DE2507762A1 - Dynamisches filter - Google Patents
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Description
dr. ing. H. NEGEJ&föANK (-i973>
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dipping. E. GRAAtFS · dipl-ing. W. WEHNERT · dipl-phys. W. CARSTENS
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8OOO MÜNCHEN 2 · MOZARTSTR. 23
TELEFON (O89) 5 38 O5 86
Hamburg, 21. Februar 1975
Dynamisches Filter
Die Erfindung betrifft ein dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein FiItrat und
einen eingedickten Schlamm.
Verschiedene dynamische Filtervorrichtungen sind bekannt, die zum Konzentrieren der Feststoffe dienen, die in einer Flüssigkeit
enthalten sind. Dynamische Filter, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 437 2o8 beschrieben sind, sind bekannt,
die eine Anzahl stationäre kreisförmige Filterelemente hohler Konstruktion benutzen, die zwischen einer Anzahl rotierender
Körper angeordnet sind, die zur Bewegung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit durch und in die Filterelemente beitragen.
Während des Betriebes dieser Vorrichtungen wird eine Feststoffe enthaltende Flüssigkeit unter Druck über die Filterflächen der
Filterelemente gepumpt, wobei ein Teil der Flüssigkeit die Filterflächen passiert, und in die die filterabstützenden Bauelemente
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— P —
gelangt. Diese Flüssigkeit wird dann als ein Filtrat entfernt. Gleichzeitig neigen bei einer Filtervorrichtung, wie
sie in der US-Patentschrift 3 437 2o8 beschrieben ist, die Feststoffe dazu, an den Filterflächen zu verbleiben, v/erden
jedoch während des Filtervorgangs ständig in die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit zurückgeführt, um die Konzentration
der Feststoffe innerhalb der Filtervorrichtung zu erhöhen und dabei einen eingedickten Schlamm zu bilden, der nachfolgend
aus der Vorrichtung entfernt wird.
Es sind auch bereits Vorkehrungen getroffen, die Filterflächen zu reinigen, um jegliche Ansammlung von Feststoffen darauf
zu entfernen. In einigen Fällen sind die Filtervorrichtungen periodisch auseinandergenommen, um die Filterflächen für die
Reinigung zu entfernen. In anderen Fällen hat man eine Rückspülung gemacht, um die Feststoffe von den Filterflächen abzuwaschen,
beispielsweise mittels eines Wasserstromes vom inneren eines hohlen Filters her in die Vorrichtung durch
die Filterflächen. In anderen Fällen wurden Vibrationsplatten benutzt, um eine Druckwelle zum Loslösen der auf den Filterflächen
angesammelten Feststoffe zu erzeugen, wie es beispielsweise in der US-Patentschrift 3 455 821 beschrieben ist.
Es sind auch dynamische Filter bekannt, bei denen sich die Filterelemente drehen, wie dies in der US-Patentschrift
3 643 8o6 beschrieben ist. In diesen Fällen sind manchmal
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Kratzer vorgesehen, die sich nahe über die Flächen des FiIterelements bewegen, um die Feststoffe von den Filterflächen
abzukratzen und zu reinigen.
Im Falle eines Filters,das stationäre kreisförmige Filter
hohler Konstruktion und dazwischen angeordnete Rotorelemente benutzt, wurde festgestellt, daß die Feststoffe enthaltende
Flüssigkeit einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wurde, die durch die Rotorelemente erzeugt wurde und bewirkte, daß sich Feststoffe
im Filter in den radial außerhalb der Rotorelemente liegenden Zonen-beispielsweise in den äußeren radialen Ecken
benachbarter Filterelemente-ansammelten. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß infolge einer reduzierten Strömungsgeschwindigkeit
der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit die Feststoffe dazu neigten, sich in den Zonen benachbart der
Nabe oder anderen Befestigungsvorrichtung der Rotorelemente mit der Rotorwelle zu sammeln. Es wurde festgestellt, daß
die Neigung zur Ansammlung von Feststoffen in den beiden erwähnten Zonen trotz der Verwendung von Kratzern zur intermittierenden
Reinigung der Filterflächen auftrat. Es wurde ferner festgestellt, daß fortgesetzte Ansammlung in diesen
Zonen den Betrieb des Filters beeinträchtigen kann, und ferner beeinträchtigen sie ein leichtes Auseinandernehmen, wenn es
beispielsweise erwünscht ist, daß Filter auf eine andere Feststoffe enthaltende Flüssigkeit umzustellen oder die Einheit
hydraulisch zu reinigen. Abgesehen von der Beeinträchtigung
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des Wirkungsgrades des Filters, ist ein periodisches Anhalten des Betriebes erforderlich, um die angesammelten Feststoffe
zu entfernen, was ebenfalls die Gesamtwirksamkeit des Filters durch die Stillstandzeiten beeinträchtigt.
Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung in der Schaffung von Vorkehrungen, um die Neigung der Feststoffansammlungen
an der inneren Fläche eines Filtergehäuses zwischen den Filterelementen des Filters zu vermeiden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Vorkehrungen, um die Neigung der Feststoffansammlungen
in der radial außen von einem Rotor innerhalb eines Filters liegenden Zone zu vermeiden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Vorkehrungen, um die Neigung der Feststoffansammlungen
nahe der Rotorwelle eines dynamischen Filters zu vermeiden.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Vorkehrungen, um jegliche Neigung von Feststoffansammlungen
innerhalb eines Filters nicht nur mechanisch, sondern auch hydraulisch zu verhindern, indem Feststoffe enthaltendes
Material innerhalb des Filters als Wasch- und Abreibmittel benutzt wird.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin ,es möglich
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— R _
zu machen, daß Innere des Filters gründlich hydraulisch zu waschen, ohne es auseinandernehmen zu müssen und das
Innere von Hand zu reinigen.
Kurz beschrieben sieht die Erfindung ein Filter mit stationären kreisförmigen Filterelementen hohler Konstruktion
und auf einer Welle angeordnete Rotorscheiben vor, die zwischen benachbarten Filterelementen angeordnet
sind und wenigstens eine Schaufel am Außenumfang aufweisen, die sich radial nach außen von der Rotorscheibe in die
Strömungsbahn einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit erstreckt, die sich über den radialen Umfang der Rotorscheibe
bewegt. Die Schaufel ist so bemessen, daß sie sich in den Ringraum oder eine Zone erstreckt, die im wesentlichen
vom Umfang einer Scheibe zwei benachbarter Filterelemente oder anderen Flächen auf jeder Seite der Scheibe und einer
Innenfläche eines Gehäuses des Filters begrenzt ist. Während der Drehung der Scheibe dient die Schaufel dazu,
innerhalb des Flüssigkeitsstromes eine ausreichende Turbulenz zu erzeugen, um jegliche Neigung zu vermindern oder
auszuschließen, daß die in der Flüssigkeit durch die Scheibe erzeugte Zentrifugalkraft einen Aufbau einer Feststoffansammlung
zwischen den Filterelementen in radial entfernt vom Scheibenumfang liegenden Stellen,wie z. B. nahe der
Außenwand des Filters oder in den äußeren radialen Ecken benachbarter Filterelemente bewirkt.
Während die Verwendung nur einer Schaufel an einer bestimmten
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Rotorscheibe zweckmäßig sein kann, wird die Scheibe mit nur einer Schaufel eine geringe Unwucht haben. Daher
werden zwei oder mehr Schaufeln in gleichen Umfangsabständen an der Scheibe oder ein Gegengewicht benutzt,
das der Unwucht nur einer Scheibe entgegen wirkt. Die Schaufeln haben eine flache plattenförmige Form und sind
am Außenumfang der Rotorscheibe durch Schweißen oder Nieten befestigt. Wahlweise können die Schaufeln einteilig mit
der Rotorscheibe ausgebildet oder in Ausnehmungen im Umfang der Rotorscheibe befestigt sein, anstatt am Außenumfang.
Jede Schaufel kann senkrecht zur Rotorscheibenebene oder im spitzen Winkel geneigt dazu angeordnet sein. Weiterhin
kann sich die Längsachse einer Schaufel geradeaus entlang einer Linie eines Radius der Rotorscheibe erstrecken ,
oder die Schaufel kann gekrümmt oder über ihre Länge nach vorwärts in der normalen Drehrichtung der Scheibe oder
rückwärts zur normalen Drehrichtung ausgebildet sein. Es liegt auch im Erfindungsbereich, daß die Richtung und der
Grad der Neigung der Schaufeln gegenüber der Drehachse der Rotorscheibe unterschiedlich sein kann, d.h. eine Schaufel
kann auf ihrer über dem Umfang der Scheibe vorstehenden Länge in sich verdreht sein. Weiterhin ist es möglich, daß die
Schaufeln aus der Ebene der sie tragenden Rotorscheibe entweder nach vorn oder hinten in die Strömungsbahn der Feststoffe
enthaltenden Flüssigkeit, die sich über die äußere
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Kante der Rotorscheibe hinwegbewegt, gebogen sind. Weiterhin brauchen die Schaufeln nicht alle die gleiche Form oder
Größe haben. Ihre Größe,der Winkel und die Form, sowohl in Länge als auch in Breite können unterschiedlich sein.
Die Erfindung sfeht ferner ein Filter vor, das stationäre
ringförmige Filterelemente hohler Konstruktion aufweist, wobei an der Innenkante eines jeden Filterelementes wenigstens
eine Schaufel vorgesehen ist, die sich zur Rotorwelle des Filters hin erstreckt. Diese Schaufeln dienen
dazu, Feststoffansammlungen in der Zone zwischen der Innenkante der ringförmigen Filterelemente und der Rotorwelle,
von der die Innenkante einen Abstand hat, zu verringern oder zu vermeiden.
Die Erfindung sieht ferner ein Filter vor, das auf einer Welle angeordnete Rotorscheiben oder Rotorscheibenaufbauten
massiver oder hohler Konstruktion aufweist, die jeweils mit einer Nabe auf einer, dieselbe durchsetzenden Welle
befestigt ist, wobei wenigstens eine Öffnung für den Durchfluß von Feststoffen enthaltender Flüssigkeit von einer
Seite der Scheibe zur anderen in der Rotorscheibe nahe der Nabe vorgesehen ist, neben der eine auf der Nabe angeordnete
Schaufel vorgesehen ist, die eine Feststoffansammlung nahe dem Durchgang verhindert.
Mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sollen nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben werden.
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Es zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Filters, der stationäre Filterelemente hohler Konstruktion
sowie dazwischen angeordnete Rotorscheiben mit daran, gemäß der Erfindung, angebrachten Schaufeln aufweist;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Rotorscheibe des in Fig. 1 gezeigten Filters mit mehreren sich radial erstreckenden
Schaufeln, gemäß deijErfindung;
Fig. 3 eine Teilansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 einer Rotorscheibe mit einer sich radial erstreckenden
Schaufel, die unter einem spitzen Winkelc£ gegenüber
der Ebene der Rotorscheibe angeordnet ist;
Fig. 4 eine Teilseitenansicht einer Rotorscheibe mit einer gebogenen Schaufel gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine Teilansicht eines Längsschnittes eines Filters
mit stationären Filterelementen hohler Konstruktion, die an ihren inneren Kanten Schaufeln aufweisen und
mit dazwischen angeordneten Rotorscheiben,die sowohl an ihrem radialen Umfang als auch nahe den Naben
Schaufeln aufweisen;
Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht der Nabe einer Rotor-
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scheibe des in Fig. 5 gezeigten Filters;
Fig. 7 eine Teilkantenansicht eines Filterelementes und zwei benachbarte Rotorscheiben des in Fig. 5 gezeigten
Filters;
Fig. 8 einen Teillängsschnitt eines Filters gemäß der Erfindung mit einem ringförmigen stationären Filterelement hohler
Konstruktion und daran angeordneten Schaufeln, die sich zur Rotorwelle hin erstrecken, wobei das stationäre
Filterelement zwischen sich drehenden Filterelementen hohler Konstruktion angeordnet ist, die an ihren Außenumfängen
Schaufeln aufweisen; und
Fig. 9 eine perspektivische Teilansicht eines Klemmringes für die sich drehenden Filterelemente des in Fig.
8 gezeigten Filters.
In Fig. 1 ist ein Filter 1o gezeigt, der ein Gehäuse 11 mit
Stirnwänden 13,14 an den gegenüberliegenden Enden aufweist,
das eine Trennkammer 12 bildet. Die vordere Endwand 13 ist mit einem Einsatz 15 versehen, die an eine Pumpe 15A zur Einführung
einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Filter angeschlossen ist, während die hintere Stirnwand 14 mit einem Auslaß
16 zur Austragung eines eingedickten Schlammes aus dem Filter vorgesehen ist. Der Auslaß 16 kann außerdem ein Steuerventil
16A aufweisen, das die Austragung des Schlammes durch
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den Auslaß steuert. Das Gehäuse 11 ist tatsächlich ein geschichteter Aufbau, der durch mehrere Zugbolzen 17 mit
einer Mutter 17A an Jedem Ende zusammengehalten wird. Diese
Zugbolzen und Muttern drücken die Stirnwände 13,14 zusammen, zwischen denen mehrere ringförmige Elemente 18 angeordnet sind,
die jeweils äußere Plansche 18 jeweils an einem gesonderten ringförmigen Filterelement 19 bilden. Zur Ausrichtung und
Unterstützung der zusammengedrückten Baugruppe können an den Außenumfängen der Plansche 18 gegenüberliegend angeordnete
Konsolen vorgesehen sein, die auf nicht dargestellten Schienen rasten.
Eine mit einem Motor 2oA gekuppelte Rotorwelle 2o erstreckt sich durch die vordere Endwand 13 des Gehäuses und endet
innerhalb der Trennkammer 12 mit Abstand zur hinteren Endwand 14. Die Rotorwelle 2o trägt mehrere Rotorscheiben 21,
die innerhalb der Trennkammer 12 liegen und sich mit der Rotorwelle drehen. Die Rotorscheiben 21 haben jeweils die
Form eines massiven Körpers bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Jede Rotorscheibe ist mit einer Nabe 22 auf der
Rotorwelle 2o durch einen Keil befestigt und hat einen im wesentlichen zylindrischen äußeren Umfang»dessen Durchmesser
kleiner als der Innendurchmesser des entsprechenden konzentrischen Flansches 18 und kleiner als der Außendurchmesser
der Filterfläche 23 an der Stirnseite der benachbarten Filterelemente 19 ist. Außerdem haben die Seitenflächen einer jeden
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Rotorscheibe 21 einen Längsabstand zu den entsprechenden Stirnwänden 13,14 des Filters bzw. zur Stirnwand eines
jeden benachbarten Filterelementes 19. Dadurch entsteht eine fortlaufende gewundene Strömungsbahn für die Feststoffe
enthaltende Flüssigkeit vom Einlaß 15 durch die Trennkammer 12 und zum Auslaß 16. Diese Flüssigkeitsbahn
erstreckt sich über die Filterflächen 23 der Filterelemente 19 von einer Seite einer jeden Rotorscheibe zur gegenüberliegenden
Seite derselben. Es ist zu bemerken, daß die Naben 22 der Rotorscheiben 21 aneinander anliegen und
als Abstandshalter der Rotorscheiben 21 auf der Welle 2o dienen, deren Mittenabstände gleich denen der benachbarten
Filterelemente 19 sind.
Jedes Filterelement 19 ist ringförmig ausgebildet und hat eine äußere ringförmige Fläche 24, die an einem benachbarten Filterelement
19 anliegt und außerdem eine mittlere Öffnung 25, durch die sich die Rotorwelle 2o erstreckt. Jedes Filterelement 19
ist mit Filterflächen 23 versehen, die beispielsweise durch beiderseits angeordnete Filtertücher gebildet sind. Jedes Filterelement
19 weist innere Kanäle und Bohrungen auf, die in größerem Maßstab in Fig. 8 ersichtlich sind, um einen Kanal 56 zu bilden,
der die durch die Filterflächen 23 gelangende Flüssigkeit mit einem Auslaß und einer geeigneten Flüssigkeitsleitung (nicht
dargestellt) verbindet, durch die das Filtrat aus dem Filter element ausgetragen wird. Die Filterflächen 23 sind durch mit
Umfangsabstand angeordnete Schrauben 28 befestigt, die auf dei
gegenüberliegenden Seiten in das Filterelement eingeschraubt
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sind und auf einem Radius liegen,der etwas kleiner als der
Innenradius des Flansches 18 ist, während sie nahe der mittleren Öffnung 25 an gegenüberliegenden Punkten angeordnet
sind.
Jede Rotorscheibe ist mit mehreren Schaufeln 3o, beispielsweise vier versehen, die in gleichen Abständen um den Umfang
der Rotorscheibe mit einem Winkel <*- von beispielsweise 75°
zur Ebene der Rotorscheibe angeordnet sind. In der in den Figuren 1-3 gezeigten Ausführungsform hat jede S haufei 3o
eine flache plattenförmige Gestalt und ist in radialen Schlitzen der Rotorscheibe 21 z.B. durch Schweißen befestigt.
Die Schaufeln 3o erstrecken sich radial von der Rotorscheibe
nach außen und sind quer zur Ebene derselben angeordnet. Jede Schaufel 3o erstreckt sich von einer Rotorscheibe 21
bis nahe an die Innenfläche des Flansches 18 eines Filterelementes 19 und weist außerdem einen seitlichen Abstand zu
einem benachbarten Filterelement 19 oder einer anderen Fläche, wie z. B. der Stirnwand 13 auf. Bei einer Trennkammer 12 mit
einem Durchmesser von 6io mm als Innendurchmesser des Flansches
18 eines Filterelementes gemessen und einem Filterflächendurchmesser von 543 mnij erstrecken sich beispielsweise die Schaufeln
3o bis auf einen Abstand von 1,6 mm zum Innendurchmesser des Flansches 18. Jede Schaufel 3o erstreckt sich auch seitwärts
zu einer benachbarten Filterfläche 23 bis auf einen Abstand von 1,6 mm.
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Wenn während des Betriebes die Rotorscheiben 21 gedreht werden, folgt die durch den Einlaß 15 eintretende Feststoffe
enthaltende Flüssigkeit einer sinusförmigen Strömungsbahn von einer Seite einer jeden Rotorscheibe
zur anderen und über die Filterflächen 23 dei Filterelemente 19, wie in Fig. 1 angedeutet, wobei die Flüssigkeit
eine enge U-förmige Wendung um den Außenumfang einer jeden Rotorscheibe 21 und den Innenumfang der Filterelemente
macht. Während des Betriebes verhindert die Bewegung der Schaufeln 3o durch die Strörnungsbahn der Feststoffe enthaltende
Flüssigkeit Verstopfungen an den äußeren U-förmigen Wendungen durch Feststoffansammlungen. Die Bewegung der
Schaufeln bewirkt auch eine Turbulenz in der Zone zwischen dem Flansch 18 und dem Außenumfang einer jeden Rotorscheibe
21. Diese Turbulenz vermindert oder verhindert, daß sich Feststoffe aus der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit
unter der Zentrifugalkraft an entfernten Stellen oder Ecken der Trennkammer 12 außerhalb des Umfangs der Rotorschaben
ansammeln, wie z. B. an den Flansfoen 18 oder nahe den Filterflächen 23. Die durch die Schaufeln erzeugte Turbulenz
ist weiterhin von Bedeutung, wenn die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit von Natur aus thixotrop ist. Weiterhin
Flüssigkeiten bewirken die Schaufeln 3o, daß die Feststoffe enthaltende/
selbst als Wasch- und Abreibmedium in den Zonen über die Umfange der Rotorscheiben wirken.
Obwohl in Fig. 2 vier Schaufeln 3o gezeigt sind, kann an
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jeder Rotorscheibe eine größere Anzahl von Schaufeln verwendet werden. Diese Schaufeln sind vorzugsweise
mit gleichem Abstand zueinander angeordnet, um eine Unwucht der Scheibe während des Betriebes zu vermeiden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform, wie in Fig. 3 gezeigt, jede Schaufel in einem spitzen Winkel oc zur Ebene der
Rotorscheibe angeordnet ist, können die Schaufeln auch rechtwinklig zur Ebene der Rotorscheiben 21 angeordnet
sein. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist eine Rotorscheibe 21 mit Schaufeln 3o vorgesehen, die jeweils mit
einem Ende in einer Ausnehmung der Kante der Rotorscheibe
21 , die sich rechtwinklig zur Ebene der Rotorsiieibe erstreckt, befestigt ist, während das freie Ende 31 nach
vorn in Drehrichtung der Rotorscheibe, wie gezeigtjgebogen
ist. Der Schaufelabschnitt 31 kann auch nach rückwärts
entgegen der Drehrichtung der Rotorscheibe und/oder aus der Ebene der Rotorscheibe nach vorn oder rückwärts in
die Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die die Rotorscheibe passiert, gebogen sein. Sie
können ferner auf ihrer frei von der Rotorscheibe vorstehenden Bereich in sich verdreht sein.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem die Bezugsziffern, die mit denen der
Fig. 1 übereinstimmen, gleiche Teile bezeichnen. Fig. 5
SÖ9 848/Ö7CH
zeigt ein Filter 1o' mit einem Gehäuse 11, das eine Trennkammer
12 bildet. Die vordere Stirnwand 13 des Filters 1ο1
hat einen Einlaß 15 zur Einführung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Filter. Das Gehäuse 11 weist mehere
ringförmige Filterelemente 19 hohler Konstruktion auf, wobei auf beiden Stirnflächen Filterflächen 23 mittels Schrauben
befestigt sind. Eine Rotorwelle 2o erstreckt sich durch die vordere Stirnwand 13 des Filters und trägt mehrere Rotorscheiben
21· massiver Konstruktion.
Jede Rotorscheibe 21' ist mit mehreren Schaufeln 3o,z. B.
vier, versehen, die in gldchen Abständen um den Umfang der Rotorscheiben angeordnet sind. Wie in Fig. 6 gezeigt, hat
jede Rotorscheibe 21· wenigstens einen Durchlaß 4o im
Innenumfang, der sich von einer zur anderen Seite der Rotorscheibe nahe der Nabe 22 erstreckt, mit der die Rotorscheibe
auf der Rotorwelle 2o befestigt ist. Hehrere Durchlässe,z. B. zwei, sind in gleichen Abständen in der
Rotorscheibe vorgesehen, um einen Verbindungsweg für eine verhältnismäßig kleine Menge Feststoffe enthaltende Flüssigkeit
unmittelbar von einer zur anderen Seite der Rotorscheibe zu bilden. Wie aus den Figuren 6 und? ersichtlich, ist eine
Schaufel 42 auf der stromabwärts liegenden Seite eines jeden Durchlasses 4o vorgesehen, die zur Längsachse der Nabe 22 und
damit zu der der Rotorwelle 2o geneigt ist. Die Schaufel ist unter einem spitzen Winkel ß von etwa 15° zur Ebene der
Rotorscheibe 21f geneigt, wobei eine Kante 44 der Schaufel an
- 16 5 0 9 8 U 8 / 0 7 0 U
einer Seite des Durchlasses 4o liegt. Jede Schaufel 42 ist durch Schweißen mit der Nabe 22 verbunden, wobei wie
in Fig. 6 gezeigt - die hochstehende Kante 44 der Schaufel angrenzend an den Durchlaß 4o angeordnet und
vorzugsweise durch Schweißen oder Nieten damit verbunden ist, so daß zwischen der Kante 44 und der Wand des Durchlasses
4o kein Spalt entsteht, d. h. kein Spalt zwischen der Kante 44 und der Rotorscheibe 21·.
Bei dem in den Figuren 5 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich Schaufeln 48 zu den
Naben 22, der Rotorscheiben 21' und damit wirksam zur
Rotorwelle 2o hin, die an der Innenseite eines jeden stationären Filterelements 19 angebracht sind. Diese Schaufeln
sind durch Schweißen oder Nieten mit dem Innenumfang eines jeden Filterelementes verbunden. Da die Schaufeln 48
stationär sind, tritt keine Unwucht auf, wenn eine einzige Schaufel 48 anstelle mehrerer mit gMche» Umfangsabstand
am Umfang des Filterelementes angebrachter Schaufeln verwendet wird. Die Schaufeln 48 können parallel zur Achse der
Rotorwelle 2o oder in irgend einem Winkel dazu angeordnet sein, z. B. in einem solchen Winkel, daß sie im wesentlichen
parallel zu den Schaufeln 42 liegen, wenn diese,wie in Fig. gezeigt, vorhiüen sind. Mehrere um den Innenumfang des
Filterelementes angeordnete Schaufeln können - falls erwünscht · verwendet werden, die mit den rottenden Naben 22 zusammenwirken,
um Feststoffansammlungen an den Oberflächen der Naben in der Zone zwischen der Kante des stationären Filterelementes
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und der benachbarten Nabenfläche zu verhindern.
Beim Betrieb dieses in den Figuren 5-7 gezeigten Ausführungsbeispiels
der Erfindung folgt ein Teil einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit, die in das Filter 1o'
durch den Einlaß 15 eintritt, einer sinusförmigen Strömungsbahn in der Trennkammer 12 nach außen entlang einer Seite
einer Rotorscheibe 21· mit einer U-förmigen Wendung in der
Zone, die von den Schaufeln 3o am Umfang dieser Rotorscheibe
bestrichen wird, dann einwärts entlang einer Filterfläche 23y
eines Filterelementes 19 mit noch einer U-förmigen Wendung
in der Zone der Schaufeln 48 am Innenumfang dieses Filterelementes und dann nach außen entlang der anderen Seite des
gleichen Filterelementes 19. Gleichzeitig fließt ein Teil der in das Filter 1o' durch den Einlaß 15 eintretenden
Feststoffe enthaltend^Flüssigkeit zur Rotorwelle 2o hin
und entlang den Naben 22, der sich drehenden Rotorscheiben 21' durch die Durchlässe 4o am Innenumfang der Rotorscheiben 21'.
Ein anderer Teil der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit folgt zeitweilig der erwähnten sinusförmigen Bahn um die
äußeren Umfange der Rotorscheiben 21' herum, und zu anderen
Zeiten der erwähnten Bahn durch die Durchlässe 4o der Rotorscheiben 21'. Die Hauptmasse der Flüssigkeit strömt
sinusförmig.
Die sich drehenden Schaufeln 3o am Außenumfang der Rotorschiben 21f dienen zur Verminderung oder Ausschaltung der Tendenz, daß
sich Feststoffe in den Zonen, die von den Außenumfängen der
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Rotorscheibe den gegenüberliegenden Innenflächen der Flansche 18 der stationären Filterelemente 19 und den
angrenzenden Abschnitten der Filterflächen 23, wie z. B. der Stirnwand 13 des Filters 1of begrenzt sind, ansammeln.
Die stationären Schaufeln 48 erstrecken sich mit ihren freien Enden bis nahe an die Naben 22, die auf der Rotorwelle
2o angeordnet sind, und dienen zur Vermeidung, daß sich Feststoffe in der Zone,die von der Oberfläche der
benachbarten Naben und den Innenumfängen der Filterelemente 19, an denen die stationären Schaufeln angebracht sind, begrenzt
ist, ansammeln. Jede der auf den sich drehenden Naben 22 auf der stromabwärts liegenden Seite des Durchlasses
4o angeordneten Schaufeln 42 dient dazu,eine Schubkraft
auf die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit auf der Nabe 22 auszuüben, wenn sie den angrenzenden Durchlaß 4o verläßt.
Zusätzlich üben die Schaufeln 42 eine Zentrifugalkraft auf die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit aus, die
sich an der Seite der Filterfläche 23 abwärtsbewegt. Die
Schaufeln 42 tragen dazu bei, Verstopfungen der Strömungsbahn infolge einer Feststoffeansammlung zu verhindern, bewirken
eine Turbulenz, die eine zusätzliche Bedeutung hat, wenn die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit thixotrop ist,
wobei die Bewegung der Flüssigkeit auch dazu dient, als ein Wasch- und Abreibmittel zu wirken, um Verstopfungen nahe den
Innenumfängen der stationären Filterelemente 19 zu vermeiden.
-.19 -
SG9848/07(K
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 übereinstimmende
Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Bei diesem Filter wechseln mehrere stationäre Filterelemente
19 im Filter 1ο1' mit sich drehenden Filterelementen 52
hohler Konstruktion ab. Die sich drehenden Filterelemente 52 sind mittels Naben 22 auf einer Rotorwelle 2o befestigt.
Die Naben 22 können einteilig mit den Filterelementen ausgebildet oder durch Schweißen mit denselben verbunden sein.
Jedes der in Fig. 8 gezeigten Filterelemente 19, 52,hat auf
jeder Stirnseite eine Filterfläche 23, 23' und innere Kanäle
56, die das durch die Filterfiächen gelangende Filtrat in eine geeignete Filtrataustragvorrichtung abführen, die mit
der Außenseite des Filters 1o" in Verbindung steht. Die Filterelemente
19, 52 weisen Klemmvorrichtungen 58,59 zur Befestigung der Filterflächen 23,23' auf. Jede Klemmvorrichtung 58,
59 besteht aus einem auf jeder Seite des Filterelementes angeordneten
flachen Ring 6o, 61, der mit Umfangsabstand angeordnete
Schraubenlöcher aufweist, die mit Löchern in den Filterflächen 23, 23' und mit Gewindelöchern in den Filterelementen fluchten.
Eine entsprechende Anzahl Schrauben 62 sind von jeder Seite des Filterelementes in die Gewindelöcher eingeschraubt, um die
Klemmringe 6o, 61, die auf den Kanten der Filterfläch3i23,23'
liegen,zu befestigen.
- 2o -
S 0 9 8 Λ 8 / 0 7 Q Λ
Jedes-der sich drehenden Filterelemente 52 ist weiterhin
mit einem Klemmring 64 versehen, der sich um den Außenumfang erstreckt, und sich von den Klemmringen 61 dadurch
■urrter scheidet, daß er den Umfang eines jeden Filter element es
52 U-förmig im Querschnitt nach außen konvex umgreift, wie dies
in Fig. 9 gezeigt ist, wobei jeder Klemmring 64 mehrere Schaufeln 66 aufweist, die in gleichen Abständen beispielsweise
durch Schweißen an der Außenfläche befestigt sind. Dieser Klemmring besteht vorzugsweise aus mehreren gesonderten
Teilen, um die Anbringung desselben auf der Umfangskante eines Filterelementes 52 zu erleichtern. Beispielsweise
können drei Ringsegmente mit 12o° Bogenlänge oder 4 Segmente mit 9o Bogenlänge oder nur 2 Segmente mit 18o Bogenlänge
verwendet werden.
Jedes der stationären Filterelemente 19 ist mit einem im Querschnitt
U-förmigen Klemmring 68 versehen, der wesentlich kleiner im Durchmesser und auf der Innenseite konvex ist. Dieser
Klemmring unterscheidet sich von dem Klemmring 64 des sich, drehenden Filterelementes 52 dadurch, daß sich die Schaufeln
. der Klemmringe 68 einwärts vom Klemmring 68 erstrecken. Die Klemmringe 68 bestehen aus mehreren gesonderten Ringsegmenten,
um die Anbringung auf den Filterelementen zu erleichtern. Beispielsweise kann der Klemmring 68 aus drei Teilen von 12o°
Bogenlänge oder 4 Teilen aus 9o° Bogenlängen bestehen. Beide im Querschnitt U-förmigen Klemmringe 64 und 68 weisen mit
Umfangsabstand angeordnete Schraubenlöcher 69 in ihren Schenkeln
auf.
- 21 -
609848/0704
Schrauben durchgreifen die Löcher 69 und damit fluchtende Löcher in den Filterflächen 23', 23 und sind in damit ausgerichtete
Gewindelöcher in den Filterelementen eingeschraubt. Die Klemmringe übergreifen die äußeren und inneren Kanten
der FilterSächen 23', 23 und halten sie auf den Filterelementen
52, 19 in Stellung. Die Schaufeln 66, 7o können rechtwinklig oder geneigt zu den radialen Ebenen der entsprechenden
Klemmringe 64, 68 angeordnet sein. Ferner können sich die Schaufeln geradlinig erstreken oder gebogene freie Enden
haben, wie dies mit Bezug auf die in Fig. 4 gezeigten Schaufeln beschrieben ist. In Übereinstimmung mit den
anderen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung dienen die Schaufeln 66, 7o an den Filterelementen
dazu, Feststoffansammlungen in den angrenzenden Strömungswegen und Zonen zu verhindern und gleichzeitig,daß die
Flüssigkeit selbst als Waschmedium wirkt.
Das in Fig. 8 gezeigte Filterelement 19 kann mit einem benachbarten
Abstandsring 18A beispielsweise durch Schweißen verbunden sein. Wahlweise kann das Filterelement 19 einteilig
mit einem Abstandsring ausgebildet sein, wie dies in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 5 gezeigt ist.
In gleicher Weise können die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 5 gesonderte Abstandsringe und zugeordnete Filterelemente
19 aufweisen.
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, kann gemäß der Erfindung eine
- 22 S09848/070Ä
Kraftkomponente in der Strömungsbahn der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit im Filter erzeugt werden, die Feststoffansammlungen
verhindert, wo derartige Ansammlungen die Strömungsbahn blockieren könnten, und die bewirkt,
daß diese Feststoffe in die Hauptströmungsbahn zurückgeführt werden. Hinsichtlich einer Betriebseigenschaft
wirken die Schaufeln als Kratzer-^ um jegliche Feststoff an-Sammlung
zu lösen. In anderer Hinsicht wirken die Schaufeln als Turbulenzerzeuger in der Flüssigkeit,um das Absetzen
von Feststoffen zu verhindern. In noch anderer Eigenschaft bewirken die Schaufeln, daß die Feststoffe enthaltende
Flüssigkeit selbst als ein Waschmedium wirkt,
das die Flächen im Filter durch die kontinuierliche Bewegung darüberhinweg sauber hält. Eine Waschwikung · wird
auch erzielt, wenn der Filter mit einer im wesentlichen Feststoff freien Flüssigkeit gefahren wird, wobei diese
Flüssigkeit als zeitweiliges Reinigungsmittel verwendet wird, wenn es erwünscht ist, das Filter auf eine andere Feststoffe
enthaltende Flüssigkeit umzustellen. Auf diese ΐ/eise kann
das Filter gewaschen oder für einen neuen Einsatz gereinigt werden, ohne es auseinandernehmen zu müssen. Da die Vorrichtung
gemäß der Erfindung Mittel vorsieht, um sowohl eine Konzentration von Feststoffen in einen eingedickten
Schlamm als auch ein Filtrat zu erzielen, soll der Ausdruck "Filter" umfassender Natur sein, wobei alle Filtervorrichtungen
erfaßt sein sollen, die verwendbar sind, um sowohl ein Filtrat als auch ein Konzentrat als wünschenswerten Ausstoß zu erzielen.
- 23 609848/07(U
Während "bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der
Erfindung die Filteriächen 23 und das Gehäuse des Filters als stationär beschrieben worden sind, liegt es im Bereich
der Erfindung, daß alle Filterflächen das Gehäuse oder sowohl alle Filterflächen und das Gehäuse sich drehen oder
sonstwie nicht stationär bewegen können, sofern das Filter ein Rotorelement aufweist, das sich relativ zu den Filterflächen
23 und dem Gehäuse dreht. Allgemeiner gesagt ist beabsichtigt, daß wenigstens zwei mit Abstand zueinander angeordnete
Flächen vorgesehen sind, die stationär zueinander sind, und daß sich ein Rotorelement zwischen die relativ stationären
Flächen erstreckt, das sich gegenüber denselben bewegt. In dieser Hinsicht ist es weiterhin beabsichtigt,
daß das Gehäuse des Filters und die relativ stationären Flächen sich entweder in gleicher oder entgegengesetzter
Richtung drehen können, wie die Drehrichtung des Rotorelementes .
Während ferner relativ stationäre Filterflächen zuvor beschrieben sind, die mit einer Rotorscheibe massiver Konstruktion
zusammenarbeiten, ist es beabsichtigt, daß relativ stationäre Scheiben massiver Konstruktion in Verbindung mit
auf einer Rotorwelle angeordneten Filterelementen verwendet werden können. Weiterhin ist es beabsichtigt, daß ein Filter
gemäß der Erfindung eine abwechselnde oder reihenmäßige Anordnung von Rotorelementen aufweisen kann, die manchmal
hohl ausgebildet sind, um als Filterelemente zu dienen und manchmal eine massive Ausbildung zusammen mit relativ stationären
Teilen haben können, die manchmal massiv und manchmal
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hohl als Filterelemente dienend ausgebildet sind. Bei allen diesen Anordnungen ist es beabsichtigt, daß
Schaufeln - wie es vorstehend beschrieben ist - verwendet werden. Der Schutzumfang soll im Rahmen der Ansprüche
weitestgehend sein.
- 25 -
5098Λ8/0704
Claims (1)
- P_a_t_e_n_t_ag_n_s_2_r_ü_c_h_eC1.j Dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein Filtrat und einen eingedickten Schlamm, gekennzeichnet durch1) ein Gehäuse(H) mit einer Längsachse, einem Einlaß (15) zur Einführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Gehäuse (11) und einem Auslaß (16) zur Entfernung des eingedickten FeststoffSchlammes;2) wenigstens zwei im wesentlichen koaxial mit Abstand zueinander angeordnete stationäre Filterelemente (I9)jidie im Gehäuse (11) zwischen dem Ein- und Auslaß (15,16) angeordnet sind und je eine Filterkammer und wenigstens eine Filterfläche (23) aufweisen, wobei das Innere einer jeden Filterkammer in Flüssigkeitsverbindung mit der Außenseite des Gehäuses (11) steht, um Filtrat aus den Kammern zu entfernen, wobei ferner die Filterflächen (23) der beiden Filterelemente (19) von Filterelement zu Filterelement einander zugekehrt sind;3) eine sich koaxial durch das Gehäuse erstreckende., von einem Motor (2oA) angetriebene Rotorwelle (2o);4) eine auf der Rotorwelle (2o) drehfest angeordnete Rotorscheibe (21), die koaxial zu den Filterelementen (19) zwischen zwei einander zugekehrten Filterflächen (23) angeordnet ist, und eine Strömungsbahn für die Feststoffe- 26 509848/0704enthaltende Flüssigkeit vom Ein- zum Auslaß (15,16) über die Filterflächen (23) hinweg und von einer Seite der Scheibe (21) zur anderen Seite, um die äußere Umfangskante der Scheibe herum zwischen der Kante und der Innenfläche des Gehäuses (11) hindurchzubilden;
und5) wenigstens eine sich von der äußeren Umfangskante der Rotorscheibe (21) in die Strömungsbahn erstreckende Schaufel (3o), die eine Ansammlung von Feststoffen zwischen den beiden Filterelementen (19) in der Zone, die radial zwischen der Innenfläche des Gehäuses (11) und der Außenkante der Rotorscheibe (21) liegt, zu verhindern, wenn die Rotorwelle (2o) mit der Rotorscheibe und der Schaufel (3o) gedreht wird.2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (19) ringförmig ausgebildet sind.3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den äußeren Umfangskanten der Rotorscheibe (21) sich mehrere in gleichen Umfangsabständen angeordnete Schaufeln (3o) nach außen erstreken.4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (3o) sich radial von der Rotorscheibe (21) nach außen erstreckt.- 27 509848/07045. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (3o) in den Richtungen der Urafangskrümmung der Außenkante der Rotorscheibe (21) gekrümmt ist.6. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (3o) senkrecht zur Ebene der Rotorscheibe (21) angeordnet ist.7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (3o) unter einem spitzen Winkel zur Ebene der Rotorscheibe (21) geneigt ist.8. Dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein Filtrat und einen eingedickten Schlamm, gekennzeichnet durch,1) ein Gehäuse (11) mit einer Längsachse, einem Einlaß (15) zur Einführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Gehäuse (11) und einem Auslaß (16) zur Entfernung des eingedickten FeststoffSchlammes;2) wenigstens zwei im wesentlichen koaxial mit Abstand zueinander angeordnete stationäre ringförmige Filterelemente (19), die im Gehäuse (11) zwischen dem Ein- und Auslaß (15,16) angeordnet sind, und je eine Filterkammer und wenigstens eine Filterfläche (23) aufweisen, wobei das Innere einer jeden Filterkammer in Flüssigkeitsverbindung mit der Außenseite des Gehäuses (11) steht, um Filtrat aus den Kammern zu entfernen;- 28 509BÜ8/07043) eine sich koaxial durch das Gehäuse (11) und die mittlere Öffnung (25) der ringförmigen Filterelemente (19) mit erheblichem Spiel zu den Innenumfängen der beiden Filterelemente (19) erstreckende von einem Motor (2oA) angetriebene Rotorwelle (2o);4) ein auf der Rotorwelle (2o) drehfest zwischen den beiden Filterelementen (19) mit Abstand zu beiden angeordnetes sich radial erstreckendes Element (211)» "5) wenigstens eine äußere am Außenumfang des sich radial erstreckenden Elementes (211) angebrachte sich nach außen erstreikende Schaufel (3o), die mit geringem Abstand zur Innenfläche des Gehäuses (11) endet} und6) wenigstens eine innere am Innenumfang eines jeden Filterelementes (19) fest angeordnete Schaufel (48), die sicher
einwärts/streckt und mit geringem Abstand zur Rotorwelle (2o) endet, wobei die äußere und innere Schaufel (3o,48) zusammenwirken, um FeststoffanSammlungen einmal zwischen den sich radial erstreckenden Elementen (21') und der Innenfläche des Gehäuses (11) und zum anderen zwischen den Innenumfängen der beiden ringförmigen Filterelemente (19) und der Rotorwelle (2o) zu verhindern,und wenn die Rotorwelle (2o) mit den sich radial erstrebenden Elementen (211) und den äußeren Schaufeln (3o) gedreht werden, gleichzeitig eine Relativbewegung nichtmr zwischen der äußeren Schaufel(3o) und der InnenSäche des Gehäuses (11). sondern auch zwischen der inneren- 29 -509848/0704Schaufel (48) und der Rotorwelle (2o) zu bewirken.Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das sich radial erstreckende Element (211) wenigstens einen nahe der Rotorwelle (2o) angeordneten Durchgang (4o) aufweist, durch den eine kleine Menge der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit strömen kann.. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekenzeich.net , daß auf der stromabwärts liegenden Seite des Durchgangs (4o) des sich radial erstreckenden Elementes (21') wenigstens eine sich mit dem Element (21') und der Rotorwelle (2o) drehende Schaufel (42) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß sie die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit durch den Durchgang (4o) fördert.'ΛΛ, Dynamisches Filter zur Trennung einer Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in ein Filtrat und einen eingedickten Schlamm, gekennzeichnet durch,1) ein Gehäuse (11) mit einer Längsachse; einem Einlaß (15) zur Einführung der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in das Gehäuse (11) und einem Auslaß (16) zur Entfernung des eingedickten FeststoffSchlammes;2) wenigstens/ im wesentlichen koaxial mit Abstand zueinander angeordnete stationäre ringförmige Filterelemente (19), die im Gehäuse (11) zwischen dem Ein- und Auslaß (15, 16) angeordnet sind, und je eine Filterkammer und wenigstens eine Filterfläche (23) aufweisen, wobei das- 3o 509848/0704Innere einer jeden Filterkammer in Flüssigkeitsverbindung mit der Außenseite des Gehäuses (11) steht, um FiItrat aus den Kammern zu entfernen;3) eine sich koaxial durch das Gehäuse (11) und die mittlere Öffnung (25) der ringförmigen Filterelemente (I9)mit erheblichem Spiel zu den Innenumfängen der beiden Filterelemente (19) erstreckende, von einem Motor (2oA) angetriebene Rotorwelle (2o) ;4) ein auf der Rotorwelle drehfest zwischen den beiden Filterelementen (19) mit Abstand zu beiden angeordnetes sich radial erstreckendes Element (21!)> das wenigstens einen nahe der Rotorwelle (2o) angeordneten Durchgang (4o) aufweist, durch den eine kleine Menge der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit strömen kann; und5) wenigstens eine auf der Rotorwelle (2o) nahe dem Durchgang (4o) des sich radial erstreckenden Elementes (21') angeordnete Schaufel (42), die sich mit dem Element (21') und der Rotorwelle (2o) dreht.12. Filtei/nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel (42) auf der stromabwärts liegenden Seite des Durchgangs (4o) angeordnet ist, und so ausgebildet ist, daß sie die Feststoffe enthaltende Flüssigkeit durch den Durchgang fördert.5Ö9B48/O7CK
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