DE2622988A1

DE2622988A1 - Verfahren und anordnung zur regelung der schlammwichte oder -konzentration an abscheidern

Info

Publication number: DE2622988A1
Application number: DE19762622988
Authority: DE
Inventors: Helmut F Prof Dr Trawinski
Original assignee: Amberger Kaolinwerke GmbH
Current assignee: Amberger Kaolinwerke GmbH
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1976-05-21
Publication date: 1977-11-24
Also published as: DE2622988C2; US4216081A; AU2532277A; AU513250B2; ZA773006B; BR7703276A

Description

D,P_L-,No. BERNHARD RICHTER . _NOTNB μ« 1976

PATENTANWALT ™Ϊ2$Ζ$§

Telegramm: Pafri

Firma AMBERGER KAOLINWERKE GmbH, 8452 Hirschau/Opf.

"Verfahren und Anordnung zur Regelung der Schlammwichte oder -konzentration an Abscheidern"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und dazugehörige Anordnungen zur Regelung der Schlammwichte oder -konzentration an Abscheidern für die naßmechanische, ohne oder mit Zentrifugalkraft erfolgende Trennung von Feststoffen aus Suspensionen. Dazu ist man bisher so vorgegangen, daß man entweder aufgrund von Messungen der Trübe im Labor eine Steuerung, oder aber durch Messung der Trübe mittels Isotropenstrahlen eine synchrone Regelung des Austrages am jeweiligen Austragsorgan und damit der Abzugsgeschwindigkeit vornahm; Die letztgenannte Regelung ist außerordentlich aufwendig und verlangt darüberhinaus die Einhaltung strenger Sicherheitsvorschriften. Die erstgenannte Methode durch Messung der Trübewichte im Labor und nachträgliche Einstellung am Austragsorgan ist für den praktischen Betrieb ungenügend, bzw. mangelhaft, da sie den Abscheider immer nur auf einen zeitlich bereits zurückliegenden Betriebszustand, nicht aber auf den zur Zeit vorliegenden Betriebszustand einstellen kann.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß zum einen eine einwandfreie Regelung entsprechend dem jeweils vorliegenden Betriebszustand erfolgt und andererseits diese Regelung mit einem verhältnismäßig geringen apparatemäßigen Aufwand durchführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erläuterten Art zunächst mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Viskosität des austretenden, aus den abgeschiedenen Feststoffen gebildeten Schlammes gemessen und bei zunehmender (abnehmender) Viskosität der Durchtrittsquerschnitt des Austragsorganes vergrößert (verringert) wird der Art, daß die Viskosität und damit die Schlamrawichte etwa auf einen einstellbaren Wert konstant gehalten wird. Es hat sich gezeigt, daß die Viskosität des austretenden Schlammes eine Regelgröße ist, die mit einwandfreiem Ergebnis zur Einregelung der Schlammwichte oder -konzentration verwendet werden kann. Der apparatemäßige Aufwand zur Messung der Viskosität und Regelung des Durchtrittsquerschnittes des Austragsorganes kann verhältnismäßig gering sein. So kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Viskositätsbestimmung das Gewicht der in einem Durchlaufgefäß mit Viskositätsabhängigkeit verschieden hoch angestauten Schlammenge verwendet werden. Die hierzu und zur Regelung des Durchtrittsquerschnittes des Austragsorganes notwendige Apparatur ist sehr einfach und kann aus wenigen, rein mechanischen Bauteilen bestehen. Hinzu kommt, daß mechanische Bauteile gegen die bei Naß-

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abscheidern zwangsläufig vorhandene Feuchtigkeit und Verschmutzung sehr unempfindlich und daher im Betrieb robust und störunanfällig sind.

Als Anordnung zur Durchführung der vorgenannten Verfahrensmaßnahmen wird mit der Erfindung bei einem Abscheider z.B. einem Hydrozyklon, bei der der Schlamm aus einem Austragsorgan, z.B. einer Unterlaufaustragsdüse, austritt, mit der Erfindung vorgeschlagen, daß unterhalb des Austragsorganes ein Viskositätsmessbehälter angeordnet ist, der den aus dem Austragsorgan austretenden Schlammstrom ganz oder teilweise aufnimmt und durch einen gegenüber seinem Querschnitt verengten Auslaß abfließen läßt und daß eine der Konstanthaltung der Viskosität und Trübewichte des austretenden Schlammstromes dienende Regelvorrichtung vorgesehen ist, die mit Zunehmen (Abnehmen) der im Viskositätsmessbehälter oberhalb dessen Auslaß befindlichen Schlammenge des Durchtrittsquerschnitt des Austragsorganes vergrößert (verringert). Mit dem Anstau der Schlammenge steigt die Durchflußgeschwindigkeit am Auslaß des Viskositätsmessbehälters, während mit dem Ansteigen der Viskosität diese Durchflußgeschwindigkeit abnimmt. Es wird also bei einer zu hohen Viskosität durch Anstau die Schlammenge im Viskositätsmessbehälter erhöht. Dies hat ein erhöhtes Gewicht des Behälters und damit eine Vergrößerung des Durchtrittsquerschnittes des Austragsorganes zur Folge, bis sich die gewünschte, bzw. erforderliche Durchflußgeschwindigkeit am Behälter einregelt. Hiermit erfolgt eine Einregelung der dieser Geschwindigkeit proportionalen Schlammaustragsmenge am Austragsorgan des Abscheiders. Es wird also mit Hilfe der Messung der Viskosität die für die Weiterverarbeitung wichtige Konstanz der Dichte des Schlammes erreicht. Außerdem kann damit die Schlammdichte auf einen möglichst hohen Wert, d. h. eine möglichst hohe Konzentration gehalten werden, bei der die Trennung wesentlich

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besser erfolgt als bei einem dünnen Schlamm. Ein solcher Viskositätsmessbehälter arbeitet zum einen einwandfrei und ist zum anderen gemäß dem Ziel der Erfindung ein sehr einfaches und damit mit geringen Kosten herstellbares, sowie im Betrieb robustes und störunanfälliges Bauteil.

Die Regelung des Schlammaustrages am Austragsorgan kann durch elektrische, hydraulische oder pneumatische Verstellung eines entsprechenden Drosselventiles erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dies mechanisch in der Weise geschehen, daß als Regelvorrichtung ein Gestänge mit einem einstellbaren Gewicht dient, wobei auf das Gestänge das Gewicht des Viskositätsmessbehälters einwirkt, und daß das Gestänge das Gewicht des Viskositätsmessbehälters mit dem einstellbaren Gewicht vergleicht und über ein mechanisches Stellorgan den Durchtrittsquerschnitt des Austragsorganes entsprechend dem Gewichtsunterschied verstellt. Als mechanisches Stellorgan, bzw. Drosselvorrichtung kann nach der Erfindung ein den Querschnitt des Austragsorganes verändernder Dorn vorgesehen sein.

Wie erwähnt kann der Abscheider ein Hydrozyklon sein, wobei eine entsprechende Verstellung der Unterlaufaustragsdüse erfolgt. Auch kann die Erfindung als Schlammwichteregler für Absetztanks (Kläreindicker) eingesetzt werden, wobei entsprechend der Viskositätsmessung entweder Drosseldorn und Austragsorgan zusammenwirken oder eine Einstellung der den Schlammaustrag in bekannter Weise bewirkenden Membranpumpe geschieht. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist ferner der Aufstromklassierer, wobei die Regelanordnung wiederum mit einem Drosseldorn arbeitet oder aber auf dessen Ventil einwirkt. Auch hierbei wird die Viskosität als Indikator und Regelgröße für die Regelung der Schlammwichte benutzt. ■ 709847/0582

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der nachfolgenden Beschreibung und der dazugehörigen Zeichnung von Ausführungsbeispielen der Erfindung zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1, 2: Die Prinzipdarstellung eines Viskositätsmessbehälters,

Fig. 3 bis weitere Ausgestaltungen eines solchen Viskositätsmessbehälters,

Fig. 6 bis die Anordnung eines solchen Viskositätsmess-

8:

behälters zur Regelung der Unterlaufaustrags-

düse von Hyydr ο Zyklonen,

Fig. 9: schematisch die Anordnung eines Viskositätsmessbehälters nach der Erfindung zur Regelung an einem Kläreindicker,

Fig. 10: die Anordnung eines Viskositätsmessbehälters nach der Erfindung zur Regelung an einem Schwanenhals-Aufstromklas sierer.

Der Viskositätsmessbehälter 1 ist topfartig ausgebildet und besitzt in diesen Beispielen einen oberen zylindrischen Teil 2, einen sich daran anschließenden, nach unten verjüngenden konischen Teil 3 und einen Austrag 4. Der aus dem jeweiligen Austragsorgan, z.B. der Unterlaufaustragsdüse eines Hydrozyklones ausgetragene Schlamm 5 fließt kontinuierlich durch den Viskosität smessbehält er hindurch und tritt gemäß Ziff. 6 aus dessen Aus trag 4 aus. Dabei kann der Behälter 1 vom gesamten Austrage-

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schlamm (Hauptstrom) oder nur von einem Teil des Schlammes (Nebenstrom) durchflossen werden. Ist der Feststoffgehalt des Schlammes 5 hoch, so hat dies sowohl eine entsprechende Erhöhung der Trübewicht, als auch eine erhöhte effektive Viskosität des Zweiphasengemisches zur Folge. Damit ergibt sich primär eine Verringerung der Auslaufgeschwindigkeit des Schlatnmstromes 6 aus dem Austrag 4 und hiermit sekundär ein Ansteigen des Füllpegels 7 im Behälter 1 bis zum Erreichen der zur kontinuierlichen Förderung erforderlichen Durchflußgeschwindigkeit. Während It. Fig. 1 bei dickem Zulauf 5 und zunächst kleineren Austrittsgeschwindigkeit des Schlammstromes 6 sich ein relativ hoher Füllpegel 7 ergibt, ist in der Darstellung der Fig. 2angenommen, daß der Zulauf 5' nur eine dünne Konzentration hat. Hieraus ergibt sich

eine geringere Viskosität des Schlammstromes 6' und damit eine geringere Pegelhöhe 7'. Die Differenzhöhe H ist die zur Regelung benutzte Messgröße. Das im Fall der Fig. 1 erhöhte Volumen ergibt in Verbindung mit der in diesem Fall zugleich höheren Trübewichte gegenüber dem Betriebszustand nach Fig. 2 ein merklich gesteigertes Füllgewicht des Behälters 1. Dieser Gewichtsunterschied kann durch Wiegung zur geregelten Konstanthaltung der Konzentration des austretenden Schlammstromes 2 ausgenutzt werden. Dabei empfiehlt es sich, zur Grob- oder Bereichsanpassung am Austrag 4 eine auswechselbare Auslaufdüse 8 vorzusehen (Fig. 3). Ebenso kann gemäß Fig. 4 statt der Düse 8 ein axial verschiebbarer Drosseldorn 9 vorgesehen sein, der gegebenenfalls über ein Gestänge 10 automatisch regulierbar ist. Damit ist der Viskositätsmessbehälter 1 auf den in Frage kommenden Regelbereich einstellbar, der sich im wesentlichen aus der gesamten Kapazität des Abscheiders, z. B. eines Hydrozyklones, und der zu

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erwartenden Konsistenz des Schlammes 5 ergibt. Die beiden vorgenannten Faktoren bestimmen die Schlatnmaustragsmenge per Zeiteinheit. Es versteht sich, daß auch das
Volumen des Messbehälters 1 auf die per Zeiteinheit zu erwartende Schlammaustragsmenge konstruktiv abgestimmt werden muß.

Fig. 5 zeigt das Prinzip einer schwenkbaren Lagerung des Viskositätsmessbehälters 1 zur Verschiebung der Höhenlage bei veränderten Füllgewicht. Die Nullstellung wird durch ein Gegengewicht 12 austariert, das auf dem Waagebalken 13 verstellbar ist. Statt der Drehlagerung 11
kann auch eine Parallelführung mittels Lenker 14, 15
und 16 vorgesehen sein, die in Fig. 6 dargestellt ist. Damit bleibt der Viskositätsmessbehälter 1 beim Absenken oder Anheben in der Vertikallage. Ferner zeigt Fig. 6, wie diese Anordnung zur Konstanthaltung des Feststoffgehaltes im Unterlauf eines Hydrozyklones 17 durch
Benutzung der Schlamm-Viskosität als Messgröße des
Regelkreises verwendet werden kann. Ein Dorn 18 ist
über eine Konsole 19 an der Oberseite des Messbehälters 1 befestigt und dringt ganz oder teilweise in die Unterlaufaustra,gsdüse 20 des Hydrozyklones 17 ein. Ist der Feststoffgehalt des bei 20 austretenden Schlammes
gemäß Ziff. 5 in Fig. 1 zu hoch, so steigt der Schlammpegel 7 im Behälter 1 an. Dadurch erhöht sich, wie erläutert, das Schlammgewicht im Behälter 1 und er bewegt sich nach unten. Dies hat eine Vergrößerung des Durchtrittsquerschnittes 21 an der Unterlaufaustragsdüse 20 und damit eine Verdünnung des dort austretenden Schlammes

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zur Folge. Diese Verdünnung wiederum bewirkt ein Absenken des Schlammpegels 7 im Behälter 1. Ist die Viskosität des Schlammes in diesem Behälter 1 zu geling und damit der Schlammpegel 7 zu niedrig, so hat dies eine entsprechende Verringerung des Gewichtes des Behälters 1 und damit sein Anheben zur Folge, wodurch sich wiederum eine Verringerung des Spaltes 21 durch den Dorn 20 ergibt. Die vorstehend beschriebene Regelanordnung pendelt sich auf einen bestimmten Wert in der Konzentration des Schlammaustrittes aus dem Spalt 21 der Düse 20 ein, wobei dieser Wert durch die Lage des Gewichtes 12 auf dem Waagebalken 13 einstellbar ist. Um einen ruhigen Betrieb zu gewährleisten, empfiehlt sich der Anbau einer Dämpfungsvorrichtung (nicht gezeichnet) für die Schwenkbewegung des Hebels 13.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist die erläuterte Parallelaufhängung 13 - 16 über die Verlängerung 22 des Lenkers 14 fest am Mantel des Hydrozyklones 17 angebracht .

Die Anordnung könnte gemäß Fig. 7 auch in der Weise verwirklicht werden, daß sich der Dorn 18? im Inneren des Zyklones 17 befindet und dessen Unterlaufaustragsdüse 20 von oben her verschließen kann. Der Dorn 18' befindet sich auf einem Hebel 23, der um das Lager 24 eines fest am Zyklon angebrachten Tragarmes 25 schwenkbar ist. Die Schwenkbewegung des Messbehälters 1 wird über den Lenker 26 auf den Hebel 23 übertragen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel erfolgt mit dem Öffnen oder Vergrößern des Durchtrittsquerschnittes

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21 ein Dünnlauf und mit dem Verringern dieses Querschnittes ein Dicklauf des aus der Düse 20 austretenden Schlammes.

Fig. 8 zeigt eine Einrichtung, deren Aufbau ähnlich der Anordnung nach Fig. 6 ist. Nur erfolgt hier die Verringerung des Austrittsquerschnittes der Düse 20 durch Anquetschen eines elastischen Rohres 27 an der Stelle 27' durch einen Stempel 28, der hier die Funktion des Domes 18 übernommen hat. Auch mit diesem Beispiel wird die Konzentration des aus dem Hydrozyklon 17 austretenden Schlammes konstant gehalten.

An Stelle des Domes 18, 18' oder des Stempels 28 kann man die Änderung des Gewichtes des Viskositätsmessbehälters 1 auf eine andere Vorrichtung zur entsprechenden Änderung des Durchtrittsquerschnittes 21 der Austragsdüse 20 einwirken lassen. Dies kann eine hydraulische, pneumatische oder elektrische Verstellvorrichtung des Durchtrittsquerschnittes sein.

Fig. 9 zeigt die Anordnung eines Viskositätsmessbehälters 1 nach der Erfindung an einem Kläreindicker (Klärer, bzw. Eindicker, je nach Aufgabenstellung), wobei in der Zeichnung ein Rundeindicker dargestellt ist. Ebenso wäre das Anbritffen des Viskositätsmessbehälters an einem Längseindicker oder an einem Absetzbehälter (oder Eindickspitze) ohne Krählwerk möglich. Sämtliche Kläreindicker-Typen können durch Überlastung auch als Trenneindicker (HydroSeparatoren),

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d. h. als Stromklassierer ohne Aufstrom, gefahren werden Auch hierbei ist die Erfindung sinngemäß anwendbar.

Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Rundeindicker 29 ist mit einem Krählwerk 30 versehen. Unterhalb Seines Konuskratzers 31 befindet sich die Austragsdüse 32, deren Durchtrittsquerschnitt mittels eines Domes verringert oder vergrößert werden kann, der in diesem Beispiel mit 33 beziffert ist. Der Dorn ist hier über eine Konsole 34 mit dem Messbehälter 1 verbunden. Der aus dem Austrag 4 des Behälters 1 austretende Schlamm wird in einem Pumpensumpf 35 gesammelt und hieraus mit einer Pumpe 36 abgezogen. Ähnlich den in den Figuren 5 und 6 dargestellten Beispielen ist ein Waagebalken 13 mit darauf verstellbaren Gewicht 12 vorgesehen, der bei 11 an einem hier mit 37 bezifferten Tragarm schwenkbar angelenkt ist. Der Tragarm 37 ist fest am Gehäuse des Eindickers 29 angebracht.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 10 zeigt einen Schwanenhals-Aufstromklassierer 38. Das Prinzip der Erfindung läßt sich jedoch bei jedem Typ von Aufstromklassierer mit kontinuierlichem Schlammaustrag anwenden, bzw. daran anbringen. Mit der Erfindung kann man auch bisher diskontinuierlich austragende Stromklassierer auf kontinuierlichen Betrieb umstellen.

In Fig. 10 ist mit 39 der Zulauf, mit 40 der Feingutstrom, mit 41 der Schlammpegel, mit 42 der das Grobgut zum Schlammaustrag führende Schwanenhals und mit

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43 die Austragsdüse bezeichnet. Der Durchtrittsquerschnitt der Austragsdüse wird von einem hier mit 44 bezifferten Dorn verstellt. Unter dem Viskositätsbehälter 1 befindet sich ein Schlammauffangtrichter 45, aus dem der Schlamm.46 austritt und in nicht näher beschriebener Weise abgeführt wird. Am Schwanenhals 42 ist am Gelenkpunkt 11 wieder der Waagebalken 13 mit verstellbarem Gewicht angebracht. Das Druckwasser für den Aufstrom wird bei 47 zugeführt.

Auch besteht mit der Erfindung die Möglichkeit der Regelung der Austragsdüse von Vollmantel-Zentrifugen. Hierbei würde zwar eine unmittelbare, mechanische Einwirkung des Viskositätsmessbehälters auf die Zentrifuge technische Probleme mit sich bringen, da in diesem Fall der Behälter mitrotieren müßte. Dagegen wäre die ebenfalls von der Erfindung erfaßte mittelbare Einwirkung des in einem ruhenden System den aufgegangenen Schlamm (gegebenenfalls nach dosierter Vorverdünnung) messenden Behälters ohne weiteres möglich und zwar ebenfalls über die oben schon angegebenen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Regelorgane. Die vorgenannte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Alle beschriebenen und dargestellten Merkmale, sowie ihre sinngemäßen Kombinationen untereinander, sind er f indung swe s en11ich.

Ansprüche

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Claims

Patent- und Schutzansprüche

1. Verfahren zur Regelung der Schlammwichte oder -konzentration an Abscheidern für die nassmechanische, ohne oder mit Zentrifugalkraft erfolgende Trennung von Feststoffen aus Suspensionen durch Änderung des Austrages des Austragsorganes, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des austretenden, aus den abgeschiedenen Feststoffen gebildeten Schlammes gemessen und bei zunehmender (abnehmender) Viskosität der Durchtrittsquerschnitt des Austragsorganes vergrößert (verringert) wird der Art, daß die Viskosität und damit die Schlammwichte etwa auf einen einstellbaren Wert konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Viskositätsbestimmung das Gewicht des in einem Viskositätsmessbehälter angestauten Schlammes verwendet wird.

3. Anordnung an Abscheidern, bei denen der Schlamm aus einem Austiragsorgan austritt, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Austragsorganes ein Viskositätsmessbehälter (l) angeordnet ist, der den aus dem Austragsorgan, z. B. der Unterlauf austragsdüse (20, 32, 43) eines Hydrozyklo-

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nes (17) eines Kläreindickers (29) oder eines Aufstromklassierers (38), austretenden Schlammstrom (5) ganz oder teilweise aufnimmt und durch einen gegenüber seinem. Querschnitt verengte Auslaß (4) abgibt und daß eine der Konstanthaltung der Viskosität des austretenden Schlammstromes (5) dienende Regelvorrichtung vorgesehen ist, die mit Zunehmen (Abnehmen) der im Viskositätsmessbehälter (l) oberhalb dessen Auslass (4) befindlichen Schlammenge den Durchtrittsquerschnitt des Austragsorganes (20, 32, 43) vergrößert (verringert).

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelvorrichtung ein auf das Drosselorgan der Schlammaustragsdüse unmittelbar oder mittelbar wirkendes Gestänge mit einem einstellbaren Gewicht (12) dient, wobei auf das Gestänge das Gewicht des Viskositätsmessbehälters (l) einwirkt und daß das Gestänge das Gewicht des Viskositätsmessbehälters (l) mit dem einstellbaren Gewicht (12) vergleicht und den Durchtrittsquerschnitt entsprechend dem Gewichtsunterschied verstellt.

5. Anordnung nach Anspruch 3, oder den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Durchtrittsquerschnittes des Austragsorganes (20, 32, 43) ein Dorn (18, 18') dient, der entsprechend der Auf- und Abbewegung des Viskositäts-

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messbehälters (l) und mittels des Gestänges in den Querschnitt der Düse (20, 32, 43) eingeschoben oder daraus herausgezogen wird.

6. Anordnung nach Anspruch 3, oder den Ansprüchen 3
und 4, gekennzeichnet durch eine vom Gestänge entsprechend dem Gewicht des Viskositätsmessbehälters betätigte elektrische, pneumatische oder hydraulische Vorrichtung zur Verstellung des Austragsquerschnittes.

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