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Die Erfindung betrifft eine drehende Maschine aufweisend eine Trommel, die um eine Achse drehbar ist, um einen zylinderförmigen Pool einer Einlass-Suspension zu erzeugen, wobei die Trommel einen Schwere-Phase-Auslassanschluss sowie eine Basisplatte, die an einem Längsende der Trommel bereitgestellt ist, aufweist, zumindest eine Auslass-Öffnung, die in der Basisplatte bereitgestellt ist, und ein Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil, das über der zumindest einen Auslass-Öffnung platziert ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil, das eingerichtet ist, um über einer Auslass-Öffnung einer drehenden Maschine platziert zu werden.
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Eine drehende Maschine von diesem Typ, die ein tubuläres Auslass-Bauteil mit einem Rohrbogen in einer zur Drehrichtung der Trommel gegensätzlichen Richtung aufweist, ist aus der
US 7022061 bekannt. Eine ähnliche drehende Maschine ist in der
US 2004/072668 beschrieben, und sie beschreibt ein Gehäuse, das mit einer Düse in der Gehäuseseite bereitgestellt ist. Über dem Gehäuse kann ein Wehr bereitgestellt sein. Der Flüssig-Auslass hat einen Winkel zu der Basisplatte. Jedoch hat die Düse bei bestimmten Anwendungen einer solchen Maschine die Tendenz, zu verstopfen, wodurch die Flüssigkeit über einen Überlauf fließt, wodurch der Leistungsverbrauch ansteigen kann.
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Eine andere drehende Maschine, insbesondere ein Zentrifugal-Separator, ist in der
WO 2008/138345 beschrieben. Hier ist ein Gehäuse ebenfalls mit einer Auslass-Öffnung, die einen Winkel zu der Basisplatte hat, bereitgestellt. Ein Becken-Niveau wird mittels eines Wehrs mit einem Überlaufrand erzeugt. Dieses Wehr arbeitet ähnlich zu den Wehren, die zum Beispiel aus der
US 4575370 bekannt sind, mit dem einzigen Unterschied, dass der Fluss eine Richtung hat, in der er nicht an der Außenseite der Basisplatte anhaften kann.
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Der Separator der oben genannten
WO 2008/138345 scheint die Aufgabe der
US 4575370 zu lösen. Jedoch gibt es im Vergleich zur
US 4575370 einen unkontrollierten Fluss der Flüssigkeit in radialer Richtung und eine geringe Beschleunigung der Flüssigkeit an dem Auslass.
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Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, eine drehende Maschine und ein Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil für so eine drehende Maschine zu schaffen, das die oben genannten Probleme verhindern oder verringern kann und bei dem die Wiedergewinnung von Leistung verbessert ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine drehende Maschine auf eine Trommel, die um eine Achse drehbar ist, um einen zylinderförmigen Pool einer Einspeise-Suspension zu erzeugen, wobei die Trommel einen Schwere-Phase-Auslassanschluss und eine Basisplatte, die an einem Längsende der Trommel bereitgestellt ist, aufweist, zumindest eine Auslass-Öffnung, die in der Basisplatte bereitgestellt ist, und ein Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil, das über der zumindest einen Auslass-Öffnung platziert ist.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil zumindest einen Kanal mit einer Längsachse aufweist, wobei sich die Längsachse des Kanals in einem spitzen Winkel relativ zu der Basisplatte erstreckt, und wobei der Kanal eine Erstreckung in der Richtung dieser Längsachse aufweist. Mit dieser Erstreckung wird der Fluss der Flüssigkeit mittels des Kanals in einem spitzen Winkel zu der Basisplatte in mehr oder weniger umfänglicher Richtung geführt, und die Gegenkräfte können benutzt werden, um die Trommel zu drehen, wodurch der Energieverbrauch wesentlich verringert wird. Der zumindest eine Kanal kann offen sein oder geschlossen sein.
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Mit einer Länge des Kanals zwischen 0,1- und 5-mal, vorzugsweise zwischen 1- und 3-mal, die Breite, kann der Fluss sicherer in die angedachte Richtung geleitet werden.
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Wenn ein zusätzlicher, geschlossener Kanal, der eine Längsachse hat, die parallel zu der Längsachse des zumindest einen Kanals angeordnet ist, radial außerhalb im Bezug auf den zumindest einen Kanal angeordnet ist, gibt es eine zusätzliche Quelle für die Energie-Wiedergewinnung.
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Wenn die Länge des geschlossenen Kanals in etwa gleich der Länge des Kanals ist, hat der Fluss in beiden Strömen in etwa die gleiche Richtung und sie stören sich daher nicht gegenseitig.
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Wenn ein Düse-Bauteil an dem Ende des geschlossenen Kanals platziert ist, kann der Fluss noch besser in eine gewünschte Richtung gelenkt werden, und wegen der hohen Geschwindigkeit des Flusses ist eine noch höhere Energie-Wiedergewinnung möglich. In dem Fall, dass die Düse verstopft ist, wird die Flüssigkeit mit einer geringen Zunahme des Leistungsverbrauchs über den offenen Kanal ausgelassen.
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Eine zusätzliche Verbesserung wird erreicht, wenn das Düse-Bauteil verstellbar und/oder austauschbar ist. Auf diese Art kann der Flüssigkeit-Fluss gemäß der gewünschten Produktion eingestellt werden.
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Ferner, wenn Schlitze oder andere mechanische Lösungen in dem Flüssige-Phase-Auslassanschluß-Bauteil bereitgestellt sind, um das Flüssige-Phase-Auslassanschluß-Bauteil in radialer Richtung zu verstellen, kann das Niveau in der Trommel einfach geändert werden.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil bereitzustellen, das eingerichtet ist, um über einer Auslass-Öffnung einer drehenden Maschine platziert zu werden. Das Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil gemäß der Erfindung weist auf einen Flansch und eine Einlass-Öffnung, die in diesem Flansch bereitgestellt ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil aufweist einen Kanal mit einer Längsachse, wobei sich die Längsachse des Kanals in einem spitzen Winkel relativ zu dem Flansch erstreckt, und wobei der Kanal eine Erstreckung in der Richtung der Längsachse aufweist. Mit dieser Erstreckung wird der Fluss der Flüssigkeit mittels des Kanals in einem spitzen Winkel zu der Basisplatte in mehr oder weniger umfänglicher Richtung gelenkt, und die Gegenkräfte können benutzt werden, um die Trommel zu drehen, wodurch der Energieverbrauch einer drehenden Maschine, zum Beispiel einer Zentrifuge, wesentlich verringert werden kann.
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Vorzugsweise hat der Kanal des Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteils eine Länge, die gleich oder größer ist als die Breite davon, so dass der Fluss sicherer in die angedachte Richtung gelenkt werden kann.
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Wenn das Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil eine zusätzliche tubuläre Öffnung, die unter einem Boden des Kanals angeordnet ist und die eine Längsachse hat, die parallel zu der Längsachse des Kanals angeordnet ist, gibt es eine zweite Quelle für die Energie-Wiedergewinnung.
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Es ist von Vorteil, wenn die Länge der tubulären Öffnung in etwa gleich der Länge des Kanals ist, so dass der Fluss beider Ströme in etwa die gleiche Richtung hat und sie sich daher nicht gegenseitig stören.
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Eine weitere Verbesserung ist gekennzeichnet durch ein Düse-Bauteil, das an dem Ende der tubulären Öffnung platziert ist, wobei das Düse-Bauteil verstellbar und/oder austauschbar sein kann. Wenn ein Düse-Bauteil an dem Ende der tubulären Öffnung platziert ist, kann der Fluss noch besser in eine gewünschte Richtung gelenkt werden, und wegen der hohen Geschwindigkeit des Flusses ist eine nach höhere Energie-Wiedergewinnung möglich und mittels des verstellbaren und/oder austauschbaren Düse-Bauteils kann der Flüssigkeits-Fluss einfach auf die gewünschte Produktion der drehenden Maschine, zum Beispiel Zentrifuge, verstellt werden.
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Wenn das Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung Schlitze aufweist, um das Flüssige-Phase-Auslassanschluss-Bauteil im Bezug auf die Auslass-Öffnung der drehenden Maschine zu verstellen, kann das Niveau in der Trommel der drehenden Maschine, zum Beispiel Zentrifuge, einfach geändert werden.
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Die Erfindung wird nun basierend auf exemplarischen, aber nicht einschränkenden, Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In den Zeichnungen
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zeigt die 1 eine schematische Ansicht einer drehenden Maschine, zum Beispiel einer Dekanter-Zentrifuge, gemäß dem Stand der Technik,
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zeigt die 2a einen Abschnitt der Basisplatte an dem Ende einer drehenden Maschine, die mit Flüssige-Phase-Auslass-Bauteilen einer Ausführungsform gemäß der Erfindung ausgestattet ist,
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zeigt die 2b eine Ansicht von oben auf die 2a,
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zeigt die 3 eine Ansicht eines Flüssige-Phase-Auslass-Bauteiles einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,
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zeigt die 4a eine Ansicht von oben eines Flüssige-Phase-Auslass-Bauteils einer Ausführungsform gemäß der 3,
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zeigt die 4b einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in der 4a,
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zeigt die 5a die Basisplatte an dem Ende einer drehenden Maschine, die mit Flüssige-Phase-Auslass-Bauteilen einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ausgestattet ist,
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zeigt die 5b eine Ansicht von oben auf die 5a,
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zeigt die 6 eine dreidimensionale Ansicht eines Flüssige-Phase-Auslass-Bauteils gemäß der 5,
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zeigt die 7 eine Vorderansicht eines Flüssige-Phase-Auslass-Bauteils gemäß der 5,
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zeigt die 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in der 7, und
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zeigt die 9 eine dritte Ausführungsform eines Flüssige-Phase-Auslass-Bauteils gemäß der Erfindung.
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Die 1 zeigt eine Dekanter-Zentrifuge 1 gemäß dem Stand der Technik, die aufweist eine Trommel und eine Förderschnecke 3, die an einer Welle 4 so montiert sind, dass sie bei der Benutzung dazu gebracht werden können, sich um eine Drehachse 5 zu drehen, wobei sich die Drehachse 4 in einer Längsrichtung der Trommel 2 erstreckt. Die Trommel 2 weist ferner auf eine Basisplatte 6, die an einem Längsende der Trommel 2 bereitgestellt ist, wobei die Basisplatte 6 eine innere Seite 7 und eine äußere Seite 8 aufweist. Die Basisplatte 6 ist mit einer Anzahl von Flüssige-Phase-Auslass-Öffnungen 9 bereitgestellt. Ferner ist die Trommel 2 an einem Ende, das der Basisplatte 6 gegenüberliegt, mit Feste-Phase-Auslass-Öffnungen 10 bereitgestellt.
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Ferner weist die Förderschnecke 3 auf Einlass-Öffnungen 11 zum Einspeisen, zum Beispiel von einer Suspension, zu dem Zentrifugal-Separator 1, wobei die Suspension eine leichte oder flüssige Phase 12 und eine schwere oder feste Phase 13 aufweist. Während der Drehung des Zentrifugal-Separators 1 wird eine Trennung der flüssigen 12 und der festen 13 Phase erreicht. Die flüssige Phase 12 wird durch die Auslass-Öffnungen 9 in der Basisplatte 6 ausgelassen, während die Förderschnecke 3 die feste Phase 13 zu den Feste-Phase-Auslass-Öffnungen 10 transportiert, durch die die feste Phase 13 ausgelassen wird.
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Die 2a zeigt eine Ansicht auf einen Abschnitt der Basisplatte 6, die mit einem Flüssige-Phase-Auslass-Bauteil 14 montiert ist, das mit Bolzen 24 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung befestigt ist. Auch die Drehrichtung 15 der Trommel 2 ist gezeigt. Es ist außerdem gezeigt, dass die Richtung 16 des Flusses der Flüssigkeit im Wesentlichen die Gegenrichtung zu der Drehrichtung 15 ist. Es gibt jedoch auch eine Komponente in Richtung der Drehachse 5, was zu einem besseren Fluss führt, der nicht mit anderen Flüssige-Phase-Auslass-Bauteilen interferiert. Dies ist in der 2b gezeigt.
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Die 3 zeigt eine Ansicht von Flüssige-Phase-Auslass-Bauteil 14 mit einem offenen, geraden Kanal 17. Hier ist der Kanal 17 mit seiner Längsachse 18 gezeigt. Der Kanal 17 ist nur an drei Seiten abgedeckt, das heißt, er ist an der Oberseite offen. Es gibt daher nicht das Risiko, dass der Kanal 17 verstopft oder auf ähnliche Art verschlossen wird. Ferner sind in dem Flansch 20 Schlitze 19 sichtbar, die es ermöglichen, das Flüssige-Phase-Auslass-Bauteil 14 auf ein bestimmtes Niveau in der Trommel zu verstellen. Es kann jedoch auch andere mechanische Lösungen zum Befestigen des Flansches 20 an der Basisplatte 6 geben. Ferner ermöglicht es dies, es an verschiedenen Typen oder Größen von drehenden Maschinen oder Zentrifugal-Separatoren zu montieren. Ferner ist die zunehmende Verjüngung 21 vor dem Kanal 17 gezeigt. Diese zunehmende Verjüngung für die Flüssigkeit, wenn sie sich dem Kanal nähert, führt zu einem niedrigen Flüssigkeit-Druckverlust. Der Kanal 17 kann auch einen Querschnitt in U-Form, Halbkreis-Form oder jeder anderen passenden Forum haben.
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In der 4a ist eine Ansicht von oben auf das Flüssige-Phase-Auslass-Bauteil 14 gezeigt. Hier ist der Winkel α zwischen dem Flansch 20 und der Längsachse 18 des Kanals 17 deutlich sichtbar. Der Winkel α kann im Bereich von 1–35°, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 10 und 20°, sein mit einem bevorzugten Wert von 15°. Der Flansch 20 kann rechteckig sein (wie es dargestellt ist), kann kreisförmig sein oder kann jede andere Form haben. Die 4b zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in der 4a, wobei ein Anstieg der Wand 21 des Flansches 20 mit einem Winkel β sichtbar ist. Der Winkel β kann in dem Bereich von 1–80°, besonders vorzugsweise zwischen 25 und 45°, sein und kann im Speziellen etwa 35° annehmen. Dieser Anstieg der Wand 21 erzeugt eine progressive Verjüngung wenn sich die Flüssigkeit dem Kanal nähert. Dadurch ist der Druckverlust der Flüssigkeit nicht hoch. Mit dieser Verringerung des Druckabfalls nimmt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit am Anfang des Kanals nicht zu sehr ab. Daher führt dies zu einer hohen Geschwindigkeit an dem Ende des Kanals und zu einer erhöhten Leistungsreduzierung.
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Die 5a zeigt eine Ansicht auf eine Basisplatte 6 ähnlich der der 2a, aber mit einem Flüssige-Phase-Auslass-Bauteil 22 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Wieder ist die Drehrichtung 15 gezeigt sowie der Fluss 16 und der Fluss 16' der Flüssigkeit in einer zu der Drehrichtung 15 entgegengesetzten Richtung. Durch den geschlossenen Kanal 23, der außerhalb von der Achse 5 im Bezug auf den Kanal 17 angeordnet ist, gibt es einen zweiten Fluss 16'. Es gibt wieder zusätzlich eine Komponente in der Richtung der Achse 5 der Drehung, die in der Ansicht von oben in der 5b sichtbar ist.
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In der 6a ist eine Ansicht einer Ausführungsform eines Flüssige-Phase-Auslass-Bauteils 22 gemäß der Erfindung gezeigt. Das Flüssige-Phase-Auslass-Bauteil 22 besteht aus einem Flansch 20, der rechteckig (wie es dargestellt ist) oder kreisförmig sein kann oder eine andere Form haben kann und der Schlitze 19 hat, durch die Schrauben 24 an der Basisplatte 6 der Trommel 2 montiert sind. Es gibt einen offenen, geraden Kanal 17, der den Fluss in einem Winkel weg von der Basisplatte 6 lenkt. Darunter, was sich auch auf das Niveau der Flüssigkeit in der Trommel bezieht, ist ein geschlossener Kanal 23 angeordnet. Der geschlossene Kanal 23 kann eingestellt sein oder er kann ausgerüstet sein mit einer austauschbaren Düse 26, die einen anderen offenen Durchmesser hat, um an verschiedene Flussvolumina angepasst zu sein. Der Fluss des Zentrats der drehenden Maschine, zum Beispiel der Dekanter-Zentrifuge, kann im normalen Betrieb ein Verhältnis von 10 zu 90 bis zu 70 zu 30 des Flusses durch den Kanal 17 zu dem Fluss durch die Düse 23 annehmen, kann aber bis auf 100 zu 0 ansteigen, insbesondere wenn alle Düsen verstopft sind. Bevorzugt ist ein Verhältnis von weniger als 50 zu 50, da dies einen besser gelenkten Fluss und eine höhere Geschwindigkeit ermöglicht, was zu einem höheren Betrag an wiedergewonnener Energie führt.
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Die 7 zeigt eine Zeichnung des Flüssige-Phase-Auslass-Bauteils 22, das Schlitze 19 hat, die in dem Flansch 20 angeordnet sind. Die Auslass-Öffnung des offenen, geraden 17 ist sichtbar und zusätzlich ist der geschlossene Kanal 23 sichtbar, der einen tubulären, rechteckigen, polygonalen oder anderen Querschnitt haben kann. Da die Öffnung des geschlossenen Kanals 23 (und die des offenen, geraden Kanals 17) sichtbar ist, ist es offensichtlich, dass diese einen Winkel zu der Ebene des Flansches 20 haben.
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Die 8 zeigt einen Schnitt durch das Flüssige-Phase-Auslass-Bauteil 22 entlang der Linie VIII-VIII in der 7. Der Durchmesser 25 des (gezeigten) tubulären, geschlossenen Kanals 23 korrespondiert zu der Breite des offenen, geraden Kanals 17, und die Mittelachse des geschlossenen Kanals 23 hat dementsprechend die Richtung der Längsachse 18 des Kanals 17 und schließt einen Winkel α zu dem Flansch 20 ein. Die Länge 24 des geschlossenen Kanals 23 ist in dem Bereich zwischen 0,1- und 5-mal, besonders vorzugsweise bei 1- bis 2-mal, der Durchmesser oder die Breite.
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Die 9 zeigt eine andere Ausführungsform eines Flüssige-Phase-Auslassanschlusses ähnlich zu dem der 2a. Jedoch ist hier der Kanal 17 gekrümmt.
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Anhand der 5a, 5b, 6, 7, 8 und 9 ist sichtbar, dass die fortschreitende Verjüngung für die Flüssigkeit, wenn sie sich dem Kanal nähert, verschiedene Formen haben kann. Der Haupteffekt dieser fortschreitenden Verjüngung ist es, dass der Flüssigkeit-Druckverlust nicht hoch ist.
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Im Allgemeinen ist der Flüssige-Auslass-Phase-Anschluss 14, 22 mit zwei Teilen bereitgestellt. Ein Teil hat eine fortschreitende Verjüngung 21 bis zu dem Kanal (Kanälen) 17, 23. Der andere Teil weist zumindest einen offenen Kanal 17 oder geschlossenen Kanal 23 mit oder ohne Düse auf.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern kann auch andere Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Ansprüche annehmen. Zum Beispiel kann der Querschnitt der Kanäle alle Arten von Formen annehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7022061 [0002]
- US 2004/072668 [0002]
- WO 2008/138345 [0003, 0004]
- US 4575370 [0003, 0004, 0004]
