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Die Erfindung betrifft einen Lamellenabscheider mit einem Gehäuse und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Lamellenpaket. Das Gehäuse weist zumindest eine Gehäuseseitenwand auf; das Lamellenpaket weist eine Mehrzahl von jeweils parallel zueinander angeordnete, Hohlräume aufweisende, zumindest auf einer Seite seitlich offene Lamellen auf.
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Das Lamellenpaket ist derart in dem Gehäuse angeordnet, dass die seitlichen Öffnungen der Lamellen der Gehäuseseitenwand beabstandet gegenüber liegen, wodurch ein seitlicher Hohlraum zwischen der Gehäuseseitenwand und den seitlichen Öffnungen der Lamellen ausgebildet ist.
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Ein solcher Lamellenabscheider zum Abscheiden bzw. Abtrennen einer Flüssigkeitsphase aus einem feuchten Gas ist beispielsweise aus der
EP 0 272 765 A1 bekannt oder wird zum Beispiel unter einer Produktlinienbezeichnung, MB 627, der Firma Burgess-Manning vertrieben.
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Bei diesem Lamellenabscheider sind eine Vielzahl von hohlen und auf beiden Seiten seitlich offene Lamellen parallel zueinander – in Form eines Lamellenpaketes – in einem Gehäuse des Lamellenabscheiders angeordnet.
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Das im Wesentlichen quaderförmige Gehäuse weist dabei einen Gehäuseboden sowie einen dem Gehäuseboden beabstandet gegenüberliegend angeordneten Gehäusedeckel auf, welche jeweils eine Öffnung für ein Einströmen des feuchten Gases in bzw. für ein Ausströmen des durch Flüssigkeitsabscheidung im Lamellenabscheider entfeuchteten Gases aus dem Lamellenabscheider aufweisen. Weiterhin weist dieser Lamellenabscheider bzw. das Gehäuse des Lamellenabscheiders vier Seitenwände auf, die alle im Wesentlichen senkrecht zum Gehäuseboden wie auch zum Gehäusedeckel angeordnet sind, wodurch die Form des Gehäuses ausbildet wird.
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Das Lamellenpaket ist im Wesentlichen parallel zu den Seitenwänden im Gehäuse angeordnet bzw. ausgerichtet, wobei zwei Seitenwände des Gehäuses im Wesentlichen parallel zu den Lamellen verlaufen (Front- bzw. Rückwand) und zwei Seitenwände des Gehäuses senkrecht zu den Lamellen ausgerichtet sind (Seitenwände bzw. linke und rechte Seitenwand).
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Der Gehäuseboden bzw. der Gehäusedeckel begrenzen das Lamellenpaket nach unten bzw. nach oben.
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Zwischen jeweils zwei von den parallel angeordneten Lamellen des im Gehäuse angeordneten Lamellenpakets bilden sich Strömungsräume aus, welche von einem Fluid – bei Einströmung in das Gehäuse über die Öffnung im Gehäuseboden und Ausströmung aus dem Gehäuse über die Öffnung im Gehäusedeckel – durchströmt werden. Diese Strömungsräume werden jeweils an zwei jeweils zu der Strömungsrichtung parallelen Seiten von den jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Lamellen des im Gehäuse angeordneten Lamellenpakets begrenzt.
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Jede Lamelle ist bei diesem Lamellenabscheider zig-zack-förmig ausgebildet, sodass die Strömungsräume zwischen den Lamellen jeweils eine labyrinthartige Form bzw. Ausgestaltung aufweisen.
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Die Lamellen sind hohl, d. h. sie besitzen innere Hohlräume, wobei durch geeignet positionierte Schlitze in den Lamellen eine strömungstechnische Verbindung zwischen den Strömungsräumen und den entsprechenden Hohlräumen der die jeweiligen Strömungsräume begrenzenden Lamellen gegeben ist.
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Strömungstechnische Verbindung meint dabei, dass ein Fluid zwischen derart verbundenen Bauteilen, Baugruppen, Komponenten, Elementen u. ä. strömen kann.
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Durchströmt ein Fluid, beispielsweise das die Flüssigkeitsphase aufweisende, feuchte Gas, das Lamellenpaket bzw. die Strömungsräume zwischen den Lamellen des Lamellenabscheiders in Strömungsrichtung, so wird das feuchte Gas bzw. der feuchte Gasstrom beim Durchströmen der zig-zack-förmigen Strömungsräume mehrfach – entsprechend der zig-zack-Form – umgelenkt.
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Auf Grund einer höheren Massenträgheit der Flüssigkeitsphase, d. h. von Flüssigkeitströpfchen im feuchten Gas, in Bezug auf eine gasförmige Phase im feuchten Gas und einer beim Umlenken des feuchten Gasstroms auf den Gasstrom wirkenden Zentrifugalkraft werden die Flüssigkeitströpfchen gegen die Lamellen geschleudert und fließen dort über die Schlitze in den Lamellen in die Hohlräume der Lamellen ab.
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Die die Hohlräume aufweisenden Lamellen sind jeweils an den beiden, zu der Strömungsrichtung parallelen Seiten offen, sodass dort die Flüssigkeitströpfchen bzw. die Flüssigkeitsphase die Lamellen bzw. das Lamellenpaket „seitlich” in einen Hohlraum zwischen dem Lamellenpaket und der dortigen jeweiligen Seitenwand verlassen kann.
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Unter Schwerkrafteinfluss sammelt sich die abgeschiedene Flüssigkeitsphase in einem Bereich im Hohlraum und wird von dort weiter über einen strömungstechnisch mit dem Hohlraum verbundenen Flüssigkeitsabfluss, meist ein am Gehäuseboden des Lamellenabscheiders angeschlossener Rohrstutzen, aus dem Lamellenabscheider abgeleitet.
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Das um die Flüssigkeitsphase reduzierte Fluid bzw. entfeuchtete bzw. getrocknete Gas verlässt bei Weiterströmung in Strömungsrichtung das Lamellenpaket – und im Weiteren über die Öffnung im Gehäusedeckel den Lamellenabscheider.
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In Abhängigkeit einer Ausrichtung eines solchen Lamellenabscheiders im dreidimensionalen Raum und damit der absoluten (Durch-)Strömungsrichtung des Fluids durch den Lamellenabscheider unterscheidet man eine „flow up”, „flow down” und „horizontal flow” Position des Lamellenabscheiders.
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Ist der Lamellenabscheider derart im Raum ausgerichtet, dass das Fluid den Lamellenabscheider im Wesentlichen in Vertikalrichtung von unten nach oben bzw. von oben nach unten durchströmt, so liegt eine „flow up” bzw. eine „flow down” Position des Lamellenabscheiders vor.
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Bei einem Lamellenabscheider in „horizontal flow” Position ist der Lamellenabscheider derart im Raum ausgerichtet, dass das Fluid den Lamellenabscheider im Wesentlichen in Horizontalrichtung durchströmt.
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Bei diesen „flow up”, „flow down” bzw. „horizontal flow” Positionen des Lamellenabscheiders können auch verkippte Einbaulagen vorgesehen sein, wobei der jeweilige Grad der Verkippung durch Angabe eines Verkippungswinkels, beispielsweise 45° „flow up” bzw. 45° „flow down” oder 45° „horizontal flow„, gekennzeichnet ist.
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Es ist bekannt, dass solche Lamellenabscheider im industriellen Umfeld zur Phasentrennung bei Fluiden aus einem Mehrphasengemisch, beispielsweise zur Abtrennung einer Flüssigkeitsphase aus einem feuchten Gasstrom, verwendet werden.
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Derartige Lamellenabscheider weisen den Nachteil auf, dass die sich im Hohlraum sammelnde bzw. dort gesammelte Flüssigkeitsphase oftmals nicht vollständig über den Flüssigkeitsabfluss aus dem Lamellenabscheider austreten kann bzw. austritt, sondern Flüssigkeit bzw. eine Flüssigkeitsrestmenge in dem Hohlraum verbleibt.
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Dieses kann zu Störungen beim Abfluss der aus dem Fluid abgeschiedenen Flüssigkeit aus dem Lamellenabscheider und damit zu funktionellen Beeinträchtigungen bei solchen Lamellenabscheidern führen und/oder kann einen Wirkungsgrad und eine Effizienz solcher Lamellenabscheider mindern.
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Weiterhin weisen diese Lamellenabscheider den Nachteil auf, dass die „seitlich” aus den Hohlräumen der Lamellen austretende, in dem Hohlraum sich sammelnde bzw. gesammelte und über den Flüssigkeitsabfluss aus dem Lamellenabscheider austretende Flüssigkeit nicht turbulenzfrei abströmt, sondern es zu Turbulenzen und/oder Flüssigkeitsstaus in der Abflussströmung kommen kann. Auch dieses kann zu Störungen beim Abfluss der aus dem Fluid abgeschiedenen Flüssigkeit aus dem Lamellenabscheider und damit zu funktionellen Beeinträchtigungen bei solchen Lamellenabscheidern führen und/oder kann den Wirkungsgrad und die Effizienz solcher Lamellenabscheider mindern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lamellenabscheider zur Verfügung zu stellen, der die Nachteile im Stand der Technik vermeidet, welcher konstruktiv einfach und kostengünstig realisierbar ist und eine hohe Effizienz beim Abscheiden, insbesondere von Flüssigkeitsphasen aus Mehrphasenfluiden, besitzt.
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Insbesondere soll ein Lamellenabscheider zur Verfügung gestellt werden, bei dem die Abführung von abgeschiedener Flüssigkeit aus dem Lamellenabscheider bei ruhiger Strömung und/oder ohne bzw. verminderter im Lamellenabscheider verbleibender Flüssigkeit möglich wird.
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Die Aufgabe wird durch einen Lamellenabscheider gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.
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Dieser Lamellenabscheider weist ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse angeordnetes Lamellenpaket auf.
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Das Gehäuse weist zumindest eine Gehäuseseitenwand auf; das Lamellenpaket weist eine Mehrzahl von jeweils parallel zueinander angeordnete, Hohlräume aufweisende, zumindest auf einer Seite seitlich offene Lamellen auf.
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Das Lamellenpaket ist derart in dem Gehäuse angeordnet, dass die seitlichen Öffnungen der Lamellen der Gehäuseseitenwand beabstandet gegenüber liegen, wodurch ein seitlicher Hohlraum zwischen der Gehäuseseitenwand und den seitlichen Öffnungen der Lamellen ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass in dem seitlichen Hohlraum ein Abflusskanal und an der Gehäuseseitenwand im Bereich des Abflusskanals zumindest ein Flüssigkeitsabfluss ausgebildet sind, wobei der Abflusskanal mit dem zumindest einen Flüssigkeitsabfluss strömungstechnisch zum Abfluss einer durch den Lamellenabscheider aus einem Fluid abgeschiedenen Flüssigkeit über den Abflusskanal aus dem Gehäuse verbunden ist.
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Anschaulich gesehen kann somit eine abgeschiedene Flüssigkeit über seitliche Öffnungen der zumindest auf einer Seite seitlich offenen Lamellen in den seitlichen Hohlraum und dem dortigen Abflusskanal austreten. Über den Abflusskanal und weiter über den mit dem Abflusskanal strömungstechnisch verbundenen Flüssigkeitsabfluss kann die abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Gehäuse des Lamellenabscheiders abfließen.
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Dabei sei bei der Erfindung unter diesem in dem seitlichen Hohlraum ausgebildeten Abflusskanal sowohl ein separates, von einer Flüssigkeit durchströmbares Bauteil im Hohlraum, beispielsweise eine (Blech-)Wanne, eine Rinne oder Ähnliches, als auch ein entsprechend als Abflusskanal wirkender, in dem Hohlraum liegender Bereich zu verstehen. Für einen solchen Bereich können – zur Ausbildung dessen – physische Begrenzungselemente, beispielsweise in Form von Trennstegen, Rippen oder Trennblechen vorgesehen sein.
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In dem Hohlraum ausgebildeter Abflusskanal meint somit im Allgemeinen einen in dem Hohlraum liegenden, von einer Flüssigkeit durchströmbaren Bereich. Im einfachsten Fall bildet der Hohlraum den Abflusskanal.
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„An der Gehäuseseitenwand, im Bereich des Abflusskanals ausgebildeter Flüssigkeitsabfluss” meint, dass der Flüssigkeitsabfluss dort an der Gehäuseseitenwand angeordnet ist, wo in dem seitlichen Hohlraum, welcher durch die Gehäuseseitenwand begrenzt wird, der Abflusskanal angeordnet ist. Dadurch lässt sich die strömungstechnische Verbindung des Abflusskanals mit dem zumindest einen Flüssigkeitsabfluss realisieren.
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Somit sieht die Erfindung einen strömungstechnisch optimierten Abfluss von abgeschiedener Flüssigkeit aus dem Gehäuse des Lamellenabscheiders vor, welcher strömungstechnisch optimierte Abfluss durch einfache Strömungsführung und unter weitgehender Vermeidung von Strömungsschattenbereichen im Gehäuse, wo die Gefahr von nicht abfließbaren Flüssigkeitsansammlungen besteht, erreicht wird.
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Dadurch erreicht die Erfindung einen strömungsberuhigten Abfluss der Flüssigkeit aus dem Gehäuse, ohne dass Turbulenzen in der Flüssigkeitsströmung und/oder dass ein Flüssigkeitsstau in dem Gehäuse auftritt und nicht abfließbare Flüssigkeit in dem Hohlraum des Lamellenabscheiders verbleibt.
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Die Abscheidungsleistung und dadurch die Effizienz und der Wirkungsgrad bei dem erfindungsgemäßen Lamellenabscheider kann dadurch erhöht werden.
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Insbesondere erreicht die Erfindung den strömungsberuhigten Abfluss der Flüssigkeit aus dem Gehäuse im Falle einer „flow up” oder „flow down” Position, insbesondere auch im Falle einer 45°„flow up” oder 45° „flow down” Position, eines Lamellenabscheiders. Gleiches gilt auch für Lamellenabscheider in einer „horizontal flow” Position.
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Gerade hier ergeben sich durch die Erfindung einfache Strömungswege im Gehäuse, welche einen strömungsberuhigten und vollständigen Abfluss der Flüssigkeit aus dem Gehäuse ermöglichen.
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Weiter erweist sich bei der Erfindung von Vorteil, dass diese konstruktiv einfach und kostengünstig realisierbar ist, weil keine zusätzlichen Bauteile oder Komponenten beim Gehäuse vorzusehen sind. Weiterhin können bekannte, kostengünstige und erprobte Fertigungsverfahren, wie beispielsweise Verlöten oder Verschweißen von Metall- bzw. Blechteilen, zur Herstellung des erfindungsgemäßen Lamellenabscheiders verwendet werden.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitsabfluss ein senkrecht an der Gehäuseseitenwand, im Bereich des Abflusskanals angeordnetes Rohr oder Rohrstutzen, beispielsweise aus Metall und/oder Blech, ist. Derartige Bauteile sind Standardbauteile und deshalb besonders kostengünstig. Auch kann vorgesehen sein, dass auch sonstige Komponenten des Lamellenabscheiders bzw. Gehäuses des Lamellenabscheiders im Wesentlichen aus Metall bzw. Blech sind. Auch Aluminium kann als Werkstoff vorgesehen sein.
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Weiter kann hier beispielsweise vorgesehen sein, dass die Gehäuseseitenwand eine, insbesondere kreisförmige, Öffnung aufweist, in welche ein solches Rohr bzw. ein solcher Rohrstutzen eingesteckt und dann mit der Gehäuseseitenwand kraft- und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen oder Verlöten, verbunden wird.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Abflusskanal eine Abflussrinne aufweist, welche im Wesentlichen längs der Gehäuseseitenwand verläuft.
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Weiter kann hier bevorzugt vorgesehen sein, dass eine solche Abflussrinne längs der Gehäuseseitenwand zwischen zwei nebeneinander liegenden Ecken der Gehäuseseitenwand verläuft.
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Insbesondere kann hier weiter vorgesehen sein, dass diese Abflussrinne in einem Bereich eines im Wesentlichen senkrecht zu der Gehäuseseitenwand angeordneten Gehäusebodens des Lamellenabscheiders ausgebildet ist.
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Besonderes bevorzugt wird diese Abflussrinne dadurch ausgebildet, dass ein die Gehäuseseitenwand bildendes Seitenwandblech mehrmals umgebogen ist.
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Weiter kann auch vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsabfluss in der Gehäuseseitenwand im Bereich des Gehäusebodens angeordnet ist. Hierbei meint „im Bereich des Gehäusebodens angeordnet”, dass der Flüssigkeitsabfluss in der Gehäuseseitenwand unmittelbar auf Höhe des Gehäusebodens oder mit geringem (Höhen-)Abstand oberhalb des Gehäusebodens angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere verhindert werden, dass (Schatten-)Bereiche entstehen, in welchen sich nicht abfließbare Flüssigkeit sammelt.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass mindestens zwei von diesem zumindest einen Flüssigkeitsabfluss in der Gehäuseseitenwand im Bereich des Abflusskanals angeordnet sind. Durch zwei solche – strömungstechnisch mit dem Abflusskanal verbundene – Abflüsse kann mehr Flüssigkeit aus dem Lamellenabscheider abgezogen, eine beruhigte Abströmung der abgeschiedenen Flüssigkeit aus dem Lamellenabscheidergehäuse erreicht und Flüssigkeitsstaus vermieden werden.
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Hierbei kann weiter besonders bevorzugt vorgesehenen sein, die mindestens zwei Flüssigkeitsabflüsse in Eckbereichen, insbesondere in beabstandet nebeneinander liegenden Eckbereichen, der Gehäuseseitenwand zu positionieren. Auch dieses wirkt unerwünschten Flüssigkeitsansammlungen und Flüssigkeitsstaus, welche zu nicht abfließbarer Flüssigkeit im Gehäuse führen können, entgegen.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, das der zumindest eine Flüssigkeitsabfluss mit der Gehäuseseitenwand kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißen oder Verlöten, verbunden ist. Insbesondere bei durch das Gehäuse strömenden Fluiden, welche unter hohen Drücken stehen, wie beispielsweise bei verdichteten Fluiden, vermag die Erfindung, hier durch Druckabfälle im Gehäuse zu vermeiden. Auch Leckage kann dadurch vermieden werden.
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Auch kann vorgesehen sein, dass die Gehäuseseitenwand ein im Wesentlichen gerades Blech ist, welches einen im Wesentlichen über die gesamte Gehäuseseitenwand konstanten Abstand zu dem in dem Gehäuse angeordneten Lamellenpaket aufweist.
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Hierdurch ersteht ein konstant „breiter” und – gegenüber dem Stand der Technik – erweiterter Strömungshohlraum zwischen Seitenwand und Lamellenpaket, über welchen die abgeschiedene Flüssigkeit aus den Lamellen in den Abflusskanal eintreten kann. Flüssigkeitsstaus im Hohlraum bzw. im Abflusskanal können vermieden und eine beruhigte Abströmung der Flüssigkeit über den Flüssigkeitsabfluss kann erreicht werden.
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Hierbei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der im Wesentlichen konstante Abstand zwischen 10 mm und 20 mm beträgt. Insbesondere kann der im Wesentlichen konstante Abstand etwa 15 mm betragen, da dadurch ein konstant breiter Abflusskanal entsteht.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die im Gehäuse angeordneten Lamellen jeweils in Strömungsrichtung zig-zack-förmig und/oder mit Abscheidungsöffnungen, insbesondere Abscheidungsschlitzen, zum Abscheiden einer Flüssigkeitsphase aus dem Fluid ausgebildet sind. Solche Lamellenabscheider mit solchen Lamellen sind äußerst effizient und/oder erreichen eine hohe Abscheidungsqualität.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Lamellenabscheider in einer 45° „flow up” Position ausgerichtet bzw. montiert. Hierbei durchströmt das Fluid den Lamellenabscheider in im Wesentlichen vertikaler Richtung von unten nach oben, wobei die Strömungsrichtung gegenüber der Vertikalen um ca. 45° geneigt ist.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, den Lamellenabscheider bei einem Verdichter, insbesondere bei einem Einwellenverdichter, zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem durch den Verdichter verdichteten Fluid einzusetzen. Hier treten in den verdichteten Fluiden komplexe, insbesondere strömungstechnisch schwierige, Zustände, wie beispielsweise hohe Drücke, auf, die einen Einsatz des für solche Fluide besonders geeigneten Gehäuses besonders vorteilhaft machen.
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Auch eignet sich der erfindungsgemäße Lamellenabscheider für hohe Fluidströme bei geringen Drücken und für Fluide bzw. Gase mit hohem Feuchtigkeitsanteil bei hohen Drücken. Er kann insbesondere eingesetzt werden als Gasseparator und/oder zur Prozessgasreinigung und/oder Prozessgasentfeuchtung bzw. -trocknung.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht durch einen Lamellenabscheider gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine weitere Ansicht des Lamellenabscheiders gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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3 eine weitere Ansicht des Lamellenabscheiders gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und
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4 eine Darstellung eines Lamellenabscheider gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten bzw. Darstellungen eines Lamellenabscheiders 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Dieser Lamellenabscheider 1 ist zur Flüssigkeits- bzw. Wasserabscheidung aus einem Prozessgas, einem feuchten Gas – kurz nur Fluid 4 –, bei einem Einwellenverdichter eingesetzt und dort in 45° „flow up” Position verbaut.
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D. h., das Fluid 4 durchströmt den Lamellenabscheider 1 in einer um 45° gegenüber der Vertikalen geneigten Strömungsrichtung 3 von unten nach oben, wobei Flüssigkeit bzw. Wasser 28 aus dem Fluid 4 abgeschieden und dieses dadurch entfeuchtet bzw. getrocknet wird.
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Bei diesem Lamellenabscheider 1 sind, wie die 3 zeigt, eine Vielzahl von jeweils zig-zack-förmigen, hohlen Lamellen 2 jeweils parallel zueinander angeordnet und zu einem Lamellenpaket 17 verbaut.
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Dieses Lamellenpaket 17 ist, wie die 1–3 zeigen, in einem Gehäuse 18 mit einem Gehäuseboden 21, einem Gehäusedeckel 22 und vier Gehäuseseitenwände 27, d. h. eine Front- 41, eine Rück- 41 sowie zwei Seitenwände 40, angeordnet. Alle diese Teile 2, 17, 18, 21, 22, 27, 40, 41 sind aus mehreren Millimeter starken Blechen gefertigt.
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Zur Montage des Lamellenabscheiders 1 in der 45° „flow up” Position im Einwellenverdichter sind an dem Gehäuse 18 des Lamellenabscheiders 1 Verschraubungsbohrungen bzw. -öffnungen 19 angebracht.
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Wie weiter die 2 und 3 zeigen, weisen der Gehäuseboden 21 und der Gehäusedeckel 22 des Lamellenabscheiders 1 jeweils eine annähernd rechteckige, in einem zentralen Bereich des Lamellenpaketes 17 des Lamellenabscheiders 1 angeordnete Öffnung 29 auf, durch welche das feuchte Prozessgas bzw. Fluid 4 in den Lamellenabscheider 1 bzw. aus dem Lamellenabscheider 1 strömt.
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Durch die parallel beabstandete Anordnung der Lamellen 2 zueinander bilden sich zwischen den Lamellen 2 Strömungsräume 5 aus, welche von dem Fluid 4 nach Einströmen durch die Gehäusebodenöffnung 29 in der Strömungsrichtung 3 bis zum Ausströmen durch die Gehäusedeckelöffnung 29 durchströmt werden.
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Diese Strömungsräume 5 werden jeweils an zwei jeweils zu der Strömungsrichtung 3 parallelen Seiten 6 von den jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Lamellen 2 begrenzt.
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Diese beiden Seiten 6 sollen der Anschaulichkeit und Einfachheit halber im Folgenden als Lamellenseiten 6 bezeichnet werden. Die sie begrenzenden Flächen der Lamellen 2 werden kurz als Lamellenflächen bezeichnet.
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Die beiden senkrecht zur Strömungsrichtung 3 ausgerichteten Seiten des Strömungsraums 5 werden als Eintrittsseite 9 bzw. als Austrittsseite 10 (des Fluids 4) bezeichnet. Über die Eintrittsöffnung 29 im Gehäuseboden 21 und über die Eintrittsseite 9 des Strömungsraums 5 tritt somit das Fluid 4 in den Strömungsraum 5 bzw. in das Lamellenpaket 17 ein; über die Austrittsseite 10 des Strömungsraums 5 und die Austrittsöffnung 29 im Gehäusedeckel 22 tritt somit das Fluid 4 aus dem Strömungsraum 5 bzw. aus dem Lamellenpaket 17 aus.
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Jede Lamelle 2 ist bei diesem Lamellenabscheider 1 zig-zack-förmig 24 ausgebildet, sodass die Strömungsräume 5 zwischen den Lamellen 2 jeweils eine labyrinthartige Form bzw. Ausgestaltung aufweisen, welche vom Fluid 4 durchströmt werden.
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Die Lamellen 2 sind, wie 3 zeigt, hohl, d. h. sie besitzen innere Hohlräume 13, wobei durch, wie auch 1 zeigt, geeignet positionierte Schlitze 23 in den Lamellen 2 eine strömungstechnische Verbindung zwischen den Strömungsräumen 5 und den entsprechenden Hohlräumen 13 der die jeweiligen Strömungsräume 5 begrenzenden Lamellen 2 gegeben ist.
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Durchströmt das Fluid 4 das Lamellenpaket 17 bzw. die Strömungsräume 5 der Lamellen 2 des Lamellenabscheiders 1 in Strömungsrichtung 3, so wird Fluid bzw. das feuchte Gas 4 beim Durchströmen der zig-zack-förmigen 24 Strömungsräume 5 mehrfach – entsprechend der zig-zack-Form 24 – umgelenkt.
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Auf Grund einer höheren Massenträgheit der Flüssigkeitsphase 28, d. h. von Flüssigkeitströpfchen 28 im feuchten Gas 4, in Bezug auf eine gasförmige Phase im feuchten Gas 4 und einer beim Umlenken des feuchten Gasstroms 4 auf den Gasstrom 4 wirkenden Zentrifugalkraft werden die Flüssigkeitströpfchen 28 gegen die Lamellen 2 geschleudert und fließen dort über die Schlitze 23 in den Lamellen 2 in die Hohlräume 13 der Lamellen 2 ab.
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Die die Hohlräume 13 aufweisenden Lamellen 2 sind jeweils an den beiden, zu der Strömungsrichtung 3 parallelen Seiten 7, 8 offen, sodass dort, d. h. bei diesen seitlichen Öffnungen 37 der Lamellen 2, die Flüssigkeitströpfchen 28 bzw. die Flüssigkeitsphase 28 die Lamellen 2 und das Lamellenpaket 17 „seitlich” verlassen können.
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Wie die 1 und 2 zeigen, ist das Lamellenpaket 17 an diesen beiden Seiten 7, 8 von der jeweiligen Seitenwand 27, 40 des Lamellenabscheiders 1 beabstandet.
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Wie insbesondere 1 zeigt, sind die beiden Seitenwände 40 als gerade Bleche ausgebildet, welche über die gesamte Höhe des Lamellenpakets 17 einen konstanten Abstand 36 – von in diesem Fall ca. 15 mm – zu dem Lamellenpaket 17 bzw. zu der Öffnungsseite 7, 8 bzw. zu den Öffnungen 37 der Lamellen 2 aufweisen und dadurch konstant breite Hohlräume 16 zu dem Lamellenpaket ausbilden.
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In diesen beiden ausgebildeten Hohlräumen 16 zwischen dem Lamellenpaket 17 und der jeweiligen Seitenwand 40 des Lamellenabscheidergehäuses 18 kann die seitlich – über die Öffnungen 37 der Lamellen 2 – aus dem Lamellenpaket 17 austretende Flüssigkeit 28 unter Schwerkraft nach unten zum Gehäuseboden 21 des Lamellenabscheiders 1 abtropfen bzw. abfließen.
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Wie die 1–3 erkennen lassen, sind die beiden Seitenwände 40 bzw. die jeweiligen Seitenwandbleche in ihren unteren Bereichen jeweils mehrmals bzw. dreimalig umgeschlagen, wodurch sich im Querschnitt jeweils annähernd quadratische, längs der jeweiligen Seitenwand 40 verlaufende, am Gehäuseboden 21 des Lamellenabscheiders 1 angeordnete Abflussrinnen 38 ausbilden.
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Somit bilden sich durch die jeweiligen seitlichen Hohlräume 16 sowie die Abflussrinnen 38 beiderseits 7, 8 des Lamellenpakets 17 Abflusskanäle 14 aus, über welche die im Lamellenpaket 17 abgeschiedene Flüssigkeit 28 bzw. die aus den Lamellen 2 seitlich austretende Flüssigkeit 28 aus dem Lamellenabscheider 1 abfließen kann.
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Wie weiter die 1–3 zeigen, sind bei einer der beiden Seitenwände 27, 40, im Bereich der Abflussrinne 38, dort im Bereich von beabstandet nebeneinander liegenden Ecken der Gehäusewandseite 27, 40 und in Gehäusebodenhöhe, zwei Öffnungen 15 angebracht, in welche Anschlussstücke 31 für ein Rohrleitungssystem (nicht dargestellt) eingeschoben und fixiert, d. h. formschlüssig durch Verschweißen verbunden, sind.
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Die beiden Anschlussstücke 31 sind an das Rohrleitungssystem (nicht dargestellt) angeschlossen. Durch die Anordnung der Anschlussstücke 31 in der Gehäuseseitenwand 27, 40 in unmittelbarer Gehäusebodenhöhe wird erreicht, dass nahezu alle Flüssigkeit 28 ungehindert aus dem Abflusskanal 14, insbesondere aus der Abflussrinne 38, ausströmen kann und keine – nicht abfließbare – Flüssigkeit 28 im Abflusskanal 14, insbesondere in der Abflussrinne 38, verbleibt.
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Wenn auch die 1–3 diese Anschlussstücke 31 nur an einem der beiden Abflusskanäle 14 zeigen, so können – in entsprechender Weise – diese Anschlussstücke 31 auch – zusätzlich oder alternativ – am anderen Abflusskanal 14 bzw. an der anderen Abflussrinne 38 bzw. an der anderen Seitenwand 27, 40 des Lamellenabscheiders 1 angeordnet sein.
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Die einseitige oder beidseitige Anordnung der Anschlussstücke 31 bzw. die entsprechend gewählte Anordnungsseite der Anschlussstücke 31 im Falle der einseitigen Anordnung hängt dabei davon ab, in welcher Position der Lamellenabscheider 1 angeordnet ist. Ist, wie hier vorgesehen, der Lamellenabscheider in 45° „flow up” Position verbaut, so ist – wie auch im Falle einer „horizontal flow” Position” – die einseitige Anordnung von Anschlussstücken auf der sich durch die 45° Position ergebende tiefer liegende Seitenwand 27, 40 zu wählen.
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Aus den seitlichen Öffnungen 37 der seitlich offenen Lamellen 2, über den Abflusskanal 14, über die Anschlussstücke 31 und über das Rohrleitungssystem wird die aus dem Fluid 4 abgeschiedene Flüssigkeitsphase 28 aus dem Lamellenabscheider 1 abgezogen (Wasserseite/Flüssigkeitsraum 12). Anders ausgedrückt, über diesen Flüssigkeitsraum 12 verlässt die an den Lamellenschlitzen 23 abgeschiedene Flüssigkeit 28 den Lamellenabscheider 1.
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Dabei erreicht die Anordnung der Anschlussstücke 31 an der Gehäuseseitenwand 27, 40 zusammen mit dem konstant erweiterten Hohlraum 16, welcher durch die gerade Gehäuseseitenwand gebildet wird, dass ein strömungstechnisch optimierter Abfluss der abgeschiedenen Flüssigkeit 28 aus dem Gehäuse 18 des Lamellenabscheiders 1 ermöglicht ist.
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Dadurch erreicht der Lamellenabscheider 1 einen strömungsberuhigten Abfluss der Flüssigkeit 28 aus dem Gehäuse 18 des Lamellenabscheiders 1, ohne dass Turbulenzen in der Flüssigkeitsströmung und/oder dass ein Flüssigkeitsstau in dem Gehäuse 18 auftritt und nicht abfließbare Flüssigkeit 28 in dem Abflusskanal 14 verbleibt.
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Die Abscheidungsleistung und demzufolge die Effizienz und der Wirkungsgrad ist bei dem Lamellenabscheider 1 dadurch, d. h. durch die Anordnung der Anschlussstücke 31 (Flüssigkeitsabfluss) an der Gehäuseseitenwand 27, 40 im Bereich des Abflusskanals 14 sowie durch den durch das konstant beabstandete, gerade Blech gebildeten erweiterten Hohlraum 16, erhöht.
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Wie weiter die 2 und 3 zeigen, sind die Strömungsräume 5 der Lamellen 2 mittels eines im Wesentlichen rechteckigen Blechteils, eines Blechkamms 20, gegenüber der Wasserseite 12 des Lamellenabscheiders 1 abgeschlossen und abgedichtet.
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2 zeigt den Blechkamm 20 im Detail, welcher – wie 2 zeigt – aus einem vielfach geschlitzten 25, dünnen Blech 33 mit an dessen Ober- und Unterkante jeweils lotrecht umgeschlagenen Rändern 32 besteht.
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Die Schlitze 25 sind entsprechend der zig-zack-Form 24 der Lamellen 2 ausgebildet. Damit kann der Blechkamm 20 – bei Montage – seitlich auf die Lamellen 2 bzw. auf das Lamellenpaket 17 aufgeschoben werden, wobei die Seitenenden 34 der Lamellen 2 in die Schlitze 25 des Blechkamms 20 eintauchen und dabei die Lamellen 2 von den Schlitzen 25 aufgenommen werden.
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Durch den auf den Lamellen 2 bzw. auf dem Lamellenpaket 17 sitzenden Blechkamm 20 werden die Strömungsräume 5 der Lamellen 2 gegenüber der Wasserseite 12 des Lamellenabscheiders 1 abgeschlossen. Kurz, eine Luftseite 11 des Lamellenabscheiders 1 wird gegen die Wasserseite 12 des Lamellenabscheiders 1 mittels des Blechkamms 20 abgeschlossen.
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Dadurch wird ein Überströmen des die Strömungsräume 5 durchströmenden Fluids 4 auf die Wasserseite 12 bzw. in den Flüssigkeitsraum 12 verhindert. In Folge dessen kann ein Mitreißen von Teilen der aus dem Fluid 4 abgeschiedenen, sich in dem Flüssigkeitsraum 12 befindlichen Flüssigkeit 28, insbesondere ein Mitreißen von Flüssigkeitströpfchen 28 im Bereich der seitlichen Enden 34 der Lamellen 2, durch das die Strömungsräume 5 durchströmende Fluid 4 vermieden („Brunneneffekt”) werden.
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Weil dadurch und durch den optimierten Strömungsweg (erweiterter Hohlraum 16 bzw. Abflusskanal 14 sowie Anschlussstücke 31 in der Gehäuseseitenwand 40) mehr Flüssigkeit 28 aus dem Fluid 4 abscheidbar wird, das Fluid 4 nach Abscheidung den Lamellenabscheider 1 mit höherer Reinheit bzw. Qualität, insbesondere in trockenerem Zustand, verlässt und auch/oder höhere Fluidströme 4 verarbeitbar werden, erhöht sich der Wirkungsgrad und die Effizienz des Lamellenabscheiders 1.
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4 zeigt eine Darstellung eines Lamellenabscheiders 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Dieser Lamellenabscheider 1 ist ebenfalls zur Flüssigkeits- bzw. Wasserabscheidung aus einem Prozessgas, einem feuchten Gas – kurz nur Fluid 4 –, bei einem Einwellenverdichter eingesetzt und dort – in diesem, in 4 gezeigten Fall – in einer 45° „horizontal flow” Position verbaut.
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D. h., das Fluid 4 durchströmt in diesem Fall den Lamellenabscheider 1 in horizontaler Strömungsrichtung 3, wobei Flüssigkeit bzw. Wasser 28 aus dem Fluid 4 abgeschieden und dieses dadurch entfeuchtet bzw. getrocknet wird. Dabei ist der Lamellenabscheider 1 um 45° um die Horizontalachse 42 gedreht, wodurch die Gehäuseseitenwände 27 mit der Horizontal- und Vertikalebene einen 45° Winkel einschließen.
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Dieser Lamellenabscheider 1 nach 4 weist im Wesentlichen denselben konstruktiven Aufbau wie der Lamellenabscheider 1 nach den 1 bis 3 auf, wobei gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen aufweisen.
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Wie 4 zeigt, weist auch dieser Lamellenabscheider 1 eine gerade Gehäuseseitenwand 27, 40 auf, wodurch sich auch hier ein erweiterter und konstant breiter Hohlraum 16 bzw. Abflusskanal 14 (nicht sichtbar) im Lamellenabscheider 1 ergibt.
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Wie weiter 4 zeigt, sind bei diesem Lamellenabscheider 1 die beiden Anschlussstücke 31 an den horizontal tiefer liegenden Ecken der geraden Gehäuseseitenwand 40 positioniert, sodass sich auch hier ein optimierter Strömungsweg für den Flüssigkeitsabfluss der abgeschiedenen Flüssigkeitsphase 28 aus dem Lamellenabscheider 1 ergibt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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