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Die Erfindung betrifft einen Stabkorbsichter zum Sichten von körnigem Sichtgut, aufweisend einen rotierbar angeordneten Stabkorb mit über den Rotorumfang verteilt angeordneten Turboelementen, mindestens eine Austragsvorrichtung für Feingut, mindestens eine Austragsvorrichtung für Grobgut, ein den Stabkorb einhausendes Sichtergehäuse mit einer Eintrittsöffnung zur Aufgabe eines Sichtluftstroms und des vom Sichtluftstrom mitgeführten Sichtguts in den Stabkorbsichter, und einen als Sichtluftspirale ausgeführten Hohlraum zwischen der Innenwand des Sichtergehäuses und dem äußeren Umfang des Stabkorbs für die Zuführung des Sichtluftstroms mit dem Sichtgut zum Stabkorb.
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Sichter werden eingesetzt, um körnig vorliegende Feststoffe in Fraktionen unterschiedlicher Beschaffenheit, insbesondere mit unterschiedlichen Korngrößen, -zusammensetzungen und/oder -dichten, zu trennen. Dies ist beispielsweise in Anlagen zur Zementherstellung bei der Sichtung von gemahlenem Gut der Fall, wo Feingut, insbesondere Zementrohmehl, gewonnen werden soll und nach dem Mahlen noch anteilig vorhandenes Grobgut (Grieße) vom Feingut abzuscheiden und bspw. in einem Mahlkreislauf erneut einem Mahlvorgang zuzuführen ist. In Windsichtern wird für den Trennvorgang das unterschiedliche Schwerkraft-/Trägheits- und Reibungsverhalten der verschiedenen Kornfraktionen in Luftströmungen ausgenutzt. Des Näheren wird bei den häufig für diese Zwecke eingesetzten dynamischen Stabkorbsichtern das körnige Sichtgut zunächst in einen Luftstrom suspensiert und als gemeinsamer Sichtluft- und Materialstrom in das Gehäuse des Stabkorbsichters geleitet und dort über eine Zuführungsvorrichtung dem rotierenden Stabkorb zugeführt. Der Stabkorb mit seinen als Turboelementen arbeitenden Stäben hat durch seine Rotation einen beschleunigenden Mitnahmeeffekt auf den Sichtluftstrom und (auch unter Kontakt mit den Stäben) auf das darin befindliche Sichtgut, das bis zu Geschwindigkeiten in der Größenordnung der Umfangsgeschwindigkeit des Stabkorbs beschleunigt wird. Dadurch wird auf die Körner des zu sichtenden Gutes, ebenso wie auf die Luft im Innenraum des Stabkorbs, eine nach außen gerichtete Fliehkraftwirkung ausgeübt. Andererseits wird das Sichtgut durch die es mitführende Luftführung und entlang eines entsprechend gerichteten Druckgradienten in Richtung auf das Stabkorbinnere beschleunigt. Das Zusammenspiel dieser Kräfte, insbesondere der unterschiedlichen Fliehkräfte und der unterschiedlichen Reibungskräfte auf die Körner in der Luftströmung, führt letztlich zu einer Auftrennung der Korngrößenfraktionen im Sichtgut. Das leichtere und in den Korngrößen in der Regel kleinere Feingut gelangt durch die Stäbe des Stabkorbes in den Innenraum des Stabkorbes und wird von dort zusammen mit der Sichtluft aus einer entsprechenden Austragsvorrichtung aus dem Stabkorbsichter herausgeleitet, um dann in einem anschließenden Schritt von dem Sichtluftstrom abgeschieden zu werden; siehe z. B. die
DE102005053617A1 . Die Grobgutfraktion wird durch die vorherrschende Fliehkraftwirkung im Inneren des Stabkorbsichters an den Rand der Sichterzone, also an die Innenwand des Sichtergehäuses, befördert und wird dort, beispielsweise durch Schwerkraftwirkung nach unten, durch eine entsprechende Austragsvorrichtung aus der Sichtzone ausgetragen.
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Als vorteilhaft für die Zuführung des Sichtguts zum Stabkorb hat sich eine räumlich im Wesentlichen schneckenförmige, zumindest eine Windung umfassende Zuführungsvorrichtung für den Sichtluft-Material-Strom erwiesen, die sogenannte Sichtluftspirale im Bereich zwischen dem Gehäuse des Sichters und dem Stabkorb. Als nachteilig erweisen sich hierbei zumindest zwei Aspekte. Erstens prallt das mit teils großem Druck mit dem Luftstrom durch die Eintrittsöffnung in die Sichtluftspirale hinein beförderte Sichtgut auf die Innenseite des Gehäuses. Entsprechend hoch ist die Verschleißwirkung, der die Innenseite des Sichtergehäuses ausgesetzt ist. Zweitens stellt es ein ernsthaftes Problem dar, dass aufgrund der Zentrifugalkraftwirkung, verstärkt von Mitnahmeeffekten durch die größeren Partikel und durch Geschwindigkeitsverminderung durch Reibung im Randbereich, ab dem Eintreten des Sichtgutes nicht nur die Grobgutfraktion, sondern mit ihr auch bereits ein nicht zu vernachlässigender Anteil an Feingut nach außen hin zur Gehäusewand statt auf eine Bahn hin zum Stabkorb beschleunigt wird. Dadurch gelangt dieser Feingutanteil nicht zur Aussichtung, sondern fällt vorher bereits in den Grobgutaustrag. Diese Abscheidung mindert die Effektivität des Sichtungsprozesses und den Wirkungsgrad der ganzen Anlage.
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Die Druckschrift
DE202012003141U1 offenbart einen Stabkorbsichter, der ringförmig um den Stabkorb angeordnete, sich überlappende Leitelemente vorsieht. Durch die Spalte zwischen den Leitelementen wird zusätzlich Druckluft von der dem Stabkorb abgewandten Seite eingeleitet. Durch den solchermaßen entstehenden Luftfilm wird der Aufprall der Körner auf das Gehäuse (bzw. die Leitelemente) verhindert bzw. abgemindert, und das Sichtgut wird vorteilhaft auf Bahnen in der Sichtluftspirale gelenkt, die weiter um den Stabkorb herumführen und dadurch die Effektivität des Sichtprozesses erhöhen. Nachteilig sind jedoch der hohe konstruktive Aufwand für diese Anordnung pneumatischer Leitelemente und die damit verbundenen Investitionskosten sowie Wartungs- und Reparaturnotwendigkeiten.
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In der Druckschrift
DE102007013029A1 wird vorgeschlagen, das Sichtgut bei einem Windsichter dem Windrad zwischen dem Windrad und einem statischen Leitschaufelkorb zuzuführen. Eine Ausführung sieht dabei vor, dass der Leitschaufelkorb eine Mehrzahl von verstellbaren Leitschaufeln enthält. Da die Spalte zwischen den Leitschaufeln jedoch nicht zu groß sein dürfen, weil sonst etwa aufgrund von Verwirbelungen Sichtgut durch diese Spalte den Innenraum der Zuführungsvorrichtung verlässt, ist die Lenkungsfunktion der Leitschaufeln für eine Optimierung der Partikelbahnen hin zum Windrad sehr begrenzt. Dies ließe sich durch die dort vorgeschlagene Ausführungsform verbessern, bei der durch die Spalte ein zusätzliches Betriebsmedium geführt wird. Dies jedoch erhöht, wie oben bereits angesprochen, den konstruktiven Aufwand verbunden mit den dadurch gegebenen Nachteilen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen dynamischen Sichter zum Sichten von körnigem Gut mit einer Zuführungsvorrichtung zu Verfügung zu stellen, bei der auf einfache, hinsichtlich Investitionskosten, Wartung und Reparatur günstige Weise der Verschleiß an der Innenseite des Sichtergehäuses gering gehalten und der Anteil an Feingut, das unausgesichtet zusammen mit dem Grobgut ausgetragen wird, vermindert wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Stabkorbsichter zum Sichten von körnigem Sichtgut mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.
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Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass in der Sichtluftspirale mindestens ein plattenförmiges Leitelement angeordnet ist, auf das im Sichtluftstrom mitgeführtes Sichtgut prallt und das Richtung und Geschwindigkeit der aus Sichtluftstrom und Sichtgut bestehenden Strömung beeinflusst. Ein jedes solches plattenförmige Leitelement bzw. Leitblech, das in die Sichtluftspirale mit einem Winkel zum Sichtluft-Sichtgut-Strom eingebracht ist, hat zunächst die Wirkung eines Prallbleches. Die einzelnen Leitelemente sind je nach Geometrie und Ausmaß der Sichtluftspirale, aber auch in Abhängigkeit von der typischen Strömungsgeschwindigkeit bei der jeweiligen konkreten Anlage vom Fachmann leicht so zu platzieren, dass ein großer Anteil des vom Sichtluftstrom mitgeführten Sichtguts auf ein solches Leitelement und nicht direkt auf die Innenwand des Sichtergehäuses prallt. Die leichter als Teile der Gehäusewand auswechselbaren und kostengünstiger verschleißfest gestaltbaren Leitelemente tragen so zu einer Verschleißminderung des Sichtergehäuses im Vergleich zu Sichtluftspiralen ohne solche Leitelemente als Prallbleche bei. Die erfindungsgemäßen Leitelemente haben darüber hinaus die Wirkung, das Geschwindigkeitsfeld der Sichtluft-Sichtgut-Strömung zu beeinflussen, also zumindest lokal einzustellen. Ein großer Teil des Sichtguts trifft nach Eintritt in die Sichtluftspirale auf ein dort solchermaßen (mit der Normalen der Aufprallseite nach innen weisenden) schräg zur Strömung vorgesehenes Leitelement, so dass es von diesem nach innen in Richtung auf den rotierenden Stabkorb hin abgelenkt wird. Der damit entstehende Effekt des Heranführens von Material an den Stabkorb wirkt der eingangs beschriebenen Tendenz entgegen, dass ein Anteil auch des Feinguts nach Eintritt in die Sichtluftspirale bereits soweit nach außen getragen wird, dass er, noch bevor er in den Stabkorb und damit zum Aussichten gelangen kann, zusammen mit dem Grobgutanteil abgeschieden und ausgetragen wird. Eine Verminderung dieses Anteils wird, je nach konkreter Sichterausführung, bereits durch wenige, einzelne, voneinander beabstandete Leitelemente erreicht und kommt auch ohne die kosten- und wartungs- bzw. reparaturintensive Konstruktion zustande, bei der ein weiterer Gasstrom als Betriebsmedium eingespeist wird.
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In einfacher Gestaltung können die Leitelemente gleichmäßig verteilt in der Sichtluftspirale angeordnet werden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht im Unterschied dazu vor, aus Kostengründen die Verteilung den tatsächlichen Bedarfsverhältnissen anzupassen. Dazu wird vorgeschlagen, eine Mehrzahl einzelner, plattenförmiger Leitelemente in der Sichtluftspirale im vorderen Bereich, d. h. im Bereich hinter der Eintrittsöffnung anzuordnen, wo der Sichtluftstrom auf die Sichtergehäusewand treffen würde und wo bereits die Gefahr von Abscheidungen auch einer Feingutfraktion nach außen hin entsteht. Ausgedrückt bezogen auf einen virtuellen, an der Eintrittsöffnung startenden und einmal, ggf. schraubenlinienförmig um den Stabkorb herumführenden Strömungsweg, wären dann im ersten Drittel der Sichtluftspirale genauso viele, bevorzugt mehr plattenförmige Leitelement anzuordnen, wie in den restlichen beiden Dritteln. Bei einer zylindrischen Bauform des Stabkorbes sind die Leitelemente als plattenförmige Bleche in etwa gleich groß zu gestalten, können aber auch bei speziellen Anforderung in unterschiedlicher Größe vorgesehen werden, beispielsweise mit größeren Leitelementen im vorderen Drittel. Der Fachmann wird hier durch die Erfahrungswerte und Tests bei einer konkret gegebenen Anlage geeigneten Verteilungen und ggf. Größenvariationen wählen.
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Jedes Leitelement kann durch gängige Verbindungselemente, also etwa mittels Schrauben, Nieten oder durch Schweißung, an der Innenseite des Sichtergehäuses befestigt werden. Für einfache und schnelle Auswechselung können auch lösbare Befestigungsformen, etwa durch Schraub- oder Steckverbindungen, gewählt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, mindestens ein Leitelement, bevorzugt alle Leitelemente drehbar zu befestigen. Anforderungsadäquat ist dabei eine Drehachse zu bevorzugen, die parallel zur Rotationsachse des Stabkorbsichters steht. Dies kann durch eine Drehbarkeit bezüglich mindestens einer weiteren Achse ergänzt werden. Damit ist es möglich, durch einfache Justierungen zwischen den Betriebsphasen oder durch einen entsprechenden Lenkmechanismus von außen auch während des Betriebes den Winkel zu verändern und dann fest einzustellen, der zwischen der (idealisierten) mittleren Strömungsrichtung des Sichtluft-Sichtgut-Stromes und dem Leitelement besteht. Dabei ist für eine bessere Adaption jedes Leitelement einzeln und für sich als drehbeweglich verstellbar vorzusehen. Der Fachmann hat auf diese Weise empirisch die Möglichkeit, für jede Betriebsform, also insbesondere abhängig von der physikalischen Beschaffenheit des Sichtguts und des Sichtluftstroms, eine optimale Justierung des Sichtluft-Sichtgut-Stromes durch Einstellung der Leitelementwinkel vorzunehmen und auf diese Weise die Effektivität des Sichters zu optimieren.
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Bei den fest installieren Leitelementen sieht eine Ausführung der Erfindung vor, jedes Leitelement so anzuordnen, dass zwischen der Flächennormalen des Leitelements und der mittleren Richtung der dort auftreffenden, aus Sichtluftstrom und Sichtgut bestehenden Strömung ein Winkel größer als 45° und kleiner als 90° besteht. Damit wird gewährleistet, dass das Sichtgut nicht zu frontal auf das Leitelement trifft, wodurch ein Staudruck eintreten könnte, der in einer für den weiteren Sichtungsvorgang ungünstigen Weise die Strömungsgeschwindigkeit des Sichtguts herabsetzt.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass jedes Leitelement weitgehend vor Verschleiß geschützt ist. Die nach innen gewandete Seite des Leitelements, die als Prallfläche für das Sichtgut dient, ist dazu mit einem hochverschleißbeständigen Material zu beschichten. Geeignet ist hierfür beispielsweise Wolframcarbid oder Siliciumcarbid. In Fällen, in denen besonders starker Verschleiß droht, wäre nach entsprechender Kostenabwägung auch das gesamte Leitelement aus hochverschleißbeständigem Material zu fertigen.
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Die Erfindung ist weder auf eine exakt schnecken- bzw. spiralförmige Bauform der Zuführungsvorrichtung für den Sichtluft-Sichtgut-Strom noch auf die spezielle Ausführungsform zylindrischer Stabkorbsichter begrenzt, sondern lässt sich leicht auch auf andere Bauformen und vergleichbare Windsichtertypen übertragen. Grundsätzlich ist ein erfindungsgemäßer Sichter ferner geeignet, in Kreislaufmahlanlagen, etwa im Prozess der Zementherstellung, eingesetzt zu werden und damit den Wirkungsgrad solcher Anlagen günstig zu beeinflussen.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines dynamischen Stabkorbsichters in Seitenansicht;
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2 einen schematischen Horizontalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stabkorbsichter mit mehreren Leitelementen in der Sichtluftspirale.
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In 1 ist schematisch in Seitenansicht ein dynamischer Stabkorbsichter dargestellt. In dem Sichtluftstrom 1 suspendiertes Sichtgut 2 wird (in der Abbildung von rechts) durch eine Eintrittsöffnung 3 in das Sichtergehäuse 4 aufgegeben, wo es zusammen mit dem Sichtluftstrom 1 zum Stabkorb 5 im Inneren des Stabkorbsichters gelangt. Der im Ausführungsbeispiel zylindrische Stabkorb 5 ist mit einer Welle 6 verbunden, die von einem Motor 7 angetrieben wird und ihrerseits eine Rotationsbewegung des Stabkorbs 5 um dessen Längsachse antreibt. Durch das Zusammenwirken von Fliehkräften und Reibungskräften im Luftstrom wird eine Fraktion von Feingut 8, das durch Luftströmung zwangsweise in das Innere des Stabkorbs 5 gelangt, von einer Fraktion von Grobgut 9 getrennt, welches im Inneren des Stabkorbsichters durch die dominierende Fliehkraftwirkung in den Raum zwischen Stabkorb 5 und dem Sichtergehäuse 4 der Sichtluftspirale 10 beschleunigt wird. Das Feingut 8 wird zusammen mit der Sichtluft (in der Darstellung nach oben) durch eine Austragsvorrichtung 11 für Feingut 8 aus dem Stabkorb 5 ausgetragen, um anschließend einer Vorrichtung zur Abscheidung des Feinguts 8 aus dem Luft-Sichtgut-Strom zugeführt zu werden (nicht abgebildet). Das Grobgut 9 wird (entsprechend nach unten) aus der Sichtluftspirale 10 durch eine Austragsöffnung 12 für Grobgut 9 ausgetragen. In einer Kreislaufmahlanlage, wie sie für Anlagen zur Zementherstellung typisch ist, kann es nun zur Zerkleinerung erneut einem Mahlaggregat zugeführt werden. Erfindungsgemäß befindet sich in der Sichtluftspirale 10 mindestens ein plattenförmiges Leitelement 13 (nicht abgebildet).
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In 2 wird ein schematischer Horizontalschnitt durch den erfindungsgemäßen, dynamischen Stabkorbsichter aus 1 gezeigt. Der um seine Mittelachse rotierende Stabkorb 5 ist in dem Sichtergehäuse 4 eingehaust. Im Raum außerhalb des Stabkorbes 5, begrenzt durch das Sichtergehäuse 4, befindet die Sichtluftspirale 10, die als Zuführungsvorrichtung für den Sichtluft-Sichtgut-Strom zum Stabkorb 5 dient. Sie ist in ihrem sich zunehmend verjüngenden Querschnittsdurchmesser in etwa schneckenförmig gestaltet und führt das Sichtgut 2 auf einer Bahn ein Stück weit um den Stabkorb 5 herum. Ein solches Spiralgehäuse hat die Raumform einer Schnecke mit mindestens einer Windung. Das im Sichtluftstrom 1 suspendierte Sichtgut 2 strömt mit dem Sichtluft-Sichtgut-Strom in die Sichtluftspirale 10 durch die Eintrittsöffnung 3 ein. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist in der Sichtluftspirale 10 mindestens ein plattenförmiges, vorteilhafter Weise durch hochverschleißbeständiges Material vor Verschleiß geschütztes Leitelement 13 angeordnet – im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier solcher einzelnen, voneinander beabstandeten Leitelemente 13, bedarfsgerecht gehäuft vor allem im vorderen Bereich der Sichtluftspirale 10, vorgesehen. Die Leitelemente 13 sind mit ihrer Prallfläche typischerweise in etwa parallel zur Rotationsachse des Stabkorbes 5 ausgerichtet. Sie sind dabei nicht tangential zur (mittleren) Strömungsrichtung des Sichtluft-Sichtgut-Stroms ausgerichtet, sondern ragen mit einem Winkel in die Strömung hinein. Um zu großen Staudruck zu vermeiden, ist durch einen spitzen Winkel zwischen Prallfläche und Strömungsrichtung im Bereich des Leitelements 13, typischerweise von weniger als 45°, ein flaches Auftreffen des Stroms auf die Prallfläche des Leitelements 13 zu realisieren. Hierdurch wird ein erheblicher Anteil von Sichtgut 2 auf ein Leitelement 13 und nicht direkt auf die Wand des Sichtergehäuses 4 treffen, wodurch die Innenseite des Sichtergehäuses 4 vor Verschleiß geschützt wird.
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Die Leitelemente 13 lenken darüber hinaus durch ihre nach innen gewandte Ausrichtung das Geschwindigkeitsfeld der Strömung zumindest lokal im Bereich des jeweiligen Leitelements 13 nach innen in Richtung Stabkorb 5. Durch diese Beeinflussung wird der Sichtluftstrom 1 zusammen mit dem Sichtgut 2 stärker an den Stabkorb 5 herangeführt, als dies ohne Leitelemente 13 der Fall wäre. Hierdurch wird dem Effekt einer Fliehkraft-bedingten Abscheidung und Austragung von Feingut 8 zusammen mit Grobgut 9, noch bevor das Feingut 8 zur Aussichtung zum Stabkorb 5 gelangen kann, entgegengewirkt. Dies erhöht die Effizienz des Aussichtungsprozesses des dynamischen Stabkorbsichters. Zahl und Größe der in die Sichtluftspirale 10 eingebrachten Leitelemente wird der Fachmann von der typischen Betriebssituation des jeweiligen Stabkorbsichters mit seiner jeweiligen spezifischen Bauform, insbesondere von Menge und Beschaffenheit des je typischen Sichtguts, abhängig machen. Lage und Größe der besonders durch Verschleiß angegriffenen Flächenteile auf der Innenseite des Sichtergehäuses 4 im Bereich der Sichtluftspirale 10 in einer Ausführung ohne Leitelemente 13 bieten hier ebenso Anhaltspunkte, wie der Mengenanteil des ausgesichteten Feinguts 8 bei unterschiedlichen Leitelementeanordnungen.
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Eine drehbewegliche Ausführung der Leitelemente 13, mindestens um eine zur Rotationsachse des Stabkorbs 5 in etwa parallele Achse, bietet dabei dem Fachmann die Steuerungsmöglichkeit, jeweils Winkeleinstellungen der Leitelemente 13 vorzunehmen, die für die konkrete Betriebssituation, insbesondere in Abhängigkeit der je gegebenen physikalischen Parameter der Sichtluft-Sichtgut-Suspension, ausgehend von Erfahrungswerten eine optimale Einstellung darstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sichtluftstrom
- 2
- Sichtgut
- 3
- Eintrittsöffnung
- 4
- Sichtergehäuse
- 5
- Stabkorb
- 6
- Welle
- 7
- Motor
- 8
- Feingut
- 9
- Grobgut
- 10
- Sichtluftspirale
- 11
- Austragsvorrichtung (Feingut)
- 12
- Austragsvorrichtung (Grobgut)
- 13
- Leitelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005053617 A1 [0002]
- DE 202012003141 U1 [0004]
- DE 102007013029 A1 [0005]
