DE1457100A1 - Verfahren zur Beseitigung radioaktiven Muells und Anlage zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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^βκ/νΗ Hamburg-Altana %u ^Aktz- ^p H 57 ipo._j

Anmel^erins NIhON GENSHIRiUKU KäMKYüJü IHO/ UU

No. 1-2, 1-cho.ne, Shiba-Samura-cho Minato-ku, Tokio, Japan

"Verfahren zur Beseitigung radioaktiven üiülls und Anlage zur Durchführung des, Verfahreiis¹¹

Die .Erfindung betrifft ein Verfahren zur beseitigung radioaktiven Mils und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

—benso wie die radioaktiv verseuchten flüssigen Abfallstoffe ist auch der radioaktive MUIl ein in der ivernenergieindustrie und in mit radioaktiven Material arbeitenden Laboratorien zwangsläufig anfallendes Abfallprodukt.

.tirt, Orrbese und Verseuchungsgrad der radioaktiven Abfälle hängt gewöhnlich von deren Herkunft ab. So fallen beispielsweise beim Kernreaktorbetrieb hochgradig radioaktiv verseuchte oder gefilterte Abfallstoffe an, während aus aen mit Kadioisotopen arbeitenden Laboratorian meist verbrennbare oder auch nicht verbrennbare abfalle niedriger Radioaktivität ^oaunen, die laengenaiässig den üb.-:i-wiegenden I¹ eil aller radioaktiven Abfallprodukte bilden. Um diesen grösseren l'eil der radioaktiven Abfallprodukte wirksam beseitigen zu können, ist es deshalb erforderlich, die anfallende Menge in ihrem Umfang zu reduzieren.

Zu diesem Zv-.eck sind bisher zwei Verfahren bekannt, und zwar das Siedeverfahren und das Verbrennungsverfahreii, wobei letzteres in ein Nass- und ein Trockenverbrennungsverfahren unterteilt ist. _BAD ORIGINAL

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üntirliftß (Art 7 ft Ab·. 2 Nr. I

ιΐ-e^eniJbi.r den Verbrennungverfahren hot das Siedeνerfahren den Vorteil, dass es einfacher und sovvoiil in den ünlct^e- als auch den .betriebskooten billiger als jenes ist, cto^h hat es andererseits den ^rossen JSaciiteil, dass es eine bei weitem geringere HedLU-tionskapazität als aas I¹ ro eic enverbrennun^s verfahren nat, welches auch als Trocüeneinäscherun^sverfahren bezeichnet wird. Das heisst, das erstere Verlanren gewänrleistet eine itedaction yon 1/^U bis 1 /5vJ, wänrend mit dem letzteren nur eine induktion von 1/4 bis I/ 6 erzielt werden kann.

^.uf^abe der Erfindung ist es, das sich bisher bei der .Beseitigung von radioaktivem Müll ala hochv.iritsaiii und fortschrittlich erwiesene Troc.veneinüscherungsverfahren sowie die Anlage zur üarchfährun^ des Verfamtns weiter zu verbessern, au diese.-i Zv.eck verwendet das eriiAdun^sgeüiässa Verfahren anstelle des beiji xJassverbren^ungsveirlciiiren eingesetzten Venturi-bicrubbers eine elektrische xJiederachlagüvorriciitung nach Oottrell sowie einen mehrstufigen Jjrehfilter für die Behandlung der radioaktiven Abfallprodukte in den Abgasen. Dabei weist axe elektriscne !Niederschlagsvorrichtung insofern eine besondere Ausbildung auf, als die iliederschlagselektroden in Form von Aiuminiuiüfolien vorgeseüen sind, deren Anordnung es gestattex", ate zusammen mit de^x niedergeschlagenen Staub zu einer liolle zusammenzurollen. lVach einem är.nliciien Prinzip ist auch der mehrstufige -Drehfilter aufgebaut, der als iriltertuch beispielsweise -Bau^iwollflanell verwendet, das ebenfalls von einer walze abgezogen und dann zusammen mit dem auf seiner Überfläche sich angesammelten btaub auf einer anderen

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»«alze aufgerollt werden kann.

Jeder dieser Filter kann selbstverständlich auch anstelle eines Cambridge-i'ilters als Vorfilter verwendet v,erdexi.

Dabei kann eine besonders wirksame dtaubabsoneidung aus den Abgasen dadarcli erzielt werden, dass der mehrstufige Drehfilter der elektrischen Miederscnlagavoriichtung nachgeschaltet wird, in vielen fällen wird die Verwendung eines Cambridge—i'ilters durch diese Massnahme überflussig.

Die Durchführung des eri'indungsgemässen "Verfahrens wird naciif ol^eud anhand der Zeichnungen näher besenrieben.

In den Zeichnungen, die eine .anlage zur Durchführung des Verfahrens zeigen, ist:

Abb. 1 eine schematische Darstellung der neuen Anlage zur beseitigung radioaktiven iiülls nach de_ erfindangc^eiüässen Verfahren; Abb. 2 ei.ne teils in Ansicht und teils im Schnitt nach

der Linie Ii-II in Abb. j aar_westellte elektrische ü'iedersohlagsvorrichtungi

i»bb. 3 ein Schnitt nacu der Linie III-III in Abb. 2; λbb. 4 eine de caillierte perspektivische -ansicht von

in Abb. 3 dargestellten i-lementenj Abb. 5 eint; Draufsicht auf einen teilweise im Schnitt

umgestellten mehrstufigen Drehfilter gemäss der -«rfinuung;

Abb. 6 ein vertikaler öchnitx durch den mehrstufigen Drehfilter mit Tollen in ^ndansicht;

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Abb. 7 eine ähnliche Darstellung mit feilen, in-"·Seiten*· ■ ;. aneicht j , . -\ . ■ i ·■■. r.l-b;- ·;« ·.■".' j -

Abb* 8 eine perspektivische Ansicht, des inneren Aufbaus ■ .· des mehrstufigen Drehfilters, und- .- v. "■■" ■ ^!· ■' ^: · *-

.abb. 3 ein verbesserterQuerschnitt dur.ch -einen '!".ilter-- .· -■■■' - rahmen des mehrstufigen Drehfliters.._t·.,.. .■■■ ■.'- ....;■ " ^;-.

Bei der Durchführung des erf indunfcSgetöässe~„>Tärf.ahrens ι -·,·. ' ■ zur Beseitigung von radioaktivem Müll unter Ve-rA-eAdu-ng^jdBr in'- ..-■.- f Abb. 1 schejnatisch dargestellten AnlH&e_y v/erd.e^ radioaktiv verseuchte Abfälle, wie beicpie.ls-weisß i Kleidungsstücke, i'ilter u.dgl. G-egenstände_: durch,/einein: Beschik -■ kungsstutzen 1 einem Verbrennungsofen Z aufgegeb/en .lind- in diesem mittels einer Brennereinrichtung 3 verbrannt.i'ür diesen Ofenbetrieb wird gewohnlich ein bei einer Temperatur von etwa 800⁰C. ·, verbrennendes Heizgas verwendet.

Die aus dem Verbrennungsprozess, anfallende Asche wird in einem Aufnanjiebehälter 22 mit wasser aus einer Leitung 5 gemischt, um eine Zerstreuung zu vermeiden, und dann so vermischt durch ein übführungsrohr 22a in einen Sammelbehälter 6 geleitet und gesammelt, während das in dem Sammelbehälter 6 zurückbleibende überschüssige vVasser in einen Abwässersammeltank 8 gefördert wird.

Die Abgase werden aus dem Verbrennungsofen 2 durch eine Leitung 9 in einen Zyklon 13 geführt, wobei sie auf dem We₆e dorthin mxttels einer Düse |0 mit einer verdünnten, aus einem £ank TI durch eine Leitung 12 herangeführten NaOH-Lösung be-

sprüht und gemischt werden. Die verdünnte iSaOH-Iiösung neutralisiert die Azidität der· Abgase und senkt deren Teuit/eratux* ciurcJa den niärmevei-lust tei der Verdampfung. Die in den Abgasen in Form feinster Teile mitgeführten radioaktiven Abfälle werden zusammen mit geringen Mengen Flüssigkeit aus dem Boden des Zyklons . 13 abgelassen und durch ein Abgangsrohr 13b in einen Abflusstank 14 geleitet und von dor-t soliliesslich durch eine Rohrleitung Ha in den Abwässersamiaeltank 8 gefördert. Die nunmehr von Feststoffen freien abgase gelangen daraufhin durch eine Leitung 13a in einen ™ Graskühler 15,„ ift dem ein Teil der Abgase verflüssigt und dann durch ein Rohr 15b in den Abflusstank 14 geleitet wird· D₃r Rest der Abgase wird durcn eine Rohrleitung 15a in eine wiedererwärmungsanlage 16 geführt, in der die Temperatur der Abgase leicht erhöht wird bevor diese einer üottiellschen Hiedersanlassvorrichtung 17 zugeführt werden.

Die ausbildung dieser elektrischen Niederschlegsanlage ist aus den Abb. 2, 3 und 4 ersichtlich und ihre Arbeitsweise soll nachfolgend ausführlich beschrieben werden,

Die Abgase gelangen in die Niederschla^svorricntung 17 durch einen .üinlassstutzen 17a im oberen Teil der Vorrichtung und verlassen diese durch einen Auslassstutzen 17b im unteren Teil derselben (Abb. 1). Die Öprühelektroden bestehen aus Kern« drähten 31» die in einer Flucht und in bestimmten Abständen voneinander an einer Tragstange '34 im Innern einer fliederschlags-

kammer 32 aufgehängt sind· Im Betrieb werden Spannungen von 5 bis 15 kV an diese Sprühelektroden gelegt. Deshalb ist die Tragstange 34 mittels üochspannungsisolatoren 35 und 35a an den

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Deckelf!ansehen 36 and 36a der Hochsp^nnungskuiiimer befestigt. Die die SprMhelektroden bildenden Kerndrähte 31 sind dünne Drähte, die eine wirksame kontinuierliche Koronaentladung gewährleisten. Die spannung der i^erndrähte 31 wird durch u-ewichte 37 erreicht, die am unteren oaer i'reien suade dei .urühte "befestigt sind und gabelartig über eine unter der iragstange 34 und parallel zu dieser angeordnete Stange 3- greifen, uia ein Schwingen aer -K-erndrähte 31 aj.szuschlies3en.

wie aas den Abb. 3 und 4 ersichtlich i^t, sind in der ßiederschJagskammer 32 zwei liiedexschlagselektroaen 41 und 41a

in J?ofm von üetallfolien, beispielsweise Äluminiumfolien, parallel zueinander zu beiden Seiten de^. öprühelektrodeix >1 vorgesehen. Diese uiederscnlaöSelektroden 41 und 41~ sind so angeordnet, dass sie von nand oaer automatisch gegenüber den öprüheleictroden bewegt werden können. Die in den Zeichnungen dargestellten ^idderschlagselekitroaen 41 und 41a sind von Hand zu bewegen urü auf Vorratsv.alzen 4^ und 4^a im oberen l'eil der Niederschlagsvorrichtung 17 angeordnet. ;;enn sich genügend Staub auf den .Niedersciilagseleki/roüen 41 und 41a abgelagert hat, werden diese -ülekt-roden von dand über umlen^walzen 33 und 33a auf -Abzugsvvalzen 44 und 44a im unteren Seil der iMieder-SCiJIa₀Uvorrichtung 17. aufgerollt, v-.obei die Überfläche, auf die

sich der Staub niedergeschlagen hat, nach innen gerollt wird. Die die Umlenkwalzen 33 und 33a miteinander verbindenden tietriebemittel, wie beispielsweise Ketten, sind in gestrichelten Linien angedeutet.

Die miχ den Abgasen ständig in die Bieder^cnlagskammer

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radioaktiven S tu abteilchen v,exderi d^rcii die Kororia- oder üaschelentladang der upr'Jhelektroden 31 negativ aufgeladen ujid durcii das starke eleütriscüs i'eld zu den i^iederschlagselektroden 41 und ?,1a ^etrieben, v»o sie die aufgenommene l wieaei ab^ebexi und auf aie jjiiedersonlagselc.-ktroc.en 41 und 4 fs «ofallen. In dieser elektrischen: ßieäe'iöenia^voriiC

Jt v^ wibt ^i leite η abgeschieden werden j' deren übjies sunken sich innernalb der Grenzen von 1 /U bewegen, so dass sie für die Reinigung der Abgase von radioaktiven Staubteilchen äusserst geei_oiiet ist. *

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«lenn die jäetallfolie der iiieaeisChlaÄseleittroden 41 and 4 Ta in

einer stärke von υ,υ5 am verwendet v.ird, können die elektroden leicht gerollt werden, ohne zu brechen, wenn die auf einer ihrer Oberfläcnen üit Staubteilchen behafteten und auf den übzügwalzen 4 4 und 44a aufgerollten ÜiecteröcJilajselektroden 41 und 4ta eine bestiiujite kollendicke erreicht h&ben, werden sie aus der Lage rjng 47 ihrer -Antriebswellen ntrausiienoiuxuen, in Jibfallkartusehen ^,etan und an einem sicheren Ort gelagert.

jjj.e in der elektrischen iiiiederschla^san^a^e 17 von Staub- , teilchen _oereini_Dten Abgase entströmen deüi Auslassstutüen t7b und werden durou eine Terbindungsleituiig 18a zu einem mehrstufigen Drehfilter 18 geleitet (Abb. \) _t der eine Vielzahl von -iinlassstüti.en- 51» 52^ 53» 54 und 55 aufweist, durch die die «b_oase zu den mehrstufig angeordneten quaetratischen l^ilterrahmeh 50 und 6üa xjü Innern des' lirehfliters T8 gelangen, wie aus deii xibb. 5 bis 3"ersichtlich- ist. Die leiterrahmen 60 und 6Oa bestehen .a'uS rechtwinkligen Äohren und sind in horizontaler iäge öiarken Zugfe&-6rft 57 &&spannt und aufgehängt.

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Die Filterraniuen 60 und 60a sind jeweils mit einer Keine kleiner Öffnungen 61 versehen, durch die die Abgase in Gaskammern 62 und von dort durch em dicht an den Ober- and Unterseiten der i'ilterrah^en 6ü und 60a anliegendes filtertuch 63 hindurch in i'ilterkammern 64 gelangen, die sich an die Ober- und Unterseiten der i'ilterranmen 6u und 60a anscliliessen. Die abwechselnd angeordneten Gaskammern. 62 und Filterkanniiern 64 sind von gleicher Grosse und Konstruktion. Jie erwähnten iinlass-

stutzen 51 bis 55 au der .cin^angsseite ues Drehfilters 18 münden in die Gaskammern 62, v.ährend die i'ilterkamiaern 64 an der ausgaugsseite aes Drehfilters 1Ö mit Auslassstutzen 71 * 72, 73, 74 und 75 in Verbindung stehen. Deshalb strömen die aus der elektrischen Miederschla^sanla^e 17 kommenden Abgase immer aus den Gaskammern 62 durcxi das Filtertuch 63 in die Filterkammern 64. Durch Betätigung eines Handrads 66 werden die mehrstufig . angeordneten leiterrahmen 60 und 60a durch den mittels eines Hebels 65 auf eine obere Druckplatte 58 ausgeübten Druck in

. vertikaler Richtung und unter Zwischenschaltung von Dichtungen gegen eine Bodenplatte 59 gepresst, so dass die Gaskammern und die Filterkammern. 64 hermetisch abgedichtet s^nd·

Um das filtertuch 63 weiterzubewegen, wird das Handrad 66 nach linke gedreht und daIrroh der Hebel 65 gelöst, so dass die Zugfedern 57 die leiterrahmen 60 und 60a wieder in ihre ^Ruhestellung zurückbringen, in der Filterrahmen und Zugfedern in der gleichen horizontalen Ebene liefen und d^r Anpressdruck zwischen Filterrahmen und Filtertuch 63 aufgehoben ist, so dass

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letzteres mühelos aufgerollt werden kann, üla filtertuch kann jede ötoffart verwendet werden, doch ist handelsüblicher ßacu*- wollflanell, beispielsweise in rollen von 0,63 η χ 45 -a» vorzuziehen.

•«ie aus Abb. 8 ersichtlich ist, ist das Filtertuch 63 auf einer Vorratswalze 76 angeordnet, von der es mittels eines Handrads 80 auf eine übzugswalze 79 aufgewickelt werden kann, wobei das Filtertuch 63 von ümlenkwalzen 77 und 78 in einer Mehrzahl von vertikal zueinander versetzten horizontalen Kbenen geführt wird. Von der auf der höchsten l^bene angeordneten Umlenkwalze 78, die der Vorratswalze 76 diagonal gegenüberliegt, läuft aas Filtertuch im wesentlichen senkrecht auf die iibzugsv«alze 79. Wenn das gesamte Filtertuch 63 auf die ^bzugswalze 79 aufgewickelt worden ist, wird es zusammen mit dieser aus dem Drehfilter 18 herausgenommen und bis zur Beseitigung in einem vorbereiteten Behälter aufbewahrt.

Wenn die gereinigten .abgase den mehrstufigen Drehfilter 18 verlassen naben, werden sie durch eine Abluftleitung 21 ins Freie gelassen, nachdem sie zuvor einen sogenannten Cambridge-Filter 19 und ein Geblase 20 passiert haben.

Bei diesem Verfahren sind die elektrische Jiederachlagsanlage 17 und der mehrstufige Drehfilter 18 alo Vorfiltereinricntungen für den Cambridge-Filter 19 eingesetzt, so dass für letzteren eine längere Lebensdauer angesetzt werden kann und eine wirtschaftlichere Arbeitsweise als bei den Nassverbrennungsr verfahren erzielt wird.

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Bei der Durchführung des Verfahrens wurde festgestellt, oass bei der vorstenend "beschriebenen -Anordnung der Anlage, d.h, wit de;n elektrischen !Miedern oi'ilagsapparat 17 und dem Eiehrstufigen Drehfilter 18 in Hintereinanderschaltung, der Staubanteil im Cambridge-Filter· beträchtIic\ geringer war als bei alleiniger Verwendung des Drehfilters, obwohl in jedem Fall das gleiche filtertuch verwendet wurde.

Durch die Koronaentladung scheinen die feinen Staubteilchen in. den Abgasen zusammengehäuft and die Durchmesser der einzelnen Teilchen stark vergrössert zu werden, so dass sie ν .η dem Filtertuch leicht ausgefiltert werden können. Jüs wird somit nahezu eine vollständige Ausfilterung der radioaktiven l'eilcnen erzielt, wodurch die industrielle Verwendung des Verbrennungsofens, für die Beseitigung radioaktiven Mails weitergehend an Bedeutung; gewinnt.

Dabei ist die praktische Verwendung des mehrstufigen Drehfilters 13 xceineswegs nur auf die üeinigun^ von Grasen beschränkt, denn er kann in gleicher neise auch zum Filtern von Flüssigkeiten eingesetzt und demnach mit den biöher verwendeten bekannten Filterpressen verglichen werden. Ji!s hat sich herausgestellt, dass, wenn der aufgerollte Teil oder -aridabschnitt so angeordnet wird, dass er von einer Flüssigkeit fortgespült werden kann, wie im Falle einer endlosen -ciitertuchrolle im -lehrstufigen Drehfilter, das Auswechseln viel leichter und in kürzerer Zeit ausgeführt und somit eine bessere Leistung erzielt werden

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Beispiel

Xüe praktische -burcaführui^g des Verfahrens unter Verwendung der erfindungs_oemässen .anlage führte zu folgenden Ergebnissen:

itfach dem Verbrennen radioaktiven Mülls in dem Verbrennungsofen 2 betrug der in deh .abgasen als Flugasche verteilte Gehalt

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an P zwischen 5 und 8/» des gesamten verbrannten radioaktiven Mülls, -'i-in Teil der radioaktiven l'eilchen wurde mittels eines Zyklons und eines Kühlers entfernt. In dem elektrischen liiederschlagsapparat 17 wurden bis zu 3c und 97"λ der gesamten radioaktiven Staubteilchen entfernt und in dem nach^eschalteten mehrstufigen Drehfilter 18 wurde die Reinigung der Abgase auf 99»55^ gesteigert, so dass die Abgase in die Atmosphäre abgelassen werden konnten, weil ihre itadioaktivität die zulässige Frenze schon unterschritten ^:,atte .

Bei weiteren Verbuchen wurde aber festgestellt, dass der radioaktive otaub durch einen naungeschälteten Oambridge-Pilter üocn bis zu 99»8/<> aus den Abgasen entfernt werden kann.

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Claims (4)

Pa-tentansprüche

1. Ve-rfaüren zur Beseitigung und/oüer -Behandlung radioaktiven Mülls, dad ar cii gekennzeichnet, dass, nacnaem der· radioaktive Müll in einei^ Verbrennungsofen (2) verbrannt und die -bjjaSi. von verhältnis^ ^i₀ ^rossen radioaktiven Teilchen gereinigt wurden, die Abgase der Müllverbrennung elektrostatisch gereinigt und anschliessend in einem mehrstufigen Drehfilter durch ein kontinuierliches Filtertuch (63) gefiltert werden, das vorzugsweise zv.ibcher· ^ilterrahmen überführbar in eintr Mehrzahl von Stufen angeoxdnet ist.

2. anlage zur Durchführung des "Verfahrens nach Patentansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daps ausser den bekannten , wie Verbrennungsofen, -Zyklon, üaskühler und

, eine elektriüCi^e liiederschlagsvorrichtung (17) und eine mehrstufiger Drehfilter (18) in Hintereinanderschaltung zur !Reinigung der bei der Verbrennung des radioaictiven Mülls entstehenden -abgase von feinsten r dioaktiven Teilchen vorgesehen s ind.

3. Aii^a^e nach i'atentanspruch 2, daduren gekennzeichnet, dass die an sich bekannte elektrische liiederschlagsvorrichtung Mederschlfaö'selektro^en (41» 41a) in Form γοη luetallfolien aufweist.

4. -anlage nacu Patentanspruch }, dadurch ^.Kennzeichnet, dass die die iMxedersc^la^seleictroden· (41, 41a) bildenden i.ietallfolien vorzugsweise aus ül^iüinium bestehen und in dez¹ iMieder-

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schlagskawmer (32) derart zwischen Vorrat sv-alzen (42, 42a) und .ubzugswaizen "(44, 44a) gescannt sind| dass sie zusammen mit dem niedergeschlagenen radioaktiven btaub auf die übzu^sv^lzen (44, 44a) aufgerollt werden können, wobei die den Staub trübende ubexfliiciie der Mstallfolien im Innern der Juolle liegt.

5· anlage nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, d-r mehrstufige Drehfilter (18) eine i.iehrzatu von vertikal ii^ -ub.stand voneinander angeordneten i'i It errangen (60, 60a) auf- ä

weiat, die in horizontaler ijage zv»ischen iu^feaern (5'/'J gespannt und aufgehängt sind und itleine Öffnungen (61; uafv,eisen, durch die die übgase in o-aslcammern (62) und von dort durch dicht an den Ober- und Unterseiten der i'ilterrahßien anliegendes i'iltertuch (o3) hinuurch. in Silterkaxaiüern (64) gelangen können, die sich an die Ober- und u_rfc ex seinen der Jiiiterrahaien (60, 60a) anscuiiesaen.

o. Anlage nacn -"-atentanspruch 5» dadurch ^ekennzeicnnüt, dass aas i'iltertuch (6.0 nuf einer Vorratsv«aIze (76) angeordnet ist, von der es zu-jtuanen mit υ ein aasgefiltsrten otaub auf eine xibzugswalze (Tv) aufgerollt v-erden Kunn, v.übei es von UmIentsalzen (77» 73) zv^iöcnen den einzelnen Fi It er rahmen (60, 60a) in einer mehrzahl von vertikal zueinander versetzten,ebenen gefuhrt wird. .

'. anlage nach Patentansprüchen 5 uixu 6, dadurch gekennzeichnet, dass dia mehrstufig angeordneten Ji'iiterrahmen (60, 60a) durch den mittels eines .Hebels (65) auf eina obere Drucicplatte

ausgeübcen ur^CiC in vertiiCfeLlei" Kichtung and unter Zwiseheng von Dichtungen gegen.· eine -Bodenplatte gepresst werdenkönnen, um die liaskaminern (62) und die i'ilterkammern (64)

abzudichten. „_fcrk

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