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Verfahren und Vorrichtung zum Entölen von Bilgenwasser und dergleichen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entölen von Bilgenwasser und dergleichen
in mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Dieselmotor, versehenen Schiffen,
bei dem das ölhaltige Bilgenwasser in einer Verweilzone angesammelt und aus der
Verweilzone der Wasseranteil und der Ölanteil des Bilgenwassers getrennt'abgezegen
werden, wobei vorzugsweise die in der Verweilzone befindliche Verweilmenge automatisch
geregelt wird, insbesondere mittels Überlauf und/oder Niveaufühlern; weiter betrifft
die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Das in der Bilge eines Schiffes sich ansammelnde Bilgenwasser stammt
normalerweise aus Kondenswasser, das sich an
kalten Wünden gebildet
hat, verschütteten Wasch- und Reinigungs.
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flüssigkeiten sowie Leckwasser. Bilgenwasser enthält immer beträchtliche
M@ngen Öl und andere Schadstoffe, so daß es nicht ohne weiteres für Uebliche Zwecke
verwendet oder über Bord g@pumpt werden kann. Bisher hat man Bilgenwasser durch
Einbringen in einen Verweilbehälter und Abziehen der sich durch Schwerkraft-Trennung
oben ansammelnden öligen Phase aufbereitet. Die untere wäßrige Phase wird ebenfalls
abgezogen und beispielsweise über @ord gegeben. Die steigenden Anforderungen an
Umweltschutz lassen dieses Verfahren jedoch mehr und mehr bedenklich erscheinen
weil die für eine gute Trennwirkung an sich nötigen Aufenthaltszeiten in der Verweilzone
praktisch nicht verwirklicht werden können und weil in jedem Fall die Schwerkraft-Trennung
aufgrund der Dichteunterschiede des Olanteils und des Wasseranteils doch.
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unvollkommen bleibt; es verbleiben beträchtliche Mengen öliger und
anderer schwerflüchtiger Verunreinigungen in dem Wasser, so daß ein auf diese Weise
aufbereitetes Bilgenwasser immer noch äußerst schädlich für das organische Leben
im Wasser ist und auch für andere Zwecke, beispielsweise als Reinigungsflüssigkeit,
im allgemeinen nicht einsetzbar ist. Technisch ist natürlich eine beliebig gute
Reinigung des Bilgenwassers grundsätzlich Plöglich, doch hat der dafür erforderliche
weit höhere Aufwand an Platz, Anschaffungs-, Betriebs- und Wartungskosten bisher
die Einführung besser arbeitender Systeme verhindert; das gilt besonders für Handelsschiffe,
weil dort aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die Anzahl der Besatzungsmitglieder
immer weiter verringert wird.
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Die Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Entölen von Bilgenwasser zu schaffen, die einfach, betriebssicher
und wirtschaftlich sind und keine besonderen Anforderungen an die Qualifikation
des Personals stellen, Nach der Erfindung wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens
gelöst mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Verweilmenge unter Unterdruck gesetzt und durch Zufuhr von Abwärme
aus der Breimlcraftmaschine beheizt wird, und daß der dabei aus der Verweilmenge
abgegebene Wasserdampf abgezogen, auf Umgebungsdruck gebracht und abgeführt wird4
Hinsichtlich de.r Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe gelöst mit einer Vorrichtung
zum Entölen von Bilgenwasser und dergleichen in mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere
einem 3)ieselmotor, versehenen Schiffen, mit einem eine Verweilzone bildenden Verweilbehälter,
an den, vorzugsweise in einem stromaufwärtigen Bereich, eine Bilgenwasser-Zuführleitung,
erfox derlichenfalls mit einer BilgenwasserrIörderpumpe, eine Wasser-Ableitung und,
vorzugsweise in einem stromabwärtigen Bereich, eine zu einem Schmutzölbehälter führende
Öl-Ableitung sowie vorzugsweise ferner eine Schlamm-Ableitung angeschlossen sind,
wobei vorzugsweise eine Regeleinrichtung, insbesondere ein Überlauf und/oder mit
einem Niveaufühler, zum automatischen Regein des Flüssigkeitsniveaus der in dem
Verweilbehälter
befindlichen Verweilmenge vorgesehen ist; diese
Vorrichtung ist dadu.rch gekennzeichnet, daß der Verweilbehälter und der Schmutzölbehölter
gegen die U3lgebang geschlossen und ober halb ihrer Flüssigkeitsniveaus miteinander
verbunden sind, daß der Verweilbehälter Heizeinrichtungen aufweist, die mit Abwärme
aus der Brennkraftmaschine betreibbar sind und daß die Wasser-Ableitung an eine
oberhalb des Flüssigkeitsniveaus liegende Anschlußstelle des Verweilbehälters angeschlossen
ist und eine mindestens gegen den Umgebungsdruck fördernde Saugpumpe zur Erzeugung
eines Unterdrucks im Verweilbehälter aufweist * Nach der Erfindung wird durch die
kombinierte Anwendung von Abwärme und Unterdruck im Verweilbehälter erreicht, daß
schon bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, wie sie mit Abwärme im allgemeinen
nur zu erreichen sind, der Wasseranteil des Bilgenwassers rasch verdampfte und in
Dampfforrn abgeführt werden kann; da Abwärme verwendet wird, ist ein zusätzlicher
Aufwand von Energie für die Heizung nicht erforderliche Vorzugsweise wird im wesentlichen
der gesamte Wasseranteil des Bilgenwassers in der beschriebenen Weise verdampft
und abgesogen, so daß der verbleibende molanteil praktisch wasserfrei ist Die Verdampfung
geht natürlich besonders rasch und vollständig vor sich, wenn man den Wasseranteil
zuni Sieden bringt; dazu wird der Unterdruck so eingestellt, daß die Siedetemperatur
des Wassers höchstens gleich der Temperatur in der
Vorweilzone
ist, Zum Abführen der anfallenden Wasserdampfmongen sind entsprechend leistungsfähige
Einrichtungen zur Erzeugung des Unterdrucks vorzusehen; besonders einfach ist es,
wenn der Wasserdampf von der den Unterdruck erzeugenden Saugpumpe abgesaugt und
auf Umgebungsdruck gebracht wird.
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Der abgezogene und auf Umgebungsdruck gebrachte Wasserdampf kann einfach
ins Freie abgelassen werden. Vielfach wird man es aber vorziehen, den Wasserdampf
möglichst vollständig zu Wasser zu kondensieren, weil man auf diese Weise zu einem
weitgehend gereinigten, insbesondere öl- und salzfreien Wasser gelangt, das für
viele Zwecke gut geeignet ist, insbesondere ai s Reinigungsflüssigkeit oder sogar
als Kesselspeisewasser.
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Das Kondensieren kann in sehr einfacher Weise durch Kühlen mit Seewasser
erfolgen.
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Das in der Verweilzone nach dem Abdampfen des Wassers verbleibende
Öl wird erfindungsgemäß in ein unter dem Unterdruck steltendes Schmutzölvolumen
befördert. Es kaml von dort aus in Betriebspausen oder nach Umschaltung der Anlage
auf ei zweiten gleichartigen Schmutzölbehälter nach Belüften abgelassen werden Die
Anlage wird besonders einfach, wenn das Öl aus einem Überlauf der Verweilzone durch
die Schwerkraft in das Schmutzölvolumen befördert wlrdo Die Trennung zwischen Öl
und Wasser wird besonders vollständig, wenn die Abwärme einem stromaufwärtigen Bereich
der Verweilzone zugeführt und das Öl aus einem stromabwärtigen Bereich dcr Verweilzone
entnommen
wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann leicht automatisiert und mit
den üblichen Sicherheitseinrichtungen versehen werden, So können insbesondere in
dem Verweilbehälter Niveaufühler vorgesehen sein, die beim Überschreiten bestimmter
Flüssigkeitsniveaus die Anlage abschalten und/oder den weiteren Zulauf von aufzubereitendem
Bilgenwasser unterbrechen. Zur besseren Trennung von Wasseranteil und Ölanteil ist
es zweckmäßig, den Verweilbehälter durch wenigstens ein Überlaufwehr in einen dom
Verdampfen dienenden stromaufwärtigen Bereich und einen dem Ansammeln des Öl anteils
dienenden stromabwärtigen Bereich zu trennen, Die Heizeinrichtungen sind darm nur
im stromaufwärtigen Bereich vorgesehen, und die Öl-Ableitung im stromabwärtigen
Bereich des Verweilbehälters. Zweckmäßigerweise bildet dabei die Öl-Ableitung einen
Überlauf, der das Flüssigkeitsniveau bestimmt. Es ist dann zweckmäßig, als Sicherheitseinrichtung
zwei Niveaufühler vorzusehen, und zwar einen Restwasser-Niveaufühler im stromabwärtigen
Bereich des Verweilbehälters, der auf eine etwa sich unter der Ölschicht ansammelnde
Wasserschicht anspricht und dann die Anlage abscI.altet, ggf.
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unter Erzeugung eines entsprechenden Anzeigesignals, und eignen im
stromaufwärtigen Bereich des Verweilbehälters angeordneten Bilgenwasser-Niveaufühler,
der generell bei Zulauf eier zu großen Menge an Bilgenwasser die weitere Zufuhr
unterbricht und ggf. ein entsprechendes Anzeigesignal abgibt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, wobei alle sich vom Stand der
Technik unterscheidenden Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung sein können
Die Figur zeigt ein schematisches Fließdiagramm einer orfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die in der Figur dargestellte Vorrichtung enthält einem Verweilbehälter
1 für das zu entölende Bilgenwasser; in diesem Verweilbehälter durchläuft das Bilgenwasser
eine Verweilzone in der durch den Pfeil 3 angegebenen allgemeinen Strömungsrichtung.
Das Bilgenwasser wird dem Verweilbehälter 1 in einem stromaufwärtigen Bereich über
eine dort angeschlossene Bilgenwasser-Zuführleitung 7 zugeführt. In dieser ist erforderlichenfalls
ein Bilgenwasser-Fürtlerpumpe 9 vorgesehen. Vielfach genügt aber auch der in dem
Verweilbehälter erzeugte Unterdurck, um das Bilgenwasser heranzufördern. Im stromabwärtigen
Bereich, genauer am stromabwärtigen Ende,des Verweilbehälters 1 ist eine Öl-Ableitung
15 angeschlossen, die uber ein Schauglas 17 zu einem Schm@tzölbehälter 19 führt.
Der Schmutzölbehälter 19 ist wie der Verweilbehälter 1 gegen die Umgebung abgeschlossen.
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Oberhalb ihrer Flüssigkeitsniveaus sind die Behälter 1 und 19 durch
eine Druckausgleichsleitung 21 miteinander verbunden.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind der stromaufwärtige Bereich
und der stromabwärtige Bereich des Verweilbehälters 1 durch ein Überlaufwehr 23
voneinander getrennt. Der Vorw@ilbehälter
1 hat einen schrägen
Boden 25, und in den jeweils tiefsten Teilen des stromaufwärtigen bzw. stromabwärtigen
Bereichs sind normalerweise geschlossene Ablaßventile 27 bzw. 29 zum Ablassen von
Schlamm 31 bzw. Restwasser 37 vor gesehen. Normalerweise sind diese Ventile handbetätigt;
sie können aber auch für automatische Betätigung durch entsprechende Niveaufühler
eingerichtet sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem stromabwärtigen
Bereich des Verweilbehälters ein Restwasser-Niveaufühler 33 für eine etwa unterhalb
der dort vorhandenen Ölschicht 35 sich ansammelnde Wasserschicht 37 vorgesehen und
mit einem Signalgeber 39 verbunden. Dieser Signalgeber 39 gibt ein Schließsignal
auf ein in der Bilgenwasser-Zuführleitung 7 angeordnetes Stellvontil, hier das schon
beschriebene steuerbare Stellventil 11, sobald der Niveaufühler 33 das Erreichen
eines vorbestimmten Niveaus der Wasserschicht 37 meldet* Ganz entsprechend ist in
dem stromaufwärtigen Bereich des Verweilbehälters 1 ein Bilgenwasser-Niveaufühler
41 mit einem Signalgeber 43 angeordnet; bei nicht unterteilten Verweilbehä.ltern
kann dies der einzige Niveaufühler sein. Auch der Bilgenwasser-Niveaufühler 41 gibt
ein Schließsignal auf das steuerbare Stellventil 11, wenn das Bilgenwasser-Niveau
im Verweilbehälter 1 die vorgesehene Marke überschreitet. Der Bilgenwasser-Niveaufühler
41 und das steuorbare Stellventil 11 können zusammen eine Regeleinrichtung zum automatischen
Regeln des Flüssigkeitsniveaus der in dem Verweilbehälter befindlichen Verweilmenge
bilden.
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Die Heizeinrichtungen 45 enthalten hier einen im Flüssigkeitsraum
des
Verweilbehälters 1 angeordneten Wärmetauscher 47, der über eine Wärmeträgerleitung
48 aus einer Quelle von Abwärme der Brennkraftmaschine 49 (die hier nur als Block
angedeutet ist) verbunden ist. Als Abwärme-Quelle dient hier der Auspuff 51 der
Brennkraftmaschine, in welchem ein zweiter Wärmetauscher 53 zur Aufnahme von Abwärme
der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die Wärmeträgerleitung 45 bildet einen Teil
eines Wärmeträgerkreislaufs mit einer Rückleitung 50 und einer darin angeordneten
Förderpumpe 55. Die Abwärme kann auch an anderen Stellen der Brennkraftmaschine
49 entnormen werden, insbesondere in deren Kühlwasserkreislauf.
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Als Wärmeträger dient eine übliche Wärmeträgerflüssigkeit, beispielsweise
ein hochsiedendes Öl. An den Kreislauf ist in der üblichen Weise ein Ausgleichbehälter
57 angeschlossen, in welchem ein Vorrat der Wärmeträgerflüssigkeit von einem Gaspolster
59 unter Druck gesetzt ist, Die Förderpumpe 55 kami mit Stelleinrichtungen versehen
sein, auch in Form eines (nicht dargestellten3 einstellbaren Nebenschlusses, so
daß die Umwälzleistung in dem Wärmeträger-Kreislauf verändert und gewiinschtenfalls
auch von Parametern des Systems, beispielsweise der Temperatur des in dem Verweilbehälter
1 befindlichen Bilgenwassers, gesteuert werden kann.
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Der Verweilbehälter 1 ist, wie schon gesagt wurde, gegen die Umgebung
abgeschlossen, In seinem oberen Bereicii, also oberhalb des normalen Flüssigkeitsniveaus,
hat der Verweilbehälter 1 eine Anschlußstelle 61, an die eine Wasser-Ableitung 63
angeschlossen ist. In dieser Wasser-Ableitung 63 ist eine
Vakuum-Saugpumpe
65 vorgesehen, die in dem Gasraum dos Verweilbehälters 1 einen starken Unterdruck,
beispielsweise - 0,7 Atmosphären, erzeugt. Die Vakuum-Saugpumpe 65 ist so ausgelegt,
daß sie gegen den Umgebungsdruck fördert, so daß der aus dein Verweilbehälter 1
abgepumpte Wasserdampf in die Atmosphäre abgegeben werden kann. Bei der dargest@llten
Ausführungsform ist stromab von der Vakuum-Saugpumpe 65 ein Kondensator 69 in der
Wasser Ableitung vorgesehen, Das aus dem Ausgang 67 der Saugpumpe 65 kommende Gemisch
aus Wasserdampf und bereits kondensiertem Wasser wird in dem Kondensator 69 von
einem Kühlwasserstrom gekühlt, und dadurch wird der restliche Wasserdampf zum größten
Teil ebenfalls in flüssiges Wasser verwandelt, das aus dem Ausgang 71 des Kondensators
austritt und von dort irgendwelchen Verbrauchszwecken zugeführt werden kann, beispielsweise
als Wasch- und Reinigungsflüssigkeit oder sogar als Kesselspeisewasser, oder einfach
in die See gegeben werden kann. Auch der Kondensator wird zweckmäßig für Kühlung
mittels Seewasser eingerichtet; das von einer Pumpe 73 herangeförderte Seewasser
tritt stromab von dem Kondensator 69 aus einer Kühlwasser-Ableitung 75 aus, die
zur See führt.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Verweilbehälter 1 nicht
nur durch das bereits beschriebene eine Überlaufwehr 23 unterteilt, sonderll durch
zwei im Abstand voneinander angeordneten Überlaufwehre, nämlich das schon gonannte
Überlaufwehr 23 und cin weiter stromauf davon angeordnetes zweites
Überlaufwehr
77. Das weiter stromab wiegende Überlaufwehr 23 ist niedriger als das weiter stromauf
liegende zweite Uberlaufwohr 77, und letzteres hat im Bereich des Bodens 25 des
Verweilbehälters 1 einen Durchgang 79 für weiter stromab abgeschiedene Sinicstoffe,
so daß diese den schrägen Boden 25 hinunterrutschen und sich mit der Schlammenge
31 vereinigen können. Die Öl-Ableitung 15 ist an einem Niveau an den Verweilbehälter
1 angeschlossen, das noch niedriger liegt als die Oberkante des stromabwärtigen
Überlaufwehrs 23. Bei der dargestellten Ausführungsform ist außerdem zwischen den
beiden Überlaufwehren 23@und 77 noch ein von oben geringfügig in die Flüssigkeitsoberfläche
eintauchender Trennbalken 81 vorgesehen. Dieser hat im wesentlichen den Zweck, das
Herüberspritzen von Wasser aus dem stromaufwärtigen in den stromabwärtigen Bereich
des Verweilbehälters 1 zu verhindern. Aus ahnlichen Gründen ist bei der dargestellten
Ausführungsform die Anschlußstelle 61 der Wasser-Ableitung 63 in einen Dampfdom
83 gelegt, der durch Blenden 85 gegen den Eintritt von Spritzwasser abgeschirmt
ist.
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Um die Vorrichtung bei Außerbetriebsetzung belüften zu Können, ist
ein zur Atmosphäre führendes Belüftungsventil 87 vorgesehen, das bei der dargestellten
Ausführungsforin an die Wasser-Ableitung 63 stromauf von der Vakuum-Saugpumpe 65
angeschlossen ist. Nach dem Belüften kann der Schmutzölbehälter 19 über ein Ablaßventil
89 entleert werden.
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Die Vorrichtung kann übliche Meß- und Sicherheitsvorkehrungen
aufweisen
wie Grenzvertmelder für zu starkes oder zu schwaches Vakuum, Fühler für die elektrische
Leitfähigkeit des aus dem Ausgang 71 des Kondensators ablaufenden Wassers zur Überwachung
des Salzgehalts, Temperaturfühler und dergleichen. Als Beispiele derartiger Einrichtungen
sind in der Figur Anzeigelampen 91 und 93 angedeutet, die das Auftreten von Schließsignalen
für das Ventil 11 anzeigens
Im Betrieb fürdert die Bilgenwasser-Förderpumpe
9 einen Bilgenwasserstrom über die Ventile 13 und 11 in den Verweilbehälter 1. In
dem Verweilbehälter 1 sammelt sich das ölhaltige Bilgenwasser an In der dadurch
gebildeten Verweilzone findet auch schon durch Schwerkraft eine gewisse Trennung
von Wasseranteil und Ölanteil statt. Die oben schwimmende Ölschicht fließt über
die Öl-Ableitung 15 in den Schmutzölbehälter 19, Ein Vorteil der Anlage besteht
also darin, daß auch bei Ausfall der Vakuum-Saugpumpe 65 und/oder der Heizeinrichtung
45 eine Abtrennung des s Öl Öls vom Bilgenwasser in der bisher bekannten Weise erfolgt.
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Bei richtiger Funktion wird das in dem Verweilbehälter bcfindliche
Bilgenwasser von der Heizeinrichtung 45 geheizt, und über dem Flüssigkeitsspiegel
wird durch die Saugpumpe 65 ein Vakuum von zum Beispiel -0,7 Atmosphären aufrechterhalten.
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Vorzugsweise ist dabei die Vakuum- und Saugleistung der Saugpumpe
65 so bemessen, daß für das in dem Verweilbehälter 1 befindliche Wasser die Siedetemperatur
höchstens gleich derjenigen Temperatur ist, die im Betrieb tatsächlich infolge der
Heizwirkung der Heizeinrichtung 45 erzielt wird, Der Wasseranteil des Bilgenwassers
kommt dann zum Sieden, und cs findet eine rasche Verdampfung statt ner Wasserdampf
wird von der Saugpumpe 65 abgezogen und gegen den Umgebungsdruck durch den Kondensator
69 geleitet, aus welchem dann weitgehend kondensiertes Wasser aus dem Auslauf 71
abläuft, Der in dem Verweilbehülter 1 verbleibende Molanteil läuft über die Wehre
77 und 23 ill den stromabwärtigen Teil und wird dort durch den Öl-Ablauf 15 in den
Schmutzölbehälter 19 abgeführt. Falls die
Trennleistung der Anlage
aus irgendwelchen Gründen zu gering; wird, gelangt nicht verdampftes Wasser in den
stromabwärtigen Teil des Ver"reilbehälters 1 die sich am Boden ansammelnde Wassermenge
37 löst schließlich den Niveaufühler 33 aus, so daß ein Schließsignal auf das steuerbare
Stellventil 11 geleitet wird und dieses Ventil geschlossen wird0 Es kann dann die
Anlage mit Hilfe des Belüftungsventils 87 belüftet und die Wassermenge 37 über das
Wasserablaßventil 29 abgelassen werden.
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Von Zeit zu Zeit ist in ähnlicher Weise der sich am Boden das stromaufwärtigen
Bereichs des Verweilbehälters 1 ansammelnde Schlamm 31 über das Schlamm-Ablaßventil
27 abzuziehen.
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In zahlreichen Fällen wird eine besondere Bilgenwasser-Förderpumpe
9 nicht erforderlich sein, da der von der Saugpumpe 65 erzeugte Unterdruck normalerweise
zum Ansaugen des Bilgenssers ausreicht. Die Saugpumpe S5 wird zweckmäßig als Wasserringpumpe
ausgeführt; es sind aber auch anciere Arten von Vakuumpumpen verwendbar, insbesondere
Ejektor-Saugpumpen.
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Die praktisch anzuwendenden Temperaturen und Unterdrücke hängen weitgehend
von den jeweils vorhandenen Möglichkeiten ab Wenn die Abgaswärme im Abgassystem
eines Dieselmotors entnommen werden kann, ist es möglich, mit verhältnismäßig geringen
Unterdrücken auszukommen, weil dann relativ hohe Tomperaturen im Verweilbohälter
erzielt werden können. Wenn man dagegen die Abwärme dem Kühlwasserkreislauf einer
Brenn@ kraftmaschine entnimmt, kommt man nur auf beträchtlich geringere Temperaturen,
und man muß dann ein entsprechend besseres Vakuum, also einen niedrigeren Druck,
im Verweilbehälter
1 einstellen, um den Wasseranteil des Bilgenwassers
zum Sieden und zum raschen Verdampfen zu bringen. In jedem Fall wird durch Verwendung
eines hochsiedenden Öls im Wärmeträger-Kreislauf erreicht, daß auch bei hohen Prozeßtemperaturen
die Übertragung der Wärme drucklos vor sich geht.
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Andere Asführungsformen sind möglich ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Insbesondere können auch andere Abwässer auf Schiffen in der beschriebenen
Weise aufbereitet werden.
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In dieser Beschreibung soll der Begriff 'Seewasser/' für beliebige
das Schiff tragende Gewässer gelten also auch für Wasser aus Flüssen, Süßwasserseen
und dergleichen. Der Begriff "Entölen" steht für eine Aufbereitungsart, die in der
Hauptsache dem Entfernen des Ölgehalts dient, aber vorzugsweise auch andere Verunreinigungen
gelöster und/oder ungelöster Art mit entfernt.