DiPL.-lNG. Wilfrid RAECK
PATENTANWALT
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TELEX: 7-21 865
Hans-Joachim Titus - T 124 -
Verfahren und Vorrichtung zum pneumatischen Entleeren
von Zentrifugen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entleeren von Zentrifugen, insbesondere Vertikalzentrifugen, bei dem
das zentrifugierte Produkt durch Abschalten von der Wand der rotierenden Schleudertrommel einem durch das
geschlossene Zentrifugengehäuse hindurchgeführten Austragrohr aufgegeben wird und bei dem aufgeheiztes
Trocknungsgas in einem Primärstrom in die Zentrifuge und in einen Sekundärstrom in eine mit dem Austragrohr
in Verbindung stehende und das Produkt-Gas-Gemisch führende Trocknungsstrecke geleitet wird.
Bei einem aus der DE-PS 20 56 893 bekannten Verfahren der vorbezeichneten Art wird das gasdichte Zentrifugengehäuse
einer zu entleerenden Zentrifuge in einen geschlossenen Förderkreislauf einbezogen, indem man aufgeheiztes
Trocknungsgas mittels einer Druckleitung in die Zentrifuge leitet und ein mit einem Schälkopf ver-
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sehenes Äustragrohr an eine Saugleitung anschließt, um dann das mittels einer Gasumwälζvorrichtung aus
der Zentrifuge herausgeförderte Produkt durch eire Trocknungsstrecke
einem Zyklon-Filter-Bunker zuzuführen. Auf diese Weise wird das gegebenenfalls steril zu haltende
empfindliche oder auch giftige Produkt aus der Schleudertrommel ausgeschält und innerhalb eines geschlossenen
Kreislaufes weiterbefördert, ohne daß bei dieser Verarbeitung flüchtig werdende Lösungsmittel
mit der Umgebungsluft in Berührung kommen.
Gemäß einer Variante dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, den Ausgang der im geschlossenen Förderkreis angeordneten
Heizvorrichtung zum Wiederaufheizen des im Kondensators abgekühlten Trocknungsgases über eine Nebenschlußleitung
direkt mit der Saugleitung zu verbinden, so daß die Zentrifuge dadurch teilweise umgangen wird.
Diese Art der Gasführung soll bei verhältnismäßig nassen, zum Anbacken neigenden Schleuderprodukten angewendet
werden, um schon während des Schäl- und Austragvorganges mit der Trocknung beginnen zu können.
In der Durchführung dieses bekannten Verfahrens wird als nachteilig angesehen, daß die Verbindungsleitung zwischen
Zentrifuge und Einmündung der Nebenschlußleitung in das Hauptrohr in Bezug auf die Trocknung des Produktes
wirkungslos bleibt und lediglich eine pneumatische
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Förderstrecke darstellt. Auf dieser Förderstrecke kann sich das aus der Zentrifuge kommende Produkt-Gas-Gemisch
sehr bald bis auf den Taupunkt des Lösungsmittels abkühlen, so daß das feuchte Produkt in der Rohrleitung
anbackt und schon nach kurzer Betriebsdauer Verstopfungen mit der Folge von teuren Stillstandszeiten der Anlage
verursacht, ganz abgesehen von der eventuellen Gefährdung der gesamten Charge, falls es sich um steril
zu haltende Produkte handelt. Um eine zu weitgehende Abkühlung zu vermeiden, ist man gezwungen, die Eintrittstemperatur
des Trocknungsgases in die Zentrifuge zu erhöhen, wodurch beispielsweise Produkte mit niedrigem
Schmelzpunkt insbesondere im Bereich einer zu Verstllung des Austrag- und Schälrohres in der Schleudertrommel
verwendeten Teleskop-Anordnung beim Übertritt von einem in das folgende Rohr an den Innenwänden anbacken,
womit eine weitere Verstell-Bewegung des Austragrohres
unmöglich gemacht ist.
Des weiteren zeigt sich bei Anwendung des bekannten Verfahrens, daß das Produkt im Bereich der Einmündung der
Förderstrecke an das Trocknungsrohr anbackt, wo das im Sekundärstrom herangeführte Trocknungsgas das teilweise
noch feuchte Produkt an die der Einmündung gegenüberliegende Wandung herandrückt oder auch dort zum Anschmelzen
bringt. Somit besteht auch in diesem Zusammenhang ständig die Gefahr einer weitgehenden Rohrverstopfung mit
teuren Reinigungs- und Folgekosten.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das eingangs angegebene Verfahren zum Entleeren von Zentrifugen
dahingehend weiterzubilden und zu verbessern, daß ein Anbacken des zu fördernden Produktes innerhalb
des Austragrohres bzw. in daran anschließenden Transportleitung mit weitgehender Sicherheit vermieden
und außerdem eine Verringerung des apparativen Aufwandes durch Verkürzung der notwendigen Trocknungsrohrlänge
ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das im Sekundärstrom geführte Trocknungsgas vonr
der Vereinigung mit dem durch das Austragrohr geförderten Produkt-Gas-Gemisch in eine das Austragrohr bis an
dessen stromabseitiges Ende im wesentlichen konzentrisch einhüllende turbulente Längsströmung überführt wird.
Die im Sekundärstrom herangeführte Trocknungsgasmenge, die das Produkt-Gas-Gemisch beim Austritt aus dem Austragrohr
konzentrisch umgibt, sorgt für eine intensive Verwirbelung, so daß ein größtmöglicher Austausch
zwischen dem heißen Trocknungsgas und der Produktfeuchtigkeit stattfindet. Diesen Vorgang kann man ungefähr
mit dem Prinzip der Zerstäubungstrocknung vergleichen, womit sich auch die sonst für die Stromtrocknung erforderliche
Rohrlänge beträchtlich verkürzt. Da der Sekundärstrom schon vor der Vereinigung mit dem Produkt-Gas-Gemisch
an das Austragrohr konzentrisch herangeführt wird, besteht die vorteilhaft Möglichkeit, im Sekundärstrom
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eine höhere Temperatur zu halten, wobei diese Wärme vor der Vereinigung mit dem Produkt-Gas-Gemisch entweder
an das Austragrohr abgegeben wird und darin den Trocknungsprozess fördert oder weitgehend in das Gemisch
eingebracht werden kann, wenn ein z.B. gegenüber abrupten Temperatüränderungen empfindliches Produkt
auf dem Weg von der Schleudertrommel durch das Austragrohr vorgetrocknet bzw. schon teilweise erwärmt worden
ist. In der Folge ergibt sich auch hier eine vorteilhaft verkürzte Trocknungsrohrlänge, um das aus der Zentrifuge
ausgetragene Produkt im nachgeschalteten Zyklon-Bunker-Filter trocken abzuscheiden. Diese sich aus
der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergebenden Gesichtspunkte haben besondere Bedeutung, wenn häufig
wechselnde Produkte zentrifugiert werden, um die Verarbeitungsanlage soweit wie möglich auszulasten.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine pneumatische Austragvorrichtung insbesondere für eine Vertikalzentrifuge
zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens nach der Erfindung. Stand der Technik dafür bildet eine
Austragvorrichtung entsprechend der schon eingangs erwähnten DE-PS 20 56 893 mit einem in einer Zentrifugen-Schleudertrommel
bewegbaren, am vorangehenden Ende mit einem Schälkopf versehenen Austragrohr, einem in einen
pneumatischen Förderkreis einbezogenen Zentrifugengehäuse und einem darauf abgedichtet angeordneten Anschlußgehäuse,
in dem das Austragrohr geführt ist und Radial- und Axialverstelleinrichtungen für das Austragrohr angeordnet
sind.
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Um die verfahrensgemäß beabsichtigte Verbesserung der Trocknung bei Verkürzung der Trocknungsstrecke zu
erreichen und Anbackungen des Produktes sowie Blockierungen der Verstelleinrichtung des Schälkopfes
zu vermeiden, wird für die pneumatische Austragvorrichtung erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Austragrohr
das im Sekundärstrom geführte Trocknungsgas vor der Vereinigung mit dem durch das Austragrohr geförderten
Produkt-Gas-Gemisch in eine das Austragrohr
bis an dessen stromabseitiges Ende im wesentlichen konzentrisch einhüllende turbulente Längsströmung überführt
wird.
Da das Hüllrohr für den Sekundärstrom des Trocknungsgases unmittelbar an das rückwärtige Ende des AnSchlußgehäuses
angeflanscht ist und stromab in die Trocknungsstrecke übergeht, ist das obere bzw. stromabwärtige
Ende des Anschlußgehäuses gegenüber der Umgebungsathmosphäre abgedichtet. Dieser Umstand wird
erfindungsgemäß ausgenutzt, um das Anschlußrohr ohne Unterbrechung oder teleskopische Verlängerung durch
das gesamt Anschlußgehäuse hindurchzuführen und insbesondere am stroinabwärtigen Ende abgedichtet durch das
freie Ende des Anschlußgehäuses hindurchzuführen und
in das Hüllrohr hineinragen zu lassen. Ohne das Hüllrohr müßte aus Abdichtungsgründen das zum Zyklon-Bunker-Filter
führende Trocknungsrohr (Saugleitung des pneumatischen Förderkreises) starr und statisch abgedichtet
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in das obere Ende des Anschlußgehäuses eingeführt und mit einem darin teleskopisch verschiebbaren Austragrohr
kombiniert werden, um so die notwendige Bewegungsfreiheit für das Verstellen des Austragrohres
und dort angeschlossenen Schälkrümmers zu gewährleisten, d.h. sowohl die Längsbewegung als auch Drehbewegung
des Austragrohres. Die sich bei einer solchen Anordnung zwangsläufig ergebende Durchmessererweiterung
zwischen Austragrohr und Saugleitungsanschluß führt zu einer an dieser Stelle unerwünschten
Gasverwirbelung und zum Anbacken des Produktes an den Rohrwänden. Durch solche Anbackungen werden die
Verstellbewegungen des Austragrohres blockiert. Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag werden nicht nur diese
betrieblichen Schwierigkeiten beseitigt sondern gleichzeitig auch wesentliche bauliche Einsparungen erreicht.
Innerhalb des durchgehenden und somit von Durchmesseränderungen freien Austragrohres finden keine unerwünschten
Verwirbelungen und auch keine Anbackungen mehr statt. Hinsichtlich der Abdichtung ergibt sich
der wichtige Vorteil, daß man das Austragrohr außen feinschleifen und polieren sowie über eine am oberen Ende
des Anschlußgehäuses angeordnete Dichtung ausgezeichnet abdichten kann. Diese Abdichtung und der feingeschliffene
Umfang des Austragrohres bringen den weiteren Vorteil, daß der mit dem Hüllrohr gebildete Ringraum
mit Hilfe des Sekundärstromes des Trocknungsgases freigehalten
werden kann von sonst in Folge einer Durchmesser-
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erweiterung bestehenden Gefahr von rückwärts fallendem Produktstaub. Das nachträglich herangeführte Trocknungsgas
strömt konzentrisch zum inneren Austragrohr nach oben und verwirbelt das aus dem Austragrohr kommende
Produkt-Gas-Gemisch zwecks zusätzlicher intensiver Trocknung. Es versteht sich jedoch, &ß das Hüllrohr
für den Sekundärstrom des Trocknungsgases in konzentrischer Anordnung grundsätzlich auch bei einem am oberen
Ende des Anschlußgehäuses starr befestigtes Förderrohr angewendet werden kann, wenn aus anderen Gründen auf
die vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußgehäuses mit dem durchgehenden Austragrohr zu verzichten ist.
In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Austragvorrichtung wird vorgeschlagen, daß der Einführungsstutzen unmittelbar
hinter dem freien Ende des Anschlußgehäuses seitlich an das Hüllrohr angschlossen ist. Damit wird sichergestellt,
daß der Sekundärstrom in jedem Fall das untere Ende des Ringraums im Hüllrohr von Produktablagerungen
freihält und damit auch die Durchführung und Abdichtung des Austragrohres.
Der Einführungsstutzen für den Sekundärstrom des Trocknungsgases
kann im wesentlichen senkrecht zur Achse des Hüllrohrs an dieses angeschlossen sein, um schon auf
kleiner axialer Länge eine konzentrische Führung des Sekundärstroms zu erreichen. Falls aus anderen Gründen
erforderlich, kann der Einführungsstutzen auch geneigt
und/oder tangential an das Hüllrohr angeschlossen sein.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Austragvorrichtung nach der Erfindung kann zwischen dem freien Ende des
Anschlußgehäuses und einem Befestigungsflansch des Hüllrohres eine Abschlußscheibe gehalten sein, die eine
abdichtende Durchführung für das Austragrohr enthält und die den zwischen Austragrohr und Hüllrohr gebildeten
Ringraum in Axialrichtung bis zur Einmündung des EinführungsStutzens ausfüllt. Somit wird die Abschlußscheibe
ausgenutzt, um Toträume zu vermeiden bzw. die Durchführung an deren Stelle zu setzen.
In weiterer Ausgestaltung der Austragvorrichtung wird vorgeschlagen, daß das Austragrohr innerhalb des Anschlußgehäuses
mit konzentrischem Abstand von einen Tauchrohr umgeben ist, dessen vorangehendes Ende mit
dem Austragrohr verbunden und mindestens im Bereich des stromaufwartigen Endes des Anschlußgehäuses abgedichtet
geführt ist. Diese Maßnahme bezweckt unter anderem eine günstige Einleitung der axialen und radialen Verstellkräfte
für die Schälbewegungen des Austragrohres und in konstruktiver Hinsicht vereinfachte Anschlußmöglichkeiten
für die diese Bewegungen antreibenden Stellmotoren.
Der Außenumfang des Tauchrohres kann sowohl durch einen zwischen den Enden des Anschlußgehäuses abgestützten
Stellring als auch durch einen am vorderen Ende Anschlußgehäuses angeordneten Gleitring geführt sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
des erfindungemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Austragvorrichtung und von deren
Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen,
die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen. Die
einzelnen Merkmale der Ansprüche können je einzeln für sich oder zu mehreren , in beliebiger Kombination
bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen jeweils weitgehend schematisch
Fig. 1 eine Übersicht über den zur erfindungsgemäßen
Austragvorrichtung bildenden pneumatischen Förderkreis,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das auf einem
Zentrifugengehäuse befestigten Austraggehäuse mit Austragrohr, Schälkrümmer und
Hüllrohr für Sekundärgasstrom und
Fig. 3 einen waagerechten Schnitt durch das Anschlußgehäuse nach Fig. 2 in Höhe des Antriebszylinder
für die Drehbewegung des Austragrohres.
Entsprechend Fig. 1 ist ein abgedichtetes Zentrifugengehäuse, in dem eine Schleudertrommel 12 drehbar gelagert
ist, auf einem Zentrifugengestell 14 abgestützt. Auf der Oberseite des abgedichteten Zentrifugengehäuses
10 ist ein Anschlußgehäuse 16 abgedichtet befestigt,
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dessen Einzelheiten weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 erläutert sind. Im Anschlußgehäuse 16
ist ein drehbares und höhenverstellbares Austragrohr geführt, dessen unteres Ende sich in einen Rohrkrümmer
und einen Schälkopf fortsetzt, an dem seitlich und unten Schälmesser angeordnet sind. Durch feinfühlige
Radial- und Axialverstellung des Austragrohres mit dem Krümmer lassen sich zum Zweck der Zentrifugenentleerung
bei geschlossenem Zentrifugengehäuse 10 sehr dünne Produktschichten aus der mit geeingneter Drehzahl weiter
angetriebenen Schleudertrommel ausschälen.
Der Ausschälvorgang wird von einer pneumatischen Förderung begleitet, wobei über einen in Fig. 1 gezeigten Primärstromabzweig
52 aufgeheiztes Trocknungsgas in das Zentrifugengehäuse eingeführt und das Austragrohr an
eine pneumatische Saugleitung angschlossen ist. Entsprechend Fig. 1 ist die Zentrifuge in einen pneumatischen
Förderkreis einbezogen, der nacheinanderfolgende Einheiten und Baugruppen umfaßt. An das obere Ende des Anschlußgehäuses
16 schließt sich ein weiter unten im einzelnen beschriebenes Hüllrohr 18 an und daran mittels eines
nicht näher bezeichneten Ausgleichstückes eine Trocknungsrohrstrecke 20, in dem ausgeschälten Produkt mit Hilfe
des Trocknungsgases die Restfeuchte entzogen wird, bevor es über einen Zyklonabscheider 22 mit einem darin angeordneten
Filter 24 trocken in einen Bunker 26 fällt. Der Bunker 26 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel als
Mischbehälter mit einem Schneckenmischwerk 28 ausgestattet.
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Vom oberen Ende des Zyklonenabscheiders 22 setzt sich
der Förderkreis über die Saugleitung 30, einen Sicherheitsfilter 3 2 in einen Kondensator 34 fort, wo das
Trägermedium von den mitgenommenen Lösungsmitteldämpfen befreit wird. Ein Tropfenabscheider 36 ist nachgeschaltet.
Der Förderkreislauf setzt sich fort mit einem Hochdruckventilator 38 und einer Meß- und Dosiereinrichtung,
mit der der verbleibende Lösungsmittelgehalt des Trägermediums eingestellt werden kann. Damit die Zündfähigkeit
des Gemisches niedrig und ein O- -Gehalt kleiner als etwa 6% bleibt, wird je nach Bedarf eine N„-Zuführung
vorgesehen. Hinter dem Gebläse 38 setzt sich die Druckleitung 42 fort in eine Heizeinrichtung 44, die aus einem
Wärmetauscher bestehen kann. Eine Bypass-Leitung 4 und ein nachgeschaltetes Mischventil 48 ermöglichen eine
feinfühlige Temperaturregelung des nunmehr für die Produktbehandlung
vorbereiteten Trocknungsgases, das noch einen Sicherheitsfilter 50 durchströmt. Hinter einem Absperr-
und Regelventil 58 wird das aufgeheizte Trocknungsgas aufgeteilt in einen über einen Primär-Abzweig
52 und einen Anschluß 56 am Zentrifugengehäuse 10 in die Zentrifuge geleiteten Primärstrom sowie in einen
über einen Sekundärabzweig 54 zum Hüllrohr 18 führenden Sekundärstrom. Das Aufteilungsverhältnis beträgt beispielsweise
1:3.
Die vergrößerte Darstellung des auf der Zentrifuge 10 befestigten Anschlußgehäuses 16 in Fig. 2 läßt dessen
aus Gründen der vereinfachten Fertigung, Wartung und Reparatur zweckmäßige Unterteilung in einen unteren
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Abschnitt 68, einen Mittelabschnitt 70 und einen oberen Abschnitt 72 erkennen. Durch das Anschlußgehäuse
16 erstreckt sich ein Austragrohr 60, dessen unteres Ende sich in einen Krümmer 62 fortsetzt, an
dem ein Schälkopf 64 mit einer erweiterten Öffnung befestigt ist, von der eine seitliche Schälmesserkante
66 erkennbar ist. über eine untere Flanschverbindung 74 ist das Austragrohr 6 0 mit einem im Durchmesser
größerem Tauchrohr 76 verbunden.
Das Tauchrohr 76 erstreckt sich in der oberen in das Anschlußgehäuse 16 eingefahrenen Stellung des Austragrohres
im wesentlichen bis an das obere innere Ende des Anschlußgehäuses, so daß im ausgefahrenen Zustand
innerhalb des Anschlußgehäuses noch eine ausreichende Abstützlänge verbleibt. Das Tauchrohr 76 ist an seinem
Umfang im Bereich des unteren Endes des Anschlußgehäuses bei 78 beiderseits einer Dichtung 80 gas- und
staubfrei geführt.
Zwischen dem unteren Abschnitt 68 und dem dittelabschnitt
7 0 des Anschlußgehäuses ist ein Tragring 84 eingespannt, auf dem ein Stellring 86 abgestützt und am Umfang
drehbar gelagert ist. Tragring 84 und Stellring 86 umfassen das Tauchrohr 76 mit Lagerspiel, so daß
mit Bezug auf die untere Führung 80 im Anschlußgehäuse ein günstig großer Abstand der Lagerungen bzw. Führungen
des Tragrohres gegeben ist.
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Wie auch aus Fig. 3 hervorgeht, ist am Umfang des Tauchrohres
76 eine Paßfeder 88 befestigt, die sich durch eine Ausnehmung 90 des Stellringes 86 erstreckt und
als Mitnehmerverbindung zwischen Stellring und Tauchrohr
dient. Der Stellring 86 ist über einen Teil seines Umfanges mit einer Um fangsverzahnung 92 versehen, die
mit einer Zahnstange 94 in Eingriff steht. Die Zahnstange 94 bildet einen Teil einer Kolbenstange 9 6 eines Hydraulikzylinders
98 und ist an beiden Enden mit Kolben 100, 102 versehen. Wird der Zylinder 98 entsprechend Fig. 3
an einem seiner Enden beaufschlagt, so wird durch die
Kolbenstangenbewegung der STellring 86 soweit gedreht, bis der durch die Mitte der Paßfeder $8 laufende Radius
sich in der Achse 82 befindet. In dieser Stellung ist die Paßfeder 88 mit einer Ausnehmung 104 in dem darunter
befindlichen Tragring ausgefluchtet und kann nunmehr abwärts bewegt werden.
Zur Axialverstellung des Austragrohres 60 ist innerhalb des Anschlußgehäuses 16 auf dem Stellring 86 ein Antriebszylinder 110 in achsparalleler Anordnung zum Austragrohr
abgestützt, dessen Kolbenstange durch öffnungen von Stellring und Tragring hindurchragt und mit einem Kolbenstangenauge
108 an einem am Tauchrohr 76 befestigten Mitnehmeransatz 106 angelenkt ist. In Fig. 2 ist ein Näherungsschalter
112 sowie diesem zugeordnete Äbfühlmarken 114 auf
der Paßfeder 88 erkennbar, der in den Endstellungen der Längsverstellung Signale für die Bedienungsperson abgibt.
Entsprechend Fig. 2 ist das Austragrohr 6 0 durch eine Öffnung im oberen Abschnitt 72 des Anschlußgehäuses
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bis in das Hüllrohr 18 verlängert und bildet mit diesem einem im wesentlichen konzentrischen Ringraum 118.
Die Erstreckungslänge des Austragrohres 60 nach oben aus dem Anschlußgehäuse 16 bestimmt sich etwa nach dem
Vertikalverstellhub entsprechend dem Antriebszylinder
110, um die Schleudertrommel vollständig entleeren zu
können, sowie nach einer zusätzlichen Restlänge. Diese ist in Fig. 2 mit unterbrochener Linie 124 angedeutet
und sorgt dafür, daß das Austragrohr 6 0 in der ausgefahrenen Endstellung weiterhin mit einem Ringraum 18
umgeben ist, bevor der Sekundärstrom des Trocknungsgases, der durch den mit dem Hüllrohr 18 verbundenen Einführungsstutzen120
herangeführt wird, das aus dem oberen Ende des Austragrohres austretende Produkt-Gas-Gemisch erreichen
kann.
Das Hüllrohr 18 ist mit seinem unteren Flansch 122 auf
einer beispielweise aus PTFE-Kunststoff bestehenden Abschlußscheibe
116 abgedichtet mit dem Anschlußgehäuse verbunden. Die Abschlußscheibe 116 erstreckt sich soweit
nach oben in den Ringraum 118, bis sie etwa mit der Unterkante
des EinführungsStutzens 120 bündig abschließt. Die
AbSchlußscheibe bildet so eine axial verlängerte Führung
und Abdichtung für den geschliffenen und polierten Außenumfang des Austragrohrs 60. Der obere Flansch 124? des
Hüllrohrs 18 schließt an die z. B. in Fig. 1 gezeigte gekrümmte Trocknungsstrecke 20 an.
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