DE1921884A1

DE1921884A1 - Umlaufende Bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1921884A1
Application number: DE19691921884
Authority: DE
Inventors: Thomas Yousch
Original assignee: Joy Manufacturing Co
Current assignee: Joy Manufacturing Co
Priority date: 1968-04-29
Filing date: 1969-04-29
Publication date: 1970-03-19
Also published as: JPS4927826B1; US3529661A; DE1921884B2; GB1270722A

Description

"Umlaufende Bearbeitungsvorrichtung··

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf umlaufende Materialbearbeitungsvorrichtungen, wie z.B. Schraubenförderer mit hohlen Schraubengängen, wie sie in der USA—Patentschrift 2 731 241 beschrieben und dargestellt sind, bei denen hohle Schraubenglieder, die in einer geeigneten Wanne oder Mulde drehbar angebracht sind, Material von einem Einlaßteil zu einem Auslaßteil der Wanne oder Mulde fördern, während das Material durch Wärmeaustausch mit einem Wärmeübertragungs— medium erhitzt oder gekühlt wird, das durch den hohlen Schräubengang geleitet wird. Derartige Vorrichtungen sind auf dem Gebiet der Materialbearbeitung bekannt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf andere Materialbearbeitungsvorrichtungen, wie z.B. umlaufende Wärmeaustauscher oder Mischvorrichtungen, die nicht notwendigerweise das Material transportieren.

Derartige Vorrichtungen haben zwar dem Zweck gedient, für den sie bestimmt sind, waren jedoch aus den folgenden Gründen nicht vollständig zufriedenstellend:

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Patentanwälte Dipl.-lng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Bohle Schraubengänge, die direkt an de« Achs rohr angeschweisst werden, rufen Schweißspannungen in den Rohr und in den Schraubengängen hervor, die unter den üblichen Betriebsbedingungen, bei denen ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Inneren der Schraubengänge und des Achsrohres einerseits und deren Außenseite andererseits besteht, zu Spannungskonzentration und durch Temperatur erzeugte Rißbildung sowie zu Defekten infolge mechanischen Beanspruchungen, die durch die Haterialladung hervorgerufen werden;

wenn die hohlen Schraubengänge auf einem gesonderten Bandpolster angebracht und an diesem angeschweisst werden und das Bandpolster seinerseits an dem Achsrohr angeschweisst wird, wird die gleiche Neigung zur durch Temperatur hervorgerufenen Bissbildung des Achsrohres und/oder der hohlen Schraubengänge beobachtet; und

wenn die Bandpolster nur an weit voneinander getrennten Punkten an dem Achsrohr angeschweisst werden, werden zwar die durch Temperatur hervorgerufene Rissbildung und die Defekte infolge mechanischer Beanspruchung vermutlich verringert, jedoch kann sich das in Bearbeitung befindliche Material zwischen das' Bandpolster und das Achsrohr hineinarbeiten, was die Reinigung der Vorrichtung besonders in den Fällen erschwert, in denen Zersetzungsprodukte entfernt werden müssen, oder in denen die Bearbeitungsvorrichtung zu verschiedenen Zeiten für verschiedene Materialien verwendet werden soll. ·

Diese und weitere Schwierigkeiten, die den bekannten Bearbeitungsvorrichtungen und Wärmeaustauschern mit hohlen Schraubengängen innewohnten, werden durch die Bearbeitungsvorrichtcmg gemäß der vorliegenden Erfindung mit hohlen Schraubengängen weitgehend verringert, bzw» vollständig überwunden. Beider erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Achsrohr mit einem schraubenförmigen Bandpolster versehen, das spiralförmig um das Achs-

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rohr gewickelt let, wobei zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen des spiralförmigen Bandes Zwischenräume bestehen, und die hohlen Schraubengänge sind Über den Zwischenräumen swisehen den aufeinanderfolgenden Windungen angeordnet, und jeder Teil des hohlen Schraubenganges ist an zwei verschiedenen Windungen des Bandpolsters angeschwelest, wie es weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Bei dieser Ausbildung einer Förderschraube alt hohlen Schraubengängen werden die Spannungekonzentration und die durch Temperatur hervorgerufene Rissbildung nahezu vollständig ausgeschieden, und keine zusätzlichen Reinigungsprobleme hervorgerufen, da das Bandpolster und der hohle Schraubengang ein vollständig geschlossenes Gefäß bilden, bei dem nicht die Möglichkeit einer Verschmutzung durch daswisebeneitzende Materialien besteht.

Diese und andere Vorteile der Bearbeitungsvorrichtung bzw. Fordervorrichtung mit hohles Schraubengang gemäß der vorliegenden Erfindung geht deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Eeicüaungen hervor» in denen

Figur 1 eine Draufsicht auf einen gemäß dem Erfi&dungsgsdanken ausgebildeten Förderer mit hohlen Schraubengängen ist,

Figur 2 eine teilweise als Schnitt gezeigte Teilansicht im wesentlichen entlang der Linie 2-2 in Figur 1 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung fet,

Figur 3 eine Teilansicht der aus Achsrohr und Bandpolster bestehenden Kombination ist, die gemäß den Gedanken der vorliegenden Erfindung ausgebildet 1st, und

Figur h eine Teilschnittansicht in wesentlichen entlang der Linie 4-4 in Figur 2 ist.

In Figur 1 ist ein umlaufender Wärmeaustauscher bzw. eine Materialbearbeitungsmeschine dargestellt, die mit der allgemein®η Bezugszahl 10 bezeichnet ist. Die Art, von der diese Vorrichtung ist, ist in der Technik bekannt und umfasst ein im wesentlichen rechteckiges Gehäuse 12, in dem in geeigneter Weise

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zwei Förderschrauben 14 und l6 mit hohlen Schraubengängen gegeneinander drehbar angeordnet sind. In der Aneicht der Figur 1 ist die obere Förderschraube mit Stchtsgewind· und die untere Förderschraube 16 mit Linksgewinde ausgebildet. Die Gewinde oder Schraubengänge drehen sich einander überlappend gegen· läufig, üb in der Ansicht der Figur 1 Material von rechts nach links von einer Einlaßöffnung 18 zu einer Auslaßöffnung 20 in _ bekannter Weise zu fördern.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken sind sowohl in der Förderschraube 14 als auch in der Förderschraube 16 enthalten, da jedoch die beiden Schrauben in jeder Hinsicht mit Ausnahme der Rechtsrichtung und Linksrichtung der Schraubengänge einander gleich sind, wird nur die Förderschraube mit Rechtsgewinde ausführlich beschrieben, siehe Figuren 2, und 4.

Figur 3 zeigt ein Stadium bei der Herstellung der Förderschraube 14, in dem ein geeignetes Stück eines Rohres, das nachstehend als Achsrohr 22 bezeichnet wird, an eine scheibenartige Endplatte 24 angeschweisst wird, die einen mittleren Teil 26 mit verringertem Durchmesser aufweist, der von der Platte 24 nach außen absteht und dazu dient, die Förderschraube 14 um ihre Längsachse drehbar zu lagern. Um den Endteil der äußeren Fläche des Achsrohres 22 ist ein halbechraubenförmiges, durchgehendes Wulst- oder Polsterelement 28 gewickelt, das das Achsrohr 22 in Nähe der Endplatte 24 vollständig umschliesst, wobei ein kreisförmiger Rand in Abstand von und parallel zu dem äußeren Rand der Endplatte 24 verläuft und eine durchgehende Schweißnaht dazwischen angeordnet ist, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Ende des Achsrohres und dem kreisförmigen Ende des durchgehenden Wulst- oder Polsterelementes 28 zu bilden. Das durchgehende Polster- oder Wulstelement 28 hat also die Form eines Zylhders mit eimer Schweißnaht entlang den Enden der zusammengesetzten Umfangefläche und entlang der Linie 29 flüssigkeitsdicht zusammen-

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geschweisst, wodurch es einen Teil eines Zylinders bildet, der ursprünglich entlang dieser Linie offen war. Das linke axiale Ende des durchgehenden Polster- oder Wulstelementes 28 in der Ansicht der Figur 3 ist schraubenförmig ausgebildet und verläuft entlang dem linken Rand 30 von der Schweißnaht 29 aus fortschreitend nach links um die zylindrische Fläche des durchgehenden Polster- oder Wulstelementes 28 herum und zurück zu der Schweißnaht 29, wie es in Figur 3 ersichtlich ist, wobei der axiale Abstand von dem Beginn des Randes 30 zu dem Ende des Randes 30 gleich der gewünschten Ganghöhe für die Förderschraube 14 ist, wie weiter unten klarer erläutert wird. An dem sich links erstreckenden Teil der Nahtlinie 29 ist ein schraubenförmiges Wulstelement 32 angeschweisst, das aus einem längen Streifen aus verhältnismässig dünnem Stoff besteht, der spiralförmig um das Achsrohr 22 gewickelt ist und von dem durchgehenden Wulst- oder Polsterverankerungselement 28 am rechten Ende des Achsrohres zu einem ähnlichen linken durchgehenden Wulstverankerungselement (nicht gezeigt) am anderen Ende des Achsrohres 22 verläuft, wobei das schraubenförmige Wulstelement 32 nur an dem durchgehenden Wulstelement an jedem Ende des Achsrohres 22 angeschweisst ist. Es ist ersichtlich, daß die aufeinanderfolgenden Windungen des schraubenförmigen Wulstelementes 32 in erheblichem Abstand voneinander liegen und daß dieser Abstand gleichbleibend bis an die Enden des schraubenförmigen Wulstelementes 32 fortgesetzt wird, wo es an dem durchgehenden Wulstelement 28 angeschweisst ist, und daß auf diesen Zwischenraum 34 ausgerichtet und in Umfangerichtung in Abstand von diesem eine Bohrung 36 durch das durchgehende Wulstelement 28, das Achsrohr 22 und das Lagerteil 26 verläuft, wie es am deutlichsten in Figur h gezeigt ist.

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Wie ohne weiteres aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, ist die Förderschraube 14 an ihrer Außenfläche alt einem hohlen Schraubenelement 40 von in der Förderertechnik bekannter Art versehen, das aus einem radial verlaufenden vorderen Schraubengang 42 und einem nach außen verlaufenden, nach vorn gekrümmten hinteren Schraubengang 44 besteht, wobei die in radialer Richtung gesehen inneren Ränder der beiden Schraubengänge in erheblichem Abstand voneinander liegen und an dem Wulstelement 32 an entgegengesetzten Seiten des Zwischenraumes zwischen aufeinanderfolgenden Windungen des Wulstelementes 32 entlang Linien befestigt sind, die parallel zu den Rändern des Zwischenraumes 34 verlaufen, wie z.B. den Linien, die durch die gestrichelten Linien 42* und 44' in Figur 3 angedeutet sind. Entlang diesen Linien 42' und 44^f werden der vordere Schraubengang 42 bzw. der hintere Schraubengang 44 angeschweisst, und gleichzeitig werden die in radialer Richtung gesehen äußeren Ränder der Schraubengänge 42 und 44 in bekannter Weise in einer durchgehenden Schweißnaht miteinander verschwelest. Daraus ist ersichtlich, daß der Innenraum 45 des Schraubenelementes 40 zwischen dem vorderen Schraubengang 42 und dem hinteren Schraubengang 44 einen durchgehenden Kanal bildet, der von einem geeigneten Zufuhrrohr und Mehrfachanschluß 50 (siehe Figur l) ausgeht, der in geeigneter Weise mit einer Quelle für ein strömungsfähiges Wärmeaustauschmedium verbunden ist, wobei das JUTuhrrohr 50 über eine geeignete, sich drehende, das Strömungsmedium führende Verbindung 52 mit einem hohlen, rohrförmigen Lagerteil 27 an dem linken Ende der Förderschraube 14 verbunden ist, wie es am deutlichsten in den Figuren 2 und gezeigt ist. Das Innere des Lagerteiles 27 steht über eine Bohrung 37 durch das Lagerteil 27 und das Achsrohr 22 mit ,dem Raum 45 im Inneren des oben beschriebenen Schraubenelementes 40 in Verbindung. Der durchgehende Raum 45 im Inneren des Schraubenelementes 40 steht an seinem anderen Ende durch die weiter oben beschriebene Bohrung 36 mit dem Innenraum des Lagerteiles 26 am rechten Ende der Förderschraube 14 in Verbindung. Das Lagerelement 26 ist durch einen massiven Stopfen 25 verschlossen.

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und steht ait dem Innenraum des Achsrohres 22 durch einen hohlen Stopfen 33 in Verbindung. Der Innenraum des Achsrohres 22 steht in Verbindung alt einea in dea Lagerteil 27 angebrachten Siphonrohr 46, und alt dea sich drehenden Anschluß 52, um eine Verbindung alt einea Auslaß-Mehrfachanschluß und -Rohr 54 herzustellen, das in geeigneter Weise alt einer Wärmequelle oder einer Quelle für ein anderes Wärmeauetauschmittel steht, um das Wärmeaustausch-Strömungsmedium je nach Bedarf in bekannter Weise wieder aufzubereiten oder zu entfernen.

Der Betrieb und die Wirkungsweise der Bearbeitungevorrichtung 10 geaäß der vorliegenden Erfindung ist vollständig das gleiche, wie es für die Vorrichtungen geaäß der oben erwähnten USA-Patentschrift beschrieben worden ist, und die Beschreibung des Betriebes und der Wirkungswelse wird daher als unnötig erachtet.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Verwendung eines unter hoher .,Temperatur stehenden flüssigen oder gasförmigen Wäraeaustauschaediums in dem Schraubenelement 40 eine verschiedene Wäraeauedehnung der verschiedenen Teile der Förderschraube Ik hervorruft, daß jedoch diese unterschiedliche Ausdehnung von geringer oder gar,keiner Auswirkung auf die Förderschraube ist, da das alt verhältnisaässig dicken Wänden ausgebildete Achsrohr 22 sich in vernünftigen Grenzen unabhängig von dem Schraubengang 40 und dem schraubenförmigen Wulst 32 frei ausdeten und zusammenziehen kann, da nur an den Enden des schraubeinfuraigen Wulstes 32 eine starre Verbindung zwischen dem Schraubengang 40 und dem Achsrohr 22 besteht. Wenn also der Sohraubengang 40 zusammen mit dem ; schraubenförmigen WuIstelernent 32 einer hohen Temperatur ausgesetzt sind und sich stärker ausdehnen als das Achsrohr 22, ist die einzige Folge eine geringfügige Lockerung des Wulstes 32 auf dem Achsrohr 22, und da der Wulst 32 und der vordere Schraubengang 42 und der hintere Schraubengang 44 ein geschlossenes, Strömungsmedium enthaltendes Gefäß bilden, ist jegliche Lockerung des schraubenfuraigen Wulstelementes 32 auf der Außenfläche des Achsrohres. 22 ohne schädigende Wirkung, und durch diese Lockerung

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wird keine Leckstrecke hervorgerufen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß das dünne Material, aus dem der schrauben- · förmige Wulst 32 besteht, die Entstehung von genügend großen Spannungen in den Schweißnähten verhindert, die die Bildung von Rissen hervorrufen könnten, wie es bei Förderechrauben mit hohlen Schraubengängen gemäß dem Stand der Technik festgestellt wurde.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß die obige Beschreibung eines besonderen Ausführüngsbeispieles der vorliegenden Erfindung nicht als begrenzend sondern nur als Beispiel für die Anwendung der Erfindungsgedanken für deren Verwendung Bit einen flüssigen Wärmeaustauschermittel auszulegen ist. Insbesondere sei darauf hingewiesen, daß bei der Verwendung von Wasserdampf oder eines anderen dampfförmigen Wärmeaustauschmediums die hohlen Schraubengänge in Teilkammern unterteilt und mit Tauchabschnitten und Kondensatabflußmitteln in einer in der Technik bekannten Weise versehen wären, wie es in der oben genannten USA-Patentechrift veranschaulicht ist. Die Verwendung von dampfförmigen Stoffen mit etwas anderen Verbindungen und Anschlüssen für das Strömungsmedium ist nicht als ein verschiedenes Konzept der Erfindung zu verstehen, sondern nur als eine andere Art und Weise der Anwendung der Gedanken der vorliegenden Erfindung, die in der Verwendung eines verhältnismässig dünnen, schraubenlinienförmigen Wulstelementes enthalten ist, das nur mit seinen Endteilen an dem Achsrohr befestigt ist, um das es verläuft, und in der Verwendung von hohlen Schraubengängen, die die Spalte zwischen aufeinanderfolgenden Windungen des schraubenlinienförmigen Wulstelementes überbrücken, um die Gedanken der vorliegenden Erfindung anzuwenden.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Ganghöhe der schraubenförmigen Elemente jeden gewünschten Wert haben kann, einschliesslich der Ganghöhe Null. Bei der Ganghöhe Null würde das schraubenlinienförmige Wulstelement zu einer Reihe von in Abstand voneinander angeordneten, rohrförmigen Bundringen

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- werden, die durch hohle, die Zwischenräume überbrückende, ; ringförmige Elemente verbunden werden, die über die Spalt· zwischen den Bundringen verlaufen und hohle Innenräume aufweisen, die ait entsprechenden Anschlüssen für die Umwälzung von Wäraeaustauschmedium in den hohlen Innenräumen versehen sind.

Eine weitere Abwandlung umfasst die Anwendung der Gedanken der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Erfindungsgedanken eines weiteren Vorschlages der Anmelderin. Bei diesem Vorschlag bestehen die hohlen Schraubengänge des Förderers aus getrennten Schraubensegmenten von jeweils etwa einer Windung, wobei zwischen den Segmenten Spalte bestehen. Wenn diese Segmente auf dem schraubenlinienförmigen Wulstelement 32 gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht werden, ist es notwendig, zusätzliche Überbrückungsteile vorzusehen, die zwischen den benachbarten Enden der Segmente der Schraubengänge verlaufen und den Spalt 3h zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen des schraubenlinienförmigen Wulstelementes 32 in flüssigkeitsdichtem Verhältnis sowohl zu den Schraubengangsegmenten als auch zu dem Wulstelement bedecken.

Nachdem die vorliegende Erfindung vorstehend in einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel beschrieben worden ist, »ei darauf hingewiesen, daß andere Einzelheiten der Ausbildung für die Anwendung der Gedanken der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnten. Daher soll die vorliegende Erfindung so umfassend wie möglich ausgelegt werden und nur durch den Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche begrenzt sein.

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Claims

PATENTANWÄLTE DipUng. MARTIN LICHT

PATENTANWÄLTE IICHT, HANSMANN, HERMANN Dr. REINHOLO SCHMIDT

8MONCHENa-THEItESIENSTJtASSESS

Dipl.-Wirisdi.-lng. A X £ L H A N S M A N N DipL-Phys, SEBASTIAN HiRRMANN

JQW MANUFACTURING COMPANY

Pittsburgh, Pennsylvanien München.den 29. April 1969

Oliver Building ihrz.ich.n iwz.7*«,

V. St. A.

Patentanmeldung» "Umlaufende Bearbeitungevorrichtung¹

PATENTANSPRÜCHE

/ 1, Umlaufende Materialbearbeitungsvorrichtung mit Mindesten· eiWr hohlen, drehbaren, das Material berührenden Einrichtung, die von eine* langgestreckten Achsrohr getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dafl an dem Achsrohr (22) ein Wulstelement (32) angebracht ist, das Teile aufweist, die in Längsrichtung in Abstand voneinander verlaufen, wobei zwischen den Teilen Spalte (54) gebildet werden, daß die Endteile des Wulstelementes starr an dem Achsrohr befestigt sind und mindestens ein hohles, das zu bearbeitende Material berührendes Element (40) an dem Wulstelement (32) gas- und flüssigkeitsdicht befestigt ist und die Zwischenräume (34) überbrückt, wobei der Innenraum des Elementes (40) in Strömungsmittel verbindung mit dem Innenraum des Achsrohres (22) steht.

2. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die das zu bearbeitende Material berührende Einrichtung (40) schraubenlinienförmig let and daß das WuIstenement (32) ebenfalls schraubenlinienförmig ist und «inen durchgehen-* den, schraubenlinlenförmlgen Spalt entlang u»a größeren Teiles der Länge der Außenfläche des Achsrohres bildet.

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PoianianvwäWa QIpXAnQ. Martin Lidit, Dipl.-Wirtsch.-lng. Axel Hansmann, DipJ.-Phys- Sebastian Herrmann

8 mimcnzn 2» intKESIENSTKASSE 33 · 7»ieton:2tWa · Teleuramm-Atlress·: Upalli/MOndien
Boyer. y»!*inihank Μβηι*·ο, Zweigst. Oikar-yonJI*iIier-Kin8, Kto-Nr. 882495 * FosbdieA-Kontoj iMOndien Nr. »33-37

Opp«nautr BOro: PATENTANWALT 0R. REINHOLD SCHMIßT

3. Btarb·!tragvorrichtung nach Anspruch loder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Material berührende Einrichtung aus Mehreren, ineinandergreifenden hohlen Schraubenförderer-Schraubengängen besteht, wobei für jeden Schraubengang ein Achs rohr und ein schraubenlinienfttraiges Wulstelement vorgesehen ist.

k. Bearbeitungsvorrichtung nach den Ansprüchen i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die daa Material berührende Einrichtung aus mindestens eines hohlen Schraubengang für einen Schraubenförderer besteht, und daß das schraubenlinienfuraige Vulsteleaent Endteile aufweist, die das Achsrohr Tollständig uaschliessen, um das Ende des Spaltes abzudichten.

5; BearbeitungsTorrichtung nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, dafi die Schraubengänge aus Mehreren rechtsgängigen und linksgängigen Schraubengängen bestehen, die drehbar und paarweise ineinander greifend angebracht sinä.

6. Hohles, drehbares Teil einer Materialbe&rbeitungsvorrichtung zur Verwendung in der Vorrichtung geaäß eines der Ansprüche 1 bis ·5, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes Achsrohr (22), ein Wulsteleaent (32), das in «if in Abstand Toneinander angeordneten Teilen ua die Außenfläche des Achsrohres Ton eine« Ende zu de« anderen Ende des Achsrohres angebracht ist, starr an den Endteilen des Achsrohres gas- und flUssigkeitedicht alt diesen verbundene Verankerungseitte1 und einen hohlen S.chraubengang (40), der gas- und flüssigkeiten dicht an de« Vulsteleaent (32) befestigt ist, die Zwischenräume (3%) zwischen aufeinanderfolgenden Teilen des Wulsteleaentes Überbrückt und ferner gas- und flüssigkeitsdicht an den Verankerumgsaitteln an beiden Enden des Achsrohres befestigt ist.

7* Teil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein· Bit Schraubengängen versehene Förderschraube ist.

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8. Teil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wulstelement ein schrauben].inienförmiges Band ist, das um die Fläche des Acherohres gewickelt 1st.

9. Teil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenlinienförmige Band einen durchgehenden schraubenlinienförmigen Spalt von einem Endteil des Achsrohr·· zu dem anderen Endteil des Achsrohres bildet.

10. Teil nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenräune des hohlen Schraubenganges und des Acherohres in Strömungsmittelverbindung miteinander stehen.

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