DE2042353C3 - Vorrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeiten

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DE2042353C3
DE2042353C3 DE2042353A DE2042353A DE2042353C3 DE 2042353 C3 DE2042353 C3 DE 2042353C3 DE 2042353 A DE2042353 A DE 2042353A DE 2042353 A DE2042353 A DE 2042353A DE 2042353 C3 DE2042353 C3 DE 2042353C3
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    • B01D24/28—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed moving during the filtration
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    • B01D—SEPARATION
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Description

■sssefrdea Heh£rwaB BBtschBeBt aod m dessen WawhmgeB freie Abbös^bungen badet, an denen die ία den ΗοΜπβοβ angeleitete, za ©terode BBssjgfcek m das i^erbett anströmst; sowie mit
Hat&B&hea von frischer Rttenaasse, dadurch tekeaazeichset, daß die Ejnrichtiiagen~(t2) : voo hter Filtermasse so an-
je«rdnetsmd,diriBsfe auf die vorderste Scfajcfat der is freien AhböscbnngeB (8) einwkfct und die verbraochte Rhernasse Ja des BoMraum fSnfera, dessen Boden (18) afc Absetzvorrichtang for die eat-F&erraasse nod gegebenenfaits Br Abi d
^Biscfeafeertf^aiigeordBe
M. Voniehöfflg b*cb Ansprach 12 oder 13, dadsscB gekemizeicbaet, daß an die AastragsößniiBg |2gl eine Forferwwricaömg &S. 26) nat Einrichton-5sb zum ^weisea Eatwässera der geförderten
Feststoffe aatescWosseo ist ^^
15, TforaebtuBg nach Ansprach H dadurch gefeej^jseicfeoet. daß die Vorrichtung (25, 2Q eine Scanecke bä perforiertem Trog ist
t& Vorrichoing nach etnem der Ansprüche 1 bis JSl gekennzeichnet durch eine Eänichtuag zur Zub von FtoctaiBgsnBttel oifS1 »nnnttefljar vor
gg
setzsloffeairf der FSssigkeii aasgebadet ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum etwa kegelförmig mit einer dem Querschnitt des Filterbett« entsprechenden Base ausgebildet ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum durch in lotrechten Abstanden angeordnete Stützböden (3, 4, S, 6) gebildet ist, zwischen denen die Filtermasse freie Abboschuagen (8) bildet
4. Vorrichtung nach Anspruch X dadurch gekennzeichnet, daß die Stützböden (3. 4, 5, 6) perforiert und.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützböden (3, 4, 5, 6) als konzentrisch übereinander angeordnete Ringfläeben mit nach oben abnehmendem Innen- und Außendurchmesser ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützboden (4, 5, 6) mittels radialer Stege an der Wand (t) des Filterbettcs gehalten und/oder aufeinander abgestützt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützböden (4, 5, 6) amBen mil einem nach o>* . „,«d/oder unten Oberstehenden Bordrand (9) versehen sind
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Anspräche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Entnahme der Filtermasse aus über den Stützboden (3,4. 5,6) bewegbaren Räumarmen (12) bestehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf der Flüssigkeit am oberen Ende des Hohlraumes erfolgt
Ift Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis % dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum Stti^nungsleitkörper zur Vergteichmäßigung aod
11. Vorrichtung nach Ansprach 1% dadurch gekennzeichnet, daß die m dem Hohkaum angeordnete Antriebswelle (Ut) für die Räumarme (12) als- ein sich nach unten erweiternder Kegel ausgebildet ist, wobei der Zulauf (15) der Flüssigkeit zentral von oben über dem Kegel mündet
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum unten durch einen Absetzboden (t8) abgeschlossen ist, der «ine Austragsöffnung (20) für die abgesetzten,
25
17. Vonkßtang nach emeai der Ansprüche t bis le.dadHFchgelceBHzeichnet.daßfSrden Abzug des gereinigten FBtrates an der €Ä>erffe±e oder im oberen Bereich des Fdterbettes mündende, etwa horizontale AbJaufroJire (IQ vorgesehen sind, deren Eintrittsöffnungen durch nach unten offene Hauben (17) abgedeckt sind.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeiten mit einem Filterbett aus körniger, insbesondere adsorptiv wirkender Filtermasse, das einen von Fatermasse freien Hohlraum umschließt und an dessen Wandungen freie Abboschungen bildet an
denen die in den Hohlraum eingeleitete, zu filternde Flüssigkeit in das Filterbett einströmt, sowie mit Einrichtungen zur Entnahme verbrauchter und zum Nachfüllen frischer Filtermasse.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus FR-PS 322 093
bekannt Em Problem bei derartigen Filtneremrichtuneen ist die Regenerierung bzw. Erneuerung verschraatzter oder verbrauchter Filtermasse. Bei der bekasnten Vorrichtung ist eine VentHeinrichtung vorgesehen, um der Filtermasse Spülflüssigkeit zuzuführen,
die durch Rührarme zusätzlich verwirbeh werden kann, und ferner kann die Filtermasse, wenn sie nach mehrmaliger Spülung nicht mehr funktionsfähig ist, durch Abkratzen am unteren Ende des Filterbettes entfernt werdet?
Diese Vorrichtung trägt jedoch nicht der Tatsache Rechnung, daß die Filtermasse unterschiedlich verschmutzt bzw. verstopft wird, nämlich dort am stärksten und schnellsten, wo die Flüssigkeit an den freien Abboschungen in das Filterbett eintritt WiH man es
nicht bis zur völSgen Verstopfung dieser zuerst angeströmten Schicht kommen lassen, so muß roaa bei der bekannten Vorrichtung das ganze Filterbett ausräumen und ersetzen zu einem Zeitpunkt, an welchem die von der Flüssigkeit später erreichten Schichten der Filter-
6& masse nock wenig verschmutzt sind Dfe FBtermasse
A'^^,^^s^0m:m^m^ war mütd«*«* aus-
tausch der gesamten FÄfti&asse nicfet zu häufig därcB-fünret* so muß man für ein« ausreichende Flächengrö-Be der der Verschmutzung am stärksten ausgesetzten Schicht des FÖterbette* sorgen, & h. die Abmessiagen im Verhältnis zur Durchsatzleistung unnötig groß machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Filter-
se besser als bisher auszunutzen und bei gegebenen mmensioBeD dme möglichst große DurchsatzkisjBng l^famgsainerVscgzuerrekben.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer VogEcfetung der genannten Art dadurch getost, daft die s «■aea zur Entnahme voe verbrachter Filterso angeordnet smd, daß sie auf die -vorderste der freien Abböschungen einwirkea und; die weise «es Räameraanen, die über den Stützboden bewegbar srad und wm diesen die jeweüs unterste Schiebt der Filtermasse abräamea. Sei konzentrischer ringförnnger Ausbildung asa Stützböden körnten die Rauraarrae «β einer zentralen ÄntriebswcBe befestigt sein und von maen zwischen dk Stützhoden greifen.
Die ohenerwähate Absetzwirkimg m demHohlraum wird teilweise scboa dadurch erreicht daß die zu remi-
see Boden als Absetzvorrichtting fur die «mteotrmene filtermasse und gegebenenfalls fur Absetzstoffe aus der Flüssigkeit ausgebildet Kt
Hierdatch wird der Vorteil erzieh, daß jeweils nur die am stärksten verschmutzte bzw. verbrauchte grfrMtf der Filtermasse abgeräumt werden muß und die noch nicht so stark verbrauchten Schichten deir Filtermasse selbsttätig nachrücken und weher ihre Fäterwkkang ausüben können, bis auch sie die freien Abbösebengen erreicht haben und dann abgeräumt werden. ZnsätzÜeb ergibt sich der Vorteil, daß Jer Hohfeaum gleichzeitig als Absetzkammer wirkt in der in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffteilchen schon durch Schwerkraft sich absetzen können, so daß sie nicht zur Verschmutzung der vordersten Anströmschicht des Filterbettes beitragen. Diese Absetzwirkung wird ohne zusätzlichen Platzaufwand und insbesondere ohne einen gesonderten vorgeschalteten Absetzbehälter er
Der Hohlraum ist vorzugsweise im ganzen kegelförmig gestaltet Beispielsweise kann statt der ebenen Krauscheibe bei der vorgeschlagenen Vorrichtung eine kegelförmige Krauglocke Verwendung finden and die Wandung des Hohlraums bilden.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Hohlraum gebildet ist durch in lotrechten Abständen angeordnete Stäuböden und zwischen den Stützboden befindliche freie Abböschungen der Filtermasse. Hierdurch wird einerseits der Vorteil erzieh, daß die verunreinigte Filtermasse an den Abböschungen frei von 4cm Druck der darüber befindlichen Materialsäuite für die Entnahme zur Verfügung steht Vor aMem aber wird durch diese Ausbildung des Hohlraumes die Anströmfläche vervielfacht und zwar bereits dann, wenn die lüssigkeit nur in die freien Böschungsflächen der Filtermasse einströmt erst recht aber, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Stfiuböden perforiect sind und die Flüssigkeit somit zusäu-Bch auch durch die Stauböden hindurch in die Filtermasse einströmen kann. Die Stützböden können als konzentrisch übereinander angeordnete Ringflächen mit nach oben hin abnehmendem Innen- und Außendurchmesser ausgebildet sein, wodurch aian eine im ganzen kegelförmige Gestalt des Hohlräume» erhält Die Stützböden skid vorteilhafterweise mittels radialer Rippen aufeinander abgestaut und/oder am Gehäuse des Fdterbettes gehalten. Vorzugsweise sind die Stützböden außen mit einem nach oben überstehenden Bordraad versehen. Hierdurch wird einerseits eine gleichmäßige Zuleitung der naehrieselnden Filtermasse , rnden einzelnen Stützböden bewirkt, andererseits wird ,dieaus dem Hohlraum zunächst radial nach außen strömende rTussigkeh durch den Bordrand nach i&beB umgelenkt üb* gleichzeitig beschleunigt Hierdurch tritt eine gewisse Verwirbelung und VerghoehmaJigung der Faermasse ein, so daß s>.h keine Kanäle bilden, durch
dtt dfcFlusigiteh ungereinigt hindurchströmt.
ΐ Bii Einrichtung zur Entnahme der verschmmttten
vordersten Schicht des Filterbettes besteht Vorzugsgende [email protected] nach Austritt aas dem Zuleitungsrohr in des HoMraun sich verlangsamt und beruhigt und mit geringer Strömungsgeschwindigkeit in das Filterbett einströmt so daß gröbere Feststoffteilchen sich vorher absetzen können. Zur Verstärkung des Effektes mündet die Zekatung der Ffässigkeit vorzugsweise im oberen Bereich des Hohlraumes, so daß die Flüssigkeit in dem Hohlraum zunächst abwärts strömt and erst Bach aSmähficber Umlenkung zu den Wandungen des Hohlraums in die Filtermasse einströmt Diese AbwttruBg untr den Sedimentationseffekt. Zur Verbesserung des Effektes können in dem Hohlraum auch Stromangsieitkorper zur Vergieichtaäßigung und Beruhigung der Flüssigkeitsströmung vorgesehen sein. Insbesondere kann die in dem Hohlraum angeordnete Antriebswelle für die Räumarme als ein sich nach unten erweiternder KegH ausgebildet sein, wobei der Zulauf der Flüssigkeit zentral von oben über dem Kegel mündet Hierdurch wird die Flüssigkeit besonders turbulenzfrei zunächst abwärts und dann radial nach außen an die Wandungen des Hohlraums geleitet Vorzugsweise ist der Hohlraum unten durch einen Absetzboden abgeschlossen, der eine Austragsöffnung für die abgesetzten Feststoffe und die von den Wandungen des Hohlraums entnommene Filtermasse enthält tin Räumschaber kann diese Feststoffe zur Aus tragsöffnung befördern. Er ist vorzugsweise unabhängig von den Räumarmen antreibbar und wird vorzugsweise nur intermittierend in Betneb geseut damit der Absetzvorgang nicht unnötig gestört wird.
Das aus der Austragsoffnung abgezogene Gemisch aus abgesetzten Feststoffen und verschmutzter Filtermasse muß weiter verarbeitet werden. Die Verarbeitung kann aus einer Regenerierung und Reinigung der Filtermasse besteben oder auch aus einer geeigneten Aufbereitung für eine anschtiessende Verbrennung, Verschwehing, Ausfaulung. Kompostierung od. dgl Um die Feststoffe der Weiterverarbeitung möglichst wasserfrei zuzuführen, ist vorzugsweise an die Austragsoffnung eine Fördervorrichtung nut Einrichtungen zum teilweisen Entwässern der gefördert«! Feststoffe angeschlossen. Vorzugsweise ist die Fördervorrichtung eine Schnecke mit perforiertem Trog.
Da die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung im Gegensau zu bekannten vergleichbaren Vorrichtungen auch einen Reinigungseffekt durch Sedimentation besitzt ist es vorteimal't eine Einrichtung zur Zugabe von Flockungsmitteln od. dgl zur Flüssigkeit unmittelbar vor ihrem Eintritt in das Filterbett vorzusehen. Durch die Flockungsmittel wird bewirkt daß auch gelöste Verunreinigungen sich in Form von Flocken vor Eintritt der Flüssigkeit in das Filterbett absetzen und dessen Adsorptionsvermögen nicht zusätzlich belasten.
For den Abzug des gereinigten Fihrates sind vorzugsweise an der Oberfläche oder im oberen Bereich des Fiherbettes mundende, etwa horizontale Ablaufrohre vorjrestiten, deren Zulauföffnungen durch nach unten offeiw Hauben abgedeckt und dadurch gegen das Eintreten von Teilchen der Filtermasse geschaut sind Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird Vorzugs-
weise so betrieben, daß die zu reinigende Flüssigkeit in pulsierendem Strom zugeführt wird Hierdurch wird das gesamte Filterbett periodisch aufgewirbelt und aufgelockert, so daß einerseits ein gleichmäßiges Absinken gewährleistet ist und andererseits die Bildung von Strömungskanälen vermieden wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Fi g. 1 zeigt einen lotrechten Schnitt durch die Vorrichtung:
F i g. 2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie A-B von
in einem Gehäuse 1 befindet sich das Filterbett 2 aus kiilrnigem. rieselfälligem Filtermaterial von möglichst einheitlicher Korngröße. Als Filtermasse kommt z. B. Kies oder Sand oder ein Material mit oberflächenaktiven Eigenschaften wie Aktivkohle, Schwelkoks od. dgl. in Frage. Das Filterbett 2 wird getragen von mehreren ringförmigen StOtzböden 3,4,5,6, die in lotrechten Abständen übereinander angeordnet sind und von unten nach oben einen abnehmenden Innen- und Außendurchmesser haben. Zwischen den einzelnen Stützböden bzw. zwischen dem obersten Stützboden 6 und einer darüber befindlichen kegelförmigen Haube 7 bildet die Filtermasse z. B. bei 8 freie Abboschungen. Die Stützböden 4,5,6 sind außen mit Bordrändern 9 versehen, die für eine gleichmäßige Verteilung der Filtermasse auf die einzelnen Stützböden sorgen. Während der unterste Stützboden 3 unmittelbar an dem Gefäß 1 befestigt ist, können die darüber befindlichen Stützböden 4, S, 6 mittels radialer Rippen an dem Gefäß 1 befestigt und/oder an den Bordrändern 9 der darunter befindlichen Stützboden abgestützt sein.
Die Stützböden 3. 4, 5. 6. die Materialböschungen 8 und die kegelförmige Haube 7 begrenzen einen etwa kegelförmigen Hohlraum, der nicht mit Filtermasse gefüllt ist in den Hohlraum hinein erstreckt sich eine kegelförmig ausgebildete Antriebswelle 10, die durch einen Motor 11 antreibbar ist und radiale, gekrümmte Räutnarme 12 trägt die zwischen die einzelnen Stützböden greifen und die auf den Stützböden befindliche, verschmutzte Filtermasse nach innen abräumen, so daß sie vom Innenrand des jeweiligen Stützbodens nach unten fällt Die Räumarme 12 können kontinuierlich oder nach Bedarf periodisch bewegt werden. Entsprechend dem Abräumen von den Stützböden rieseln die Filtermasse nach. Durch eine obere öffnung 13 wird (mittels nicht dargestellten Zuführeinrichtungen) dns Filterbett 2 laufend ergänzt wie es durch die Pfeile 14 angedeutet ist. Es kann sich hierbei um frische Filtermasse und/oder um bereits benutzte und anschließend gereinigte bzw. regenerierte Filtermasse handeln.
Das Filterbett 2 wandert auf diese Weise standig langsam nach unten durch das Gefäß f. Im Gegenstrom hierzu wild es von der zu reinigenden Flüssigkeit von unten nach oben durchströmt Diese Flüssigkeit wird durch das Rohr 15 von oben her in das Innere der kegelförmigen Haube 7 und damit in das obere Ende des von der Hat&e 7, den Stfitzböden und den Abböschungen der Filtermasse gebadeten Hohlräume* eingeführt Die Ausstromriditung ist senkrecht nach unten auf die kegelförmige Antriebswelle 110 zu, die aaf Grund ihrer Kegelform den Flüssigitsm radial nach außen zu den einzelnen, von den Stützböden getragenen Materiaiböschungen vornimmt Die von der Flüssigkeit mit· geführten absetzbaren schweren Stoffteilchen sinken durch ihre Schwerkraft and durch ihre bei der Einströmung vorhandene Bewegungsenergie nach unten ab.
Die an den Böschungen 8 in das Filterbett 2 einströmende Flüssigkeit ist von den absetzbar en Teilchen befreit, die somit nicht zur Verschmutzung des Filterbettes beitragen. Die Flüssigkeit strömt dann durch das Filterbett nach oben und wird mittels der Ablauf rohre 16, deren Einlauföffnungen durch nach unten offene Hauben 17 gegen das Eindringen von Filtermasse geschütztsind, abgezogen. Die Zufördenmg und/oder <kr Abzug der Flüssigkeit können auf hydrostatischem Wege oder durch (nicht dargestellte) Pumpen aufrechterhalten werden.
Die nach unten sinkenden Feststoffteilchen der Flüssigkeit sowie die van den Räumarmen 12 von den Stützböden abgeräumte Filtermasse sammeln sich auf einem horizontalen Absetzboden 18, der das Gefäß 1 unten abschließt Von diesem Absetzboden können sie mittels eines Ausriuinschabers 19 in einen Austragstrichter 20 geräumt werden. Der Ausräumschaber 19 ist an einer gesonderten Antriebswelle 21 befestigt, die mittels eines Motors 22 Über ein Kegelradgetriebe 23 unabhängig von den Räumarmen 12 angetrieben werden kann. Die äußere Form der Antriebswelle 21 bildet einen die Kegelform der Welle 10 fortsetzenden Kegelstumpf. Der Ausrilumschaber 19 wnrd nur interrnittierend und in wesentlich größeren Zeitabständen als die Räumarme 12 bewegt, um den Absetzvorgang nicht unnötig zu stören.
Aus dem Austragsirichter 20 gelangen die Feststoffe über ein Verbindurigsrohr 24 in einen lotrechten Schneckenförderer ZS, der das Material bis auf eine bestimmte Höhe hebt, die oberhalb des Wasserspiegels im Filter liegt Oberhalb dieses Wasserspiegels ist das die Schnecke 25 umgebende Rohr, wie bei 27 angedeutet sowie gegebenenfalls auch die Schnecke perforiert so daß das Wasser nach außen ablaufen kann und eine Teilentwässerung de» Materials stattfindet Die Schnekke ist beispielsweise mittels eines Motors 28 über eine Riementransmission 29 angetrieben. Das bei 30 austretende, weitgehend entwässerte Material, das aus Filltermasse und Schmutzstoffen zusammengesetzt ist kann dann einer Weiterverarbeitung zugeführt werden, wie z. B. Mischen mit anderen Abfallstoffen und Pressen zu Formungen für die Verbrennung oder Verschwelung. Auch Ausfaulung und Kompostierung sind möglich. Mittels einer nicht dargestellten Zugabe- und Dosiervorrichtung, die vorzugsweise in dem Rohr IS oder in der Haube 7 mündet, können der einlaufenden Flüssigkeit Flockungsmittel zugesetzt werden, um auch gelöste bzw. emulgierte Verunreinigungen zum Koagulie-S° reu zu bringen und in absetzbare Flocken umzuwandeln.
Die erfindungsgcmäSe Vorrichtung vereinigt auf kleinstem Raum mehrere RehngungsPanktionen, DIr die bisher getrennte Vorrichtungen erforderlich waren. Die SS Verunreinigungen werden zunächst segmentiert, bei Zusatz von Flockuflgsmittetn auch koaguliert, dann filtriert und adsorbiert Von sone Vorteil ist hierbei die Vertangsamtmg und Beruhigung der Hissig keitsströrmmg beim Austritt aas dem Rohr 15 und vor *> dem Emströmca in das Filterbett 2. Andererseits kann durch pulsierende Fnlssigkeitsacaffihrung stets for eine ausreichende Lockerang und Aafwtrbehmg des Filterbettes 2 gesorgt werden. Die aaf den StütAöden 3^4,5, 6 in freier Böschung auffegende Flterraasse ist von dem Druck des darüber teRndfichen FDterbenes weitgehend befreit und kann deshafc von den Räumarmefi 12 leicht abgeräumt werden. Dabei wird es mit der ihm entgegenströmenden Flüssigkeit innig durchmiscltt, M
daß an der Filtermasse anhaftende Schmutzteilchen teilweise wieder abgewaschen werden. Dies kommt einer anschließenden Regenerierung der Filtermasse zugute.
Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der dargestellten Ausführungsform beschränkt. So kann z. B. die Anzahl der Stützböden verändert werden, und es ist auch nicht unbedingt erforderlich, daß die Stützböden einen nach oben hin abnehmenden Durchmesser haben. Die Stützböden können perforiert sein, um das Einströmen der Flüssigkeit nicht nur durch die freien Böschungen 8, sondern auch durch die Stützböden hindurch in das Filterbett zu ermöglichen. Selbstverständlich muß .die Lochgröße der Perforation kleiner sein als die Korngröße der Filtermasse. Auch für die Zuleitung der Flüssigkeit in den Hohlraum des Filterbettes sowie für die Abförderung und Entwässerung der Feststoffe können andere, dem Fachmann bekannte Einrichtungen verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
$09 638/1
••y-

Claims (1)

  1. FeststoSe end dm von den Wandengen des Hohl-Fa enthält
    t. Vomdtbog
    nitrieren von
    Vomcfcioie each Ansprach 12. dadurch geil, daß über dem Absetzboden (18) ein VOB des Räuffiarmen (12) antrefcbarer
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