DE2321661B2 - Filter aus filterwaenden fuer fluessigkeiten oder gase - Google Patents

Filter aus filterwaenden fuer fluessigkeiten oder gase

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Description

8. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren der Filterwände (1) wesentlich größer sind als die Abmessungen der abzuscheidenden Teilchen. ■
Ill ? 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; 3 wenn aus elektrisch isolierenden Medien Te.l-"" chen abgeschieden werden sollen, so tragen diese fast immer elektrische Ladungen. Als Folge treten elektrostatische Verhältnisse auf, die sich schwer beherrschen lassen.
Anlage zum Reinigen von Gichtgas ist VOS2049903)imVenturital»
2(1
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Die Erfindung betrifft Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase und einem in deren Leitung angeordneten Venturirohr. bo
Hei derartigen Filterwänden bestehen drei technische Schwierigkeiten, die durch die Erfindung behohen werden:
1. Nach einer längeren oder kürzeren Standzeit muß die Filterwand abgereinigt werden, mindesterss von den in ihr Inneres eingedrungenen Verunreinigungen und solchen, die außen festhaften;
der Gaswäscher eine örtliche Sperre vorzusehen. Bei diesen Ringspaltwäschern ist ein Stromlinien- oder tropfenförmiger Körper in einer Verengung des Strö-ÄqueSnittes axial verstellbar. Auf Grund die-Sr axialen Versteiimöglichkeit läßt sich bei R.ngspaltwäschern eine ventilartige Wirkung erzeugen die bei entsprechender Ausbildung des Ringspaltwaschers so weit getrieben werden kann, daß ein weitgehender Verschluß der Strömungsleitung erreicht wird. Der bekannte Ringspaltwäscher regelt m einem üterdruckhochofen den Überdruck. Es wird praktisch ausschließlich der Durchtrittsquerschnitt fur die Strömung eingestellt, um in dem System stromauf- ^rtseinlnwa-hlbarenÜberdruckaufrechtzuerhaten. Ferner r.ind im bekannten Stand der Technik Fi terwände nicht vorgesehen, vielmehr wird der Staub durch die Wascheinrichtungen (Ringspaltwascher) aus dem strömenden Gas abgeschieden.
Bei solchen Gaswäschern wird also kein plötzlicher, kurzzeitiger Verschluß des Venturihalses angestrebt oder erreicht, um eine Druckschwingung oder Druckwelle in der Strömung zu erzeugen und mittels dieser die Filterwände abzureinigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase eine Erschütterung oder Schwingung der Filterwände zu verursachen durch eine sehr schnelle oder kurzzeitige und kräftige Über- und Unterdruckwelle, welche die gesamte Fläche der Filterwande gleichmäßig und heftig bewegt, so daß eine intensive Reinigung der Filterwände erreicht wird.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht in einem solchen Filter dieser Gattung darin, daß in der Leitung eine Bewegungseinrichtung angeordnet ist zum schnellen Hin- und Herbewegen eines, den Venturihals verschließenden Stopfens an einer Stange mit einem Hub, dessen Umkehrpunkte weit vor und hinter dem Hals des Venturis liegen.
Hierbei ist wesentlich, daß die Verstopfung des Venturihalses schnell und vollständigerfolgt-andernfalls würde der verengte Querschnitt eine erhöhte Reibung erzeugen, und es würde dadurch Wärme entstehen, statt kinetischer Energie. Außerdem dauert der Abschluß des Halses des Venturis nur eine aulierst kurze Zeit lang, sonst würde sich die Wellenbewegung in die Leitungen fortpflanzen. Die Druckstöße wurden in kurzer Zeit die Rohrleitungen und die Filterkammern undicht machen oder zerstören.
Nach der Erfindung ist ein sehr einfaches und äußerst wirksames Mittel angegeben, um die Verunreinigung beziehungsweise abgeschiedenen Staub von Filterwänden zur Sammlung und zum Abtransport zu entfernen. Dabei ist die Ausbildung und Ausfuhrung der Filterwände in gar keiner Weise, beispielsweise durch Klopfeinrichtungen oder andere mcchaniscne Vorrichtungen zum Erzeugen von Erschütterungen
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beschränkt, und es besteht auch beispielsweise jede Möglichkeit, mit den Filterwänden zur Verbesserung der Staubabscheidungswirkung Elektroden zu kombinieren.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß wenigstens einige Filterwände der Durchströmung von zu reinigendem Medium entziehbar und beim Einsetzen der schwingenden Wellen entspannt sind.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt:
Fig. 1 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch die Ausführungsform eines Schlauchfilters für Gase nach der Erfindung;
Fig. 2 ist ein waagerechter Schnitt durch eine andere Ausführungsform.
Im einzelnen ist aus den Figuren das folgende zu entnehmen:
Das in Fig. 1 dargestellte Filter ist ein Schlauchfilter, d. h. daß seine Filterwände eine Gruppe von Ta sehen 1 in Schlauchform aus durchlässigem Stoff sind, dessen 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 3 2-> fortsetzt, der von einer Auslaßschleuse 4 verschlossen ist.
Die offenen Unterenden der Schläuche 1 sind in irgendeiner bekannten Weise an den Rändern von Öffnungen 5a in einer waagerechten Zwischenwand 5 J» befestigt, die das Gehäuse 2 vom Sammeltrichter 3 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. η
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 2 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, so daß sich insgesamt eine Venturiform ergibt. Der Oberteil des Gehäuses 2 ist mit 4r> 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 po- r>o larisierenden Typ, d. h. sie haben Weine 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 v-, Stecker 12 für einen Stromanschluß von außen zu dienen.
Die Schläuche 1 bestehen aus Stoffen, die Elektrizität entweder selbst leiten oder die in bekannter Weise mit leitenden Eigenschaften ausgerüstet sind, t>o Sie liegen etwa in der Mitte ihrer Längserstreckung mittels Leitern 13 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, br> 2. B. aus Metal!, ausgeführt und ist durch eine Leitung 14 geerdet.
In der Achse des sich erweiternden Teils 8c des Rohres 8 ist ein stabförmiger Motor angeordnet, z. B. eine auf Luftdruck ansprechende, schraubenartige Winde 15. Die Stange dieses Motors oder der schraubenartigen Winde 15 endet in einem Pfropfen 16 mit strömungsmäßig angepaßtem Rotationsprofil. Der größte Durchmesser dieses Profils entspricht nahezu dem Innendurchmesser 8/j des Venturihaises. Der einer schraubenartigen Winde ähnliche Motor kann, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, mittels radialer Arme 17 befestigt sein. Diese Arme 17 sind vorzugsweise ebenfalls stromlinienförmig gestaltet. Damit der Pfropfen 16 in der Ruhestellung der schraubenartigen Winde 15 sich deren Außenumfang ohne Erzeugung von Wirbeln anpaßt, ist das im übrigen zylinderförmige Innere der schraubenartigen Winde 15 außerhalb des von der Stange durchtretenen Teiles derart erweitert, daß die stromlinienförmige Verjüngung des Pfropfens 16 sich in diese Erweiterung des Endes des Inneren der schraubenartigen Winde 15 hineinschmiegen kann. Dies lassen die Fig. 1 und 2 in ihrem ausgezogenen Teil erkennen. Die schraubenartige Winde 15 wird derart betätigt, daß sich im eingefahrenen Zustand der Pfropfen ziemlich tief im erweiterten Venturirohr 8c und daher entfernt vom Venturihais 86 befindet. In dieser Lage wird die Gasströmung nicht behindert. Ist der Pfropfen 16 ausgefahren, wie dies in den gestrichelten Darstellungen der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, so befindet er sich ein gutes Stück diesseits des Venturihaises 8a und sogar außerhalb des Rohransatzes 8a innerhalb des Gehäuses 2.
Auf diese Weise entsteht die folgende Wirkung:
Zunächst sei angenommen, daß die im zu reinigenden Gas schwebenen Teilchen bereits elektrisch leitend seien, z. B. negativ aufgeladen. In diesem FaIi 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 Fig. 1 und 2. In diesem Zustand üben die Elektroden 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.
Dieser ausgewählte Niederschlag der Teilchen auf den Oberflächen der Filterschläuche hat in erster Linie den Vorteil, daß die Schläuche mit großen Poren oder im allgemeinen Durchlässen ausgebildet werden können. Für diese Betriebsweise lassen sich Schläuche 1 herstellen, in welche Löcher 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 schraubenartige Winde 15 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 Hb 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. Diese Schwingungen beaufschlagen völlig gleichmäßig die Schläuche 1, veranlassen sie zu schwingen und veranlassen daher das Abgleiten der auf ihnen angesammelten Teilchen in den Sammeltrichtcr 3.
Wenn auf diese Weise die schraubenartige Winde
15 in genügend nahe aufeinanderfolgenden Abständen betätigt wird, läßt sich bei 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 betreiben, mit anderen Worten zu vermeiden, daß die Teilchen sich, wie allgemein üblich, bis in das Innere des Filters hinein bewegen oder mechanisch fest auf der Filteroberfläche haften. Auf diese Weise wird nicht nur das Filter dauernd mit äußerst geringem Widerstand betrieben, sondern seine Standzeit wird so weit erhöht, daß dieser Begriff praktisch verschwindet. Außerdem beweist die Praxis, daß die durch Schwingungen abgelösten Teilchen fast ohne Reibung in den Sammeltrichter absinken.
Für die Praxis ist ferner wesentlich, daß der Verschluß des Venturihalses 8 b durch den Pfropfen 16 zur Erzeugung von Verdichtungsstößen nur während einer äußerst kurzen Zeit wirksam ist.
Dieser Zeitraum ist so kurz, daß sich an der vom Filter behandelten Gasmenge nichts ändert. Da die schraubenartige Winde 15 sich sehr schnell bewegt, verhindert der Pfropfen 16 nur den Durchtritt einer sehr geringen Gasmenge. Die Winde kann daher äußerst oft tätig werden, z. B. ein- bis zweimal in der Minute hin- und hergehen. Sie übt dann sehr gründlich die beschriebene Wirkung aus. Hat sich der Pfropfen
16 aus dem Venturihals 8a in der einen oder anderen Richtung heraus- oder hinausbewegt, so beeinflußt er die Strömung des Gases überhaupt nicht mehr.
Die schraubenartige Winde 15 kann in beliebiger Weise betätigt werden, z. B. abhängig von der Zeit oder abhängig von der Gasmenge, die das Filter seit der letzten Wirkung der Winde durchtreten hat, oder gemäß einer anderen Vorplanung. Die schraubenartige Winde 15 kann bei jeder Betätigung ein- oder mehrmals hin- und herbewegt werden.
Ferner erlaubt die Erfindung zahlreiche Abwandlungen, z. B. können die Venturirohre den Filtergehäusen im Hinblick auf die Gasströmung vorgeschaltet werden. Auch könnte im Hinblick auf die Zeichnungen die Strömung des Gases gegenüber den eingefügten Pfeilen umgekehrt sein. Die Filterschläuche könntCii \:\ umgekehrter Richtung, also von außen nach innen, beschickt werden, wenn sie genügend steif wären. Der Einlaß 7 für das zu reinigende Gas könnte ais Venturirohr ausgebildet sein.
Wenn die in dem stromenden 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. Jedoch ist in solchen Anwendungsfällen vorzuziehen, einen größeren Entstaubungsgrad zu erreichen, indem man die Teilchen vorher durch Ionisation auflädt. Zu diesem Zweck werden insbesondere ionisierende Elektroden verwendet, die /.. B. in der Zuführleitung 7 angeordnet
sind. Einfacher ist jedoch, die axialen Elektroden 11 mit Sprühspitzen oder anderen sprühenden Querschnittsverjüngungen 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 Pfropfenverschluß genügend wirkt. Solche einfachen Fälle treten in der Praxis auf, wenn die Teilchen aus natürlichen Gründen dazu neigen, Ballungen zu bilden, die nur äußerlich an den Filterwänden anhaften.
Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 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 Schläuche 1 geführt ist und dann versetzt durch die Achse des Venturis 8 im rechten Teil der Fig. 1.
Zur besseren Übersicht sind in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 für die gleichen Bauteile verwendet worden. Die Unterschiede dieser Bauart nach Fig. 2 gegenüber derjenigen nach Fig. 1 sind die folgenden:
In erster Linie ist der Raum im Gehäuse 2 oberhalb der waagerechten Zwischenwand 6, d. h. die Kammer für das eintretende Medium, durch eine senkrechte Zwischenwand 18 in zwei einzelne Räume 19« und 19b unterteilt worden. Diese Kammern stehen über Regelklappen 20a bzw. 20b mit der Leitung 7 in Verbindung.
Ferner ist in eine Seitenwand jeder 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 bzw. 22b. Diese Kolben werden durch bekannte und nicht dargestellte Mittel in eine gegenläufige Schwingbewegung versetzt.
Ehe die Schraubwindc 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 Teilkammer^ 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.
Es ist für eine besonders hohe Wirksamkeit günstig, die Wirkung dieser Schwinger auf diejenigen Schwin-
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..6Y-
gungen 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 6.
Die Anzahl der Kammern 19« bzw. 19/? 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.
Vorteilhaft ist ein Filter mit mehreren einfachen Einheiten, bei denen jede Einheit mit ihrem besonderen Venturi und eigener Schraubwinde zusammenarbeitet. Dabei können die Schraubwinden im gleichen Takt, aber mit einer gewissen Versetzung, zum Ansprechen gebracht werden. Wenn diese zeitliche Versetzung zum Ansprechen vom Fachmann richtig ausgewählt wird, lassen sich Interferenzwirkungen zwischen den einzelnen Schwingungssendungen der
unterschiedlichen Einheiten erreichen. Hierdurch wird die Ablösung und das Abgleiten der oberflächlich anhaftenden Teilchen, vor allem in besonders schwierigen Fällen begünstigt.
Wendet der Fachmann diese Lehre 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 Ablagerung der abgeschüttelten Verunreinigungen im Bunker. Außerdem lassen sich in schwierigen Fällen die Staubteilchen in Ballungen und nur oberflächlich anhaftend abscheiden.
Das erfindungsgemäße Filter ist nicht nur für Gase, sondern auch zur Reinigung von Flüssigkeitsfilter!! brauchbar unter der alleinigen Bedingung, daß diese Flüssigkeiten elektrisch isolierend sind. Die Filterwände können außer Schläuchen auch Taschen odei andere bekannte Ausführungsformen sein. Die räumliche Anordnung des Venturi ist beliebig zwischer dem Auslaß und dem Einlaß für die zu reinigender Medien.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (7)

Patentansprüche:
1. Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase und einem in deren Leitung angeordneten Venturirohr,dadurch gekennzeichn Jaßin der Leitung eine Bewegungseinrichtung 1,15) angeordnet ist zum schnellen Hin- und Herbewegen eines, den Venturihals (8fc) verschließenden Stopfens (16) an einer Stange mit einem Hub, dessen Umkehrpunkte weit vor und hinter dem Hals des Venturis liegen.
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), die 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 (8u, b, c) zusammenwirken.
4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre für den Venturihals (8 b) aus einem stromlinienförmigen Pfropfen (16) besteht, der mit stabförmigem Motor (15) 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 (8i>) erzeugten überlagern.
6. 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.
DE2321661A 1972-05-08 1973-04-28 Filter aus Filterwänden für Flüssigkeiten oder Gase Expired DE2321661C3 (de)

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