DE2406716A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING STRENGTH, THERMAL INSULATION MATERIAL - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING STRENGTH, THERMAL INSULATION MATERIALInfo
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Description
Universität SostookUniversity of Sostook
25 Eostock 1 25 Eostock 1
Ata Universitätsplatz 1Ata Universitätsplatz 1
Verfahren zur Herstellung von fest-elastischem, wärmedamniendeh MaterialProcess for the production of firm-elastic, thermally insulating deh material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fest-elastischem, porig-raumgreifendem, wärmedämmendem und geformten Material, insbesondere für die Bauindustrie, aber auch für andere Zwecke·The invention relates to a method for producing firm-elastic, porous-expansive, heat-insulating and shaped material, especially for the construction industry, but also for other purposes
Bekanntlich lassen sich aus geeigneten Partikeln durch Verschmelzen porige Materialien herstellen, so durch Sintern von Schüttungen bei der Temperatur des beginnenden Schmelzens· Gleich wie bei den durch Blähverfahren porig erzeugten Produkten sind die mechanischen Eigenschaften wenig befriedigend· Ein interessantes Produktionsprinzip ist in dem 1942 erteilten U.Se Patent 2,271.845 beschrieben: Partikeln aus vorgetrocknetem Lehm, keramik oder einigen Mineralien - ein allgemeines Kriterium der Eignung wird nicht angegeben - werden in Schwebe so stark und so lange erhitzt, daß nur ihre Oberflächen schmelzen, darauf werden sie noch in Schwebe oder in Auflage miteinander in Berührung gebracht, wobei sie an den Eontaktpunkten verschmelzen und nach dem Abkühlen feste porige Massen bilden· Dieses Verfahrensprinzip in der Variante der Auflage ist auch, das der weiter unten beschriebenen Erfindung· Als Vorzüge werden die der Ökonomie des Verfahrens aufgezählt, vom Produkt werden die hohe Porigkeit und die aus ihr sich ergebenden Eigenschaften der Leichtheit und der Wärme- und Schalldämpfung genannt, der Erfindungsgedanke wird nicht dabin weitergeführt, zu fragen, ob bei dem neuen VerfahrensprinzipIt is known that porous materials can be produced from suitable particles by fusing them, for example by sintering of loose fillings at the temperature of the beginning of melting produced products are the mechanical properties unsatisfactory An interesting production principle is described in U.S. Patent 2,271,845, issued in 1942: Particles from pre-dried clay, ceramic or some Minerals - a general criterion of suitability is not given - become so strong and so long in suspension heated so that only their surfaces melt, after which they are still in contact with one another in suspension or in contact brought, whereby they fuse at the contact points and after cooling form solid porous masses · This The process principle in the variant of the edition is also that of the invention described below those of the economy of the process are listed, the high porosity of the product and the resulting from it Properties of lightness and of heat and sound insulation called, the idea of the invention is not continued by asking whether the new procedural principle
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neue Strukturen mit neuen nützlichen mechanischen Eigenschaften bewirkt werden können« Die Patentschrift empfiehlt, nur Partikeln gleicher Größe anzuwenden, damit nicht durch Einlagern der kleinen in den Lücken zwischen den großen die Porigkeit verringert wird. Das Argument für eine die Nutzungsrate der.Eingangsstoffe vermindernde und deren Vorbereitung koarplizierende Vorschrift würde für Schüttungsstrukturen zutreffen, verkennt "jedoch bei dem neuen Verfahrensprinzip ein entscheidendes Moment der Strukturbildung· Die schlechtere Qualität des Produkts beim Einsatz ungleicher Partikeln wird durch das Schmelzen zu Tröpfchen der kleineren Partikeln verursacht, die bei den in der Patentschrift aufgeführten Varianten langer als die großen Partikeln in der Erhitzungszone bleiben· Die Hichtentdeckung der nach dem genannten Verfahrensprinzip erzielbaren eigentümlichen technisch wertvollen Strukturen bestätigt sich in den vorgeschlagenen Varianten, durch Beimischen von Asbestwolle oder von Treibmitteln die Porigkeit des Produkts zu steigern· Gleiches gilt von dem jüngeren, in der Offenlegungsschrift 1.4-71,408 der B.B.D· beschriebenen Verfahren der Selas Oorp·, das nur Partikeln, die in der Hitze zu Hohlkörpern gebläht werden, verwendet·new structures with new useful mechanical properties can be produced «The patent recommends only apply particles of the same size, so that the small ones do not become trapped in the gaps between the large ones the porosity is reduced. The argument in favor of reducing the rate of use of the input materials and their Preparing a co-complicating regulation would apply to pouring structures, but misunderstood "with the new one Process principle a decisive moment in structure formation · The poorer quality of the product when used of dissimilar particles is caused by the melting into droplets of the smaller particles that appear in the Variants listed in the patent stay longer than the large particles in the heating zone · The Discovery of the peculiar, technically valuable structures that can be achieved according to the process principle mentioned is confirmed in the proposed variants by adding asbestos wool or propellants to increase the porosity of the product · The same applies to the more recent one, in Offenlegungsschrift 1.4-71,408 der B.B.D · described method of Selas Oorp · that only Particles that are blown into hollow bodies in the heat are used
Mit der Erfindung wird bezweckt, die Voraussetzungen zur Herstellung eines für viele Anwendungsgebiete, insbesondere für die Bauindustrie, geeigneten Materials zu schaffen, wobei Abfälle nutzbringend verwertet werden können·The aim of the invention is to meet the requirements for To create a material suitable for many areas of application, in particular for the construction industry, whereby Waste can be usefully recycled
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Produktion von Materialien zu schaffen, die durch ihre besondere Struktur tragfähig formfest sind, aber zugleich größere Biegeelastizität als die Einsatzstoffe aufweisen, die durch ihren Volumenanteil an Luftporen eine geringe Dichte und großes Nutzvolumen im Vergleich mit den eingesetztenIt is the object of the invention to provide a method for production of materials that are stable in shape due to their special structure, but at the same time larger Have flexural elasticity than the input materials, which have a low density due to their volume fraction of air pores and large usable volume compared to the ones used
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Stoffen aufweisen, die durch, den großen Anteil an Luftporen in Verbindung mit den kleinen Abmessungen der Strukturbausteine wärmedämmend wirken., die. aus reichlich ver-Substances that have a large proportion of air pores in connection with the small dimensions of the structural components have a heat-insulating effect., which. from abundant
und die nicht brennbar fügbaren Stoffen hergestellt werden können^ z,B. Silikate, oder brennbar, z.B. Kunststoffe sind*and the non-combustible joinable materials can be produced ^ z, B. Silicates, or flammable, e.g. plastics are *
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das als Federkettung bezeichnet wird.According to the invention, the object is achieved by a method which is referred to as a spring chain.
Geeignet sind Stoffe, die in der Hitze zähflüssige Schmelzen bilden und die in der Form von Körnern oder Splittern, im folgenden meist Partikeln genannt, vorliegen. In dichter Streuung werden die Partikeln während ihres Fluges durch eine Zone der Erhitzung so rasch und so stark erhitzt, daß sie sich mit einer Schmelzhaut überziehen, ohne im Kern zu erweichen· Die Verweilzeit in der Zone der Erhitzung muß in bestimmten Schranken bleiben} Partikeln mit verschiedener Masse und verschiedenem ärodynamischen Widerstand können durch Anwendung des Gleichstroms beim Erhitzen im Flammengas und zusätzlich durch Zwangskonvektion mit Beschleunigung des Gases auf die gleiche Verweilzeit gebracht werden· Sie prallen nach dem Verlassen der schmelzheißen Zone gegen eine geformte Unterlage oder Auflage, wo die später auftreffenden Partikeln Punktverschmelzungen eingehen mit den zuvor angekommenen, wegen der dichten Streufolge noch nicht abgekühlten Partikeln. Dadurch bilden sie die neuartige Struktur, die nach dem Abkühlen das Material mit den genannten Eigenschaften ergibt, wie nun dargelegt wird.Substances that melt viscous in the heat are suitable and which are in the form of grains or splinters, usually referred to below as particles. In poet Scattering, the particles are heated so quickly and so strongly during their flight by a zone of heating that that they are covered with a skin of enamel without softening in the core · The time spent in the heating zone must remain within certain limits} Particles with different masses and different aerodynamic resistance can be achieved by using direct current during heating in the flame gas and additionally by forced convection with acceleration of the gas can be brought to the same residence time · They rebound after leaving the hot melt Zone against a shaped base or support, where the particles that later hit the point merge with the previously arrived particles that have not yet cooled down due to the dense scattering sequence. This is how they form the novel structure which, after cooling, results in the material with the properties mentioned, as shown below will.
In einer Schüttung erlangt jede Partikel Dreipunktauflage und durch Abrutschen in ihre Tiefstäage meist noch einen weiteren Kontakt mit Nachbarn. Dadurch ist große Eaumerfüllung und große Dichte gegeben. Eine Partikel im Innern der Schüttung erlangt im Mittel mindestens sechs Kontakte, die beim Sintern verschmelzen. Die Sinterstruktur wirdIn a bed, each particle achieves three-point support and usually one more when it slips into its deepest part further contact with neighbors. This results in great space filling and great density. A particle inside the bulk has an average of at least six contacts that fuse during sintering. The sintered structure will
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durch ein Gitterwerk von Tetraedern präsentiert, in dem jede Kante durch, zwei Verschmelzungen an einer Partikel gegeben ist; sie ist deshalb starr« Bei der Federkettung bilden die zuerst aufgeprallten Partikeln die Grundschicht mit kleinen Haftflächen und schwacher Haftung auf der Unterlage, ζ ·Β* auf zunderfreiem Stahlblech.. Die nachfolgenden Partikeln verschmelzen mit den unterliegenden im zufälligen Treffpunkt· Die dünnen Schmelzhäute gestatten nur geringe Abplattung, die Querschnittflächen der Verschmelzungen bleiben klein, sie bilden die genannten Punktverschmelzungen. Die Zähigkeit der Schmelzhäute verhindert das Abrutschen, die Partikeln werden an ihrem ersten Verschmelzungspunkt festgehalten und ein Teil von ihnen verbleibt mit dieser einen Punktauflage· Eine Teilmenge hat nach dem Aufprall und Verschmelzen ein genügendes Drehmoment, um zu kippen und erreicht eine zweite Berührung und Verschmelzung mit der gleichen oder einer benachbarten Partikel· Nur ein geringer Teil erfährt noch eine zweite Kippung um die durch die zwei ersten Verschmelzungspunkte gebildete Achse, groß genug für die Dreipunktberührung und -verschmelzung. Somit entsteht eine raumgreifende Strukturj die Porenabmessungen sind in der gleichen Größenordnung wie die Partikeln, die Dichten sind wesentlich geringer, die Nutzvolumina sind wesentlich größer als die Volumina von Schuttungen·presented by a latticework of tetrahedra in which each edge is given by two fusions on a particle; it is therefore rigid «With the spring chain The particles that hit first form the base layer with small adhesive surfaces and weak adhesion to the substrate, ζ · Β * on scale-free sheet steel .. The following Particles merge with the underlying in the random meeting point · Allow the thin melting membranes only slight flattening, the cross-sectional areas of the fusions remain small, they form the aforementioned Point fusions. The toughness of the melting membranes prevents them from slipping off, the particles get on their first Merging point held and part of them remain with this one point support · Has a subset after impact and fusion, sufficient torque to tilt and achieve a second contact and fusion with the same or a neighboring particle · Only a small part experiences a second tilt around the axis formed by the first two merging points, large enough for the three-point contact and -merger. This creates a space-consuming structure the pore dimensions are in the same order of magnitude as the particles, the densities are much lower, the usable volumes are much larger than the volumes of debris
Der Wärmetransport durch ein poriges Material setzt sich, aus der Wärmeleitung in der Festkörperstruktur und aus der Wärmeleitung durch Konvektion und Diffusion der Porenluft zusammen· Der erste Anteil ist durch die Umwege und durch die kleinen Querschnitte in den Verschmelzungen gegenüber dem kompakten Material stark verringert. Der konvektive Warmetransport hängt von der Größe der Poren ab} er sinkt unter den bekanntlich kleinen Wärmetransport der Diffusion, wenn die Konvektionsgeschwindigkeit kleiner ist als die Zeit des mittleren Verschiebungsquadrats über denThe heat transport through a porous material continues, from the heat conduction in the solid structure and from the heat conduction through convection and diffusion of the pore air together · The first portion is opposed by the detours and by the small cross-sections in the mergers the compact material greatly reduced. The convective heat transport depends on the size of the pores} it falls below the known low heat transport of diffusion when the convection speed is lower than the time of the mean square displacement over the
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Porendurchmesser, was bei circa 2 mm eintritt.Pore diameter, which occurs at around 2 mm.
Die porösen Sinterstrukturen haben mangelhafte Verschmelzungen, weil die durchgehende Erhitzung einer Schuttung gerade nur bis zur Temperatur des beginnenden Schmelzen© geführt werden darf, ansonst würde man einschmelzen· Dage gen bei der Federkettung mit kurzer 9 nicht durchgehendes Erhitzung der Partikeln wird in den Schmelzhäuten die !Tem peratur der Zähflüssigkeit; erreicht s die vollkommenne^ nach dem Abkühlen zugfeste VerSchmelzungen gewährleistetοThe porous sintered structures have poor mergers, because the continuous heating of a Schuttung may be performed just only up to the temperature of incipient melting ©, otherwise it would melt down · Dage gen in Federkettung short-9 non-continuous heating of the particles is in the melting hides the! Tem perature of the viscosity; s ^ reaches the vollkommenne after cooling, high tensile strength fusions gewährleistetο
Die Partikeln im. Innern der Struktur weisen selten w&ks? als vier Punktirerschmelzmigen auf s die taeistsa aber Verschmelzungen mit mindestens zwei Haohbasa^ sie sind Glieder durchgehender Ketten· Die kleinen Quessohaitfee klein gegenüber den Flächen der Breipuaktauflagen - ves leihen den Punktverschmelzungen Blegeelsstislfcäfc, sie wirken in den gewinkelten Ketten als !feder gelsoke tikeln, die mit mehr als zwei Haoübsro Verselüae haben,, bilden Verzweigungen und bewirkst la efea Verteilung ein räumliches Gitterwerk» desseo Maschen dus?©!i Ketten mit zwei oder taehr Partikeln gebildet werden imd als federnde Bögen wirkea* Dadurch ■"ergibt sieh die elastische und zugleich fest® Strukfcta? dss Materials"«,The particles in the. Inside the structure rarely show w & ks? as four Punktirerschmelzmigen on s die taeistsa but fusions with at least two Haohbasa ^ they are links of continuous chains · The small Quessohaitfee small compared to the surfaces of the Breipuaktauflage - ves lend the point fusions Blegeelsstislfcäfc, they act in the angled chains as! feder gelsoke have more than two Haoübsro Verselüae, form branches and cause the efea distribution a spatial lattice work "desseo meshes dus? ©! i chains with two or more particles are formed and act as resilient arcsea * This results in the elastic and at the same time firm ® Strukfcta? Dss Materials "",
Die mit einem gegebenen Einsatzstoff erzielten hängen von den Parametern des Verfahrens ab« Die Paraü@fe©s sind insbesondere die mittlere Partikelgröße, die Pasfei=· kelexzentrizität, die PartikelgrößenverteilUDg* di© Sem=»Those achieved with a given input material depend on the parameters of the process are in particular the mean particle size, the Pasfei = eccentricity, the particle size distributionUDg * di © Sem = »
Strahlung
peratur und die SYiftriffH der heißen Zones dereß
die Fluggeschwindigkeit, die Streudichte ußd der Absfcaad
der heißen Zone von der Unterlage« Die meisten Parameter
können unabhängig von einander einzeln variiert und die den jeweiligen Zweck optimalen Kombinationen erprobt, ei
gesteuert und zum Teil auch im laufenden Produktionsbe
nachgesteuert werden*radiation
temperature and the SYiftriffH the hot zone s deress the flight speed, the scattering density USSD the Absfcaad the hot zone of the base "Most parameters can independently of each other individually varied and tested each purpose optimum combinations, egg controlled and partly in the current Production control can be readjusted *
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention is intended below using an exemplary embodiment are explained in more detail.
Als erstes Beispiel wird die Herstellung von Bauplatten der Größe 0,5 x 0,5 m und der Masse 6 kg aus Abfallglas beschrieben. Abfallglas, bestehend zss aus Glasbruch, Einwegflaschen, Konservengläsern usw· fällt in den Wohngebieten industrialisierten Ländern in großen Massen an und kann wegen der unterschiedlichen Herkunft mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften nicht durch Einschmelzen regeneriert werden.The first example is the production of building boards with a size of 0.5 x 0.5 m and a weight of 6 kg from waste glass described. Waste glass, consisting of broken glass, one-way bottles, Preserving jars, etc., occur in large quantities in the residential areas of industrialized countries may because of the different origins with different thermal properties cannot be regenerated by melting down.
Die Federkettenstruktur zeichnet sich durch große Toleranz gegenüber den Unterschieden der thermischen Ausdehnung des Einsatzmaterials aus, begünstigt durch die kleinen Ver» Schmelzungsquerschnitte und durch die Elastizität, so daß nahezu alles Abfallglas an der Strukturbildung teilnimmt· Als sprödbrüchig kann es leicht in Wälzmühlen und Walzenmühlen auf die geeignete Korngröße, ζ·Β· Siebdurchlauf bei 2,5 mm lichter Maschenweite mit geringem Anteil an Glasmehl zerkleinert werden· Ein geringer Anteil von Kleinstpartikeln, die in der Erhitzungszone zu Tröpfchen schmelzen, beeinträchtigt nicht die Bildung der Struktur.The spring chain structure is characterized by great tolerance to the differences in thermal expansion of the Input material, favored by the small sales » Melting cross-sections and due to the elasticity, so that almost all waste glass takes part in the structure formation As brittle, it can easily be put in roller mills and roller mills to the appropriate grain size, ζ · Β · through sieve 2.5 mm clear mesh size with a small amount of glass powder A small amount of very small particles, which melt into droplets in the heating zone does not affect the formation of the structure.
—2 —1 Beider genannten Korngröße müssen circa 0,25 S cm s Partikeln aufprallen, um die strukturbildenden Punktverschmelzungen zu gewährleisten. Als Spaltweite für die Streuung an der Produktionsstelle wird 8 cm gesetzt· 100 g s~^ sind einzustreuen und die Produktionszeit für die Bauplatteneinheiten ist 1 Minute. Glas bildet zwischen 600 und 800° 0 die zähe Schmelzhaut. Mit Berücksichtigung der auch in den Kern der Partikeln vordringenden Wärme müssen auf 100 g Glas 13 kcal Enthalpie übertragen werden· Sie soll durch Verbrennen von Stadtgas der Norm Hu =3800 kcal N VL^ mit der gerade zureichenden Luftmenge geliefert werden.—2 —1 Both of the mentioned grain sizes have to impact about 0.25 ½ cm s of particles in order to guarantee the structure-forming point fusions. 8 cm is set as the gap width for the scattering at the production site. 100 g s ~ ^ are to be scattered and the production time for the building board units is 1 minute. Glass forms the tough enamel skin between 600 and 800 ° 0. Taking into account the heat penetrating into the core of the particles, 13 kcal enthalpy must be transferred to 100 g of glass.It should be delivered by burning town gas of the standard H u = 3800 kcal N VL ^ with just enough air.
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Im idealen Gegenstromprozeß würden 3 »4 1 Stadtgas ausreichen} um aber das Erweichen im Eern zu vermeiden, muß die Enthalpie rasch bei großen Temperaturdifferenzen übertragen werden, und um den verschiede mm schweren Partikeln angenähert gleiche Verweilzeit zu sichern, wird ein Gleichstromverfahren am einfachsten· Gesetzt sei nun freier Fall beim Einstreuen, Zwangskonvektäon des Flammenstroms ab-»· wärts im Schacht und Verbrennung von 12 1 s Stadtgas· Davon sind 15 % für den seitlichen Wärmeverlust gerechnet· Die Temperatur des Verbrennungsgases am Ausgang des Flammenschachts errechnet sich zu 1300° 0, das StrömungsvolumenIn the ideal countercurrent process 3 »4 1 town gas would be sufficient} but in order to avoid softening in the core, the enthalpy must be transferred quickly at large temperature differences, and in order to ensure approximately the same residence time for the different mm heavy particles, a cocurrent process is the simplest Let free fall when littering, forced convection of the flame flow downwards in the shaft and combustion of 12 1 s town gas 15 % of which is calculated for the lateral heat loss The temperature of the combustion gas at the exit of the flame shaft is calculated as 1300 ° 0, the flow volume
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zu 100 1 s see, die Flammengeschwindigkeit zu 8 m s ,ein üblicher Wert bei technischen Feuerungen· Die Verweilzeit bis zur Bildung der Schmelzhaut liegt bei 1 see· Eine günstige Länge des Flammenschachts circa 2 m ergibt sich, wenn er oben 25 cm weit ist· Die mit der allmählichen Verengung erzwungene Beschleunigung des Flammenstroms kompensiert die in gleichförmigen Strom unterschiedliche Sinkgeschwindigkeit kleinerer und größerer Partikeln zu der geforderten gleichen Verweilzeit·to 100 1 s see, the flame speed to 8 m s Usual value for technical furnaces · The dwell time until the formation of the enamel skin is 1 second · One A favorable length of the flame shaft about 2 m results when it is 25 cm wide at the top · The one with the gradual narrowing Forced acceleration of the flame flow compensates for the different rate of descent in a steady flow smaller and larger particles at the same required residence time
Nach diesen Vorgaben bereitet die Ausführung mit bekannten technischen Mitteln keine Schwierigkeit· Die Glassplitter werden vom Förderband auf ein taschenformiges Büttelsieb aufgegeben und von ihm aus oben in den Flammenschacht eingestreut· Kurz unter dem Hüttelsieb sind beiderseits und verdeckt die zwei Beinen der schräg nach unten gerichteten Brenner angeordnet· Der Mündung des Flammenschachts unmittelbar benachbart in der Sichtung entgegen dem Plattentransport befindet sich die öffnung des nach oben geführten Abzugsschachts, durch den der Flammenstrom abgesaugt wird· Das Unterlagebett wird durch U-förmige Segmente aus Stahlblech gebildet und wird mit 5/6 cm s Vorschub auf einer Baupe gefahren· In Abständen von 50 cm sind Querwände angeordnet· Beim Abwinkein der Segmente über dem vorderen Baupenrand fallen die fertigen Platten&n· Das Unterlagebett läuft in einem Tunnel, der durch eine mit den BändernAccording to these specifications, the execution with known technical means does not present any difficulty · The glass splinters are from the conveyor belt onto a bag-shaped Büttelsieb abandoned and sprinkled from it up into the flame shaft · Shortly below the Hüttelsieb are on both sides and conceals the two legs of the burner, which is inclined downwards · The mouth of the flame shaft directly adjacent in the sighting against the plate transport is the opening of the upwardly guided Flue duct through which the flow of flames is extracted · The underlay bed is made up of U-shaped segments made of sheet steel formed and is moved with a feed of 5/6 cm s on a building When the segments are bent over the front edge of the building, the finished panels fall & n · the underlay bed runs in a tunnel that goes through one with the tapes
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~ Q —~ Q -
der beiden Sch.aoh.te verschweißten Blechhaube gebildet wird* Der freie Querschnitt wird beiderseits der Produktionsstelle durch eine oder zwei der Querwände gescübssen, so daß die Zwangskonvektion der Flammengase durch den Absaugventilator gesteuert werden kann*.of the two Sch.aoh.te welded sheet metal hoods will * The free cross-section will be on both sides of the production site gescübssen through one or two of the transverse walls, so that the forced convection of the flame gases by the exhaust fan can be controlled *.
Als zweites Beispiel, bei dem nach, dem ersten Beispiel, jedoch bei höheren Temperaturen verfahren wird, sei Basalt als ein in unbegrenzten Mengen greifbares Ausgangsmeterial genannt»As a second example, in which after, the first example, However, if higher temperatures are used, basalt is a raw material that can be used in unlimited quantities called"
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: WEBER, ULRICH VON, PROF. DR., DDR 2500 ROSTOCK, DD |
|
8130 | Withdrawal |