DE2938022A1

DE2938022A1 - Einfaedelvorrichtung fuer eine materialbahn

Info

Publication number: DE2938022A1
Application number: DE19792938022
Authority: DE
Inventors: Imants Reba
Original assignee: Crown Zellerbach Corp
Current assignee: James River Corp of Nevada
Priority date: 1978-10-16
Filing date: 1979-09-20
Publication date: 1980-04-30
Also published as: NO150569B; FI793202A; NO150569C; DE2938022C2; IT1123859B; JPS5556943A; SE7908503L; FI64824B; FI64824C; IT7926519A0; US4186860A; GB2032390A; FR2439152B1; FR2439152A1; JPS5725464B2; NO793307L; CA1101899A

Description

In der US-PS 3 999 696 und der US-PS 4 014 487 sind Systeme zum Führen bzw. Leiten des Endes einer sich bewegenden Materialbahn zu einer vorgegebenen Stelle beschrieben, beispielsweise um diese Materialbahn zwischen einen Walzenspalt bildende Walzen oder dergleichen einzufädeln. Bei diesen bekannten Systemen wird ein Gas, wie z.B. Luft unter Druck durch eine verengte öffnung geleitet, worauf es sich von selbst aufgrund des Coanda-Effektes an eine Strömungs-Führungsoberflache anschmiegt, zu der vorgegebenen Stelle geleitet wird und hierbei Umgebungsluft mitnimmt. Die Materialbahn wird in die Bewegungsbahn des sich bewegenden Gases und der von diesem Gas mitgenommenen Luft gebracht. Das Gas bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die größer ist, als die Geschwindigkeit der sich bewegenden Materialbahn und somit wird die Materialbahn gestreckt und zu der vorgegebenen Stelle transportiert bzw. geführt.

Die in den oben erwähnten Patentschriften dargestellten Anordnungen eignen sich sehr gut, um im weitaus größten Teil der praktisch auftretenden Fälle, in denen eine solche Einfädelung durchgeführt werden soll, zu zufriedenstellenden Ergebnissen zu führen. Eine Ausnahme ergibt sich bei bestimmten Papiermaschinen-Anordnungen, die dazu verwendet werden, Gaze- bzw. Seidenpapierbahnen mit hohen Trockenend-Geschwindigkeiten, beispielsweise in der Größenordnung von 18,8 m/sec. (3700 Fuß/min.) zu erzeugen. Bei solchen Betriebsbedingungen ergeben sich spezielle Probleme, die unter anderem darin bestehen, daß übermäßig starke vertikale Oszillationen der Materialbahn am Materialbahn-Austrittsende des Einfädelsystems auftreten und daß es zu einer übermäßigen Überflutung bzw. Anstauung der zur Vorwärtsbewegung der Materialbahn verwendeten Mitnahmegase an Walzenspalt-Eintrittspunkten kommt. Als Folge hiervon ergeben sich hinsichtlich der Weiterbewegung von freien Materialbahnenden Schwierigkeiten beim Versuch, sich mit hoher Geschwindigkeit bewegendes Gewebe- bzw. Seidenpapier einzufädeln vor allem dann, wenn das Einfädel-

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system in unmittelbarer Nähe von Walzen oder anderen einen Spalt umgrenzenden Vorrichtungen eingesetzt werden muß, zu denen hin die Materialbahn vorwärts bewegt werden soll.

Daher ist es ein Ziel der Erfindung, ein Einfädelsystem mit einem relativ kostengünstigen und einfachen Aufbau zu schaffen, das in der Lage ist, Stabilisierungskräfte auf die einzufädelnde Materialbahn auszuüben und einen Teil des zur Vorwärtsbewegung der Materialbahn verwendeten Gasstroms vor dem Materialbahn-Austritt aus dem System heraus abzuführen, so daß der Einfädelvorgang nicht durch eine übermäßig starke Luftströmung gestört bzw. behindert wird.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine derartige Vorrichtung ein Wandelement, das Seitenkanten und ein Materialbahn-Eintrittsende und ein Materialbahn-Austrittsende aufweist. Eine Coanda-Düse ist am Materialbahn-Eintrittsende des Wandelementes angeordnet und dient dazu, den Gasstrom längs des Wandelementes zum Materialbahn-Austrittsende hinzuführen. Entlüftungsmittel bzw. Gasstrom-Abführvorrichtungen sind in zusammenwirkender Weise mit dem Wandelement angeordnet und erstrecken sich von der Coanda-Düse zu einer Stelle zwischen dem Materialbahn-Eintrittsende und dem Materialbahn-Austrittsende, um Teile des Gasstroms über einander gegenüberliegende Kanten bzw. Ränder des Wandelementes hinweg seitlich abzuführen. Durch diese Teile der Gasströmung werden seitlich gerichtete Kräfte auf die Materialbahn ausgeübt, die dazu dienen, die Materialbahn auszubreiten und zu stabilisieren, während sie durch den Rest des Gasstroms voran bewegt wird. Die Entlüftungs- bzw. Luftstrom-Abführvorrichtung umfaßt Blechelemente, die einander gegenüberliegend längs der Seiten des Wandelementes angeordnet sind. Die Blechelemente umfassen jeweils Strömungs-Anschmieg-Oberflächen, die von der Coanda-Düse zu entgegengesetzten Seitenkanten des Wandelementes führen.

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Die Erfindung wird irn folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer schematischen Darstellung des mit dieser Ausführungsform verbundenen Geschwindigkeitsprofils,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 aus Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 4 . eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 aus Fig. 3.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform umfaßt ein flaches bzw. ebenes Wandelement 12, das Seitenkanten 14 und 16, ein Bahn-Eintrittsende 18 und ein Bahn-Austrittsende 20 aufweist. Eine Coanda-Düse ist am Bahn-Eintrittsende angeordnet und umfaßt ein Coanda-Blech 22 und ein hieran befestigtes Bügelelement 24, das einen nach oben abstehenden Schenkel 26 aufweist, der mit dem Coanda-Blech 22 in der Weise zusammenwirkt, daß von diesen beiden Elementen ein langgestreckter Schlitz 28 umgrenzt wird, der sich über die volle Breite der Coanda-Düse erstreckt.

Die Coanda-Düse ist vom zweidimensionalen Typ, wie dies in der US-PS 3 999 696 und der US-PS 4 014 487 beschrieben ist; die Wirkungsweise dieser Düse ist aus diesen Druckschriften bekannt und es sei hier nur nochmals daran erinnert, daß ein Gas, wie z.B. Luft unter Druck durch den Schlitz 28 nach oben gepreßt wird. Aufgrund des Coanda-Effektes schmiegt sich das

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unter Druck stehende Gas an die gekrümmte äußere Oberfläche des Coanda-Bleches 22 an und strömt längs dieser Oberfläche, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, nach rechts. Das unter Druck stehende Mitnahmegas und hiervon mitgenommene Umgebungsluft strömen dann längs der oberen Oberfläche des Wandelementes 12 in einer Weise, wie sie ebenfalls in den oben zitierten Patentschriften beschrieben ist.

Entlüftungsmittel bzw. Strömungs-Leiteinrichtungen in der Form von Blechelementen 32 und 34 sind einander gegenüber längs der Seiten des Wandelementes 12 angeordnet. Die Blechelemente 32 und 34 erstrecken sich vom Schlitz 28 bis zu einer Stelle zwischen dem Bahn-Eintrittsende und dem Bahn-Austrittsende des Wandelementes. Aufgrund des Coanda-Effektes schmiegen sich Teile der über das Coanda-Blech 22 hinweggehenden Gasströmung an die Blechelemente 32 und 34 an und strömen längs der Fluidströmungs-Anschmiegoberflache dieser Bleche zu den einander gegenüberliegenden Seitenkanten des Wandelementes. Der Schlitz 28 erstreckt sich zwischen den Seitenkanten des Wandelementes und ist in unmittelbarer Nähe der Blechelemente 32 und 34 angeordnet, um ein Anschmiegen von Gasströmungsteilen an diese Bleche zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.

Im folgenden wird nun die Arbeitsweise der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Vorrichtung beschrieben. Wenn diese Vorrichtung dazu verwendet werden soll, eine Bahn aus flexiblem Material, beispielsweise ein Gewebe zu einer vorgegebenen Stelle zu leiten bzw. zu führen, so wird unter Druck stehendes Gas durch den Schlitz 28 in der oben beschriebenen Weise gepreßt, so daß es sich an das Coanda-Blech 22 anschmiegt. Nimmt man zunächst an, daß bei der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 keine Entlüftungsmittel bzw. Strömungs-Führungsvorrichtungen in der Form von Blechelementen 32 und 34 vorhanden sind, so

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zeigt ein geringes Gewicht aufweisendes Material, wie z.B. ein Gewebe beim Einführen in den von der Coanda-Düse erzeugten Gasstrom die Tendenz, zur Mitte des Wandelementes 12 hinzuwandern und sich dort zusammenzuballen, wie dies in gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Ein zweiter unerwünschter Effekt besteht darin, daß dieses ein geringes Gewicht besitzende Material beim Austreten von dem Bahn-Austrittsende des Wandelementes die Tendenz zeigt, in vertikaler Richtung zu flattern oder zu oszillieren, wie dies in gestrichelten Linien in Fig. 2 wiedergegeben ist; dieser zweite Effekt beruht nicht nur darauf, daß das Material zur Mitte hin zusammengeschoben bzw. zusammengeballt ist, sondern beruht auch auf einer möglicherweise übermäßig großen Menge von Mitnahmegas, die mit diesem Material austritt. Die Verwendung der Strömungsleitvorrichtungen gemäß der Erfindung minimiert diese unerwünschte Bahnbewegung und verringert zusätzlich in sehr starkem Maße die Möglichkeit, daß eine übermäßige Gasströmung sich an einem Walzenspalt aufstaut oder auf andere Weise den einwandfreien Betrieb der Einfädelvorrichtung stört. Bei der Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 schmiegt sich ein Teil des über das Wandelement 12 hinweggehenden Gasstroms an jedes der Blechelemente 32 und 34 aufgrund des Coanda-Effektes an und wird dadurch von der Vorrichtung seitlich weggeführt, daß er über die Seitenkanten des Wandelementes deswegen hinwegströmt, weil keine Seitenwände an dem Wandelement angebracht sind. Dieses Strömungsmuster bewirkt, daß auf die in seitlicher Richtung auseinanderzuziehende bzw. auszubreitende Bahn seitlich gerichtete Kräfte ausgeübt werden, wodurch die Bahn bei ihrer durch den Rest des Gasstroms bewirkten Vorwärtsbewegung stabilisiert wird. Der Zustand einer solchen ausgebreiteten bzw. in seitlicher Richtung glatt gezogenen Bahn 40 ist in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien wiedergegeben. Aufgrund dieser Stabilisierungskräfte und des Abführens von überschüssigen Gasströmen zeigt die Material-

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bahn 40 das Bestreben, sich beim Ablösen vom Wandelement auf einer weltgehend geradlinigen Bahn weiterzubewegen, wie dies in Fig. 2 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist.

Die eben beschriebene Ausbreit- bzw. Breitstreckwirkung kann weiterhin dadurch verstärkt werden, daß man den Prozentsatz des Gasstroms vergrößert, der von der Vorrichtung durch die Blechelemente 32 und 34 weggeführt wird. Eine einfache Möglichkeit, dies zu bewerkstelligen, besteht darin, den Schlitz 28 von der Mitte des Wandelementes 12 aus zu den Seitenkanten des Wandelementes hin zu verbreitern. Z.B. läßt sich ein gutes Breitstrecken einer Papiergewebebahn dadurch erzielen, daß man eine Schlitzöffnung mit einer Weite von 0,05 mm (0,002 inch) in der Mitte und 0,127 mm (O,OO5 inch) an den Kanten verwendet. Einstellschrauben 41, die sich zwischen den nach oben erstreckenden Schenkeln des Bügelelementes 24 erstrecken, können zur Einstellung der Schlitzweite verwendet werden. Das sich bei der Verwendung eines solchen ungleichförmigen Schlitzes ergebende Geschwindigkeitsprofil ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen A gekennzeichnet. Zum Vergleich hierzu ist ein Geschwindigkeitsprofil B wiedergegeben, das sich bei der Verwendung einer gleichförmigen Schlitzweite ergibt.

Eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in den Fig. 3 und 4 wiedergegeben. Diese Ausführungsform umfaßt ein Wandelement 12A und eine Coanda-Düse am Materialbahn-Eintrittsende dieses Wandelementes, die von einem Coanda-Blech 22A und einem Bügelelement 24A gebildet wird, die zwischen sich einen Schlitz 28A bilden. Blechelemente 32A und 34A sind einander gegenüber an den Seitenkanten des Wandelementes 12A angeordnet und führen vom Schlitz 28A zu den Seitenkanten des Wandelementes, wie dies auch oben unter Bezugnahme auf die den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Ausführungsform

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beschrieben wurde. In unmittelbarer Nähe des Materialband-Austrittsendes des Wandelementes 12Ά ist eine zweite Coanda-Düse angeordnet, die ein Coanda-Blech 22B und ein Bügelelement 24B umfaßt, die zwischen sich einen Schlitz 28B bilden. Zwei Blechelemente 32B und 34B sind einander gegenüber in unmittelbarer Nähe und stromabwärts vom Schlitz 28B angeordnet. Die Blechelemente 32B und 34B erstrecken sich längs der Kanten eines Handelementes 12B, das vom Coanda-Blech 22B wegführt. Es sei darauf hingewiesen, daß das Wandelement 12B bezüglich des Wandelementes 12A nach unten "abgesetzt" ist, so daß es in einer anderen Ebene liegt. Alle die eben be-

dadurch
schriebenen Elemente werden zueinander in einer festen bzw. unveränderlichen Lage gehalten, daß sie jeweils an zwei Seitenwänden befestigt sind, von denen eine, nämlich die Seitenwand 42 in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 umfaßt eine flache bzw. ebene Führungsplattform 44, die strömungsmäßig vor der vom Bügelelement 24A und dem Coanda-Blech 22A gebildeten Düse angeordnet ist. Die Führungsplattform 44 erstreckt sich zwischen der Seitenwand 42 und der gegenüberliegenden Seitenwand, so daß sie sich über die gesamte Breite der Anordnung erstreckt. Die Führungsplattform 44 verbessert die seitliche und horizontale Stabilität der Materialbahn. Der Stabilisierungseffekt ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Führungsplattform leitet bzw. führt die mitgenommene Strömung unterhalb und parallel zur Bewegungsbahn der Materialbahn 40. Die sich schnell bewegende Strömung erzeugt einen niederen Druck zwischen der Plattform und der Materialbahn, und somit wird eine senkrechte Stabilisierungskraft erzeugt, wie dies durch den Pfeil angedeutet ist. Untersuchungen haben gezeigt, daß eine Führungsplattform-Länge von 1,25 cm (0,5 inch) bis 5 cm (2inch)ausreicht, um einen deutlichen Stabilisierungseffekt zu bewirken. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Materialbahn-Führungsplattform auch bei einer Vorrichtung mit nur einer Düse, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist,

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■ . -: 12 -:

verwendet werden kann.

Die Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 arbeitet in der folgenden Weise: Die Coanda-Düsen werden mit unter Druck stehendem Gas versorgt, so daß durch die Schlitze 28A und 28B ein Mitnahme-Fluid nach oben strömt, das jeweils eine kontinuierliche Strömung längs der betreffenden Wandelemente erzeugt. Wenn eine Materialbahn mit der längs dem Coanda-Blech 22A induzierten Strömung in Eingriff gebracht wird, so wird diese Materialbahn längs des Wandelementes 12A vorwärts bewegt. Teile des Gasstroms werden durch die Blechelemente 32A und 34A von der Vorrichtung weggeführt, wie dies oben unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde. Wenn die Materialbahn den Schlitz 28B erreicht, wird sie wieder durch die über das Coanda-Blech 22B strömende Luft über das Wandelement 12B hinweg mitgenommen. Blechelemente 32B und 34B üben eine zweite, zu entgegengesetzten Seiten hin gerichtete Kraftwirkung auf die Materialbahn aus, wodurch diese noch weiter ausgebreitet bzw. breitgestreckt und stabilisiert wird. Es hat sich gezeigt, daß die Anordnung mehrerer Coanda-Düsen und mehrerer Strömungs-Leitvorrichtungen, wie dies in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, eine sehr starke vertikale Stabilisierungswirkung auf das Ende der Gewebebahn ausübt. Die "abgesetzte" Anordnung ist insbesondere sehr gut für lange, steil geneigte Züge geeignet.

Somit schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Hinführen des Endes einer Bahn aus flexiblem Material zu einer vorgegebenen Stelle, die ein Wandelement umfaßt, das Seitenkanten und ein Materialbahn-Eintrittsende und ein Materialbahn-Austrittsende aufweist, wobei eine Coanda-Düse am Materialbahn-Eintrittsende des Wandelementes so angeordnet ist, daß eine Gasströmung längs des Wandelementes zum Materialbahn-Austrittsende hingelenkt bzw. gerichtet wird.

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Entlüftungsmittel bzw. Strömungs-Leitvorrichtungen in der Form von einander gegenüberliegenden Blechelementen erstrecken sich von der Coanda-Oüse zu den Seitenkanten des Wandelementes, um seitlich Teile des Gasstroms über die Seitenkanten hinweg abzuführen, so daß seitliche Kräfte auf die Materialbahn ausgeübt werden, die die Materialbahn breitstrecken während sie längs des Wandelementes
vorwärts bewegt wird.

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Claims

Patentansprüche

^- 1.) Einfädelvorrichtung zum Führen einer Bahn aus flexiblem Material zu einer vorgegebenen Stelle, dadurch gekennzeichnet , daß ein Wandelement vorgesehen ist, das Seitenkanten und ein Materialbahn-Eintrittsende und ein Materialbahn-Austrittsende aufweist, daß eine Coanda-Düse am Materialbahn-Eintrittsende des Wandelementes angeordnet ist, um eine Gasströmung längs des Wandelementes zum Materialbahn-Austrittsende hin-zu-fuhren, und daß eine Entlüftungsvorrichtung bzw. eine Strömungs-Leitvorrichtung für ein Zusammenwirken mit dem Wandelement in der Weise angeordnet ist, daß sie sich von der Coanda-Düse bis zu einer Stelle zwischen dem Materialbahn-Eintrittsende und dem Materialbahn-Austrittsende des Wandelementes erstreckt, um seitlich Teile der Gasströmung über einander gegenüberliegende Seitenkanten des Wandelementes abzuführen, wodurch auf eine Materialbahn durch diese Teile der Gasströmung seit-

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ORIGINAL INSPECTED

lieh gerichtete Kräfte ausgeübt werden, die die Materialbahn ausbreiten bzw. breitstrecken und stabilisieren, während sie durch den Rest der Gasströmung vorwärts bewegt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Entlüftungsvorrichtung bzw. Strömungs-Leitvorrichtung Blechelemente umfaßt, die einander gegenüber längs der Seiten des Wandelementes angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Blechelemente jeweils eine Oberfläche aufweisen, an die sich die Fluidströmung anschmiegt, und daß sich diese Oberflächen von der Coanda-Düse zu einander gegenüberliegenden Seitenkanten des Wandelementes erstrecken.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Coanda-Düse ein Coanda-Blech und eine Vorrichtung umfaßt, die mit dem Coanda-Blech in der Weise zusammenwirkt, daß diese beiden Teile gemeinsam einen Schlitz umgrenzen, durch den hindurch ein Mitnahmegas austritt, um eine Gasströmung längs des Wandelementes zu erzeugen, und daß sich dieser Schlitz zwischen den Seitenkanten des Wandelementes bis in unmittelbare Nähe der Blechelemente erstreckt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Weite des Schlitzes an seinen Enden größer ist als in seiner Mitte.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine zweite Coanda-Düse in der Nähe des Materialbahn-Austrittsendes des Wandelementes

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angeordnet ist, daß ein zweites Wandelement zum Zusammenwirken mit der zweiten Coanda-Düse so angeordnet ist, daß es eine durch die zweite Coanda-Düse induzierte Gasströmung aufnimmt, und daß zweite Entlüftungsmittel bzw. Strömungs-Leitvorrichtungen dem zweiten Wandelement in betriebsmäßiger Weise so zugeordnet sind, daß erneut seitlich gerichtete Kräfte auf die Materialbahn ausgeübt werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Führungsplattform für die Materialbahn in der Nähe der Coanda-Düse auf der vom Wandelement abgewandten Seite der Düse angeordnet ist.
8. Verfahren zum Führen einer Bahn aus einem flexiblen Material zu einer vorgegebenen Stelle, dadurch gekennzeichnet , daß ein unter Druck stehendes Gas durch eine langgestreckte Fluidströmungs-Austrittsöffnung zum Ausströmen gebracht wird, die von einer Coanda-Düse begrenzt ist, so daß hierdurch eine Gasströmung längs eines durch ein der Düse benachbart ange-

voroegebenen ordnetes Wandelement definierten Pfades erzeugt wird, daß die Materialbahn mit der durch die Coanda-Düse induzierten Gasströmung in wirksamen Eingriff gebracht wird, daß die Materialbahn längs des Wandelementes dadurch vorwärts bewegt wird, daß die Materialbahn von der Gasströmung mitgenommen wird, daß Teile der Gasströmung während des Vorwärtsbewegens der Materialbahn in einander entgegengesetzte seitliche Richtungen abgeleitet bzw. abgelenkt werden und daß die Materialbahn während ihrer Vorwärtsbewegung dadurch ausgebreitet bzw. breitgestreckt und stabilisiert wird, daß ihre Kanten von diesen Teilen der Gasströmung mitgenommen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Teile der Gasströmung dadurch abgeleitet

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werden, daß sie an Blechelemente angelegt werden, die längs der Seiten des Wandelementes angeordnet sind.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine senkrechte Kraft auf die Materialbahn an einer Stelle ausgeübt wird, die sich in Strömungsrichtung gesehen vor der Coanda-Düse befindet.

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