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Die Erfindung betrifft einen Sichter zum Sichten eines Materialstroms mit einer Strömungseinrichtung.
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Sichter werden zum Sichten von insbesondere körnigem Material beispielsweise im Anschluss an eine Mahleinrichtung, wie eine Vertikalrollenmühle, eingesetzt. Ein solcher Sichter ist beispielsweise aus der
EP 0 406 644 B1 oder der
EP 2 125 229 B1 bekannt.
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Bekannte Sichteinrichtungen weisen einen Rotorkorb mit einer Mehrzahl von umfangsmäßig angeordneten Rotorschaufeln auf, wobei um den Rotorkorb ein statischer Leitschaufelkranz zur Ausrichtung des Materialstroms angeordnet ist. An dem Leitschaufelkranz und dem Rotorkorb kommt es häufig zu einer über die Höhe und den Umfang inhomogenen Materialverteilung, was zu einer Beeinträchtigung der Sichteffizienz und erhöhtem Verschleiß führt.
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Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sichter bereitzustellen, bei welchem die voran genannten Nachteile vermindert oder gar nicht auftreten und somit der Wirkungsgrad des Sichters erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sichter mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein Sichter zum Sichten eines Materialstroms umfasst nach einem ersten Aspekt einen rotierbaren Rotorkorb, einen um den Rotorkorb angeordneten Leitschaufelkranz, einen unterhalb des Rotorkorbes angeordneten Einlass zum Einlassen des Materialstroms in den Sichter, einen Feingutauslass oberhalb des Rotorkorbes und einen Grobgutauslass. Der Sichter weist unterhalb des Rotorkorbes einen Ringspalt auf, wobei in dem Ringspalt eine Strömungseinrichtung zum Ausrichten und insbesondere zum Vergleichmäßigen des Materialstroms angeordnet ist.
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Bei dem Materialstrom handelt es sich vorzugsweise um einen Sichtgasstrom, in dem körniges Material, wie beispielsweise Zement, Rohmehl, oder gemahlenes Gestein, geführt wird.
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Der Rotorkorb ist vorzugsweise um eine im Wesentlichen vertikale Rotorachse rotierbar angebracht und mittels einer angetriebenen Rotorwelle rotierbar. Des Weiteren weist der Rotorkorb eine Mehrzahl von Rotorschaufeln auf, die umfangsmäßig angeordnet sind. Die Rotorschaufeln sind gleichmäßig zueinander beabstandet und im Wesentlichen parallel zueinander und zu der Rotationsachse des Rotorkorbes ausgerichtet. Koaxial um den Rotorkorb herum ist ein Leitschaufelkranz angeordnet, der sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Rotorkorbes erstreckt und vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass er einen zu dem Rotorkorb strömenden Materialstrom in tangentialer und/ oder radialer Richtung des Rotorkorbes umlenkt.
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Der Einlass zum Einlassen des Materialstroms in den Sichter ist unterhalb des Rotorkorbes angeordnet, sodass der Materialstrom insbesondere in vertikaler Richtung von dem Einlass zu dem Leitschaufelkranz strömt. Oberhalb des Rotorkorbes ist der Feingutauslass angeordnet. Der Feingutauslass ist vorzugsweise mit dem Inneren des Rotorkorbes fluidtechnisch verbunden, sodass der in den Rotorkorb eingetretene Materialstrom von dem Inneren des Rotorkorbes zu dem Feingutauslass strömt und durch den Feingutauslass den Sichter verlässt. Unterhalb des Rotorkorbes ist der Grobgutauslass angeordnet. Durch den Grobgutauslass wird das Material, das an den Rotorstäben des Rotorkorbes abgewiesen wurde, aus dem Sichter geführt.
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Der Ringspalt ist unterhalb des Rotorkorbes und in Strömungsrichtung des Materialstroms vor dem Rotorkorb angeordnet. Insbesondere ist der Ringspalt unterhalb des Rotorkorbes und oberhalb des Grobgutauslasses angeordnet. Der Ringspalt schließt sich insbesondere direkt an die Unterkante des Rotorkorbes an und ist zumindest teilweise zwischen der Unterkante des Rotorkorbes und einem Sichtergehäuse ausgebildet.
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Die Strömungseinrichtung ist zumindest teilweise innerhalb des Ringspalts, vorzugsweise ausschließlich innerhalb des Ringspalts, angeordnet. Insbesondere ist der gesamte Ringspalt mit der Strömungseinrichtung ausgestattet. Vorzugsweise ist die Strömungseinrichtung derart ausgebildet, dass eine Vergleichmäßigung des Materialstroms erfolgt, sodass der Rotorkorb gleichmäßig von dem Materialstrom angeströmt wird.
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Gemäß einer Erkenntnis der Erfinder ist der ungleichmäßige Verschleiß der Rotorstäbe und der Leitschaufeln auf einen ungleichmäßigen Materialstrom zurückzuführen. Insbesondere ist der Materialstrom bei bekannten Sichtern über die Höhe und den Umfang des Rotorkorbes und den Leitschaufelkranz ungleichmäßig verteilt. Es bilden sich beispielsweise Bereich mit überhöhten Strömungsgeschwindigkeiten um den Rotorkorb und den Leitschaufelkranz herum. Durch diese lokal erhöhten Geschwindigkeiten des Materialstroms und die lokal erhöhte Materialkonzentration wird ein erheblicher Verschleiß der Rotorstäbe und der Leitschaufeln hervorgerufen.
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Die Ausbildung solcher ungleichmäßiger Strömungen des Materialstroms (Strähnenbildung) wird durch die Anordnung einer Strömungseinrichtung zum Ausrichten und insbesondere Vergleichmäßigen des Materialstroms in dem Ringspalt zuverlässig verhindert. Die Strömungseinrichtung sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Materials in dem Materialstrom, wobei eine erhöhte Sichteffizienz erreicht wird. Bedingt durch eine gleichmäßige Anströmung des Rotorkorbes ist es ebenfalls möglich, einen Rotorkorb mit einer geringeren Baugröße und/ oder Rotormantelfläche einzusetzen, da der Materialdurchsatz bei einem gleichmäßig angeströmten Rotorkorb steigt.
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Die Strömungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass innerhalb des Ringspalts ein Druckverlust, verglichen mit einem Ringspalt ohne Strömungseinrichtung, auftritt. Dieser Druckverlust bewirkt ein Anstauen und somit Vergleichmäßigen des Materialstroms in vertikaler Richtung. Der vergleichmäßigte Materialstrom bewirkt eine Erhöhung der Sichteffizienz.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform weist der Sichter ein Sichtergehäuse und einen Grobgutkonus zur Aufnahme des Grobguts auf, wobei der Ringspalt zwischen dem Grobgutkonus und dem Sichtergehäuse angeordnet ist. Zwischen dem Rotorkorb und dem Leitschaufelkranz ist vorzugsweise ein Spalt ausgebildet, durch welchen das an dem Rotorkorb abgewiesene Material des Materialstroms fällt. Der Grobgutkonus ist insbesondere derart unterhalb des Rotorkorbes angeordnet, dass an dem Rotorkorb abgewiesenes Material in den Grobgutkonus fällt. Der Grobgutkonus erstreckt sich vorzugsweise über den Spalt zwischen dem Rotorkorb und dem Leitschaufelkranz, sodass Material schwerkraftbedingt in den Grobgutkonus fällt. Insbesondere schließt sich der Grobgutkonus direkt an den Rotorkorb an. Der obere Bereich des Grobgutkonus ist beispielsweise zylinderförmig ausgebildet, wobei der Ringspalt zwischen dem zylinderförmigen Bereich, insbesondere ausschließlich zwischen dem zylinderförmigen Bereich, und dem Gehäuse ausgebildet ist.
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Eine Anordnung der Strömungseinrichtung in einem zwischen dem Grobgutkonus und dem Sichtergehäuse ausgebildeten Spalt bietet den Vorteil, dass der Materialstrom unmittelbar vor dem Leitschaufelkranz und dem Rotorkorb mittels der Strömungseinrichtung ausgerichtet wird, sodass eine präzise Ausrichtung des Materialstroms erreicht wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Strömungseinrichtung eine Mehrzahl von Leitelementen, insbesondere Leitblechen, auf. Die Mehrzahl von Leitelementen sind vorzugsweise in etwa parallel und gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Vorzugsweise sind die Leitelemente als Leitschaufeln ausgebildet.
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Die Leitelemente sind gemäß einer weiteren Ausführungsform derart in dem Ringspalt angeordnet, dass sie den durch den Ringspalt strömenden Materialstrom zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Rotorkorbs leiten, sodass insbesondere der Rotorkorb gleichmäßig mit dem Materialstrom beaufschlagt wird. Eine umfangsmäßige Anströmung des Rotorkorbes sorgt für eine Vergleichmäßigung des Materialstroms über den Umfang und die Höhe des Rotorkorbes. Vor dem Auftreffen des Materialstroms auf den Leitschaufelkranz wird dieser zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Rotorkorbes, insbesondere zusätzlich in radialer Richtung des Rotorkorbes, umgelenkt, sodass der Winkel, in dem der Materialstrom auf die Leitschaufeln des Leitschaufelkranzes auftrifft, geringer ist und der Verschleiß an den Leitschaufeln zusätzlich minimiert wird. Der zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Rotorkorbes strömende Materialstrom bewirkt eine gleichmäßige Beaufschlagung der Rotormantelfläche mit dem zu sichtenden Materialstrom. Eine solche gleichmäßige Materialbeaufschlagung des Rotorkorbes erhöht die Sichteffizienz des Sichters erheblich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Leitelemente derart in dem Ringspalt angeordnet, dass sie den durch den Ringspalt strömenden Materialstrom zumindest teilweise in Rotationsrichtung des Rotorkorbs leiten. Dadurch wird eine zusätzliche Vergleichmäßigung des Materialstroms erreicht, wobei gleichzeitig die Ausbildung von Bereichen mit überhöhter Strömungsgeschwindigkeit zuverlässig verhindert wird.
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Die Leitelemente erstrecken sich gemäß einer weiteren Ausführungsform in dem Ringspalt in radialer Richtung des Ringspalts.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Leitelemente jeweils um eine jeweilige Rotationsachse rotierbar in dem Ringspalt angebracht. Dies ermöglicht eine Ausrichtung der Leitelemente in dem Ringspalt. Insbesondere ist jedes Leitelement unabhängig von den weiteren Leitelementen rotierbar angebracht. Jede Rotationsache erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen horizontal.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Leitelemente mittels eines Kopplungselements derart miteinander verbunden, dass sie gemeinsam, insbesondere synchron, um ihre jeweilige Rotationsachse rotierbar sind. Beispielsweise sind eine Mehrzahl von Leitelementen oder alle Leitelemente über das Kopplungselement miteinander verbunden. Das Kopplungselement kann mechanisch, beispielsweise ein Hebelsystem, oder elektrisch ausgebildet sei.
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Die Leitelemente weisen gemäß einer weiteren Ausführungsform einen gemeinsamen Winkel α zur Horizontalen auf. Der Winkel α beschreibt den Anstellwinkel der Leitelemente zur Horizontalen, wobei der Materialstrom um diesen Anstellwinkel in Umfangsrichtung des Rotorkorbes umgelenkt wird. Ein gemeinsamer Anstellwinkel sorgt für eine gleichmäßige Materialströmung um den Rotorkorb. Vorzugsweise weisen die Leitelemente zueinander verschiedene Anstellwinkel auf. Beispielsweise weist eine Anzahl von Leitelementen einen gemeinsamen Anstellwinkel auf, wobei zumindest ein Leitelement einen dazu unterschiedlichen Anstellwinkel aufweist.
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Die Leitelemente weisen gemäß einer weiteren Ausführungsform auf ihrer Oberfläche einen Verschleißschutz auf. Bei dem Verschleißschutz handelt es sich beispielsweise um eine Auftragsschweißung oder eine Flächenpanzerung. Die Leitelemente sind vorzugweise aus einem Stahl ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Leitelemente plattenförmig ausgebildet. Insbesondere sind die Leitelemente identisch ausgebildet.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Sichters mit einer Strömungseinrichtung in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Strömungseinrichtung in einer Schnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Strömungseinrichtung in einer Draufsicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Sichter 10 zum Sichten von körnigem Material in einem Gasstrom, wie beispielsweise Zement, Rohmehl, Erze oder Gestein. Ein in 1 dargestellter Sichter 10 wird beispielsweise einer Mahlanlage, wie einer Vertikalrollenmühle nachgeschaltet, um das gemahlene Material in zumindest zwei Korngrößen zu trennen.
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Der Sichter weist einen Rotorkorb 12 auf, der von einer Rotorwelle 28 um eine im Wesentlichen vertikale Rotationsachse rotierbar ist. Die Rotationsrichtung des Rotorkorbes ist in 1 mit einem Pfeil dargestellt. Der Rotorkorb 12 umfasst eine Mehrzahl von sich in vertikaler Richtung erstreckenden Rotorstäben, die gleichmäßig zueinander beabstandet umfangsmäßig angeordnet sind. Koaxial um den Rotorkorb ist ein Leitschaufelkranz 14 angeordnet, der eine Mehrzahl von Leitschaufeln aufweist. Die Leitschaufeln sind vorzugsweise derart angeordnet, dass der in Richtung des Rotorkorbes strömende Materialstrom im Wesentlichen in tangentialer und/ oder radialer Richtung des Rotorkorbes ausgerichtet wird. Zwischen dem Leitschaufelkranz 14 und dem Rotorkorb 12 ist ein Spalt ausgebildet, durch welchen an dem Rotorkorb abgewiesenes Material des Materialstroms fällt.
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Die Sichteinrichtung umfasst des Weiteren einen Einlass 16 zum Einlassen eines zu sichtenden Materialstroms und einen Feingutauslass 18, sowie einen Grobgutauslass 20. Der Einlass 16 des zu sichtenden Materialstroms ist unterhalb des Rotorkorbes 12 angeordnet, sodass die Strömungsrichtung des Materialstroms im Wesentlichen in vertikaler Richtung von dem Einlass 16 zu dem Leitschaufelkranz 14 verläuft. Der Feingutauslass 18 ist oberhalb des Rotorkorbes 12 angeordnet, wobei der durch die Rotorstäbe in den Rotorkorb 12 gelangte Materialstrom die Sichteinrichtung durch den Feingutauslass 18 verlässt. Der Grobgutauslass 20 ist unterhalb des Rotorkorbes 12 angeordnet und schließt sich an einen darüber angeordneten Grobgutkonus 22 an. Der Grobgutkonus 22 ist im Wesentlichen konusförmig ausgebildet und derart unterhalb des Rotorkorbes 12 angeordnet, dass an den Rotorstäben des Rotorkorbes 12 abgewiesenes Material, das aufgrund der Korngröße des Materials nicht in das Innere des Rotorkorbes gelangt, durch den Spalt zwischen dem Rotorkorb 12 und dem Leitschaufelkranz 14 schwerkraftbedingt in den Grobgutkonus 22 fällt und anschließend den Sichter 10 durch den Grobgutauslass 20 verlässt. Der Grobgutkonus 22 weist einen in Richtung des Rotorkorbs 12 weisenden zylinderförmigen Bereich und einen sich darunter anschließenden konusförmigen Bereich auf. Der Sichter umfasst ferner ein Gehäuse 34, das den Rotorkorb 12, den Leitschaufelkranz 14 und den Grobgutkonus 22 umgibt.
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Zwischen dem Gehäuse 34 und dem Grobgutkonus 22 ist ein Ringspalt 24 ausgebildet. Insbesondere ist der Ringspalt 24 zwischen dem zylinderförmigen Bereich des Grobgutkonus 22 und dem Gehäuse 34 des Sichters 10 ausgebildet. Der Ringspalt 24 ist unterhalb des Rotorkorbes 12 und in Strömungsrichtung des von dem Einlass 16 zu dem Rotorkorb 12 strömenden Materialstroms vor dem Rotorkorb 12 angeordnet.
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In dem Ringspalt 24 ist eine Strömungseinrichtung 26 angeordnet, die derart ausgebildet ist, dass sie den Materialstrom in einem Winkel zur vertikalen umlenkt, sodass die Strömungsrichtung des Materialstrom stromabwärts der Strömungseinrichtung 26 zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Rotorkorbes 12 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Strömungsrichtung des Materialstroms stromabwärts der Strömungseinrichtung 26 in Rotationsrichtung des Rotorkorbes ausgerichtet.
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Im Betrieb des Sichters 10 strömt ein Materialstrom aus Sichtgas und körnigem Material durch den Einlass 16 in den Sichter 10. Der Materialstrom strömt zwischen dem Grobgutkonus 22 und dem Sichtergehäuse entlang und weist eine im Wesentlichen vertikale Strömungsrichtung auf. Am oberen, zylinderförmigen Bereich des Grobgutkonus 22 trifft der Materialstrom auf die in dem Ringspalt 24 angeordnete Strömungseinrichtung 26 und wird von dieser derart umgelenkt, dass der Materialstrom eine horizontale Komponente aufweist und in Umfangsrichtung, insbesondere zumindest teilweise in Rotationsrichtung des Rotorkorbes 12 strömt.
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2 zeigt eine detaillierte Darstellung eines Ausschnitts einer Strömungseinrichtung 26. Die Strömungseinrichtung 26 weist eine Mehrzahl von Leitelementen 30 auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Leitelemente 30 sind im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Jedes der Leitelemente 30 weist eine Rotationsachse 32 auf, um welche das jeweilige Leitelement rotierbar angebracht ist. Die Rotationsachse 32 erstreckt sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung. In dem Ausführungsbeispiel der 2 weisen alle Leitelemente 30 der Strömungseinrichtung 26 einen gemeinsamen Winkel α zur Horizontalen auf, wobei der durch die Pfeile dargestellte Materialstrom in diesem Winkel umgelenkt wird. Die Leitelemente 30 werden beispielsweise über einen nicht dargestellten Antrieb um die Rotationsachse 32 rotiert, wobei vorzugsweise alle Leitelemente 30 gleichzeitig und synchron rotiert werden. Es ist ebenfalls denkbar, lediglich einzelne Leitelemente 30 um die zugehörige Rotationsachse 32 zu rotieren, sodass einzelne Leitelemente einen von anderen Leitelementen unterschiedlichen Winkel α zur Horizontalen aufweisen.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die Strömungseinrichtung 26 in dem Ringspalt 24 zwischen dem Gehäse 34 und dem Grobgutkonus 22. Die Leitelemente 30 erstrecken sich in dem Ausführungsbeispiel der 3 in radialer Richtung des Ringspalts 24. Die Leitelemente weisen in diesem Ausführungsbeispiel einen geringen bis gar keinen Anstellwinkel zur Vertikalen auf, wobei ein Anstellwinkel von α = 0–90°, insbesondere 15–75°, vorzugsweise 30–60° denkbar ist.
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Eine in 1 bis 3 gezeigte Strömungseinrichtung 26 bewirkt eine gleichmäßige Verteilung des Materialstroms auf den Umfang des Rotorkorbes 12. Insbesondere werden die in dem Materialstrom geführten Partikel gleichmäßig verteilt, sodass eine Ausbildung von Bereichen mit überhöhter Strömungsgeschwindigkeit um den Rotorkorb verhindert wird und somit eine effizientere Sichtung erreicht wird, die weniger Verschleiß des Rotorkorbes hervorruft.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sichter
- 12
- Rotorkorb
- 14
- Leitschaufelkranz
- 16
- Einlass
- 18
- Feingutauslass
- 20
- Grobgutauslass
- 22
- Grobgutkonus
- 24
- Ringspalt
- 26
- Strömungseinrichtung
- 28
- Rotor
- 30
- Leitelement
- 32
- Rotationsachse
- 34
- Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0406644 B1 [0002]
- EP 2125229 B1 [0002]
