DE2321661C3 - Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase - Google Patents
Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder GaseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase und einem in deren Leitung
angeordneten Venturirohr.
Hei derartigen Filterwänden bestehen drei technische Schwierigkeiten, die durch die Erfindung behoben weiden:
I. Nach einer längeren oder kürzeren Standzeit muß die Filterwand abgereinigt werden, mindestens von den in ihr Inneres eingedrungenen
Verunreinigungen und solchen, die außen festhaütcn;
2. da das Verhältnis der Wandgröße zur wirksamen Summe der Porengröße bei den meisten bekannten Filtern dieser Art klein ist, müssen die Wände
entsprechend groß sein, um im Bereich des zulässigen Druckverlustes zu bleiben;
3. wenn aus elektrisch isolierenden Medien Teilchen abgeschieden werden sollen, so tragen diese
fast immer elektrische Ladungen. Als Folge treten elektrostatische Verhältnisse auf, die sich
schwer beherrschen lassen.
Bei einer Anlage zum Reinigen von Gichtgas ist bekanntgeworden (DE-OS 2049903), im Venturihals
der Gaswäscher eine örtliche Sperre vorzusehen. Bei diesen Ringspaltwäschern ist ein Stromlinien- oder
tropfenförmiger Körper in einer Verengung des Strömungsquerschnittes axial verstellbar. Auf Grund dieser axialen Verstellmöglichkeit läßt sich bei Ringspaltwäschern eine ventilartige Wirkung erzeugen, die
bei entsprechender Ausbildung des Ringspaltwäschers so weit getrieben werden kann, daß ein weitgehender Verschluß der Strömungsleitung erreicht wird.
Der bekannte Ringspaltwäscher regelt in einem Überdruckhochofen den Überdruck. Es wird praktisch ausschließlich der Durchtrittsquerschnitt für die
Strömung eingestellt, um in dem System stromaufwärts einen wählbaren Überdruck aufrechtzuerhalten.
Ferner sind im bekannten Stand der Technik Filterwände nicht vorgesehen, vielmehr wird der Staub
durch die Wascheinrichtungen (Ringspaltwäscher) aus dem strömenden Gas abgeschieden.
Bei solchen Gaswäschern wird also kein plötzlicher, kurzzeitiger Verschluß des Venturihalses angestrebt
oder erreicht, um eine Druckschwingung oder Druckwelle in der Strömung zu erzeugen und mittels dieser
die Filterwände abzureinigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder
Gase eine Erschütterung oder Schwingung der Filterwände zu verursachen durch eine sehr schnelle oder
kurzzeitige und kräftige Über- und Unterdruckwelle, welche die gesamte Fläche der Filterwände gleichmäßig und heftig bewegt, so daß eine intensive Reinigung
der Filterwände erreicht wird.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht in einem solchen Filter dieser Gattung darin, daß in der Leitung
eine Bewegungseinrichtung angeordnet ist zum schnellen Hin- und Herbewegen eines, den Venturihals verschließenden Stopfens an einer Stange mit einem Hub, dessen Umkehrpunkte weit vor und hinter
dem Hals des Venturis liegen.
Hierbei ist wesentlich, daß die Verstopfung des Venturihalses schnell und vollständig erfolgt -andernfalls würde der verengte Querschnitt eine erhöhte
Reibung erzeugen, und es würde dadurch Wärme entstehen, statt kinetischer Energie. Außerdem dauert
der Abschluß des Halses des Venturis nur eine äußerst kurze Zeit lang, sonst würde sich die Wellenbewegung
in die Leitungen fortpflanzen. Die Druckstöße würden in kurzer Zeit die Rohrleitungen und die Filterkammern undicht machen oder zerstören.
Nach der Erfindung ist ein sehr einfaches und äußerst wirksames Mittel angegeben, um die Verunreinigung beziehungsweise abgeschiedenen Staub von
Filterwänden zur Sammlung und zum Abtransport zu entfernen. Dabei ist die Ausbildung und Ausführung
der Filterwände in gar keiner Weise, beispielsweise durch Klopfeinrichtungen oder andere mechanische
Vorrichtungen zum Erzeugen von Erschütterungen
beschränkt, und es besteht auch beispielsweise jede
Möglichkeit, mit den Filterwänden zur Verbesserung der Staubabscheidungswirkung Elektroden zu kombinieren.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß wenigstens einige Filterwände der Durchströmung von zu reinigendem MediuiC entziehbar und
beim Einsetzen der schwingenden Wellen entspannt sind.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt:
Fig. 1 ist ein schematiseher senkrechter Schnitt
durch die Ausführungsform eines Schlauchfilters für Gase nach der Erfindung;
Fig. 2 ist ein waagerechter Schnitt durch eine andere Ausführungsform.
Im einzelnen ist aus den Figuren das folgende zu entnehmen:
Das in Fig. 1 dargestellte Filter ist ein Schlauchfilter, d. h. daß seine Filterwände eine Gruppe von Taschen 1 in Schlauchform aus durchlässigem Stoff sind,
dessen sehr enge Poren Gas durchtreten lassen, aber selbst sehr kleine Schwebeteilchen zurückhalten.
Diese Schläuche sind in ein Gehäuse 2 eingebaut, das sich nach unten wie üblich in einem Sammeltrichter 3
fortsetzt, der von einer Auslaßschleuse 4 verschlossen ist.
Die offenen Unterenden der Schläuche 1 sind in irgendeiner bekannten Weise an den Rändern von
Öffnungen 5e in einer waagerechten Zwischenwand 5 befestigt, die das Gehäuse 2 vom Sammeltrichter 3
trennt. Die ebenfalls offenen Oberenden der Schläuche 1 sind entsprechend an Rändern 6a einer zweiten
Zwischenwand 6 befestigt, die im Gehäuse 2, also oberhalb der Zwischenwand 5, liegt.
Das zu reinigende Gas wird mittels einer Leitung 7 in den Raum des Gehäuses 2 oberhalb der Zwischenwand 6 eingeführt, strömt durch die Schläuche 1 und
tritt dann in den Raum des Gehäuses 2 zwischen den Wänden 5 und 6 über. Dann strömt das Gas durch
die waagerechte Austrittleitung 8. Diese besteht aus einem kurzen eingeschnürten Teil 8, der sich seitlich
an das Gehäuse 2 anschmiegt und einen längeren erweiterten Teil 8c, so daß sich insgesamt eine Venturiform ergibt. Der Oberteil des Gehäuses 2 ist mit
Schlotstutzen la ausgerüstet. In diese sind Isolatoren 9 eingebaut, um das Gestänge zu tragen, an dem
eine Anordnung senkrechter Elektroden Il aufgehängt ist, die sich axial längs den zugehörigen Schläuchen 1 erstrecken. Diese Elektroden 11 sind vom polarisierenden Typ, d. h. sie haben keine Sprühspitzen,
Vorsprünge oder stark gekrümmte Teile, die eine stille Entladung zur Ionisierung ihrer gasförmigen Umgebung auslösen könnten. Eine der Stangen 10 ist durch
den zugehörigen Isolator 9 hindurchgeführ», um als Stecker 12 für einen Stromanschluß von außen zu dienen.
Die Schläuche 1 bestehen aus Stoffen, die Elektrizität entweder selbst leiten oder die in bekannter
Weise mit leitenden Eigenschaften ausgerüstet sind. Sie liegen etwa in der Mitte ihrer Längserstreckung
mittels Leitern 13 an Erde, und zwar mindestens dann, wenn ihre Leitfähigkeit für die im folgenden beschriebene Wirksamkeit nicht ausreichend ist. Das Gehäuse 2 wird nach der Erfindung aus leitendem Stoff,
/.. ß. aus Metall, ausgeführt und ist durch eine Leitung 14 geerdet.
Rohres 8 ist ein stabförmiger Motor angeordnet, z. B. eine auf Luftdruck ansprechende, schraubenartige
Winde 15. Die Stange dieses Motors oder der schrau-Ix 'igen Winde 15 endet in einem Pfropfen 16 mit
strömungsmäßig angepaßtem Rotationsprofil. Der größte Durchmesser dieses Profils entspricht nahezu
dem Innendurchmesser Hb des Venturihalses. Der einer schraubenartigen Winde ähnliche Motor kann, wie
dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, mittels radialer Arme 17 befestigt sein. Diese Arme 17 sind vorzugsweise ebenfalls stromlinienförmig gestaltet. Damit der
Pfropfen 16 in der Ruhestellung der schraubenartigen Winde 15 sich deren Außenumfang ohne Erzeugung
von Wirbeln anpaßt, ist das im übrigen zylinderförmige Innere der schraubenartigen Winde 15 außerhalb des von der Stange durchtretenen Teiles derart
erweitert, daß die stromlinienförmige Verjüngung des Pfropfens 16 sich in diese Erweiterung des Endes des
Inneren der schraubenartigen Winde 15 hineinschmiegen kann. Dies lassen die Fig. 1 und 2 in ihrem
ausgezogenen Teil erkennen. Die schraubenartige Winde 15 wird derart betätigt, daß sich im eingefahrenen Zustand der Pfropfen ziemlich tief im erweiterten
Venturirohr 8 c und daher entfernt vom Venturihals Hb befindet. In dieser Lage wird die Gasströmung
nicht behindert. Ist der Pfropfen 16 ausgefahren, wie dies in den gestrichelten Darstellungen der Fig. 1 und
2 zu erkennen ist, so befindet er sich ein gutes Stück diesseits des Venturihalses 8a und sogar außerhalb
des Rohransatzes 8a innerhalb des Gehäuses 2.
Zunächst sei angenommen, daß die im zu reinigenden Gas schwebenen Teilchen bereits elektrisch leitend seien, z. B. negativ aufgeladen. In diesem Fall
werden die Elektroden 11 mit einem erhöhten Potential, und zwar ebenfalls negativ aufgeladen. Der
Pfropfen 16 befindet sich dann in seiner Ruhestellung gemäß den ausgezogenen Linien in den Fig. I und
2. In diesem Zustand üben die Elektroden wegen ihrer glatten Oberfläche keine nennenswerte Ionisationswirkungaus. Ihre Rolle begrenzt sich vielmehr darauf,
die Wände der Filterschläuche 1 positiv zu polarisieren. Die negativen Ladungen entweichen in Richtung
Erde. Unter diesen Arbeitsbedingungen werden die negativ aufgeladenen Teilchen im schwebenden Gas
von den Elektroden abgestoßen und von den polarisierten Wandungen angezogen. Diese Art Teilchen
werden daher auf den äußersten Oberflächen der Schläuche Ballungen bilden, sie werden nur zum geringen Teil in die Poren eindringen.
Dieser ausgewählte Niederschlag der Teilchen auf den Oberflächen der Filterschläuche hat in erster Linie den Vorteil, daß die Schläuche mit großen Poren
oder im allgemeinen Durchlässen ausgebildet werden können. Für diese Betriebsweise lassen sich Schläuche 1 herstellen, in welche Löcher eingestanzt sind.
Auf diese Weise werden die Strömungsverluste des zu reinigenden Gases erheblich vermindert. Bei sonst
gleichen Bedingungen läßt sich die durch das Filter gereinigte Gasmenge erheblich vergrößern.
Nach einer gewissen Betriebszeit und lange, ehe sich in diesen Filtern Zeichen einer Verstopfung bemerkbar machen, wird die schraubenartige Winde 15
in Betrieb gesetzt derart, daß der Pfropfen 16 einen We^ in seiner ausgefahrenen, in der Zeichnung strichpunktiert dargestellten Stellung zurücklegt und wieder
zurückfährt. Bei j^der dieser beiden Bewegungen, nämlich beim Hingang durch den Hals Hh und tx'i
seinem Rückgang durch diesen, verschließt der Pfropfen
die Strömung des behandelten Gases. Auf diese Weise verwandelt sich die Strömungsenergie des Gases
im Hals in eine kräftige Schwingungsenergie. Diese Schwingungen beaufschlagen völlig gleichmäßig die
Schläuche 1, veranlassen sie zu schwingen und veranlassen daher das Abgleiten der auf ihnen angesammelten
Teilchen in den Sammeltrichter 3.
Wenn auf diese Weise die schraubenartige Winde
15 in genügend nahe aufeinanderfolgenden Abständen betätigt wird, läßt sich bei beliebigen Anwendungsfällen
das neue Filter stets so betreiben, daß es nur von äußerlich anhaftenden Staubteilchen abgereinigt
zu werden braucht. Auf diese Weise gelingt es, das Filter als reines Adhäsionsfilter zu betreiben, mit
anderen Worten zu vermeiden, daß die Teilchen sich, wie allgemein üblich, bis in das Innere des Filters hinein
bewegen oder mechanisch fest auf der Filteroberfläche
haften. Auf diese Weise wird nicht nur das Filter dauernd mit äußerst geringem Widerstand betrieben,
sondern seine Standzeit wird so weit erhöht, daß dieser Begriff praktisch verschwindet. Außerdem beweist die
Praxis, daß die durch Schwingungen abgelösten Teilchen fast ohne Reibung in den Sammeltrichter absinken.
Für die Praxis ist ferner wesentlich, daß der Verschluß des Venturihalses 86 durch den Pfropfen 16
zur Erzeugung von Verdichtungsstößen nur während einer äußerst kurzen Zeit wirksam ist.
Dieser Zeitraum ist so kurz, daß sich an der vom Filter behandelten Gasmenge nichts ändert. Da die
schraubenartige Winde 15 sich sehr schnell bewegt, verhindert der Pfropfen 16 nur den Durchtritt einer
sehr geringen Gasmenge. Die Winde kann daher äußerst oft tätig werden, z. B. ein- bis zweimal in der
Minute hin- und hergehen. Sie übt dann sehr gründlich die beschriebene Wirkung aus. Hat sich der Pfropfen
16 aus dem Vcnturihals 8a in der einen oder anderen Richtung heraus- oder hinausbewegt, so beeinflußt er
die Strömung des Gases überhaupt nicht mehr.
Die schraubenartige Winde 15 kann in beliebiger Weise betätigt werden, z. B. abhängig von der Zeit
oder abhängig von der Gasmenge, die das Filter seit der letzten Wirkung der Winde durchtreten hat, oder
gemäß einer anderen Vorplanung. Die schraubenartige Winde 15 kann bei jeder Betätigung ein- oder
mehrmals hin- und herbewegt werden.
Ferner erlaubt die Erfindung zahlreiche Abwand lungen,
z. B. können die Venturirohre den Filtergehäusen im Hinblick auf die Gasströmung vorgeschaltet
werden. Auch könnte im Hinblick auf die Zeichnungen die Strömung des Gases gegenüber den
eingefügten Pfeilen umgekehrt sein. Die Filterschläuche könnten in umgekehrter Richtung, also von außen
nach innen, beschickt werden, wenn sie genügend steif wären. Der Einlaß 7 für das zu reinigende Gas könnte
als Venturirohr ausgebildet sein.
Wenn die in dem strömenden Medium schwebenden Teilchen nicht merklich elektrisch aufgeladen
sind, so laden sie sich durch den Einfluß der Umgebung der Elektroden 11 auf; jedoch bleibt auch dann
der günstige Einfluß des elektrischen Feldes bestehen, wenn auch in gemäßigter Größe. Jedoch ist in solchen
Anwendungsfällen vorzuziehen, einen größeren Entstaubungsgrad zu erreichen, indem man die Teilchen
vorher durch Ionisation auflädt. Zu diesem Zweck werden insbesondere ionisierende Elektroden ver
wendet, die z. B. in der Zuführleitung 7 angeordnet
sind. Einfacher ist jedoch, die axialen Elektroden 11
mit Sprühspitzen oder anderen sprühenden Querschnitisverjüngungen
auszustatten, welche Ausstrahlungen bewirken und dank welcher diese Elektroden • 11 gleichmäßig als ionisierende und polarisierende
Elektroden wirken können.
In manchen Sonderfällen ist nicht notwendig, daß die Elektroden 11 wirksam werden, weil bei bequemem
Staubverhalten die beschriebene Venturi-An-Ordnung mit taktweisem Pfropfenverschluß genügend
wirkt. Solche einfachen Fälle treten in der Praxis auf, wenn die Teilchen aus natürlichen Gründen dazu neigen,
Ballungen zu bilden, die nur äußerlich an den Filterwänden anhaften.
ir> Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 etwas verschiedene
Ausführung der Erfindung in einem waagerechten Schnitt. Man möge sich vorstellen, daß die Schnittebene
unmittelbar oberhalb des Eintritts des zu reinigenden Mediums in den linken Teil der Schlau-
><> ehe 1 geführt ist und dann versetzt durch die Achse
des Venturis 8 im rechten Teil der Fig. 1.
Zur besseren Übersicht sind in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 für die gleichen Bauteile
verwendet worden. Die Unterschiede dieser Bauart
-r"> nach Fig. 2 gegenüber derjenigen nach Fig. 1 sind
die folgenden:
In erster Linie ist der Raum im Gehäuse 2 oberhalb der waagerechten Zwischenwand 6, d. h. die Kammer
für das eintretende Medium, durch eine senkrechte
i" Zwischenwand 18 in zwei einzelne Räume 19a und
196 unterteilt worden. Diese Kammern stehen über Regelklappen 20a bzw. 206 mit der Leitung 7 in Verbindung.
Ferner ist in eine Seitenwand jeder dieser beiden
Γ) Kammern 19a und 196 ein Schwingungserreger eingebaut.
Diese bestehen im Ausführungsbeispiel in Zylindern 21a bzw. 216. Diese sind in Richtung der
von ihnen bedienten Teilkammer geöffnet. Jeder Zylinderenthält
einen Kolben 22a bzw. 22b. Diese KoI-
4(i ben werden durch bekannte und nicht dargestellte
Mittel in eine gegenläufige Schwingbewegung versetzt.
Ehe die Schraubwinde 15 mit dem Pfropfen 16 betätigt wird, schließt man eine der Klappen 20a oder
206, um die Zuführleitung 7 zu einer der Teilkamrnern 19a bzw. 196 voneinander zu trennen einschließlich
der Schläuche 1, welche von diesen Teilkammer abzweigen. Unter diesen Voraussetzungen
werden die abgetrennten Schläuche nicht mehr von
so dem zu reinigenden Medium durchströmt, ihre Wände entspannen sich. Im gleichen Zeitpunkt, in dem der
Pfropfen 16 in den Hals 86 des Venturis 8 eintritt, verbreitet sich die hierdurch ausgelöste Schwingung
in das Innere des Gehäuses 2 und erreicht dadurch
S3 die Wandungen der entspannten Schläuche. Erfahrungsgemäß
ist in diesem Fall diese Schwingungswirkung größer und führt zu einer stärkeren Abrei-
nigung, als wenn die Schläuche von dem zu reinigenden Medium durchströmt und entsprechend gespannt
wären.
Die Schwinger 21a, 22a bzw. 216,226 können ununterbrochen oder unterbrochen wirksam sein. In jedem Falle ihrer Betätigung lösen sie gerichtete
Schwingungen aus, die bevorzugt längs den Oberflä eben der Schläuche strömen und zur Ablösung eines
Hauptteiles der anhaftenden Teilchen beitragen.
Es ist für eine besonders hohe Wirksamkeit günstig, die Wirkung dieser Schwinger auf diejenigen Schwin-
gungen abzustimmen, die durch die Wirkung des Pfropfens auf die Masse des Mediums im Innern des
Gerätes ausgelöst wird. Die Schwinger können an verschiedenen Stellen des Gehäuses angebracht werden.
Vorteilhaft ist die in der Zeichnung vorausgesetzte Anordnung auf den Seitenwandungen des Gehäuses 2
unterhalb der oberen Zwischenwand 6.
Die Anzahl der Kammern 19a bzw. 19b kann entsprechend
den Bedürfnissen abgewandelt werden. In sehr einfachen Fällen, in denen man die Zufuhr des
zu reinigenden Mediums durch die Leitung 7 unterbrechen kann, während der Pfropfen 16 im Venturi
wirkt, könnte man sich auch mit einer einzigen Kammer begnügen.
Vorteilhaft ist ein Filter mit mehreren einfachen Einheiten, bei denen jede Einheit mit ihrem besonderen
Venturi und eigener Schraubwinde zusammenarbeitet. Dabei können die Schraubwinden im gleichen
Takt, aber mit einer gewissen Versetzung, zum Ansprechen gebracht werden. Wenn diese zeitliche Versetzung
zum Ansprechen vom Fachmann richtig ausgewählt wird, lassen sich Interferenzwirkungen
zwischen den einzelnen Schwingungssendungen der unterschiedlichen Einheiten erreichen. Hierdurch
wird die Ablösung und das Abgleiten der oberflächlich anhaftenden Teilchen, vor allem in besonders schwierigen
Fällen begünstigt.
"> Wendet der Fachmann diese Lehre nach der Erfindung jeweils in einer von ihm zu entscheidenden Gesamtkombination
an, so ergeben sich die Vorteile einer leichten Abreinigung der Filterwände. Dabei
lassen sich die Schwingungen leicht leiten und verstärkt ken mit dem weiteren Vorteil einer ungestörten Ablagerung
der abgeschüttelten Verunreinigungen im Bunker. Außerdem lassen sich in schwierigen Fällen
die Staubteilchen in Ballungen und nur oberflächlich anhaftend abscheiden.
ι) Das erfindungsgemäße Filter ist nicht nur für Gase,
sondern auch zur Reinigung von Fiüssigkeilsfiitern brauchbar unter der alleinigen Bedingung, daß diese
Flüssigkeiten elektrisch isolierend sind. Die Filterwände können außer Schläuchen auch Taschen oder
andere bekannte Ausführungsformen sein. Die räumliche Anordnung des Venturi ist beliebig zwischen
dem Auslaß und dem Einlaß für die zu reinigenden Medien.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1.. Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder
Gase und einem in deren Leitung angeordneten Venturirohr, dadurch ge kennzeich net, daß in
der Leitung eine Bewegungseinrichtung (15) angeordnet ist zum schnellen Hin- und Herbewegen
eines, den Venturihals (Sb) verschließenden Stopfens (16) an einer Stange mit einem Hub, dessen Umkehrpunkte weit vor und hinter dem Hals
des Venturis liegen.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige Filterwände (1)
der Durchströmung vom zu reinigenden Medium entziehbar und beim Einsetzen der schwingenden
Wellen entspannt sind.
3.. Filter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Filterwände (1), die in verschiedenen
Kammern mit Zwischenwand (18) angeordnet sind, die von Regelklappen (20a, 6) derart bedienbar sind, daß die jeweils abgeschlossenen
Kammern frei mit dem Venturi (Ha, b, c) zusammenwirken.
4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre für den Venturihals (8b)
aus einem stromlinienförmigen Pfropfen (16) bestehit, der mit stabförmigem Motor (15) derart zusammenwirkt, daß dieser ihn längs der Achse des
Venturi zwischen zwei Endstellungen gegenüber dem Venturihals (86) verstellt.
5. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Erreger von Abreinigungsschwingungen,
welche die durch den plötzlichen Verschluß des Venturihalses (86) erzeugten überlagern.
6. Filter nach Anspruch 1 zur Reinigung von elektrischen Nichtleitern mit einem Gehalt an
elektrisch aufgeladenen Teilchen, gekennzeichnet durch Filterwände (1) aus elektrisch leitenden
Stoffen und ihnen benachbart angeordneten polarisierenden Elektroden (11), welche die abzuscheidenden Teilchen zurückhalten und als leicht
abzuscheidende Ballungen an die Wände (1) abgeben.
7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) sowohl polarisierend als auch ionisierend ausgebildet sind.
H. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren der Filterwände (1) wesentlich größer sind als die Abmessungen der abzuscheidenden Teilchen.
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