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DE4323038A1 - Spritzdüse mit abnehmbarem vorderen Teil - Google Patents

Spritzdüse mit abnehmbarem vorderen Teil

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DE4323038A1
DE4323038A1 DE4323038A DE4323038A DE4323038A1 DE 4323038 A1 DE4323038 A1 DE 4323038A1 DE 4323038 A DE4323038 A DE 4323038A DE 4323038 A DE4323038 A DE 4323038A DE 4323038 A1 DE4323038 A1 DE 4323038A1
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Germany
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conical
section
nozzle
front part
die
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Jobst Ulrich Gellert
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Druckgußtechnik und insbeson­ dere eine geheizte Spritzdüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bei der ein vorderes Teil für dessen Austausch abnehmbar ist.
Im Stand der Technik sind verschiedene Typen von Ventil- und Ein­ laufanschnitten für einfache und mehrfache Formnester wie etwa der Anschnitt mittels heißer Spitze oder der Kantenanschnitt wohlbekannt. Bisher sind für jeden Anschnitttyp verschiedene geheizte Düsen mit der geeigneten Konfiguration erforderlich gewesen. Das US-Patent 4,663,811 des Anmelders, veröffentlicht am 12. Mai 1987, beschreibt ein Verfahren, mit dem die Herstellung von Düsen mit verschiedenen Konfigurationen für die unterschiedlichen Anschnitttypen erleichtert wird. Diese früheren Düsen besaßen jedoch sowohl für den Hersteller als auch für den Anwender den Nachteil, daß für verschiedene An­ schnitttypen jeweils eine vollkommen andere Düse hergestellt und ver­ wendet werden mußte. Bei einer steigenden Anzahl von verschiedenen Anschnittkonfigurationen hat dies die Herstellungs- und Betriebskosten beträchtlich erhöht.
Außerdem mußten Düsen, die in der Nähe des Eingusses einen zu ho­ hen Verschleiß aufwiesen, vollständig ersetzt werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obener­ wähnten Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise zu beseitigen und eine geheizte Düse zu schaffen, die teilweise ausge­ tauscht werden kann, wenn sie einen Verschleiß aufweist oder wenn die Anschnittkonfiguration geändert wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Spritzdüse der gattungsgemäßen Art er­ findungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen, die sich auf bevorzugte Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung beziehen, angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungs­ formen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines Teils eines Druckgußsystems mit Mehrfachnestern und Kantenanschnitt, in der eine Düse ge­ mäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Düse von Fig. 1, wobei sich das vordere Teil in einer Position befindet, in der sie am hinteren Teil angebracht wird;
Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines Teils eines Druckgußsystems mit Mehrfachformnest und Anschnitt mittels heißer Spitze, in der eine Düse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung dargestellt ist; und
Fig. 4 eine Teilschnittansicht eines Teils eines Druckgußsystems mit Torpedoanschnitt, in der eine Düse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Teil eines Druckgußsystems mit Mehrfach­ formnest gezeigt, das geheizte Düsen gemäß der vorliegenden Erfin­ dung besitzt, die später genauer beschrieben werden. Die Düse 10 verteilt die Schmelze in verschiedene, beabstandete Kantenanschnitte 12, die in verschiedene Formnester 14 führen. Obwohl das gezeigte System einen geheizten Verteiler aus Stahl besitzt, um die Schmelze an die verschiedenen, beabstandeten Düsen 10 zu verteilen, können andere Systeme lediglich eine einzige Düse aufweisen, die die Schmelze direkt von einer (nicht gezeigten) Formmaschine empfängt. Jede Düse 10 wird von einem Schacht 18 aufgenommen, der sich durch eine Vertei­ lerhalteplatte 20 in eine Formnestplatte 22 erstreckt. Die Düse 10 be­ sitzt einen kreisförmigen Isolierflansch 24, der auf einer Einpaßschulter 26 in der Halteplatte 20 aufsitzt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Düse 10 und der Schacht 18 so geformt, daß die Düse 10 im Schacht 18 bei minimalem Kontakt über einen isolierenden Luftraum 28 zwi­ schen der geheizten Düse 10 und der sie umgebenden gekühlten Form sicher angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform sitzt zwi­ schen der Düse 10 und der Formnestplatte 22 eine zylindrische Dich­ tung 30 mit einer V-förmigen Vorderseite 32, um zu verhindern, daß mit Druck beaufschlagte Schmelze in den Luftraum 28 austritt.
Jede Düse 10 besitzt ein vorderes Ende 36 und ein hinteres Ende 38, an dem der Schmelzeverteiler 16 anliegt. Der Verteiler 16 besitzt einen zylindrischen Einlaßbereich 40 und ein elektrisches Heizelement 42, wie in der CA 2,044,793-1-A des Anmelders, eingereicht am 13. Juni 1991, mit dem Titel "Injection Molding Manifold with Integral Heated Inlet Portion" beschrieben ist. Der Verteiler ist zwischen der Verteiler­ halteplatte 20 und einer Gegenplatte 44 angebracht. Die Verteilerhalte­ platte 20 und die Gegenplatte 44 werden gekühlt, indem Kühlwasser durch Kühlleitungen 46 gepumpt wird. Zwischen dem Verteiler 16 und der Verteilerhalteplatte 20 sitzt ein Positionierring 48, um den Verteiler 16 an seinem Ort genau zu positionieren. Zwischen dem Verteiler 16 und der Gegenplatte 44 sind durch Stifte 52 isolierende und elastische Abstandshalter 50 angebracht. Die Düsen 10 und der Verteiler 16 wer­ den in dieser Stellung durch die von den Abstandshaltern 50 ausgeübte Kraft und außerdem durch Schraubbolzen 54, die sich vom Verteiler 16 in die Verteilerhalteplatte 20 erstrecken, sicher gehalten. Dadurch wird zwischen dem geheizten Verteiler 16, der benachbarten, gekühlten Verteilerhalteplatte 20, einer Abstandsplatte 57 und der Gegenplatte 44 ein isolierender Luftraum 56 geschaffen. Hierdurch wird außerdem ei­ ne thermische Trennung geschaffen, indem der tatsächliche Stahl-Stahl- Kontakt zwischen den geheizten und den gekühlten Komponenten des Systems auf den kleinstmöglichen Wert reduziert wird. Von einem ge­ meinsamen Einlaß 60 im Einlaßabschnitt 40 des Verteilers 16 erstreckt sich ein Schmelzekanal 58, der an die einzelnen Düsen 10 aufgezweigt ist, in denen er jeweils durch einen Schmelzekanal 62 fortgesetzt ist.
Jede Düse 10 besitzt ein hinteres Teil 64 und ein abnehmbares vorderes Teil 66. Das hintere Teil 64 ist aus Werkzeugstahl gebildet und weist ein elektrisches Heizelement 68 auf. Das Heizelement 68 besitzt einen Nickel-Chrom-Widerstandsdraht 70, der durch ein feuerfestes Pulver 72 wie etwa Magnesiumoxid in einem Stahlgehäuse 74 verläuft. Er ist mit dem hinteren Teil 64 einteilig hartverlötet und besitzt einen spiral­ förmigen Abschnitt 76, der sich in einer vorgegebenen Konfiguration um den Schmelzekanal 62 zu einem äußeren Anschluß 78 erstreckt. Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt das hintere Teil 64 ein hinteres Ende 80, welches das hintere Ende 38 der Düse 10 bildet, ein vorderes Ende 82 und einen konischen Schacht 84. Der konische Schacht 84 läuft entlang der Längsachse 86 in Richtung vom vorderen Ende 82 zum hinteren Ende 80 konisch zu. Der Schmelzekanal 62 besitzt einen hinteren Ab­ schnitt 88, der sich von einem Einlaß 90 am hinteren Ende 80 durch das hintere Teil 64 zum konischen Schacht 84 erstreckt. Der hintere Abschnitt 88 des Schmelzekanals 62 erstreckt sich ebenfalls entlang der Längsachse 86 und ist auf den konischen Schacht 84 ausgerichtet.
Das abnehmbare vordere Teil 66 der Düse 10 ist vorzugsweise aus ei­ nem wärmeleitenden Material wie etwa einer Kupfer- oder Silberlegie­ rung hergestellt. Es besitzt im allgemeinen einen quadratischen vorde­ ren Abschnitt 92 und einen konischen hinteren Abschnitt 94. Das vor­ dere Teil 66 besitzt ein hinteres Ende 96, ein vorderes Ende 97, wel­ ches das vordere Ende 36 der Düse 10 bildet, sowie vier flache Seiten 98, die nach außen erweitert sind, um an den Ecken in der Nähe des vorderen Endes 97 vier Schmelzekanalauslässe 99 zu schaffen. Der konische hintere Abschnitt 94 läuft in Richtung vom vorderen Abschnitt 92 zum hinteren Ende 96 leicht konisch zu. Der konische hintere Ab­ schnitt 94 des vorderen Teils 66 ist so geformt, daß es in den konischen Schacht 84 des hinteren Teils 64, von dem es aufgenommen wird, ge­ nau paßt. Die Konizität reicht gerade aus, um den konischen Abschnitt 94 im Schacht 84 mittels Reibung zu halten, um das vordere Teil 66 am hinteren Teil 64 sicher anzubringen und dabei eine Drehung oder eine Entnahme desselben zu ermöglichen. Es hat sich gezeigt, daß eine Ko­ nizität von weniger als sieben Grad in bezug auf die Mittelachse 86 geeignet ist, obwohl sich dies in anderen Situationen etwas ändern kann. In der vorliegenden Ausführungsform besitzt der durch die Düse 10 verlaufende Schmelzekanal 62 einen vorderen Abschnitt 100, der sich vom hinteren Ende 96 durch das vordere Teil 66 erstreckt und an die vier Auslässe 99 aufgezweigt ist, die zu den Kantenanschnitten 12 führen. Wie gezeigt, ist der vordere Abschnitt 100 des Schmelzekanals 62 am hinteren Ende 96 des vorderen Teils 66 auf den hinteren Ab­ schnitt 88 des Schmelzekanals 62 ausgerichtet, so daß sich der Schmel­ zekanal 58 vom Schmelzeverteiler 16 an die jeweiligen Eingüsse er­ streckt.
In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist ein Tragab­ standshalter 102 gezeigt, der in einem Sitz 104 des vorderen Endes 97 des vorderen Teils 66 sitzt. Der Tragabstandshalter 102 steht auf der Mittelachse 86 vor und ist mit der Formnestplatte 22 in Kontakt, um si­ cherzustellen, daß das vordere Teil 66 an seinem Ort gehalten wird. Dieser Tragabstandshalter 102 ist nicht notwendig, wenn die Konizität des konischen hinteren Abschnittes 94 und des konischen Schachts 84 ausreicht, um das vordere Teil mittels Reibung unbeweglich zu halten, wenn es einer sehr großen Schmelzegeschwindigkeit und -reibung an der vorderen Position 100 des Schmelzekanals 62 unterworfen ist, be­ vor zwischen dem Düsenschacht 84 und dem vorderen Ende 97 ein Ge­ gendruck aufgebaut wird. Jede Düse 10 besitzt einen Positionierstift 106, der sich in eine Öffnung 108 in der Halteplatte 20 erstreckt, in der er durch eine Nocke 109 befestigt ist, um die genaue Ausrichtung der Abzweigungen des Schmelzekanals 62 auf die jeweiligen Eingüsse 12 sicherzustellen.
Im Betrieb ist das Druckgußsystem wie in Fig. 1 gezeigt montiert. In das Heizelement 42 im Verteiler 16 und in die Heizelemente 68 in den Düsen 10 wird elektrische Leistung eingegeben, um jene auf eine vor­ gegebene Betriebstemperatur zu heizen. Dann wird von einer (nicht ge­ zeigten) Formmaschine gemäß einem vorgegebenen Zyklus mit Druck beaufschlagte Schmelze durch den gemeinsamen Einlaß 60 auf her­ kömmliche Weise in den Schmelzkanal 58 eingespritzt. In dieser Aus­ führungsform wird die mit Druck beaufschlagte Schmelze zunächst im Verteiler 16 verteilt und dann durch die jeweiligen Düsen 10 an die Kanteneingüsse 12 geführt, um die Formnester 14 zu füllen. Wenn die Formnester 14 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck vorübergehend aufrecht erhalten, um die Schmelze zu verdichten, anschließend wird der Druck entlastet. Nach einer kurzen Abkühldauer wird die Form ge­ öffnet, um die gegossenen Produkte auszuwerfen. Nach dem Auswer­ fen wird die Form geschlossen, woraufhin erneut ein Einspritzdruck angelegt wird, um die Formnester 14 wieder zu füllen. Dieser Zyklus wird ununterbrochen wiederholt, wobei die Frequenz von der Größe und von der Gestalt der Formnester und vom Typ des zu gießenden Materials abhängt.
Unter Umständen kann das vordere Teil 66 in der Nähe der Schmelze­ kanalauslässe 99 oder anderswo einen Verschleiß aufweisen. Wenn dies der Fall ist, kann sie im Hinblick auf ihren Austausch leicht abgenom­ men werden. Wenn die Form zu Reinigungszwecken an der Linie 110 zwischen der Verteilerhalteplatte 20 und der Formnestplatte 22 geöffnet ist, kann das vordere Teil 66 gedreht werden, indem etwa an die fla­ chen Seiten 98 ein Schraubenschlüssel angelegt wird. Außerdem kann die Düse 10 leicht an verschiedene Anschnitttypen angepaßt werden, indem das vordere Teil auf ähnliche Weise abgenommen und durch ein vorderes Teil mit einer anderen Konfiguration ausgetauscht wird.
Nun wird auf Fig. 3 Bezug genommen, um eine weitere Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Da die meisten Ele­ mente dieser Ausführungsform mit den Elementen der oben beschrie­ benen Ausführungsform übereinstimmen, werden die beiden Ausfüh­ rungsformen gemeinsamen Elemente unter Verwendung derselben Be­ zugszeichen beschrieben und erläutert. In der vorliegenden Ausfüh­ rungsform ist das hintere Teil 64 der Düse 10 gleich dem hinteren Teil der vorhergehenden Ausführungsform, hingegen ist das vordere Teil 66 gegenüber der vorhergehenden Ausführungsform durch ein vorderes Teil 66 mit einer anderen Konfiguration für einen Anschnitt mittels heißer Spitze für ein Mehrfachformnest ersetzt worden. In diesem Fall sind in dem vorderen Teil 66 aus Beryllium-Kupfer langgestreckte Ein­ schübe 112 mittels Elektronenstrahls verschweißt worden. Jeder Ein­ schub 112 weist eine Spitze 114 auf, die vom vorderen Ende 97 des vorderen Teils 66 nach vorne vorsteht und auf einen der Eingüsse 12 ausgerichtet ist, der sich durch die Formnestplatte 22 in ein Formnest 14 erstreckt. Die Einschübe 112 sind aus Schnellstahl hergestellt und gegenüber Verschleiß und Korrosion wegen der um die Spitze 114 strömenden Schmelze widerständig. Der Schmelzekanal 62 ist im vor­ deren Abschnitt 92 des vorderen Teils 66 aufgezweigt, um die Schmel­ ze in den Raum 116 zwischen dem vorderen Ende 36 der Düse 10 und der Formnestplatte 22 zu befördern, von dem aus sie um jede der Spit­ zen 114 in das jeweilige Formnest 14 strömt. In dieser Ausführungs­ form reicht die Kombination der reibschlüssigen Verbindung zwischen dem konischen hinteren Abschnitt 94 des vorderen Teils 66 und dem umgebenden konischen Schacht 84 im hinteren Teil 64 einerseits mit dem Schmelze-Gegendruck in dem Düsenschacht 84 andererseits aus, um das vordere Teil 66 sicher unbeweglich zu halten, so daß kein Tragabstandshalter erforderlich ist. Der vordere Abschnitt 92 des vor­ deren Teils 66 besitzt auf ähnliche Weise flache Seiten 118, um seine Drehung mittels eines Schraubenschlüssels im Hinblick auf seine Ent­ nahme zu erleichtern. Wie oben angegeben, zeigt diese Ausführungs­ form lediglich eine von vielen weiteren möglichen Konfigurationen des vorderen Teils 66, die für die verschiedenen Typen und Anordnungen der Anschnitte verwendet werden können.
Nun wird auf Fig. 4 Bezug genommen, um eine weitere Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung mit einer weiteren Konfiguration des vorderen Teils 66 zu beschreiben, welche für einen Torpedoanschnitt verwendet wird. Das hintere Teil 64 der Düse 10 ist wie in den bereits beschriebenen Ausführungsformen beschaffen, hingegen erstreckt sich der vordere Abschnitt 100 des Schmelzekanals 62 mittig durch das vor­ dere Teil 66. Ein Torpedo 120, das beabstandete Preßgrate 122 be­ sitzt, stützt sich auf einem Eingußeinschub 124 auf, der einen mittigen Einguß 12 bildet, welcher in das Formnest 14 führt. Der vordere Ab­ schnitt 92 des vorderen Teils 66 besitzt auf ähnliche Weise flache Sei­ ten 126, die mit einem Schraubenschlüssel in Eingriff gelangen können, damit das vordere Teil 66 im Hinblick auf seine Entnahme gedreht werden kann. Im Betrieb strömt die Schmelze zwischen den beabstan­ deten Preßgraten 122 des Torpedos 120 zum Einguß 12. Das Torpedo wird dazu verwendet, zusätzliche, stromaufseitig befindliche Wärme zum Einguß zu leiten. Diese Anschnittkonfiguration hat lediglich erläu­ ternden Zweck in bezug auf weitere Anordnungen, auf die die Düse gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
Obwohl die Beschreibung der Düsen anhand bevorzugter Ausführungs­ formen gegeben worden ist, sind selbstverständlich verschiedene Ab­ wandlungen möglich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er vom Fachmann verstanden wird und in den folgenden Ansprü­ chen definiert ist.

Claims (8)

1. Druckgußdüse (10), die dazu vorgesehen ist, in einer Form angebracht zu werden, mit einem hinteren Ende (38), einem vorderen Ende (36) sowie einem vom hinteren Ende (38) zum vorderen Ende (36) sich erstreckenden Schmelzekanal (62), durch den Schmelze von einem Einlaß (90) am hinteren Ende (38) an wenigstens einen Einguß (12) befördert wird, der sich durch die Form in ein Formnest (14) er­ streckt, wobei die Düse (10) ein einteilig ausgebildetes elektrisches Heizelement (68) aufweist, das einen Anschluß in der Nähe des hinte­ ren Endes (38) der Düse (10) sowie einen spiralförmigen Abschnitt (76) aufweist, der in der Düse (10) wenigstens um einen Teil des Schmelze­ kanals (62) verläuft, gekennzeichnet durch
  • a) ein hinteres Teil (64) mit einem hinteren Ende (80), das das hintere Ende (38) der Düse (10) bildet, einem vorderen Ende (82) sowie einem konischen Schacht (84), der sich nach hinten erstreckt und ausgehend vom vorderen Ende (82) konisch zuläuft, wobei der Schmel­ zekanal (62) einen hinteren Abschnitt (88) aufweist, der sich vom Ein­ laß (90) am hinteren Ende (80) durch das hintere Teil (64) zum koni­ schen Schacht (84) erstreckt und auf diesen ausgerichtet ist; und
  • b) ein wärmeleitendes vorderes Teil (66) mit einem vorde­ ren Abschnitt (92) und einem konischen hinteren Abschnitt (94), wobei das vordere Teil (66) ein hinteres Ende (96) und ein vorderes Ende (97) aufweist, welches das vordere Ende (36) der Düse (10) bildet, wobei der Schmelzekanal (62) einen vom hinteren Ende (96) ausgehenden und durch das vordere Teil (66) sich erstreckenden vorderen Abschnitt (100) aufweist, wobei der konische hintere Abschnitt (94) ausgehend vom vorderen Abschnitt (100) konisch zuläuft und sich nach hinten zum hinteren Ende (96) erstreckt und an die Form des konischen Schachts (84) des hinteren Teils (64) im wesentlichen angepaßt ist, wo­ bei der konische hintere Abschnitt (94) des vorderen Teils (66) vom konischen Schacht (84) im hinteren Teil (64) aufgenommen wird, wo­ bei der hintere Abschnitt (88) und der vordere Abschnitt (100) des Schmelzekanals (62) aufeinander ausgerichtet sind, wobei der konische Schacht (84) im hinteren Teil (64) und der angepaßte konische hintere Abschnitt (94) des vorderen Teils (66) in ausreichendem Maß konisch zulaufen, um den konischen hinteren Abschnitt (94) durch eine reib­ schlüssige Verbindung im konischen Schacht (84) ausreichend zu hal­ ten, wodurch das vordere Teil (66) am hinteren Teil (64) abnehmbar angebracht ist.
2. Druckgußdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine in Längsrichtung sich erstreckende Mittelachse (86) besitzt und der Schmelzekanal (62) mittig durch das hintere Teil (64) und mittig wenigstens durch den konischen hinteren Abschnitt (94) des vorderen Teils (66) entlang der Mittelachse verläuft.
3. Druckgußdüse gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzekanal (62) im vorderen Abschnitt (92) des vorderen Teils (66) aufgezweigt ist und so an mehrere gleichmäßig beabstandete Eingüsse (12) führt.
4. Druckgußdüse gemäß Abspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Teil (64) aus Stahl und das vordere Teil (66) aus einer Berryllium-Kupfer-Legierung gebildet ist.
5. Druckgußdüse gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende (97) des vorderen Teils (66) auf seiner Mittel­ achse einen Sitz (104) aufweist, der einen Tragabstandshalter (102) zwischen der Düse (10) und der Form aufnimmt.
6. Druckgußdüse gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder der mehreren Eingüsse (12) nach vorne durch die Form in ein Formnest (14) erstreckt und daß mehrere entsprechende ver­ schleißbeständige Einschübe (112) im vorderen Abschnitt (92) des vor­ deren Teils (66) angebracht sind, wobei jeder Einschub (112) eine Spit­ ze (114) besitzt, die vom vorderen Ende (97) des vorderen Teils (66) vorsteht und auf einen der Eingüsse (12) ausgerichtet ist.
7. Druckgußdüse gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißbeständigen Einschübe (112) aus Schnellstahl herge­ stellt sind.
8. Druckgußdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Schacht (84) im hinteren Teil (64) und der angepaßte konische hintere Abschnitt (94) des vorderen Teils (66) in bezug auf die Mittelachse (86) in einem Winkel von ungefähr sieben Grad konisch zulaufen.
DE4323038A 1992-07-13 1993-07-09 Spritzdüse mit abnehmbarem vorderen Teil Withdrawn DE4323038A1 (de)

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DE4323038A Withdrawn DE4323038A1 (de) 1992-07-13 1993-07-09 Spritzdüse mit abnehmbarem vorderen Teil

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