DE69600665T2 - Zentrifugale flüssigkeits-reinigungseinrichtung - Google Patents
Zentrifugale flüssigkeits-reinigungseinrichtungInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsreinigungsanordnungen des Zentrifugaltypes, umfassend einen Separator bzw. eine Abtrenneinrichtung für feste Verunreinigungen von einer Flüssigkeit, welche durch einen Behälter davon geführt wird, welcher unter hoher Geschwindigkeit rotiert wird, und betrifft insbesondere eine Anordnung, umfassend eine Zentrifugalreinigungseinrichtung, in welcher die Kammer durch ein Antriebsfluid gedreht wird, welches von der Flüssigkeit in der Kammer getrennt ist.
- Es ist wohlbekannt, feste Verunreinigungen von sämtlichen Größen von einem Fluid, häufig einer Flüssigkeit, durch eine Zentrifugalreinigungseinrichtung zu entfernen, in welcher ein im wesentlichen vertikal montierter Hochgeschwindigkeitsrotor einen Verunreinigungsablagerungs- bzw. -fällungsbehälter (üblicherweise einfach als Verunreinigungsbehälter bezeichnet) aufweist, durch welchen das Fluid geführt wird, und in welchem feste Verunreinigungen bzw. Verschmutzungen von dem Fluid getrennt bzw. abgetrennt bzw. separiert werden, um sich an der Behälterwand abzulagern, von welcher sie periodisch entfernt werden können, oder der Behälter selbst wird ersetzt. Bei einer solchen Zentrifugalreinigungseinrichtung kann der Rotor über externe Kopplung an eine Antriebseinrichtung bzw. Motor- oder ähnliche Rotationsanlagen mit ähnlicher Verwendung angetrieben werden, was zu einer komplexen und teuren Anordnung führt, oder kann, wie es üblicher ist, angetrieben werden, indem das Fluid, welches auf den Verunreinigungsbehälter unter Druck angewendet wird, veranlaßt wird, diese über eine tangential ausgerichtete Düseneinrichtung zu verlassen, wobei die Reaktion bzw. Wechselwirkung darauf den Rotor unter hoher Geschwindigkeit antreibt bzw. dreht, welche wesentlich ist für effiziente Zentrifugalabtrennung. Solch eine Fluidreinigungseinrichtung, in welcher der Rotor durch das gereinigte Fluid angetrieben wird, wird üblicherweise als selbstangetriebene bzw. Selbstantriebszentrifugalreinigungseinrichtung bezeichnet.
- Es ist bekannt, daß es auftreten kann, daß die empfangene bzw. aufgenommene Flüssigkeit einen nicht ausreichend konsistenten hohen Druck aufweist zum Aufrechterhalten einer kontinuierlichen Rotation des Rotors bei einer ausreichend hohen Geschwindigkeit für die Zentrifugalabtrennung. Unter solchen Umständen kann die Reaktionsdüseneinrichtung an dem Ausgang bzw. Auslaß des Verschmutzungsbehälters blockiert bzw. verstopft werden durch große Verschmutzungs- bzw. Verunreinigungspartikel oder kann kleine Verunreinigungspartikel durchlassen bzw. durchführen.
- Ein Beispiel, in welchem eine inkonsistente Zufuhr gefunden wird, angesichts der Zufuhr von verschmutzter Flüssigkeit bei einem minimalen kontinuierlichen Druck, liegt in den sogenannten selbstreinigenden Barrierenfiltereinheiten vor, welche eine Rückspülanordnung verwenden.
- Selbstreinigende Barrierenfiltereinheiten sind im Stand der Technik wohlbekannt, wobei ein Gehäuse eine Mehrzahl von Filterelementen oder diskreten Flächenbereichen aufweist, mit jeweils einer Einlaßfläche, welche einer gemeinsamen Einlaßkammer von gepumptem Fluid ausgesetzt ist, und eine gegenüberliegende Auslaßfläche, welche einer gemeinsamen Auslaßkammer ausgesetzt ist, in welcher das Filtrat, das gereinigte Fluid, gesammelt wird, bevor es die Einheit nach wie vor unter Druck verläßt. Zusätzlich weist die Einlaßkammer ein Schild- oder ein Deckelglied auf, welches periodisch betätigbar ist zum Isolieren jeder Einlaßfläche nacheinander von der Einlaßkammer und um sie ersatzweise mit einer Umkehr- bzw. Ausschuß- bzw. Rückwurfleitung zu verbinden, welche das Gehäuse verläßt, so daß, wenn das Schildglied sich von Element zu Element bewegt, das temporär abgeschirmte Element einem Umkehrfluß bzw. Rückfluß unterliegt von der Auslaßkammer, welcher dazu dient, Verschmutzungsablagerungen von der Einlaßfläche des Elementes abzuheben und sie entlang der Ausschußleitung zu spülen. Normalerweise wird eine solche verschmutzte Flüssigkeit trotz der hohen Konzentration an Verunreinigung zu dem Reservoir zurückgeführt, von welchem es nachfolgend um das System herum gepumpt wird, wobei die festen Verunreinigungen erneut durch den Barrierenfilter gehalten bzw. aufgehalten werden. Während solch eine Anordnung sichert, daß die Verunreinigungen enthalten sind in dem System zwischen dem Reservoir und dem Barrierenfilter, wird die Flüssigkeit in dem Reservoir progressiv stärker verschmutzt.
- Solche selbstreinigenden Barrierenfiltereinheiten können betrieben werden in einer sogenannten intermittierenden Weise, in welcher das Schild- oder Deckelglied sich gelegentlich bewegt zwischen Einlaßflächenbereichen, wobei möglicherweise der Fluß durch den Einlaßflächenbereich beschränkt bzw. eingeschränkt wird für ein vorbestimmtes Intervall, welches geringer ist als die Gesamtzeit, in der es für diesen Bereich dient und/oder während es sich verändert bzw. verändert wird zwischen Einlaßflächenbereichen, oder in einer kontinuierlichen Weise, so daß der Fluß von Rückspül- bzw. rückgespülter Flüssigkeit kontinuierlich ist, jedoch von einem sich kontinuierlich verändernden und häufig gereinigten Bereich von Einlaßfläche. Es wird erkannt werden, daß, wenn die Flüssigkeit zu der Ausfluß- bzw. Ausschußleitung in einer permanenten oder längeren Basis fließt, die Gesamtmenge, welche von der Einheit entfernt wird, mittels der Ausschußleitung innerhalb Grenzen gehalten werden muß, wobei zu diesem Zweck das Produkt von Flächeninhalt der Einlaßfläche, ausgesetzt zur Rückspülung mit der Aussetzungszeit, minimal ist, und zwar konsistent mit Bezug auf die Reinigung der Einlaßfläche. Somit kann ein intermittierendes Rückspülsystem bei einer hohen Flußrate für kurze Intervalle gespült werden, während eine kontinuierliche Rückspülanordnung zu einer relativ kleinen Flußrate führen würde.
- Die Verwendung einer solchen Selbstantriebszentrifugalreinigungseinrichtung in Kombination mit einem Barrierentypfilter ist offenbart in der EP-A-0606578, wobei der Barrierentypfilter eine konstante Zufuhr von Flüssigkeit liefert, wovon eine gewisse Menge abgeleitet wird durch die Zentrifugalreinigungseinrichtung zum Umgehen bzw. Umleiten des Restes des Zirkulationssystemes.
- Es wurde herausgefunden, daß solch eine selbstangetriebene wie üblich ausgelegte und montierte Zentrifugalreinigungseinrichtung nicht zufriedenstellend ist, wenn sie betrieben werden muß mit einer rückgespülten bzw. Rückspülflüssigkeit von solch einem Barrierenfiltertyp, und zwar bedingt durch den intermittierenden Fluß und den variablen Druck davon, welcher erfordert, daß zumindest ein Teil von jedem Fluß durch den Verunreinigungsbehälter treten muß, bevor der. Durchtritt bzw. Durchfluß den Rotor beschleunigen kann auf eine Geschwindigkeit, bei welcher Zentrifugalabtrennung durchgeführt wird bzw. auftritt, oder bei einer niedrigen kontinuierlichen Flußrate, welche unfähig ist, die Rotation des Rotors zu bewirken. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, daß wenn eine solch stark verschmutzte Flüssigkeit zu der Zentrifugalreinigungseinrichtung geführt wird, unter Umständen, bei welchen Rotationseffizienz und somit Abtrennungseffizienz gering ist, ein Risiko besteht, daß Verunreinigungen, welche nicht abgetrennt und zurückgehalten sind, sich ansammeln können, wobei sie die relativ kleinen Reaktionsdüsen blockieren, wenn sie den Behälter verlassen, was in einer Blockierung der Düsen resultiert, wobei dies den Rückspülpfad für die Flüssigkeit blockiert.
- Es ist bekannt, solche Verunreinigungsbehälter mittels eines Fluides zu drehen bzw. zu rotieren, welches getrennt ist von dem verschmutzten Fluid, wie es beschrieben ist in der US-A-3,791,576. Die darin beschriebene Zentrifugalabtrennanordnung ist primär auf das Separieren bzw. Abtrennen von Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichten gerichtet, obwohl die Abtrennung bzw. Separation ebenfalls das Abtrennen von einigen festen Verunreinigungen von den Flüssigkeiten innerhalb des Rotorbehälters umfassen kann. Wenn die verschmutzte Flüssigkeit nur mit Feststoffen verunreinigt ist und solche Feststoffe einen relativ hohen Anteil in der zugeführten Flüssigkeit darstellen, wird der Rotorbehälter dazu neigen, sich schneller zu füllen, und eine häufigere Entfernung ist erforderlich, insbesondere wenn die verschmutzte Flüssigkeit selbst das mit Verunreinigung beladene Restergebnis eines früheren Filterverfahrens ist. Des weiteren kann es ungeeignet sein, die Zufuhr von verschmutzter Flüssigkeit zu der Zen trifugalabtrennunganordnung zum Erreichen des Rotors zu unterbrechen.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifugalflüssigkeitsreinigungsanordnung bereitzustellen zum Reinigen bzw. Entfernen fester bzw. Feststoffverunreinigungen von einer Flüssigkeit, welche die Nachteile der bekannten Anordnungen überwindet.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine fluidangetriebene Zentrifugalreinigungseinrichtung für eine Zufuhr von Flüssigkeit mit festen bzw. Feststoffverunreinigungen ein Gehäuse mit einer Basis, welche einen Ausstoß- bzw. Auslaßbereich bei Umgebungsdruck definiert, eine Spindeleinrichtung, welche sich von der Basis entlang einer betätigbaren vertikalen Achse bzw. Betriebsvertikalachse durch das Gehäuse erstreckt, und welche einen sich axialwärts erstreckenden Haupteinlaßdurchgang zum Aufnehmen bzw. Empfangen der verschmutzten Flüssigkeit enthält, einen Rotor, welcher an der Spindeleinrichtung zur Rotation darum gestützt ist mit einer ringförmigen Verschmutzungskammer, welche verbunden ist bzw. in Kommunikation steht mit dem Ausstoßbereich und dem Haupteinlaßdurchgang, eine fluidbetriebene Rotorantriebseinrichtung mit einem ersten Teil, welcher befestigt bzw. festgelegt ist mit Bezug auf das Gehäuse zum Aufnehmen darin einer konsistenten Zufuhr von Antriebsfluid bei einem Druck, welcher über Umgebungsdruck liegt, und einem zweiten Teil, welcher mit dem Rotor gekoppelt ist mit Bezug auf die Rotation um die Achse, und zwar betätigbar zum Veranlassen des Flusses von Antriebsfluid, getrennt von der Flüssigkeit hin zu dem Ausstoßbereich mittels des ersten und zweiten Teiles zum Veranlassen der Rotation des Rotors bei zumindest einer Minimalgeschwindigkeit, welche erforderlich ist zum Durchführen bzw. Bewirken der Zentrifugalabtrennung von festen Verunreinigungen von der Flüssigkeit, welche durch den Verschmutzungsbehälter tritt, und eine Steuerventileinrichtung, welche betätigbar ist, um das Entfernen des Rotors zeitgleich mit bzw. während der Zufuhr von verschmutzter Flüssigkeit zu dem Gehäuse zu erlauben.
- Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft beschrieben mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
- Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsreinigungssystemes, umfassend eine Pumpeinrichtung und einen Barrierenfilter mit einer intermittierenden Rückspülanordnung, und umfassend gemäß der vorliegenden Erfindung eine fluidangetriebene Zentrifugalreinigungseinrichtung für die Rückspülflüssigkeit, angetrieben durch Systemflüssigkeit, welche durch die Pumpeinrichtung bereitgestellt ist.
- Fig. 2 ist eine Schnittaufrißansicht durch die fluidangetriebene Zentrifugalreinigungseinrichtung von Fig. 1.
- Fig. 3(a) und (b) sind Querschnittsansichten durch die Basis der Reinigungseinrichtung von Fig. 1, gesehen in der Richtung A-A, wobei sie den Betrieb des Steuerventiles davon darstellen, und zwar in der ersten bzw. der zweiten Position, welche die Rückspül- bzw. rückgespülte Flüssigkeit durch die Reinigungseinrichtung führen bzw. den Reiniger bzw. zur Umleitung bzw. Vorbeiführung der letzteren richtet.
- Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt ein Flüssigkeitsreinigungssystem 10 ein Reservoir 11 für Flüssigkeit, eine Pumpeneinrichtung 12, einen Barrieren- oder Vollflußtypfilter 13, eine Verwendungseinrichtung 14 für die Flüssigkeit und eine Umkehr bzw. Rückführung 15 für verwendete Flüssigkeit zu dem Reservoir.
- Der Filter 13 ist von einem Typ mit einer intermittierenden Rückspülanordnung, im wesentlichen wie oben dargestellt, umfassend ein Gehäuse 16 mit Einlaß- bzw. Auslaßkammern 17 bzw. 18 und eine Mehrzahl von Filterelementen 20 mit jeweils Sieben aus Metallmaschen, welche eine sogenannte Einlaßfläche 21 aufweisen, welche zu der Einlaßkammer 17 gerichtet ist bzw. dieser ausgesetzt ist, sowie eine gegenüberliegende oder Auslaßfläche 22, welche zu der Auslaßkammer 18 gerichtet ist bzw. dieser ausgesetzt ist. Somit erreicht gepumpte Flüssigkeit die Einlaßkammer, tritt durch jedes Filterelement von der Einlaßfläche zu der Auslaßfläche und wird in der Auslaßkammer gesammelt, bevor sie austritt, um die Verwendungseinrichtung zu erreichen. Das Gehäuse enthält ebenfalls eine intermittierende Rückspülanordnung 23, welche dargestellt ist durch ein Schild oder einen Deckel 23', welcher durch einen Indexiermechanismus (nicht gezeigt) bewegt wird, um jedes der Filterelemente 20 oder deren Einlaßfläche 21 zu verschließen, und zwar nacheinander von der Einlaßkammer, während die Auslaßfläche 18 ausgesetzt bzw. freigelegt zu dem Auslaßkammerdruck verbleibt. Das Schild 23 enthält eine Rückstoß- bzw. Ausschußleitung 24, mittels welcher Flüssigkeit von dem abgeschlossenen Element entfernt wird von dem Gehäuse durch Flüssigkeit von der Auslaßkammer, wenn der Druck durch das Filterelement in der umgekehrten Richtung gespült wird, und zwar von der Auslaß- zu der Einlaßfläche, und somit werden zuvor abgelagerte bzw. gefällte Verunreinigungen an der Einlaßfläche mitgerissen bzw. mitgenommen bzw. entfernt. Es ist in der Technik bekannt, daß es wünschenswert ist, daß der Druckunterschied bzw. die Druckdifferenz durch das Filterelement während dem Rückspülen so groß als möglich sein sollte.
- Normalerweise wird solch eine stark verschmutzte rückgespülte Flüssigkeit zu dem Reservoir zurückgeführt oder zu einem weiteren Vollflußfilter, jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung wird sie zu einer fluidangetriebenen Zentrifugalreinigungseinrichtung 25 geliefert, welche Bestandteil des Systemes ist und die Abtrennung von festen Verunreinigungen von der mitgenommenen bzw. mitgerissenen Flüssigkeit durchführt, wodurch es letzterer erlaubt wird, zu dem System zurückzukehren über die Leitung bzw. den Kanal 26 und das Reservoir 11.
- Unter Bezugnahme nun auf Fig. 2 umfaßt die Zentrifugalreinigungseinrichtung 25 ein Gehäuse, welches generell bei 27 angedeutet ist, mit einer Basis 28, welche einen Ausstoßbereich 29 definiert, welcher mit dem Reservoir 11 über einen Durchgang 26 gekoppelt bzw. verbunden ist, wobei letzterer solch eine Querschnittsfläche und -neigung aufweist, daß das Abfließen durch Schwerkraft erleichtert ist, wenn der Umgebungsdruck innerhalb des Abflußbereiches norma ler atmosphärischer Druck ist. Die Basis stützt eine Spindeleinrichtung 30, welche sich von der Basis erstreckt, und zwar entlang einer betätigbaren Vertikalachse 31 durch das Gehäuse, wobei die Spindeleinrichtung an ihrem anderen Ende einen relativ dünnen Deckel 32 stützt, welcher sich axialwärts erstreckt zum Anstoßen bzw. Anliegen an der Basis an der Dichtung bzw. dem Verbindungspunkt 33, und ist entfernbar von der Basis.
- Die Spindeleinrichtung enthält einen Haupteinlaßdurchgang 34, welcher sich teilweise entlang der Einrichtung erstreckt, und ist über einen Einlaßkanal 35 (Fig. 3(a)) in der Basis mit der Ausschußleitung 24 verbunden, um Rückspülflüssigkeit aufzunehmen.
- Das Gehäuse enthält des weiteren einen Rotor 40, welcher an der Spindeleinrichtung zur Rotation darum gestützt ist, umfassend eine ringförmige Verunreinigungskammer 41, welche geöffnet ist und in Kommunikation steht mit dem Ausstoßbereich 29 über einen unteren Abschnitt 42L eines Standrohres 42, welches bei 43 geöffnet ist, und eine Düseneinrichtung 44 mit einer Mehrzahl von im wesentlichen tangential ausgerichteten Düsen (ebenfalls angedeutet als 441, welche feldartig um die Achse 31 angeordnet sind. Das Standrohr 42 umfaßt eine radial innere Wand des Verschmutzungs- bzw. Verunreinigungsbehälters 41 und einen oberen Teil 42U des Rohres, getrennt von dem Basisteil durch eine Trennwand 45, welcher bei 46 geöffnet ist und in Kommunikation steht mit dem Haupteinlaßdurchgang 34 mittels einer drehbaren Hauptfluidkopplung, welche generell bei 47 gezeigt ist, und zwar in solch einer Weise, wie sie vollständiger im folgenden beschrieben wird.
- Die Zentrifugalreinigungseinrichtung bzw. der Zentrifugalreiniger, wie bisher beschrieben, entspricht einer herkömmlichen, mit der Ausnahme, daß die Düse 44 ausgelegt sein kann, um einen relativ geringen Druckabfall für Flüssigkeit bereitzustellen, welche dadurch tritt, im Gegensatz zu einem relativ großen Druckabfall, welcher üblicherweise erforderlich ist zum Durchführen der Hochgeschwindigkeitsrotation des Rotors durch die Reaktion des Flüssigkeitsausstoßes aus den Düsen. Die Düsenabmessungen können einen gewissen Druck abfall in der ausgestoßenen Flüssigkeit erzeugen, welche Kraft auf den Rotor ausübt, und zwar durch die Wechselwirkung bzw. Wirkung bzw. Reaktion des Flüssigkeitsausstoßes, obwohl diese alleine nicht ausreichend ist, und ansprechend ist auf die inkonsistente Zufuhr von Flüssigkeit zum Durchführen der Hochgeschwindigkeitsrotation, und in diesem Zusammenhang kann die Düseneinrichtung (und Düsen) 44 als Flüssigkeitsreaktionsdüseneinrichtung bzw. -Düsen bezeichnet werden.
- Gemäß der Erfindung enthält die Zentrifugalreinigungseinrichtung ebenfalls eine fluidbetätigte Antriebseinrichtung, welche generell bei 50 angedeutet ist. Die Antriebseinrichtung umfaßt einen ersten Teil, welcher festgelegt bzw. befestigt ist mit Bezug auf das Gehäuse, und zwar in der Form eines Hilfseinlaßdurchganges 51, welcher der Spindeleinrichtung zugeordnet ist, und welcher sich zumindest teilweise entlang der Spindeleinrichtung und durch die Basis erstreckt, und verbunden bzw. angeschlossen ist zum Aufnehmen bzw. Empfangen einer Zufuhrleitung 52 zum Aufnehmen bzw. Empfangen von Antriebsfluid bei einem Druck, welcher über Umgebungsdruck liegt (Umgebungsdruck des Ausstoßbereiches wird als Umgebung betrachtet), wobei das Fluid Systemflüssigkeit von der Pumpeneinrichtung 12 ist. Die Antriebseinrichtung umfaßt ebenfalls einen zweiten Teil mit einer Fluidreaktionsdüsenantriebseinrichtung 53, welche eine Mehrzahl von im wesentlichen tangential ausgerichteten Antriebsdüsen (ebenfalls als 53 angedeutet) umfaßt, welche durch den Rotor getragen werden und zu dem Ausstoßbereich 29 öffnen bzw. münden, wobei eine Mehrzahl von Antriebsleitungen 54 individuell die Antriebsdüsen 53 mit dem Neben- bzw. Hilfseinlaßdurchgang 51 verbindet, und zwar mittels einer drehbaren Neben- bzw. Hilfsfluidkopplung 55. Die Antriebsdüsen 53 sind üblicherweise enthalten in einer unteren Wand des Verunreinigungsbehälters, benachbart den Flüssigkeitsreaktionsdüsen 44, wobei sich die zugeordneten Antriebsleitungen durch die Verunreinigungskammer dorthin erstrecken.
- Die Fluidantriebseinrichtung empfängt bzw. erhält somit konsistent und üblicherweise konstante Zufuhr von relativ unverschmutzter Flüssigkeit von der Pumpeneinrichtung bei einer Rate und einem Druck, welche geregelt bzw. gesteuert sind durch die Pumpeneinrichtung und/oder die Abmessungen von jeglicher Leitung 52, dem Einlaßdurchgang 51, der Leitungseinrichtung 54 oder der Düseneinrichtung 53, und ist ansprechend auf den Ausstoß der gepumpten Flüssigkeit mittels der Antriebsdüseneinrichtung 53 zum Drehen bzw. Rotieren des Rotors bei zumindest der Minimalgeschwindigkeit zum Durchführen der Zentrifugalabtrennung bzw. -separation von festen Verunreinigungen von der Rückspülflüssigkeit, welche durch den Verunreinigungsbehälter 41 tritt. Die rückgespülte bzw. Rückspülflüssigkeit kann, da sie periodisch einen Druck aufweist, welcher über der Umgebung liegt, gegen die Düseneinrichtung 44 beim Ausstoß bzw. Auswurf davon wirken bzw. reagieren bzw. wechselwirken, um die Reaktion des Rotors von der Antriebsdüseneinrichtung 53 zu unterstützen, und um eine zusätzliche Reaktionsdüseneinrichtung bereitstellen, welche dazu dient, die Rotationsrate zu erhöhen, und somit die Effizienz der Verunreinigungsabtrennung.
- Obwohl ein Teil der gepumpten Flüssigkeit verwendet wird durch die Antriebseinrichtung, wonach sie von der Ausstoßeinrichtung zu dem Reservoir (oder weiterem Reinigungsbetrieb) zurückgeführt wird mit der zentrifugalgereinigten rückgespülten Flüssigkeit, ist die Antriebsdüseneinrichtung derart ausgelegt, daß lediglich ein relativ geringer Teil der gepumpten Flüssigkeit, welche als Antriebsfluid verwendet wird, davon abgehalten wird, die Verwendungseinrichtung 14 zu erreichen, und kann in einfacher Weise kompensiert werden, wenn nötig, durch leichtes Erhöhen des Ausgangs- bzw. Ausgabedruckes und/oder der Liefer- bzw. Förderrate der Pumpeinrichtung.
- Es wird erkannt werden, daß das konzeptionell einfache Vorsehen der Fluidantriebseinrichtung in vieler Weise in die Zentrifugalreinigungseinrichtung implementiert werden kann, wovon die in Fig. 2 gezeigte lediglich eine ist, jedoch ist die Weise, in welcher das Antriebsfluid (gepumpte Flüssigkeit) geliefert wird von dem stationären Hilfseinlaßdurchgang 51 zu der sich drehenden Leitungseinrichtung 54, zusätzlich zu der Zufuhr von rückgespülter Flüssigkeit zu dem Verunreinigungsbehälter von praktischer Bedeutung.
- Bei näherer Betrachtung der Spindeleinrichtung 30 umfaßt diese eine statische Spindel 60. Der Rotor 40 enthält ein Lagerrohr 61, welches an der Spindel bei 62 und 63 gelagert ist, und zwar hin zu jedem Ende davon und definiert zwischen den Lagern einen ringförmigen Rohrraum 64. Die Spindel weist darin gebildet die Haupt- und Hilfs- bzw. Nebeneinlaßdurchgänge auf, welche mit dem ringförmigen Rohrraum kommunizieren, und zwar mittels Haupt- und Hilfs- bzw. Nebenradialöffnungseinrichtungen 65 bzw. 66, welche voneinander in der axialen Richtung getrennt sind. Jede Öffnungseinrichtung kann eine oder mehrere Öffnungen feldartig um die Spindel angeordnet aufweisen. Eine Rohrdichteinrichtung 67 erstreckt sich zwischen dem Lagerrohr und der Spindel bei einer axialen Position zwischen den Haupt- und Hilfsradialöffnungseinrichtungen zum Trennen bzw. Abtrennen des Rohrraumes in diskrete Haupt-(obere) bzw. Hilfs- oder Neben- (untere) Bereiche. Das Lagerrohr ist in dem Hauptbereich bei 68 geöffnet und kommuniziert mit der Verunreinigungskammer 41 mittels eines oberen Bereiches 42U eines Standrohres und einer Öffnung 46, und ist in dem Hilfs- bzw. Nebenbereich bei 69 geöffnet zur Kommunikation mit individuellen Antriebsleitungen 54, wodurch die drehbaren Haupt- und Hilfs- bzw. Nebenfluidkopplungen 47 bzw. 55 bereitgestellt sind.
- Die Haupt- und Hilfseinlaßdurchgänge werden üblicherweise in einer Blindaussparung 70 gebildet, welche sich von dem Ende der Spindel erstreckt, welche an der Basis 28 gestützt ist, wobei die Durchgänge koaxial ineinander definiert sind.
- Die Aussparung erstreckt sich zumindest so weit, wie die Hauptradialöffnungseinrichtung 65 am weitesten von der Basis entfernt ist, und enthält eine Röhre 71 von kleinerer Querschnittsfläche, welche sich axialwärts zu einer Position zwischen der Haupt- und der Hilfsradialöffnungseinrichtung erstreckt, bei welcher sie bei 72 mit der Spindel gedichtet bzw. abgedichtet ist zum Definieren des Haupteinlaßdurchganges innerhalb der Röhre und der Aussparung (kommunizierend mit der Radialöffnungseinrichtung 65) und des Hilfseinlaßdurchganges, welcher die Röhre umgibt (kommunizierend mit der anderen Radialöffnungseinrichtung 66).
- Es wird erkannt werden, daß durch Anwenden solch einer Struktur für die (Hohlrohr oder gebohrte) Spindeleinrichtung eine Spindel innerhalb eines herkömmlichen gelagerten Lagerrohres, welches einen verschmutzten Flüssigkeitseinlaß für den Rotor einer herkömmlichen selbstangetriebenen Zentrifugalreinigungseinrichtung bereitstellt, in einfacher Weise angepaßt werden kann zum Bereitstellen eines Hilfs- bzw. Nebeneinlaßdurchganges, während vermieden wird, daß jegliche Ausrichtungsprobleme bei Ausrichtung des Durchganges innerhalb der Spindel mit Verlängerungen davon in der Basis auftreten können, wodurch es der Spindel erlaubt wird, in einfacher Weise an der Basis mittels eines Schraubengewindes 73 befestigt bzw. gesichert zu werden.
- Es wird erkannt werden, daß ein Hauptgrund zur Verwendung solch eines Barrierenfilters mit einer Rückspülfähigkeit darin besteht, das System für ein längeres Intervall zu verwenden, ohne die Notwendigkeit, es zu stoppen bzw. anzuhalten zum Entfernen von Verunreinigungen von den Flächen der Filterelementsiebe. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Zentrifugalreinigungseinrichtung eine ihr zugeordnete Steuerventileinrichtung auf, welche betätigbar ist, um das Entfernen des Rotors mit seinem Verunreinigungsbehälter zu erleichtern, und zwar während kontinuierlichen bzw. fortgeführten Betriebs des Systemes und des Barrierenfilters, d. h. gleichzeitig zu der Zufuhr von Flüssigkeit und Antriebsfluid zu der Zentrifugalreinigungseinrichtung.
- Das Gehäuse 27 enthält innerhalb der Basis 28 davon eine Steuerventileinrichtung 80 mit einem Antriebsfluidteil 81, welcher betätigbar ist zum Freigeben oder Versperren des Durchgangs für Antriebsfluid zu dem Hilfseingangsdurchgang 51 und einem "Rückspülflüssigkeit"-Teil 82, welcher betätigbar ist in Verbindung mit dem Teil 81 zum Ablenken bzw. Ableiten des Flusses von rückgespültem bzw. Röckspülfluid, welches in dem Kanal 35 von dem Haupteinlaßdurchgang 34 empfangen ist, zu dem Ausstoß- bzw. Ausgabebereich 29 mittels eines Durchganges 26, welcher von dem Ausstoßdurchgang 83 wegführt.
- Die Teile 81 und 82 der Steuerventileinrichtung sind definiert durch einen ein zelnen Ventilkörper 84, welcher sich durch eine Öffnung 85 in der Gehäusebasis erstreckt, an welche die Zufuhrleitung 52 gekoppelt ist. Ein Ende 86 des Ventilkörpers springt von der Öffnung vor, wobei ihm erlaubt ist, sich um seine Longitudinalachse zu drehen, während das andere Ende 87 sich zu einem Teil der Öffnung erstreckt, welche eine Erstreckung bzw. Verlängerung der zuvor erwähnten Zufuhrleitung 52 umfaßt, und zwar zum Aufnehmen bzw. zum Empfangen von Antriebsfluid und über die Verbindung bzw. den Verbindungspunkt der Öffnung mit dem Einlaßdurchgang 51 hinaus.
- Das Ventilkörperende 86 weist eine Aussparung 88 auf, welche sich axialwärts von dem Ende erstreckt zum Empfangen bzw. Aufnehmen von Antriebsfluid von der Zufuhrleitung 36, sowie eine Lateralöffnung 89 zum Durchführen des Fluides zu dem Einlaßdurchgang 51 oder um dessen Durchtritt zu blockieren, und zwar abhängig von der Ausrichtung bzw. Orientierung des Ventilkörpers bezüglich seiner Achse, wodurch ein Antriebsfluidteil der Steuerventileinrichtung bzw. der Ventilsteuereinrichtung definiert ist. Der Ventilkörper enthält ebenfalls ein Vollverschluß- bzw. Abschließventil 90 mit einem Kolben 91, welcher sich entlang der Aussparung erstreckt, und welcher durch eine Feder 92 hin zu dem ausgesparten Ende 86 vorgespannt ist, um die Lateralöffnung 89 von dem empfangenen Antriebsfluid zu isolieren, und zwar unabhängig von der Ausrichtung bzw. Orientierung des Ventilkörpers. Das Vollverschlußventil ist ansprechend auf Antriebsfluiddruck, welcher ein vorbestimmtes Minimum überschreitet, welcher darauf wirkt zum Versetzen gegen die Vorspannung, um es dem Antriebsfluid zu erlauben, die Lateralöffnung 89 zu verfassen hin zu dem Hilfs- bzw. Nebeneingangsdurchgang, d. h. die Zentrifugalreinigungseinrichtung empfängt nur Antriebsfluid von dem System, wenn der von der Pumpe gelieferte Druck ausreichend ist zum Ausgleichen bzw. Aufrechterhalten der Verluste.
- Unter Bezugnahme ebenfalls auf die Fig. 3(a) und 3(b) weist der Ventilkörper 84 ebenfalls eine Rille 95 auf, welche sich teilweise um dessen Peripherie erstreckt, welche eine Aussparung zwischen dem Körper und der Öffnungswand derart definiert, so daß in einer ersten rotationsmäßigen Position des Ventilkörpers, in welcher die Lateralöffnung 89 ausgerichtet ist, mit dem Einlaßdurchgang 51 die Rille 95 angeordnet ist zum Verbinden der Rückspülflüssigkeitaufnahmekanäle 35 mit dem Haupteinlaßdurchgang 34, während der Abflußdurchgang 83 blockiert wird. Wenn der Ventilkörper gedreht wird zum Verschließen der Kanäle 34 und 35, und zwar voneinander, wobei der Neben- bzw. Hilfseinlaßdurchgang von dem Antriebsfluid isoliert wird, richtet die Rille 95 Rückspülflüssigkeit zu dem Ausstoß- bzw. Ausgabebereich mittels des Abflußdurchganges 86 und isoliert den Haupteinlaßdurchgang, wodurch es dem Gehäuse erlaubt wird, geöffnet zu werden, so daß der Rotor 41 entfernt werden kann, ohne den Flüssigkeitsfluß durch das System stoppen zu müssen. Es wird erkannt werden, daß, während die Zentrifugalreinigungseinrichtung isoliert ist, jegliche stark verschmutzte Rückspülflüssigkeit direkt ausgestoßen wird zu dem Ausstoßbereich, und zu dem Reservoir zurückgeführt werden kann. Obwohl solche Verunreinigungen bzw. Verschmutzungen eventuell eingefangen bzw. aufgehalten werden durch den Barrierenfilter und entfernt durch die Zentrifugalreinigungseinrichtung, wenn sie nachfolgend betätigt wird, können selbst solche vereinzelt auftretenden Verunreinigungen, weiche von der Rückspülflüssigkeit getragen werden, von dem System eliminiert werden durch den Ausstoßkanal 83, und zwar ausgestoßen außerhalb des Systemes, zum Abfall, und zwar eher bzw. bevorzugt als zu dem Abflußbereich 26, welcher das Reservoir speist.
- Es wird erkannt werden, daß verschiedene Veränderungen durchgeführt werden können mit Bezug auf die strukturellen Details der oben beschriebenen fluidangetriebenen Zentrifugalreinigungseinrichtung, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
- Die ersten und zweiten Teile der Antriebseinrichtung können ebenfalls eine andere Form annehmen als die oben im Detail beschriebene. Zum Beispiel kann der erste Teil einen Hilfs- bzw. Nebeneinlaßdurchgang aufweisen, welcher eine andere Form aufweist als jene, welche sich erstreckt als koaxial den Haupteinlaßdurchgang umrundend, welcher definiert wird durch eine zentrale Aussparung in einer statischen Spindel.
- Eine einstückige bzw. integrale statische Spindel, welche sich von der Basis erstreckt und/oder ein Gehäusedeckel, welcher gegenüberliegend angeordnet ist, kann Haupt- und Neben- bzw. Hilfseinlaßdurchgänge aufweisen, welche sich Seite an Seite bzw. nebeneinander von demselben Ende erstrecken, oder von gegenüberliegenden Enden, oder können ein Paar von kurzen Spindeln sein, welche sich jeweils von der Basis und dem Gehäusedeckel erstrecken. Obwohl es geeignet ist, den Neben- bzw. Hilfsdurchgang innerhalb einer Spindel zu definieren, kann er zusätzlich definiert sein innerhalb der Basis, wobei ein ringförmiger Durchgangsraum die Spindel umrundet bzw. umgibt, und zwar umfassend eine drehbare Kopplungseinrichtung bezüglich des zweiten Teiles. Abhängig von der Weise, wie die Einlaßdurchgänge definiert sind, kann die Hauptradialöffnungseinrichtung die untere Öffnung sein, und zwar eher als eine obere, wenn Flüssigkeit den Verunreinigungsbehälter hin zu dem unteren Ende davon erreichen soll, wenn möglicherweise der Ausgang über die Reaktionsdüsen an dem oberen Ende des Rotors angeordnet ist.
- Der zweite Teil der Antriebseinrichtung kann somit eine Leitungseinrichtung 54 aufweisen, welche das Antriebsfluid von der Spindeleinrichtung empfängt, und zwar bei jeglicher Axialposition, und welche sich zu der Antriebseinrichtung erstreckt, und zwar bei jeglicher Axial- und Radialposition mit Bezug auf den Rotor. Solch eine Antriebsdüseneinrichtung muß nicht eine vertikal angeordnete Anordnung in einem Abschnitt der Basis des Rotors aufweisen, d. h. sich durch die Wand des Verunreinigungsbehälters von einer Leitung darin erstreckend, sondern kann eine einfache Düse umfassen, welche das Ende der Antriebsleitungseinrichtung definiert, welches sich außerhalb bzw. nach außen des Verunreinigungsbehälters erstreckt.
- Die Fluidreaktionsantriebsdüseneinrichtung muß nicht befestigt bzw. festgelegt sein mit Bezug auf den Rotor, wenn vorgesehen ist, daß sie gekoppelt ist mit Bezug auf die Rotation um die Achse zum Veranlassen, daß sich der Rotor damit dreht.
- Als eine Alternative zum Zuführen von Fluid zu der Antriebsdüseneinrichtung außerhalb des Verunreinigungsbehälters mittels einer Leitungseinrichtung und einer drehbaren Kopplungseinrichtung, welche eine ringförmige Kammer definiert, welche die Achse umgibt, kann sich eine solche ringförmige Kammer radialwärts erstrecken bei einem Abstand von der Achse, bei welchem die Reaktionsdüseneinrichtung in den Wänden davon definiert sein kann, zum effizienten Drehen des Rotors, wobei der Verunreinigungsbehälter daran gekoppelt ist; d. h. die drehbare Kopplungseinrichtung kann einen Behälter für das Fluid aufweisen, ähnlich zudem Verunreinigungsbehälter, und angeordnet ausgerichtet bzw. in Linie mit oder möglicherweise innerhalb von dem letzteren.
- Unabhängig von der Struktur der Antriebsreaktionsdüsen 53 müssen diese weder an derselben rotationsmäßigen Position angeordnet sein, wie die Düsen 44 für die gereinigte rückgespülte Flüssigkeit, noch in vertikaler Ausrichtung damit, unter Voraussetzung, daß die tangentiale Richtung, welche die Rotation erzeugt, aufrechterhalten wird.
- Die Antriebseinrichtung, wie zuvor beschrieben, wirkt bzw. funktioniert durch Auswerfen bzw. Ausstoßen von Fluid aus der Düseneinrichtung, welche frei drehbar um die Achse ist, und zwar als eine Reaktion bzw. Wechselwirkung auf das Ausstoßen des Fluids. Es wird erkannt werden, daß in einer alternativen Form der Rotor einem Satz von Gebläserad- bzw. Laufradblättern bzw. -klingen zugeordnet sein kann und damit gekoppelt zur Rotation, und zwar angeordnet innerhalb des Ausstoßbereiches zum Aufnehmen bzw. Empfangen von Antriebsfluid von einer statischen Düseneinrichtung, welche angeordnet ist zum Ausstoßen des Fluides von der Basis oder dem Gehäusedeckel zum Einwirken direkt auf diese, und zum Erzeugen einer Rotationskraft.
- Unabhängig von dem Mechanismus, mittels welchem das Fluid den Rotor und dessen Verunreinigungsbehälter bei hoher Geschwindigkeit antreibt, kann die Rückspülflüssigkeit, welche durch die Verunreinigungskammer tritt, die Kammer und den Rotor durch andere als die Reaktionsdüseneinrichtung des Types verlassen, wie üblicherweise verwendet wird für zentrifugal gereinigtes Fluid zur Selbstversorgung bzw. zum Selbstantrieb der Rotation, wenn das Antriebsfluid ausreichend Reaktion bzw. Wechselwirkung bereitstellt zum Aufrechterhalten der Rotorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl; die Flüssigkeit kann z. B. über Schlitze oder Löcher mit größerem Durchmesser austreten an einem beliebigen Ort in der Basis des Rotors, möglicherweise ausgerichtet mit dem unteren Ende des Standrohres 42, oder an jenem Ort, wo die Reaktionsdüseneinrichtung 44 normalerweise angebracht wäre. Solche Düsen, oder ihre Alternativen, können ausgelegt sein zum Bereitstellen einer maximalen Druckdifferenz dadurch, so daß eine maximale Druckdifferenz verfügbar ist, durch den rückgespülten Filterbereich zum optimalen Spülen bzw. Ausspülen der Verunreinigungen davon.
- Es wird ebenfalls erkannt, daß, während, obwohl es wünschenswert ist, daß das Antriebsfluid die Flüssigkeit umfaßt, welche durch das System gepumpt wird und somit mischbar mit der gereinigten Flüssigkeit in dem Ausstoßbereich 29, es ebenfalls ein Fluid, eine Flüssigkeit oder ein Gas von einer separaten bzw. getrennten Quelle umfassen kann.
- Die Zufuhr von Fluid muß konsistent sein zum Aufrechterhalten des Rotationsmomentes des Rotors, so daß jegliche rückgespülte Flüssigkeit, die er empfängt bzw. aufnimmt, der Zentrifugalseparation bzw. Abtrennung von Verunreinigungen unterliegt. Zu diesem Zweck muß die Fluidzufuhr nicht konstant sein, sondern kann sich in der Zufuhrrate oder im Druck zyklisch verändern, möglicherweise gepulst, so daß sie die Rotation des Rotors oberhalb einer vorbestimmten minimalen Geschwindigkeit bewirkt und aufrechterhält, zum Durchführen bzw. Bewirken der Zentrifugalreinigung.
- Wenn es notwendig ist, eine Trennung zwischen dem Antriebsfluid und der rückgespülten Flüssigkeit aufrechtzuerhalten, können individuelle radialwärts getrennte ringförmige Abflußbereiche in der Basis des Gehäuses und der Basis des Rotors bereitgestellt sein, und zwar für das Fluid und die Flüssigkeit, wobei die Reaktionsdüseneinrichtung derart angeordnet ist, daß die gereinigte rückgespülte Flüssigkeit und das Antriebsfluid in unterschiedliche Ausstoßbereiche austreten.
- Alternativ kann ein Antriebsfluid, welches unvermischbar mit der rückgespülten bzw. Rückspülflüssigkeit ist, in einem gemeinsamen Ausstoßbereich ausgesto en, jedoch davon später getrennt werden, möglicherweise durch eine weitere Zentrifugaleinrichtung, welche Fluide auf der Basis ihrer Dichten trennt. Der Umgebungsdruck, welcher definiert ist durch den Abflußbereich, kann ein anderer sein als atmosphärischer Druck, unter Voraussetzung, daß geeignete Schritte vorgesehen sind zum Erleichtern des Abfließens.
- Die obige Beschreibung basiert auf der Zufuhr von verunreinigter Flüssigkeit, unter Verwendung eines Barrierenfilters mit einer Rückspülanordnung, welche betätigt wird zum Ausstoßen solcher Flüssigkeit von dem Filter, unabhängig ob die Zentrifugalreinigungsanordnung betrieben wird und bereit ist, um es zu empfangen, wobei eine Steuerventileinrichtung dessen Durchgänge steuert bzw. regelt bzw. schützt.
- Es wird erkannt werden, daß ähnliche Funktionen erreicht werden können mit anderen Formen von Rückspülanordnungen oder in der Tat mit jeglicher Zufuhrquelle, unabhängig ob unterbrechbar oder nicht.
Claims (4)
1. Fluidangetriebene Zentrifugalreinigungseinrichtung (25) zur Zufuhr von
Flüssigkeit mit festen Verunreinigungen, mit einem Gehäuse (27) mit
(i) einer Basis (28), welche einen Austrag- bzw. Ausstoßbereich (26,
29) bei Umgebungsdruck definiert,
(ii) einer Spindeleinrichtung (30), welche sich von der Basis entlang
einer im Betrieb vertikalen Achse bzw. einer Betriebsvertikalachse
(31) durch das Gehäuse erstreckt und einen sich axial
erstreckenden Haupteinlaßdurchgang (34) zum Aufnehmen der verunreinigten
Flüssigkeit aufweist,
(iii) einem Rotor (40), welcher an der Spindeleinrichtung zur Rotation
darum gestützt ist, umfassend eine ringförmige
Verunreinigungskammer (41) in Kommunikation mit dem Ausstoßbereich und dem
Haupteinlaßdurchgang,
(iv) einer fluidbetriebenen Rotorantriebseinrichtung (50) mit einem
ersten Teil (51), welcher festgelegt ist mit Bezug auf das Gehäuse,
um darin eine konsistente Zufuhr von Antriebsfluid aufzunehmen
bei einem Druck, welcher über dem Umgebungsdruck liegt, und
einen zweiten Teil (53, 54, 55), welcher mit dem Rotor in Bezug
auf Rotation um die Achse gekoppelt ist, betätigbar zum
Veranlassen des Flusses von Antriebsfluid, getrennt von der Flüssigkeit, zu
dem Ausstoßbereich mittels der ersten und zweiten Teile, um
Rotation des Rotors bei zumindest einer minimalen Drehzahl bzw.
Geschwindigkeit zu veranlassen, welche erforderlich ist zum
Bewirken von Zentrifugalabtrennung von festen Verunreinigungen von
der Flüssigkeit, welche durch den Verunreinigungsbehälter tritt,
gekennzeichnet durch
(v) eine Steuerventileinrichtung (80), welche betätigbar ist, um das
Entfernen des Rotors (40) durch Abschalten der Zufuhr von
verunreinigter Flüssigkeit zu dem Rotor zeitgleich mit bzw. während
der Zufuhr der verunreinigten Flüssigkeit zu dem Gehäuse und
durch das Gehäuse zu ermöglichen.
2. Zentrifugalreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (80) aufweist einen Antriebsfluidteil
(81), betätigbar zum Abhalten oder Durchreichen von Antriebsfluid zu
dem ersten Teil der Rotorantriebseinrichtung, und einen Flüssigkeitsteil
(82), welcher betätigbar ist in Verbindung mit dem Antriebsfluidteil,
welcher den Fluß von Antriebsfluid verhindert, um den Fluß der Flüssigkeit
von dem Haupteinlaßdurchgang (34) zu dem Ausstoßbereich (26, 29)
abzuleiten.
3. Zentrifugalreinigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antriebsfluidteil (81) und der Flüssigkeitsteil (82) definiert
sind durch einen einzelnen Ventilkörper (84), welcher sich durch eine
Öffnung (85) in dem Gehäuse erstreckt, zu welcher Öffnung das
Antriebsfluid an einem Ende (87) des Ventilkörpers (85) geliefert wird, um
lateralwärts davon abgeleitet zu werden zu dem ersten Teil der
Rotorantriebseinrichtung (51), oder um blockiert zu werden durch den Ventilkörper, in
Abhängigkeit von der Position des Körpers in der Öffnung, wobei der
Haupteinlaßdurchgang (34), der Ausstoßbereich (26, 29) und eine
Flüssigkeitsquelle mit einem anderen Teil des Ventilkörpers (95) kommunizieren,
welcher eine Aussparung zwischen sich und der Öffnung aufweist, wobei
die Aussparung betätigbar ist zum Verbinden entweder des
Haupteinlaßdurchgangs oder des Ausstoßbereichs mit der Quelle von verunreinigter
Flüssigkeit, abhängig von der Position des Körpers in der Öffnung.
4. Zentrifugalreinigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (80) ein Vollverschlußventil (90)
enthält, umfassend einen Kolben (91), welcher sich entlang einer
Aussparung in dem Ventilkörper erstreckt und welcher hin zu dem einen Ende
des Ventilkörpers vorgespannt (92) ist, ansprechend auf den
Antriebsfluiddruck, welcher den minimalen Pegel übersteigt, welcher darauf an
dem Ende des Ventilkörpers wirkt, zur Versetzung gegen die
Vorspannung, um es dem Antriebsfluid zu ermöglichen, den ersten Teil der
Rotorantriebseinrichtung (51) zu erreichen, und ansprechend auf einen
Antriebsfluiddruck unterhalb eines vorbestimmten minimalen Pegels zum
Absperren bzw. Trennen des ersten Teiles der Rotorantriebseinrichtung
von der Antriebsfluidquelle.
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