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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Siebvorrichtung zum
Sieben von Pulpensuspensionen, umfassend ein Gehäuse, einen rohrförmigen Siebkorb,
welcher das Innere des Gehäuses
in eine zentrale Kammer und eine äußere, im Wesentlichen ringförmige Kammer
unterteilt, ein Einlasselement zum Zuführen einer zu siebenden Suspension
in entweder die zentrale Kammer oder die äußere Kammer, ein Annahme-Auslasselement
zur Abgabe eines sich entwickelten Annahme-Anteils der Suspension, welche durch
den Siebkorb hindurchgetreten ist, und ein Rückstands-Auslasselement zur
Abgabe eines sich entwickelten Rückstands-Anteils der Suspension.
Ein Rotor ist in dem Gehäuse
zur Bereitstellung von Druck- und Saugpulsen in der zu siebenden
Suspension entlang des Siebkorbs angeordnet. Die Vorrichtung umfasst
ferner einen Verdünnungsflüssigkeitsverteiler
in dem Gehäuse
zum Zuführen
von Verdünnungsflüssigkeit,
um Verdickung der Suspension während
des Betriebs entgegenzuwirken. Der Verteiler bildet einen rohrförmigen Kanal,
welcher den Korb in zumindest zwei Teile unterteilt und sich zumindest im
Wesentlichen um den Siebkorb herum erstreckt. Zumindest eine Verdünnungsflüssigkeits-Zufuhrleitung
ist zur Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit
von außerhalb
des Gehäuses
zu dem Kanal des Verteilers vorgesehen. Der Verteiler ist ferner
mit einer Mehrzahl von Einspritzdüsen zum Einspritzen von Verdünnungsflüssigkeit
aus dem rohrförmigen
Kanal versehen.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf einen Siebkorb, der zur Verwendung
in der Siebvorrichtung geeignet ist.
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Eine
solche Vorrichtung in der Form einer Mehrstufen-Siebvorrichtung
ist in den
schwedischen Patenten
Nr. 524527 und
SE 506602 offenbart.
Der rohrförmige
Kanal des Verdünnungsflüssigkeitsverteilers
dieser Mehrstufenvorrichtung weist eine konstante Querschnittsfläche auf
und die Einspritzdüsen des
Verteilers sind identisch.
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Ein
Problem dieser Konstruktion des früheren Verteilers gemäß
SE 524527 und
SE 506602 ist, dass die Verdünnungsflüssigkeits-Strömungsraten
in den jeweiligen Einspritzdüsen
beträchtlich
variieren können,
so dass die Strömungsraten
der Einspritzdüsen,
welche mehr stromabwärts
entlang des rohrförmigen
Kanals angeordnet sind, höher
als die Strömungsraten
in den Düsen
sind, die mehr stromaufwärts
angeordnet sind. Die variierenden Strömungsraten in den unterschiedlichen
Einspritzdüsen
führen zu
einer nachteiligen ungleichmäßigen Verteilung
der Verdünnungsflüssigkeit
in der Suspension.
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Eine
Lösung
zur Bereitstellung gleichmäßiger Strömungsraten
in den Einspritzdüsen
des früheren
Verteilers mit konstanter Querschnittsfläche des rohrförmigen Kanals
könnte
sein, alle Einspritzdüsen mit
unterschiedlichen Größen der
Art zu konstruieren, dass die mehr stromaufwärtigen Düsen breiter sind, wohingegen
die mehr stromabwärtigen
Düsen enger
sind. Ein Nachteil dieser Lösung
ist jedoch, dass in der Praxis es sehr schwierig ist, die unterschiedlichen
Einspritzdüsen
ordnungsgemäß zu bemessen,
insbesondere dann, wenn es eine große Anzahl von Einspritzdüsen gibt.
Im Übrigen
ist, selbst wenn eine Serie von Einspritzdüsengrößen korrekt berechnet wurde,
diese Serie nur für
einen gegebenen Haupt-Verdünnungsflüssigkeitsstrom
gültig,
der in den rohrförmigen
Kanal des Verteilers zugeführt wird.
Demzufolge würde
die Verteilung der Verdünnungsflüssigkeit
durch die Einspritzdüsen
nicht gleichmäßig für andere
Haupt-Flüssigkeitsströme sein,
welche den gegebenen Haupt-Flüssigkeitsstrom überschreiten
oder geringer als dieser sind.
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Eine
andere Lösung
zur Bereitstellung gleichmäßiger Strömungsraten
in den Einspritzdüsen des
früheren
Verteilers könnte
sein, den rohrförmigen Kanal
in der Richtung des Verdünnungsflüssigkeitsstroms
zulaufend zu konstruieren, so dass die statischen Drücke in der
Verdünnungsflüssigkeit
an den Eingängen
der Einspritzdüsen
gleich sind, was zu gleichmäßigen Strömungsraten
in den Einspritzdüsen
führen
würde.
Es ist jedoch kompliziert, einen solchen Verteiler zu konstruieren,
da, um die gewünschten
gleichen statischen Druckzustände
an den un terschiedlichen Einspritzdüsen zu erzielen, der Grad des
Zulaufens des rohrförmigen
Kanals entlang diesem Kanal variiert werden muss. Zusätzlich ist
der korrekte Zulaufgrad des Kanals von der Reibung zwischen der
Verdünnungsflüssigkeit
und der Wandoberfläche
des rohrförmigen
Kanals abhängig.
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Eine
erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Siebvorrichtung
gemäß
SE 524527 und
SE 506602 derart zu verbessern, dass
der Verteiler Verdünnungsflüssigkeit
gleichmäßig in die
zu siebende Suspension verteilt.
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Eine
zweite Aufgabe der Erfindung ist es, einen Siebkorb zur Verwendung
in der verbesserten Siebvorrichtung der Erfindung und ebenso zum
Ersatz von Siebkörben
in den bestehenden Siebvorrichtungen, die kommerziell betrieben
werden, bereitzustellen.
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Die
erste Aufgabe wird erzielt durch eine Siebvorrichtung der Art, die
eingangs beschrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einspritzdüse zumindest
zwei Kanalabschnitte enthält,
einen Eingangskanalabschnitt, der in den Kanal des Verteilers mündet, und
einen Ausgangskanalabschnitt stromabwärts des Eingangskanalabschnitts,
wobei der Eingangskanalabschnitt wesentlich breiter als der Ausgangskanalabschnitt
ist. Demzufolge bildet der breitere Eingangskanalabschnitt ein Volumen,
in welchem die Geschwindigkeit des Hauptstroms in dem Kanal wesentlich
gesenkt ist, so dass dann, wenn Teilströme des Hauptstroms in den Eingangskanalabschnitt
divergiert werden, der dynamische Druck des Hauptstroms in im Wesentlichen
gleiche statische Drücke
in den Eingangskanalabschnitten umgewandelt wird. Diese statischen
Drücke
versorgen die engen Ausgangskanalabschnitte mit Flüssigkeitsströmen von
im Wesentlichen gleichen Strömungsraten.
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Der
Eingangskanalabschnitt von jeder Einspritzdüse kann ein Volumen aufweisen,
das hinreichend groß ist,
einen Wirbelstrom aufzunehmen, der in dem Strom von Verdünnungsflüssigkeit
erzeugt wird, der von dem rohrförmigen
Kanal in den Eingangsabschnitt der Einspritzdüse divergiert, wenn Verdünnungsflüssigkeit
durch den Verteiler zugeführt wird.
Demzufolge wird die Erzeugung eines Wirbelstroms in dem Ausgangskanalabschnitt
verhindert, was mit Blick auf die Reduzierung der Auswirkung bzw.
den Aufprall des bestehenden fluktuierenden Gegendrucks an der Abgabeseite
der Einspritzdüsen vorteilhaft
ist. Wenn ein Wirbelstrom in dem Ausgangskanalabschnitt erzeugt
würde,
wäre es
sehr viel einfacher für
einen Gegendruck, das Material von der Abgabeseite der Einspritzdüsen zurück in den Kanal
des Verteilers zu bewegen. Als eine Alternative kann der Eingangskanalabschnitt
jeder Einspritzdüse ein
Volumen aufweisen, das hinreichend groß ist, um die Erzeugung eines
Wirbelstroms in dem Strom von Verdünnungsflüssigkeit in dem Ausgangskanalabschnitt
zu verhindern, wenn Verdünnungsflüssigkeit durch
den Verteiler zugeführt
wird, d.h. ohne die Hilfe der Erzeugung eines Wirbelstroms in dem
Eingangskanalabschnitt.
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Das
Volumen des Eingangskanalabschnitts sollte 0,2- bis 2-mal das Volumen
des Ausgangskanalabschnitts sein.
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In Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung weist der Eingangskanalabschnitt jeder Einspritzdüse eine
Breite auf, die 25 bis 100% breiter als die des Ausgangskanalabschnitts
ist, und die Länge
des Eingangskanalabschnitts von jeder Einspritzdüse ist 5 bis 50% der Breite
des Eingangskanalabschnitts.
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In Übereinstimmung
mit einer einfachsten Ausführungsform
der Erfindung sind die Einspritzdüsen identisch und der rohrförmige Kanal
des Verteilers weist eine konstante Querschnittsfläche entlang seiner
Länge auf.
Jeder Einspritzdüsenkanal
kann einen länglichen
oder kreisförmigen
Querschnitt aufweisen.
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Die
zweite Aufgabe der Erfindung wird durch einen Siebkorb zum Sieben
von Pulpensuspensionen erzielt, umfassend eine rohrförmige Mantelwand, die
mit Sieböffnungen
versehen ist, und einen Verdünnungsflüssigkeitsverteiler
auf der Mantelwand, welcher einen rohrförmigen Kanal für Verdünnungsflüssigkeit
bildet, und sich zumindest im Wesentlichen um die Mantelwand herum
erstreckt, wobei der Verteiler mit einer Mehrzahl von Einspritzdüsen versehen
ist, der Siebkorb dadurch gekennzeichnet ist, dass jede Einspritzdüse einen
Kanal einschließlich zu mindest
zwei Kanalabschnitten ausbildet, einem Eingangskanalabschnitt, der
in den Kanal des Sammlers mündet,
und einen Ausgangskanalabschnitt stromabwärts des Eingangskanalabschnitts, wobei
der Eingangskanalabschnitt wesentlich breiter als der Ausgangskanalabschnitt
ist.
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Der
Siebkorb der Erfindung kann ähnlich dem
Siebkorb der vorstehend beschriebenen Siebvorrichtung der Erfindung
konstruiert sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen genauer beschrieben, wobei
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1 eine
teilweise geschnittene Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform
der Siebvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
teilweise geschnittene Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3 eine
Perspektivansicht eines Siebkorbs ist, welche zu der Vorrichtung
gemäß 1 passt;
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4 eine
Querschnittsansicht des Siebkorbs ist, der in 3 gezeigt
ist;
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5 das
Verdünnungsflüssigkeits-Strömungsmuster
durch Einspritzdüsen,
welche herkömmliche
zylindrische Kanäle
ausbilden, darstellt; und
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6 das
Verdünnungsflüssigkeits-Strömungsmuster
durch Einspritzdüsen
darstellt, die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung konstruiert sind.
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Identische
oder entsprechende Elemente, die in den Figuren gezeigt sind, werden
mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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1 zeigt
eine Siebvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Sieben von Pulpensuspensionen, umfassend ein Gehäuse 2,
ein Einlasselement 4, welches an einer Zufuhrleitung 6 zur
Zufuhr einer zu siebenden Suspension in das Gehäuse 2 lösbar angeschlossen
ist, einen rohrförmigen
Siebkorb 8, welcher das Innere des Gehäuses 2 in eine zentrale,
im Wesentlichen zylindrische Kammer 10 zur Aufname der
zu siebenden Suspension an einem Ende 12 der zentralen
Kammer und eine einzelne äußere ringförmige Annahmekammer 14 zur
Aufnahme eines Annahme-Anteils der Suspension, welche durch den
Siebkorb 8 hindurchgetreten ist, unterteilt, ein Annahme-Auslasselement 16,
welches lösbar
an einer Annahme-Auslassleitung 18 zur Abgabe des Annahme-Anteils
aus der Annahmekammer 14 angeschlossen ist, und ein Rückstands-Auslasselement 20,
welches lösbar
an einer Rückstands-Auslassleitung 22 zur
Abgabe eines Rückstands-Anteils der
Suspension aus der zentralen Kammer 10 an dem anderen Ende 24 davon
lösbar
angeschlossen ist. Ein Rotor 26 ist in der zentralen Kammer 10 zur Bereitstellung
von Druck- und Saugpulsen in der Suspension entlang des Siebkorbs 8 angeordnet.
Ein ringförmiger
Verdünnungsflüssigkeitsverteiler 28 ist zur
Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit
zu der zentralen Kammer 10 zwischen den Enden 12 und 24 derselben
vorgesehen.
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Unter
Bezugnahme auf 3 und 4 umfasst
der Siebkorb 8 eine zylindrische Mantelwand 30 mit
Sieböffnungen,
welche die Form von Spitzen annehmen. Die Mantelwand 30 ist
mit einem oberen Flansch 32 und einem unteren Flansch 34 versehen, welche
gegen eine obere Schulter 36 auf dem Gehäuse und
eine untere Schulter 38 auf dem Gehäuse jeweils abdichten. Die
Mantelwand 30 ist in zwei separate zylindrische Teile 40 und 42 unterteilt,
welche axial durch den Ring 28 miteinander verbunden sind. Der
Verteiler 28 bildet einen rohrförmigen Verdünnungsflüssigkeitskanal 46 mit
einem rechteckigen Querschnitt aus und erstreckt sich um die Mantelwand 30 herum.
Der Verteiler 28 ist mit einer Verdünnungsflüssigkeitseinlassöffnung 48 und
einer Mehrzahl von Einspritzdüsen 50 zum
Einspritzen von Verdünnungsflüssigkeit
aus dem Kanal 46 zu dem Inneren des Siebkorbs 8 versehen.
Eine Verdünnungsflüssigkeits-Zufuhrleitung 51 zur
Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit
von außerhalb
des Gehäuses 2 zu dem
Verdünnungsflüssig keitskanal 46 erstreckt
sich durch die Wand der Annahme-Auslassleitung 18 und ist
an der Einlassöffnung 48 des
Verteilers 28 angeschlossen. (Alternativ können zwei
oder mehr Verdünnungsflüssigkeits-Einlassöffnungen,
vorzugsweise zwei Öffnungen,
vorgesehen werden.)
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5 stellt
typische Verdünnungsflüssigkeits-Strömungspfade
in einem Verteiler 52 mit Einspritzdüsen dar, welche herkömmliche
zylindrische Kanäle 54 ausbilden.
In dem Verteiler 52 von 5 strömt die Verdünnungsflüssigkeit
von links nach rechts. Wie aus 5 klar ist,
werden die Teilströme der
Verdünnungsflüssigkeit,
die aus dem Hauptstrom der Verdünnungsflüssigkeit
in die zylindrischen Kanäle 54 der
Einspritzdüsen
divergieren, durch die fernliegenden Eingangskanten 56 der
Einspritzdüsen gestört (wie
in der Strömungsrichtung
in dem Haupt-Verdünnungsflüssigkeitsstrom
im Verteiler 52 zu sehen). Diese Verwirbelungen in den
Teilströmen bewirken
mehr oder weniger ungleichmäßige Strömungsprofile über die
Kanäle 54,
so dass Teilströme unterschiedlicher
Strömungsraten
in den jeweiligen Kanälen 54 auftreten
werden. Ferner treten Niedrigdruckzonen in den Teilströmen an den
naheliegenden Eingangskanten 57 der Einspritzdüsen auf
(gesehen in der Strömungsrichtung
des Haupt-Verdünnungsflüssigkeitsstroms
in dem Verteiler 52). Diese Niedrigdruckzonen können den
Nachteil bewirken, dass momentane Gegendrücke, welche durch den Rotor 26 erzeugt
werden, der entlang der Mantelwand 30 läuft, bewirken können, dass
Fasern in die Düsenkanäle 54 bei
den naheliegenden Eingangskanten eintreten und sich in dem Verteilerkanal 46 sammeln.
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6 stellt
die Verdünnungsflüssigkeits-Strömungspfade
in dem Verteiler 28 der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dar. Jede Einspritzdüse 50 bildet
einen zylindrischen Kanal 58, welcher zwei unterschiedliche
zylindrische Kanalabschnitte enthält, einen Eingangskanal 60,
der in dem Kanal 46 des Verteilers 28 mündet, und
einen Ausgangskanalabschnitt 62 stromabwärts des
Eingangskanalabschnitts 60. Der Eingangskanalabschnitt 60 ist
breiter als der Ausgangskanalabschnitt 62 und bildet ein
Volumen, in welchem die Geschwindigkeit des Hauptstroms in dem Kanal 46 wesentlich
gesenkt wird, so dass dann, wenn Teilströme des Hauptstroms in die jeweiligen
Eingangskanalabschnitte 60 divergiert werden, der dynamische
Druck des Hauptstroms in im Wesentlichen gleiche statische Drücke in dem
Eingangskanalabschnitt 60 umgewandelt wird. Diese statischen
Drücke
versorgen die jeweiligen engeren Ausgangskanalabschnitte 62 mit
Teilströmen
von im Wesentlichen gleichen Strömungsraten.
Als ein Ergebnis sind der Druck und die Strömungsverteilung der Teilströme in den
Düsenkanälen 58 homogen,
was die Strömung
durch die Kanäle 58 weniger
empfindlich auf momentane Gegendrücke macht, welche durch den
rotierenden Rotor erzeugt werden.
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Jeder
Ausgangskanalabschnitt 62 kann einen kreisförmigen Querschnitt
mit einem Durchmesser in dem Bereich von 2–20 mm, vorzugsweise 5–15 mm,
aufweisen. Alternativ kann jeder Ausgangskanalabschnitt 62 die
Form eines Schlitzes mit einer Breite in dem Bereich von 2–20 mm,
vorzugsweise 5–15
mm, annehmen.
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Der
Siebkorb 8, der vorstehend beschrieben ist, ist insbesondere
geeignet, herkömmliche
Einstufen-Siebkörbe
in den alten Siebvorrichtungen zu ersetzen. Durch Verwendung des
bestehenden Annahme-Auslasselements zum Anschluss der Verdünnungsflüssigkeits-Zufuhrleitung
besteht kein Bedarf für
Umbau des Gehäuses
der alten Vorrichtungen.
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Im
Betrieb wird eine zu siebende Fasersuspension über das Einlasselement 4 in
den Siebkorb 8 an der oberen Seite 12 desselben
zugeführt.
In dem Siebkorb 8 wird die Suspension entlang des Abschnitts 40 der
Mantelwand 30 gesiebt, so dass ein primärer Annahmeanteil durch die
Sieböffnungen
der Mantelwand 30 hindurch tritt, während ein Primär-Rückstandsanteil
sich innerhalb des Siebkorbs 8 entwickelt. Der Primär-Rückstandsanteil
wird durch eine kontrollierte Strömung von Verdünnungsflüssigkeit
verdünnt,
welche durch die Einspritzdüsen 50 gesprüht wird.
Der verdünnte
Primär-Rückstandsanteil wird
entlang des Abschnitts 42 der Mantelwand 30 gesiebt,
so dass ein Sekundär-Annahmeanteil
durch die Mantelwand 30 hindurchtritt, während ein
Sekundär-Rückstandsanteil
sich innerhalb des Siebkorbs 8 entwickelt und dann aus
dem Siebkorb 8 durch das Rückstands-Auslasselement 20 ausgestoßen wird. Der
Primär-
und der Sekundär- Annahmeanteil werden
kombiniert und durch das Annahme-Auslasselement 16 abgegeben.
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Die
Strömung
von Verdünnungsflüssigkeit durch
die Einspritzdüsen 50 wird
in Antwort auf die Konsistenz und die Strömung der Suspension gesteuert,
welche in den Siebkorb 8 zugeführt wird, und die Konsistenz
und Strömung
des Sekundär-Rückstandsanteils,
der aus dem Siebkorb 8 abgegeben wird, so dass die Konsistenz
des Primäre-Rückstandsanteils,
der in den Eingangsabschnitt 42 der Mantelwand 30 eintritt,
im Wesentlichen gleich der Konsistenz der Suspension wird, welche
in den Siebkorb 8 eingeführt wird.
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2 zeigt
eine Siebvorrichtung der Erfindung ähnlich zu der in 1 gezeigten
Ausführungsform,
mit der Ausnahme, dass der Siebkorb und die Verdünnungsflüssigkeitszufuhr abweichend
konstruiert sind. Somit umfasst die Vorrichtung von 2 ein Gehäuse 64,
das mit zwei Verdünnungsflüssigkeits-Einlassleitungen 66 und 68 versehen
ist, und einen Siebkorb 70, der mit zwei Verdünnungsflüssigkeits-Einlassöffnungen 72 und 74 versehen
ist, die an den Leitungen 66 und 68 jeweils angeschlossen
sind. Diese Ausführungsform
ist für
neue Siebvorrichtungen geeignet.
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Als
eine Alternative zu den Ausführungsformen
von 1 und 2, die vorstehend beschrieben
sind, kann die vorliegende Erfindung auch in der Art von Siebvorrichtungen
implementiert werden, in welchen der Rotor in der äußeren ringförmigen Kammer
angeordnet ist, und die Suspension von der äußeren ringförmigen Kammer durch den Siebkorb
in die zentrale Kammer zugeführt
wird.