WO2012065820A1 - Scheibenfilter - Google Patents

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WO2012065820A1
WO2012065820A1 PCT/EP2011/068841 EP2011068841W WO2012065820A1 WO 2012065820 A1 WO2012065820 A1 WO 2012065820A1 EP 2011068841 W EP2011068841 W EP 2011068841W WO 2012065820 A1 WO2012065820 A1 WO 2012065820A1
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disc filter
discs
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Wolfgang Mannes
Jonas BERGSTRÖM
Reinhard Bluhm
Falk Albrecht
Eirik Karlsen
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Voith Patent Gmbh
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/18De-watering; Elimination of cooking or pulp-treating liquors from the pulp
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D33/00Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/15Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces
    • B01D33/21Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces with hollow filtering discs transversely mounted on a hollow rotary shaft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D33/00Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/44Regenerating the filter material in the filter
    • B01D33/46Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes nozzles or the like acting on the cake-side of the filtering element
    • B01D33/463Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes nozzles or the like acting on the cake-side of the filtering element nozzles
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02Straining or screening the pulp
    • D21D5/04Flat screens
    • D21D5/046Rotary screens

Definitions

  • the invention relates to a disc filter for the separation of liquids from a plurality of suspensions with a partitioned over partitions into several separate chambers container for receiving the suspensions, a horizontal in the
  • Container through the chambers extending and rotatably mounted hollow shaft, a plurality of vertically mounted on the hollow shaft and axially from each other
  • filter discs whose interior is in communication with the hollow shaft or a channel in the hollow shaft and a separate material inlet for each chamber, wherein the filter discs at least one cleaning element is associated.
  • Such disc filters are used to thicken the suspension and in the
  • the hollow shaft is usually connected to a vacuum source.
  • On the filter discs is formed due to the pressure difference between the
  • Pulp suspension and the interior of the filter discs a nonwoven layer.
  • immersing the filter discs in the pulp suspension passes as far as possible only water in the interior of the filter discs and thus the hollow shaft.
  • the nonwoven layer is removed during the dipping over scraper and the
  • the object of the invention is therefore to enable the efficient treatment of different streams with a disc filter.
  • the object is achieved in that at least one functional element of at least one chamber deviates from the functional element of another chamber.
  • Solid composition may differ significantly. If the filter discs represent the deviating functional element, they may differ in size and / or design of the open area and / or in the size of their screen openings.
  • Filter discs of different material is formed.
  • the materials should be particularly in terms of their
  • the outer surface of at least one filter disc of metal or plastic should be formed.
  • smooth surfaces facilitate the detachment of the nonwoven layer from the filter discs. It may be complementary or alternatively but also advantageous if the
  • Deviating functional elements are formed by the cleaning elements.
  • the cleaning elements should settle on the filter discs
  • the cleaning element may be formed by a scraper or by a cleaning nozzle which directs a cleaning fluid onto the filter disk.
  • Cleaning fluid is usually formed by water or compressed air and enters inside and / or outside of the filter disk used.
  • the removal of the filtrates is usually unproblematic, which is why it is sufficient if the filtrate of the filter discs is removed together from the disc filter. Accordingly, it can be particularly with very different suspensions, such as a different high fiber, long fiber or short fiber content be advantageous if the filtrate of the filter discs of at least one chamber in a separate channel in the hollow shaft is removed from the disc filter. This makes it possible to adapt to the type of suspension to adjust the negative pressure in each channel separately.
  • Functional elements are formed by strips which are attached to the filter discs.
  • These strips can support the mass transfer in the container and thus ensure a homogenization of the consistency. But they can also be designed so that they transport substance in the fabric outlet.
  • the strips should be adjusted accordingly.
  • the strips may differ in terms of their size and / or shape and / or their mounting location.
  • the strips can also run radially or on the outer circumference of the filter disk.
  • Figure 1 a schematic plan view of a disc filter
  • Figure 2 a cross section through the disc filter.
  • the container 4 of the disc filter has according to Figure 1 two side by side
  • the pulp suspension 1 is passed via a respective material feed 8 into the chambers 3.
  • a respective material feed 8 into the chambers 3.
  • the container 4 is a horizontally extending through the chambers 3 and rotatably mounted hollow shaft 5 with a plurality of axially spaced-apart filter discs. 7
  • the filter discs 7 are formed by two disc-shaped filter elements, which limit the interior of the filter disc 7.
  • the interior of the filter discs 7 is in each case associated with a vacuum source.
  • the chambers 3 Since different suspensions are to be dehydrated in the chambers 3, the chambers 3 have not only separate material feeds 8 but also their own filtrate outlets. For this purpose, each end of the hollow shaft 5 with a separate
  • Vacuum source connected. Since the hollow shaft 5 in the region of the partition wall 2 also has a partition wall, the negative pressure is applied to the left chamber 3 from the left end of the hollow shaft 5 and the right chamber 3 from the right end of the hollow shaft 5.
  • the vacuum sources can be connected via their own channels in the hollow shaft 5 with the interiors of the filter discs 7 of the corresponding chambers 3.
  • the nonwoven layer forming on the filter elements is conveyed out of the suspension 1 via cleaning elements into the waste outlet 10 after emptying. These are located between the filter discs. 7
  • Cleaning scrapers but also cleaning nozzles which direct a fluid jet onto the corresponding filter disk 7 are suitable for this purpose.
  • the filter discs 7 are usually constructed of several circular sector-shaped filter elements, the attachment is simplified when the strips 9 extend between the sectors 6. In addition but also alternatively, several short strips 9 can also be distributed regularly distributed on the outer circumference of the filter disk 7.
  • Nonwoven layer the cleaning element can be selected. Either comes
  • Cleaning scraper or a cleaning nozzle which directs a jet of water or air on the respective filter disc, for use.
  • the strips 9 can be viewed, which are adapted in size, shape and location to the requirements.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheibenfilter zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus mehreren Suspensionen (1) mit einem über Trennwände (2) in mehrere separate Kammern (3) aufgeteilten Behälter (4) zur Aufnahme der Suspensionen (1), einer sich horizontal im Behälter (4) durch die Kammern (3) erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle (5), mehreren senkrecht auf der Hohlwelle (5) befestigten und axial voneinander beabstandeten Filterscheiben (7), deren Innenraum mit der Hohlwelle (5) oder einem Kanal in der Hohlwelle (5) in Verbindung steht sowie je einem separaten Stoffzulauf (8) für jede Kammer (3), wobei den Filterscheiben (7) wenigstens ein Reinigungselement zugeordnet ist. Dabei soll die Wirksamkeit dadurch verbessert werden, dass zumindest ein Funktionselement wenigstens einer Kammer (3) vom Funktionselement einer anderen Kammer (3) abweicht.

Description

Scheibenfilter
Die Erfindung betrifft einen Scheibenfilter zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus mehreren Suspensionen mit einem über Trennwände in mehrere separate Kammern aufgeteilten Behälter zur Aufnahme der Suspensionen, einer sich horizontal im
Behälter durch die Kammern erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle, mehreren senkrecht auf der Hohlwelle befestigten und axial voneinander
beabstandeten Filterscheiben, deren Innenraum mit der Hohlwelle oder einem Kanal in der Hohlwelle in Verbindung steht sowie je einem separaten Stoffzulauf für jede Kammer, wobei den Filterscheiben wenigstens ein Reinigungselement zugeordnet ist.
Derartige Scheibenfilter werden zur Eindickung der Suspension und in der
Papierindustrie insbesondere zur Faserstoffrückgewinnung eingesetzt. Hierzu ist die Hohlwelle in der Regel mit einer Unterdruckquelle verbunden. Auf den Filterscheiben bildet sich infolge des Druckunterschieds zwischen der
Faserstoffsuspension und dem Innenraum der Filterscheiben eine Vliesschicht. Beim Eintauchen der Filterscheiben in die Faserstoffsuspension gelangt so weitestgehend nur Wasser in den Innenraum der Filterscheiben und damit die Hohlwelle.
Die Vliesschicht wird beim Austauchen über Schaber entfernt und zum
entsprechenden Stoffauslauf geführt oder mit Wasser in den Stoffauslauf gespritzt.
Nachteilig ist hierbei, dass sich Scheibenfilter wegen der hohen Kosten nicht für die Behandlung kleinerer Ströme eignen, weshalb in der DE69410239 vorgeschlagen wird, den Behälter in zwei Kammern aufzuteilen.
Jedoch kann dabei die Effizienz bei der Behandlung unterschiedlicher Stoffströme nicht befriedigen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die effiziente Behandlung unterschiedlicher Stoffströme mit einem Scheibenfilter zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Funktionselement wenigstens einer Kammer vom Funktionselement einer anderen Kammer abweicht.
Durch die unterschiedliche Gestaltung einzelner Funktionselemente in den Kammern können diese hinsichtlich ihrer Wirkung optimal an die zu entwässernde Suspension angepasst werden.
Dies ermöglicht die gleichzeitige Entwässerung unterschiedlicher Suspensionen, wie Faserstoffsuspensionen, Flotationsschäume, Filtrate oder Siebwasser der
Papiermaschine durch einen Scheibenfilter.
Besonders wirksam ist eine Anpassung bei den Filterscheiben, da die
unterschiedlichen Suspensionen hinsichtlich Festgehalt und
Feststoffzusammensetzung erheblich voneinander abweichen können. Falls die Filterscheiben das abweichende Funktionselement darstellen, so können sie sich hinsichtlich Größe und/oder Gestaltung der offenen Fläche und/oder hinsichtlich der Größe ihrer Sieböffnungen unterscheiden.
Größere Sieböffnungen sind insbesondere bei der Entwässerung von
Faserstoffsuspensionen von Vorteil, da die Fasern wegen des hohen Faseranteils ansonsten relativ schnell die Sieböffnungen zusetzen könnten.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn die Außenfläche der
Filterscheiben von unterschiedlichem Material gebildet wird.
Die Materialien sollten sich dabei inbesondere hinsichtlich ihrer
Haftungseigenschaften unterscheiden. Daher sollte die Außenfläche wenigstens einer Filterscheibe aus Metall oder Kunststoff gebildet werden.
Während Metall bei einem hohen Faseranteil zu bevorzugen ist, erlaubt Kunststoff in anderen Fällen ein geringeres Gewicht.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Außenflächen der Filterscheiben
unterschiedliche Oberflächenformen aufweisen.
Profilierte Oberflächen ermöglichen stabilere Konstruktionen und sind bei hohen Faserstoffgehalten zu empfehlen.
Demgegenüber erleichtern glatte Oberflächen die Ablösung der Vliesschicht von den Filterscheiben. Es kann ergänzend oder alternativ aber ebenso vorteilhaft sein, wenn die
abweichenden Funktionselemente von den Reinigungselementen gebildet werden.
Die Reinigungselemente sollen die sich an den Filterscheiben absetzende
Vliesschicht entfernen und in die Stoffausläufe befördern. Damit wird ein Zusetzen der Filterscheiben verhindert.
Auch hier kann es wichtig sein, das Reinigungselement an die unterschiedlichen
Suspensionen und damit auch an die unterschiedlichen Vliesschichten anzupassen.
Wesentlich ist hierbei neben der Stärke der Vliesschicht auch deren Festigkeit.
In Abhängigkeit davon kann das Reinigungselement von einem Schaber oder aber von einer Reinigungsdüse gebildet werden, welche ein Reinigungsfluid auf die Filterscheibe richtet.
Schaber kommen mit Vorteil bei einer glatten Oberfläche der Filterscheibe zum
Einsatz.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, wenn das Reinigungsfluid wenigstens einer Kammer vom Reinigungsfluid einer anderen Kammer abweicht, wobei das
Reinigungsfluid in der Regel von Wasser oder Druckluft gebildet wird und innerhalb und/oder außerhalb der Filterscheibe zum Einsatz gelangt.
Während Wasser zu einer Rückverdünnung führt, kann Druckluft in manchen Fällen nicht zur vollständigen Ablösung der Vliesschicht genügen.
Bei der Behandlung ähnlicher Suspensionen ist die Abführung der Filtrate meist unproblematisch, weshalb es genügt, wenn das Filtrat der Filterscheiben gemeinsam aus dem Scheibenfilter abgeführt wird. Dementsprechend kann es insbesondere bei sehr unterschiedlichen Suspensionen, wie beispielsweise einem unterschiedlich hohen Faser-, Langfaser oder Kurzfaseranteil von Vorteil sein, wenn das Filtrat der Filterscheiben wenigstens einer Kammer in einem separaten Kanal in der Hohlwelle aus dem Scheibenfilter abgeführt wird. Dies ermöglicht es zur Anpassung an die Art der Suspension den Unterdruck im jeweiligen Kanal separat einzustellen.
Alternativ oder ergänzend ist es vorteilhaft, wenn die abweichenden
Funktionselemente von Leisten gebildet werden, welche an den Filterscheiben befestigt sind.
Diese Leisten können den Stoffaustausch im Behälter unterstützen und so für eine Vergleichmäßigung der Stoffdichte sorgen. Sie können aber auch so ausgelegt werden, dass sie Stoff in den Stoffauslauf befördern.
Insbesondere bei der Behandlung von Suspensionen mit sehr unterschiedlicher Stoffdichte sollten die Leisten entsprechend angepasst werden.
Dabei können sich die Leisten hinsichtlich ihrer Größe und/oder ihrer Form und/oder ihres Befestigungsortes unterscheiden.
Auch können die Leisten radial oder am Außenumfang der Filterscheibe verlaufen.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : eine schematische Draufsicht eines Scheibenfilters;
Figur 2: ein Querschnitt durch den Scheibenfilter.
Der Behälter 4 des Scheibenfilters hat gemäß Figur 1 zwei nebeneinander
angeordnete und durch eine Trennwand 2 voneinander abgeteilte Kammern 3.
Die Faserstoffsuspension 1 wird über je einen Stoffzulauf 8 in die Kammern 3 geleitet. Im Behälter 4 befindet sich eine horizontal durch die Kammern 3 verlaufende und rotierbar gelagerte Hohlwelle 5 mit mehreren axial voneinander beanstandeten Filterscheiben 7. Die Filterscheiben 7 werden dabei von jeweils zwei scheibenförmigen Filterelementen gebildet, die den Innenraum der Filterscheibe 7 begrenzen.
Um das Wasser aus der Suspension 1 abziehen zu können, steht der Innenraum der Filterscheiben 7 mit je einer Unterdruckquelle in Verbindung.
Da in den Kammern 3 unterschiedliche Suspensionen entwässert werden sollen, haben die Kammern 3 hier nicht nur separate Stoffzuläufe 8 sondern auch eigene Filtratabläufe. Hierzu ist jedes Ende der Hohlwelle 5 mit einer separaten
Unterdruckquelle verbunden. Da die Hohlwelle 5 im Bereich der Trennwand 2 ebenfalls eine Trennwand aufweist, erfolgt die Unterdruckbeaufschlagung der linken Kammer 3 vom linken Ende der Hohlwelle 5 und der rechten Kammer 3 vom rechten Ende der Hohlwelle 5 aus.
Sollte es mehr als zwei Kammern 3 geben, so können die Unterdruckquellen über eigene Kanäle in der Hohlwelle 5 mit den Innenräumen der Filterscheiben 7 der entsprechenden Kammern 3 verbunden werden.
Die sich an den Filterelementen bildende Vliesschicht wird nach dem Austauchen aus der Suspension 1 über Reinigungselemente in den Stoffauslauf 10 befördert. Diese befinden sich zwischen den Filterscheiben 7.
Hierzu eignen sich Reinigungsschaber aber auch Reinigungsdüsen, die einen Fluidstrahl auf die entsprechende Filterscheibe 7 richten.
Zur Intensivierung des Austausche der Suspension 1 innerhalb der Kammern 3 besitzen die Filterscheiben 7, wie in Figur 2 dargestellt, mehrere radial verlaufende Leisten 9.
Da die Filterscheiben 7 meist aus mehreren kreissektorförmigen Filterelementen aufgebaut sind, wird die Anbringung vereinfacht, wenn die Leisten 9 zwischen den Sektoren 6 verlaufen. Ergänzend aber ebenso alternativ können außerdem mehrere kurze Leisten 9 regelmäßig am Außenumfang der Filterscheibe 7 verteilt befestigt werden.
Im Interesse einer optimierten Wirkung der Kammern 3, werden ihre
Funktionselemente entsprechend an die zu entwässernden Suspensionen 1 angepasst. Daher sollte zumindest ein Funktionselement bei den Kammern 3 unterschiedlich ausgebildet werden.
Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der Festigkeit der zu entfernenden
Vliesschicht das Reinigungselement gewählt werden. Entweder kommt ein
Reinigungsschaber oder eine Reinigungsdüse, die einen Wasser- oder Luftstrahl auf die jeweilige Filterscheibe richtet, zur Anwendung.
Als weiteres Funktionselement können die Leisten 9 angesehen werden, welche hinsichtlich Größe, Form und Ort an die Erfordernisse angepasst werden.
Außerdem sollte auch eine Optimierung der Filterscheiben 7 erfolgen, wo
insbesondere Größe und Gestalt der offenen Fläche sowie die Größe ihrer
Sieböffnungen wichtig ist.

Claims

Patentansprüche 1 . Scheibenfilter zur Abtrennung von Flüssigkeiten aus mehreren Suspensionen (1 ) mit einem über Trennwände (2) in mehrere separate Kammern (3) aufgeteilten Behälter (4) zur Aufnahme der Suspensionen (1 ), einer sich horizontal im Behälter (4) durch die Kammern (3) erstreckenden und rotierbar gelagerten Hohlwelle (5), mehreren senkrecht auf der Hohlwelle (5) befestigten und axial voneinander beabstandeten Filterscheiben (7), deren Innenraum mit der Hohlwelle (5) oder einem Kanal in der Hohlwelle (5) in Verbindung steht sowie je einem separaten Stoffzulauf (8) für jede Kammer (3), wobei den Filterscheiben (7) wenigstens ein Reinigungselement zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Funktionselement wenigstens einer Kammer vom Funktionselement einer anderen Kammer (3) abweicht.
2. Scheibenfilter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
abweichenden Funktionselemente von den Filterscheiben (7) gebildet werden.
3. Scheibenfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die
Filterscheiben (7) hinsichtlich Größe und/oder Gestaltung der offenen Fläche unterscheiden.
4. Scheibenfilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Filterscheiben (7) hinsichtlich der Größe ihrer Sieböffnungen unterscheiden.
5. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche der Filterscheiben (7) von unterschiedlichem Material gebildet wird.
6. Scheibenfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche wenigstens einer Filterscheibe (7) von Metall gebildet wird.
7. Scheibenfilter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Außenfläche wenigstens einer Filterscheibe (7) von Kunststoff gebildet wird.
8. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenflächen der Filterscheiben (7) unterschiedliche Oberflächenformen aufweisen.
9. Scheibenfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche wenigstens einer Filterscheibe (7) profiliert ist.
10. Scheibenfilter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Außenfläche wenigstens einer Filterscheibe (7) glatt ist.
1 1 .Scheibenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die abweichenden Funktionselemente von den
Reinigungselementen gebildet werden.
12. Scheibenfilter nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Reinigungselement von einem Schaber gebildet wird.
13. Scheibenfilter nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Reinigungselement von einer Reinigungsdüse gebildet wird, welche ein Reinigungsfluid auf die Filterscheibe (7) richtet.
14. Scheibenfilter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reinigungsfluid wenigstens einer Kammer (3) vom Reinigungsfluid einer anderen Kammer (3) abweicht.
15. Scheibenfilter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reinigungsfluid von Wasser oder Druckluft gebildet wird.
16. Scheibenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Filtrat der Filterscheiben (7) gemeinsam aus dem Scheibenfilter abgeführt wird.
17. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat der Filterscheiben (7) wenigstens einer Kammer (3) in einem separaten Kanal in der Hohlwelle (5) aus dem Scheibenfilter abgeführt wird.
18. Scheibenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die abweichenden Funktionselemente von Leisten (9) gebildet werden, welche an den Filterscheiben (7) befestigt sind.
19. Scheibenfilter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leisten (9) hinsichtlich ihrer Größe unterscheiden.
20. Scheibenfilter nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leisten (9) hinsichtlich ihrer Form unterscheiden.
21 .Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leisten (9) bezüglich ihres Befestigungsortes unterscheiden.
22. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (9) radial verlaufen.
23. Scheibenfilter nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (9) am Außenumfang der Filterscheibe (7) verlaufen.
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