AT405374B - METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING SOLIDS FROM A SUSPENSION - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING SOLIDS FROM A SUSPENSION Download PDF

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AT405374B AT0104395A AT104395A AT405374B AT 405374 B AT405374 B AT 405374B AT 0104395 A AT0104395 A AT 0104395A AT 104395 A AT104395 A AT 104395A AT 405374 B AT405374 B AT 405374B
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Description

AT 405 374 BAT 405 374 B

Die Erfindung ist auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Suspension gerichtet, bei dem bzw. mit der mit Hilfe eines Drehfilters, das teilweise in die Suspension eintaucht, sich im eingetauchten Bereich des Drehfilters (Saugzone) durch angelegtes Vakuum und/oder Überdruck auf der Drehfilteroberfläche ein Feststoffkuchen aufbaut, der durch die Drehung des Drehfilters aus der Suspension herausgehoben wird und durch das Durchsaugen der umgebenden Gasatmosphäre, vorzugsweise Luft, weiter entwässert wird (Trockenzone) und der dann im weiteren Verlauf der Drehung des Drehfilters von der Oberfläche des Drehfilters abgenommen wird (Abnahmezone).The invention is directed to a method and to a device for separating solids from a suspension, in which or with the aid of a rotary filter that is partially immersed in the suspension, in the immersed area of the rotary filter (suction zone) by applied vacuum and / or overpressure builds up a solid cake on the rotary filter surface, which is lifted out of the suspension by the rotation of the rotary filter and is further dewatered by the suction of the surrounding gas atmosphere, preferably air (drying zone), and which then continues in the course of the rotation of the rotary filter Surface of the rotary filter is removed (removal zone).

Bei der Abtrennung von Feststoffen nach diesem bekannten Verfahren besteht aus Gründen der leichteren Filterkuchenabnahme vom Drehfilter sowie aus wirtschaftlichen Gründen, wenn der Filterkuchen nachfolgend thermisch getrocknet werden soll, das Ziel, den Filterkuchen möglichst trocken zur Abnahmezone zu bringen. Um dieses Ziel zu erreichen, gibt es eine Vielzahl von Varianten. So wird beispielsweise in der DE-Z "Der Deutsche Steinkohlenbergbau, Aufbereitung der Steinkohle, Zweiter Teil”, Verlag Glückauf GmbH, Essen, 1966 auf Seite 86 und 87 eine Möglichkeit beschrieben, bei der die Suspension, in die das Drehfilter eintaucht, erwärmt wird, um durch eine Herabsetzung der Viskosität und der Oberflächenspannung des Wassers eine Leistungssteigerung des Filters und eine Feuchtigkeitssenkung des Filterkuchens zu bewirken. Allerdings ist diese Verfahrensweise sehr teuer und die erreichten Vorteile nur gering.When separating solids by this known method, the goal is to bring the filter cake to the removal zone as dry as possible for reasons of easier filter cake removal from the rotary filter and for economic reasons if the filter cake is subsequently to be thermally dried. There are a variety of ways to achieve this. For example, in DE-Z "The German Coal Mining, Processing of Hard Coal, Second Part", Verlag Glückauf GmbH, Essen, 1966 on pages 86 and 87 describes a possibility in which the suspension in which the rotary filter is immersed heats up in order to bring about an increase in the performance of the filter and a decrease in moisture in the filter cake by reducing the viscosity and the surface tension of the water. However, this procedure is very expensive and the advantages achieved are only slight.

Eine andere Möglichkeit der Herabsetzung der Feuchtigkeit des Filterkuchens wird auf den Seiten 90 und 91 der gleichen Veröffentlichung beschrieben, und zwar wird hier nur der Filterkuchen auf dem Drehfilter durch Infrarotstrahlung oder durch Dampf erwärmt. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist insbesondere bei der Verwendung von Dampf die Notwendigkeit, das Drehfilter mit einem geschlossenen Gehäuse zu umgeben.Another possibility for reducing the moisture of the filter cake is described on pages 90 and 91 of the same publication, namely that only the filter cake on the rotary filter is heated by infrared radiation or by steam. A disadvantage of this known method, particularly when using steam, is the need to surround the rotary filter with a closed housing.

Da die Entfeuchtung des Filterkuchens auf dem Drehfilter in besonderem Maße von seiner Kapillarität (abhängig von der Filterkuchenstruktur und der Feinheit des Feststoffs) abhängig ist, wird in der DE-B-41 23 144 vorgeschlagen, den Filterkuchen nach der Filterkuchenbildungsphase mit einer Deckschicht aus arteigenem Material zu überschichten und dann den beschichteten Filterkuchen mit einem Preßdruck, der höher ist als der kapillare Eintrittsdruck der Deckschicht zur weiteren Entfeuchtung zu beaufschlagen.Since the dehumidification of the filter cake on the rotary filter is particularly dependent on its capillarity (depending on the filter cake structure and the fineness of the solid), it is proposed in DE-B-41 23 144 to filter the filter cake after the filter cake formation phase with a top layer of its own type Overlay material and then pressurize the coated filter cake with a pressure that is higher than the capillary inlet pressure of the cover layer for further dehumidification.

Ein anderer Weg zur Einflußnahme auf die Kapillarität des Filterkuchens wird in der DE-A-29 16 860 beschrieben, und zwar wird hier bei einem Bandfilter vorgeschlagen, den Aufbau des Filterkuchens so zu gestalten, daß zunächst der in der Suspension enthaltene Feststoff mittels einer Klassiervorrichtung in unterschiedliche Kornklassen aufgetrennt und dann die unterschiedlichen Kornklassen nacheinander von grob nach fein auf das Filter aufgelegt werden. Auf diese Weise wird eine Filterkuchenstruktur erreicht mit einer Porosität, die sich in Strömungsrichtung der abgetrennten Flüssigkeit vergrößert und für die Feuchtigkeit auch der feinen Kornklasse leicht durchlässig bleibt.Another way of influencing the capillarity of the filter cake is described in DE-A-29 16 860, namely that in the case of a belt filter it is proposed to design the filter cake in such a way that first the solid contained in the suspension by means of a classifying device separated into different grain classes and then the different grain classes are placed one after the other from coarse to fine on the filter. In this way, a filter cake structure is achieved with a porosity that increases in the direction of flow of the separated liquid and remains slightly permeable to moisture, even in the fine grain class.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise auf einem Drehfilter die Struktur des Filterkuchens im Sinne einer besseren Entfeuchtung verändert werden kann.The object of the present invention is to provide a method and a device with which the structure of the filter cake can be changed in a constructively simple and inexpensive manner on a rotary filter in order to improve dehumidification.

Die gestellte Aufgabe wird verfahrensmäßig gelöst mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved in terms of method with the measures of the characterizing part of claim 1 and in terms of device with the features of the characterizing part of claim 9. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Beim Betrieb des Drehfilters wird der in der Saugzone auf der Oberfläche des Drehfilters aufgebaute Filterkuchen nach dem Herausheben aus der Suspension in der darauffolgenden Trockenzone durch das Durchsaugen der umgebenden Gasatmosphäre, im Normalfall ist dies Luft, weiter getrocknet. Hierbei wird zunächst teilweise die noch vorhandene Kapillarflüssigkeit und dann, wenn die Trockenzone entsprechend lang gewählt ist, ein Teil der Oberflächenfeuchte entfernt.When the rotary filter is operated, the filter cake built up in the suction zone on the surface of the rotary filter is further dried after being lifted out of the suspension in the subsequent drying zone by sucking through the surrounding gas atmosphere, which is normally air. In this case, the capillary liquid that is still present is partially removed, and then, if the drying zone is selected to be long enough, some of the surface moisture is removed.

Je nach Struktur des Filterkuchens und seiner Porosität (Kapillarität) stellt sich, bedingt durch die zeitlich begrenzte Trockenzeit, ein Gleichgewicht zwischen der verbleibenden Kapillarfeuchte und der verbleibenden Oberflächenfeuchte ein, d. h. es verbleibt eine von der Trockenzeit und von der Filterkuchenstruktur abhängige, aus Kapillar- und Oberflächenfeuchte zusammengesetzte Endfeuchtigkeit des Filterkuchens, mit der der Filterkuchen von der Oberfläche des Drehfilters abgenommen wird.Depending on the structure of the filter cake and its porosity (capillarity), an equilibrium is established between the remaining capillary moisture and the remaining surface moisture, due to the time-limited drying time. H. there remains an end moisture of the filter cake which is dependent on the drying time and on the filter cake structure and is composed of capillary and surface moisture, with which the filter cake is removed from the surface of the rotary filter.

Da mit der fortschreitenden Austrocknung des Filterkuchens bei der Entwässerung in der Trockenzone auch in vielen Fällen eine Volumenschwindung des Filterkuchens verbunden ist, können sich durchgehende Risse im Filterkuchen ausbilden, durch die dann bevorzugt die Gasatmosphäre strömt und das Durchsaugen der Gasatmosphäre durch den übrigen Filterkuchen unterbleibt.Since the progressive drying of the filter cake during dewatering in the drying zone also results in volume shrinkage of the filter cake in many cases, continuous cracks can form in the filter cake, through which the gas atmosphere then flows and the gas atmosphere is not sucked through by the remaining filter cake.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, im Bereich der Trockenzone und bevorzugt hier an einer Stelle, in der die Porenräume (Kapillaren) noch weitgehend mit Flüssigkeit gefüllt sind, den Filterkuchen in mechanische Schwingungen zu versetzen, läßt sich die Struktur des Filterkuchens gezielt so verändern, daß eine weitergehende Entwässerung des Filterkuchens durch eine verstärkte Freisetzung der Kapillarflüssigkeit erreicht wird und weiterhin, daß das Auftreten von Rissen unterbleibt, wobei, je nach Beschaffenheit der 2By means of the measure according to the invention, in the area of the drying zone and preferably here at a point in which the pore spaces (capillaries) are still largely filled with liquid, to set the filter cake in mechanical vibrations, the structure of the filter cake can be specifically changed so that a further dewatering of the filter cake is achieved by an increased release of the capillary fluid and furthermore that the occurrence of cracks does not occur, depending on the nature of the 2nd

Claims (9)

AT 405 374 B Kuchenstruktur, der Korngröße und der Porosität, durch geeignete Wahl der Schwingungen, z. B. Kreisschwingungen, Linearschwingungen senkrecht zur Filterkuchenoberfläche oder Tangentialschwingungen oder durch Kombination dieser verschiedenen Schwingungsarten durch Hintereinanderschalten unterschiedlicher Schwingungserreger diese gezielte Änderung der Filterkuchenstruktur optimiert werden kann. Die Erzeugung der Schwingungen im Filterkuchen kann durch einen Teil des Drehfilters erfolgen, das seinerseits in Schwingungen versetzt wird, beispielsweise durch Elektromagnete, die berührungslos in unmittelbarer Nähe des Drehfilters ortsfest angeordnet sind. In einfacher Weise lassen sich so z. B. einzelne Segmente eines aus Kreissegmenten aufgebauten Scheibenfilters in Schwingungen versetzen, wenn jeweils zwei Elektromagnete so einander gegenüberliegend angeordnet sind, daß die Scheibe des Scheibenfilters genau zwischen diese beiden Elektromagnete geführt ist. Eine weitere Möglichkeit, den Filterkuchen zum Schwingen anzuregen, besteht darin, eine schwingende Gassäule (Luftsäule) von innen (durch das Filtertuch hindurch) und/oder von außen mit dem Filterkuchen in Kontakt zu bringen. Dies kann beispielsweise durch Düsen erfolgen, deren Austrittsöffnung unmittelbar in die Nähe des Filterkuchens geführt sind und durch die schwingend (pulsierend) das Gas (Luft) austritt und den Filterkuchen in Schwingungen versetzt. Neben diesen berührungslos wirkenden Schwingungserregern ist es gemäß der Erfindung auch möglich, einen schwingenden (vibrierenden) Kontaktkörper mit dem Filterkuchen in Kontakt zu bringen. An ortsfest angeordnete Kontaktkörper wird der Filterkuchen bei der Drehung des Drehfilters dann so vorbeigeführt, daß infolge des Kontakts mit dem vibrierenden Kontaktkörper dessen Schwingungen in den Filterku-chen übergehen. Je nach Ausbildung des Kontaktkörpers rollt sich dieser dabei über die Oberfläche des Filterkuchens ab - der Kontaktkörper ist als Rolle ausgebildet - oder er gleitet mit leichtem Anpreßdruck über die Filterkuchenoberfläche. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen zu einem in einer Zeichnungsfigur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel eines Drehfilters mit einem schwingenden Kontaktkörper. Die Figur zeigt ein aus Filtersegmenten zusammengesetztes Trommelfilter (10) senkrecht zu seiner Drehachse geschnitten, das mit seinem unteren Teil in einem aus einer Leitung (17) mit Suspension (12) gefüllten Filtertrog (11) eintaucht. Durch ein erzeugtes Druckgefälle im Trommelfilter von außen nach innen findet im unteren Bereich des Trommelfilters, der Saugzone (13), der Aufbau des Filterkuchens (16) auf der Oberfläche des Trommelfilters (10) statt, wobei vom Feststoff befreite Flüssigkeit (18) in das Innere des Trommeifilters gesaugt bzw. gedrückt und von dort über dies Filterrohre (26) abgeführt wird. Infolge der Drehung des Trommelfilters (10) entsprechend der Pfeilrichtung (22) wird nun der auf der Oberfläche des Trommelfilters (10) anhaftende Filterkuchen (16) aus der Suspension (12) herausgehoben und zur Abwurfzone (15) geführt, wo er durch einen von innen nach außen gerichteten Gasstrom (23) von der Filteroberfläche gelöst und durch einen Schaber (19) vom Trommelfilter (10) entfernt wird. Zwischen der Abwurfzone (15) und der Saugzone (13) befindet sich die Trockenzone (14), in der unter der Einwirkung des vorhandenen Druckgefälles das den Trommelfilter (10) umgebende Gas durch den Filterkuchen (16) gesaugt bzw. gedrückt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel mittig über dem Trommelfilter (10) befindet sich ein ortsfest mit einem Fundament (24) über Federelemente (25) verbundener Kontaktkörper (21) mit einem eine Kreisschwingung erzeugenden Schwingungserreger (20), der den Filterkuchen über die gesamte Trommellänge mit einer Breite, die etwa der Breite von zwei Filtersegmenten entspricht, in Schwingungen versetzt und die Filterkuchenstruktur in gewünschter Weise verändert. Die erfindungsgemäße Maßnahme, den Filterkuchen auf dem Drehfilter im Bereich der Trockenzone in Schwingungen zu versetzen, ist nicht auf das dargesteilte und beschriebene Ausführungsbeispiel eines Trommelfilters beschränkt, sondern bei allen sonst bekannten Drehfiltern, wie beispielsweise Innenfilter, Scheibenfilter, zellenlose Trommelfilter, anwendbar, wobei die Schwingungen nicht nur, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, von außen in den Filterkuchen eingebracht werden, sondern es ist auch möglich, vom Innern des Filters oder aber gleichzeitig von außen und von innen Schwingungen in den Filterkuchen einzubringen. Patentansprüche 1. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Suspension mit Hilfe eines Drehfilters, das teilweise in die Suspension eintaucht, sich im eingetauchten Bereich des Drehfilters (Saugzone) durch angelegtes Vakuum und/oder Überdruck auf der Drehfilteroberfläche ein Feststoffkuchen aufbaut, der durch die Drehung des Drehfilters aus der Suspension herausgehoben wird und durch das Durchsaugen der umgebenden Gasatmosphäre, vorzugsweise Luft, weiter entwässert wird (Trockenzone) und 3 AT 405 374 B der dann im weiteren Verlauf der Drehung des Drehfilters von der Oberfläche des Drehfilters abgenommen wird (Abnahmezone), dadurch gekennzeichnet, daß ein örtlich begrenzter Teil des Filterkuchens im Bereich der Trockenzone in mechanische Schwingungen versetzt wird.AT 405 374 B cake structure, the grain size and the porosity, by suitable choice of vibrations, e.g. B. circular vibrations, linear vibrations perpendicular to the filter cake surface or tangential vibrations or by combining these different types of vibration by connecting different vibration exciters in series this targeted change in the filter cake structure can be optimized. The vibrations in the filter cake can be generated by a part of the rotary filter, which in turn is set in vibration, for example by electromagnets, which are arranged in a contactless manner in the immediate vicinity of the rotary filter. In a simple manner, z. B. vibrate individual segments of a disc filter constructed from circular segments if two electromagnets are arranged opposite each other so that the disc of the disc filter is guided exactly between these two electromagnets. Another way of making the filter cake vibrate is to bring a vibrating gas column (air column) into contact with the filter cake from the inside (through the filter cloth) and / or from the outside. This can be done, for example, by means of nozzles, the outlet opening of which is led directly into the vicinity of the filter cake and through which the gas (air) emerges in an oscillating (pulsating) manner and sets the filter cake in vibration. In addition to these non-contact vibration exciters, it is also possible according to the invention to bring a vibrating (vibrating) contact body into contact with the filter cake. When the rotary filter is rotated, the filter cake is then guided past stationary contact bodies in such a way that, as a result of the contact with the vibrating contact body, its vibrations pass into the filter kitchen. Depending on the design of the contact body, it rolls over the surface of the filter cake - the contact body is designed as a roller - or it glides over the filter cake surface with a slight contact pressure. Further advantages, features and details of the invention result from the following explanations of an exemplary embodiment of a rotary filter with a vibrating contact body, which is shown schematically in a drawing figure. The figure shows a drum filter (10) composed of filter segments cut perpendicular to its axis of rotation, the lower part of which is immersed in a filter trough (11) filled with a suspension (12) from a line (17). Due to a pressure drop generated in the drum filter from the outside inwards, in the lower area of the drum filter, the suction zone (13), the filter cake (16) is built up on the surface of the drum filter (10), with liquid (18) freed from solids into the The inside of the drum filter is sucked or pressed and from there it is discharged via this filter tube (26). As a result of the rotation of the drum filter (10) according to the direction of the arrow (22), the filter cake (16) adhering to the surface of the drum filter (10) is now lifted out of the suspension (12) and led to the discharge zone (15), where it passes through one of the gas flow (23) directed outwards from the filter surface and removed from the drum filter (10) by a scraper (19). Between the discharge zone (15) and the suction zone (13) there is the drying zone (14), in which the gas surrounding the drum filter (10) is sucked or pressed through the filter cake (16) under the influence of the existing pressure gradient. In the illustrated embodiment, centrally above the drum filter (10) there is a contact body (21) fixed to a foundation (24) via spring elements (25) with a vibration exciter (20) which generates a circular vibration and which has a width over the entire drum length , which corresponds approximately to the width of two filter segments, vibrates and changes the filter cake structure in the desired manner. The measure according to the invention of causing the filter cake to vibrate on the rotary filter in the area of the drying zone is not limited to the illustrated and described exemplary embodiment of a drum filter, but can be used with all other known rotary filters, such as internal filters, disc filters, cellless drum filters, the Vibrations are not only introduced into the filter cake from the outside, as shown in the exemplary embodiment, but it is also possible to introduce vibrations into the filter cake from the inside of the filter or simultaneously from the outside and from the inside. 1. Process for the separation of solids from a suspension with the help of a rotary filter, which is partially immersed in the suspension, builds up a solid cake in the immersed area of the rotary filter (suction zone) by applied vacuum and / or overpressure on the rotary filter surface, which cake by the rotation of the rotary filter is lifted out of the suspension and further dewatered by sucking through the surrounding gas atmosphere, preferably air (drying zone) and 3 AT 405 374 B which is then removed from the surface of the rotary filter in the further course of the rotation of the rotary filter (removal zone), characterized in that a locally restricted part of the filter cake is set in mechanical vibrations in the area of the drying zone. 2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der in Schwingungen wie z. B. Kreis schwingungen und/oder Linearschwingungen versetzte Filterkuchen in seinem Porenraum zumindest teilweise noch mit Flüssigkeit gefüllt ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the vibrations such as. B. circular vibrations and / or linear vibrations offset filter cake in its pore space is at least partially filled with liquid. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der örtlich begrenzte Teil des io Drehfilters in seiner Trockenzone in Schwingungen versetzt wird, so daß in diesem Bereich auch im Filterkuchen Schwingungen erzeugt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the localized part of the io rotary filter is set in vibration in its drying zone, so that vibrations are also generated in the filter cake in this area. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen im Drehfilter durch unmittelbar am Drehfilter berührungslos ortsfest angeordnete Elektromagnete erzeugt werden. 154. The method according to claim 3, characterized in that the vibrations in the rotary filter are generated by directly arranged on the rotary filter contactless fixed electromagnets. 15 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen im Filterkuchen durch einen Teil der mit dem Filterkuchen in Kontakt stehenden Gassäule, vorzugsweise Luftsäule, die durch einen Schwingungserreger in Schwingungen versetzt wird, erzeugt werden.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the vibrations in the filter cake are generated by a part of the gas column in contact with the filter cake, preferably air column, which is caused to vibrate by a vibration exciter. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ortsfest angeordneter schwin gender Kontaktkörper, an dem der Filterkuchen infolge der Drehung des Drehfilters vorbei geführt wird, im Filterkuchen Schwingungen erzeugt.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a fixedly arranged vibrating gender contact body, on which the filter cake is passed as a result of the rotation of the rotary filter, generates vibrations in the filter cake. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper eine um eine parallel 25 zur Drehachse des Druckfilters ortsfest angeordnete Drehachse rotierende Rolle ist, die mit einem Schwingungserreger in Verbindung steht.7. The method according to claim 6, characterized in that the contact body is a rotating about an axis parallel to the axis of rotation of the pressure filter rotating axis of rotation, which is connected to a vibration exciter. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper ein Gleitschuh ist, der mit einem Schwingungserreger in Verbindung steht. 308. The method according to claim 6, characterized in that the contact body is a sliding block which is connected to a vibration exciter. 30th 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Drehfilter, auf dessen Abscheidefläche sich im Betrieb des Drehfilters ein Filterkuchen aufbaut, und mit in unmittelbarer Nähe innerhalb und/oder außerhalb des Drehfilters angeordneten Mitteln zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen, die geeignet sind, im Bereich 35 der Trockenzone des Drehfilters im dort anhaftenden Filterkuchen Schwingungen zu erzeugen. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 40 45 so 4 559. The device for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, characterized by a rotary filter, on the separating surface of which a filter cake builds up during operation of the rotary filter, and with means arranged in the immediate vicinity inside and / or outside the rotary filter for generating mechanical Vibrations which are suitable for generating vibrations in the area 35 of the drying zone of the rotary filter in the filter cake adhering there. With 1 sheet of drawings 40 45 and 4 55
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