DE1635719A1

DE1635719A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung fasriger und/oder aus Einzelteilchen bestehender Strukturen

Info

Publication number: DE1635719A1
Application number: DE19681635719
Authority: DE
Inventors: Lissalde Henri Robert
Original assignee: Papeteries Navarre SA
Current assignee: Papeteries Navarre SA
Priority date: 1967-02-28
Filing date: 1968-02-28
Publication date: 1972-04-06
Also published as: US3729374A; BE710774A; NL6802697A; GB1220464A; FR1546480A; DE1635719B2

Description

dr. MÜLLER-BORE dipl.-ing.GRALFS Dipl.-PHYS. dr. MANITZ DipL.-CHEM. dr. DEUFEL Io3o7

PATENTANWÄLTE

München, 28. Februar 1968 Fi/Sch - P 822

PiLPETEEIES MYAEEE 120, Boulevard de Oourcelles, 75 Paris 17, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung fasriger und/oder aus Einzelteilchen bestehender Strukturen

Die Erfindung betrifft die Herstellung fasriger und/oder aus Einzelteilchen bestehender Strukturen verschiedener Arten wie Papier, Watte, unverwebte Stoffe für häusliche Verwendungszwecke, hygienische Bekleidung, medizinische, industrielle und andere Zwecke.

Diese Strukturen werden in der nachfolgenden Beschreibung mit dem Ausdruck Träger bezeichnet. Diese Bezeichnung wird sowohl für einzeln hergestellte Massen oder Folien beliebigen Formats als auch für kontinuierlich hergestellte Folien mit konstanter Breite und nicht festgelegter Länge, die auf Spulen gerollt werden können, verwendet.

Gegenstand der Erfindung sind Träger, die aus verschiedenen

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BRAUNSCHWEIG. AM BÜRGERPARK β IP (OSSI) 2 84 87 β MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 IP 108111 22 St IO

natürlichen, künstlichen, metallischen, synthetischen oder anderen Ursprungselementen zusammengesetzt sind, welche bezüglich ihrer Art und Abmessungen beliebige Charakteristiken besitzen und zur Verwendung im Rohzustand oder nach einer späteren Behandlung geeignet sind.

Eine besondere Anwendung der Erfindung stellt jedoch die Herstellung von Trägern mit langen Fasern dar, die mittels bekannter Herstellungsverfahren nur schwierig oder überhaupt nicht

für

erhalten werden können und/bestimmte Industrien von besonderem Interesse sind. Beispielsweise besitzen diese Träger besondere Bedeutung in der unverwebte Gewebe herstellenden Industrie sowie bei der Fertigung verschiedener aus Rohfaserträgern gebildeter Artikel, die nur wenig oder kein Bindemittel enthalten.

Bei bestimmten bekannten Fertigungsverfahren werden die Fasern oder das Fasergemisch in Wasser suspendiert, worauf man diese Suspension zur Bildung eines Faservlieses schichtförmig ausströmen läßt. Wenn dieee Verfahren mit langen Fasern durchgeführt werden sollen, so muß die Verdünnung der Suspension erhöht werden. Dies führt dazu, daß zur Erzielung eines Vlieses vorgegebener Gratfföige die schichtförmig ausströmende Menge erhöht und das Ausströmen turbulent wird, wodurch die Fabrikation undurchführbar wird.

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Es ist insbesondere die Aufgabe der Erfindung, eine einfache Herstellung von Trägern aus Suspensionen von Fasern beliebiger und sogar großer Länge, die beispielsweise bis 30 Millimeter und mehr erreichen kann_; zu ermöglichen, wobei nur sehr schwache Konzentrationen, die beispielsweise gleich oder kleiner als 0,07 g/Liter sind, anstelle von Konzentrationen von 2 bis 10g/liter, wie sie bei den bekannten Verfahren üblich sind, erforderlich sein sollen.

Aufgabe der Ex'findung ist es ferner, die Bildung eines Trägers mit nicht oder weniges? gerichteten Fasern und somit einer mehr/isotropen Struktur als die bekannten Träger zu erleichtern.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung fasriger Träger werden die Fasern in einem Flüssigkeitsbad suspendiert, im suspendierten Zustand zu einesi begrenzten Teil dieses Bades gebracht, welcher eine progressiv abnehmende Breite aufweist, um in der Suspension einen Bereich mit progressiv zunehmender Faserkonzentration zu schaffen, worauf die suspendierten Fasern zur Bildung des Trägers aus diesem Bereich zwischen

Mitnähmezwei parallele >bänder geleitet werden.

Gemäß einer Ausführungsform dieses Verfahrens wird als

unten
abgegrenzter Teil ein gelegener Teil verwendet.

Vorzugsweise ist der abgegrenzte Teil durch schnellükonvergierende

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Seiten begrenzt, von denen wenigstens eine kurvenförmig ausgebildet ist, um einen plötzlichen Übergang der Fasern von einem Bereich mit hoher Verdünnung in den Bereich mit hoher Konzentration zu bewirken und die Fasern daran zu hindern, eine gerichtete Struktur auszubilden, indem sie im verflochtenen Zustand, d.h. dann, wenn die Fasern ineinandergreifen, festgelegt werden.

Geeigneterweise wird eine Querausrichtung bestimmter Fasern

Mitnahmebezüglich der Flächen der -bänder bewirkt, und zwar beispielsweise durch Schaffung eines Führungsstromes in dem Bad oder durch Rühren der Suspension in dem Bereich mit höherer Konzentration oder direkt vor diesem Bereich, um die Verfilzung der Fasern zu erhöhen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Kasten zur Aufnahme einer Fasersuspension, einem Raum mit progressiv abnehmender Breite, der einen Faser-Agglomerationsbereich bildet und in dem Kasten angebracht ist und zwischen zwei Antriebsbändern oder Antriebssieben mündet, welche derart ausgebildet sind, daß zwischen ihnen ein Vlies oder eine Folie aus fasrigen Materialien gebildet werden kann, sowie Einrichtungen zur Überführung der Fasern der Suspension zu diesem Raum und zur Abgabe der Fasern im agglomerierten Zustand an die Formierungssiebe.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen

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BAD ORIGINAL

Vorrichtung besteht wenigstens eine Seite oder Fläche des Agglomerationsbereichs aus einem Teil des Formierungssiebs.

Gemäß einer Weiterbildung ist dieser Raum unten angeordnet und mit hydraulischem Druck beaufschlagt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Fasern durch eine Ablenkplatte gezwungen, sich gegen den Agglomerationsbereich gemäß einer quer zur Formierungsebeae der Folie verlaufenden Richtung auszurichten. Nach einer anderen Ausführungsvariante wird in den Agglomerationsbereich oder direkt vor diesem Bereich ein bandförmiger Luft- oder Wasserstrahl eingeführt, um die Verfilzung der Fasern zu bewirken.

Vorteilhafterweise erfolgt die Zuführung der Suspension zum Bad mittels eines kontinuierlichen Fluidstrahls mit stufenweise abnehmender Geschwindigkeit, so daß die Homoginität der Suspension nicht gestört wird. Zwischen der Speiseleitung und dem Agglomerationsbereich wird somit ein Dauerströmungszustand ohne plötzliche Geschwindigkeitsänderungen geschaffen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die durch Überlauf erfolgende Speisung vor allem in den Suspensionen mit langen Fasern eine heftige Bewegung mit Ausbildung von Schaum und knotenartigen Zusammenballungen bewirkt, was der Qualität des Produktes schadet.

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BAD ORIGINAL

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in-dieser zeigt:

B¹Ig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer Vorrichtung zur Trägerherstellung, und die

Fig. 2 und 3 Ausführungsformen der Vorrichtung nach Figur 1.

Die Vorrichtung nach Figur 1 weist einen Kasten oder Behälter 1 mit Fasersuspension und zwei Folien- oder Blatt-Formierungselemente 2 und 3 auf, die aus endlosen Bändern bestehen, welche sich in Richtung der Pfeile F bewegen.

Nach dem Vertikalschnitt der Figur besitzt der Kasten 1 feste Wandelemente, die mit 4,5 und 6 bezeichnet sind, ein bewegliches Wandelement 7» das ein Teil des endlosen Bandes 2 darstellt und in der Verlängerung der festen Wand 5 angeordnet ist, sowie ein bewegliches Wandelement 8, das in der Verlängerung der festen Wand 6 liegt und ein Teil des endlosen Bandes 3 darstellt.

Der Kasten 1, der ohne Unstetigkeit mit einer Speisezuleitung S verbunden ist, besitzt einen Suspensions-Zulaufbereich A, einen Entspannungsbereich B und einen Stromungsbereich C, dessen ■ strömungsabwärts gelegener äußerer Teil D eine progressiv abnehmende Breite aufweist und zwischen zwei parallele Teile 9 und der zwei endlosen Bänder 2 und 3 mündet.

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Der Bereich. D wird von den beweglichen Wandelementen 7 "und begrenzt. Das Element 7 ist in Berührung mit einer RoHe 11 des Endlosbandes 2 und besitzt somit eine gekrümmte Form, die sich, tangential dem Element 8 nähert, und zwar in der Weise, daß die Verringerung der Breite des Bereiches D plötzlich, erfolgt und durch, geeignete Wahl des Durchmessers der Rolle 11 festgelegt werden kann.

Da der Easten an seinem oberen Teil geschlossen ist, kann er unter Druck oder Unterdruck gesetzt werden. !Für bestimmte Anwendungsfälle wird ein Kasten verwendet, der mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.

Das endlose Band 3 besteht beispielsweise aus einem Metalloder Kunststoffsieb, dessen Gewebe eine Textur und eine Maschenöffnung aufweist, die an die Jeweils gewünschten Träger angepaßt sind. Das Bandlann auch aus einem für die Suspensionsflüssigkeit porösen Filz oder auch aus einem undurchlässigen Material bestehen. Im letzteren Fall ist das endlose Band 2 aus einem Material hergestellt, das für die flüssige Phase der Fasersuspension durchlässig ist.

Das endlose Band 3 dreht sich auf motorgetriebenen Rollen 12, und auf Führungs- und Spannungsrollen 14-. Der zwischen den Rollen 12 und 13 gelegene untere Teil des Bandes ist je nach Fall der Wirkung von Sprüheinrichtungen 14-A zur Reinigung und

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Glättungsstäben 14B ausgesetzt. Die Rolle 13 ist voll oder gelocht lind im letzteren Fall mit einem Innensaugkasten versehen. Je nach Fall ist die Rolle 13 mit einer Druckrolle 13A ausgestattete

Der zwischen den Rollen 12 und 13 gelegene obere Teil des endlosen Bandes 3 ist in horizontaler oder anderer Lage angeordnet und je nach Fall gegenüber dem Wandelement 8 des Kastens 1 mit verschiedenen auswechselbaren Zusatzeinrichtungen versehen, die einzeln oder gleichzeitig arbeiten und vorzugsweise aus folgenden Elementen bestehen:

Einer beweglichen "Richtplatte" 15? die voll, gelocht oder gerillt ausgebildet sein kann, in Berührung mit dem Band 3 steht und einen Bereich dieses Bandes ganz oder zum Teil verschließen kann, um in regelbarer Weise die Entwässerung der Suspension über die Wand 8 zu bewirken oder zu verhindern. Die bewegliche Richtplatte 15 lsi? vorteilhafterweise derart angebracht, daß ihre Stellung während des Betriebs der Vorrichtung geregelt werden kann;

einem Gehäuse 16, das am oberen Teil offen ist und das einlach oder mehrere Fächer aufweist, welche den durch die Richtplatte gesteuerten Entwässerungsbereich ganz oder zum Teil überdecken und diesen Bereich anstelle der Richtplatte steuern können. Eines dieser Fächer oder mehrere dieser Fächer nehmen über ihre unter dem Band liegende offene Seite die Entwässerungs-

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flüssigkeit auf und leiten sie in kontrollierter Weise durch Schwerkraft oder Pumpwirkung ab. Vorzugsweise ist jedes Fach individuell regelbar und derart ausgebildet, daß es unter Unterdruck gesetzt oder mit einem Fluid gespeist wird, damit die Ablagerung der zusammengeballten Fasern auf dem Band 3 beschleunigt wird, oder um im Gegensatz dazu diese Ablagerung zu verzögern und auf eine nachfolgende Stelle zu verschieben;

einem dünnen Laminar-Fluidstrahl, der aus Wasser, Luft oder einem anderen Fluid bestehen kann, mit 17 bezeichnet ist und an einer geeigneten Stelle des Bereichs D zugeführt wird, um die Ausrichtung der Fasern vor oder während ihrer Zusammenballung zu verändern oder um gegenüber den öffnungen des Bandes 3 in einem sich gerade in Bildung befindenden Träger Bereiche verringerter Dichte zu schaffen, z.B. Gelenkbereiche, die bewirken, daß der Träger geschmeidig gemacht wird;

einem Saugkasten 18 oder mehreren Saugkästen, die eine Ab- " führung des interstitiellen Wassers über den Teil 10 des Bandes 3 ermöglichen}

einer Verdampfungsrampe 19 oder mehrerer derartiger Yerdampfungsrampenj

einer Druckluftrampe 20 oder mehreren Druckluftrampen, die da zu dienen, von dem Band 3 die zwischen diesem Band 3 und dem Band 2 gebildete Folie oder den zwischen diesen zwei Bändern

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gebildeten Träger loszulösen.

Das endlose Band 2 besteht aus einem Metall- oder Kunststoffsieb oder aus einem gewebten oder genadelten Filz, einem mehr oder weniger undurchlässigen Sieb oder auch aus einem beliebigen anderen für die Art des zu fertigenden Trägers geeigneten Material. Das Band 2 läuft über die Rollen 11, 21 und über die Führungs- und Spannungsrollen 22. Es wird mittels einer unabhängigen Steuerung betrieben, und zwar synchron mit dem Band 3· Durch Einklemmung zwischen dem Band 3 und der Rolle 11 oder 21 kann das Band 2 durch das Band 3 angetrieben werden. _rJe nach Fall können nicht dargestellte Wasch- und Glättungsvorrichtungen in dem Kreis des Bandes 2 vorgesehen sein.

Die Rolle 11 ist voll oder wie die Papier-Entwässerungsrollen gelocht und in diesem letzteren Falle im Innern zur Abführung der abgezogenen Flüssigkeit ausgebildet.

Das Band 2 ist je nach Fall derart angeordnet, daß es dazu dient, die zwischen ihm und dem Band 3 geformte Folie anzuheben und in eine Torrichtung zu überführen, in der die wei-tere Behandlung wie das Binden, das Pressen, das Entziehen von Wasser, die Trocknung oder anderes erfolgt.

Im Betrieb gelangt eine bei A am Eingang des Kastens 1 zugeführte Suspension fasriger Produkte in äi& den Bereich D und

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aufgrund der Wirkung des hydrostatischen Druckes, der je nach Fall durch einen Unterdruck in dem Gehäuse 16 und/ oder in der Rolle 11 oder durch eine beliebige andere Vorrichtung unterstützt wird, die dazu dient, einen Fluidandrang zur Zone D zu bewirken, zu dem Bereich 0 gelenkt.

Die Fasern sammeln sich zwischen den Wänden 7 und8, werden in dem Bereich D mit progressiv abnehmender Breite beschleunigt und gelangen plötzlich von einem Suspensionszustand in einen Ballungszustand und werden somit in einer Lage festgehalten, in der sie sich in dem ersten der zwei Zustände befanden, d.h. willkürlich und ohne bevorzugte Ausrichtung verteilt. Anschließend werden sie von den zwei Bändern 2 und 3 mitgenommen und treten aus dem Bad aus₉ um zwischen den zwei Abschnitten 9 und 10 dieser zx^ei Bänder einen homogenen und isotropen Träger 23 mit Faserstruktur zu bilden, der aus Fasern besteht, die nach allen Eichtungen zeigen.

Die bandförmige Fluidströmung 17 verstärkt durch eine Rührwirkung je nach Fall die Verfilzung der Fasern.

Gemäß einer Ausführungsvariante ist eine strichpunktiert dargestellte Innenwand 24 bezüglich des bei A zugeführten Suspensionsstromes als Prallfläche angeordnet. Diese Innenwand 24 hat zur Folge, daß die Suspension entsprechend der Rieh- ■ tung des Pfeiles G nach unten umgelenkt wird, um bestimmte

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BAO ORIGINAL

Fasern dazu zu bringen, sich quer bezüglich der Formierungsebene des Trägers 23 zu stellen.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante wird zum Zeitpunkt der Herstellung der Folie, bzw. des Blattes auf eine Seite oder in die Folie bzw. das Blatt ein Drahtnetz mit einer Richtung oder mehreren Eichtungen oder ein beliebiges Vlies eingebracht, das nachgiebig und zusammenhängend ist, wie z.B. ein Netz, Gitter oder Maschennetz eä. aus Textilmaterial oder metallischem Material, oder aus einem Maschengewebe. Diess Vlies 25 wird zwischen die Wandelemente 6 und 8 oder 5 und 7 eingeführt, oder auch vom Inneren des Kastens her, wie dies strichpunktiert in Figur 1 dargestellt ist. Im letzteren Falle trägt die Einführung des Vlieses dazu bei, die Fasern in den Zusammenballungsbereich D zu bringen.

Mittels der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung ist es somit möglich, durch kontrollierten Wasserentzug eine Fasersuspension in Richtung eines eingeschnürten Behälterbereichs in Bewegung zu setzen und dort eine plötzliche Zusammenballung der Fasern in der Weise vorzunehmen, daß sie gegeneinander in verfilztem, nicht gerichteten Zusfenöl festgelegt werden, und die auf diese Weise zusammengeballten Fasern zwischen zwei Bänder oder Siebe zu führen, um in diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Weise einen Träger zu bilden, dessen Grammgewicht (Grammage) pro Quadratmeter sich in sehr weiten

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ο Grenzen ändern und z.B. weniger als 5 g/m oder mehr als

1000 g/m betragen kann»

Die regelbaren Einrichtungen 15» 16, 17 erleichtern die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da sie die vorzeitige Ablagerung von Fasern auf einem der Bänder verhindern und den Berührungs- und Mitnahmebereich der Fasern durch die Bänder auf den Ort begrenzen, wo diese Fasern wirklich in Suspension zusammengeballt sind. Λ

Die Vorrichtungen nach den'Figuren 2 und 3 stellen Ausführungsvarianten der Vorrichtung nach Figur 1 dar und besitzen analoge und äquivalente Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Nach Figur 2 besteht das Formierungselement 3 anstelle eines endlosen Bandes aus einem Metallsieb, das auf einem trommeiförmigen Gerippe angebracht ist. In der Vorrichtung nach Figur 3 sind die beweglichen Wandteile 7 Md 8 beiderseits der Vertikalen geneigt, 'und der Faser-Sammelbereich D befindet sich im Hohlraum eines V-förmigen Kastens, wodurch der plötzliche Übergang der Fasern von einem stark verdünnten Bereich in einem Bereich mit starker Konzentration begünstigt und je nach Fall die Möglichkeit geschaffen wird, einen Träger mit beidseitig identischer Struktur zu erhalten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung., kann gleichermaßen zur Herstellung von Folien, Blättern oder Bändern aus nichtfasrigen Einzelelementen, wie feinen leuchen, Holzspänen, Körnchen oder

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aus nichtfasrigen natürlichen Elementen, die jedoch in Form von Fasern hergestellt werden, verwendet werden.

- Patentansprüche -

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Claims

— ι ρ — Patentans.prüche

1. Verfahren zur Herstellung von Trägern aus fasrigen und/oder teilchenförmigen Elementen, dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente in einem Flüssigkeitsbad suspendiert werden, daß sie im suspendierten Zustand zu einem "begrenzten Teil des Bades geführt werden, der eine progressiv abnehmende Breite aufweist, um in der Suspension einen Bereich

mit progressiv ansteigender Konzentration zu schaffen,und daß A

die suspendierten Elemente aus diesem Bereich zur Ausbildung des Trägers zwischen zwei parallele Mitnahmebänder geführt wird, werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Flüssigkeit eine Zusammenballung von verfilzten Elementen bewirkt wird bevor diese auf die Mitnahmebänder gegeben werden.

3· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension dem Bad in Form eines kontinuierlichen Fluidstromes mit gradueller Geschwindigkeit sabnahme zugeführt wird und daß die Bewegung der suspendierten Elemente zu dem begrenzten Teil aufgrund eines Trockenvorgangs erfolgt.

4-. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet , daß in dem Bad ein zu dem "begrenzten Teil führender Strom geschaffen wird, der vor diesen begrenzten Teil "bezüglich der parallelen Mitnahmebänder in Querrichtung verläuft.

5· Verfahren nach einem oder mehreren der vorhagehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Berührung der Elemente mit der Wand des Bades dadurch gesteuert wird, daß durch einen Teil dieser Wand Fluid eingespritzt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausrichtung der Elemente in dem begrenzten Teil durch Fluideinspritzung verändert wid.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in den zusammengeballten Elementen durch Einspritzung von Fluid Bereiche verringerter Dichte geschaffen werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß suspendierte Elemente dadurch zu dem begrenzten Teil bewegt werden, daß durch das Bad ein durchbrochenes Vlies zwischen die zwei parallelen Bänder eingeführt wird.

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9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche gek-ennz ei ohne t durch einen Behälter mit einem begrenzten Raum progressiv abnehmender Breite, der durch zwei konvergente Endlosbänder begrenzt ist, von denen wenigstens eines durchlässig ist, sowie Einrichtungen zur Ausbildung einer Umlaufströmung zu diesem Raum durch Flüssigkeitsentzug über einen selektiv veränderlichen Teil der Bänder.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet , daß eine Speiseleitung progressiv zunehmender Breite ohne Unstetigkeit mit den Wänden des Behälters verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß Einrichtungen vorgesehen sind, um Fluid in den Behälter über einen selektiv veränderlichen Teil der Behälterwände einzuspritzen.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine Zwischenwand, die in dem Behälter bezüglich der Umlaufströmung als Prallplatte angeordnet ist.

15· Träger, dadurch gekennzeichnet , daß er nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 und/oder mittels einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 9 bis 12 hergestellt ist.

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