EP2794113B1 - Vollmantel-schneckenzentrifuge - Google Patents
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- EP2794113B1 EP2794113B1 EP12805438.4A EP12805438A EP2794113B1 EP 2794113 B1 EP2794113 B1 EP 2794113B1 EP 12805438 A EP12805438 A EP 12805438A EP 2794113 B1 EP2794113 B1 EP 2794113B1
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- B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
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- B04B2001/2091—Configuration of solids outlets
Definitions
- the invention relates to a solid bowl screw centrifuge according to the preamble of claim 1.
- Solid bowl centrifuges are known in various designs, such as from DE 43 20 265 A1 and the WO 2004/058409 A1 , The DE 42 38 568 A1 illustrated in Fig. 1 in that, and how, during operation of a solid bowl centrifuge, contaminants can accumulate in a solids collecting chamber. This requires repeated cleaning of the solids collecting chamber, in order to avoid damage to the operation due to blockages or even damage to the rotating system. From the US 3,105,045 It is known to provide a coat of Teflon around a solid bowl screw centrifuge and thereby also to their solids discharge, to slip from the centrifuged solids. The design effort for the realization of such a jacket is very high.
- the invention solves this problem by the subject matter of claim 1. According to the invention are advantageously despite a waiver of a sealed elastomeric chamber in which by compressed air, a pressure gradient can be generated solely by the impact of the solid enough movements in the elastomeric element in the solids collection chamber to remove dirt.
- the number of purifications of the solids collecting chamber can thus be reduced compared to solids collecting chambers without an elastomeric element.
- the maintenance of solutions with a pressure chamber in which a pressure gradient can be generated simplified, since the elastomer does not have to be arranged pressure-tight.
- the means required to generate the pressure gradient for example a controllable pump) are also saved.
- Another advantage lies in the achieved noise reduction, since the impact impulse of the solid vibration is well decoupled from the frame or the noise-radiating surface of the centrifuge and because a two-layered sound is realized by the tube segment, which acts soundproofing. This is particularly advantageous for harder and coarse solids and at a high solids discharge per time (or a high solids output).
- Fig. 1 shows a solid bowl screw centrifuge with a non-rotatable housing 1 (or a hood-like cover), in which a rotatable drum 3 is arranged, which has a horizontal axis of rotation D.
- a further - preferably with a differential speed to the drum 3 - rotatable screw 5 is arranged.
- the drum 3 and the screw 5 each have a substantially cylindrical portion 3a, 5a and a subsequent thereto tapered portion 3b, 5b.
- the worm blade 7 surrounds both the cylindrical and the tapered region of the worm body 9.
- the drum 3 also has a further cylindrical section 3c adjoining the conically tapering section 3b, which defines a co-rotating solids discharge chamber 11.
- An axially extending centric inlet pipe 13 serves to supply the centrifuged material via a distributor 9 into the centrifugal space 15 between the screw 5 and the drum 3.
- the supported screw 5 (bearing 17a) rotates at a speed slightly smaller or greater than the rotatably mounted drum 3 (bearing 17b) and conveys the ejected solid toward the conical portion 3b and beyond to the cylindrical adjacent to the screw in the axial direction
- Solids discharge chamber 11 in the second cylindrical portion 3 c of the drum 3, which in turn with at least one radially outwardly of the Drum 3 leading discharge opening 19 is provided for solid.
- This outlet opening may also be aligned at an angle to the radial, for example, to achieve an energy-saving recoil effect in the circumferential direction (not shown here).
- the liquid in contrast, flows to the larger drum diameter at the rear end of the cylindrical section of the drum 3 and is there at overflow openings 21 - here with an adjustable weir 23 - derived.
- the solid S emerging from the solids discharge opening 19 of the rotating drum 3 collects in a solids collecting chamber 25 which surrounds the solids discharge chamber in an annular manner and whose cross-section - in this case rectangular in shape Fig. 1 and 3 is recognizable.
- This cross-section is preferred, but is not necessarily provided.
- a discharge pipe can emerge from the solids collecting chamber or a collecting container can be provided in order to further divert or trap the leaked, muddy solid.
- Fig. 3 illustrates that in the operation of the solid bowl screw centrifuge caking 27 can form in the solids collecting chamber 25 so that it must be cleaned again and again.
- hose segment 29 is arranged almost annular in the solids collecting chamber, so that it almost completely surrounds the drum in the area of the solids discharge opening 19, except for an outlet opening into a drain or a collecting container, not shown here.
- the cross-section is not flat in section perpendicular to the chamber but preferably C-shaped, U-shaped or ⁇ -shaped, wherein the open side of the C, the U or the ⁇ facing the Feststoffaustragsö réelle 19.
- the non-circumferentially closed region 35 of the tube segment 29 is thus facing the discharge opening 19.
- the two open edges of the hose segment can be attached to small webs 31, 33. The edges are aligned parallel to each other here.
- hose segment 29 in a preferably spaced from the attachment areas (here on the webs 30, 31) in the solids collecting chamber 25, here in a region on the side remote from the discharge opening 19 outside of the hose segment on an inner side 38 of a wall 39th the (here in section U-shaped, formed from right angles to each other aligned walls solids discharge chamber 25) lie directly.
- strong movements arrows M
- Fig. 4 can recognize the hose segment 29 but also completely (apart from the direct or indirect connection with the walls of the Solids discharge chamber via the webs 30, 31) spaced (gap G) to the inside 38 of the walls of the solids discharge chamber 25 may be arranged. This is particularly advantageous to the noise, here again compared Fig. 2 is reduced.
- each point of the tube segment can move freely to prevent such caking of the solid and / or loosen existing caking again.
- the tube segment is preferably completely ( Fig. 2 . Fig. 4 ) made of an elastomer (eg a rubber material) or it is formed as a composite part, which consists partly of an elastomer (see Fig. 5 ) and partially made of a non-elastomeric material such as a metal, for example steel or the like.
- an elastomer eg a rubber material
- a composite part which consists partly of an elastomer (see Fig. 5 ) and partially made of a non-elastomeric material such as a metal, for example steel or the like.
- the base leg 40 of the tubular segment is made of metal (or a coated metal or the like), and the side legs 41, 42 of the U-shaped tube segment are made of the movable elastomer.
- the legs 41, 42 are thus movable and the base leg 40 immovable in itself.
- This variant is particularly stable and durable, because the rigid section or leg forms a wear protection. Nevertheless, the number of necessary cleaning operations is significantly reduced, because on the legs 41, 42 and the base leg 40 moves when hitting solid with. On the metal leg, the material can also slipping particularly good sliding.
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- Centrifugal Separators (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Vollmantel-Schneckenzentrifugen sind in verschiedensten Ausführungen bekannt, so beispielsweise aus der
DE 43 20 265 A1 und derWO 2004/058409 A1 . DieDE 42 38 568 A1 veranschaulicht inFig. 1 , dass und wie sich im Betrieb einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge Verschmutzungen in einer Feststoffauffangkammer ansammeln können. Dies macht immer wieder Reinigungen der Feststoffauffangkammer erforderlich, um Beeinträchtigungen des Betriebs durch Verstopfungen oder gar Beschädigungen des rotierenden Systems zu vermeiden. Aus derUS 3,105,045 ist es bekannt, rund um eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge und dabei auch um deren Feststoffaustrag einen Mantel aus Teflon vorzusehen, von dem ausgeschleuderte Feststoffe abrutschen sollen. Der konstruktive Aufwand zur Realisierung eines solchen Mantels ist aber sehr hoch. - Aus der gattungsgemäßen
US 3,399,828 , die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, ist es zur Lösung dieses Problems bekannt, am Feststoffaustrag einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge an deren sich verjüngendem Ende eine Feststoffauffangkammer auszubilden, in welcher eine elastische, luftundurchlässige Membran eingespannt angeordnet ist, welche einen Luftkanal abdeckt, der luftdicht gegenüber der Umgebung und gegenüber der eigentlichen Feststoffauffangkammer abgeschlossen ist. Durch Druckluftbeaufschlagung können Druckschwankungen an der Membran erzeugt werden, welche diese in Schwingung versetzen, was dazu dient, Verschmutzungen von den Wandungen der Auffangkammer - hier der Membran - zu lösen. - Derart wird zwar das Verschmutzungsproblem verringert, problematisch erscheint aber der relativ hohe apparative und konstruktive Aufwand zur Erzeugung von Druckschwankungen an der elastischen Membran. Darüber hinaus gestaltet sich der Wechsel der Membranen als relativ, da die Membranen immer wieder druckdicht in der Feststoffauffangkammer zu montieren sind. Die Erfindung hat die Aufgabe, dieses Problem zu beheben.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruches 1. Erfindungsgemäß werden vorteilhaft trotz eines Verzichtes auf eine von einem Elastomer verschlossene Kammer, in welcher durch Druckluftbeaufschlagung ein Druckgradient erzeugbar ist, allein durch den Aufprall des Feststoffs genügend Bewegungen in dem Elastomerelement in der Feststoffauffangkammer erzeugt, um Verschmutzungen zu lösen. Die Anzahl von Reinigungen der Feststoffauffangkammer kann damit gegenüber Feststoffauffangkammern ohne ein Elastomerelement verringert werden. Zudem wird die Wartungen gegenüber Lösungen mit einer Druckkammer in der ein Druckgradient erzeugbar ist, vereinfacht, da das Elastomer nicht mehr druckdicht angeordnet werden muß. Gegenüber derartigen Lösungen werden zudem die zur Erzeugung des Druckgradienten erforderlichen Mittel (beispielsweise eine steuerbare Pumpe) eingespart.
- Ein weiterer Vorteil liegt in der erzielten Geräuschreduzierung, da der Auftreffimpuls des Feststoffs schwingungstechnisch von dem Gestell bzw. der geräuschabstrahlenden Oberfläche der Zentrifuge gut entkoppelt wird und da durch das Schlauchsegment eine Zweischaligkeit realisiert wird, die geräuschdämmend wirkt. Dies ist besonders auch bei härteren und groben Feststoffen von Vorteil sowie bei einem hohen Feststoffaustrag pro Zeit (bzw. einer hohen Feststoffleistung).
- Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch einen Teil einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer bekannten Feststoffauffangkammer;
- Fig. 2
- einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Feststoffauffangkammer für eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge insbesondere nach Art der
Fig. 1 ; - Fig. 3
- einen Schnitt durch die Feststoffauffangkammer der Vollmantel-Schneckenzentrifuge der
Fig. 1 im verschmutzten Zustand; und - Fig. 4, 5
- Schnitte durch weitere erfindungsgemäß ausgestaltete Feststoffauffangkammern, jeweils für eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge insbesondere nach Art der
Fig. 1 . -
Fig. 1 zeigt eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem nicht drehbaren Gehäuse 1 (bzw. einer haubenartigen Abdeckung), in dem eine drehbare Trommel 3 angeordnet ist, die eine horizontale Drehachse D aufweist. In der Trommel 3 ist eine ferner eine - vorzugsweise mit einer Differenzdrehzahl zur Trommel 3 - drehbare Schnecke 5 angeordnet. - Die Trommel 3 und die Schnecke 5 weisen jeweils einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 3a, 5a und einen sich an diesen anschließenden sich verjüngenden Abschnitt 3b, 5b auf. Das Schneckenblatt 7 umgibt sowohl den zylindrischen als auch den sich verjüngenden Bereich des Schneckenkörpers 9.
- Die Trommel 3 weist ferner noch einen sich an den konisch verjüngenden Abschnitt 3b anschließenden weiteren zylindrischen Abschnitt 3c auf, welcher eine mitrotierende Feststoffaustragskammer 11 definiert.
- Ein sich axial erstreckendes zentrisches Einlaufrohr 13 dient zur Zuleitung des Schleudergutes über einen Verteiler 9 in den Schleuderraum 15 zwischen der Schnecke 5 und der Trommel 3.
- Wird beispielsweise ein schlammiger Brei in die Zentrifuge geleitet, setzen sich an der Trommelwand Feststoffpartikel ab. Weiter nach innen hin bildet sich eine Flüssigkeitsphase aus.
- Die gelagerte Schnecke 5 (Lager 17a) rotiert mit einer etwas kleineren oder größeren Geschwindigkeit als die drehbar gelagerte Trommel 3 (lager 17b) und fördert den ausgeschleuderten Feststoff zum konischen Abschnitt 3b hin und darüber hinaus zu der sich an die Schnecke in axialer Richtung anschließenden zylindrischen Feststoffaustragskammer 11 im zweiten zylindrischen Bereich 3c der Trommel 3, die wiederum mit wenigstens einer hier radial nach außen aus der Trommel 3 führenden Austragsöffnung 19 für Feststoff versehen ist. Diese Austrittöffnung kann auch winklig zur Radialen ausgerichtet sein, beispielsweise um einen energiesparenden Rückstoßeffekt in Umfangsrichtung zu erzielen (hier nicht dargestellt).
- Die Flüssigkeit strömt dagegen zum größeren Trommeldurchmesser am hinteren Ende des zylindrischen Abschnittes der Trommel 3 und wird dort an Überlauföffnungen 21 - hier mit einem einstellbaren Wehr 23 - abgeleitet.
- Der aus der Feststoffaustragsöffnung 19 der rotierenden Trommel 3 austretende Feststoff S sammelt sich in einer die Feststoffaustragskammer ringförmig umgebenden Feststoffauffangkammer 25, deren Querschnitt - hier rechteckiger Art - in
Fig. 1 und3 erkennbar ist. Dieser Querschnitt wird bevorzugt, ist aber nicht zwingend vorgesehen. Vorzugsweise vertikal nach unten hin (hier nicht dargestellt), kann aus der Feststoffauffangkammer ein Ableitungsrohr austreten oder es kann ein Auffangbehälter vorgesehen sein, um den ausgetretenen schlammigen Feststoff weiter abzuleiten oder aufzufangen. -
Fig. 3 veranschaulicht, dass sich im Betrieb der Vollmantel-Schneckenzentrifuge Anbackungen 27 in der Feststoffauffangkammer 25 ausbilden können, so dass diese immer wieder gereinigt werden muß. - Um die Anzahl an Reinigungsvorgängen zu verringern, ist nach
Fig. 2 vorgesehen, in der Feststoffauffangkammer einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge (beispielsweise, aber nicht zwingend nach Art derFig. 1 ) ein im Querschnitt nicht ebenes, im Querschnitt im Umfang (sieheFig. 3 ) nicht umfangsgeschlossenes Schlauchsegment 29 anzuordnen. Dieses Schlauchsegment 29 wird nahezu ringförmig in der Feststoffauffangkammer angeordnet, so dass es die Trommel im Bereich der Feststoffaustragsöffnung 19 nahezu vollständig - bis auf eine Auslassöffnung in eine Ableitung oder einen Auffangbehälter, hier nicht dargestellt - umgibt. - Der Querschnitt ist im Schnitt senkrecht zur Kammer nicht eben sondern vorzugsweise C-förmig, U-förmig oder Ω -förmig, wobei die offene Seite des C, des U oder des Ω zu der Feststoffaustragsöffnung 19 gewandt ist. Der nicht umfangsgeschlossene Bereich 35 des Schlauchsegments 29 wird somit der Austragsöffnung 19 zugewandt. Die beiden offenen Ränder des Schlauchsegmentes können an kleinen Stegen 31, 33 befestigt sein. Die Ränder sind hier parallel zueiander ausgerichtet.
- Im Betrieb wird Feststoff durch die Austragsöffnung(en) 19 in die Feststoffauffangkammer 25 geschleudert, wo er auf die der/den Austragsöffnung(en) 19 zugewandte Innenseite des Schlauchsegmentes 29 trifft. Hierdurch werden (im Wesentlichen schwingungsartige) Bewegungen M im in sich elastisch beweglichen Schlauchsegment 29 angeregt, welche ein Anbacken von Feststoff verhindern bzw. welche dazu beitragen, dass sich anbackender Feststoff wieder von dem Schlauchsegment löst.
- Derart kann die Anzahl an Reinigungen verringert werden. Zudem gestaltet sich der Wechsel des Schlauchsegments 29 als einfach, da die Kammer bzw. der Raum 37 "hinter" dem Schlauchsegment 29 nicht druckdicht ausgelegt werden muß bzw. nicht druckdicht ausgelegt ist.
- Wie in
Fig. 2 zu erkennen, kann das Schlauchsegment 29 in einem vorzugsweise von den Befestigungsbereichen (hier an den Stegen 30, 31) in der Feststoffauffangkammer 25 beabstandeten Bereich, hier in einem Bereich an der von der Austragsöffnung 19 abgewandten Außenseite des Schlauchsegments an einer Innenseite 38 einer Wand 39 der (hier im Schnitt u-förmigen, aus rechtwinklig zueinander ausgerichteten Wänden gebildeten Feststoffaustragskammer 25) direkt anliegen. Hierdurch treten im Betrieb insbesondere im Bereich der Eckzonen starke Bewegungen (Pfeile M) auf. Dies ist vorteilhaft, da dies auch die Bereiche sind, in welchen sich bevorzugt Ablagerungen ausbilden. - Wie in
Fig. 4 zu erkennen, kann das Schlauchsegment 29 aber auch vollständig (abgesehen von der direkten oder indirekten Verbindung mit den Wänden der Feststoffaustragskammer über die Stege 30, 31) beabstandet (Spalt G) zur Innenseite 38 der Wände der Feststoffaustragskammer 25 angeordnet sein. Dies ist insbesondere auf die Geräuschentwicklung vorteilhaft, die hier nochmals gegenüberFig. 2 reduziert wird. Zudem kann sich jede Stelle des Schlauchsegments frei bewegen, um derart ein Anbacken des Feststoffs zu verhindern und/oder bestehende Anbackungen wieder zu lösen. - Das Schlauchsegment besteht vorzugsweise ganz (
Fig. 2 ,Fig. 4 ) aus einem Elastomer (z.B. einem Gummiwerkstoff) oder es ist als Verbundteil ausgebildet, welches teilweise aus einem Elastomer besteht (sieheFig. 5 ) und teilweise aus einem nicht elastomeren Werkstoff wie einem Metall, beispielsweise Stahl oder dergleichen. - Nach dem vorteilhaften Beispiel der
Fig. 5 besteht der Grundschenkel 40 des schlauchförmigen Segments aus Metall (oder einem beschichteten Metall oder dgl.) und die seitlichen Schenkel 41, 42 des u-förmigen Schlauchsegments bestehen aus dem beweglichen Elastomer. - Die Schenkel 41, 42 sind damit beweglich und der Grundschenkel 40 in sich unbeweglich. Diese Variante ist besonders stabil und haltbar, denn der starre Abschnitt bzw. Schenkel bildet einen Verschleißschutz. Dennoch wird die Anzahl an notwendigen Reinigungsvorgängen deutlich verringert, denn über die Schenkel 41, 42 bewegt sich auch der Grundschenkel 40 beim Auftreffen von Feststoff mit. An dem Metallschenkel kann das Material zudem besonders gut gleitend abrutschen.
Bezugszeichenliste Gehäuse 1 Trommel 3 Schnecke 5 zylindrische Abschnitte 3a, 3c, 5a sich verjüngende Abschnitte 3b, 5b Schneckenblatt 7 Schneckenkörper 9 Feststoffaustragskammer 11 Einlaufrohr 13 Schleuderraum 15 Lager 17a, b Austragsöffnung 19 Überlauföffnungen 21 Wehr 23 Feststoffauffangkammer 25 Anbackungen 27 Schlauchsegment 29 Stege 31, 33 Bereich 35 Raum 37 Innenseite 38 Wand 39 Grundschenkel 40 Schenkel 41, 42 Drehachse D Bewegungen M Feststoffe S Spalt G
Claims (8)
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge, die folgendes aufweist:- eine drehbare Trommel (3) mit einer insbesondere horizontal ausgerichteten Drehachse,- eine in der Trommel (3) angeordnete drehbare Schnecke (5),- wenigstens eine winklig zur Drehachse der Vollmantel-Schneckenzentrifuge ausgerichtete Austragsöffnung (19) zum Austrag von Feststoff aus der Trommel (3) im Mantel der Trommel (3),- wobei der wenigstens einen Austragsöffnung (19) eine die im Betrieb rotierende Trommel (3) abschnittsweise umgebende, im Betrieb nicht rotierende Auffangkammer (25) für Feststoff zugeordnet ist,- wobei in der Auffangkammer (25) wenigstens ein im Querschnitt nicht umfangsgeschlossenes Schlauchsegment (29) angeordnet ist,- wobei das Schlauchsegment (29) aus einem Elastomermaterial besteht und als Elastomerelement ausgebildet ist,gekennzeichnet dadurch, dass- in der Auffangkammer durch Druckbeaufschlagung kein Druckgradient erzeugbar ist und das Elastomerelement nicht druckdicht in der Auffangkammer angeordnet ist,- das nicht umfangsgeschlossenes Schlauchsegment (29) nahezu ringförmig in der Feststoffauffangkammer angeordnet ist, so dass es die Trommel im Bereich der Feststoffaustragsöffnung (19) nahezu vollständig bis auf eine Auslassöffnung in eine Ableitung oder einen Auffangbehälter umgibt, und- der nicht umfangsgeschlossene Bereich des Schlauchsegments (29) im Querschnitt eine C-Form,- eine U-Form oder eine Ω Form aufweist.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlauchsegment (29) derart ausgebildet ist und in der Feststoffaustragskammer (25) angeordnet ist, dass es beim Auftreffen von Feststoff zu Schwingungsbewegungen angeregt wird.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt nicht umfangsgeschlossene Bereich (35) des Schlauchsegments (29) der Austragsöffnung (19) zugewandt ist.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchsegment (29) - beabstandet von Bereichen direkter oder indirekter Befestigung in der Feststoffaustragskammer (25)- in wenigstens einem Bereich an seiner von der Austragsöffnung (19) abgewandten Außenseite an einer Innenseite (38) einer Wand (39) der Feststoffaustragskammer anliegt.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchsegment (29) zu sämtlichen Innenseiten (38) der Feststoffaustragskammer - außer in Bereichen direkter oder indirekter Befestigung in der Feststoffaustragskammer (25) - einen Abstand aufweist.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchsegment (29) vollständig aus einem Elastomermaterial besteht.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchsegment (29) als Hybridteil ausgebildet ist, welches teilweise aus einem Elastomermaterial und teilweise aus einem starren Material besteht.
- Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schlauchsegment (29) und der Feststoffaustragskammer ein nicht druckdicht abgeschlossener Raum ausgebildet ist.
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