part of the Kanmer, which is in the immediate vicinity of the Outlet nozzle is located. Having the finished filaments in a more separated state for use in manufacturing wants to have non-woven products, the device is after the
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Neuerung vorzugsweise mit mehreren Austrittsöffnungen im unteren Teil der Kammer ausgebildt.. Die Fäden aus der Spinndüse werden dann in die getrennten Austrittsdüsen eingeführt, und das Erzeugnis wir^ in einem stärker verteilten Zustand ausgetragen. Unter einem nicht gewebten Bogen ist im Sinne der Neuerung eine Struktur zu verstehen, die aus kontinuierlichen Fäden gefertigt aus einem linearen faserbildenden Kunstpolymer besteht. Die Fäden welche den ungewebten Bogen bilden, sind mehr oder weniger willkürlich gelagert, wobei ein größerer Teil der Einzelfäden in dem Bogen voneinander getrennt ist. Die ungewebten Bogen dieser Art haben ähnlichen Aufbau, wie in der japanischen Patentvert'^'fa; .„lichung Nr. 4.993/196 2 definiert ist. Die gemäß Λ&ζ L'rusrung gefertigten ungewebten Bögen werden weiterverarbeitet, indem man sie auf ihren Schmelzpunkt erhitzt oder mit einen, geeigneten Klebemittel behandelt. Ein gemäß der Neuerung gefertigter ungewebter Bogen ist brauchbar für die Herstellung von Kleidung, Polstermaterial, Teppiche, Vorhänge, Inndendekorationen und verschiedene andere Verwendungszwecke.Innovation preferably designed with several outlet openings in the lower part of the chamber. The threads from the spinneret are then introduced into the separate outlet nozzles, and the product is discharged in a more distributed state. In the context of the innovation, a non-woven sheet is to be understood as a structure that consists of continuous threads made of a linear fiber-forming synthetic polymer. The threads which form the non-woven sheet are more or less randomly positioned, with a larger part of the individual threads in the sheet being separated from one another. The non-woven arches of this type have a structure similar to that in the Japanese Patentvert '^'fa; . "Lichung No. 4.993 / 196 2 is defined. The non-woven sheets manufactured according to Λ & ζ L'rusrung are further processed by heating them to their melting point or treating them with a suitable adhesive. A nonwoven sheet made in accordance with the innovation is useful in the manufacture of clothing, upholstery, carpets, drapes, interior decorations, and various other uses.
Zunächst seien die Eigenheiten des Gerätes nach der Neuerung mit dem üblichen vorbekannten Ejektorgerät verglichen. Fig. 1 zeigt das Prinzip der vorbekannten Ejektoren. Fig. 2 zeigt dagegen den Grundgedanken von Ejektoren nach der Neuerung.First of all, the peculiarities of the device after the innovation are compared with the usual, previously known ejector device. Fig. 1 shows the principle of the previously known ejectors. In contrast, Fig. 2 shows the basic idea of ejectors after the innovation.
Nach Fly. 1 wird ein linearer Kunstpolymerfaden 10 aus einerAfter Fly. 1 becomes a linear synthetic polymer thread 10 from a
Spinndüse 12 ausgepreßt, gekühlt und verfestigt, bis er einen Ejektor 14 erreicht. Er wird dann durch einen Luftdruckstrom 16, der in den Ejektor 14 eingeblasen ist, und aus dessen unterem Ende austritt, gezogen. Am oberen Ejektorende tritt, wie die Pfeile 18 andeuten, unverdichtete Luft ein. Dieser Luftstrom reduziert die Energie des Druckluftstromes 16. Um den Orientierungsgrad der Fäden 10 zu steigern, muß die Energie des Druckluftstromes 16 erhöht werden, um den Energieverlust auszugleichen. Das kritische Gleichgewicht der Abmessungen des unteren offenen Endes des Ejektors 14 kann durch die erhöhte Menge komprimierter Luft gestört werden und eine Erscheinung eintreten lassen, aufgrund der der Druckluftstrom 16 aus der Öffnung am oberen Ende herausbläst und die Ausrichtung der Fäden zerstört. Infolgedessen besteht bei dem vorbekannten Verfahren eine obere Grenze für den Orientierungsgrad der Fäden,de.: erreicht werden kann, und es gibt auch eine obere Grenze d- Denierzahl der Fäden, die behandelt werden. Da das üblic.ie Ejektions· verfahren diese strukturellen Mängel zeigt, wenn die Fadengrös· se 6 den überschreitet, wird es schwierig, stark orientierte Fäden zu erhalten.Spinneret 12 is pressed out, cooled and solidified until it reaches an ejector 14. He is then driven by a pressurized air stream 16 blown into the ejector 14 and exiting from the lower end thereof. At the top of the ejector occurs, as indicated by the arrows 18, uncompressed air. This air flow reduces the energy of the compressed air flow 16. In order to increase the degree of orientation of the threads 10, the energy of the compressed air stream 16 must be increased to compensate for the loss of energy. The critical one Balance of the dimensions of the lower open end of the ejector 14 can be achieved by the increased amount of compressed air are disturbed and cause a phenomenon to occur due to the compressed air flow 16 from the opening at the top Blows out the end and destroys the alignment of the threads. As a result, there is one in the prior art method upper limit for the degree of orientation of the threads, de .: can be achieved, and there is also an upper limit d- denier of the threads that are treated. Since the usual ejection method shows these structural defects, if the thread size exceeds 6, it becomes difficult to be highly oriented To get threads.
Mit dem in Figur 2 gezeigten Gerät nach der Neuerung werden Fäden 20 aus einer Spinndüse 22 unmittelbar in eine abgedichtete Druckkammer gesponnen und im Inneren der Kammer 24 mit einem Druckmittel 26 gekühlt. Aus der Kammer 24 werden die Fäden 20 zusammen mit dem Druckmittel 26 durch die Düse 28 am unteren Ende der Druckkammer 24 ausgestoßen. Bei Ver-With the device shown in Figure 2 according to the innovation, threads 20 are directly sealed from a spinneret 22 in a Spun pressure chamber and cooled inside the chamber 24 with a pressure medium 26. From the chamber 24 become the threads 20 are ejected together with the pressure medium 26 through the nozzle 28 at the lower end of the pressure chamber 24. In case of
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wendung des Gerätes nach der Neuerung treten daher die vorbekannten Schwierigkeiten nicht auf. Außerdem können auch ί Fäden von hoher Denierzahl mit diesem Gerat orientiert werden. Application of the device after the innovation therefore occur the previously known Difficulties do not arise. In addition, ί high denier threads can be oriented with this device.
Figur 3 zeigt in einem Längsschnitt eine Ausführungsform der Neuerung. Das untere Ende der Spinndüseneinheit 30 und das obere Ende des Zylinders 32 sind in gasdichter Fassung miteinander verbunden. An der unteren Stirnfläche der Spinndüse 30 ist eine Spinnlochplatte 34 montiert, die mehrere Spinnbohrungen 36 enthält. Am Umfang des unteren Endes des Zylinders 32 befindet sich eine ringförmige Druckluftverteilungskammer 38. Diese steht mit dem Inneren des Zylinders 32 durch kleine Löcher 40 am unteren Ende des Zylinders 32 in Verbindung. An seinem unteren Ende besitzt der Zylinder eine Austrittsplatte 42, die gasdicht eingepaßt ist.FIG. 3 shows an embodiment of the innovation in a longitudinal section. The lower end of the spinneret unit 30 and the upper end of the cylinder 32 are connected to one another in a gas-tight fitting. On the lower face of the spinneret 30, a spinning hole plate 34 is mounted which contains a plurality of spinning bores 36. At the circumference of the lower end of the Cylinder 32 is an annular compressed air distribution chamber 38. This is with the interior of the cylinder 32 through small holes 40 at the lower end of the cylinder 32 in connection. At its lower end the cylinder has an exit plate 42 fitted in a gas-tight manner.
(Es folgen die ursprünglichen Seiten der Beschreibung von Seite 11, zweite Zeile: In der Mitte der Austrittsdüsenplatte, bis Seite *?) ,(This is followed by the original pages of the description on page 11, second line: In the middle of the outlet nozzle plate, to page *?),
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