DE102019216249A1 - Oil removal device with oil removal filter - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entölungsfilter (6) zum Abscheiden von Öl aus Wasser, wobei das Entölungsfilter (6) einen hohlzylindrischen Filterkörper (16) aufweist, der radial von Wasser durchströmbar ist.Eine besonders effiziente Ölabscheidung lässt sich realisieren, wenn der Filterkörper (16) eine zylindrisch angeordnete äußere Filterschicht (20) mit Mineralwolle (22) und eine zylindrisch angeordnete innere Filterschicht (21) mit einem mehrlagigen Filtermaterial (23) aufweist, die radial innerhalb der äußeren Filterschicht (20) angeordnet ist, und wenn das mehrlagige Filtermaterial (23) der inneren Filterschicht (21) eine innenliegende Vorfilterlage (24) und eine außenliegende Hauptfilterlage (25) aufweist, wobei eine Porengröße in der Hauptfilterlage (25) kleiner ist als in der Vorfilterlage (24).The present invention relates to an oil removal filter (6) for separating oil from water, the oil removal filter (6) having a hollow cylindrical filter body (16) through which water can flow radially. A particularly efficient oil separation can be achieved if the filter body (16 ) has a cylindrically arranged outer filter layer (20) with mineral wool (22) and a cylindrically arranged inner filter layer (21) with a multi-layer filter material (23), which is arranged radially inside the outer filter layer (20), and if the multi-layer filter material ( 23) of the inner filter layer (21) has an inner prefilter layer (24) and an outer main filter layer (25), a pore size in the main filter layer (25) being smaller than in the prefilter layer (24).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entölungsfilter zum Abscheiden von Öl aus Wasser. Die Erfindung betrifft außerdem eine Entölungseinrichtung zum Abscheiden von Öl aus Wasser, die mit einem derartigen Entölungsfilter ausgestattet ist.The present invention relates to a de-oiling filter for separating oil from water. The invention also relates to a de-oiling device for separating oil from water, which is equipped with such a de-oiling filter.
In einer Vielzahl industrieller Anwendungen kann Wasser mit einer öligen Substanz verunreinigt werden, so dass es zur Entsorgung des Wassers erforderlich ist, die ölhaltige Substanz aus dem Wasser abzuscheiden. Von besonderem Interesse sind dabei maritime Anwendungen, bei denen das Wasser in einen See, einen Fluss oder ein Meer entsorgt werden soll. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Abscheidung von ölhaltigen Substanzen, wie zum Beispiel Schmieröl, Heizöl und öligem Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff bzw. Dieselöl, aus Bilgewasser eines Schiffs. Insoweit betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Bilgewasseraufbereitungsanlage bzw. eine Bilgewasserentöl ungseinrichtung.In a variety of industrial applications, water can be contaminated with an oily substance, so that in order to dispose of the water it is necessary to separate the oily substance from the water. Of particular interest are maritime applications in which the water is to be disposed of in a lake, river or sea. In particular, the present invention is concerned with the separation of oily substances, such as, for example, lubricating oil, heating oil and oily fuel, in particular diesel fuel or diesel oil, from the bilge water of a ship. To this extent, the present invention also relates to a bilge water treatment system or a bilge water drainage device.
Die Entölung von Wasser, also das Abscheiden von Öl aus Wasser kann innerhalb der Entölungseinrichtung in einer einzigen Entölungsstufe oder bevorzugt in mehreren Entölungsstufen erfolgen. Eine solche Entölungsstufe kann mit Hilfe eines Entölungsfilters arbeiten, das hierbei von dem mit Öl verunreinigten Wasser durchströmt wird. Hierzu besitzt das Entölungsfilter einen Filterkörper, der vom Wasser durchströmbar ist und der bei seiner Durchströmung eine Abscheidewirkung für das im Wasser enthaltene Öl zeigt. Das Öl-Wasser-Gemisch kann als Emulsion oder Dispersion vorliegen. Die Durchströmung des Entölungsfilters kann bei einem als Separator ausgestalteten bzw. als Separator arbeitenden Entölungsfilter diese Emulsion bzw. Dispersion in die separaten Bestandteile Öl und Wasser mehr oder weniger auftrennen, so dass stromab des Entölungsfilters in der Strömung aufgrund der unterschiedlichen Dichte von Öl und Wasser eine Separierung erfolgt, beispielsweise in einer Beruhigungsstrecke, welche die Trennung von Öl und Wasser vereinfacht. Ebenso ist möglich, dass bei einem als Coalescer ausgestalteten bzw. als Coalescer arbeitenden Entölungsfilter der Filterkörper eine Sorptionswirkung für das Öl besitzt und im Filterkörper zurückbehält und ansammelt, so dass es je nach Aufbau der Entölungseinrichtung möglich ist, das Öl direkt vom Entölungsfilter abzuführen.The de-oiling of water, that is to say the separation of oil from water, can take place within the de-oiling device in a single de-oiling stage or preferably in several de-oiling stages. Such a de-oiling stage can work with the aid of a de-oiling filter through which the water contaminated with oil flows through it. For this purpose, the oil removal filter has a filter body through which water can flow and which, as it flows through, shows a separation effect for the oil contained in the water. The oil-water mixture can be in the form of an emulsion or dispersion. The flow through the oil removal filter can more or less separate this emulsion or dispersion into the separate components oil and water in a separator designed as a separator or working as a separator, so that downstream of the oil removal filter in the flow due to the different density of oil and water Separation takes place, for example in a calming section, which simplifies the separation of oil and water. It is also possible that in a coalescer designed as a coalescer or working as a coalescer, the filter body has a sorption effect for the oil and retains and accumulates in the filter body, so that it is possible, depending on the structure of the oil removal device, to drain the oil directly from the oil removal filter.
Üblicherweise bewirkt das Entölungsfilter einer Entölungshauptstufe ein Zurückhalten des Öls im Filterkörper und ermöglicht ein Abführen des Öls im Bereich des Entölungsfilters. Diese Rückhaltewirkung beruht dabei üblicherweise auf Adsorption oder Absorption oder Adhäsion oder einer beliebigen Kombination daraus. Im Unterschied dazu wird bei einem Entölungsfilter einer Entölungsvorstufe, das auch als Entölungsvorfilter bezeichnet werden kann und das innerhalb einer Entölungseinrichtung optional zusätzlich und stromauf des Entölungsfilters zur Anwendung kommen kann, üblicherweise eine Auftrennung von Öl und Wasser innerhalb der Emulsion bzw. Dispersion erreicht, so dass sich Öl und Wasser stromab des Entölungsvorfilters aufgrund der unterschiedlichen Dichte schwerkraftbedingt separieren und dementsprechend vereinfacht separat abführen lassen.The oil removal filter of a main oil removal stage usually causes the oil to be retained in the filter body and enables the oil to be discharged in the area of the oil removal filter. This retention effect is usually based on adsorption or absorption or adhesion or any combination thereof. In contrast to this, in a deoiling filter of a deoiling preliminary stage, which can also be referred to as a deoiling prefilter and which can optionally be used in addition and upstream of the deoiling filter, a separation of oil and water within the emulsion or dispersion is usually achieved, so that oil and water downstream of the deoiling prefilter can be separated due to the force of gravity due to the different density and can accordingly be discharged separately in a correspondingly simplified manner.
Als besonders vorteilhaft haben sich in der Praxis Entölungsfilter herausgestellt, die einen hohlzylindrischen Filterkörper aufweisen, der vom zu reinigenden Wasser radial durchströmbar ist. Das Entölungsfilter kann ferner zwei Endscheiben besitzen, die jeweils an einer axialen Stirnseite des hohlzylindrischen Filterkörpers angeordnet sind. Die Axialrichtung wird dabei durch die Längsmittelachse des hohlzylindrischen Filterkörpers definiert. Zur Realisierung des Filterkörpers stehen grundsätzlich unterschiedliche Filtermaterialien zur Verfügung. Weit verbreitet sind Ausführungsformen, bei denen ein gefaltetes Bahnenmaterial zur Realisierung des Filterkörpers verwendet wird.In practice, oil removal filters have proven to be particularly advantageous which have a hollow cylindrical filter body through which the water to be cleaned can flow radially. The oil removal filter can also have two end plates, which are each arranged on an axial end face of the hollow cylindrical filter body. The axial direction is defined by the longitudinal center axis of the hollow cylindrical filter body. In principle, different filter materials are available for realizing the filter body. Embodiments in which a folded sheet material is used to produce the filter body are widespread.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Entölungsfilter der vorstehend beschriebenen Art bzw. für eine damit ausgestattete Entölungseinrichtung eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Abscheidewirkung bei kompakter und preiswerter Bauform auszeichnet.The present invention is concerned with the problem of specifying an improved or at least another embodiment for a de-oiling filter of the type described above or for a de-oiling device equipped therewith, which is characterized in particular by a high separation effect with a compact and inexpensive design.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Filterkörper mehrstufig aufzubauen, derart, dass er mehrere Filterstufen aufweist, die im Betrieb des Entölungsfilters von dem zu entölenden Wasser nacheinander durchströmt werden. Dabei geht die Erfindung von einem Entölungsfilter aus, der einen hohlzylindrischen Filterkörper aufweist, der radial von Wasser durchströmbar ist. Dieser Filterkörper weist nun eine zylindrisch angeordnete äußere Filterschicht mit Mineralwolle und eine zylindrisch angeordnete innere Filterschicht mit einem mehrlagigen Filtermaterial auf, wobei die innere Filterschicht radial innerhalb der äußeren Filterschicht angeordnet ist. Das mehrlagige Filtermaterial der inneren Filterschicht weist eine von der äußeren Filterschicht abgewandte, innenliegende Vorfilterlage und eine der äußeren Filterschicht zugewandte, außenliegende Hauptfilterlage auf. Von entscheidender Bedeutung ist dabei, dass eine Porengröße in der Hauptfilterlage kleiner ist als in der Vorfilterlage. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass durch den vorgeschlagenen mehrstufigen Aufbau des Filterkörpers eine besonders effiziente Abscheidewirkung für ölhaltige Verunreinigungen aus Wasser realisierbar ist. Die vom Wasser zuerst durchströmte Vorfilterlage ermöglicht eine Abscheidung von vergleichsweise groben Verunreinigungen. Die nachfolgend durchströmte Hauptfilterlage ermöglicht aufgrund ihrer kleineren Porengröße die Abscheidung kleiner Verunreinigungen. Die nachfolgend durchströmte äußere Filterschicht ermöglicht in der Mineralwolle die Abscheidung kleinster Verunreinigungen. Die Abstimmung der einzelnen Filterstufen aufeinander und insbesondere die hier vorgesehene Reihenfolge ermöglichen eine besonders effiziente Abscheidewirkung für die ölhaltigen Verunreinigungen aus Wasser.The invention is based on the general idea of building the filter body in several stages, in such a way that it has several filter stages through which the water to be de-oiled flows in succession during operation of the oil removal filter. The invention is based on a de-oiling filter which has a hollow cylindrical filter body through which water can flow radially. This filter body now has a cylindrically arranged outer filter layer with mineral wool and a cylindrically arranged inner filter layer with a multilayer filter material, the inner filter layer being arranged radially inside the outer filter layer. The multilayer filter material of the inner filter layer has an inner prefilter layer facing away from the outer filter layer and an outer main filter layer facing the outer filter layer. It is of crucial importance that a pore size in the Main filter layer is smaller than in the pre-filter layer. Investigations by the applicant have shown that the proposed multi-stage structure of the filter body enables a particularly efficient separation effect for oil-containing contaminants from water to be achieved. The pre-filter layer through which the water flows first enables the separation of comparatively coarse impurities. Due to its smaller pore size, the main filter layer through which the air flows subsequently enables the separation of small impurities. The outer filter layer, which is subsequently flowed through, enables the separation of the smallest impurities in the mineral wool. The coordination of the individual filter stages with one another and in particular the sequence provided here enable a particularly efficient separation effect for the oil-containing impurities from water.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Porengröße in der Vorfilterlage mindestens fünf Mal größer sein als in der Hauptfilterlage. Mit anderen Worten, die Porengröße in der Hauptfilterlage ist mindestens fünf Mal kleiner als in der Vorfilterlage. Hierdurch wird erreicht, dass ein Großteil der Verunreinigungen bereits in der Vorfilterlage abgeschieden werden kann, so dass die Hauptfilterlage vor den vergleichsweise groben Verunreinigungen, die in der Vorfilterlage abgefangen werden, geschützt werden kann. So kann die Hauptfilterlage besser und effizienter ihre Filterwirkung für die kleineren Verunreinigungen entfalten.According to an advantageous embodiment, the pore size in the pre-filter layer can be at least five times larger than in the main filter layer. In other words, the pore size in the main filter layer is at least five times smaller than in the pre-filter layer. This ensures that a large part of the impurities can already be separated out in the pre-filter layer, so that the main filter layer can be protected from the comparatively coarse impurities that are captured in the pre-filter layer. In this way, the main filter layer can develop its filter effect better and more efficiently for the smaller contaminants.
Beispielsweise kann die Vorfilterlage eine Porengröße im Bereich von 60-120 µm aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Hauptfilterlage eine Porengröße im Bereich von 6-14 µm aufweist. Insbesondere kann die Porengröße der Vorfilterlage kleiner als 100 µm sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Porengröße der Hauptfilterlage kleiner als 10 µm sein.For example, the pre-filter layer can have a pore size in the range of 60-120 μm. Additionally or alternatively, it can be provided that the main filter layer has a pore size in the range of 6-14 μm. In particular, the pore size of the prefilter layer can be smaller than 100 μm. Additionally or alternatively, the pore size of the main filter layer can be smaller than 10 µm.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform schlägt vor, dass die Vorfilterlage als Hauptbestandteil Zellulosefasern aufweist. Diese Zellulosefasern können beispielsweise ein Vlies bilden. Zusätzlich oder alternativ kann die Hauptfilterlage als Hauptbestandteil Glasfasern aufweisen. Glasfasern lassen sich mit deutlich kleineren Faserstärken realisieren als Zellulosefasern. Der Hauptbestandteil liegt in der jeweiligen Filterlage zu mehr als 75%, vorzugsweise zu mehr als 85% und insbesondere zu mehr als 90% oder zu mehr als 95% vor, jeweils bezogen auf das Volumen.Another advantageous embodiment suggests that the prefilter layer has cellulose fibers as the main component. These cellulose fibers can, for example, form a fleece. Additionally or alternatively, the main filter layer can have glass fibers as the main component. Glass fibers can be made with significantly smaller fiber strengths than cellulose fibers. The main constituent is present in the respective filter layer to an extent of more than 75%, preferably more than 85% and in particular more than 90% or more than 95%, in each case based on the volume.
Optional kann die Vorfilterlage ein Harz, wie zum Beispiel Phenolharz, aufweisen, um die Zellulosefasern aneinander zu fixieren. Alternativ zu einem Harzbinder, insbesondere Epoxidharzbinder, kann auch ein Epoxidbinder zum Fixieren der Zellulosefasern verwendet werden. Allerdings ist die hydrophobe Eigenschaft der Vorfilterlage dann nicht so ausgeprägt. Zusätzlich oder alternativ kann die Hauptfilterlage eine Sandwichstruktur aufweisen, in der ein durch die Glasfasern gebildeter Kern einseitig oder beidseitig jeweils durch eine Schutzschicht aus Kunststoff, wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET), kaschiert ist. Durch diese Sandwichstruktur werden die Glasfasern an der jeweiligen Schutzschicht gehalten bzw. zwischen den beiden Schutzschichten zusammengehalten. Im Kern können die Glasfasern mittels eines Binders, insbesondere mittels eines Acrylatbinders, aneinander gehalten bzw. fixiert sein. Die jeweilige Schutzschicht kann dagegen am Glasfaserkern mittels eines Klebstoffs, insbesondere mittels eines Hotmelts, gehalten bzw. fixiert sein.Optionally, the prefilter layer can have a resin, such as phenolic resin, in order to fix the cellulose fibers to one another. As an alternative to a resin binder, in particular an epoxy resin binder, an epoxy binder can also be used to fix the cellulose fibers. However, the hydrophobic property of the prefilter layer is then not so pronounced. Additionally or alternatively, the main filter layer can have a sandwich structure in which a core formed by the glass fibers is laminated on one or both sides by a protective layer made of plastic, such as polyethylene terephthalate (PET). Through this sandwich structure, the glass fibers are held on the respective protective layer or held together between the two protective layers. In the core, the glass fibers can be held or fixed to one another by means of a binder, in particular by means of an acrylate binder. The respective protective layer, on the other hand, can be held or fixed on the glass fiber core by means of an adhesive, in particular by means of a hotmelt.
Grundsätzlich können die Vorfilterlage und die Hauptfilterlage separate Filtermaterialien bilden. Alternativ dazu können die Vorfilterlage und die Hauptfilterlage in einem Filtermaterial gemeinsam ausgebildet sein. Hierzu kann die innere Filterschicht als Sandwichstruktur ausgestaltet sein, in der die Hauptfilterlage mit oder aus Glasfasern an der Vorfilterlage mit oder aus Zellulosefasern direkt gehalten ist, beispielsweise mittels eines Klebstoffs, vorzugsweise mittels eines Hotmelts. Optional kann an der von der Vorfilterlage abgewandten Seite der Hauptfilterlage zusätzlich noch eine Schutzschicht aus Kunststoff, wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET), an der Hauptfilterlage angeordnet sein und mittels eines Klebstoffs, insbesondere mittels eines Hotmelts, daran gehalten bzw. fixiert sein. Insbesondere kann dann ein Glasfaserkern zwischen der Schutzschicht und der Zelluloseschicht angeordnet sein, um die Sandwichstruktur der inneren Filterschicht zu bilden.In principle, the pre-filter layer and the main filter layer can form separate filter materials. Alternatively, the pre-filter layer and the main filter layer can be formed together in one filter material. For this purpose, the inner filter layer can be designed as a sandwich structure in which the main filter layer with or made of glass fibers is held directly on the prefilter layer with or made of cellulose fibers, for example by means of an adhesive, preferably by means of a hotmelt. Optionally, on the side of the main filter layer facing away from the prefilter layer, a protective layer made of plastic, such as polyethylene terephthalate (PET), can also be arranged on the main filter layer and held or fixed to it by means of an adhesive, in particular by means of a hotmelt. In particular, a glass fiber core can then be arranged between the protective layer and the cellulose layer in order to form the sandwich structure of the inner filter layer.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher die Mineralwolle der äußeren Filterschicht mit einem Harz formstabilisiert ist, so dass sie einen Formkörper bildet. Dieser Formkörper kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Mit anderen Worten, der Filterkörper umfasst in der äußeren Filterschicht einen oder mehrere formstabile Formkörper, die aus einer Mineralwolle hergestellt sind, die dabei mit Hilfe eines Harzes formstabilisiert ist. Der jeweilige Formkörper ist dabei monolithisch ausgestaltet, besitzt also eine kontinuierliche, zusammenhängende Struktur und repräsentiert dadurch ein einziges Bauteil, das nicht aus mehreren Einzelteilen zusammengebaut ist. Die mit Hilfe des Harzes formstabilisierte Mineralwolle bildet den jeweiligen formstabilen Formkörper bereits mit der gewünschten Geometrie, so dass der Formkörper den Hohlzylinder der äußeren Filterschicht bildet. Der jeweilige Formkörper kann dabei einen Abschnitt der hohlzylindrischen äußeren Filterschicht bezüglich der Axialrichtung und/oder bezüglich der Umfangsrichtung bilden, erstreckt sich jedoch bevorzugt über die gesamte radiale Wandstärke der äußeren Filterschicht. Somit unterscheidet sich der jeweilige Formkörper wesentlich von einem flexiblen Bahnmaterial, das spiralförmig gewickelt werden kann, um einen konventionellen Filterkörper bzw. eine konventionelle Filterschicht zu bilden. Es hat sich gezeigt, dass eine Filterschicht, die mit Hilfe wenigstens eines derartigen Formkörpers aus mit Harz stabilisierter Mineralwolle gebildet ist, eine besonders effektive Abscheidewirkung für das Öl aus dem Wasser realisierbar ist.An embodiment is particularly useful in which the mineral wool of the outer filter layer is shape-stabilized with a resin so that it forms a molded body. This shaped body can be designed in one piece or in several pieces. In other words, the filter body comprises one or more dimensionally stable molded bodies in the outer filter layer which are made from a mineral wool which is dimensionally stabilized with the aid of a resin. The respective molded body is designed monolithically, that is, has a continuous, coherent structure and thus represents a single component that is not assembled from several individual parts. The mineral wool, which is dimensionally stabilized with the aid of the resin, already forms the respective dimensionally stable shaped body with the desired geometry, so that the shaped body forms the hollow cylinder of the outer filter layer. The respective shaped body can form a section of the hollow cylindrical outer filter layer with respect to the axial direction and / or with respect to the circumferential direction, but preferably extends over the entire radial wall thickness of the outer filter layer. Thus, the respective shaped body differs significantly from a flexible web material that can be wound spirally in order to form a conventional filter body or a conventional filter layer. It has been shown that a filter layer which is formed from mineral wool stabilized with resin with the aid of at least one shaped body of this type can achieve a particularly effective separation effect for the oil from the water.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das Harz zur Formstabilisierung der Mineralwolle Phenol und Formaldehyd aufweisen. Mit anderen Worten, das besagte Harz wird auf einer Basis aus Phenol und Formaldehyd hergestellt. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines derartigen Harzes eine besonders hohe Langlebigkeit für den formstabilen Formkörper begünstigt.According to a particularly advantageous embodiment, the resin can contain phenol and formaldehyde to stabilize the shape of the mineral wool. In other words, said resin is made on a phenol and formaldehyde basis. It has been shown that the use of such a resin promotes a particularly long service life for the dimensionally stable molded body.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Mineralwolle durch Steinwolle gebildet ist. Die Verwendung von Steinwolle zur Realisierung der mit Harz formstabilisierten Formkörper hat sich als besonders effizient für die Abscheidung von Öl aus Wasser herausgestellt.An embodiment in which the mineral wool is formed by rock wool is particularly advantageous. The use of rock wool to produce the shape-stabilized molded bodies with resin has proven to be particularly efficient for separating oil from water.
Des Weiteren wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher der jeweilige Formkörper eine Dichte im Bereich von 0,05 bis 1,5 kg/dm3 aufweist. Besonders vorteilhaft ist dabei ein Dichtebereich von 0,8 bis 1,2 kg/dm3. Innerhalb dieses Dichtebereichs, insbesondere im bevorzugten Dichtebereich, ergibt sich eine besonders effiziente Abscheidewirkung für das Öl aus dem Wasser.Furthermore, an embodiment is preferred in which the respective shaped body has a density in the range from 0.05 to 1.5 kg / dm 3 . A density range of 0.8 to 1.2 kg / dm 3 is particularly advantageous. Within this density range, in particular in the preferred density range, there is a particularly efficient separation effect for the oil from the water.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Filterkörper außerdem eine zylindrische Zarge aufweisen, die radial zwischen der äußeren Schicht und der inneren Schicht angeordnet ist. Die zylindrische Zarge kann eine Gitterstruktur aufweisen. Sie kann grundsätzlich aus einem Kunststoff hergestellt sein. Je nach den vorherrschenden Druckverhältnissen kann die Zarge jedoch auch aus einem Metall hergestellt sein. Bei einer vorgesehenen Durchströmungsrichtung des Filterkörpers von radial innen nach radial außen ist vorgesehen, dass sich die innere Filterschicht radial an der Zarge abstützt. Dies kann unmittelbar erfolgen. Zur Vermeidung einer Beschädigung der inneren Filterschicht durch Relativbewegungen an der Zarge kann radial zwischen der inneren Filterschicht und der Zarge noch eine geeignete Schutzschicht vorgesehen sein. Es ist klar, dass auch diese Schutzschicht ebenso wie die Zarge von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmbar ist. Die Zarge kann insbesondere als Lochblech ausgestaltet sein.According to an advantageous embodiment, the filter body can also have a cylindrical frame which is arranged radially between the outer layer and the inner layer. The cylindrical frame can have a lattice structure. It can basically be made of a plastic. However, depending on the prevailing pressure conditions, the frame can also be made of a metal. When the flow direction of the filter body is provided from radially inside to radially outside, it is provided that the inner filter layer is supported radially on the frame. This can be done immediately. To avoid damage to the inner filter layer due to relative movements on the frame, a suitable protective layer can also be provided radially between the inner filter layer and the frame. It is clear that the liquid to be cleaned can flow through this protective layer as well as the frame. The frame can in particular be designed as a perforated plate.
Zweckmäßig kann das Entölungsfilter außerdem zwei Endscheiben aufweisen, die jeweils an einer axialen Stirnseite des Filterkörpers angeordnet sind und jeweils mit der äußeren Filterschicht und mit der inneren Filterschicht fest verbunden sind. Sofern die vorstehend genannte Zarge vorhanden ist, können die Endscheiben grundsätzlich auch mit dieser Zarge fest verbunden sein. Die Endscheiben bilden eine axiale Abdichtung des Filterkörpers und vereinfachen die Einbindung des Entölungsfilters in ein geeignetes Filtergehäuse einer Entölungseinrichtung.The oil removal filter can also expediently have two end disks, which are each arranged on an axial end face of the filter body and are each firmly connected to the outer filter layer and to the inner filter layer. If the frame mentioned above is present, the end plates can in principle also be firmly connected to this frame. The end disks form an axial seal for the filter body and simplify the integration of the oil removal filter in a suitable filter housing of an oil removal device.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Entölungsfilter außerdem einen Vorspannmantel aufweisen, der radial außen mit radialer Vorspannung am Filterkörper anliegt. Der Vorspannmantel besteht aus einem elastisch verformbaren Material, das zum Aufziehen auf den Filterkörper elastisch aufgeweitet werden muss, wodurch eine radial nach innen gerichtete Vorspannung entsteht. Insbesondere kann der Vorspannmantel als Schrumpfmantel ausgestaltet sein, der radial außen auf den Filterkörper, vorzugsweise thermisch, aufgeschrumpft ist und vorgespannt daran anliegt. Der Vorspannmantel bzw. der Schrumpfmantel besteht dabei aus einem Material, das ebenfalls vom Wasser durchströmbar ist. Der Vorspannmantel bzw. der Schrumpfmantel kann zur Stabilisierung der äußeren Filterschicht des Filterkörpers dienen. Insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen mehrere Formkörper aus Mineralwolle verwendet werden, um die äußere Filterschicht zu bilden, kann der Vorspannmantel bzw. der Schrumpfmantel dazu dienen, die einzelnen Formkörper relativ zueinander zu fixieren. Mit anderen Worten, der jeweilige Mantel bewirkt eine Lagefixierung der separaten Formkörper innerhalb der äußeren Filterschicht.In another advantageous embodiment, the oil removal filter can also have a pretensioning jacket that rests radially on the outside with radial pretensioning on the filter body. The prestressing jacket consists of an elastically deformable material that has to be elastically expanded in order to pull it onto the filter body, which creates a radially inwardly directed prestressing. In particular, the prestressing jacket can be designed as a shrink jacket which is shrunk onto the filter body radially on the outside, preferably thermally, and bears against it in a prestressed manner. The prestressing jacket or the shrink jacket consists of a material through which water can also flow. The prestressing jacket or the shrink jacket can serve to stabilize the outer filter layer of the filter body. In particular in embodiments in which a plurality of shaped bodies made of mineral wool are used to form the outer filter layer, the prestressing jacket or the shrink jacket can serve to fix the individual shaped bodies relative to one another. In other words, the respective jacket causes the separate molded bodies to be fixed in position within the outer filter layer.
Die vorstehend genannten Endscheiben können auf geeignete Weise mit der jeweiligen daran angrenzenden Filterschicht fest und dicht verbunden sein. Denkbar ist beispielsweise eine Klebeverbindung. Eine solche Klebeverbindung kommt bevorzugt dann zum Einsatz, wenn die jeweilige Endscheibe als Schale ausgestaltet ist, vorzugsweise aus Metall, in welche der Filterkörper bzw. die Filterschichten axial stirnseitig eingesetzt sind. Ebenso ist denkbar, die Endscheiben, wenn sie aus einem Kunststoff bestehen, durch eine Plastifizierung mit der jeweiligen Filterschicht bzw. mit dem Filterkörper fest zu verbinden. Beim Plastifizieren wird der Kunststoff der Endscheiben durch eine thermische Behandlung so weit verflüssigt, dass die jeweilige Filterschicht in den Kunststoff der jeweiligen Endscheibe eingebettet werden kann ohne dabei selbst zu schmelzen. Ebenso ist denkbar, die Endscheiben aus Kunststoff an die jeweilige Filterschicht anzuschäumen bzw. anzuspritzen.The aforementioned end disks can be firmly and tightly connected in a suitable manner to the respective adjoining filter layer. For example, an adhesive connection is conceivable. Such an adhesive connection is preferably used when the respective end disk is designed as a shell, preferably made of metal, into which the filter body or the filter layers are inserted axially at the front. It is also conceivable to firmly connect the end disks, if they are made of a plastic, to the respective filter layer or to the filter body by means of plasticization. During plasticizing, the plastic of the end plates is liquefied by a thermal treatment to such an extent that the respective filter layer can be embedded in the plastic of the respective end plate without melting itself. It is also conceivable to foam or inject the plastic end disks onto the respective filter layer.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die innere Filterschicht sternförmig gefaltet sein, um auf diese Weise die durchströmte Oberfläche der inneren Filterschicht signifikant zu vergrößern. Zweckmäßig können dabei Endfalten, die in der Umfangsrichtung aneinandergrenzen, durch eine Längsnahtverklebung aneinander befestigt sein. Hierdurch wird die gefaltete, ringförmige innere Filterschicht in der Umfangsrichtung dicht verschlossen. Eine besonders hohe Druckstabilität kann dadurch erreicht werden, dass die Längsnahtverklebung so ausgeführt wird, dass die Klebstoffmasse die an die jeweilige Endfalte über einen Falz unmittelbar angrenzende vorletzte Falte benetzt und die freien Endkanten der Endfalten radial abdeckt. Außerdem füllt der Klebstoff die jeweilige Tasche aus, die zwischen der jeweiligen Endfalte und der daran angrenzenden vorletzten Falte ausgebildet ist. Hierdurch werden die aneinander anliegenden Endfalten an der der äußeren Filterschicht zugewandten Außenseite der inneren Filterschicht an drei Seiten eingefasst. Hierdurch wird eine besonders hohe Druckbeständigkeit und Dichtigkeit realisiert.According to an advantageous embodiment, the inner filter layer can be folded in a star shape in order to significantly increase the surface of the inner filter layer through which the air flows. End folds that adjoin one another in the circumferential direction can expediently be attached to one another by gluing along the longitudinal seams. As a result, the folded, ring-shaped inner filter layer is tightly closed in the circumferential direction. A particularly high level of pressure stability can be achieved in that the longitudinal seam gluing is carried out in such a way that the adhesive material wets the penultimate fold immediately adjacent to the respective end fold via a fold and covers the free end edges of the end folds radially. In addition, the adhesive fills the respective pocket which is formed between the respective end fold and the adjacent penultimate fold. As a result, the abutting end folds on the outer side of the inner filter layer facing the outer filter layer are enclosed on three sides. This realizes a particularly high level of pressure resistance and tightness.
Die mittels Adsorption oder Absorption oder Adhäsion oder einer beliebigen Kombination daraus gebildete Rückhaltewirkung des Entölungsfilters für Öl bzw. die Coalescerwirkung des Entölungsfilters kann optional durch die nachfolgenden Maßnahmen verbessert werden, wobei die genannten Maßnahmen alternativ oder in beliebiger Kombination oder bevorzugt kumulativ realisiert werden können.The retention effect of the oil removal filter for oil formed by adsorption or absorption or adhesion or any combination thereof or the coalescer effect of the oil removal filter can optionally be improved by the following measures, whereby the measures mentioned can be implemented alternatively or in any combination or preferably cumulatively.
Beispielsweise kann die äußere Filterschicht oleophil und hydrophob ausgestaltet sein.For example, the outer filter layer can be designed to be oleophilic and hydrophobic.
Beispielsweise kann die Mineralwolle der äußeren Filterschicht oleophil und hydrophob ausgestaltet sein.For example, the mineral wool of the outer filter layer can be designed to be oleophilic and hydrophobic.
Beispielsweise kann die Mineralwolle der äußeren Filterschicht mittels eines Phenolharzes oder mittels eines Epoxidbinders oleophil und hydrophob ausgestaltet sein, mit dem die Mineralwolle formstabilisiert ist. Diese Formstabilisierung der Mineralwolle mittel Harz ist bereits weiter oben vorgestellt worden.For example, the mineral wool of the outer filter layer can be made oleophilic and hydrophobic by means of a phenolic resin or by means of an epoxy binder, with which the mineral wool is shape-stabilized. This form stabilization of the mineral wool by means of resin has already been presented above.
Beispielsweise kann die Hauptfilterlage oleophil und hydrophil ausgestaltet sein.For example, the main filter layer can be designed to be oleophilic and hydrophilic.
Beispielsweise kann die Hauptfilterlage Glasfasern aufweisen und mittels eines Binders, vorzugsweise mittels eines Acrylatbinders, oleophil und hydrophil ausgestaltet sein, mit dem die Glasfasern stabilisiert sind, also aneinander festgelegt sind.For example, the main filter layer can have glass fibers and be designed to be oleophilic and hydrophilic by means of a binder, preferably by means of an acrylate binder, with which the glass fibers are stabilized, that is to say are fixed to one another.
Beispielsweise kann die Vorfilterlage oleophil und hydrophob ausgestaltet sein.For example, the prefilter layer can be designed to be oleophilic and hydrophobic.
Beispielsweise kann die Vorfilterlage Zellulosefasern aufweisen und mittels eines Phenolharzes oder mittels eines Epoxidharzes oleophil und hydrophob ausgestaltet sein, mit dem die Zellulosefasern stabilisiert sind, also aneinander festgelegt sind.For example, the prefilter layer can have cellulose fibers and be designed oleophilic and hydrophobic by means of a phenolic resin or by means of an epoxy resin, with which the cellulose fibers are stabilized, that is to say are fixed to one another.
Vorteilhaft kann die Hauptfilterlage oleophil und hydrophil ausgestaltet sein, während gleichzeitig die Vorfilterlage oleophil und hydrophob ausgestaltet ist.The main filter layer can advantageously be designed to be oleophilic and hydrophilic, while at the same time the prefilter layer is designed to be oleophilic and hydrophobic.
Besonders vorteilhaft kann die äußere Filterschicht oleophil und hydrophob ausgestaltet sein, während einerseits die Hauptfilterlage oleophil und hydrophil ausgestaltet ist und andererseits die Vorfilterlage oleophil und hydrophob ausgestaltet ist.The outer filter layer can particularly advantageously be configured to be oleophilic and hydrophobic, while on the one hand the main filter layer is configured to be oleophilic and hydrophilic and, on the other hand, the prefilter layer is configured to be oleophilic and hydrophobic.
Zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher die Hauptfilterlage eine Glasfaserschicht aufweist oder durch eine Glasfaserschicht gebildet ist und bei welcher die Vorfilterlage eine Zellulosefaserschicht bzw. eine Zelluloseschicht aufweist oder durch eine Zelluloseschicht gebildet ist, wobei die Zelluloseschicht der Vorfilterlage direkt an der Glasfaserschicht der Hauptfilterlage anliegt. Hierdurch werden Hauptfilterlage und Vorfilterlage zusammenfasst, so dass sie eine Einheit bilden. Insbesondere lässt sich dadurch bei vorgegebener Filtrationsfläche das Packmaß reduzieren bzw. bei vorgegebenem Packmaß die zur Verfügung stehende Filtrationsfläche vergrößern. Dabei kann optional vorgesehen sein, die Vorfilterlage an der Hauptfilterlage bzw. die Zelluloseschicht an der Glasfaserschicht mittels eines Klebstoffs zu fixieren.An embodiment is useful in which the main filter layer has a glass fiber layer or is formed by a glass fiber layer and in which the pre-filter layer has a cellulose fiber layer or a cellulose layer or is formed by a cellulose layer, the cellulose layer of the pre-filter layer lying directly on the glass fiber layer of the main filter layer. As a result, the main filter layer and the pre-filter layer are combined so that they form a unit. In particular, with a given filtration area, the pack size can be reduced or, given a given pack size, the available filtration area can be increased. It can optionally be provided that the prefilter layer is fixed to the main filter layer or the cellulose layer to the glass fiber layer by means of an adhesive.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Weiterbildung, bei der die Glasfasern der Glasfaserschicht der Hauptfilterlage mittels eines Acrylatbinders stabilisiert sind, während die Zellulosefasern der Zellulosefaserschicht der Vorfilterlage mittels eines Phenolharzes stabilisiert sind. Hierdurch kann die Coalescerwirkung bzw. die Entölungswirkung verbessert werden.A further development is particularly advantageous in which the glass fibers of the glass fiber layer of the main filter layer are stabilized by means of an acrylate binder, while the cellulose fibers of the cellulose fiber layer of the prefilter layer are stabilized by means of a phenolic resin. In this way, the coalescing effect or the de-oiling effect can be improved.
Eine erfindungsgemäße Entölungseinrichtung zum Abscheiden von Öl aus Wasser umfasst ein Filtergehäuse und ein Entölungsfilter der vorstehend beschriebenen Art, das im Filtergehäuse angeordnet ist. Des Weiteren kann die Entölungseinrichtung zweckmäßig mit einem Rohwassereinlass, durch den mit Öl verunreinigtes Wasser zuführbar ist, und mit einem Reinwasserauslass ausgestattet sein, durch den von Öl befreites Wasser abführbar ist. Ferner kann zweckmäßig ein Ölauslass vorgesehen sein, durch den aus dem Wasser abgeschiedenes Öl abführbar ist. Der im Filtergehäuse angeordnete Entölungsfilter trennt im Filtergehäuse zweckmäßig einen mit dem Rohwassereinlass fluidisch verbundenen Rohraum von einem mit dem Reinwasserauslass fluidisch verbundenen Reinraum. Der Ölauslass führt das abgeschiedene Öl zweckmäßig auf der Rohseite, also aus dem Rohraum ab.An oil removal device according to the invention for separating oil from water comprises a filter housing and an oil removal filter of the type described above, which is arranged in the filter housing. Furthermore, the oil removal device can expediently be equipped with a raw water inlet, through which water contaminated with oil can be fed, and with a pure water outlet, through which water freed from oil can be discharged. Furthermore, an oil outlet can expediently be provided through which oil separated from the water can be discharged. The oil removal filter arranged in the filter housing appropriately separates in the filter housing a raw space fluidly connected to the raw water inlet from a clean room fluidically connected to the pure water outlet. The oil outlet expediently discharges the separated oil on the raw side, i.e. out of the raw space.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Entölungseinrichtung außerdem ein bezüglich der Wasserströmung stromauf des Entölungsfilters angeordnetes Entölungsvorfilter aufweisen. Das Entölungsvorfilter kann einen vollzylindrischen Vorfilterkörper aufweisen, der axial durchströmbar ist. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher der Vorfilterkörper durch ein spiralförmig aufgewickeltes Bahnmaterial gebildet ist. Mit Hilfe eines derartigen Entölungsvorfilters lässt sich die Emulsion bzw. Dispersion aus Öl in Wasser bei der Durchströmung des Entölungsvorfilters so weit auftrennen, dass sich stromab des Entölungsvorfilters, insbesondere in einer Beruhigungszone mit reduzierter Strömungsgeschwindigkeit, eine schwerkraftbedingte Separation von Öl und Wasser aufgrund der unterschiedlichen Dichten einstellt. Insoweit lässt sich mit Hilfe eines derartigen Entölungsvorfilters eine effiziente Vorabscheidung von Öl realisieren, so dass im nachgeordneten Entölungsfilter, das quasi als Entölungshauptfilter dient, kleine und kleinste Ölpartikel aus dem Wasser abgeschieden werden können.According to an advantageous development, the oil removal device can also have a water flow upstream of the Have oil removal filter arranged oil removal prefilter. The de-oiling prefilter can have a fully cylindrical prefilter body through which a flow can flow axially. An embodiment in which the prefilter body is formed by a web material wound up in a spiral shape is particularly advantageous. With the help of such a deoiling prefilter, the emulsion or dispersion of oil in water as it flows through the deoiling prefilter can be separated so far that there is a gravity-related separation of oil and water due to the different densities downstream of the deoiling prefilter, especially in a calming zone with reduced flow velocity adjusts. In this respect, an efficient pre-separation of oil can be realized with the help of such a deoiling prefilter, so that small and extremely small oil particles can be separated from the water in the downstream deoiling filter, which serves as a kind of main deoiling filter.
Die Verwendung eines spiralförmig aufgewickelten Bahnmaterials zur Realisierung des vollzylindrischen Vorfilterkörpers hat sich dabei als besonders preiswert herausgestellt.The use of a spirally wound web material for realizing the fully cylindrical prefilter body has proven to be particularly inexpensive.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das aufgewickelte Bahnmaterial im Vorfilterkörper radial komprimiert sein. Hierdurch wird die Struktur des Bahnmaterials innerhalb des Vorfilterkörpers verdichtet, was die Separationswirkung bzw. Abscheidewirkung des Entölungsvorfilters verbessert.According to a particularly advantageous embodiment, the rolled-up web material can be radially compressed in the prefilter body. As a result, the structure of the web material is compressed within the prefilter body, which improves the separation effect or separation effect of the deoiling prefilter.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausgestaltung, bei welcher das aufgewickelte Bahnmaterial im Vorfilterkörper um mindestens 3 %, insbesondere um mindestens 5 %, komprimiert ist. Denkbar ist auch eine Kompression von mehr als 10 %. Bevorzugt ist die Kompression jedoch geringer als 20 %. Diese Kompression ist dabei im Vergleich zum nicht komprimierten Ausgangszustand des Bahnmaterials zu verstehen.A configuration in which the wound web material in the pre-filter body is compressed by at least 3%, in particular by at least 5%, is particularly advantageous. A compression of more than 10% is also conceivable. However, the compression is preferably less than 20%. This compression is to be understood in comparison to the uncompressed initial state of the web material.
Besonders vorteilhaft hat sich dabei eine Ausführungsform herausgestellt, bei der das Bahnmaterial durch ein dreidimensionales Wirrgelege aus Kunststoff gebildet ist. Ein derartiges dreidimensionales Wirrgelege ist beispielsweise aus der
Zusätzlich oder alternativ kann das Bahnmaterial durch ein ungerichtetes Fadengelege aus Kunststoff gebildet sein. Je nach Konfiguration kann ein derartiges Fadengelege einem Wirrgelege entsprechen. Insbesondere können dann die Begriffe „Wirrgelege“ und „ungerichtetes Fadengelege“ Synonyme sein. Beim Fadengelege bzw. beim Wirrgelege wird zumindest ein Kunststofffaden flächig, also zweidimensional und übereinander, also dreidimensional, verlegt. An den Kontaktstellen erfolgt eine feste Verbindung, in der Regel durch Fusion. Zweckmäßig wird gleichzeitig eine Vielzahl von Kunststofffäden gelegt, wodurch sich das Bahnmaterial besonders preiswert herstellen lässt.Additionally or alternatively, the web material can be formed by a non-directional scrim made of plastic. Depending on the configuration, such a thread lay-up can correspond to a random lay-up. In particular, the terms “random scrim” and “undirected filamentary scrim” can then be synonyms. In the case of the scrim or random scrim, at least one plastic thread is laid flat, that is, two-dimensional and one above the other, that is, three-dimensional. There is a permanent connection at the contact points, usually by fusion. A large number of plastic threads are expediently laid at the same time, as a result of which the web material can be manufactured particularly inexpensively.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Bahnmaterial, insbesondere das Wirrgelege bzw. das Fadengelege, aus Polypropylen hergestellt sein.According to an advantageous embodiment, the web material, in particular the random laid or the thread laid, can be made of polypropylene.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
FigurenlisteFigure list
-
1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Entölungseinrichtung,1 a greatly simplified, circuit diagram-like principle representation of a de-oiling device, -
2 ein vereinfachter Querschnitt eines Entölungsfilters der Entölungseinrichtung,2 a simplified cross-section of a de-oiling filter of the de-oiling device, -
3 ein vergrößertes Detail III des Entölungsfilters aus dem Querschnitt der2 ,3 an enlarged detail III of the oil removal filter from the cross section of FIG2 , -
4 ein vereinfachter Querschnitt eines Entölungsvorfilters der Entölungseinrichtung,4th a simplified cross-section of a deoiling prefilter of the deoiling device, -
5 ein vereinfachter Längsschnitt des Entölungsvorfilters,5 a simplified longitudinal section of the deoiling prefilter, -
6 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Bahnmaterials zur Bildung des Entölungsvorfilters,6th a plan view of a section of a web material for forming the de-oiling prefilter, -
7 eine stark vereinfachte Schnittansicht einer inneren Filterschicht des Entölungsfilters in einer ersten Ausführungsform,7th a greatly simplified sectional view of an inner filter layer of the oil removal filter in a first embodiment, -
8 eine stark vereinfachte Schnittansicht einer inneren Filterschicht des Entölungsfilters in einer zweiten Ausführungsform.8th a greatly simplified sectional view of an inner filter layer of the oil removal filter in a second embodiment.
Entsprechend
Im gezeigten Beispiel der
Entsprechend
Der Filterkörper
Entsprechend
Gemäß den
Vorteilhaft ist dabei gemäß
Besonders vorteilhaft ist gemäß
Die Mineralwolle
Gemäß den
Das Entölungsfilter
Gemäß den
Gemäß den
Entsprechend den
Der vollzylindrische Vorfilterkörper
Das hierbei zum Einsatz kommende Bahnmaterial
Gemäß
Besonders vorteilhaft wird das Bahnmaterial
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10061839 B4 [0040]DE 10061839 B4 [0040]
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