DE8323892U1

DE8323892U1 - Dieselabgasfilter aus Drahtgewebe

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Publication number: DE8323892U1
Application number: DE8323892U
Authority: DE
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1983-08-19
Filing date: 1983-08-19
Publication date: 1985-10-31

Description

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Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5060 Bergisch Gladbach 1

Pleselabcraafilter aus Drahtgewebe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dieselabgasfilter aus. Drahtgewebe nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs, wobei dieses Filter auch für eine zusätzliche Beschichtung mit katalytisch wirkenden Substanzen dienen soll.

Aus der DE-OS 29 51 316 ist bereits ein katalytisches Filter für die Dieselabgasreinigung bekannt, welches aus einer Siebgewebeanordnung besteht. Es wird dort bereits vorgeschlagen, Lagen aus gewelltem oder gefaltetem Siebgewebe im Wechsel mit ebenen Lagen aufeinanderzuschichten, so daß ein gasdurchlässiger Körper entsteht, der an den gegenüberliegenden Stirnflächen so durch Abdeckmittel verschlossen ist, das ein verschlossener Stirnfläehenabschnitt einem offenen Stirnflächenabsehnitt gegenüberliegt. Diese Anordnung hat zur Folge, daß an einer Stirn« fläche eintretende Abgase erst nach Durchdringung des Siebgewebes an der anderen Stirnfläche wieder austreten

2§ können* Auf diese Weise werden Rußteilehen herausgefiltert und bei katalytischer Beschichtung auch andere Sehad» anteile umgesetzt.

Schwierigkeiten gab es bisher beim systematischen Ver-3Θ schließen der einzelnen Öffnungen an den Stirnseiten.

Weder das Aufbringen einer Lochmaske, noch das Verschllessen durch Einbringen von Zusatzmaterial läßt sich auf einfache Weise und für Serienfertigung verwirklichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. ein Dieselabgas-

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filter der beschriebenen Art, bei dem die öffnungen auf einfache und dauerhafte Weise wechselseitig geschlossen sind, wobei die Herstellung möglichst einfach und für 5 Serienfertigung geeignet sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Siebgewebeanordnung mit dem kennaeiohnenden fSerkmal dee Hauptansprucha vorgeschlagen. Bine eolehe Siebgewebeanordnufig aua tempe-10 ratur- und korrosionsbeständigem Metall aus abwechselnd mindestens einer Lage eines gewellten oder gefalteten Siebgewebe» und mindestens eine* ebenen, gesehlossenen oder durchbrochenen Deoklaga, wobei die Lagen su einem gatduroAlaasigen Paket geeehichtet oder spiralig zu 15 einem syllndrisehen, ovalen, rechteckigen oder mehreekieen gasdurchlässigen Körper aufgewickelt sind und wobei da· Paket bew. der Wiokelk&rper so an den gegenüberliegenden Stirnflächen verschlossen ist, dad ein verschlossener Stirnflächenabsehnitt einem offenen Stirn- 20 flächenebschnitt gegenüberliegt, lädt sieh besonders I leieht herstellen, indem die betreffenden Stirnflächen-

I abschnitte durch Quetschungen verschlossen werden, wo*

I bei die gewellte oder gefaltete Lage in Falten gegen die

^r, ebene Lage gedrückt wird. Diese Ausführungsform ist 2u-

:_; 2S nächst für den Fachmann nicht naheliegend, da erfahrungs» I gemäfi Quetschungen an einem gewellten oder gefalteten

? Gewebeband zu allen möglichen Verformungen führen, die

·. eine spätere Weiterverarbeitung schwierig machen. Es hat

.'. sieh jedoch gezeigt, daß sich entsprechende Quetschungen

I 30 der gewellten oder gefalteten Lage ohne erhebliche Ver- f formungen durchführen lassen, wenn diese bereits bei

: der Herstellung der gewellten öder gefalteten Lage durch-

I geführt werden. Auf diese Weise lassen sich Quetschungen

$ anbringen, ohne daB sich die Dimensionen der gewellten

I 35 oder gefalteten Lage in irgendeiner Richtung erheblich

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verändern. Die gequetschten Stellen des Siebgewebes legen .sich in Falten, die sich bei entsprechender Kraftanwendung genügend flach drücken lassen. 5

Zm zweiten Anspruch wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß alle oder ein Teil der Quetschungen durch Punktschweißverbindungen zusammengehalten wird. Punktschweißverbindusigen lassen sich an geeigneter Stelle so anbringen, daß die ebene und die gewellte Lage im Bereich der Quetschungen fest verbunden bleiben, und ;# auch nach längerem Betrieb keine Entweichpfade für das *: Abgas entstehen. |

Im Anspruch 3 wird alternativ dazu vorgeschlagen, daß f alle oder ein Teil der Quetschungen hart verlötet sind. ;' Dies läßt sich beispielsweise durch Eintauchen der Stirn- : flächen in ein Lotbad oder durch anderweitige geeignete Belotung erreichen. Auch Hochtemperaturlöten ist möglich.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 4 vorgeschlagen, daß die Siebgewebeanordnung aus jeweils zwei oder mehr gewellten oder gefalteten Lagen übereinander im Wechsel mit einer ebenen Decklage angeordnet sind.

Mit dieser Maßnahme kann das Gewebe dichter ausgeführt werden und die Filterwirkung und die katalytisch wirkende Kontaktfläche wird entsprechend größer.

Weiterhin wird im Anspruch 5 vorgeschlagen, daß die ebene Decklage aus Tresse bestehen soll. Tresse ist eine besonders dichte Art von Siebgewebe, bei der dickere Längsdrähte von dünnen Querdrähten umflochten sind. Dieses Gewebe eignet sich besonders gut als einschichtige Decklage.
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lot Anspruch 6 wird alternativ dazu vorgeschlagen, daß die ebene Decklage aus einem glatten, nicht durchbrochenen Metallblech bestehen soll. Dies kann bei verschiedenen Ausfährungen von Vorteil sein, da dann die Abgase nur durch die gewellte oder gefaltete Lage dringen können.

Im Anspruch 7 wird in besonderer Ausgestaltung der Erfindung eine spezielle Form der Siebgewebeanordnung vorpe- schlagen, bei der die Schichten spiralförmig zu einem zylindrischen Körper aufgewickelt sind, wobei an der einen Stirnseite alle Quetschungen gegen die außen angrenzende ebene Lage und an der anderen Stirnseite alle Quetschungen gegen die innen angrenzende ebene Lage gerichtet sind. Diese Ausführungsform erweist sich als relativ einfach mechanisch herstellbar und erfüllt alle Anforderungen,die an ein solches Dieselabgasfilter gestellt werden.

Für diese Ausführungsform eignet sich besonders eine Anordnung von jeweils drei Lagen eines gewellten oder gefalteten Siebgewebes und einer ebenen Lage aus Tresse.

Beim Aufwickeln der gequetschten, gewellten Lagen hat es sich gezeigt, daß Spannungen und Verformungen auftreten können, die durch Einschnitte in die gewellten oder gefalteten Lagen an den Stirnseiten gemäß Anspruch 9 vermindert werden können.

Im Anspruch 10 wird dazu vorgeschlagen, daß die Einschnitte vorzugsweise jeweils «wischen den einzelnen Quetschungen angeordnet sein sollen. Auf diese Weise werden beim Wickeln wegen der unterschiedlichen Umfangslängen der einzelnen Schichten Materialzwängungen oder -dehnungen vermieden.

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Zn Anspruch .11 wird dazu in spezieller Ausführung vorgeschlagen, daß zumindest: die Einschnitte an der Stirnseite, an der die Quetschungen gegen die innere angrenzende ebene Lage gerichtet sind, V-förmig ausgestaltet sind. An dieser Stirnseite verläuft die gewellte oder gefaltete Schicht nämlich jeweils auf der Innenseite der ebenen Lage, wodurch deren Gesamtlänge größer als die der ebenen Lage sein muß. Eine gewellte oder gefaltete Lage kann dieses leicht ausgleichen, jedoch wurden ohne die V-förmigen Einschnitte Zwängungen im Bereich der Quetschungen auftreten. Die V-förmigen Einschnitte ermöglichen ein problemloses Wickeln.

Eine prinzipiell andere Form der erfindungsgemäßen Siebgewebeanordnung wird im Anspruch 12 und den folgenden vorgeschlagen. Dazu werden die gewellten oder gefalteten Lagen mäi&nderförmig zu einem quaderförmigen Körper geschichtet, wobei zwischen den Mäanderschleifen jeweils ebene glatte oder durchbrochene Zwischenlagen angeordnet sind. Bei dieser Art der Schichtung entfallen die oben beschriebenen Probleme der spiralförmigen Wickelkörper und es werden keine Einschnitte benötigt.

Im Anspruch 13 wird dazu speziell vorgeschlagen, daß die ebenen Zwischenlagen dünne Bleche sein sollen, was für den gesamten Aufbau von Vorteil ist. Im Anspruch 14 wird zusätzlich vorgeschlagen ,daß die in Bezug auf jede Zwischenlage angrenzenden gewellten oder gefalteten Lagen an der einen Stirnseite Quetschungen in Richtung auf die Zwischenlage und an der anderen Stirnseite Quetschungen in entgegengesetzter Richtung aufweisen sollen. Auf diese Weise wird ein leicht herstellbarer und im Gesamtsystem möglichst symmetrisch aufgebauter guaderförmiger Abgasfilter gebildet. Die Quetschungen können jeweils wieder durch

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Punktschweißungen oder durch Verlöten stabilisiert werden.

Bei dieser Ausführungsform treten zwar nicht die Schwierigkeiten wie bei der spiralförmigen Wicklung auf, jedoch kann es an den Umkehrstellen der Mäanderschleifen zu Unregelmäßigkeiten kommen, weshalb im Anspruch 15 vorgeschlagen wird, daß die gewellten oder gefalteten Lagen an den Umkehrstellen der Mäanderschleifen jeweils einen kurzen ursprünglich ebenen Abschnitt aufweisen, welcher in eine gleichmäßige Kehre gebogen ist. Diese Ausführungsform läßt sich leicht dadurch erreichen, daß bei der Herstellung des gewellten oder gefalteten Siebge-Vebebandes in regelmäßigen Abständen, die der Breite des zu bildenden Quaders entsprechen, jeweils eine oder zwei Wellen ausgelassen werden und das Band dort eben bleibt. Dies erleichtert die spätere Schichtung in Mäanderform erheblich und ermöglicht regelmäßige Ränder des Quaders.

Im Anspruch 16 wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kehren an den Umkehrstellan der Mäanderschleifen jeweils, so weit wie möglich, flachgedrückt sind. Auf diese Weise werden Entweichpfade für Abgas an diesen Stellen vermieden.

Im Anspruch 17 wird als zusätzliche Maßnahme noch vorgeschlagen, daß die Kehren an der Außenseite mit einer temperaturbeständigen Dichtmasse vergossen sind, wodurch 3C eine zusätzliche Sicherheit bei Unregelmäßigkeiten in der Herstellung bewirkt wird.

Im Anspruch 18 wird schließlich vorgeschlagen, daß der quaderförmige Körper aus Siebgewebe in ein metallisches Gehäuse eingebettet ist, wobei er auch in dieses Gehäuse

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eingelötet oder mit einer keramischen Masse in diesem f vergossen sein kann. |^:

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in dar Zeichnung dargestellt und awar aaigt 71g« 1 den prinaipiellen Aufbau von Diaselabgasfiltern au« gewellten und ebenen Lagen,

Fig« 2-8 erläutern dan genauen Aufbau eines spiralförmig aufgewickelten aylindriaehan Dleaelabgasfll- tars und

Fig. 6-9 dienen zur Veransohauliehung eines quaderförmlgen Dieselabgasfliters.

IS Fig. 1 aeigt in einem Ausschnitt die erundetuktur, aus der alle hier beschriebenen Dleselabgasfilter hergestellt werden. Eine ebene Lage 3 und eine, gegebenenfalls «us einer oder mehreren Lagen bestehende gewellte Siebgewebeschicht 2 liegen abwechselnd aufeinander. Die Stellen, an denen beim spiralförmigen Aufwickeln Einschnitte vorgesehen werden können sind markiert und mit 4a bzw. 4b gekennzeichnet.

Fig. 2 aeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen, spiralförmig aufgewickelten Dieselabgasfilter, wobei der Längsschnitt nicht exakt In einer Ebene liegt, sondern in der Kitte an der Unterbrechung von einem Wellental auf einen Wellenberg der gewellten Lage wechselt. Die im Wechsel zu der ebenen Lage 3 angeordnete gewellte Lage 2 ist an den Stirnseiten | durch Quetschungen 5 bzw. 6 gegen die glatte Läge 3 ge- f drückt. Dabei sind an der einen Stirnseite alle Quet- | schungen 5 gegen die außenliegende ebene Lage 3 gerich- | tet, während an der anderen Stirnseite alle Quetschungen | 6 gegen die innenliegende ebene Lage gerichtet sind.

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-8- 24.694.+ Sohweißpunkte 7 bzw. 8 verstärken, die Quetschungen.

In Fig. 3 ist die Stirnseite eines spiralförmig gewikkelten Dieselabgasfilters 1 bzw.. ein Querschnitt durch diesen dargestellt.

Xn Fig. 4 wird ein Ausschnitt aus der einen Stirnseite eines spiralförmig gewickelten Dieselabgasfilters darge stellt und zwar ein Ausschnitt aus der Stirnseite, an der alle Quetschungen 6 gegen die innenliegende ebene Schicht 3 gerichtet sind. Schweißpunkte 8 verstärken die Verbindung an den Quetschungen 3« Entlastungsschlitze 4b helfen Dehnungen in der Nähe der Quetschungen 6 zu vermeiden, welche durch die unterschiedliehen Umfange ven ebener Lage 3 und gewellter Lage 2 entstehen.

Xn Flg. S ist ein Ausschnitt aus der anderen Stirnseite eines spiralförmig gewickelten Dieselabgasfilters darge stellt. Hier sind alle Quetschungen S in Richtung auf die auBenliegeade ebene Schicht 3 angeordnet. Punktschweißungen ? dienen wiederum zur Stabilisierung des Gefüges« V-förmige Sehlitze 4a dienen auf dieser Stirnseite zur Vermeidung von Zwängungen im Bereich der Quetschungen 5, die sonst durch die spiralförmige Anordnung entstehen würden.

Xa den Fig. 6-9 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich ein <iuaderförmiges Dieselabgasfil ter dargestellt. Flg. β zeigt die Gesamtansicht des qua~ derförmigen Dieselabgasfilters 11 mit, einem Ausschnitt in der Stirnseite, der in Fig. 7 bzw. Fig. 8 im Detail gezeigt wird. Fig. 7 zeigt die Anordnung von gewellten Lagen 12 zu glatten Zwischenlägen 13. Jeweils zwei einer glatten Zwischenlage 13 benachbarte gewellte Lagen 12

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weisen an einer Stirnseite Quetschungen 16 In Richtung auf diese Zwischenlage 13 auf. An der anderen Stlrnuelte weisen die entsprechenden gewellten Lagen 12 Quetschungen In Richtung von dieser Zwischenlage 13 weg auf. Auch bei dieser Anordnung können PunkteohweiAungen 17 di<» Stabilität und Haltbarkeit steigern.

In Fig* θ wird die mäanderförmige Anordnung der gewellten .10 Lagen 12 mit ihren Kehren 14 und 15 an den umkehret«! len der Mäanderschleifen veranschaulicht. Wie 2u erkennen ist, gibt es an jeder Stirnseite zwei verschiedene Arten von Rehren, nämlich solche. 15, die von einer Zwischenlage 13 ausgehen, und solche 14, die von zwei zwischenlagen 13 ausgehen. An der anderen Stirnseite ist es für jede Kehre jeweils genau umgekehrt, wobei der übergang möglichst gleichmäßig erfolgen soll. Diese Kehren lassen sich am einfachsten dadurch herstellen, daß in gleichmäßigen Abständen bei der Herstellung des gewellten Bandes ebene Stücke gelassen werden, welche sich dann leichter in die beschriebene Form der Kehren 14 und 15 legen lassen,.

Xn Fig. 9 schließlich wird ein sehematiseher Längsschnitt durch e&nen quaderförmigen Dieselabgasfilter gezeigt, wo bei wiederum in der Mitte ein Wechsel von einem Wellental 2u einem Wellenberg zur Veranschauliehung des Aufbaue vor« genommen wurde. Fig. 9 seigt wiederum die abwechseli&d an» geordneten ebenen Lagen 13 und die gewellten Lagen 12. Xn Bezug auf eine dieser ebenen Zwischenlage*! 13 sind die Quetschungen 16 der benachbarten Lagen an einer Stirnseite zu dieser hingerichtet, während die Quetschungen an der anderen Stirnseite von dieser Zwischenlage weggerichtet sind. Die Lage von eventuellen Punktschweißungen 17 und 19 wird ebenfalls veranschaulicht.

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Die Zwischenlagen 13 können auch Untermaß gegenüber den gewellten Lagen 12 haben, so daß sie nicht in die Quetschungen einbezogen werden. Da die Zwischenlagen 13 ohnehin hauptsächlich als Abstandshalter dienen, können sie gegebenenfalls sogar entfallen, wenn "Wellenberge" mit genügend« Maßhaltigkeit immer nur "Wellenbergen" gegenüberliegen.

Die vorliegend« Erfindung eignet sieh in verschiedener d^ffieneionierung für grofle oder kleine Dieselmaschinen, wobei je nach katalytischer Beschichtung der Rufl und verschiedene Schadstoffe beseitigt oder zumindest vermindert tt*cden können.

Claims

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Dieselabgasf ilter aus Drahtgewebe

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1. Siebgewebeanordnung (1 bzw. 11) aus temperatur- und korrosionsbeständigem Metall aus abwechselnd jeweils mindestens einer Lage eines gewellten oder gefalteten Siebgewebes (2 bzw. 12) und mindestens einer ebenen, geschlossenen oder durchbrochenen Decklage (3 bzw. 13), wobei die Lagen zu eirvam gasdurchlässigen Paket geschichtet oder spiralig zu einem zylindrischen, ovalen, rechteckigen oder mehreckigen gasdurchlässigen Körper aufgewickelt sind und wobei das Paket bzw. der Wickelkörper so an den gegenüberliegenden Stirnflächen verschlossen ist, daß ein verschlossener Stirnflächenabschnitt einem offenen Stirnflächenabschnitt gegenüberliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß die verschlossenen Stirnflächenabschnitte durch Quetschungen (5, 6 bzw. 16, 18) verschlossen sind, wobei die gewellte oder gefaltete Lage (2 bzw. 12) in Falten gegen die ebene Lage (3 bzw. 13) gedrückt ist.

2. Siebgewebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder ein Teil der Quetschungen (5, 6 bzw. 16, 18) durch Punktschweißungen (7, 8 bzw. 17, 19) zusammengehalten sind.

3. Siebgewebeanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

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daß alle oder ein Teil der Quetschungen (5, 6 bzw.. 16, 18) hart oder hochtemperatur-verlötet sind.

4. Siebgewebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet* daß jeweils zwei oder mehr gewellte oder gefaltete Lagen (2 bzw. 12) im Wechsel mit einer ebenen Decklage (3 bzw. 13) angeordnet sind.

5. Siebgewebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Decklage (3) aus Tresse besteht.

6. Siebgewebeanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Decklage (3 bzw. 13) aus einem glatten nicht durchbrochenen Metallblech besteht.

7. Siebgewebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (2, 3) spiralförmig zu einem zylindrischen Körper (1) aufgewickelt sind, wobei an der einen Stirnseite alle Quetschungen (5) gegen die außen angrenzende ebene Lage (3) und an der anderen Stirnseite alle Quetschungen (6) gegen die innen angrenzende ebene Lage (3) gerichtet sind.

8. Siebgewebeanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils drei Lagen eines gewellten oder gefalteten Siebgewebes (3) und eine ebene Lage (3) aus Tresse abwechselnd angeordnet sind.

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9. Siebgewebeanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellte oder gefaltete Lage (2) aus Siebgewebe Einschnitte (4a, 4b) an den Stirnseiten aufweist.

10. Siebgewebeanordnung naeh Anspruch 9, dadureh gekenn seiehnet, defl die Einschnitte (4a, 4b) vorzugsweise jeweils swisehen den einseinen Quetsehungen (S, 6) angeordnet sind.

11. Siebgewebeanordnung naeh Anspruch 10, dadureh gekennzeichnet, dafl zumindest die Einschnitte an der Stirnseite, an der die Quetsehungen (S) gegen die innere angrenzende ebene Lage (3) gerichtet sind, V-förmig sind.

12. Siebgewebeanordnung naeh einem der Ansprüche 1-6, dadureh gekennzeichnet, daß die gewellten oder gefalteten Lagen (12) mianderförmig zu einem quaderförmigen Körper titJ geschichtet elnd, wobei zwischen den Mäandersehleifen jeweils ebene, glatte oder durchbrochene Zwischenlagen (13) angeordnet sind*

13. Siebgewebeanordnung naeh Anspruch 12, dadureh gekennzeichnet, daß die ebenen Zwiseheniagen (13) dünne Bleche sind.

14. Siebgewebeanordnung naeh Anspruch 12 oder 13, 3Ö dadurch gekennzeichnet, daß in Bezug auf jede Zwischenlage (13) die angrenzenden gewellten oder gefalteten Lagen (12) an der einen Stirnseite Quetsehungen (16) in Richtung auf die Zwischenläge (13) und an der anderen Stirnseite Quetsehungen (18) in entgegengesetzter Richtung aufweisen.

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13. Siebgewebeanordnung nach Anspruch 12,. 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellten oder gefalteten Lagen (12) an den Umkehrstellen der Mäandr>rschleifen jeweils einen kurzen, ursprünglich ebtaian. Abschnitt (14, 15) aufweisen; welcher in eine gleichmMßige Kehre gebogen ist.

16. Siebgewebeanordnung naeh Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kehren(14, 15) jeweils, soweit wie möglieh, flachgedrückt sind.

17. Siebgewebeanordnung naeh Anspruch 15 oder 16, IS dadurch gekennzeichnet, daß die Kehren (14,. 15) an der Außenseite mit einer temperaturbeständigen Slehtmasse vergossen sind.

18. Siebgewebeanordnung nach einem der Ansprüche 12 * 17, dadurch gekennzeichnet, das der quaderförmige Körper (.11) aus Siebgewebe in ein metallisches Gehäuse eingebettet 1st.