EP1726366A1 - Vorrichtung zur Flotation einer Flüssigkeit - Google Patents

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EP1726366A1
EP1726366A1 EP06009335A EP06009335A EP1726366A1 EP 1726366 A1 EP1726366 A1 EP 1726366A1 EP 06009335 A EP06009335 A EP 06009335A EP 06009335 A EP06009335 A EP 06009335A EP 1726366 A1 EP1726366 A1 EP 1726366A1
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EP
European Patent Office
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liquid
tube
nozzle
gap
air
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Withdrawn
Application number
EP06009335A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Peter Dipl.-Ing. Janisch
Alexander Dipl.-Ing. Gscheider
Friedrich Hoppl
Josef Glawogger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Andritz AG
Original Assignee
Andritz AG
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water
    • D21F1/70—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water by flotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/24—Pneumatic
    • B03D1/242—Nozzles for injecting gas into the flotation tank
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/24—Pneumatic
    • B03D1/26—Air lift machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof

Definitions

  • the invention relates to a device for flotation of a liquid with a container into which the liquid to be floated is fed through at least one nozzle.
  • One way to deliver the liquid and the gas bubbles into the container is to pressurize the liquid via a nozzle located above the liquid level in the container, thereby simultaneously entraining finely divided air into the liquid.
  • the resulting gas bubbles release and then fulfill the described floating function.
  • the residence time of the liquid in the container depends largely on the effectiveness of the flotation, which in turn depends on the amount and size of the gas bubbles.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device of the type mentioned, in which the highest possible proportion of fine gas bubbles is generated in the liquid received in the container.
  • the jet from the nozzle does not enter directly into the liquid or suspension, but first through a pipe arranged after the nozzle, whereupon the liquid jet enters the liquid. Since a gap for supplying gas, in particular air, is arranged between the nozzle and the pipe, the proportion of air entrained or entrained by the liquid jet can be increased, whereby a higher number of finely divided gas bubbles can be formed.
  • the inner diameter of the tube is larger than the outer diameter of the nozzle. In this way, an annular gap can be formed between the nozzle and the tube, through which additional air can be very effectively incorporated into the liquid.
  • the nozzle may extend into the tube.
  • the tube is spaced from the nozzle in the flow direction of the liquid.
  • a problem with feeding the liquid at the surface of the liquid level through a nozzle is that the foam in the immediate area adjacent to the liquid jet on the surface of the liquid is entrained back into the liquid with particulate matter attached thereto, which affects the efficiency of the flotation adversely affects.
  • the tube is immersed in the liquid. As the tube is immersed in the liquid, it provides protection against the foam floating on the surface of the liquid approaching the jet entering the liquid, thereby reliably preventing foam floating on the surface of the liquid from being swept back into the liquid by the liquid jet becomes.
  • a further tube is arranged and that between the first tube and the other tube, a gap for supplying gas, in particular air, is arranged.
  • the inner diameter of the further tube can in turn be larger than the outer diameter of the first tube in a preferred embodiment. Furthermore, it is also possible in the arrangement of a further tube that the first tube extends into the further tube or that the further tube in the flow direction of the liquid is spaced from the first tube.
  • the further tube is immersed in the liquid, with the already described effect that is prevented in this way that at the liquid surface floating foam is entrained again in the liquid.
  • a line for supplying gas, in particular air, is arranged in the nozzle.
  • the nozzle and the first tube and possibly the further tube are aligned at an angle not equal to 90 ° to the liquid surface.
  • a directed flow can be generated in the container, with which the ascending gas bubbles are directed specifically into a region of the container, where they can rise unhindered and in which, for example, the foam can be particularly easily removed.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a nozzle which can be used in the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a nozzle with a line for supplying air
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the invention with one above the liquid level
  • FIG. 4 shows the embodiment of the invention according to FIG. 3, but with the tube immersed in the liquid
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the invention with two tubes, the tubes being arranged above the liquid level
  • FIG. 6 the embodiment according to FIG Fig. 5, wherein the lowermost tube is immersed in the liquid.
  • a nozzle 1 which is connected to a supply line 2.
  • a liquid, in particular a suspension at the papermaking, fed which emerges in the direction of arrow 4 from the nozzle 1.
  • a second embodiment of a nozzle 1 is shown, which can also be used in the invention.
  • the nozzle is in turn attached to a supply line 2, wherein the suspension is supplied in the direction of the arrow 3 and emerges in the direction of the arrows 4 from the nozzle 1.
  • a conduit 5 is further arranged for supplying air, which exits in the direction of the arrow 6 from the conduit 5.
  • a first embodiment of the invention is shown in which in the flow direction 4 of the suspension after the nozzle 1, a tube 7 is arranged.
  • This tube has an inner diameter which is larger than the outer diameter of the nozzle 1. Furthermore, the tube 7 is seen in the flow direction 4 spaced from the nozzle 1.
  • air is entrained in the direction of the arrows 9 by the suspension emerging from the nozzle 1, the mixture of air and suspension passing through the pipe 7 and entering the liquid whose liquid level is denoted by 10.
  • the liquid jet entrains the air through the gap 8
  • the liquid-air mixture enters the liquid at a high velocity, thereby forming finely divided gas bubbles, which adhere to the deposited solid particles, which then rise, whereupon forming foam can be removed from the liquid surface 10.
  • the embodiment shown in Fig. 4 differs from that shown in Fig. 3 in that the tube 7 is immersed in the liquid. This avoids that foam, which floats in the area around the tube 7 on the liquid surface 10, is torn by the liquid jet back into the liquid.
  • a further tube 11 is provided, which forms a gap 12 in an analogous manner with the first tube 7, through which in the direction of the arrows 13 even more air sucked and can be introduced with the liquid jet into the liquid.
  • Fig. 6 differs from the embodiment of FIG. 5 again in that the further tube 11 is immersed in the liquid again, so that in an analogous manner as in Fig. 4 prevents foam by the liquid jet back into the Liquid is entrained down.
  • the nozzle according to FIG. 2 could also be used.
  • Other forms of nozzles are of course possible.
  • the nozzle 1 as seen in the flow direction is immersed in the first nozzle 7 or that the first tube 7 is immersed in the further tube 11.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Flotation einer Flüssigkeit 10 mit einem Behälter, in den die zu flotierende Flüssigkeit durch wenigstens eine Düse 1 zugeführt wird, ist in Strömungsrichtung 4 der Flüssigkeit nach der Düse 1 ein Rohr 7 angeordnet. Zwischen der Düse 1 und dem Rohr 7 ist ein Spalt 8 zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet. Dadurch kann der Anteil kleiner Gasbläschen in der Flüssigkeit erhöht und die Flotation verbessert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flotation einer Flüssigkeit mit einem Behälter, in den die zu flotierende Flüssigkeit durch wenigstens eine Düse zugeführt wird.
  • Bei der Flotation werden in eine Flüssigkeit, wie einer Suspension bei der Papierherstellung, feinste Gasbläschen eingebracht, an welche sich aus der Flüssigkeit abzuscheidende Feststoffteilchen oder Verunreinigungen beim Aufsteigen der Gasbläschen anlagern. Der Schaum mit den gebundenen Feststoffteilchen an der Oberfläche der Flüssigkeit wird anschließend abgeführt.
  • Eine Möglichkeit, die Flüssigkeit und die Gasbläschen in den Behälter zuzuführen, besteht darin, die Flüssigkeit über eine Düse, die über dem Flüssigkeitsspiegel im Behälter angeordnet ist, mit Druck zuzuführen, wodurch gleichzeitig fein verteilte Luft in die Flüssigkeit mitgerissen wird. Die dadurch entstehenden Gasbläschen entbinden sich und erfüllen dann die beschriebene, flotierende Funktion.
  • Die Verweildauer der Flüssigkeit im Behälter hängt maßgeblich von der Wirksamkeit der Flotation ab, welche wiederum von der Menge und Größe der Gasbläschen abhängt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei der ein möglichst hoher Anteil feiner Gasbläschen in der im Behälter aufgenommenen Flüssigkeit erzeugt wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Bei der Erfindung tritt der Strahl aus der Düse nicht unmittelbar in die Flüssigkeit bzw. Suspension ein, sondern zunächst durch ein nach der Düse angeordnetes Rohr, worauf der Flüssigkeitsstrahl in die Flüssigkeit eintritt. Da zwischen der Düse und dem Rohr ein Spalt zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist, kann der Anteil an durch den Flüssigkeitsstrahl mitgenommener bzw. mitgerissener Luft erhöht werden, wodurch sich eine höhere Anzahl fein verteilter Gasbläschen bilden lässt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Innendurchmesser des Rohres größer als der Außendurchmesser der Düse. Auf diese Weise kann ein Ringspalt zwischen Düse und Rohr gebildet werden, durch den sich zusätzliche Luft sehr effektiv in die Flüssigkeit einbringen lässt.
  • In einer Ausführungsform kann sich die Düse bis in das Rohr erstrecken. In einer anderen, alternativen Ausführungsform ist das Rohr in Strömungsrichtung der Flüssigkeit von der Düse beabstandet. Mit Hilfe dieser beiden Ausführungsformen lässt sich die Größe und Anordnung des Spaltes zum Zuführen von Luft sehr genau einstellen, wodurch auch die Menge an in die Flüssigkeit eingebrachter Luft sehr gut dosiert werden kann.
  • Ein Problem beim Zuführen der Flüssigkeit an der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels durch eine Düse besteht darin, dass der im unmittelbaren Bereich neben dem Flüssigkeitsstrahl an der Oberfläche der Flüssigkeit befindliche Schaum mit daran angelagerten Feststoffteilchen wieder in die Flüssigkeit mitgerissen wird, was sich auf die Effizienz der Flotation nachteilig auswirkt.
  • Um dieses Problem zu lösen ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Rohr in die Flüssigkeit eintaucht. Da das Rohr in die Flüssigkeit eintaucht, bildet dieses einen Schutz gegen eine Annäherung des an der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmenden Schaums an den in die Flüssigkeit eintretenden Strahl, sodass zuverlässig verhindert wird, dass an der Flüssigkeitsoberfläche schwimmender Schaum durch den Flüssigkeitsstrahl wieder in die Flüssigkeit hineingerissen wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in Strömungsrichtung der Flüssigkeit nach dem ersten Rohr ein weiteres Rohr angeordnet ist und dass zwischen dem ersten Rohr und dem weiteren Rohr ein Spalt zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist.
  • Mit dem weiteren Rohr kann ein weiterer Spalt zum Zuführen von Luft gebildet werden, sodass sich der Anteil von in die Flüssigkeit zugeführter Luft weiter erhöhen lässt.
  • Der Innendurchmesser des weiteren Rohres kann in einer bevorzugten Ausführungsform wiederum größer als der Außendurchmesser des ersten Rohres sein. Des Weiteren ist es auch bei der Anordnung eines weiteren Rohres möglich, dass sich das erste Rohr bis in das weitere Rohr erstreckt oder dass das weitere Rohr in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vom ersten Rohr beabstandet ist.
  • Im Rahmen der Erfindung ist dabei bevorzugt, dass das weitere Rohr in die Flüssigkeit eintaucht, mit dem bereits geschilderten Effekt, dass auf diese Weise verhindert wird, dass an der Flüssigkeitsoberfläche schwimmender Schaum wieder in die Flüssigkeit mitgerissen wird.
  • Um den Anteil von Luft in der Flüssigkeit weiter zu erhöhen, kann des Weiteres vorgesehen sein, dass in der Düse eine Leitung zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist.
  • Schließlich kann im Rahmen der Erfindung noch vorgesehen sein, dass die Düse und das erste Rohr und ggf. das weitere Rohr in einem Winkel ungleich 90° zur Flüssigkeitsoberfläche ausgerichtet sind. Auf diese Weise kann im Behälter eine gerichtete Strömung erzeugt werden, mit welcher die aufsteigenden Gasbläschen gezielt in einen Bereich des Behälters gelenkt werden, wo sie ungehindert aufsteigen können und in dem beispielsweise der Schaum besonders einfach abgeführt werden kann.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • Es zeigt: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Düse, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden kann, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Düse mit einer Leitung zum Zuführen von Luft, Fig. 3 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem über dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Rohr, Fig. 4 die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 3, allerdings mit in die Flüssigkeit eingetauchtem Rohr, Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit zwei Rohren, wobei die Rohre über dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet sind und Fig. 6 die Ausführungsform gemäß Fig. 5, bei der das unterste Rohr in die Flüssigkeit eingetaucht ist.
  • In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Düse 1 dargestellt, die an einer Zuführleitung 2 angeschlossen ist. Über diese Zuführleitung 2 wird in Richtung des Pfeiles 3 eine Flüssigkeit, insbesondere eine Suspension bei der Papierherstellung, zugeführt, die in Richtung des Pfeiles 4 aus der Düse 1 austritt.
  • In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Düse 1 dargestellt, die bei der Erfindung ebenfalls zum Einsatz kommen kann. Bei dieser Ausführungsform ist die Düse wiederum an einer Zuführleitung 2 angebracht, wobei die Suspension in Richtung des Pfeiles 3 zugeführt wird und in Richtung der Pfeile 4 aus der Düse 1 austritt. In der Düse 1 ist des Weiteren eine Leitung 5 zum Zuführen von Luft angeordnet, die in Richtung des Pfeiles 6 aus der Leitung 5 austritt.
  • In Fig. 3 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der in Strömungsrichtung 4 der Suspension nach der Düse 1 ein Rohr 7 angeordnet ist. Dieses Rohr weist einen Innendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser der Düse 1 ist. Des Weiteren ist das Rohr 7 in Strömungsrichtung 4 gesehen von der Düse 1 beabstandet. Durch den sich dabei bildenden Spalt 8 wird durch die aus der Düse 1 austretende Suspension Luft in Richtung der Pfeile 9 mitgerissen, wobei das Gemenge aus Luft und Suspension durch das Rohr 7 durchtritt und in die Flüssigkeit, deren Flüssigkeitsspiegel mit 10 bezeichnet ist, eintritt. Dadurch, dass der Flüssigkeitsstrahl die Luft durch den Spalt 8 mitreisst, tritt das Flüssigkeits-Luft-Gemisch mit hoher Geschwindigkeit in die Flüssigkeit ein, wodurch sich fein verteilte Gasbläschen bilden, an welchen die abzuscheidenden Feststoffteilchen anhaften, die dann aufsteigen, worauf der sich dadurch bildende Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche 10 abgeführt werden kann.
  • Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten dadurch, dass das Rohr 7 in die Flüssigkeit eintaucht. Dadurch wird vermieden, dass Schaum, der im Bereich um das Rohr 7 auf der Flüssigkeitsoberfläche 10 schwimmt, durch den Flüssigkeitsstrahl wieder in die Flüssigkeit gerissen wird.
  • Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist im Vergleich zur Ausführungsform von Fig. 3 zusätzlich zum ersten Rohr 7 noch ein weiteres Rohr 11 vorgesehen, das mit dem ersten Rohr 7 in analoger Weise einen Spalt 12 bildet, durch den in Richtung der Pfeile 13 noch weitere Luft angesaugt und mit dem Flüssigkeitsstrahl in die Flüssigkeit eingebracht werden kann.
  • Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 5 wiederum dadurch, dass das weitere Rohr 11 wieder in die Flüssigkeit eintaucht, sodass in analoger Weise wie in Fig. 4 verhindert wird, dass Schaum durch den Flüssigkeitsstrahl wieder in die Flüssigkeit nach unten mitgerissen wird.
  • Bei allen in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Ausführungsformen könnte an Stelle der Düse 1, die jener von Fig. 1 entspricht, auch die Düse gemäß Fig. 2 verwendet werden. Auch andere Formen von Düsen sind selbstverständlich möglich. Des Weiteren ist es auch möglich, dass die Düse 1 in Strömungsrichtung gesehen in die erste Düse 7 eintaucht bzw. dass das erste Rohr 7 in das weitere Rohr 11 eintaucht.
  • Schließlich wäre es noch möglich, die Düse 1 und in weiterer Folge das erste Rohr 7 bzw. - soweit vorhanden - das weitere Rohr 11 nicht wie in den Zeichnungen dargestellt im Winkel von 90° zur Flüssigkeitsoberfläche 10 auszurichten, sondern in einem Winkel ungleich 90°, mit dem Effekt, dass die Gasbläschen nicht im Wesentlichen symmetrisch unter der Düse 1 und dem Rohr 7 bzw. dem weiteren Rohr 11 aufsteigen, sondern im Wesentlichen in einem abgelegeneren Bereich, wodurch ein anderes Flotationsverhalten erzielt werden kann.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Flotation einer Flüssigkeit mit einem Behälter, in den die zu flotierende Flüssigkeit durch wenigstens eine Düse (1) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (4) der Flüssigkeit nach der Düse (1) ein Rohr (7) angeordnet ist und dass zwischen der Düse (1) und dem Rohr (7) ein Spalt (8) zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (8) zwischen der Düse (1) und dem Rohr (7) im Abstand oberhalb von der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Rohres (7) größer als der Außendurchmesser der Düse (1) ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Düse (1) bis in das Rohr (7) erstreckt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) in Strömungsrichtung (4) der Flüssigkeit von der Düse (1) beabstandet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) zum Teil in die Flüssigkeit eintaucht.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (4) der Flüssigkeit nach dem ersten Rohr (7) ein weiteres Rohr (11) angeordnet ist und dass zwischen dem ersten Rohr (7) und dem weiteren Rohr (11) ein Spalt (13) zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (13) zwischen dem ersten Rohr (7) und dem weiteren Rohr (11) im Abstand oberhalb von der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des weiteren Rohres (11) größer als der Außendurchmesser des ersten Rohres (7) ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Rohr (7) bis in das weitere Rohr (11) erstreckt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Rohr (11) in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vom ersten Rohr (7) beabstandet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Rohr (11) in die Flüssigkeit eintaucht.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Düse (1) eine Leitung (5) zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (1) und das erste Rohr (7) und ggf. das weitere Rohr (11) in einem Winkel ungleich 90° zur Flüssigkeitsoberfläche (10) ausgerichtet sind.
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