DE1965230A1 - Countercurrent device for direct contact of fluids - Google Patents
Countercurrent device for direct contact of fluidsInfo
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Description
direkten Kontakt von Fluidendirect contact of fluids
Die Erfindang berrifft Gegenstromvorrichtungen für direkten Kontakt von Fluiden, insbesonder solche Vorrichtungen, in denen eine Flüssigkeit und ein Gas oder ein Dampf in entgegengesetztem Sinn zirkulieren mit dem Ziel, aus dem einen Fluid einen oder mehrere Bestandteile zu extrahieren, die von dem anderen mitgenommen werden. Diese Separierwirkung wird bei Temperaturen und einem Druck oder Unterdruck durchgeführt, die sich als die zweckmäßigsten erwiesen haben.The invention relates to direct counterflow devices Contact of fluids, especially those devices in which a liquid and a gas or a vapor are in opposition Sense circulate with the aim of extracting one or more constituents from one fluid be taken by the other. This separating effect is carried out at temperatures and a pressure or negative pressure, which have proven to be the most appropriate.
Beispiele für derartige Vorrichtungen sind Destillierkolonnen für die Absorption, das Waschen und das Extrahieren, die in der chemischen Industrie verwendet werden, sowie Entsäurungs- und Desodoriervorrichtungen, wie sie in der Nahrungsmittelindustrie Verwendung finden.Examples of such devices are distillation columns for absorption, washing and extraction used in the chemical industry, as well as deacidification and deodorizers such as those used in the food industry.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht unter anderem darin, daß eine große Aufteilung der aufsteigenden und absteigenden Ströme ohne Möglichkeit eines bevorzugten vertikalen Weges gewährleistet wird, auf die Ströme eine direkteThe aim of the present invention is, inter alia, that a large division of the ascending and descending Streams without the possibility of a preferred vertical path is guaranteed to direct the streams
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Leitwirkung zu dem Zweck ausgeübt wird, daß sie zu einer Durchmischung oder innigen Durchrührung gezwungen werden Lind daß eine besondere Einwirkung auf den herabkorainenden Flüssigkeitsstrom ausgeübt wird, so daß er als Film in Form von Tropfen oder dünnen Strahlen herabströmen muß (Prinzip des unterbrochenen Films).Conductive effect is exerted for the purpose that they are forced to a thorough mixing or thorough stirring And that a special influence on the descending Korain Liquid flow is exerted so that it must flow down as a film in the form of drops or thin jets (principle of the interrupted film).
Gemäß einer erfindungsgemäßen Kennzeichnung enthält eine Vorrichtung, in welcher zwei Fluide zueinander gegenströmen, wenigstens drei aufeinanderfolgende Quergitter bzw. -roste, wobei die Latten des dritten Gitters gegenüber den Zwischenräumen zwischen den Latten des ersten Gitters liegen, während die Latten des zweiten Gitters eine Kreuzlage zu den anderen Gittern einnehmen, damit die Fluide wenigstens dazu gezwungen werden, kurvenförmige Bahnen zu durchlaufen und sich in unzusammenhängende Teile aufzuspalten.According to a characterization according to the invention contains a Device in which two fluids flow in opposite directions, at least three successive transverse grids or - gratings, with the slats of the third grid facing the spaces between the slats of the first grid, while the slats of the second grid take a cross position to the other grids, so that the fluids at least for this are forced to go through curved paths and to split into disjointed parts.
Die Erfindung betrifft insbesondere Vorrichtungen, in denen eines der Fluide eine Flüssigkeit ist, die herabkommt, und das andere ein Gas oder ein Dampf ist, welcher aufsteigt, wobei die Gitter dann horizontal oder fast horizontal liegen.The invention particularly relates to devices in which one of the fluids is a descending liquid and the other is a gas or vapor which rises with the grids then lying horizontally or almost horizontally.
Die Latten können einen hauben- oder dachförmigen Querschnitt und insbesondere einen Querschnitt haben, dessen Form etwa einem umgekehrten U entspricht, dessen Schenkeln parallel, konvergent oder divergent sind. Die Latten können einen Volloder Hohlquerschnitt haben. Der Teil der Latten, welcher die Rinnleiste bildet oder für diesen Zweck vorgesehen ist, insbesondere der Rand der Latten von IJ-fönnigein Querschnitt kann so ausgeführt sein, daß die Erzeugung von Tropfen oder dünnen Strahlen erleichtert wird, gegebenenfalls durch Unterbrechen des Flüssigkeitsfilms, der sich ausbilden würde. Beispielsweise kann der Rand bzw. die Kante gezahnt oder gekerbt ausgebildet sein.The slats can have a hood-shaped or roof-shaped cross section and in particular a cross section whose shape corresponds approximately to an inverted U, the legs of which are parallel, convergent or divergent. The slats can have a solid or hollow cross-section. The part of the slats which forms the guttering or is intended for this purpose, in particular the edge of the slats of IJ-fönnigein cross-section, can be designed in such a way that the generation of drops or thin jets is facilitated, if necessary by interrupting the liquid film that is forming would train. For example, the edge or the edge can be toothed or notched.
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Diö hohlen Latten rait U- oder V-förmigem Querschnitt können Öffnungen haben, die für eine lokale Änderung der Gasströmung und gegebenenfalls der Flüssigkeitsströmung bestimmt sind.The hollow slats can have a U or V-shaped cross-section Have openings which are intended for a local change in the gas flow and, if necessary, the liquid flow are.
Schließlich ist es möglich, innerhalb der Latten eine Heizung vorzusehen, sie können beispielsweise Heizelemente enthalten.Finally, it is possible to provide a heater inside the slats, for example they can contain heating elements.
Die Latten können so ausgelegt sein, daß sie einzeln oder in Gruppen als Gitterteile oder als ganze Gitter gefertigt sind und dann angeordnet werden. Die Gitter und der Teil der Vorrichtung, der sie trägt, können so hergestellt sein, daß der Aufbau entweder von unten Jiacli oben oder von oben nach unten erfolgen kann.The slats can be designed so that they are manufactured individually or in groups as parts of the grid or as a whole grid and then be arranged. The grids and the part of the device that supports them can be made so that the Build up either from the bottom Jiacli above or from top to bottom can be done.
Anhand der beiliegenden Zeichnunger werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.Using the accompanying drawings, for example Illustrating embodiments of the present invention.
Fig. 1 zeigt schematisch eine teilweise geschnittene Ansicht einer Gruppe von vier Gittern.Fig. 1 shows schematically a partially sectioned view of a group of four grids.
Fig. 2 und 3 zeigen Lattenprofile.Fig. 2 and 3 show slat profiles.
Fig. 4, 5 und 6 zeigen Lattenkanten bzw. -ränder.Figures 4, 5 and 6 show slat edges.
Fig. 7 bis 9 sind Querschnitte durch drei mit Offnungen versehene Latten.Figures 7 to 9 are cross-sections through three apertured Slats.
Fig. Io ist die Ansicht einer Latte und ihres Trägers.Fig. Io is a view of a lath and its support.
Fig. 11 zeigt perspektivisch einen Kamm für Abstände zwischen den Latten.Fig. 11 shows in perspective a comb for distances between the slats.
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Fig. 12 zeigt analog zu Fig. 9 eine weitere Art der Befestigung. FIG. 12 shows, analogously to FIG. 9, a further type of fastening.
Fig. 13 zeigt ein die Mpntage erleichterndes Werkzeug.Fig. 13 shows a tool to facilitate assembly.
Fig. ik veranschaulicht in einer Ansicht das in Lage Bringen der Gitter von oben nach unten.Fig. Ik illustrates in a view the positioning of the grids from top to bottom.
Fig. 15 zeigt in einem Querschnitt eine Abänderung der in Fig. 12 dargestellten Montage.Fig. 15 shows in a cross section a modification of the in Fig. 12 assembly shown.
Fig. 16 zeigt perspektivisch einen entsprechenden Träger.16 shows a corresponding carrier in perspective.
Fig. 17 zeigt im Schnitt eine weitere Abänderung der Befestigung durch elastische Ringe.Fig. 17 shows in section a further modification of the attachment with elastic rings.
Fig. l8 ist eine Ansicht von vorn der in Fig. I7 im Schnitt gezeigten Befestigung.Fig. 18 is a front view in section of that of Fig. 17 attachment shown.
Fig. 19 und 2o zeigen schematisch von oben zwei Vorrichtungen, in denen sich die Gitter aus Latten von zwei und drei Längen zusammensetzen.19 and 20 schematically show two devices from above, in which the grids are made up of slats of two and three lengths.
Bei dein in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind vier Gitterstockwerke dargestellt, die jeweils von den Latten 1, 2, 3 und 4 gebildet werden» In jedem Gitter bzw. Rost liegen die Latten parallel zueinander. Die Latten 3 sind senkrecht zu den Zwischenräumen zwischen den Latten 1, und zwischen den Latten 4 und den Latten 2 ist die gleiche relative Anordnung gegeben. Die dargestellten Latten sind hohl und bestehen aus gebogenen Blechen. Ihr Querschnitt hat die Form eines umgekehrten U. Die Schenkel des U, beispielsweise la, sind konvergent, das U kann jedoch, wie die Figuren 2 und 3 zeigen, auchIn the example shown in Fig. 1, there are four lattice floors shown, each of the slats 1, 2, 3 and 4 are formed »The slats are parallel to each other in each grille or grate. The slats 3 are perpendicular to the spaces between the slats 1, and between the slats 4 and the slats 2, the same relative arrangement is given. The slats shown are hollow and consist of bent metal sheets. Their cross-section is in the shape of an inverted one U. The legs of the U, for example la, are convergent, but the U can, as FIGS. 2 and 3 show, also
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parallele Schenkel Ib oder divergente Schenkel Ic haben. Der Querschnitt kann auch die Form eines umgekehrten V haben, wobei die Schenkel des U oder des V anstelle des geraden Verlaufs auch gebogen oder gekrümmt sein können.have parallel legs Ib or divergent legs Ic. Of the Cross-section can also have the shape of an inverted V, with the legs of the U or the V instead of the straight course can also be bent or curved.
In ruhiger Atmosphäre breitet sich, ein Flüssigkeitstropfen oder ein dünner Flüssigkeitsstrahl, der auf eine Latte 1 des oberen Stockwerks fällt, als Film auf dem oberen Horizontalteil dieser Latte aus. Bei dieser Ausbreitung erreicht der Film die Seitenteile der Latte und fließt unter dem Einfluß der Schwerkraft herab. Wenn er an dem unteren Punkt des Schenkels des U angekommen ist, sammelt sich die Flüssigkeit, bis ein Volumen gebildet ist, das für die Bildung eines neuen Tropfens oder eines neuen dünnen Strahls ausreicht, der seinerseits auf den oberen Teil der im wesentlichen horizontalen Latte 2 fällt und sich neuerdings als Film ausbreitet. Die gleiche Erscheinung wiederholt sich von dem Stockwerk der Latten 2 zu dem Stockwerk der Latten 3 usw..A drop of liquid spreads in a calm atmosphere or a thin jet of liquid that falls on a slat 1 of the upper floor, as a film on the upper horizontal part this latte out. With this expansion, the film reaches the side parts of the lath and flows under the influence down to gravity. When it reaches the lower point of the leg of the U, the liquid collects, until a volume is formed that is sufficient for the formation of a new drop or a new thin jet, which in turn falls on the upper part of the substantially horizontal slat 2 and has recently spread as a film. the the same phenomenon is repeated from the floor of the slats 2 to the floor of the slats 3, etc.
Um das Unterbrechen der Haut und die· Erzeugung von Tropfen oder dünnen Strahlen zu erleichtern, können besondere Anordnungen vorgesehen werden. Beispielsweise können gemäß Fig. 4 die unteren Ränder der Latten 5 Zähne 5a haben oder es können, wie in Fig. 5 gezeigt, die Latten 6 Einschnitte bzw. Kerben aufweisen. Man kann außerdem.Zähne und Einschnitte an ein und derselben Latte abwechseln lassen oder sie in irgendeiner Reihenfolge aufeinanderfolgen lassen. Die Form und die Abmessung dieser Zähne oder Einschnitte kann der Viskosität der Flüssigkeit angepaßt werden.In order to facilitate the breaking of the skin and the generation of drops or thin rays, special arrangements can be provided. For example, according to FIG. 4, the lower edges of the slats 5 can have teeth 5 a or, as shown in FIG. 5, the slats 6 have incisions or notches. It is also possible to alternate teeth and incisions on the same lath or have them follow one another in any order. The shape and dimensions of these teeth or incisions can be adapted to the viscosity of the liquid.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, bringt es einen Vorteil, wenn die Latten yk und 36 von zwei aufeinanderfolgenden Stockwerken so angeordnet werden, daß die unteren Spitzen der Zähne 35 der As shown in Fig. 6, there is an advantage if the slats yk and 36 of two successive floors are arranged so that the lower tips of the teeth 35 of the
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Latten 3^ sich in der Vertikalen zu den dartmterliegenden Latten 36 befinden, damit die Flüssigkeit insgesamt gegen die unmittelbar darunterliegenden Latten gerichtet werden und nicht direkt auf die Latten fällt , die swei Stockwerke weiter unten liegen. Während die Flüssigkeit herabrinnt und in jedem Stockwerk .durch die Änderung ihrer Strömungsform durchmischt wird, steigt das 'Gas oder der Dampf einer gekrümmten. Bahn folgend auf, die das Gas oder den Dampf dazu zwingt, sich an den Seitenwänden der Latten auszubreiten und sich in jedem Stockwerk zu teilen.Slats 3 ^ are in the vertical to the lower lying slats 36, so that the liquid as a whole is directed against the immediately below slats and does not fall directly on the slats, which are two stories below. While the liquid runs down and is mixed through the change in its flow form on each floor, the gas or vapor rises in a curved line. Following a path that forces the gas or steam to spread on the side walls of the slats and to divide on each floor.
Für die Abänderung der Gasströmung und gegebenenfalls der Flüssigkeitsströmung können besondere Anordnungen getroffen werden. Beispielsweise können die Latten 7 Offnungen am ebenen Rand 7a (Fig. 7), am aufgebogenen Rand 7b (Fig. 8) oder am heruntergezogenen Rand aufweisen. Anstelle der runden Öffnungen können auch langgezogene Öffnungen vorgesehen werden, die als Schlitze oder schallochartig 7c (Fig. 9) ausgebildet sein können. Gegebenenfalls können sie mit runden Löchern kombiniert werden, um es der Flüssigkeit zu gestatten, die Innenfläche der Latten wenigstens teilweise zu benetzen.Special arrangements can be made for changing the gas flow and, if necessary, the liquid flow will. For example, the slats 7 openings on flat edge 7a (Fig. 7), on the upturned edge 7b (Fig. 8) or at the pulled-down edge. Instead of the round openings, elongated openings can also be provided, which are designed as slots or like a sound hole 7c (FIG. 9) could be. If necessary, they can be combined with round holes to allow the liquid to to at least partially wet the inner surface of the slats.
Die Flüssigkeits- und Gasströme kreuzen sich in jedem Stockwerk. Der Gasstrom streicht an der Haut auf den Latten entlang. Theoretisch geht er an einem Flüssigkeitsvorhang vorbei, der von Tropfen oder dünnen Flüssigkeitsstrahlen gebildet wird. In der Praxis lenkt er die Bahn der dünnen Flüssigkeitsstrahlen, mit denen er in Berührung tritt, in jedem Stockwerk derart ab, daß eine innige und turbulente Durchrührung erzielt wird.The liquid and gas flows intersect on each floor. The gas flow brushes along the skin on the slats. Theoretically, he walks past a curtain of liquid that is formed by drops or thin jets of liquid. In practice he steers the path of the thin ones Jets of liquid, with which it comes into contact, from each floor in such a way that an intimate and turbulent one Through-stirring is achieved.
Abhängig von der gewünschten Verwendung der Vorrichtung können die Latten so hergestellt sein, daß sie korrosionsbeständig sind, sie können beispielsweise aus MetallDepending on the desired use of the device, the slats can be made to be corrosion resistant, for example made of metal
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bestehen, das jedoch mit Emaille oder verschiedenen Elastomeren überzogen ist. Die Latten können avich aus nicht oxydierenden Metallen oder Legierungen, aus Glas, aus Keramik usw. bestehen.exist, but with enamel or various elastomers is covered. The slats can be made of non-oxidizing metals or alloys, made of glass, avich Ceramics, etc. are made.
Fig. Io zeigt die Anbringung der Latten 8 eines Stockwerks an Trägern 9» die aus der Wand Io der Vorrichtung vorstehen. Der Träger ist als Profil mit U-Querschnitt dargestellt, es kann sich jedoch auch beispielsweise um ein Winkeleisen handeln. Um die Latten eines Stockwerkes im. gewünschten Abstand zu halten, kann ein Kamm 11 (Fig. 11) vorgesehen werden, wobei jede Latte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen 12 angeordnet wird. Um die Latten in dieser Lage zu befestigen, können der Kamm 11 und der Träger 9 zusammen verschraubt werden. Im Falle der Fig. 12 wird vorausgesetzt, daß die Montage der Stockwerke ?on oben nacb unten erfolgen soll und daß zu diesem Zweck eine Mutter 1.3 an 13&> "ί^>;ιϊΓ arjgasciiweißt wurde, wobei die Schraube Ik von unten i;3i!rsäi wird. Um den Kamm- 11 wenigstens während des Eingreifens in den ersten Schraubengang zu halten, kann sich der Arbeiter eines galgenförmigen Werkzeuges'bedienen, das aus einer Hängeklemme 15 (Fig. 13) und einem Griff l6 zusammengesetzt ist. Anstelle einer aufgesetzten Mutter kann der Kamm Il auch für die Aufnahme des Gewiadeteils der Schraube hergestellt sein.FIG. 10 shows the attachment of the slats 8 of a floor to girders 9 »which protrude from the wall 10 of the device. The carrier is shown as a profile with a U-cross section, but it can also be, for example, an angle iron. Around the slats of a floor in the. To keep the desired spacing, a comb 11 (FIG. 11) can be provided, with each lath being arranged between two successive teeth 12. In order to fix the slats in this position, the comb 11 and the carrier 9 can be screwed together. . In the case of Figure 12 it is assumed that the installation of the floors on top NACB down is to take place and that for this purpose a nut 1.3 to 13 &>"ί^>;? Ι was ϊΓ arjgasciiweißt, said screw Ik i from below; In order to hold the comb 11 at least while engaging in the first screw thread, the worker can use a gallows-shaped tool which is composed of a hanging clamp 15 (FIG. 13) and a handle 16 attached nut, the comb II can also be made for receiving the threaded portion of the screw.
Die Form und die Abmessung der Träger 9 ergeben sich aus der Notwendigkeit, daß das Einführen der Latten möglich sein muß. Wenn die Vorrichtung aus einem Turm von quadratischem Querschnitt besteht, können die Latten l8 diagonal und gemäß diesem Beispiel an der Wand befestigt und von ihresi Kämmen vor dem endgültigen in Lage Bringen getragen sein.The shape and the dimensions of the carrier 9 result from the necessity that the insertion of the slats must be possible. If the device consists of a tower of square cross-section, the slats 18 can be fastened diagonally and according to this example to the wall and supported by their combs before the final positioning.
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Wie sich, aus den Figuren. 15 und 16 ergibt, können die Kämme 19 atif den Trägern 2o durch mit Gewinde versehene Haken 21 gehalten werden,, die mittels Muttern 22 befestigt werden. Vorteilhafterweise werden in dem Träger 2o Ausnehmungen 23 vorgesehen, damit dort die Stangen der Haken 21 oder wenigstens bestimmte Stangen untergebracht werden können.As it turns out, from the figures. 15 and 16 results, the Combs 19 atif the straps 2o through threaded ones Hooks 21 are held, which are fastened by means of nuts 22. Advantageously, there are 2o recesses in the carrier 23 is provided so that the rods of the hooks 21 or at least certain rods are accommodated there can.
Analoge Anordnungen können auch getroffen werden, wenn die Montage von unten nach oben in der Vorrichtung vorgenommen werden soll. Beispielsweise genügt es für die Befestigung durch Verschraubung, die das Teil der Träger ist, an dem eine Mutter befestigt ist oder das ein Innengewinde aufweist. Wenn die Montage von unten nach oben erfolgt, ist es zweckmäßig, die ganzen Gitter oder Gitterteile vor ihrem Anbringen in der Vorrichtung herzustellen.Similar arrangements can also be made if the assembly is carried out from the bottom up in the device shall be. For example, it is sufficient for fastening by screwing, which is the part of the carrier on which a nut is attached or which has an internal thread. If the assembly is done from the bottom up, it is expedient to produce the entire grid or grid parts before they are attached in the device.
Anstelle der Befestigung durch die oben beschriebenen Einrichtungen können auch elastische Keile zwischen einem Kamm und dem unmittelbar darüber gelegenen Träger ver%irendet werden. Wie es in den Figuren 17 und l8 gezeigt ist, können beispielsweise zwischen einem Kamm 2k, der die Latten 25 überlappt und dem Träger 26, der darüber verläuft, elastische Ringe 27 angeordnet werden, die in Langlöcher 24a und 26a des Kammes und des Trägers eingreifen.Instead of fastening by the devices described above, elastic wedges can also be used between a comb and the carrier immediately above it. As shown in FIGS. 17 and 18, elastic rings 27, which engage in elongated holes 24a and 26a of the comb and of the carrier, can be arranged, for example, between a comb 2k which overlaps the slats 25 and the carrier 26 which runs over it .
Die Ringe können aus Metall oder einer Legierung oder ganz aus einem Elastomeren bestehen, die gleichzeitig elastisch und gewünschtenfalls korrosionsbeständig sind.The rings can consist of metal or an alloy or entirely of an elastomer, which is elastic and at the same time if desired, are corrosion-resistant.
Die Gitter können bei Anordnungen von quadratischem Querschnitt übereinander angeordnet werden. Wenn es die Betriebsbedingungen erlauben, beispielsweise bei Vakuum oder niedrigemThe grids can be arranged one above the other in the case of arrangements of square cross-section. If there is the operating conditions allow, for example at vacuum or low
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Druck, können die Wände der Quadrateinheiten die Wände der Vorrichtungen bilden.Pressure, the walls of the square units can make the walls of the devices.
Zur Bildung eines Mascheriwerkes, das mit den im Inneren liegenden Gitterträgern Widerstand leistet, können äußere Verstärkungen vorgesehen werden. Andere Verstärkungen können im Inneren der Vorrichtung befestigt werden, entweder durch die Latten selbst oder durch Widerstandsteile, die die beiden gegenüberliegenden Wände verbinden und im Inneren einer Latte verborgen sind.For the formation of a machinery that works with the inside lying lattice girders resist, can external Reinforcements are provided. Other reinforcements can be attached inside the device, either through the battens themselves or through resistance parts that connect the two opposite walls and inside are hidden by a lath.
Wenn es die Betriebsbedingungen erfordern, beispielsweise im Falle eines sehr hohen Vakuums oder sehr hoher Drücke, können die Bauteile der quadratischen Kolonne in einer Ringkammer angeordnet werden, der dem Vakuum oder dem Druck besser widersteht. Dabei kann ein dünner Mantel in Form eines polygonalen Prismas dann, so angebracht werden, daß er die Lattenanordnung umhüllt und verhindert, daß sich bevorzugte Dampfkanäle längs d"er Ringkammer bilden.If the operating conditions so require, for example in the case of a very high vacuum or very high pressure, the components of the square column can be arranged in an annular chamber, the vacuum or the Resists pressure better. A thin jacket in the form of a polygonal prism can then be attached so that it envelops the slat assembly and prevents preferred steam channels from forming along the annular chamber.
Im Fall von zylindrischen Ringkammervorrichtungen kann jedes Gitter mit Latten einer geringen Anzahl von Abmessungen hergestellt werden, beispielsweise von Latten zweier Arten 2$ und 3o (Fig. 19) oder von Latten dreier Arten 31s 32, 33 (Fig, 2o).In the case of cylindrical annular chamber devices of each grating can with slats of a small number are manufactured by dimensions, for example of laths two kinds 2 $ and 3o (Fig. 19) or of battens three types 31 s 32, 33 (Fig. 2o).
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