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Querstromsichter, in denen das körnige Gut quer zu einem Sichtgasstrom
in diesen eingebracht wird, sind seit langem bekannt. Man verwendet beispielsweise
primitive Querstromsichter für Reinigungsverfahren, bei denen ein grobes Gut von
einem Bestandteil mit sehr kleiner Sinkgeschwindigkeit zu trennen ist. Schwierigere
sichttechnische Probleme liegen vor, wenn ein körniges Gut mit einer stetigen Korngrößenverteilung
in zwei oder mehrere Fraktionen scharf getrennt werden soll. Hierfür werden reine
Querstromsichter, insbesondere, wenn die Trenngrenzen unterhalb etwa 50 t(m betragen
sollen, praktisch nicht eingesetzt. Feinsichtungen mit Trenngrenzen unter 30 Eim
werden bevorzugt mit Fliehkraft-Gleichgewichtssichtern (Spiralwindsichtern) ausgeführt.
Für Grobtrennungen bei Trenngrenzen von einigen Zehntelmillimetern und mehr nimmt
man Schwerkraft-Gleichgewichtssichter, sogenannte Steigrohrsichter. Im Zwischenbereich
der Trenngrenzen sind kombinierte Steigrohr- und Fliehkraftsichter bevorzugt, deren
Trennschärfe erfahrungsgemäß schlecht ist. Unter Gleichgewichtssichtern werden solche
Sichter verstanden, bei denen für Teilchen der Größe der Trenngrenze Gleichgewicht
der das Sichtgeschehen bestimmenden Kräfte herrscht.
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Bei allen Gleichgewichtssichtern führt der Anreicherungseffekt der
Gleichgewichtsfraktion, die theoretisch in der Schwebe bleibt, zu einer beträchtlichen
Trennunschärfe, die bei zu großer Gutbeladung noch stark vergrößert wird. Der Anreicherungseffekt
begrenzt dadurch den Massendurchsatz eines Gleichgewichtssichters.
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Querstromsichter, bei denen das Gut in den Sichtgasstrom pneumatisch
beschleunigt wird, haben den Nachteil, daß durch die pneumatische Beschleunigung
die feinen Teilchen höhere Geschwindigkeiten erreichen als die groben Teilchen.
Dies wirkt dem gewünschten Trenneffekt entgegen. Bei der Schwerkraftbeschleunigung
in den Sichtgasstrom ist die Eintrittsgeschwindigkeit der groben Teilchen größer
als die der kleinen. Dies ist für die Trennung ungünstig. Für Trennungen im mittleren
und feinen Bereich reichen Fallgeschwindigkeiten - die bei 1 m Fallhöhe maximal
4,5 m/sec betragen - nicht aus. Es sind Querstromsichter bekannt, bei denen auf
eine Gleichgewichtssichtung verzichtet wird und das Gut mechanisch (beispielsweise
mit Förderbändern oder Schleudertellern) in den Sichtgasstrom quer eingetragen wird.
Die angewendeten Strömungsgeschwindigkeiten des Sichtgasstroms liegen bei höchstens
einigen m/sec ebenso wie die des Guts. Die angewendeten Geschwindigkeiten richten
sich nach der Trenngrenze. Sie sind so aufeinander abgestimmt, daß das Verhältnis
von Schwerkraft zu Trägheitskraft im allgemeinen in der Größenordnung von Eins liegt.
Die Schwerkraft der Teilchen übt daher einen bestimmenden Einfluß auf die Sichtung
aus. Der Trenngrenzenbereich der bekannten Querstromsichter überdeckt daher im allgemeinen
auch nur eine Größenordnung der Teilchengröße. Zur Vermeidung zu unscharfer Trennungen
wird die spezifische Gutbeladung des Sichtgasstroms im allgemeinen nicht wesentlich
über 1 kg Gut/kg Luft gesteigert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Querstromsichten
von körnigem Gut bei Trenngrenzen unterhalb 1 mm anzugeben, bei dem der Bereich
der erzielbaren Trenngrenze vergrößert und insbesondere wesentlich zu kleineren
Trenngrenzen verschoben und eine hohe Trennschärfe auch bei ungewöhnlich hohen Gutbeladungen
des Sichtgasstroms und damit bei großem Massendurchsatz erzielbar ist.
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Diese Aufgabe ist mit einem Querstromsichter gelöst, der mit einer
aus der deutschen Patentschrift 61057 bekannten Sichtmaschine gemein hat einen feststehenden
mit kreisförmiger Eintrittsöffnung versehenen Strömungskanal für feingutbeladenes
Sichtgas, einen an der Kanaleintrittsöffnung liegenden, zu ihr koaxialen Schleuderteller,
dessen vom Sichtgut berührte Wand wenigstens im radial äußeren Bereich die Form
einer konkav-kegeligen oder konkav-gekrümmten Rotationsfläche hat und in geringem
Abstand von einem bis zum Telleraußenrand reichenden Deckel überdeckt wird und dessen
Außendurchmesser kleiner als der des Strömungskanals ist, ferner einen den Kanal
umschließenden Grobgutauffangbehälter, dessen Einlaßöffnung für vom Schleuderteller
abgeschleudertes Grobgut im Bereich der Kanaleintrittsöffnung und koaxial zu ihr
vorgesehen ist und dessen Durchmesser im Bereich des Grobguteintritts größer als
der Außendurchmesser der Kanaleintrittsöffnung ist, sowie Mittel zum Zuführen eines
Sichtgasstroms zur Kanaleintrittsöffnung. Während bei dem bekannten Querstromsichter
Sichtgas durch ein auslaßseitig an den Strömungskanal angeschlossenes Sauggebläse
in Form einer Senkenströmung niedriger Energiedichte aus der Atmosphäre angesaugt
wird und das Feingut aus dem vom Schleuderteller abgeschleuderten Gutschleier in
den Strömungskanal mitgenommen wird, ist der Querstromsichter nach der Erfindung
gekennzeichnet durch eine dem Schleuderteller und dem Strömungskanal mit axialem
Abstand koaxial vorgeschaltete, sich in Strömungsrichtung zur Eintrittsöffnung hin
verengende ringförmige Düse für das Sichtgas, dessen Strom außerhalb des Schleudertelleraußendurchmessers
verläuft und längs des Umfangs des Düsenaustritts eine gleich große Geschwindigkeit
aufweist sowie zur Achse des Strömungskanals parallel in die Kanaleintrittsöffnung
gerichtet ist. Zweckmäßig ist der Düse in Strömungsrichtung ein Strömungsgleichrichter
vorgeschaltet, um einen besonders homogenen Sichtgasstrahl erzeugen zu können, damit
in der Sichtzone eine ebene Strömung herrscht, deren mit den Bewegungsebenen der
Teilchen übereinstimmende Strömungsebenen kongruente Geschwindigkeitsfehler besitzen.
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Durch eine an sich bekannte axial verschiebliche, zylindrische Blende
am der Düse zugewandten Außenrand des Strömungskanals kann die Trenngrenze verändert
werden. Dies gelingt auch durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Sichtgasstroms
und der Drehzahl des Schleudertellers.
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Ist ein Gut zu sichten, bei dem am Grobgut Feingut anhaftet, bei dem
Feingutagglomerate vorhanden sind oder bei dem infolge von sich in der Sichtzone
bildenden zusammenhängenden Gutwolken und Strähnen Feingut in den Grobgutauffangraum
durch das Grobgut mitgerissen werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Innenwand
der Düse eine bis nahe an den Schleudertelleraußenrand reichende Zusatzsichtgas-Ringdüse
umschließt, deren Innendurchmesser wenigstens dem Außendurchmesser des Schleudertellers
entspricht und deren radiale Austrittsspaltdicke gegenüber der der Düse schmal ist.
Der Weg der Gutteilchen durch den Zusatzsichtgas-
Strom braucht
im allgemeinen nur klein, z. B. einige Millimeter, zu sein. Auf diese Weise ist
es möglich, lose Agglomerate aufzulösen, einen Teil des am Grobgut anhaftenden Feinguts
zu entfernen und das mitgerissene Feingut aus den Grobgutsträhnen zu lösen, wobei
die eingebrachte Gutschicht im Sinne der anschließenden Trennung aufgefächert wird.
Die Gutschicht wird dadurch kurz vor dem Eintritt in die eigentliche Sichtzone aufgelockert
und das in der oberen Zone der Gutschicht befindliche Feingut stromabwärts transportiert.
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Der Sichtgasstrom hat im Bereich der Einlaßöffnung des Grobgutauffangbehälters
eine freie Strahlgrenze, durch die Luft aus der Umgebung bzw. dem Grobgutauffangbehälter
eingesaugt werden kann. Hierdurch kann auch die Luft im Grobgutauffangbehälter in
horizontalachsige Wirbel versetzt werden. Beides kann dazu führen, daß Grobgutteilchen,
die nur weniger größer als die Trenngrenze sind, zurück in den Sichtgasstrom und
mit ihm in den Strömungskanal für das feingutbeladene Sichtgas gefördert werden,
was eine Verschlechterung der Trennschärfe mit sich bringt. Dies ist verhindert,
wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ein außen an der Austrittsöffnung
der Düse mündender, ringförmiger, mit der Atmosphäre verbundener Gaseinlaß vorgesehen
ist, durch welchen dem Sichtgasstrom von außen her eine solche Gasmenge zuführbar
ist, wie er sie an der Einlaßöffnung auf seinem Weg von der Austrittsöffnung der
Düse bis zur Eintrittsöffnung des Strömungskanals aufzunehmen vermag.
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Das Verfahren zum Betreiben des neuen Querstromsichters kennzeichnet
sich gemäß der Erfindung dadurch, daß man den Sichtgasstrom mit einer axialen Strömungsgeschwindigkeit
von wenigstens 20 m/sec austreten und die Teilchen des zu sichtenden Guts mit einer
Geschwindigkeit von wenigstens 5 m/sec in den Sichtgasstrom eintreten läßt. Zur
Desagglomeration von Feingutteilchen und zum Ablösen von Feingutteilchen von Grobgutteilchen
läßt man aus der Zusatzsichtgas-Ringdüse einen Sichtgasstrahl mit gegenüber dem
aus der Düse austretenden Sichtgasstrom erhöhter axialer Strömungsgeschwindigkeit
austreten.
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Durch den rotationssymmetrischen Aufbau des Sichters, verbunden mit
den anzuwendenden verhältnismäßig hohen Strömungsgeschwindigkeiten für Gas und Gut,
wodurch das Verhältnis von Schwerkraft zu Trägheitskraft der Teilchen um etwa zwei
Größenordnungen kleiner als bei den eingangs erwähnten bekannten Querstromsichtern
liegt, läßt sich nicht nur die Trenngrenze bis herunter zu etwa 10 #tm und in Einzelfällen
darunter verlegen, sondern auch mit um etwa einen Faktor 3 bis 5 höheren spezifischen
Gutbeladungen in der Sichtzone arbeiten als dies mit den bekannten eingangs erwähnten
Sichtern der Fall war. Dies setzt aber eine exakte Führung des Sichtgasstroms in
die Sichtzone hinein voraus, weshalb das Sichtgas mit Hilfe einer Düse, vorzugsweise
mit vorgeschaltetem Strömungsgleichrichter, in die Eintrittsöffnung des Strömungskanals
vorbei an dem Schleuderteller geleitet werden muß. Da ein bestimmender Einfluß der
Schwerkraft der Teilchen ausgeschaltet ist, kann die Strömungsrichtung unabhängig
von der vertikalen Schwerkraftrichtung gewählt werden.
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Als Grobgutauffangbehälter kann ein sich trichterförmig zum Auslaß
hin verengender Behälter mit stark geneigtem Boden und mit einem schmalen Austragsschlitz
oder mit mehreren mit sich selbsttätig öffnenden Klappen verschlossenen Auslaßöffnungen
verwendet werden. Aus diesem kann das Grobgut periodisch oder stetig abgezogen werden.
Zum Abtransport des Guts kann man vorteilhaft geschlossene oder offene Luftförderrinnen
vorsehen. Für eine einwandfreie Sichtung ist es erforderlich, daß die Teilchen mit
in radialer, tangentialer und axialer Richtung gleich großer Geschwindigkeitskomponente
in den Sichtgasstrom in einer dünnen Schicht gleichmäßig eingebracht werden. Aus
diesem Grund ist es erforderlich, daß ein Schleuderteller verwendet wird, dessen
vom Sichtgut berührte Wand wenigstens im radial äußeren Bereich die Form einer konkav-kegeligen
oder konkav-gekrümmten Rotationsfläche hat und in geringem Abstand von einem bis
zum Telleraußenrand reichenden Deckel überdeckt ist, denn es wurde durch Versuche
festgestellt, daß von einem ebenen Schleuderteller, wie er in nahezu allen Streuwindsichtern
und in anderen zu der Sichtmaschine gemäß der deutschen Patentschrift 61057 ähnlichen
Sichtern verwendet wird (USA.-Patentschriften 1358 375, 1461777, deutsche
Patentschrift 207 447), der gleichmäßige und gleichgerichtete Abwurf aller Teilchen,
der für eine trennscharfe Sichtung wesentlich ist, nicht ausreichend erfüllt ist,
was eine Verschlechterung der Trennschärfe mit sich bringt. Die Teilchen, im wesentlichen
nur durch die Schwerkraft an die Telleroberfläche angepreßt, heben sich in Bereichen
höherer Umfangsgeschwindigkeit von der Telleroberfläche ab und erreichen auf der
Telleroberfläche springend den Tellerrand. Sie verlassen ihn mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten und nach unterschiedlichen Raumrichtungen. Ist dagegen die vorn
Sichtgut berührte Wand konkav, werden die Teilchen auf Grund der Fliehkraft gegen
die Telleroberfläche gepreßt und gleichmäßig beschleunigt. Die den Deckel des Schleudertellers
gegenüber letzterem mit Abstand haltenden Distanzstücke oder Abstandsschrauben werden
möglichst in der Nähe der Tellermitte angeordnet, um den nach außen stetig in der
Höhe abnehmenden Gutstrom möglichst wenig zu stören. Es ist auch möglich, die Distanzstücke
in bekannter Weise als vorzugsweise radiale Schaufeln auszubilden. Sie dürfen dann
allerdings nur bis in die Nähe des Tellerrands, aber nicht bis zu ihm geführt sein.
Denn reichen die radialen Schaufeln zu weit nach außen, so kann dies zu Gutsträhnen
auf dem Teller führen, die durch den konkaven äußeren Teil der Telleroberfläche
nicht mehr ganz aufgelöst werden können. Die Auflösung von Gutsträhnen, die grundsätzlich
hinter allen Schaufeln auftreten, ist unterstützt, wenn kurz außerhalb der radialen
Schaufeln infolge der an den sich nach außen bewegenden Teilchen angreifenden Corioliskräften
eine erhabene Ringrippe bzw. Wulst oder eine entsprechende Nut vorgesehen ist. In
beiden Fällen staut sich das Sichtgut entweder vor der Rippe oder in der Nut auf
und wird in Umfangsrichtung auseinandergezogen. Man erreicht mit dieser sehr einfachen
Maßnahme bereits eine außerordentlich gleichmäßige Verteilung am Tellerumfang. Eine
noch weitergehende Vergleichmäßigung bewirkt ein Schleuderteller, der in radialer
Richtung in einen inneren Teller und einen äußeren ringförmigen Teller unterteilt
ist, welcher mit vorzugsweise größerer Drehzahl als der innere Teller antreibbar
ist. Dann weist der innere Teller vorzugsweise
die radialen Leisten
und den Stolperwulst bzw. die Ringnut auf, um das zu beschleunigende Gut bereits
möglichst gleichmäßig auf den äußeren Teller aufzugeben.
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Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung sind an Hand von Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Querstromsichter
mit nach unten gerichteter Sichtgasströmung, F i g. 2 einen Querstromsichter mit
nach oben gerichteter Sichtgasströmung und F i g. 3 eine Sichtanlage unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Querstromsichters.
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Der in F i g. 1 dargestellte Querstromsichter weist einen feststehenden
langgestreckten zylindrischen Strömungskanal l für feingutbeladenes Sichtgas auf.
An der Kanaleintrittsöffnung ist koaxial zu ihr ein von unten von einem drehzahlregelbaren
Motor angetriebener Schleuderteller 4 vorgesehen, dessen vom Sichtgut berührte Wand
im äußeren Bereich die Form einer konkav-kegeligen Rotationsfläche hat und in geringem
Abstand von einem bis zum Telleraußenrand reichenden Deckel überdeckt ist. Der Außendurchmesser
des Schleudertellers ist kleiner als der des Strömungskanals 1. Innerhalb von diesem
ist koaxial ein als innere Begrenzung dienendes Rohr 5 vorgesehen, dessen Außendurchmesser
dem des Schleudertellers 4 gleicht. Dem Schleuderteller 4 und dem Strömungskanal
1 ist mit axialem Abstand koaxial eine sich in Strömungsrichtung zur Eintrittsöffnung
hin verengende ringförmige Düse 2 für das Sichtgas vorgeschaltet. Der aus der Düse
austretende Sichtgasstrom verläuft außerhalb des Schleudertelleraußendurchmessers
und weist längs des Umfangs des Düsenaustritts eine gleich große Geschwindigkeit
auf. Der Sichtgasstrom ist zur Achse des Strömungskanals parallel in die Kanaleintrittsöffnung
gerichtet. Der Düse ist ein Strömungsgleichrichter 3 in Strömungsrichtung vorgeschaltet.
Die Innenwand der Düse 2 umschließt eine bis nahe an den Schleudertelleraußenrand
13 reichende Zusatzsichtgas-Ringdüse 6, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser
des Schleudertellers 4 entspricht und deren radiale Austrittsspaltdicke gegenüber
der der Düse schmal und im Vergleich zu der des Strömungskanals in diesem Bereich
der Sichtzone klein ist. Der Strömungskanal ist von einem Grobgutauffangbehälter
9 umschlossen, dessen Einlaßöffnung 7 für vom Schleuderteller 4 abgeschleudertes
Grobgut im Bereich der Kanaleintrittsöffnung und koaxial zu ihr vorgesehen ist.
Der Durchmesser des Grobgutauffangbehälters ist im Bereich des Grobguteintritts
erheblich größer als der Außendurchmesser der Kanaleintrittsöffnung. Die Einlaßöffnung
des Grobgutauffangbehälters ist stromabwärts zur Einstellung der Trenngrenze durch
eine axial verschiebliche zylindrische Blende 8 am der Düse 2 zugewandten
Außenrand des Strömungskanals 1 begrenzt. Der Boden 10 des Grobgutauffangbehälters
9 ist so stark geneigt, daß das Grobgut darauf rutschend zum Auslauf gelangen kann.
Der Behälter kann mit Gummi ausgekleidet sein oder Gummiwände aufweisen, um ein
Zurückspringen von abgeschiedenem Grobgut durch die Einlaßöffnung 7 in die Sichtzone
zu verhindern. Der Einlaßöffnung 7 ist ein außen an der Austrittsöffnung der Düse
2 mündender, ringförmiger, mit der Atmosphäre verbundener Gaseinlaß 11 zugeordnet,
durch den durch die Einlaßöffnung 7 eingesaugte Luft eingespeist werden kann. Zur
Einstellung der Luftmenge dient eine Drosselklappe 12. Das zu sichtende Gut wird
durch ein zur Sichterachse koaxiales Rohr 15 über eine Zellenradschleuse
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zentral auf den Schleuderteller 4 gegeben. Das vom Außenrand
13 des Schleudertellers 4 abgeworfene Gut durchtritt die Sichtzone
14 nach Durchfliegen einer Zone, in der durch das Zusatzsichtgas Feingutagglomerate
aufgelöst werden oder am Grobgut anhaftendes Feingut von diesem gelöst wird. Das
in der Sichtzone 14 vom Grobgut abgetrennte Feingut wird vom Sichtgasstrom
in den Sichtkanal l mitgenommen und in ein diesem nachgeschaltetes Feingutabscheidegerät,
beispielsweise einen Zyklon, abgezogen. Das Sichtgas, im allgemeinen Luft, das vom
Auslaß 18
des Strömungskanals 1 in das Feingutabscheidegerät gelangt, wird
vorzugsweise im äußeren Kreislauf der Düse 2 wieder zugeführt. Das Grobgut verläßt
den Sichter entweder durch einen am tiefsten Punkt des sich trichterförmig verengenden
Grobgutauffangbehälters 9 angeordneten offenen Schlitz 19 (s. F i g. 1); rechts,
oder durch mit Klappen 20 verschlossene Auslaßöffnungen 21 (s. F i g. 1),
links. Die Klappen 20 öffnen sich selbsttätig unter dem Gewicht des sich
im Grobgutauffangbehälter aufstauenden Grobguts. Die Auslaßöffnungen 21 können auch
zu einem Ringschlitz zusammengefaßt sein. Das austretende Grobgut fällt auf ein
Förderorgan 22 in Form einer offenen Fließbettrinne.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 des erfindungsgemäß aufgebauten
Ouerstromsichters ist die Strömungsrichtung des Sichtgasstroms nicht von oben nach
unten, wie in F i g. 1., sondern umgekehrt von unten nach oben gerichtet, um eine
möglichst geringe Bauhöhe der Gesamtanlage zu erzielen. Dadurch ist es möglich,
Feingutabscheidezyklone od. dgl. außerhalb des Sichters etwa in gleicher Höhe und
nicht unterhalb des Sichters, wie bei nach unten gerichteter Durchströmung, anzuordnen.
Da wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten von Gas und Gut der Einfluß der Schwerkraft
praktisch ausgeschaltet ist, hat sich so an dem Sichtverfahren nichts geändert.
Der Schleuderteller 4 ist nach unten hin konkavkegelig von einem entsprechend geformten
Deckel 23 überdeckt, über den der Antrieb erfolgt. Zwischen dem Schleuderteller
und dem Deckel sind radiale, nicht bis zum Telleraußenrand reichende Schaufeln vorgesehen.
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Das mit Feingut beladene Sichtgas strömt durch den Strömungskanal
1 und durch tangential von diesem abgehende Rohrleitungen 24 in Zyklone
25,
aus denen es am unteren Ende 26 abgezogen wird. Das aus den oberen Zvklonauslässen
27 austretende Sichtgas kann in einer Ringleitung zusammengefaßt und, wie in F i
g. 3 dargestellt, einem nachgeschalteten Gebläse 28 zugeführt werden.
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In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sichtanlage unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Querstromsichters dargestellt. Das im Kreislauf geführte Sichtgas
tritt in den schematisch angedeuteten Sichter 29 über den Sichtgasanschluß
30 ein und verläßt ihn über den Auslaß 18 des Strömungskanals zusammen mit
dem in der Sichtzone aufgenommenen Feingut. Je nach der gewählten Sichtereinstellung
kann das aus dem Strömungskanalauslaß 18 austretende Gasvolumen noch das über den
Zusatzsichtgaseinlaß 32 eintretende Zusatzsichtglas für eine innere Ringdüse und
auch einen Teil des durch den
Gaseinlaß 11 in den Grob-utauffan-,bcliiiltcr
angesaugten Gases enthalten. Das aus dem Ouerstromsichter 29 austretende Sichtas
wird einem Zvklon 25 zugeführt, aus dessen Auslaß 26 das Grobgut abgezogen wird.
Das austretende weitgehend feingutfreie@Sichtgas tritt nach Passieren einer Drosselstelle
34 in ein Gebläse 28 ein. Die von diesem geförderte Gasmenge ist wegen durch die
Einlässe 32 und 11 zusätzlich eintretenden Gasmengen größer als die durch den Gaseinlaß
30 in den Sichter einzuleitende Gasmenge, die entsprechend einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit
in der Sichtzone an einer Drosselstelle 35 eingestellt wird. Die überschüssige Gasmenge,
die noch allerfeinstes, vom Zyklon 25 nicht abgeschiedenes Gut enthalten kann, muß
deshalb aus dem Kreislauf entfernt werden. Sie verläßt ihn durch ein Schlauchfilter
36 und tritt durch den Auslaß 37 gereinigt ins Freie. Bei größeren Gasmengen und/oder
höheren Gastemperaturen wird ein Elektrofilter verwendet.