DD202051A5

DD202051A5 - Drehventil

Info

Publication number: DD202051A5
Application number: DD81234916A
Authority: DD
Inventors: Patric W Mackay; Gilberto G Garcia
Original assignee: Hylsa Sa
Priority date: 1980-11-17
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1983-08-24
Also published as: US4427136A; FR2494239A1; BR8107362A; AU7745481A; RO82348B; RO82348A; CA1178561A; ES507196A0; GB2087356B; AR227212A1; FR2494239B1; ES8207347A1; GB2087356A; DE3145189C2; DE3145189A1; SE444218B; IT8125112A0; IT1139768B; NL8105101A; IN156234B

Abstract

Drehventil zur Verwendung beim Regulieren des Flusses eines feinteiligen Materials aus einem Gehaeuse (10) mit Einlass- und Austrags-Anschlussteilen (28, 30) und einem um eine horizontale Achse im Gehaeuse (10) sich drehenden Rotor (32). Der Rotor traegt einen Ring von offenen und geschlossenen Taschen (52, 54, 56, 58 bzw. 44, 46, 48, 50), um das durch das Ventil stroemende feinteilige Material abzumessen und ist an der Peripherie innen vom Inneren des Gehaeuses auf Abstand um ein Zerquetschen und Zerfallen des feinteiligen Materials zwischen dem Rotor und dem Einlass-Anschlussteil zu verhindern. Prallvorrichtungen (72) sind vorgesehen, um zu vermeiden, dass feinteiliges Material nach unten in den Raum zwischen dem Rotor (32) und dem Gehaeuse (10) beim nach oben Drehen des Rotors stroemt.

Description

Drehventil

Anwendungsgebiet:

Die Erfindung betrifft allgemein ein Drehventil der Art, wie sie bisher zum Regulieren des Flusses von feinteili-' gen Feststoffen von einem Ort zu einem anderen verwendet wurde. Das vorliegende Drehventil ist geeignet im Zusammenhang mit der direkten Gasreduktion von Eisenerz stücken zu Schwammeisenstücken in einem Schachtofenreaktor, in welchem das Ventil am Boden des Reaktors zum Steuern der Abgabe der Schwammeisenpellets oder -kügelchen verwendet wird. Wie aus der weiteren Beschreibung hervorgeht, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß ein Drehventil gemäß der vorliegenden Erfindung sehr geeignet ist, um den" Fluß von anderen Arten von feinteiligen oder granulären Materialien bei anderen Anwendungen zu steuern.*

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Bei der Herstellung des Zufuhrmaterials für das Gasreduktionsverfahren wird das bergmännisch gewonnene Erz in eine feinteilige Form gebracht, z. B. durch magnetische Konzentrierung, und dann pelletisiert. Obwohl die dabei erhalte- * nen Pellets einen ausreichenden Zusammenhalt haben, sind sie doch etwas brüchi-g und können unter hohen Drücken zerfallen. Da das Gasreduktionsverfahren unterhalb des Schmelzpunktes des Eisens durchgeführt wird, sind die gebildeten Schwammeisenkügelchen ähnlich brüchig. -

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bei einem Typ des bisher am Boden eines Schwammeisen-Reduktionsreaktors verwendeten Auslaß-Drehventils ist ein Rotor mit radialen Flügeln oder Schaufeln so in einem zylindrischen Gehäuse für eine horizontale Drehbewegung montiert, daß die radialen Auswärtsenden der Rotorschaufeln entweder die Innenwandung des Gehäuses berühren oder von diesen nur' durch einen kleinen Abstand getrennt sind.

Wenn normalerweise ein solches Ventil am Boden eines Schwammeisen-Reduktionsreaktors verwendet wird,, fließen die Schwammeisenteilchen durch die Schwerkraft durch "eine rohrförmige Leitung, in das Ventil am Boden des. Drehventils zu den Räumen innerhalb der Rotorflügel und werden durch die Rotation des Venti-ls zu der Auslaß leitung am Boden des Ventils geführt. Es wurde festgestellt, daß in dem Maße, wie die Rotorflügel sich hinter die Einlaßleitung bewegen, die Schwammeisenteilchen dazu neigen, zwischen den radialen Auswärtsteilen der Rotorschaufeln und dem Innenende der Einlaßleitung zerquetscht zu werden. Der Druck bei dieser Quetschung reicht aus, daß eine gewisse Menge der Schwamm- . eisenteilchen zerfallen und dadurch bildet sich eine zu große Menge an unerwünschtem feinem Material.

ι. ό 4 y ι ο b

Ziel der Erfindung:

Es ist das allgemeine Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Drehventil zum Regulieren oder Abmessen des Stromes eines feinteiligen Materials zur Verfügung zu stellen. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Dreh-.ventil zu zeigen, bei dem der Zerfall von darin bewegten brüchigen festen Teilchen minimalisiert wird. Aufgabe der Erfindung ist es auch, die Neigung des gehandhabten feinteiligen Materials zu verringern, sich in den Innenteilen des Raumes zwischen den Schaufeln der bisher verwendeten Schaufelrotoren festzusetzen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Drehventil zur Verfügung zu stellen, das geeignet ist, den Austrag von Teilchen aus einem Reaktor, der unter erhöhtem Druck betrieben wird, zu regulieren.

"Weitere Aufgaben der Erfindung sind zum Teil offensichtlich und werden zum Teil später noch hervorgehoben.

Wesen der-Erfindung:

Im allgemeinen werden die Ziele und Vorteile der Erfindung durch, ein Drehventil erzielt, das einen Rotor aufweist mit eLnem oder mehreren Pellet-aufnehmenden Taschen und mit einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als das Innere des Gehäuses, so daß durch den Rotor und das Gehäuse ein definierter kreisförmiger Raum dazwischen geschaffen wird. Es ist klar, daß ein solcher kreisförmiger Raum potentiell in der Lage ist, einen Pfad für den unkontrollierten Fluß der Teilchen dadurch zu bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein solcher unkontrollierter Teilchenfluß in der nachfolgend beschriebenen Weise minimalisiert.

Die verschiedenen Aufgabe und Vorteile der Erfindung werden am besten anhand der Zeichnungen verstanden, die ein Drehventil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigen. Die Figuren haben folgende Bedeutung:

- 4 Ausführungsbeispiel:

Fig. 1 zeigt einen seitlichen Vertikalschnitt des Ventils;

Fig. 2 zeigt einen vertikalen Abschnitt der Linie 2-2 von Fig. 1 und zeigt die Pellet-aufnehmenden Taschen des Rotors und die Prallvorrichtungen an der aufwärtsdrehenden Seite des Rotors;

TO Fig. 3 ist ein vertikaler Schnitt der Linie 3-3 von Fig. 2 und zeigt die Befestigung des Rotors innerhalb des Gehäuses;

Fig. 4 ist ein vergrößerter Abschnitt des rechten Teils des Rotors gemäß Fig. 2 und

Fig. 5 ist ein vertikaler Schnitt ähnlich Fig. 2 und zeigt

eine modifizierte Form des Rotors.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. weist das dortige Drehventil ein Gehäuse 1.0 aus den Abschnitten 12 und 1.4 auf mit den anliegenden Flanschen 16 bzw. 18, die mittels der Bolzen 20 zusammengehalten werden. Der Rotor (der in Fig. 1 nicht gezeigt wird) ist an einer horizontalen Welle 22 zum Drehen in den Lagern 24 und 26 montiert. Oben an dem Gehäuse ist ein mit einem Flansch versehener Einlaß 28 vorgesehen, durch welchen die Schwammeisenteilchen in

das Ventil eintreten und ein mit einem Flansch versehenes Austrags-Anschlußteil 30 ist am Boden des Ventilgehäuses vorgesehen.

In den Fig. 2 und 3 besteht der Rotor 32 aus einer Trommel 34/' die zwischen den beiden kreisförmigen Seitenplatten 36 und 38 befestigt ist. Wie insbesondere in Fig. 3 gezeigt wird, sind die Seitenplatten 36 und 38 des Rotors mit kreisförmigen Ringen 40 bzw. 42 ausgerichtet und im

I-nneren des Gehäuses 10 eingesetzt mit nur einem kleinen Abstand zwischen den äußeren Umfangen der Seitenplatten, und den inneren Umfangen der Ringe 4 0 bzw. 42.

Bezugnehmend auf Fig. 2 sind außen an der Trommel 34 eine Reihe von alternierend geschlossenen und offenen Taschen vorgesehen. Die geschlossenen Taschen 44, 46, 48 und 50 sind symmetrisch um die Trommel 34 angeordnet und bilden definierte Räume, welche die offenen Taschen 52, 54, 56 und 58 bilden. Die Taschen 44, 46, 48 und 50 haben gewölbte Außenwandungen 60, 62, 64 bzw. 66, die konzentrisch mit der Welle 22 und der Trommel 34 sind. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, sind die Außenwandungen der geschlossenen Taschen einwärts in erheblichem Maße von der Gehäusewandung entfernt und bilden einen kreisförmigen Raum 68 zwischen dem Rotor und dem Gehäuse.

Die Weite des kreisförmigen Raums 68 soll so gewählt werden, daß ein Zerquetschen der Schwamineisenteilchen zwischen dem Rotor und der Wandung des Einlasses 28 vermieden wird. Ein Kriterium für die Wahl der Weite des kreisförmigen Raums.68 ist der mittlere Durchmesser der zu verarbeitenden Teilchen. Insbesondere soll die Weite des kreisförmigen Raums 68 größer als der doppelte Durchmesser der Durch- -schnittsgröße der Teilchen sein, um sicherzustellen, daß nur wenige, wenn überhaupt, Schwammeisenteilchen zwischen dem Rotor und der Wand des Einlasses 28 zerquetscht werden. Ein anderes Kriterium für die Auswahl der Breite des kreisförmigen Raums 68 basiert auf der Wahl des Verhältnisses des Durchmessers des Rotors zu dem Gehäuse in Abhängigkeit von der gewünschten Kapazität des Ventils, so daß ein Zerquetschen der Schwammeisenteilchen minimalisiert wird..

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind der Einlaß 28 und das Austrags-Anschlußteil 30 vertikal zueinander ausgerichtet, wobei die Gründe hierfür später beschrieben werden,und sie

sind lateral hinsichtlich des Zentrums der Welle 22 verschoben. ,...

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, dreht sich der Rotor im Gegen-Uhrzeigersinn und Prallbleche sind vorgesehen an der aufwärtsdrehenden Seite des Rotors, um zu vermeiden, daß Schwammeisenteilchen durch den kreisförmigen Raum 68 an dieser Seite des Rotors fallen (dies wird am besten in Fig. 4 gezeigt) . Bezugnehmend auf Fig. 4 bestehen die Prallvorrichtungen, die allgemein mit 72 bezeichnet werden, aus einem gewölbten Auflagerschuh 7 3 aus einem Befestigung oder einem Träger 74 und einer Verschleißplatte 75. Der Träger 74 wird durch vier Verbindungsstücke, von denen nur 2, nämlich 76 und 78 in Fig. 4 gezeigt werden, gesichert. Die Verbindungsstücke, welche den gewölbten Träger 7 4 tragen, erstrekken sich durch das Gehäuse 10 in die Außengehäuse 80 und .82, die außen am Gehäuse 10 befestigt sind. Die Verbindungsstücke 7 6 und 7 8 sind durch das Gehäuse mittels der ISuttern .;· . . 84 und 86 verschiebbar einstellbar, um die Stellung des Trägers 74 in bezug auf den Rotor 32 einzustellen. Die Außengehäuse 80 und 82 sind mit Stopfbüchsen 88 versehen, um einen Austritt des Gases durch das Gehäuse zu verhindern, wenn das Drehventil und der Reaktor, in dem es sich befindet, unter erhöhtem Druck betrieben werden. Wie vorher angegeben, sind an dem Träger 74 ersetzbar angebrachte bogenförmige Verschleißplatten 75 derart angebracht, daß sie sich gegen die äuße-ren Oberflächen der geschlossenen Taschen des Rotors erstrecken. Am oberen Ende des Trägers 7 4 ist ein Prallblech 9 2 drehbar im Gehäuse angebracht und

•30 hat ein Innenende 94, das schief in bezug auf das obere Ende des Trägers ist. Die Konstruktion ist derart, daß die Schwammeisenpellets, die in das Ventil durch den Einlaß 28 eintreten, daran gehindert werden, durch den kreisförmigen Raum 6 8 an der aufwärtsdrehenden Seite des Rotors zu fließen.

Die Arbeitsweise des Ventils kann am besten unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert werden. Die am Einlaß 28 eintretenden Schwammeisenpellets fließen nach unten in die offenen Taschen 5 4 und 5 6 und werden durch das drehbare Prallblech 92 daran gehindert, durch den kreisförmigen Raum 68 an der aufwärtsdrehenden Seite des Rotors zu fließen. Die vom Einlaß 28 in die Tasche 56 fließenden Teilchen fließen weiter in die Tasche, bis der normale Schüttwinkel der Teilchen erreicht ist. Dieser Winkel wird in Fig. 2 als (X. von annähernd 30° für eine typische Masse von Schwarnmeisenpellets angezeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wird dieser Schüttwinkel erreicht, bevor die Tasche 56 sich vollständig mit Pellets gefüllt hat und infolgedessen besteht kein unkontrollierbarer Fluß der Teilchen durch

T5 den kreisförmigen Raum 68 an der nach unten drehenden Seite des Rotors.

Die laterale Verschiebung des Einlasses spielt eine wesentliche Rolle, um das vorerwähnte Ergebnis zu erzielen. Wenn beispielsweise das Zentrum des Einlaß 28 mit dem Zentrum der Welle 22 ausgerichtet wäre und die Dimensionen'des Rotors und der Einlaßleitung gleich blieben, würde die Tasche 56 bis zum Überfließen gefüllt werden und Schwammeisenpellets würden nach unten über die Wand 6 6 der geschlossenen Taschen 5 0 rollen. Um von dem Schüttwinkel der Teilchen Gebrauch zu machen, um eine Begrenzung des Flusses der Teilchen in die offene Tasche 56 bei einem Einlaß 28, der vertikal oberhalb der Welle zentriert ist, zu limitieren, wäre es notwendig, den Rotordurchmesser ganz erheblich in Beziehung zum Durchmesser des Einlasses zu vergrößern. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß der laterale Abstand des Einlasses es ermöglicht, den normalen Schüttwinkel als Begrenzung für den Fluß von Pellets in die Tasche 5 6 bei einem Rotor mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser zu verwenden.

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In dem Maße, wie der Rotor im Gegenuhrzeigersinne rotiert, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird, wird eine Pelletmenge, die durch die Kapazität der offenen Tasche 56 abgemessen ist, nach unten bewegt und durch den Austrags-Anschlußteil 30 ausgetragen. In dem Maße, wie sich der Rotor weiter entgegen

dem Uhrzeigersinn dreht und die gewölbte Außenwandung 6 4 der geschlossenen Tasche 28 durch ihren Zenith rotiert, reißt er einige Teilchen mit und gibt sie in den kreisförmigen Raum 68 der nach unten drehenden Seite des Rotors ab. KaIibrierungsversuchsdaten haben jedoch gezeigt, daß nur ein kleiner Anteil der gesamten im Ventil gehandhabten Pellets durch den kreisförmigen Raum 68 auf diese Weise fließt und solche unkontrollierten Pellets haben nur geringen Einfluß auf die Genauigkeit, mit welcher das Ventil die Menge des hindurchfließenden Materials mißt und reguliert.

Wie vorher dargelegt, traten bei den Drehventilen des Standes der Technik, bei denen die Taschen durch die um den Rotor angeordneten radialen Schaufeln definiert sind, gewisse Schwierigkeiten auf, weil sich die Pellets am Boden der Taschen verdichteten. Bei der vorliegenden Konstruktion haben die Taschen 5 2 und 5 8 gebogene Innenwandungen, die einen Teil der Trommel 34 bilden, und diese Wandungen am Boden der Taschen befinden sich in erheblichem Anstand vom Zentrum des Ventils. Auf diese Weise kann man ein Verdichten der Pellets in der Nähe des Rotorzentrums und das Problem, solche verdichteten Pellets zu entfernen, vermeiden .

In Fig. 5 unterscheidet sich der modifizierte Rotor 100 vom Rotor 32 in Fig. 2 darin, daß die geschlossenen Taschen 44 bis 50 und die offenen Taschen 52 bis 58 des Rotors 32 durch einen Ring von zum Teil geschlossenen Taschen 102 ersetzt sind. Die Taschen 102 sind von ähnlicher Ausbildung und werden durch die zentrale Trommel 104, die radialen Wände 106 und die gewölbten Lippen 108, die sich umfangsmäßig von der Hauptwand einer jeden Tasche 121 Gegen-

richtung zur Rotationsrichtung des Rotors erstrecken, definiert. Es wurde festgestellt, daß eine Rotorbauweise wie in Fig. 5 einen gleichmäßigeren Fluß des feinteiligen Materials als bei einem Rotor gemäß Fig. 2 ergibt. 5

Aus der vorhergehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß die Erfindung eine Drehventilkonstruktion zeigt, mit welcher man die verschiedenen \orher aufgezählten Ziele erreichen kann. Dadurch, daß man einen Ringraum erheblichen Volumens zwischen dem äußeren Umfang des Rotors und dem Innenumfang des Gehäuses schafft, kann man pelletisiertes oder körniges Material brüchigen Charakters verarbeiten, ohne daß ein zu starkes Zerquetschen und Zerfallen des teilchenförmigen Materials stattfindet. Auch das durch die Neigung der PeI-lets auftretende Problem, sich in der Nähe des Zentrums des Rotors zu verdichten, und dann nur mit Schwierigkeiten wieder entfernt zu werden, ist überwunden worden. Da das Gehäuse vollständig versiegelt ist mit Ausnahme der Verbindungsstücke 76 und 78, die mit Stopfbüchsen versehen sind, ist die Konstruktion auch geeignet, bei erhöhtem Druck verwendet zu werden. Der Träger 74, die Verschleißplatte 7 5 und das Prallblech 92 bilden eine wirksame Vorrichtung, um einen unkontrollierten Fluß der Pellets bei der sich nach oben drehenden Seite des Rotors zu vermeiden,und die Verschleißplatte 75 kann einfach ersetzt werden, wenn es erforderlich wird, einen bündigen Schluß gegen die Außenwandung der geschlossenen Tas-Chen zu bewirken.

Selbstverständlich ist die vorliegende Beschreibung nur zur Erläuterung gedacht und zahlreiche Änderungen können' innerhalb der offenbarten speziellen Ausführungsform vorgenommen werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.

Beispielsweise brauchen bei der Ausführungsform der Fig. die durch die geschlossenen Taschen und die offenen Taschen gebildeten zentralen Winkel nicht gleich sein. Auch die Anzahl, die Größe und der Abstand der Taschen kann

- ίο -

variiert werden, und die radiale Breite des Kreisraumes 68 kann in einem ziemlich,· breiten Bereich verändert werden. Weitere Modifizierungen innerhalb der Erfindung sind für den Fachmann offensichtlich.

Claims

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ERFINDUNGSANSPRUCH

1. Drehventil für die Verwendung zum Steuern der Schwerkraft eines körnigen Materials mit einem Gehäuse (10) mit Einlaß- und Austrags-Anschlußteilen (28, 30), die am oberen bzw. unteren Ende des Gehäuse angebracht sind und einen im allgemeinen zylindrischen Rotor (32) der im Inneren des Gehäuses (10) zum Drehen um eine horizontale Achse angeordnet ist, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Rotor (3 2)) von der Innenwandung des Gehäuses auf Abstand steht und dadurch einen kreisförmigen Raum (68) zwischen dem Rotor und dem Gehäuse bildet, wobei der Rotor Taschen (52, 54, 56, 58) aufweist, die so gebaut und angeordnet sind, daß sie das durch den Einlaß (28) zugeführte körnige Material aufnehmen und zu dem Austrags-Anschlußteil (30) fördern.
2. Drehventi€. gemäß Punkt -'. 1 , dadurch g e k e η η 'zeichnet, daß der kreisförmige Raum (68) größer als der zweifache Teilchendurchmesser des körnigen Materials ist.
3. Drehventil gemäß Punkten 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß Prallvorrichtungen (72) in dem Raum zwischen dem Rotor und dem Gehäuse an der aufwärtsdrehenden Seite des Rotors vorgesehen sind und dadurch einen Fluß des körnigen Materials durch den Raum im Gegenstrom zur Richtung der Bewegung des Rotors verhindern.
4. Drehventil gemäß den vorhergehenden Punkten ·..-, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor einen Ring von am Umfang angeordneten Taschen aufweist, die auf Abstand von der Innenwandung des Gehäuses (10) stehen, ► wobei wenigstens eine der Taschen an ihrer radialen Auswärtswandung offen ist und dadurch mit dem Raum zwischen

dem Rotor (3 2) und dem Gehäuse (10) "in Verbindung steht und wobei durch Drehung des Rotors das durch den Einlaß (28) zugeführte körnige Material in kontrollierter Weise zu dem Austrags-Anschlußteil (30) gefördert wird.
5. Drehventil gemäß Punkt 4, dadurch gekennzeichnet , daß wechselnd die Taschen in dem Ring jeweils geschlossen oder radial offen sind. ·
6.„Drehventil gemäß. Punkt 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß alle Taschen des Rotors in radialer Richtung offen sind.
7. Drehventil gemäß Punkt ' 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Taschen durch auf Abstand stehende radiale Wände gebildet werden, wobei die Wände gewölbte Lippen (108), die sich von den Wänden in einer Richtung., die der Drehrichtung des Rotors entgegengerichtet ist, erstrecken, aufweisen, um dadurch zum Teil die Taschen zu schließen.
8. Drehventil gemäß Punkten 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Böden der Taschen bogenförmig sind und einen mit dem Rotor konzentrischen Zylinder ausbilden.
9. Drehventil gemäß einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet , daß die Einlaß- und Auslaßanschlußteile (28, 30) vertikal zueinander ausgerichtet und lateral von der Achse des Rotors (32) verschoben sind.
10. Drehventil.gemäß Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallvorrichtung (72) ein drehbares Prallblech (92), das mit den Taschen des Rotors horizontal übereinstimmt, enthält.

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1.1. Drehventil gemäß Punkt 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Prallvorrichtung (72) einen gewölbten Auflagerschuh (73) enthält, der in dem kreisförmigen Raum (68) so angeordnet·ist. daß er gegen den radial nach außen ragenden Teilen der Taschen an der nach oben drehenden Seite des Rotors anstößt und ein drehbares Prallblech (92) in dem Abstand angebracht ist und durch Schwerkraft in Berührung mit' dem oberen Ende des Auflagerschuhes (73) '·=** 0 Se^y^s^fsp^- kommt.
12. Drehventil gemäß Punkt. 11, dadurch gekennzeichnet ,' daß zur radialen Anpassung des bogenförmigen Auflagerschuhs (73) Einstellungsvorrich tungen (Schrauben 84, 86) vorgesehen sind.
13. Drehventil gemäß Punkt 11, dadurch gekennzeichnet , daß der bogenförmige Auflagerschuh (73) aus einem Träger (74) und einer auswechselbaren Verschleißplatte (75) besteht.

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