DE8016582U1 - Vorrichtung zum Aufbereiten von Gülle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belüften und Bewegen von Gülle in einer Güllegrube um die Gülle an wenigstens und vorzugsweise nur einer Stelle mit Luft zu versetzen und in Bewegung zu setzen.

Ein wesentliches Problem bei der Lagerung und Verwendung von Gülle liegt darin, daß störende Fäulnisprozesse durch anaerobe Bakterien vermieden werden müssen. Solche Fäulnisprozesse führen letztendlich zu einer Zersetzung der Gülle, die deren Düngewert sehr stark herabsetzt. Zu diesem Zweck wird die Gülle - also der Stalldüngeranfall aus streufreien Aufstallungen mit Schwemmentmistung - in regelmäßigen Zeitabständen belüftet, um aeroben Bakterien die Existenz in der Gülle zu ermöglichen.

Zu diesem Zweck hat man bisher ein Rührwerkzeug in die Gülle eingeführt und dem Rührwerkzeug Luft durch ein eine vertikale Rührwerkzeugwelle führendes Führungsrohr zugeführt. Das Rührwerkzeug war dabei ein propellerähnliches Konstruktionselement mit vertikaler Achse, das im wesentlichen eine Axialströmung erzeugte. Hierbei wurde zwar eine intensive Umwälzung der Gülle und eine stärke Durchlüftung derselben im unmittelbaren Bereich des Rührwerkzeugs bewirkt.

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Allein die Umwälzung der rührwerkzeugfernen Teile der Gülle in der Grube bleibt dabei sehr gering oder es ist gar keine derartige Umwälzung vorhanden· Bei den bekannten Vorrichtungen erfolgt auch die Belüftung in so starkem Maße/ daß die aufsteigende Luft eine starke Vertikalstroinung im Bereich des Werkzeuges erzeugt. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß erhebliche Mengen an Ammoniak und Stickstoff mit der rasch nach oben sprudelnden Belüftungsluft aus der Gülle abgezogen und in die Atmosphäre abgegeben Werden^ was den Düngewert der Gülle stark verringert.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Belüften von Gülle zu schaffen, welche sich dadurch auszeichnet, daß auch bei längerer Lagerung der Gülle diese ihren Düngstoffwert nicht verliert und daß auch keine nennenswerten Verluste an Ammoniak und Stickstoff auftreten.

Die Erfindung geht dabei aus von einer Vorrichtung mit einem motorisch antreibbaren rotierenden Rührwerkzeug und einer im Bereich des Rührwerkzeugs endenden Zuluftleitung, durch welche die Zuluft in den Bereich des Rührwerkzeugs gebracht wird.

Die Erfindung bildet die bekannte Vorrichtung dahingehend weiter, daß einerseits die ganze Gülle in der Grube umge-

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wälzt werden kann (sofern die Grube einen üblichen beispielsweise rechteckigen, quadratischen oder runden Grund* riß hat und nicht gerade einen winkelförmigen oder sternförmigen Grundriß) und daß ferner die Belüftung der Gülle in einem solchen Maß und derart erfolgt, daß die für den biologischen Abbau der Gülle zu einem optimalen Dünger erforderliche Luftmenge zugeführt werden kann, ohne jedoch zu viel Luft zuzuführen/ die aus der Gülle Stickstoff und Ammoniak abführen könnte.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Rührwerkzeug der Rotor einer Gehäusepumpe ist, deren Austrittsöffnung etwa waagrecht bis - wie das bevorzugt wird leicht nach unten geneigt gerichtet ist, daß die Zuluftleitung im Inneren des Pumpengehäuses m^{indet und daß eine Drosseleinrichtunc/ zum Regeln des Zuluftstromes vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße Rührwerkzeug kann und soll so in der Nähe des Randes der Güllegrube, beispielsweise in einem Abstand von etwa einem halben Meter von diesem Rand angeordnet werden, daß die Austrittsöffnung des Pumpengehäuses parallel zur Güllegrubenwand gerichtet ist. Auf diese Weise wird die Gülle von der Gehäusepumpe angesaugt und in Richtung der Austrittsöffnung ausgestoßen. Dadurch entsteht in der Güllegrube eine Rotationsströmung längs des Randes dersel-

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ben, die zwar langsam ist, aber die gesamte Gülle in der Grube erfaßt, so daß diese gleichmäßig umgewälzt und mit Luft versetzt werden kann. Dadurch, daß die Zuluftleitung im Inneren des Pumpengehäuses mündet und daß eine Drosseleinrichtung zum Regeln des Zuluftstroms vorgesehen ist, ist nicht nur gewährleistet, daß die Zuluft sehr gleichmäßig in dem aus dem Gehäusepumpenauslaß austretenden Güllestrom verteilt ist. Durch diese gleichmäßige und feine Verteilung und die langsame Rotation der gesamten Gülle in der Grube und auch längs deren Wänden wird eine op- ] timale Feinverteilung der Luft gewährleistet, ohne daß diese sofort an die Oberfläche der Gülle steigt. Die in feinster Bläschenform verteilte Luft hat, bis sie an der Oberfläche der Gülle ankommt, genügend Zeit, im rotierenden Strom der Gülle sich über die ganze Grube zu verteilen. Da die Luft nur in feinen Bläschen nach oben steigt und hierbei auch Schwebstoffe mit sich nimmt, bildet sich oben auf der Güllegrube eine Schwimmschicht, welche in erster Linie aus den in der Gülle vorhandenen Pflanzenresten und Luftbläschen besteht. Diese Schwimmschicht isoliert die Gülle insbesondere im Winter nicht nur thermisch. Die in ihr verrottenden Pflanzenteile tragen ebenfalls zur Düngewirkung der Gülle bei und verhindern ein Austreten der Gase.

Das richtige Maß an Belüftung läßt sich verhältnismäßig einfach dadurch feststellen/ daß die sich normalerweise auf

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Güllegruben bildende Schwimmdecke nur eine leichte und leicht zerstörbare weiche Decke sein soll, die verhältnismäßig dünn ist, also nur eine Dicke in der Größenordnung von 5 bis 20 cm - in der Regel von etwa 10 bis 15 cm aufweist. Eine zu starke Belüftung führt zu einem Durchbrechen und Zerstören der Schwimmdecke, eine zu geringe Belüftung führt zu einer Verdickung und Verdichtung der Schwimmdecke. Dadurch, daß im Gegensatz zu den vorbekannten Verfahren eine horizontale luftbläschendurchsetzte Strömung erzeugt wird, kann die Strömung das erreichen, was mit den bisherigen Vertikalströmungen nur angestrebt, aber nicht erreicht wurde, nämlich eine horizontale rotierende Strömung. Diese Strömung wird durch den Güllestrahl bewirkt, der in der Praxis in der Regel mittels einer Pumpe erzeugt wird.

Sinkteile (Halme u. dgl.) werden dabei mit Luft behaftet, steigen dann zur Schwimmdecke und werden dort durch aerobe Bakterien abgebaut und hierbei weitgehend in flüssige und gasförmige Substanzen umgesetzt. Dadurch wird eine Verschlammung fast ganz vermieden.

Dadurch, daß der Güllestrahl waagerecht bis leicht nach unten gerichtet ist - der Winkel kann bis zu 30° nach unten gerichtet sein - zweckmäßig liegt er bei etwa 20° - ist dafür gesorgt/ daß zumindest in dent auf den Strahl folgenden

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Teil der rotierenden Strömung die Auftriebskraft der Luftbläschen im horizontal strömenden Teil durch die nacL unten gerichtete kinetische Energie kompensiert wird. Da der Strahl die ihn umgebende Gülle ansaugt, erzeugt er nach wenigen Betriebsminuten bereits die gewünschte rotierende Strömung, die praktisch den ganzen Grubeninhalt erfaSt. Erleichtert wird dies dadurch, daß die Strahlerzeugung ja notwendig mit einer Ansaugung verbunden ist, die ebenfalls zur Erzeugung der rotierenden Strömung beiträgt.

Vorzugsweise wird die Pumpe nahe dem Boden der Grube angeordnet. In der Praxis hat sich ein Abstand vom Boden von

j etwa 1/2 m bewährt. Dadurch wird der Weg der feinen Luft-

bläschen bei ihrem Aufsteigen groß, ferner wird die Rotation der ganzen Flüssigkeitsmenge begünstigt, da ein Rotie-

f ren der tieferliegenden Gülleteile das Rotieren der darüber

befindlichen Gülleteile leicht hervorruft, insbesondere, wenn die tieferliegenden rotierenden Gülleteile zugleich das Bestreben haben, aufgrund der in ihnen enthaltenen Luft nach oben zu steigen.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung kommt man mit relativ geringen Umwälz- und Belüftungszeiten aus. Bei normalen Gruben bis zu e *wa 300 m³ Inhalt genügt es, wenn das Umwälzen und Belüften zwei- bis dreimal täglich jeweils 8 bis 15 Minuten lang erfolgt. Bewährt hat äiöh in der Praxis

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bei durchlaufendem Betrieb eine Umwälz- und Belüftungszeit von etwa zwei Minuten pro Tag und Großvieheinheit.

Wesentlich ist bei der Erfindung natürlich, daß der Gehäusepumpenaustritt und der Eintritt derselben nicht so angeordnet sind, daß sich eine Kurzschlußströmung vom Austritt

zum Eintritt ausbildet. Dementsprechend sollte die Ein-

trittsöffnung nicht nur örtlich im Abstand von der Austritts-

öffnung, sondern auch in eine^n erheblichen Winkelunterschied

in bezug auf die Austrittsöffnung angeordnet sein. Das wird

bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch

;; erreicht, daß die Pumpe eine Zentrifugalpumpe mit zentralem

axialem Eintritt - vorzugsweise von unten - und tangentialem

Austritt ist.

In konstruktiver Hinsicht wird die Ausbildung der Vorrichtung nach der Erfindung besonders einfach, wenn man den PuMpenrotor unmittelbar auf einer die Zuluftleitung bilden-

\. den Hohlwelle lagert. Die Hohlwelle verbindet dann den äußerst halb der Gülle angeordneten Antriebsmotor mit dem Pumpen-

rotor.

Wichtig ist bei der Erfindung, daß die Luft so in das Pumpengehäuse eingebracht wird, daß sie dort unter dem Ein- ' fluß des Pumpenrotors zu Bläschen mit einem Durchmesser

von weniger als 1 mm, besser weniger als 0,5 mm feinst

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Verteilt in den das Pumpengehäuse verlassenden Gülleström | eingespeist Wird. Gemäß der Erfindung Wird dies besonders ^l einfach und Vorteilhaft erreicht/ indem der Pumpenrotor im
wesentlichen die Form einer Kreisscheibe erhält/ welche auf
einer Seite mehrere/ vorzugsweise vier, in Axialrichtung
von der Scheibe und in Radialrichtung von der Welle abragende Schaufeln trägt/ in welchen aus dem Inneren der Zuluft^
leitung kommende Zuluftkanäle verlaufen, die zwischen der , Nabe des Rotors und dem Schaufelende an einer oder mehreren
Stellen münden. Versuche haben gezeigt, daß hierdurch eine | sehr feine Luftverteilung erreicht wird. Dabei sollte die jj Scheibe oben und die Schaufeln unter der Scheibe angeordnet
sein. Die Leistungsaufnahme der Pumpe wird verringert, wenn
man den Schaufelkreisdurchmesser um etwa 1/2 bis 1 Zentimeter f geringer hält als den Scheibendurchmesser.

Zumindest bei - wie das bevorzugt wird - senkrecht ange- | ordneter Hohlwelle sitzt die Eintrittsöffnung des Pumpen- ; gehäuses vorteilhaft an der Unterseite. Dadurch ist der |

erforderliche örtliche und Winkelabstand der Eintritts- | öffnung von der Auslaßöffnung gewährleistet. Um den Abstand hier besonders groß zu machen, kann man den AuslaJ
kanal des Pumpengehäuses relativ lang ausbilden.

Wesentlich ist wie oben dargelegt bei der Erfindung, daß

die durch die Vorrichtung in die Gülle eingespeiste Luft- i.

menge nicht zu gering und nicht zu groß ist« Insbesondere besteht hier die Gefahr dei? Zuführung elnei? zu großen Luftmenge. Um die hier vorliegenden funktioneilen und technischen Bedingungen optimal zu lösen/ 1st vorteilhaft, die in einer das Pumpengehäuse tragenden Hülse geführte Rührwerkzeugwelle an ihrem dem Rührwerkzeug abgewandten Ende mit einer Lufteintrittsoffnung zu versehen, welcher ein einstellbares Drosselorgan zugeordnet ist. Das Drosselorgan kann beispielsweise in einer das obere Ende der Hülse luftdicht mit dem Antriebsmotor verbindenden Abkapselung vorgesehen sein und aus einer Bohrung mit einem Durchmesser von z.B. 10 mm bestehen, in welche ein konisches Drosselglied nach Bedarf mehr oder weniger eingeschraubt werden kann, so daß der freie Strömungsquerschnitt abnimmt, je mehr das konische Drosselglied eingeschraubt ist und umgekehrt.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der als Beispiel in der Zeichnung gezeigten bevorzugten Ausführungsform des Geräts nach der Erfindung hervor.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung nach der Erfindung in Ansicht teilweise im Schnitt;

Fig. 2 zeigt in gegenüber Fig. 1 vergrößertem gegenüber der

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tatsächlichen Dimensionierung immer noch Wesentlich Verkleinertem Maßstab die öehäusepumpenanordnung nach der Erfindung im AXialschnitt In bezug auf die den Pumpenrotof tragenden Hohlwelle;

Fig* 3 zeigt die Ansicht von unten auf den Rotor der Pumpe der Vorrichtung;

Fig* 4 zeigt die Ansicht von links auf Fig. 3;

Fig. 5 zeigt die Ansicht von unten auf das am unteren Ende der die Hohlwelle tragenden und umgebenden Schutzhülse anschließende Pumpengehäuse.

Das in Fig. 1 teilweise im Schnitt schematisch dargestellte Gerät besteht im wesentlichen aus einem Antriebsmotor 1, einer an die Antriebsseite des Motors luftdicht angeschlossenen Schutz- und Führungshülse 2, einem unten an die Führungshülse anschliessenden Pumpengehäuse 3, einer auf die Antriebswelle des Motors 1 aufgesetzten Kupplung 4, einer an die Kupplung angeschlossenen in der Führungshülse 2 drehbar gelagerten Antriebswelle 5 und einem im Pumpengehäuse 3 rotierenden Pumpenrotor 6. Das Gerät ist selbstverständlich auch mit elektrischen Anschlüssen für den Motor, Befestigungsmitteln zum Befestigen desselben, beispielsweise am Rand einer Güllegrube und was dergleichen mehr sein sollte, versehen.

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Wie aus der Zeichnung ersichtlich/ ist die Führungshülse 2 mittels eines konisch erweiterten oberen Teils 7 mit dem Elektromotor 1 verbunden. Dieser läuft zweckmäßig mit einer Drehzahl in der Größenordnung von 1000 Umdrehungen pro Minute um, wenn der Durchmesser des Pumpenrotors bei 25 bis 30 cm liegt.

In dem erweiterten Teil 7 befindet sich ein nur schematisch angedeutetes Drosselventil 8, welches eine genaue Regelung der durch den Pumpenrotor 6 über das Innere der Hohlwelle 5 eine an deren oberem Ende befindliche Bohrung 9 und durch das Innere der Erweiterung 7 angesaugten Luftmenge erlaubt.

Die Führungshülse 2 und die Hohlwelle 5 haben je nach Bedarf eine Länge von z.B. 3 oder 4 m. Die Länge sollte so gewählt sein, daß die Pumpe etwa 0,5 m über dem ^v->oden der Güllegrube angebracht werden kann. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß eine Pumpe nach der Erfindung mit äußerst geringer Betriebszeit auskommt. So hat sich gezeigt, daß bei Güllegruben mit einem Gesamtinhalt von etwa 250 m eine zweimalige tägliche Betriebszeit einer Vorrichtung nach der Erfindung von etwa 8 bis 15 Min, je nach Frischgülleanfall vollständig ausreichend ist.

Die Hohlwelle 5 ist, wie gesagt, in der Führungshülse 2

geführt und gelagert» Das untere Lager ist in Fig. 2 bei 10 angedeutet.

Am unteren Ende der Hohlwelle 2 ist noch innerhalb derselben ein Rückschlagventil 11 vorgesehen, welches nur schematisch angedeutet ist und ein Eintreten der Gülle von unten nach oben in das Innere der Hohlwelle 5 verhindert. Das ist insbesondere beim Winterbetrieb von erheblicher Bedeutung.

Am unteren in das Gehäuse 3 der Pumpe ragenden Ende der Hohlwelle 11 sitzt die Nabe 12 des Pumpenrotors 6, die dort in nicht gezeigter Weise verstiftet ist. Nach unten ist die Nabe 12 mittels eines Stopfens 13 abgeschlossen. Auf der Nabe sitzt beispielsweise mit dieser verschweißt die Tragescheibe 14 des Rotors 6, die im normalen Betrieb bei senkrechter Hohlwelle 5 in einer horizontalen Ebene umläuft. An die Tragscheibe 6 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt vier in Axialebenen verlaufende Schaufeln 15, 16, 17 und 18 angeordnet, die mit der Scheibe 14 und der Nabe 12 verschweißt sind. Die Schaufeln sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, nicht genau in Axialebenen des Rotors angeordnet, sondern in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise gegenüber diesen Axlalebenen parallel in Drehrichtung nach vorn verschoben. Die Schaufeln 15 bis 18 stoßen mit ihren inneren Enden jeweils an die Nabe 12 an. Um ein Verstopfen

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der Pumpe durch Faserstoffe und Pflanzenreste zu vermeiden, sind die Rührschaufeln in ihren nabennahen inneren Teilen, wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich, schräg über dem Bereich der Eintrittsöffnung 27 des Pumpengehäuses 3 zurückgesetzt. Bei dieser Ausbildung ist die Gefahr von Verstopfungen, wie Versuche gezeigt haben, nicht gegeben. Dem Grunde nach ist natürlich auch eine andere Zahl von Schaufeln möglich. Vier Schaufeln haben sich jedoch im Versuch gut bewährt.

Vorteilhaft reichen die Schaufeln radial nach außen nicht bis zum äußersten Rand der kreisförmigen Tragscheibe, sondern enden ein kurzes Stück von beispielsweise 2 bis 10 mm innerhalb des äußersten Randes der Scheibe, überraschenderweise wird bei einer solchen Ausbildung eine erhebliche Verringerung der erforderlichen Antriebsenergie erreicht.

Zum Einbringen und Feinverteilen der Luft dienen zwei Luftzuführungskanäle, die von der unteren Oberfläche der Tragscheibe 14, einer Oberfläche der beiden Schaufeln 16 und und je einem schräg zwischen die Tragscheibe 14 und die entsprechende Schaufel 16 bzw. 18 geschweißten Flacheisen 19 bzw. 20 gebildet werden. Die zwischen der Tragscheibe 14, den Schaufeln 16 bzw. 18 und den schrägen Flacheisen 19 bzw. 20 gebildeten dreieckigen Kanäle sind, wie aus Fig. Und 4 ersichtlich, jeweils Übel? eine Böhifung 22 bzw. 23

mit dem Inneren der Hohlwelle verbunden/ so daß bei Rota-

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tion des Pumpenrotors Luft über die Drosselstelle 8, die Bohrung 9 der Hohlwelle 5, die Hohlwelle 5, die Bohrungen 22, 23 und die erwähnten dreieckigen Kanäle im Bereich der Schaufeln 16 bzw. 18 angesaugt wird. Die Luft tritt aus diesen dreieckigen Kanälen nicht nur an deren in bezug auf die Hohlwelle radial äußeren Enden aus, sondern auch aus weiteren Austrittsöffnungen, die von jeweils etwa in der Mitte der Flacheisen 19 und 20 vorgesehenen Ausschnitten 24 bzw. 25 gebildet werden. Eine derartige Ausbildung hat sich in der Praxis gut bewährt.

Am unteren Fnde der Hülse 2 ist mit dieser fest verbunden das Gehäuse Z der Pumpe angeordnet. Dieses Gehäuse ist ein übliches Spiralgehäuse, welches zentral unterhalb der Nabe 12 eine Austrittsöffnung hat, deren Durchmesser etwa gleich dem halben Durchmesser der Tragscheibe 14 ist. In axialer Richtung ist der Abstand des Pumpenrotors vom Gehäuse gering. Er beträgt hier beispielsweise 5 bis 15 mm. In radialer Richtung erweitert sich der Abstand der Gehäuseumfangswand in üblicher Weise bis zum Austrittskanal 28, der zweckmäßig in einem leichten Winkel von z.B. 20° nach unten gerichtet ist. Dadurch, daß der Austrittskanal leicht nach unten gerichtet ist, erhält die ausströmende Gülle eine Bewegungskomponente nach unten, welche der Tendenz der durch die Luftbeimischung leichter gemachten Gülle nach oben zu

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steigen entgegenwirkt. Dadurch wird eine besonders gute Belüftung auch in Bodennähe erreicht.

Ende der Beschreibung.

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Claims (6)

DR, BERG DIPL.-ING. SCHWABE '' 'DR'.'DR, SaNDMÄIR PATENTANWÄLTE Postfach 860245 ■ 8000 München Anwaltsakte 31 S ehutzansprüche :

1. Vorrichtung zum Belüften und Bewegen von Gülle in einer Güllegrube mit einem motorisch antreibbaren rotierenden Rührwerkzeug und einer im Bereich des Rührwerkzeugs endenden Zuluftleitung, durch welche die Zuluft in den Bereich des Rührwerkzeugs gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerkzeug der Rotor (6) einer Gehäusepumpe ist, deren Austrittsöffnung (28) etwa waagrecht bis leicht nach unten geneigt gerichtet ist,

daß die Zuluftleitung im Inneren des Pumpengehäuses (3) mündet,

und dem eine Drosselvorrichtung (.8) zum Regeln des Zuluftstroms vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe (3, 6) eine Zentrifugalpumpe mit zentralem axialen Eintritt (27) und tangential«=«! Austritt (28) ist.

»(089)988272 988273 98 82 W 98 j j 10

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Telegramms:

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Öinkkonten: flypcBank Manchen 44IO122850 (BLZ 7OO2OO11) Swift C«te HYPO DE MM fliyet Vcrelnsbank MUfichcn 45) 100 (BLZ 70050270) Posischeck München 65341-808 (BLZ 7001OO80)

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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von einer die Zuluftleitung bildenden Hohlwelle (5) f getragen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumf penrotor (6) im wesentlichen die Form einer Kreis-

t scheibe (14) hat, welche auf einer Seite mehrere, vor-

I zugsweise vier in Axialrichtung von der Scheibe und in

^: Radialrichtung von der Welle abragende Schaufeln (15 bis

18) trägt, in welchen aus dem Inneren der Zuluftleitung kommende Zuluftkanäle verlaufen, die zwischen der Nabe (12) des Rohres (6) und dem Schaufelende an einer oder mehreren Stellen münden.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -

• durch gekennzeichnet, daß bei - wie

das bevorzugt wird - senkrecht angeordneter Hohlwelle (5) die Eintrittsöffnung (27) des Pumpengehäuses (3) an der j Unterseite sitzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer das Pumpengehäuse tragenden Hülse (2) geführte

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Rührwerkzeugwelle (5) an ihrem dem Rührwerkzeug (6) abgewandten Ende eine Lufteintrittsöffnung (9) besitsäfc, del? ein einstellbares Drosselorgan (8) vöifge^ schaltet ist*