DE2321661A1 - Filter aus filterwaenden fuer fluessigkeiten oder gase - Google Patents

Filter aus filterwaenden fuer fluessigkeiten oder gase

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Description

filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase
Die Priorität der französischen Patentanmeldung Ur0 72.17717 vom 8O Mai 1972 wird in Anspruch genommen.
Zu den bekanntesten Mitteln, Iremdteilchen auszuscheiden, die in Flüssigkeiten oder Gasen schweben, gehören Filterwände, die das strömende Medium durchtreten kann, welche jedoch Fremdteil— chen zurückhalten, die der Porenweite verwandte Abmessungen nicht erheblich unterschreiteno Solche Filterwände können in sehr vielen verschiedenen Formen ausgebildet sein, biegsam oder starr, wirksam durch ihre eigene Porosität mittels angepasster aktiver Schichten, die auf ihre Oberflächen aufgebracht sind, oder auf andere Weisen«,
In allen Fällen stößt die praktische Anwendung dieser Filter auf drei technische Schwierigkeiten:
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1o) nach einer längeren oder kürzeren Standzeit muß die Filterwand abgereinigt werden, mindestens von den in ihr Inneres eingedrungenen Verunreinigungen und solchen, die außen fest« haften§
2.) da das Verhältnis der Wandgröße zur wirksamen Summe der Porengröße bei den meisten bekannten Filtern dieser Art klein ist, müssen die Wände entsprechend groß sein, um im Bereich des zulässigen Druckverlustes zu bleiben j
3.) wenn aus elektrisch isolierenden Medien Teilchen abgeschieden werden,sollen, so tragen diese fast immer elektrische Ladungen,, Als Folge treten elektrostatische Verhältnisse auf, die sich schwer beherrschen lassen»
Hier setzt die Erfindung ein, indem sie Filter schafft, welche diese Hachteile nicht haben.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht das neue Filter von einer beliebig geformten bekannten Filterwand für Flüssigkeiten und Gase und in deren Leitung angeordneten Venturirohr aus mit einer örtlichen Sperre im Venturihals, welche die in diesem Querschnitt erhöhte Strömungsenergie der behandelten Stoffe in Schwingungen umsetzt, die sich auf die Filterwände zu deren Abreinigung übertrageno
Ein weiteres Merkmal ist, daß wenigstens einige Filterwände der Durchströmung vom zu reinigenden Medium entziehbar und beim Einsetzen der schwingenden Wellen entspannt sind.
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Ein weiterer Vorteil "bestellt darin, daß die Filterwände in verschiedenen Kammern mit Zwischenwand angeordnet sind, die von Eegelklappen derart "bedienbar sind, daß die jeweils abgeschlossenen Kammern frei mit dem Venturi zusammenwirken«,
"Ferner ist vorteilhaft, daß die .Sperre für den Venturihals aus einem stromlinienförmigen Pfropfen besteht, der mit stabförmi— gern Motor derart zusammenwirkt, daß dieser ihn längs der Achse des Venturi zwischen zwei Endstellungen gegenüber dem Venturihals (8b) verstellt.
Von besonderem Vorteil sind Erreger von Abreiiiigungsschwingungen, welche die durch den plötzlichen Verschluß des Venturi« halses erzeugten überlagern.
Ferner sind vorteilhaft Filterwände aus elektrisch leitenden Stoffen und ihnen benachbart angeordneten polarisierenden Elektroden, welche die abzuscheidenden Teilchen zurückhalten und als leicht abzuscheidende Ballungen an die Wände abgeben»
Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die Elektroden sowohl polarisierend als auch ionisierend ausgebildet sind«
Auch hat sich als nützlich erwiesen, daß die Poren der Filterwände wesentlich größer sind als die Abmessungen der abzuscheidenden Teilchen«,
Wendet der Fachmann diese Ithre nach der Erfindung jeweils in einer von ihm zu entscheidenden Gesamtkombination an, so ergeben sich die Vorteile einer leichten Abreinigung der Filterwände. Dabei lassen sich die Schwingungen leicht leiten und
verstärken mit dem weiteren Vorteil einer ungestörten Ablage-* rung der abgeschüttelten Verunreinigungen im Bunker· Außerdem lassen sich in schwierigen Fällen die Staubteilchen in Ballungen und nur oberflächlich anhaftend abscheiden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt;
Figur 1 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch die Ausführungsform eines Schlauchfilters für Gase nach der Erfindung!
Figur 2 ist ein waagerechter Schnitt durch eine andere Ausführungsform o
Im Einzelnen ist aus den Figuren das Folgende zu entnehmen!
Das in Figur 1 dargestellte Filter ist ein Schlauchfilter,
d.h., daß seine Filterwände eine Gruppe von Taschen 1 in
Schlauchform aus durchlässigem Stoff sind, deäsen sehr enge
Poren Gas durchtreten lassen, aber selbst sehr kleine Schwebeteilchen zurückhalten. Diese Schläuche sind in ein Gehäuse 2 eingebaut, das sich nach unten wie üblich in einem Sammeltrichter 5 fortsetzt, der von einer Auslaß schleuse 4 verschlossen ist.
Die offenen Unterenden der Schläuche 1 sind in irgendeiner bekannten Weise an den Händern von Öffnungen 5a in einer waagerechten Zwischenwand 5 "befestigt, die das Gehäuse 2 vom Sammeltrichter 5 trennt. Die ebenfalls offenen Oberenden der Schläuche 1 sind entsprechend an Rändern 6a einer zweiten Zwischenwand 6 befestigt, die im Gehäuse 2 also oberhalb der Zwischenwand 5 liegt.
Das zu reinigende Gas wird mittels einer Leitung 7 in den Raum des Gehäuses 2 oberhalb der Zwischenwand 6 eingeführt, strömt durch, die Schläuche 1 und tritt dann in den Raum des Gehäuses zwischen den Wänden 5 und 6 über. Dann strömt das Gas durch die waagerechte Austrittleitung 8. Diese besteht aus einem kurzen eingeschnürten Teil 8, der sich seitlich an das Gehäuse 2 anschmiegt und einen längeren erweiterten Teil 8c, sodaß sich insgesamt eine Venturiform ergibto Der Oberteil des Gehäuses 2 ist mit Schlotstutzen 2a ausgerüstet. In diese sind Isolatoren 9 eingebaut, um das Gestänge zu tragen, an dem eine Anordnung senkrechter Elektroden 11 aufgehängt ist, die sich axial längs den zugehörigen Schläuchen 1 erstrecken. Diese Elektroden 11 sind vom polarisierenden Typ, mit anderen Worten haben sie keine Sprühspitzen, Vorsprünge oder stark gekrümmte Teile, die eine stille Entladung zur Ionisierung ihrer gasförmigen Umgebung auslösen könnten. Eine der Stangen 10 ist durch den zugehörigen Isolator 9 hindurchgeführt, um als Stecker 12 für einen Stromanschluß von außen zu dienen.
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Die Schläuche 1 bestehen aus Stoffen, die Elektrizität entweder selbst leiten oder die in bekannter Weise mit leitenden Eigenschaften ausgerüstet sind. Sie liegen etwa in der Mitte ihrer längserstreckung mittels Leitern 15 an Erde und zwar mindestens dann, wenn ihre Leitfähigkeit für die im Folgenden beschriebene Wirksamkeit nicht ausreichend ist. Das Gehäuse 2 wird nach der Erfindung aus leitendem Stoff, z.B. aus Metall, ausgeführt und ist durch eine Leitung 14- geerdet.
In der Achse des sich erweiternden Teiles 8c des Rohres 8 ist ein stabförmiger Motor 15 angeordnet, z.B. eine auf Luftdruck ansprechende Winde. Die Stange dieses Motors oder der Winde endet in einem Pfropfen 16 mit strömungsmäßig angepaßtem Rotationsprofil. Der größte Durchmesser dieses Profils entspricht nahezu dem Innendurchmesser 8b des Venturihalses. Der einer Schraubwinde ähnliche Motor kann, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, mittels radialer Arme 17 befestigt sein. Diese Arme sind vorzugsweise ebenfalls stromlinienförmig gestaltet. Damit der Pfropfen 16 in der Ruhestellung der Sfchxaubwinde 15 sich deren Außenumfang ohne Erzeugung von Wirbeln anpaßt, ist das im übrigen zylinderförmige Innere der Winde außerhalb des von der , Stange durchtretenen Teiles derart erweitert, daß die stromlinienförmige Verjüngung des Pfropfens 16 sich in diese Erweiterung des Endes des Windeninneren 15 hineinschmiegen kann. Dies lassen die figuren 1 und. 2 in ihrem ausgezogenen Teil erkennen. Die Schraubwinde wird derart betätigt, daß sich im eingefaltenen
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Zustand der Pfropfen ziemlich tief im erweiterten Venturirohr 8c und daher, entfernt vom Venturihals 8"b befindet· In dieser Lage wird die Gasströmung nicht behindert. Ist der Pfropfen 16 ausgefahren, wie dies in den gestrichelten Darstellungen der Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, so befindet er sich ein gutes Stück diesseits des Venturihalses 8a und sogar außerhalb des- Rohransatzes 8a innerhalb des Gehäuses'2.
Auf diese Weise entsteht die folgende Wirkung*
Zunächst Bei angenommen, daß die im zu reinigenden Gas schwebenden Teilchen bereits elektrisch leitend seien, z.B; negativ aufgeladen. In diesem Fall werden die Elektroden 11 mit einem erhöhten Potential und zwar ebenfalls negativ aufgeladen» Der Pfropfen 16 befindet sich dann in seiner Ruhestellung gemäß den ausgezogenen Linien in den Figuren 1 und 2· In diesem Zustand üben die Elektroden 11 wegen ihrer glatten Oberfläche keine nennenswerte Ionisationswirkung aus. Ihre Rolle begrenzt sich vielmehr darauf, die Wände der Filterschläuche 1 positiv zu polarisieren. Die negativen Ladungen entweichen in Richtung Erde. Unter diesen Arbeitsbedingungen werden die negativ aufgeladenen Teilchen im schwebenden Gas von den Elektroden abgestoßen und von den polarisierten Wandungen angezogen. Diese Art Teilchen werden daher auf den äußersten Oberflächen der Schläuche Ballungen bilden, sie werden nur zum geringen Teil in die Poren eindringen.
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Dieser ausgewählte Niederschlag der Teilchen auf den Oberflächen der Filterschläuche hat in erster Linie den Yorteil, daß die Schläuche mit großen Poren oder im allgemeinen Durchlässen ausgebildet werden können. Für diese Betriebsweise lassen sich Schläuche 1 herstellen, in welche Löcher oder Schlitze von beachtlichem Durchmesser eingestanzt sind. Auf diese Weise werden die Strömungsverluste des zu reinigenden Gases erheblich vermindert.. Bei sonst gleichen Bedingungen läßt sich die durch, das Filter gereinigte Gasmenge erheblich vergrößern.
Nach einer gewissen Betriebszeit und lange, ehe sich in diesen Filtern Zeichen einer Verstopfung bemerkbar machen, wird die Schraubwinde Ί5 in Betrieb gesetzt derart, daß der Pfropfen 16 einen Weg in seiner ausgefahrenen, in der Zeichnung strichpunktiert-dargestellten Stellung zurücklegt und wieder zurückfährt. Bei jeder dieser beiden Bewegungen, nämlich beim Hingang durch den Hals 8b /und bei seinem Rückgang durch diesen, verschließt der Pfropfen die Strömung des behandelten Gases.. Auf diese Weise verwandelt sich die Strömungsenergie des Gases im Hals in eine kräftige Schwingungsenergie, die mit Schallgeschwindigkeit abgeleitet wird. Diese Schwingungen beaufschlagen völlig gleichmäßig die Schläuche 1, v-eranlassen sie, zu schwingen und veranlassen daher das Abgleiten der auf ihnen angesammelten Teilchen in den Sammelt rieht er 3·
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Wenn auf diese Weise die Schraubwinde 15 in genügend nahe aufeinander folgenden Abständen "betätigt wird, läßt sich hei beliebigen Anwendungsfällen das neue Filter stets so betreiben, daß es nur von äußerlich anhaftenden Staubteilchen abgereinigt zu werden braucht» Auf diese Weise gelingt es, das Filter als reines Adhäsionsfilter zu betreiben5 mit anderen Worten zu vermeiden, daß die teilchen sich,w±Ö allgemein üblich, bis in das Innere des Filters hinein bewegen oder mechanisch fest auf der Filteroberfläche haftens Auf diese Weise wird nicht nur das Filter dauernd mit äußerst geringem Widerstand betrieben, sondern seine Standzeit wird soweit erhöht, d.aß dieser Begriff praktisch verschwindet. Außerdem beweist die Praxis, daß die durch Schwingungen abgelösten Teilchen fast ohne Reibung in den Sammeltrichter absinkena
Für die Praxis ist ferner wesentlich, daß die Yerstopfung des Yenturihalses 8b durch den Pfropfen 16 nur während einer aus— serst kurzen Zeit wirksam ist» Dieser Zeitraum ist so kurz, daß sich an der vom Filter behandelten Gasmenge nichts ändert« Da die Schraubwinae sich sehr schnell bewegt, verhindert der Pfropfen 16 nur- den Durchtritt einer sehr geringen G-asmenge. Die Winds kann daher äußerst oft tätig werden, z.B. ein~ bis zweimal in einer Minute hin·=» und hergehen. Sie übt dann sehr gründlieh die beschriebene Wirkung ause Hat sich der Pfropfen 16 aus dem Yenturihals 8s. in der einen oder anderen Richtung heraus- oder hinausbewegt, so beeinflußt er die Strömung des Gases überhaupt nicht mehr«
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Die Schraubwinde 15 kann in "beliebiger Weise betätigt werden, ζ.Bο abhängig von der Zeit oder abhängig von dar Gasmenge, die das !Filter seit der letzten Wirkung der Winde durchtreten hat oder gemäß einer anderen Vorplanungβ Die Winde 15 kann bei jeder Betätigung ein- oder mehrmals hin- und herbewegt werden«. Eine wirtschaftlich besonders beachtliche Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht in einem Filter mit mehreren einfachen Einheiten, wie diese in der Zeichnung dargestellt sind und bei denen jede Einheit mit ihrem besonderen Venturi und eigener Schraubwinde zusammenarbeitet o Dabei können die Schraubwinden im gleichen Takt, aber mit einer gewissen Versetzung, zum Ansprechen gebracht werden» Wenn diese zeitliche Versetzung des Ansprechens vom Fachmann richtig ausgewählt wird, lassen sich Interferenzwirkungen zwisohea clsa einzelnen Schwingungsseiiduzi-=-- gen der untersehiedliehen Einheiten erreieheiio Hierdurch wird. die Ablösung und das Abgleiten der olserfläohlieh anhaftenden Seilöh,©a, vor allem in besonders schwierigen lallen, begünstigt,=
WeT&@T erlaubt die Erflaänsg sab.lr©i@Ja© Abwandlungen, Z0B0 a@n di© Venturarohre den Filtergehäuse!! im Hiabliek auf die Gas Strömung vorgeschaltet werdeao Auch könnte iia Hinblick auf die Zeichnungen die Strömung des Gases gegenüber den eingefügtes Pfeilen umgekehrt sein,, Die Filterseiiläueh© könnten in umge= kehrter Sichtung, also von außen-naeh innen, beschickt werden, " wenn sie genügend steif wären. Der Einlaß 7 für das zu reinigende Gas könnte als Venturirohr ausgebildet seino
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Wenn die in dem strömenden Medium schwebenden Teilchen nicht merklich elektrisch aufgeladen sind, so laden sie sich durch den Einfluß der Umgebung der Elektroden 11 auf} jedoch bleibt auch dann der günstige Einfluß des elektrischen "Feldes bestehen, wenn auch in gemäßigter Größe o Jedoch ist in solchen Anwendungsfällen vorzuziehen, einen größeren Entstaubungsgrad zu erreichen, indem man die Teilchen vorher durch Ionisation aufläd. Zu diesem Zweck werden besondere ionisierende Elektroden verwendet, die z.B. in der Zuführleitung 7 angeordnet sind. Einfacher ist jedoch, &Le axialen Elektroden 11 mit Sprühspitzen oder anderen sprühenden Querschnittverjüngungen auszustatten, welche Ausstrahlungen bewirken und dank welcher diese Elektroden 11 gleichmäßig als ionisierende und polarisierende Elektroden wirken können.
In manchen Sonderfällen ist nicht notwendig, daß die Elektroden 11 wirksam werden, weil bei bequemem Staubverhalten die beschriebene Venturi-Anordnung mit taktweisem Pf ropfenver Schluß genügend wirkt. Solche einfachen 3?älle treten in der Praxis auf, wenn die Teilchen aus natürlichen Gründen dazu neigen, Ballungen zu bilden, die nur äußerlich an den 3?ilterwänden anhaften.
IPigur 2 zeigt eine gegenüber !figur 1 etwas verschiedene Ausführung der Erfindung in einem waagerechten Schnitt. Man möge sich vorstellen, daß die Schnittebene unmittelbar oberhalb des Eintritts des zu reinigenden Mediums in den linken Teil der
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Schläuche 1 geführt ist und dann versetzt durch die Achse des Venturis 8 im rechten Teil der Figur 1. ,
Zur besseren Übersicht sind in Figur 2 die gleichen Bezugzeichen wie in Figur 1 für die gleichen Bauteile verwendet worden. Die Unterschiede dieser Bauart nach Figur 2 gegenüber derjenigen nach Figur 1 sind die folgenden?
In erister Linie ist der Raum im Gehäuse 2 oberhalb der waagerechten Zwischenwand 6, d.ho die Kammer für das eintretende Medium, durch eine senkrechte Zwischenwand 18 in zwei einzelne Räume 19a und 19b unterteilt worden. Diese Kammern stehen über Regelklappen 20a bzwo 20b mit der Leitung 7 i11 Verbindung.
Ferner ist in eine Seitenwand ^eder dieser beiden Kammern 19a und 19b ein Schwingungserreger eingebaut. Diese bestehen im Ausführungsbeispiel in Zylindern 21a bzw„ 21b. Diese sind in Richtung der von ihnen bedienten Teilkammer geöffnet. Jeder Zylinder enthält einen Kolben 22a bzwo 22bo Diese Kolben werden durch bekannte und nicht dargestellte Mittel in eine gegenläufige Schwingbewegung versetzt.
Ehe die Schraubwinde 15 mit dem Pfropfen 16 betätigt wird, schließt man eine der Klappen 20a oder 20b, um die Zuführleitung 7 zu einer der Teilkammern 19a bzw. 19b voneinander zu trennen einschließlich der Schläuche 1, welche von diesen
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Teilkammern abzweigen. Unter diesen Voraussetzungen werden die abgetrennten Schläuche nicht mehr von dem zu reinigenden Medium durchströmt, ihre Wände entspannen sich. Im gleichen Zeitpunkt, in dem der Pfropfen 16 in den Hals 8b des Venturis 8 eintritt, verbreitet sich die hierdurch ausgelöste Schwingung in das Innere des Gehäuses 2 und erreicht dadurch die Wandungen der entspannten Schläuche. Erfahrungsgemäß ist in diesem Fall diese Schwingungswirkung größer und führt zu einer stärkeren Abreinigung, als wenn die Schläuche von dem zu reinigenden Medium durchströmt und entsprechend gespannt wären.
Die Schwinger 21a, 22a bzw. 21b, 22b können ununterbrochen oder unterbrochen wirksam sein. In jedem Falle ihrer Betätigung lösen sie gerichtete Schwingungen aus, die bevorzugt längs den Oberflächen der Schläuche strömen und zur Ablösung eines Hauptteiles der anhaftenden Teilchen beitragen.
EsL ist für eine besonders hohe Wirksamkeit günstig, die Wirkung dieser Schwinger auf diejenigen Schwingungen abzustimmen, die durch die Wirkung des Pfropfens auf die Masse des Mediums im Innern des Gerätes ausgelöst wird. Die Schwinger können an verschiedenen Stellen des Gehäuses angebracht werden,. Vorteilhaft ist die in der Zeichnung vorausgesetzte Anordnung auf den Seitenwandungen des Gehäuses 2 unterhalb der oberen Zwischenwand
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Die Anzahl der Kammern 19a bzw. 19b kann entsprechend den Bedürfnissen abgewandelt werden.. In sehr einfachen Fällen, in denen man die Zufuhr des zu reinigenden Mediums durch die Leitung 7 unterbrechen kann, während der Pfropfen 16 im Venturi wirkt, könnte man sich auch mit einer einzigen Kammer begnügen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht nur für Gase, sondern auch zur Reinigung iron Flüssigkeitsfiltern brauchbar unter der alleinigen Bedingung, daß diese Flüssigkeiten elektrisch isolierend sind. Die Filterwände können außer Schläuchen auch Taschen oder andere bekannte Ausführungsformen seino Die räumliche Anordnung des Venturi ist beliebig.zwischen dem Auslaß und dem Einlaß für die zu reinigenden Medien=
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1.)) !Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase und einem in deren leitung angeordneten Venturirohr, gekennzeichnet durch eine örtliche Sperre (16, 5) i^ Venturihals (8b), welche die in diesem Querschnitt erhöhte Strömungsenergie der behandelten Stoffe in Schwingungen umsetzt, die sich auf die Filterwände (1) zu deren Äbreinigung übertragen.
    2.) Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige Filterwände (1) der Durchströmung vom zu reinigenden Medium entziehbar und beim Einsetzen der schwingenden Wellen entspannt sind.
    3.) Filter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Filterwände (1) in verschiedenen Kammern mit Zwischenwand (18) angeordnet sind, die von Regelklappen (20a,b) derart bedienbar sind, daß die jeweils abgeschlossenen Kammern frei mit dem Venturi (8a,b,c) zusammenwirken.
    4.) Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre für den Venturihals (8b) aus einem stromlinienförmigen Pi&pfen (16) besteht, der mit stabförmigem Motor (15)
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    derart zusammenwirkt, daß dieser ihn längs der Achse des Venturi zwischen zwei Endstellungen gegenüber dem Venturihals (8b) verstellt.
    5·).Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Erreger von Abreinigungsschwingungen, welche die durch den plötzlichen Verschluß des Venturihalses (8b) erzeugten überlagern.
    6o) Filter nach Anspruch 1 zur Reinigung von elektrischen Nichtleitern mit einem Gehalt an elektrisch aufgeladenen Teilchen, gekennzeichnet durch Filterwände (1) aus elektrisch leitenden Stoffen und ihnen benachbart angeordneten polarisierenden Elektroden (11), welche "die abzuscheidenden Teilchen zurückhalten und als leicht abzuscheidende Ballungen an die Wände (1) abgeben.
    7.) Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) sowohl polarisierend als auch ionisierend ausgebildet sind*
    8.) Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren der Filterwände (1) wesentlich größer sind als die Abmessungen der abzuscheidenden Teilchen.
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DE2321661A 1972-05-08 1973-04-28 Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase Expired DE2321661C3 (de)

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DE2321661B2 DE2321661B2 (de) 1977-11-24
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