DE2235561A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung eines gases - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur reinigung eines gases

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Description

2235561 Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte
Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke
, - . Diplom-Ingenieur
Anwaltsakte: ;>9 4;>ü/Ti-th Hans Dieter Gesthuysen
4300 Essen, den 18. JuIi 1972 Theaterplatz 3
Patent- und
Gebrauchsmus terhilfsaruneldung
Bronswerk-Apparatenbouw N.V.
v/h Möring & Steenaart
Stationsweg 22, Nijkerk,
die Niederlande
Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Gases.
Zur Reinigung eines Gases, beispielsweise Luft, von Peststoffen, flüssigen und/oder gasförmigen Verunreinigungen wird vielfach mit einem sogenannten Gaswäscher gearbeitet,, wobei die zu reinigende Luft oder das zu reinigende Gas durch eine künstlich gebildete Tropfenwolke hindurchgeleitet wird. Hierbei werden Feststoffe als Verunreinigungen durch die Flüssigkeit aus dem Gas entfernt, flüssige Verunreinigungen von der Flüssigkeit adsorbiert und gasförmige Verunreinigungen in der Flüssigkeit gelöst. Durch Trennung des Gases von,der Flüssigkeit erhält man
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dann ein gereinigtes Gas. Da das zu reinigende Gas vielfach nur eine begrenzte Menge ein Verunreinigungen enthält, ist Im allgemeinen die für die Reinigung erfordern die 'Jassermenge wesentlich kleiner als die Menge des zu reinigenden Gases. Infolgedessen ist die Reinigiing des Wassers v/esentlicli wirtschaftlicher als eine Trockenreinigung des Gases.
Der groi3e Nachteil dieses bisher allgemein üblichen. Verfahrens besteht jedoch darin, daß infolge eines unzureichenden Kontaktes zwischen dem Gas und der Tropfenwolke nur ein begrenzter Teil der Verunreinigungen aus dem Gas entfernt wird, sodaß die Wirksamkeit dieser Reinigung sehr zu wünschen übrigläßt.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, wodurch die vorgenannten Nachteile behoben werden und eine einwandfreie Reinigung eines Gases erzielbar ist.
In verfahrensmäßiger Hinsicht schlägt die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß die Flüssigkeit mittels eines Zerstäubers in einen Flüssigkeitsnebel umgewandelt und das zu reinigende Gas innig mit diesem Flüssigkeitsnebel in Berührung gebracht wird, wodurch die Verunreinigungen wenigstens größtenteils aus dem Gas in den Flüssigkeitsnebel übertragbar sind, daß anschließend das Gas mit dem die Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeitsnebel mit gegenüber den feinen Nebeltröpfchen dicken Flussigkeitstropfen in Berührung gebracht wird, sodaß sich der die Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeitsnebel mit den dicken Wassertropfen verbindet, woraufhin das gereinigte Gas von der Flüssigkeit getrennt wird.
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BAD ORIGINAL Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Theaterplatz 3
Der Ausdruck "Flüssigkeitsnebel" bedeutet in diesem Zusammenhang einen Nebel aus feinen Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von weniger als 20/um, die von dem Gasstrom mitgerissen werden.
Ein derartiger Flüssigkeitsnebel ergibt eine äußers.t große Kontaktfläche für die im Gase vorhandenen Verunreinigungen* wobei außerdem der Abstand zwischen den Nebeltröpfchen und den aus dem Gas zu entfernenden Verunreinigungen äußerst klein ist. Infolgedessen besitzt der Flüssigkeitsnebel eine sehr hohe Absorptionsfähigkeit für die Verunreinigungen des Gases, sodaß eine ausgezeichnete Reinigungswirkung erzielt x^ird. Beim anschließenden Kontakt des den Flüssigkeitsnebel mit sich führenden Gasstromes mit gegenüber den Nebeltröpfchen dicken Flüssigkeitstropfen verbinden sich die feinen Nebeltröpfchen mit den dickeren Flüssigkeitstropfen, sodaß auf einfachste Weise das gereinigte Gas von der Flüssigkeit getrennt werden kann.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das den FlUssigkeitsnebel mit sich führende Gas mit Flüssigkeitstropfen besprüht und anschließend durch einen Flüssigkeitsabscheider hindurchgeleitet.
Alternativ kann auch das den Flüssigkeitsnebel mit sich führende Gas durch eine Flüssigkeitsschicht hindurchgeleitet werden, welche die Nebeltröpfchen und die Verunreinigungen absorbiert.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Zerstäuber derart auszubilden, daß der Flüssigkeitsnebel ein vom elektrischen Potential der Verunreinigungen abweichendes elektrisches
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Potential erhält, wodurch die Anziehungskraft zwischen den Nebeltröpfchen und den Verunreinigungen zwangsläufig erhöht wird.
Außerdem kann die dem Zerstäuber zugeführte Flüssigkeit vorgewärmt werden, sodaß ein Teil dieser Flüssigkeit verdampft wird und während der Zerstäubung anschließend kondensiert. Es hat sich herausgestellt, daß durch die Kondensation der Nebeltröpfchen eine ausgezeichnete Gasreinigung erzielbar ist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen einen Flüssigkeitsnebel erzeugenden Zerstäuber, eine das zu reinigende Gas innig mit dem Flüssigkeitsnebel vermischende Einrichtung, eine das den Flüssigkeitsnebel mit sich führende Gas mit gegenüber den feinen Nebeltröpfchen dicken Flüssigkeitstropfen in Berührung bringende Einrichtung und eine Einrichtung zur Trennung des gereinigten Gases von der Flüssigkeit.
Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung eines Gases;
Figur 2 einen Querschnitt durch den Zerstäuber der Vorrichtung gemäß Fig. 1; und
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5 -
Figur j5 einen Querschnitt durch ein abgewandeltes Teil der.Vorrichtung gemäß Pig. I.
Das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung eines Gases, insbesondere von Luft, besitzt einen Zerstäuber 1 in Form eines Ventilators mit einem Gehäuse 2, in welchem ein von einer Welle 4 angetriebenes Schaufelrad J5 gelagert ist. Dieses Schaufelrad besitzt am rückwärtigen Ende eine Tragscheibe 5 rechtwinklig zur Welle 4, auf welcher eine geringe Anzahl von Schaufeln 6 befestigt sind. An der Vorderseite sind diese Schaufeln β durch einen nicht dargestellten Endring untereinander verbunden. Der Durchmesser der Tragscheibe 5 und des Endringes ist größer als der Außendurchmesser der Schaufeln 6. Dabei besitzen sowohl die Tragscheibe 5 wie der vordere Endring scharfe Außenkanten. Die Schaufeln β sind außerdem durch mehrere rechtwinklig zur-Welle 4 des Schaufelrades 3 angeordnete Ring 7 untereinander verbunden, welche am Umfang, des. Schaufelrades 3 verlaufen und von den Schaufeln 6 nach außen weisen und ebenfalls scharfe Außenkanten besitzen. Rund um die Schaufeln 6 ist ein feststehender Käfig aus runden Käfigstäben 8 angeordnet, die koaxial zur Welle 4 des Schaufelrades verlaufen. Die Welle 4 des Schaufelrades 3 trägt außerdem eine Seilscheibe 9> welche über Seile 10 mit einer auf der Welle eines Antriebsmotors 12 befestigten Seilscheibe 11 verbunden ist.
Das Gehäuse 2 besitzt einen Einlaß Ij5* durch welchen das zu reinigende Gas, insbesondere Luft, eingeleitet wird. Eine
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Flüssigkeitsspeiseleitung 14, im allgemeinen für die Zufuhr von Wasser, führt zum Einlaß Ij5 und speist eine Anzahl von nicht dargestellten Sprühdüsen, welche im Einlaß Ij5 teilweise radial, teilweise axial und teilweise tangential ausgerichtet sind. Das eingespeiste Wasser wird teilweise direkt und teilweise indirekt über die Schaufeln 6 der Tragscheibe 5* dem vorderen Endring und den Ringen 7 auf den Schaufeln 6 zugeleitet, wodurch das Wasser nach außen fortgeschleudert wird. Das auf diese Weise fortgeschleuderte Wasser trifft auf die runden Käfigstäbe 8 des das Schaufelrad 3 umgebenden Käfigs, wodurch das V/asser teilweise zu einem feinen Nebel umgewandelt wird, der mit der verunreinigten Luft innig vermischt wird und von dieser mitgerissen wird. Dieser Viassernebel hat eine sehr große Kontaktoberfläche für die in der Luft enthaltenden Verunreinigungen, wobei gleichzeitig der Abstand zwischen den Nebeltröpfchen und den Verunreinigungen, die aus der Luft entfernt werden sollen, äußerst gering ist. Infolgedessen werden im wesentlichen alle Verunreinigungen aus der Luft an den Viassernebel abgegeben.
Die Reinigungeswirkung des Wassernebels wird noch durch den Einsatz des vorbeschriebenen Zerstäubers 1 erhöht, da das elektrische Potential der Nebeltröpfchen von dem der Verunreinigungen abweicht. Tatsächlich sind die großen Wassertropfen, welche sofort entfernt werden, positiv geladen, während die den Wassernebel bildenden feinen Wassertröpfchen negativ geladen sind. Die neinigungswirkung des Wassernebels läßt sich außerdem noch dadurch erhöhen, daß das der Flüssigkeitsspeiseleitung 14 zugeführte V/asser derart erwärmt wird, daß wenigstens ein Teil dieser Wassermenge verdampft wird und anschließend während der
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Zerstäubung kondensiert. Es wurde festgestellt, daß die~ kondensierenden Nebeltröpfchen eine äußerst gute Reinigungswirkung auf die Luft ausüben.
Druckseitig ist der Zerstäuber 1 mit einer Sprühkammer 15 verbunden, welche eine Einrichtung zum Versprühen von Wasser aufweist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht diese Sprüheinrichtung aus einem Sprührohr 16, welches eine große Anzahl von Sprühdüsen besitzt, welche das Sprühwasser in relativ dicken Tropfen abgeben. ., · .
Alternativ kann das Wasser der Sprühkammer 15 auch durch eine Lochplatte zugegeben werden, wodurch in der Sprühkammer 15 ein regelrechter Wasserregen erzeugt wird.
In dieser Sprühkammer 15 vereinigen sich die von dem Luftstrom mitgerissenen feinen Nebeltröpfchen mit den dicken Wasser- . tropfen, sodaß die gereinigte 'Luft auf einfachste V/eise von dem Wasser getrennt werden kann.
dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck an die Sprühkammer 15 über ein Anschlußteil 18 ein Flüssigkeitsabscheider 19, d.h. also ein Wasserabscheider, mit nicht dargestellten Zickzackplatten angeschlossen. In diesem Wasserabscheider 19 wird das Wasser zurückgehalten, während die gereinigte Luft den Wasserabscheider am Auslaßende verläßt.
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Alternativ kann dieser Wasserabscheider auch aus einer Füllkörpersäule oder dergl. bestehen, welche beispielsweise mit kleinen Kugeln gefüllt ist, Vielehe fortlaufend oder periodisch gereinigt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind der Zerstäuber' 1 und der Antriebsmotor 12 auf einem Wasserbehälter 20 montiert, von welchem das Reinigungswasser fortlaufend mittels einer Pumpe 21 über eine Saugleitung 22 entnommen wird. Druckseitig ist diese Pumpe 21 über eine Druckleitung 23 mit einem Anschlußkrümmer 24 verbunden, von welchem über einen Schieber 25 die Flüssigkeitsspeiseleitung 14 abgeht, ferner eine Speiseleitung 26, welche zum Sprührohr l6 mit den Sprühdüsen 17 in der Sprühkammer 13 führt. Von diesem Anschlußkrümmer 24 führt außerdem eine Rücklaufleitung 26 über ein Regelventil 28 zum Wasserbehälter 20 zurück, durch welche eine einstellbare Wassermenge diesem Wasserbehälter wieder zugeführt werden kann. Das Regelventil dient zum 'Regeln des Wasserdruckes, welcher durch die Speiseleitung 14 dem Zerstäuber 1 und durch die Speiseleitung 26 dem Sprührohr l6 mit seinen Sprühdüsen 17 in der Sprühkammer 15 zugeführt wird. Dieser Druck läßt sich mit einem Manometer 29 überprüfen.
Der Zerstäuber 1 besitzt eine Ablaufleitung 30, durch welche von der Luft nicht mitgerissenes überschüssiges Wasser dem Wasserbehälter 20 wieder zufließt. Auch der Wasserabscheider besitzt eine derartige Ablauf leitung 3I, durch welche das in ihm zurückgehaltene Wasser dem Wasserbehälter 20 wieder zufließt. Infolgedessen läuft das Wasser in einem geschlossenen
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Kreislauf um. Palls erforderlich, kann der Wasserbehälter 20 periodisch über eine Speiseleitung 33 mit einem Schieber 32 nachgefüllt werden. ■
Anstelle des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zerstäubers 1 kann man auch einen andersartigen Nebelerzeuger verwenden, beispielsweise einen Preßluftzerstäuber, welcher in einer Zerstäuber- und Mischkammer mit einem Einlaß und einem Auslaß angeordnet ist. Die zu reinigende Luft wird dem Einlaß dieser Zerstäuber- und Mischkammer eingespeist und in dieser Kammer innig mit dem Wassernebel in Berührung gebracht, wodurch die Verunreinigungen wenigstens größtenteils aus der Luft an den Wassernebel abgegeben werden. Die Luft verläßt die Zerstäuberund Mischkammer durch den Auslaß, und zwar zusammen mit dem die Verunreinigungen enthaltenen Wassernebel, und wird einer Sprühkammer 15 und anschließend einem Viasserabscheider 19 zugeleitet.
Es ist außerdem möglich, die Luft zusammen mit dem die Verunreinigungen enthaltenden Wassernebel entweder von dem Zerstäuber 1 gemäß Figur 1 und 2 oder von der vorbeschriebenen Zerstäuber- und Mischkammer mit einem Preßluftzerstäuber oder dergl. durch eine vertikale Leitung y\ zu leiten, welche am oberen Ende aufgeweitet ist (Fig.3) und in diesem aufgeweiteten Ende eine Wasserschicht 35 über einer Lochplatte 37 in einer Wanne 36 aufweist. Hierbei werden die Nebeltröpfchen und die Verunreinigungen von der Wasserschicht 35 absorbiert, während die gereinigte Luft durchgelassen wird. Die Lochplatte 37 kann Lochungen mit einem Durchmesser von 1,5 mm aufweisen und die Mächtigkeit der Flüssigkeitsschicht -kann beispielsweise 25 mm
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betragen. Da die Mächtigkeit dieser Flüssiglieitsschicht 35 ständig durch die Absorption des Wassernebels zunimmt, kann in der senkrechten Seitenwandung Jß der Wanne 36 ein Überlauf 38 vorgesehen v/erden, um damit den Wasserspiegel konstant zu halten.
Während die vorstehende Beschreibung lediglich einige Ausführungsbeispiele der Erfindung erläuterte, sind naturgemäß ohne weiteres die verschiedensten Abwandlungen möglich und es ist vor allem möglich, jedes verunreinigte Gas auf die vorbeschriebene oder eine äquivalente Weise unter Einsatz einer geeigneten Flüssigkeit einwandfrei zu reinigen.
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Claims (1)

  1. 2235061
    Andrejewski, Honk© St Gesfhuysen, Pestenfsmwilf©, 430© fssero, Theaferplafz 3
    - 11
    Patentansprüche
    1. Verfahren zur Reinigung eines Gases s insbesondere von Luft, bei welchem das zu reinigende Gas mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser, in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet., daß die Flüssigkeit mittels eines Zerstäubers (1) in einen Flüssigkeitsnebel umgewandelt und das zu reinigende Gas innig mit diesem Flüssigkeitsnebel.in Berührung gebracht· wird s wodurch die Verunreinigungen wenigstens größtenteils aus dem Gas in den Flüssigkeitsnebel übertragbar sind, daß anschließend das Gas mit dem die Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeitsnebel mit gegenüber den feinen Nebeltröpfchen dicken Flüssigkeitstropfen in Berührung gebracht wird, sodaß sich der die Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeitsnebel mit den dicken Wassertropfen verbindet-, woraufhin das gereinigte Gas von der Flüssigkeit getrennt wird»
    2.- Verfahren nach Anspruch Ij, dadurch gekennzeichnet, daß das den Flüssigkeitsnebel mitführende Gas mit Flüssigkeitstropfen besprüht wird und naschließend durch einen Flüssigkeitsabscheider (19) hindurchgeleitet wird.
    J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Flüssigkeitsnebel mitführende Gas durch eine Flüssigkeitsschicht (j55) hindurchgeleitet wird und in dieser die Nebeltröpfchen und die Verunreinigungen absorbiert werden.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - j5j> dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber (l) derart ausgebildet ist, daß
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    dem Flüssigkeitsnebel ein vom elektrischen Potential der Verunreinigungen abweichendes elektrisches Potential erteilbar ist.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zerstäuber (1) zugeführte Flüssigkeit derart vorgewärmt wird, daß wenigstens ein Teil dieser Flüssigkeit verdampft wird und anschließend während des Zerstäubens kondensiert.
    6. Vorrichtung zur Reinigung eines Gases, insbesondere von Luft, mit Hilfe des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 - 5* gekennzeichnet durch einen einen Flüssigkeitsnebel erzeugenden Zerstäuber (1), eine das zu reinigende Gas innig mit dem Flüssigkeitsnebel vermischende Einrichtung (3-8)* eine das den Flüssigkeitsnebel mit sich führende Gas mit gegenüber den feinen Nebeltröpfchen dicken Flüssigkeitstropfen in Berührung bringende Einrichtung {16, 17 bezw. J6) und eine Einrichtung (19) zur Trennung des gereinigten Gases von der Flüssigkeit.
    7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber (1) ein Gehäuse (2) mit einer darin gelagerten Antriebswelle (4) für ein Schaufelrad (3) besitzt und dieses am hinteren Ende eine rechtwinklig zur Welle liegende Tragscheibe (5) mit einer scharfen Außenkante aufweist, auf welcher eine geringe Anzahl von Schaufeln (6) mit einem kleineren Außendurchmesser als dem Durchmesser der Tragscheibe befestigt sind, die durch eine Anzahl von rechtwinklig zur Welle verlaufenden Ringen (7) mit scharfen Außenkanten untereinander verbunden sind, und daß ein feststehender Käfig (8) koaxial das Schaufelrad umgibt.
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    8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet/ daß ein Druckgaszerstauber oder ein ähnlicher Nebelerzeuger in einer Zerstäuber- und Mischkammer derart angeordnet ist, daß das zu reinigende Gas dem Einlaß dieser Kammer zuführbar und zusammen mit dem die Verunreinigungen enthaltenden '!Flüssigkeitsnebel am Auslaß der Kammer abführbar ist. ■
    9· Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sprühkammer (15) mit einer Flüssigkeits-Sprüheinrichtung (16, 17) vorgesehen ist und das den die Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeitsnebel mit sich führende Gas durch diese Sprühkammer hindurchführbar ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorung der Sprühkammer (15) mit der zu versprühenden Flüssigkeit eine Lochplatte zur Erzeugung eines Regens vorgesehen ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung in der Sprühkammer (15) aus Sprühdüsen (17) besteht und diese derart ausgebildet sind, daß die Flüssigkeit in dicken Tropfen versprühbar ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 7 sox^ie 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühkammer (15) a.n die Druckseite des Zerstäubers (1) angeschlossen ist.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 8 sowie Anspruch 9> 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühkammer (I5) an den Auslaß der Zerstäuber- und Mischkammer angeschlossen ist.
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    22355S1
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    - 14 -
    14. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 - 13* dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Sprühkammer (15) ein Flüssigkeitsabscheider (IS)) anschließt.
    15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider eine Füllkörperschicht enthält.
    l6. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Wanne (36) oder dergl. eine Lochplatte (37) mit einer darüberliegenden Flüssigkeitsschicht (35) derart vorgesehen ist, daß das Gas zusammen mit dem die Verunreinigungen enthaltenden Flüssigkeitsnebel von unten her durch die Flüssigkeitsschicht führbar und dabei der die Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeitsnebel von der Flüssigkeitsschicht absorbierbar ist.
    17· Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 6 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsorge für einen geschlossenen Kreislauf der Flüssigkeit getroffen ist.
    Patentanwalt.
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