DD211849A1

DD211849A1 - ARRANGEMENT IN A CERTAIN SYSTEM FOR OIL SEPARATION

Info

Publication number: DD211849A1
Application number: DD24504082A
Authority: DD
Inventors: Dieter Mosemann; Siegfried Krienke; Helmut Rische
Original assignee: Kuehlautomat Veb
Priority date: 1982-11-19
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1984-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Oelabscheidung in einer ein- oder mehrstufigen Kaelteanlage, in der zum Zwecke der Kuehlung, Dichtung und Schmierung des Verdichters ein Hilfsmedium, vorzugsweise Oel, eingespritzt wird. Ziel der Erfindung ist es, einen Verdichtersatz zu schaffen, bei dem trotz grosser zugefuehrter Oelmenge in den Verdichter keine aufwendige Abscheideeinrichtung und keine Einrichtung zur Oelkuehlung erforderlich sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dass die Trennung zwischen Oel und verdichtetem Kaeltemitteldampf teilweise vor, waehrend und/oder nach der Kondensation des Kaeltemitteldampfes vorgenommen wird. Nach den Merkmalen der Erfindung erfolgt die Trennung im unteren Teil des Kondensators, der gleichzeitig als Sammelraum fuer das Oel dient oder in einem mit dem Kondensator kommunizierend verbundenen Behaelter als Sammelraum oder in einem dem Kondensator nachgeschalteten Behaelter als Sammelraum.The invention relates to an arrangement for oil separation in a single- or multi-stage refrigeration system in which for the purpose of cooling, sealing and lubrication of the compressor, an auxiliary medium, preferably oil, is injected. The aim of the invention is to provide a compressor set, in which despite consuming large amount of oil in the compressor no consuming separator and no means for oil cooling are required. The object of the invention is that the separation between the oil and compressed refrigerant vapor is carried out partly before, during and / or after the condensation of the refrigerant vapor. According to the features of the invention, the separation takes place in the lower part of the condenser, which also serves as a collecting space for the oil or in a communicating with the condenser connected container as a collecting space or in a condenser downstream tank as a collecting space.

Description

Erfinder: Dieter Moseiaann, Berlin Berlin, den, 2.11.1982 Siegfried Krienke, Berlin ·'Inventor: Dieter Moseiaann, Berlin Berlin, 2.11.1982 Siegfried Krienke, Berlin · '

Helmut Rische, BerlinHelmut Rische, Berlin

Z.-Bevollmächtigter: Patent-Ing. U. Scheffler,Attorney-at-law: Patent-Ing. U. Scheffler,

YSB KühlautomatYSB cooling machine

Titel der ErfindungTitle of the invention

Anordnung in einer Kälteanlage zur ölabscheidungArrangement in a refrigeration system for oil separation

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur ölabscheidung in einer ein- oder mehrstufigen Kälteanlage, in der zum Zwecke der Kühlung, Dichtung und Schmierung des Verdichters ein Hilfsmedium, vorzugs?/eise öl, eingespritzt wird. Die Kälteanlage umfaßt mindestens einen Kondensator-, einen Verdampfer, Einrichtungen zur Zuführung des Öles in den Verdichter und einen Antriebsmotor. Das Arbeitsmedium des Verdichters ist Kältemittel, das nicht oder nur unwesentlich im öl löslich ist. Als Verdichter kommen in solchen Verdichtersätzen vorwiegend Schraubenverdichter zum Einsatz.The invention relates to an arrangement for separating oil in a single-stage or multi-stage refrigeration system, in which an auxiliary medium, preferably oil, is injected for the purpose of cooling, sealing and lubricating the compressor. The refrigeration system comprises at least one condenser, an evaporator, means for supplying the oil into the compressor and a drive motor. The working medium of the compressor is refrigerant that is not or only slightly soluble in the oil. Compressors used in such compressor sets are predominantly screw compressors.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bekannte Verdichtersätze arbeiten mit einer Vorrichtung zur Abscheidung des im komprimierten Käitemitteldampf enthaltenen Öles mit einer Abseheideeinrichtung, die eine weitestgehende Trennung gewährleistet und mit einer Einrichtung zur ölkühlung. Die ölabscheidung erfolgt bei solchen Sätzen aus dem gas- bzw. dampfförmigen Arbeitsmedium vor der Kondensation des Kältemittels, so daß dem Kondensator ein vom Öl weitestgehend getrennter Kältemitteldampf zugeführt wird. Nachteilig an solchen Verdichtersätzen ist die zur Abscheidung des Öles erforderliche meist mehrstufige Abseheideeinrichtung, die relativ groß, ausge-Characteristic of the Known Technical Solutions Known compressor sets operate with a device for separating the oil contained in the compressed hydrocarbon vapor with a separating device which ensures the greatest possible separation and with a device for oil cooling. The oil separation takes place in such sentences from the gaseous or vaporous working medium prior to the condensation of the refrigerant, so that the condenser, a largely separated from the oil refrigerant vapor is supplied. A disadvantage of such compressor sets is the usually multi-stage Abseheideeinrichtung required for the separation of the oil, which is relatively large, ausge-

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führt .werden maß und somit .einen wesentlichen Teil des Ver-.dichtersatzes aasmacht. Weiterhin ist nachteilig, daß eine separate Kühleinrichtung am Verdichtersatz erforderlich ist,' mit deren Hilfe das Öl von einer Temperatur nahe der Verdichtungsendtemperatur auf eine tiefere Temperatur.vor Zuführung zum Verdichter gebracht werden muß. Die dazu erforderlichen Wärmeübertrager sind materialintensiv und aufwendig in der Fertigung, da die aus dem .öl abzuführende Wärmemenge relativ groß ist. Da die ölkühlung meist mit Wasser .erfolgt, sind gesonderte Wasserzu- und -ablaufleitungen mit Absperr- und Regelarmaturen erforderlich. Die mit Wasser beaufschlagten Übertragungsrohre müssen in bestimmten Zeitabständen gereinigt werden.leads. Measure and thus a. a substantial part of the Ver-.dichtsatzes aames. Another disadvantage is that a separate cooling device on the compressor set is required, 'with the aid of which the oil must be brought from a temperature close to the compression end temperature to a lower Temperatur.vor supply to the compressor. The heat exchangers required for this purpose are material intensive and expensive to manufacture, since the amount of heat to be removed from the oil is relatively large. Since the oil cooling mostly. With water, separate Wasserzu- and -ablaufleitungen with shut-off and re gelarmaturen are required. The treated with water transfer tubes must be cleaned at certain intervals.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, diese Hachtaile zu beseitigen und einen Verdichtersatz zu schaffen, bei dem trotz großer züge— " führter ölmenge in den Verdichter keine aufwendige Abscheideeinrichtung und keine Einrichtung zur ölkühlung erforderlich sind und bei dem das vom Kondensator abzuführende Kältemittelkondensat v/eitestgehend frei von Öl ist. Dabei 7?ird Material gespart, die Herstellungs- und Betriebskosten gesenkt, der benötigte Raum verringert, die Schaltung der Kälteanlage vereinfacht und der Wartungsaufwand verringert.The aim of the invention is to eliminate these Hachtaile and to provide a compressor set, in spite of large train- "oil quantity in the compressor no expensive separation device and no means for oil cooling are required and in which the discharged from the condenser refrigerant condensate v / eitestgehend free This saves material, reduces manufacturing and operating costs, reduces the space required, simplifies the circuit of the refrigeration system and reduces the need for maintenance.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß die Trennung zwischen öl und verdichtetem Kältemitteldampf teilweise vor, während und/oder nach der Kondensation des Kaltemitte!dampfes vorgenommen wird.The object of the invention is that the separation between oil and compressed refrigerant vapor is partially carried out before, during and / or after the condensation of the cold medium vapor.

Fach den Merkmalen der Erfindung erfolgt die Trennung im unteren Teil des Kondensators, der gleichzeitig als SammelraumSubject of the features of the invention, the separation takes place in the lower part of the condenser, the same time as a collecting space

für das öl dient oder in einem mit dem Kondensator kommunizierend verbundenen Behälter als Sammelrauiii oder in einem dem Kondensator nachgeschalteten Behälter als Sammelraum. Dazu wird vorgeschlagen, das Gemisch aus dampfförmigem Kältemittel und im wesentlichen flüssigen, tropfenförmigen Öl vom Verdichterdruckstutzen in den Kondensator zu leiten, wo die Kondensation des Kältemitteldampfes erfolgt und sich das öl aus dem Dampfstrom abscheidet. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung dient der Sammelraum zumindestens teilweise der Akkumulation sowohl des Öles als auch des Kondensates. Er ist als Abscheideeinrichtung des Öles aus dem Kondensat ausgebildet und arbeitet nach dem Prinzip der Schwerkraftabscheidung. Durch den Dichteunterschied zwischen flüssigem Kältemittel und öl werden das Kondensat und das öl getrennt, und vom Sammelraum wird das öl über entsprechende Rohrleitungen abgeführt.is used for the oil or in a communicating with the condenser connected container as Sammelrauiii or in a downstream of the condenser container as a collecting space. For this purpose, it is proposed to direct the mixture of vaporous refrigerant and substantially liquid, drop-shaped oil from the compressor discharge port into the condenser, where the condensation of the refrigerant vapor takes place and the oil separates from the vapor stream. In the embodiment according to the invention, the collecting space serves, at least in part, for the accumulation of both the oil and the condensate. It is designed as a separator of the oil from the condensate and works on the principle of gravity separation. Due to the difference in density between the liquid refrigerant and the oil, the condensate and the oil are separated, and the oil is discharged from the collecting space via corresponding pipelines.

Durch diese neuartige Ausführung des Verdichtersatzes wird vorteilhaft gewährleistet, daß eine weitestgehende Abscheidung des Öles aus dem Kältemittel erfolgt, kein aufwendiger Abscheider mit aufwendigen Einbauten und großem Raum- und Kostenaufwand erforderlich ist und keine Einrichtung zur ölkühlung erforderlich ist, da das im Samme!raum befindliche öl Kondensattemperatur aufweist und mit dieser Temperatur vorteilhaft in den Verdichter gebracht werden kann.This novel design of the compressor set is advantageously ensured that a most extensive separation of the oil from the refrigerant takes place, no consuming separator with complex installations and large space and cost is required and no device for oil cooling is required, since the Samm Oil has condensate temperature and can be advantageously brought into the compressor with this temperature.

Durch den Wegfall des separaten ölabscheider vor der Kondensation des Kältemittels und der separaten Einrichtung zur Ölkühlung können die Verdichtersätze wesentlich kompakter, kleiner und mit geringeren Massen gestaltet werden. Die für die Ölkühlung benötigte Wärmemenge, die bei den bekannten Verdichtersätzen mit separaten Wärmeübertragern abgeführt wird, wird bei der erfindungsgeinäßen Ausführung im Kondensator bei besseren lärmeübertragungsbedingungen abgeführt. Damit sind die für die ölkühlung benötigten Wärmeübertragungsflächen wesentlich geringer als die für die bisher übliche ölkühlung benötigten Übertragungsflächen. Durch den Wegfall der separaten Einrichtung zur ölkühlung entfal_en "auch die Wasserzu- und -ablaufleitungen mit den erforderlichen Absperr- und Regelarmaturen.By eliminating the separate oil separator before the condensation of the refrigerant and the separate means for oil cooling, the compressor sets can be designed much more compact, smaller and with lower masses. The amount of heat required for oil cooling, which is dissipated in the known compressor sets with separate heat exchangers, is removed in the erfindungsgeinäßen execution in the condenser at better noise transmission conditions. Thus, the heat transfer surfaces required for the oil cooling are much lower than those required for the usual oil cooling transfer surfaces. By eliminating the separate device for oil cooling entfal_en "and the water supply and drain lines with the necessary shut-off and control valves.

Bei einer vorteilhaften Ausführung sind im Sammelraum Kühlschlangen angeordnet, durch die das öl gekühlt werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung reichen die kondensatabführenden Kanäle vom Kondensator bis in den unteren Teil des Sammelraumes, in dem sich vorwiegend öl befindet. Zwischen dem oberen Teil des Sammelraumes und dem vom Kältemitteldampf beaufschlagten Teil des Kondensators ist eine Ausgleichsleitung angeordnet. Durch diese Anordnung wird das im Sammelraum befindliche öl durch das Kondensat, das aus dem Kondensator über die Kanäle strömt, gekühlt. Das dabei verdampfende Kältemittel gelangt über die Ausgleichsleitung zurück zum Kondensator, wo-es erneut kondensiert. Dadurch wird gewährleistet,' daß das öl im Sammelraum durch das Kondensat auf die entsprechende Kondensationstemperatur abgekühlt wird. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf einen Verdientersatζ in Kompaktbauweise. Sie kann auch vorteilhaft in Kältesätzen oder in Anlagen, die nach dem Splitsystem aufgebaut sind, angewend-et werden.In an advantageous embodiment, cooling coils are arranged in the collecting space, through which the oil can be cooled. In a further advantageous embodiment, the Kondensationsabführenden channels extend from the condenser to the lower part of the plenum, in which there is mainly oil. Between the upper part of the collecting space and the acted upon by the refrigerant vapor part of the capacitor, a compensation line is arranged. By this arrangement, the oil in the plenum is cooled by the condensate flowing from the condenser through the channels. The evaporating refrigerant passes through the compensation line back to the condenser, where it condenses again. This ensures' that the oil in the plenum is cooled by the condensate to the appropriate condensation temperature. The invention is not limited to a Verdientersatζ in compact design. It can also be used advantageously in refrigeration sets or in systems constructed according to the split system.

Ausführungsbeispielembodiment

!Figur 1 zeigt das Blockschaltbild einer Kälteanlage gemäß dar Erfindung. . 1 shows the block diagram of a refrigeration system according to the invention. ,

In Figur 2 ist die Anordnung in einem Teil der Kälteanlage gemäß der Erfindung dargestellt.In Figure 2, the arrangement is shown in a part of the refrigeration system according to the invention.

Die Kälteanlage gemäß !Figur 1 besitzt zwei ölüberflutete Schraubenverdichter 1, 2, einen Kondensator 3, einen Samme1-' behälter 4, der als Sammelraum 11 ausgebildet ist, ein Expansionsventil 5» einen Verdampfer 6, Rohrleitungen 7 zur Zufiihrung des Öles in die Schraubenverdichter 1,2 und eine ölpumpe 8 zur !Förderung des Öles. . ' , . . 1 has two oil-flooded screw compressors 1, 2, a condenser 3, a collection container 4, which is designed as a collecting space 11, an expansion valve 5, an evaporator 6, pipelines 7 for feeding the oil into the screw compressors 1 , 2 and an oil pump 8 to! Promote the oil. , ',. ,

Die Schraubenverdichter 1, 2 saugen das im Verdampfer 6 verdampfte Kältemittel, zum Beispiel HIU, an, verdichten es und fördern es über die Rohrleitungen 9 und Rückschlagventile 10 zum Kondensator 3· ~The screw compressors 1, 2 suck in the evaporator 6 evaporated refrigerant, for example HIU, compress it and convey it via the pipes 9 and check valves 10 to the condenser 3 · ~

—. 5 —-. 5 -

Im Kondensator 3 trennen sich "bereits aufgrund der unterschiedlichen Phasen vom öl und Kältemitteldampf beide Medienströme weitestgehend. Die großen Flüssigkeitstropfen des Öles fallen im Kondensator 3 nach unten und strömen in den Sammelraum 11 des Sammelbehälters 4. Das Kältemittel wird an den vom Kühlwasser durchströmten Rohren des Kondensators kondensiert und sammelt sich ebenfalls im Sammelraum 11.In the condenser 3, both medium flows are separated as far as possible due to the different phases of the oil and the refrigerant vapor, The large liquid drops of the oil fall down in the condenser 3 and flow into the collecting space 11 of the collecting container 4. The refrigerant is fed to the cooling water flowing through the tubes Condenser condenses and also collects in the plenum 11.

Aufgrund der unterschiedlichen Dichte von öl und Kältemittel sammelt sich das Öl im unteren Bereich des Saminelraumes 11 und wird dort zur Ölversorgung der Schraubenverdichter 1, 2 entnommen. Das kondensierte EEL hat eine geringere Dichte als öl und schwimmt auf dem öl. Von dort wird es über die Rohrleitung 12 entnommen und über das Expansionsventil 5 äem Verdampfer 6 zugeführt. Die im Sammelraum 11 vorhandenen Flüssigkeiten öl und Kältemittel verhindern, daß die im Kältemitteldampf vorhandenen öltröpfchen in den Verdampfer 6 gelangen.Due to the different density of oil and refrigerant, the oil collects in the lower part of the Saminelraumes 11 and is there to supply oil to the screw compressor 1, 2 taken. The condensed EEL has a lower density than oil and floats on the oil. From there it is removed via the pipe 12 and fed via the expansion valve 5 aem evaporator 6. The existing in the plenum 11 fluids oil and refrigerant prevent existing in the refrigerant vapor oil droplets get into the evaporator 6.

Im Unterschied zu bisher bekannten technischen Lösungen von Kälteanlagen mit ölüberfluteten Schraubenverdichtern besitzt die beschriebene Anlage keine ölkühler und keinen ölabscheider. Da ein KältemitteIsammler in den meisten Anlagen·ohnehin vorhanden ist, werden durch die erfindungsgemäße Ausführung ölabscheider und ölkühler eingespart. Dadurch verändern sich die spezifischen Kennziffern Leistungsmasse, spezifischer Raum- und Flächenbedarf sowie die Herstellungskosten,In contrast to previously known technical solutions of refrigeration systems with oil-immersed screw compressors described plant has no oil cooler and no oil separator. Since a Kältemitteisammler in most systems · already exists, oil separator and oil cooler are saved by the inventive design. As a result, the specific indicators of power consumption, specific space and area requirements and the manufacturing costs,

Gemäß Figur 2 sind Antriebsmotor 14, Schraubenverdichter 1 auf dem Kondensator 3 angeordnet, unter dem sich der Sammelbehälter 4 befindet. Das öl-Kältemittel-Gemisch gelangt über Rohrleitung 9 und Rückschlagventil 10 in den Kondensator 3· Die kondensat- und ölabführenden Rohrlaitungen 16 sind bis in den unteren Teil des Sammelraumes 11, in dem sich vorwiegend Öl befindet, geführt. Zwischen dem oberen Teil des Sammelbehälters 4 und dem vom Kältemitteldampf beaufschlagten Teil des Kondensators 3 sind Ausgleichsleitungen 15 angeordnet.According to FIG. 2, the drive motor 14, screw compressor 1 are arranged on the condenser 3, below which the collecting container 4 is located. The oil-refrigerant mixture passes via pipe 9 and check valve 10 into the condenser 3. The condensate and oil-removing pipe lines 16 are led into the lower part of the collecting chamber 11, in which there is predominantly oil. Between the upper part of the collecting container 4 and the acted upon by the refrigerant vapor portion of the capacitor 3 equalizing lines 15 are arranged.

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Am Austritt der Rohrleitungen 16 im Samme1raum 11 ist ein Verteilongskanal 17 angeordnet, durch den Kondensat und öl längs des Sammelraumes 11 verteilt werden, öl"und kondensierte Kälte-mitte!flüssigkeit gelangen über die Rohrleitungen 15 'in den Sammelraum 11. Das Kondensat weist dabei die Kondensationstemperatur auf. Durch das im Sammelraum 11 im unteren Teil vorhandene öl wird Kondensat geführt. Sollte das Öl noch nicht die Kondensationstemperatur des Kältemittels aufweisen, erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen Öl und Kältemittel, wobei Kältemittel verdampft, das im.Sammelraum 11 aufsteigt und über die Ausgleichsleitungen 15 dem Kondensator zwecks erneuter Kondensation, zugeführt wird. Durch diese Ausführung wird eine-innige Kühlung des ölreservoirs im Sammelraum 11 erreicht. Die Öl- und Kältemittelmengen, die sich im Sammelraum 11 befinden, sind so bemessen, daß der Verteilungskanal 17 unterhalb der sich infolge der unterschiedlichen Dichte und der begrenzten oder nicht vorhandenen Löslichkeit zwischen den beiden Medien einstellenden Trennlinie' 19 liegt, also in dem Teil des Sammelraumes 11, in dem sich öl befindet. Die Äusgleichsleitungen 15 sind sammelbehälterseitig über dem Flüssigkeitsniveau. 18 des Kältemittels angeordnet. Der Kältemittelaustritt am Sammelbehälter 4 ist zwischen der Trennlinie 19 und dem Flüssigkeitsniveau 18 angeordnet und führt über Rohrleitung 12 zum Verdampfer 6. . . Der ölaustritt.13 aus dem Sammelraum 11 ist unterhalb der Trennlinie 19 angeordnet und ist über die Rohrleitungen 7 mit dem ölüberfluteten Schraubenverdichter 1 verbunden.At the outlet of the pipelines 16 in the collecting chamber 11, a distribution channel 17 is arranged, through which condensate and oil are distributed along the collecting space 11, oil and condensed cold-medium liquid pass via the pipelines 15 'into the collecting space 11. The condensate points in this case If the oil does not yet have the condensation temperature of the refrigerant, a heat exchange takes place between the oil and the refrigerant, wherein the refrigerant evaporates, rises in the collecting space 11 and flows over the By this embodiment, an intimate cooling of the oil reservoir is achieved in the collecting space 11. The amounts of oil and refrigerant, which are located in the collecting space 11, are dimensioned so that the distribution channel 17 below the due to the different density and the limited o the non-existent solubility between the two media adjusting dividing line '19 is located, ie in the part of the collecting space 11 in which there is oil. The Aususgleichsleitungen 15 are Sammelbehälterseitig above the liquid level. 18 of the refrigerant arranged. The refrigerant outlet at the collecting container 4 is arranged between the dividing line 19 and the liquid level 18 and leads via pipe 12 to the evaporator 6. , The oil outlet 13 from the collecting space 11 is arranged below the dividing line 19 and is connected via the pipelines 7 to the oil-flooded screw compressor 1.

Der Kälteanlagenteil gemäß Figur 2 mit dem Schraubenverdichter 1 stellt eine äußerst kompakte Baueinheit dar, in der Ölabscheider und ölkühler fehlen. Im Vergleich zu bekannten technischen Lösungen ist er leichter, raumsparender und billiger und benötigt lediglich Kühlwasseranschlüsse für den Kondensator. Die schematische Darstellung läßt die Einfachheit dieses Anlagenteiles deutlich werden.The refrigeration system part according to FIG. 2 with the screw compressor 1 represents an extremely compact structural unit in which oil separators and oil coolers are missing. Compared to known technical solutions, it is lighter, more space-saving and cheaper and only requires cooling water connections for the condenser. The schematic representation makes the simplicity of this part of the system become clear.

Claims

Brfindungsanspruch

Refrigeration plant substantially with at least one oil-flooded compressor for compressing vapor refrigerant, preferably an oil-flooded screw compressor in which for the purpose of cooling, sealing and lubrication an auxiliary medium, preferably oil, is injected with a condenser, with means for supplying the oil in the Compressor, comprising means for separating the oil from the refrigerant and a drive motor for fabric pairs of oil and refrigerant, which are not or insubstantially soluble in one another, characterized in that, in the condenser devices for pre-separation of oil are present and in the lower Part of the condenser or in a container communicating with the condenser connected container and / or in a condenser downstream container a collecting space for refrigerant and oil is present at the different geodetic height pipes for separate removal 'v are arranged on refrigerant and oil and the oil-carrying pipes are connected to the compressor or other devices to be supplied with oil and the refrigerant-carrying pipes are connected to the evaporator or other refrigerant-carrying systems.

2. Refrigeration system according to item 1, characterized in that a cooling system is arranged in the collecting space.

3. refrigeration system according to item 1 and 2, characterized in that at least one condensate leading channel is arranged by the condenser in the plenum or in the plenum whose Ströinungsmäßiger output in the lower part of the plenum, in which ν is predominantly oil, and between the upper part of the SammeIraurnes and acted upon by the refrigerant vapor portion of the capacitor, a compensation line is arranged.

4 ·. Refrigeration plant for condensate management according to point 3> characterized in that the flow outlet is formed as Yerteilersystein.

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