DE2064545B2 - Device for electrostatically charging or discharging surfaces of a material - Google Patents

Device for electrostatically charging or discharging surfaces of a material

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DE2064545B2 DE2064545A DE2064545A DE2064545B2 DE 2064545 B2 DE2064545 B2 DE 2064545B2 DE 2064545 A DE2064545 A DE 2064545A DE 2064545 A DE2064545 A DE 2064545A DE 2064545 B2 DE2064545 B2 DE 2064545B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elelcrostatischen Auf- oder Entladen von Oberflächen eines Materials nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for electrostatic Charging or discharging of surfaces of a material according to the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung scum elektrostatischen Aufladen von Isolierschichten (US-PS 03 401) sind unter der aufzuladenden Schicht »ine geerdete walzenförmige Gegenelektrode und über der Schicht eine Entladungselektrode und seitlich angeordnete Hilfselektroden angebracht. Die Entladungselektrode besteht beispielsweise aus einer Nadelreihe oder einer Schneide, während die Hilfselektroden entweder die Form von Streifen mit einer Schneide oder von Walzen aufweisen. Der Abstand der Hilfselektroden von dem aufzuladenden Material ist im allgemeinen kürzer als der Abstand der Entladungselektrode von dem Material gehalten.In a known device of this type, electrostatic charging of insulating layers (US Pat 03 401) are under the layer to be charged »a grounded cylindrical counter-electrode and above the Layer a discharge electrode and laterally arranged auxiliary electrodes attached. The discharge electrode consists for example of a row of needles or a cutting edge, while the auxiliary electrodes either be in the form of strips with a cutting edge or of rollers. The distance between the auxiliary electrodes from the material to be charged is generally shorter than the distance of the discharge electrode from held to the material.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (DE-AS 12 08629) führt eine walzenförmige Sprühelektrode gegenüber zwei feststehenden Hilfselektroden eine Drehbewegung aus. Auf der Oberfläche der Sprühelektrode ist ein Wendel aufgebracht, die die Ent'adungskante bildetIn another known device (DE-AS 12 08629) leads a roller-shaped spray electrode a rotary movement in relation to two stationary auxiliary electrodes. On the surface of the spray electrode a helix is applied, which forms the discharge edge forms

ίο Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart zu verbessern, daß über eine lange Betriebsdauer, unabhängig von der Größe dsr zu behandelnden Materialoberfiäche, eine stets gleichmäßige Auf- oder Entladung über die gesamte Oberfläche bei niedriger Betriebsspannung der Sprühelektrode erhalten wird.The object of the invention is to provide the device according to to improve the preamble of claim 1 so that over a long period of operation, independently of the size of the material surface to be treated, an always uniform charge or discharge is obtained over the entire surface at a low operating voltage of the spray electrode.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöstThis object is achieved by the features listed in the characterizing part of claim 1 solved

Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den übrigen Patentansprüche zu ersehen.Refinements of the invention can be seen from the remaining claims.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß anstelle der bekannten Sprühkegel, die von jeder Nadelspitze einer Sprühelektrode ausgehen, sich eine dichte Sprühwand zwischen den Sprühelektroden und der Saugelektrode aufbaut, die selbst bei Ausfall einzelner Nadelspitzen, keine Lücken der Auf- oderThe invention has the advantage that instead of the well-known spray cones that go out from each needle tip of a spray electrode, one dense spray wall between the spray electrodes and the suction electrode builds up, even in the event of failure individual needle points, no gaps in the up or

Entladung der Materialoberfläche entstehen läßtDischarge of the material surface can arise Dadurch ergibt sich auch mit niedriger Coronaspan-This also results in a low corona

nung bei konstantem Abstand zu dem zu behandelnden Material über eine lange Betriebsdauer ein störungsfreies Arbeiten, da der geringe Abstand der Nadeln voneinander eine geringe elektrische Belastung jeder einzelnen Nadelspitze mit sich bringt Hierdurch ergibt sich auch daß bei einem nicht vermeidbaren Ausfall einer Nadel ein Ausgleich durch die benachbarten Nadeln geschaffen wird. Von Vorteil ist auch, daß die auf der Saugelektrode niedergeschlagenen Verschmutzungen ohne Unterbrechung des Betne'usvorganges ent-voltage at a constant distance to the material to be treated over a long period of operation a trouble-free Work because the small spacing of the needles from each other means a low electrical load on each This also results in an unavoidable failure a needle is compensated by the neighboring needles. It is also advantageous that the on dirt deposited on the suction electrode without interrupting the application process.

ίο fernt werden können.ίο can be removed.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung mit schräg zur Materialbahnebene verlaufenden Sprühelektroden, The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing
1 shows an embodiment of the invention with spray electrodes running obliquely to the plane of the material web,

Fig.2 eine andere Ausführungsform der Erfindung mit zur Materialbahnebene parallel verlaufenden Sprühelektroden undFig.2 shows another embodiment of the invention with spray electrodes and running parallel to the plane of the material web

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Unteransicht der Erfindung.F i g. 3 is a partially sectioned bottom view of the invention.

Die Materialien, deren Oberflächen aufgeladen oder entladen werden, sind Papier, Textilien, Leder, Gummi, kunststoffbeschichtete Metallfolien, entsprechende Verbundmaterialien und insbesondere fotoelektrisch leitende Isolierschichten, wie sie in elektrofotografischen Kopiergeräten, Rückvergrößerungsgeräten und dgl. eingesetzt werden.
Als Saugelektrode 1 wird eine aus leitendem Vollmaterial, beispielsweise Chrom-Nickel-Stahl bestehende, drehbare Walzen verwendet, deren Oberfläche aufgerauht ist Die Aufrauhung geschieht durch Schmirgeln Sandstrahlen, Rändeln oder eine andere mechanische Bearbeitung und hat zur Folge, daß eineThe materials whose surfaces are charged or discharged are paper, textiles, leather, rubber, plastic-coated metal foils, corresponding composite materials and, in particular, photoelectrically conductive insulating layers, as used in electrophotographic copiers, re-enlargers and the like.
As suction electrode 1, a conductive solid material, for example chromium-nickel steel, is used, rotatable rollers, the surface of which is roughened

6r> feine, kanten- und eckenartige Oberflächenstruktur geschaffen wird, die die Elektronen besser einfangen oder abgeben kann.
Die Drehbewegungsrichtung der Walze ist beliebig6 r > fine, edge-like and corner-like surface structure is created that can better capture or release the electrons.
The direction of rotation of the roller is arbitrary

und kann mit oder gegen die Materialbahnbewegung erfolgen. Zweckmäßig erfolgt die Drehbewegung in Materialbahnrichtung. Die beiden Bewegungen können miteinander gekoppelt oder relativ zueinander unterschiedlich sein. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Umlaufgeschwindigkeit der Saugelektrode etwa doppelt so groß einzustellen wie die Materialbahngeschwindigkeit. and can be done with or against the movement of the material web. The rotary movement is expediently carried out in Web direction. The two movements can be coupled to one another or different relative to one another be. It has proven to be advantageous to set the speed of rotation of the suction electrode approximately set twice as high as the web speed.

Die Sprühelektroden 2 werden gebildet aus einem Metallprofil 9, an welchem kammartig und, wie aus F i g. 3 zu entnehmen, die einzelnen elektrisch leitenden Nadeln 3 in gleicher Höhe parallel nebeneinander befestigt sind. Der Abstand der Nadeln bzw. der Nadelspitzen 4 voneinander kann bis zu einigen Nadelstärken betragen. Vorteilhaft jedoch wird ein geringerer Abstand gewählt. In bevorzugter Ausführungsform beträgt der Abstand der Nadeln voneinander eine Nadelstärke.The spray electrodes 2 are formed from one Metal profile 9, on which comb-like and, as shown in FIG. 3, the individual electrically conductive Needles 3 are attached parallel to one another at the same height. The distance between the needles or the Needle points 4 from each other can be up to a few needle sizes. However, a selected smaller distance. In a preferred embodiment, the needles are spaced from one another a needle size.

Die Nadelstärken liegen im Bereich zwischen etwa 2 mm upd etwa 0,i nun. In Abhängigkeit vom Material, das aufgeladen oder entladen werden soll, werden dickere oder dünnere Nadelstärken verwendet So wird man bei der Entladung von zum Beispiel Textiioberflächen dicke Nadeln verwenden. Bei der bevorzugten elektrostatischen Aufladung photoeiektrisch leitender Isolierschichten werden extrem dünne Nadeln mit Stärken von etwa 0,1—1 nun mit ausgeprägt feinen Spitzen benutzt. Nadelstärken von 0,3 mm haben sich besonders bewährtThe needle sizes are in the range between about 2 mm and about 0, i now. Depending on the material, to be charged or discharged thicker or thinner needle sizes are used use thick needles. With the preferred electrostatic charge, photoelectrically more conductive Insulating layers are extremely thin needles with thicknesses of about 0.1-1, now with extremely fine needles Tips used. Needle thicknesses of 0.3 mm have proven particularly useful

Als Material für die Nadeln wird Stahl, eine spezielle Stahl- oder andere Metall-Legierung oder Edelmetall eingesetztSteel, a special material, is used as the material for the needles Steel or other metal alloy or precious metal are used

Die Saugelektrode 1 befindet sich in der Mitte der Anordnung und gegenüber dem zu behandelnden Material 10 in einem senkrechten Abstand A, der im wesentlichen von der angelegten Hochspannung bestimmt wird und zwischen etwa 5 und 30 mm beträgt Die Saugelektrode 1 ist durch die Isolierung 5 von den Sprühelektroden 2 getrennt angeordnet Der Saugelektrode 1 sind zwei Sprühelektroden 2 zugeordnet Es ist auch möglich, mehrere Anordnungen hintereinander in gestreckter oder gekrümmter Bahn anzuordnen.The suction electrode 1 is located in the middle of the arrangement and opposite the material 10 to be treated at a vertical distance A, which is essentially determined by the applied high voltage and is between about 5 and 30 mm Spray electrodes 2 arranged separately. Two spray electrodes 2 are assigned to the suction electrode 1. It is also possible to arrange several arrangements one behind the other in a stretched or curved path.

Die Spitzen 4 der Sprühelektroden 2 sind der Saugelektrodenwalze 1 im gleichen Abstand und parallel zu deren Achse zugeordnet und zwar so, daß sich die untere Mantellinie 7 (F i g. 2) der Saugelektrode 1 in etwa gleicher Höhe mit den Nadelspitzen 4 befindet Kleinere Höhenabweichungen sind möglich, wobei aber darauf geachtet werden muß, daß das Sprühen stets nur aus den Nadelspitzen 4 erfolgtThe tips 4 of the spray electrodes 2 are the suction electrode roller 1 at the same distance and assigned parallel to its axis in such a way that the lower surface line 7 (FIG. 2) of the suction electrode 1 is approximately the same height as the needle tips 4. Smaller height deviations are possible, but It must be ensured that the spraying always only takes place from the needle tips 4

Die Richtung der Nadelanordnung der Sprühelektrode 2 in Bezug auf die Materialbahnebene 10 und die Saugelektrode 1 kann variiert werden, in der Weise, daß die Nadeln 3 parallel zur Materialbahnebene 10 und in Richtung auf die Saugelektrode 1 liegen oder einen Winkel zur Senkrechten zur Materialbahnebene 10 bilden. In vorteilhafter Ausführung nehmen die Sprühelektroden 2 einen Winkel von 0° bis etwa 60° zur Materialbahnebene ein, wie dies in F i g. 1 und 2 angedeutet ist Es ist auch möglich, die Nadelanordnung senkrecht zur Materialbahnebene anzuordnen und die Nadeln 3 zur Saugelektrode 1 entsprechend abzubiegen. Die Winkelanordnung hangt auch davon ab, ob eine flach gebaute Anordnung oder eine kompaktere Form in einer größeren Maschine verwendet werden soll.The direction of the needle arrangement of the spray electrode 2 in relation to the material web plane 10 and the Suction electrode 1 can be varied in such a way that the needles 3 are parallel to the material web plane 10 and in In the direction of the suction electrode 1 or at an angle to the perpendicular to the material web plane 10 form. In an advantageous embodiment, the spray electrodes 2 take an angle of 0 ° to about 60 ° Material web level, as shown in FIG. 1 and 2 is indicated It is also possible to use the needle assembly to be arranged perpendicular to the plane of the material web and to bend the needles 3 to the suction electrode 1 accordingly. The angle arrangement also depends on whether it is a flat arrangement or a more compact form to be used in a larger machine.

Der Abstand B parallel zur Materialbahnebene zwischen den Nadelspitzen 4 und der Oberfläche der Saugelektrode 1 ist abhängig von der anzulegenden Hochspannung und beträgt etwa 5 bis 15 ram. Bei wesentlicher Vergrößerung der Hochspannung ist auch ein größerer Abstand möglich. Bei einer Hochspannung von 10 kV beträgt der Abstand etwa 10 mm.
Die Saugelektrode 1 kann mit einer Reinigungsanlage 12 versehen sein, beispielsweise in Form einer abstreifenden, feststehenden oder rotierenden Bürste, welche anhaftende Verschmutzungen ohne Arbeitsunterbrechung entfernt Die Bürstenreinigung kann überThe distance B parallel to the plane of the material web between the needle tips 4 and the surface of the suction electrode 1 depends on the high voltage to be applied and is approximately 5 to 15 ram. If the high voltage is significantly increased, a greater distance is also possible. At a high voltage of 10 kV, the distance is about 10 mm.
The suction electrode 1 can be provided with a cleaning system 12, for example in the form of a wiping, stationary or rotating brush, which removes adhering dirt without interrupting work

to einen in die Isolierkörper 5, 6 eingelassenen Kanal erfolgen.to a channel let into the insulating body 5, 6 take place.

Der Isolierkörper 5 der Saugelektrode ist im Querschnitt U-förmig, wobei die Breite der inneren öffnung von dem Durchmesser der SaugelektrodeThe insulating body 5 of the suction electrode is U-shaped in cross section, the width of the inner opening of the diameter of the suction electrode

is abhängt Die Saugelektrode wird so weit eingeschlossen, daß nur der kleinere Teil ihrer Oberfläche über die U-Schenkel übersteht In bevorzugter Ausführungsform steht die Saugelektrode 1 nur einige Millimeter, etwa 1 —3, über der Isolierung. Die U-Schenkel sind an ihrenis dependent The suction electrode is enclosed so far that that only the smaller part of its surface protrudes beyond the U-legs. In a preferred embodiment the suction electrode 1 is only a few millimeters, about 1-3, above the insulation. The U-legs are on hers

Innenseiten zweckmäßigerweise abgeschrägtExpediently beveled inner sides

Die Isolierung 6 der Sprühelektrode^ 2 schirmt die Vorrichtung gegen Berührung von außen ab und kann als Gehäuse ausgeführt sein.
Als Isoliermaterial werden geeignete, bekannteThe insulation 6 of the spray electrode ^ 2 shields the device against contact from the outside and can be designed as a housing.
Suitable, known insulating materials are used

Isolierstoffe, insbesondere Kunststoffe, verwendetInsulating materials, especially plastics, are used

Wie in Fig.2 gezeigt, können die Isolierkörper 5, 6 Kanäle 11 zur Zuführung oder Absaugung von Gasen und/oder Staubteilchen enthalten. Im Falle einer Absaugung wird mit nur geringem Unterdrück gearbeitet, wodurch zwar die bei der Auf- oder Entladung gebildeten unerwünschten Gase entfernt werden, die Bewegung der laufenden Materialbahn oder des Einzelformates jedoch nicht gestört wird. Ist eine stärkere Absaugung erforderlich, so kann zweckmäßig mit einer doppelten Anordnung gearbeitet werden. Andererseits kann unter Zuführung von Luft eine bessere Führung des Materials erzielt werden. Nach dieser Methode wird das bevorzugt zu behandelnde elektrophotographische Material auf die Gegenelektrode 8 gepreßt, womit besserer Kontakt, konstanter Abstand A und ruhige Führung des Materials erzielt werden.As shown in FIG. 2, the insulating bodies 5, 6 can contain channels 11 for the supply or suction of gases and / or dust particles. In the case of suction, only a slight negative pressure is used, whereby the undesired gases formed during charging or discharging are removed, but the movement of the moving material web or the individual format is not disturbed. If a stronger suction is required, it is advisable to work with a double arrangement. On the other hand, better guidance of the material can be achieved by supplying air. According to this method, the electrophotographic material that is preferably to be treated is pressed onto the counter electrode 8, with the result that better contact, constant distance A and smooth guidance of the material are achieved.

Die Anordnung der Kanäle 11 in den Isolierkörpern 5, 6 ist an sich beliebig. Es ist jedoch zweckmäßig, bei Absaugung die Kanäle 11 senkrecht und bei Zuführung von Luft im spitzen Winkel zur Materialbahn 10 und in deren Laufrichtung anzuordnen.The arrangement of the channels 11 in the insulating bodies 5, 6 is arbitrary in itself. However, it is useful for the ducts 11 to be vertical when suctioning and when feeding of air to be arranged at an acute angle to the material web 10 and in its running direction.

Als Gegenelektrode 8 kann eine Walze oder ein Metall- oder ein metallisiertes Transportband dienen.A roller or a metal or metallized conveyor belt can serve as the counter electrode 8.

Unter Berücksichtigung des zu behandelnden Materials und dessen Format ist die erfindungsgemäß: Vorrichtung für Hochspannungen im Bereich von 1 bis 15 kV oder darüber eingerichtet Im Falle der bevorzugten Behandlung photoelektrisch leitender Isolierschichten sina Hochspannungen zwischen etwa 4 und etwa 12 kV geeignetTaking into account the material to be treated and its format, according to the invention: Device set up for high voltages in the range from 1 to 15 kV or above In the case of preferred treatment of photoelectrically conductive insulating layers sina high voltages between about 4 and about 12 kV suitable

Die Vorrichtung eignet sich zur Auf- oder Entladung von dielektrischen Materialien, welche mit Geschwindigkeiten zwischen 1 bis 50 m/min, bevorzugt 4—20 m/min geführt werden.The device is suitable for charging or discharging dielectric materials, which with speeds between 1 and 50 m / min, preferably 4-20 m / min.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung wurde bei einer Hochspannung von 6000VoIt für Zinkoxidpapier im DIN A4 Format bei einer Durchlaufgeschindigkeit von 11 m/min die richtige Sättigung erreicht Es wurden dabei Nadeln mit einer Stärke von 03 mm eingesetzt, und es herrschte ein Nadelabstand von 03 mm. Der Abstand B zwischen den Nadelspitzen und der Saugelektrode betrug 10 mm, und der AbstandWhen using the arrangement according to the invention, the correct saturation was achieved at a high voltage of 6000VoIt for zinc oxide paper in DIN A4 format at a throughput speed of 11 m / min. Needles with a thickness of 03 mm were used and there was a needle spacing of 03 mm. The distance B between the needle tips and the suction electrode was 10 mm, and the distance

A von der Saugelektrode zum Papier war 18 mm. A from the suction electrode to the paper was 18 mm.

Mit einer Anordnung aus Spitzenelektroden in Kombination mit seitlich angeordneten Hilfselektroden ergab sich erst bei einer Hochspannung von 10 000 Volt und bei der niedrigen Geschwindigkeit von 6 m/min für Zinkoxidpapier richtige Sättigung.With an arrangement of tip electrodes in combination with laterally arranged auxiliary electrodes resulted only at a high voltage of 10,000 volts and at the low speed of 6 m / min for Zinc oxide paper correct saturation.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (9)

1 Patentansprüche:1 claims: 1. Vorrichtung zum elektrostatischen Auf- oder Entladen von Oberflächen eines Materials mittels einer Sprühelektrode in Form einer Nadelreihe, einer Saugelektrode als drehbare, zur Sprühelektrode parallele Walze, die auf gleichem elektrischen Potential wie eine unterhalb des Materials, der Saugelektrode gegenüber befindliche Gegenelektrode liegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Sprühelektrode (2) in Form einer Nadelreihe vorgesehen ist, daß die Saugelektrode (1) zwischen den beiden Sprühelektroden (2) angeordnet ist und daß der Abstand der unteren Mantelllinie (7) der Saugelektrode (1) von der Materialbahnebene (10) dem Abstand der Nadelspitzen (4) der Sprühelektroden (2) von dieser Materialbahnebene (10) entspricht1. Device for electrostatic charging or discharging of surfaces of a material by means of a spray electrode in the form of a row of needles, a suction electrode as a rotatable, to the spray electrode parallel roller, which is at the same electrical potential as one below the material, the The suction electrode is opposite the counter electrode, characterized in that another spray electrode (2) in the form of a row of needles is provided that the suction electrode (1) is arranged between the two spray electrodes (2) and that the distance between the lower surface line (7) the suction electrode (1) from the material web plane (10) the distance between the needle tips (4) of the Spray electrodes (2) of this material web plane (10) corresponds 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugelektrode (1) von einem im Querschnitt Ü-förmigen isolierkörper (S) umgeben ist und einen bis drei Millimeter in Richtung auf die Materialebene (10) aus dem Isolierkörper (5) herausragt2. Device according to claim 1, characterized in that that the suction electrode (1) is surrounded by an insulating body (S) which is U-shaped in cross section and one to three millimeters in the direction of the material plane (10) from the insulating body (5) protrudes 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die walzenförmige Saugelektrode (1) mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen ist3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cylindrical suction electrode (1) is provided with a roughened surface 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Nadeln (3) voneinander in den Nadelreihen der Sprühelektrode (2) gleich einer NadelstLke ist4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the distance between the needles (3) from one another in the needle rows of the spray electrode (2) is equal to a needle size 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelstärke 0,1 bis 1 mm beträgt5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the needle size is 0.1 to 1 mm 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bus 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (3) der Sprühelektroden (2) mit den Nadelspitzen einander zugewandt sind.6. Device according to claims I bus 5, characterized in that the needles (3) of the spray electrodes (2) align with the needle tips are facing. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (3) der Sprühelektroden (2) mit der Materialbahnebene (10) einen Winkel von 0° bis 60° einschließen.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the needles (3) of the spray electrodes (2) enclose an angle of 0 ° to 60 ° with the material web plane (10). 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Isolierkörper (6), der als Gehäuse der Vorrichtung ausgebildet ist, die Sprühelektroden (2) und den die Saugelektrode (1) umgebenden Isolierkörper (5) umschließt8. Device according to claims 1 and 2, characterized in that a further insulating body (6), which is designed as the housing of the device, the spray electrodes (2) and the Suction electrode (1) surrounding insulating body (5) encloses 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper (5,6) Kanäle (U) für die Zufuhr von Luft oder das Absaugen von staubhaltiger Luft und/oder Gas aufweisen.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that that the insulating body (5,6) channels (U) for the supply of air or the suction of dusty air and / or gas.
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