EP0616072A1 - Verfahren zur Sortierung von Faserstoffsuspension sowie Sortiervorrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

Verfahren zur Sortierung von Faserstoffsuspension sowie Sortiervorrichtung zu seiner Durchführung Download PDF

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EP0616072A1
EP0616072A1 EP94102519A EP94102519A EP0616072A1 EP 0616072 A1 EP0616072 A1 EP 0616072A1 EP 94102519 A EP94102519 A EP 94102519A EP 94102519 A EP94102519 A EP 94102519A EP 0616072 A1 EP0616072 A1 EP 0616072A1
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EP
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partition
screening device
flow
openings
distance
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Wolfgang Mannes
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Voith Paper Fiber and Environmental Solutions GmbH and Co KG
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Escher Wyss GmbH
Voith Sulzer Stoffaufbereitung GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/04—Flat screens
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/023—Stationary screen-drums
    • D21D5/026—Stationary screen-drums with rotating cleaning foils

Definitions

  • the invention relates to a method for sorting fiber suspension according to the preamble of claim 1 and a screening device for carrying it out.
  • Such sorting processes are often used in plants for the processing of waste paper, possibly also in the treatment of pulp suspensions.
  • the aim of such a treatment of pulp suspensions is the separation of impurities or pieces of pulp which cannot be dissolved sufficiently.
  • the focus is on contaminating substances that come from the use of the paper and would interfere with the processing and reuse of the recycled waste paper.
  • Plastic contaminants, adhesive backs and highly wet-strength paper parts are particularly important.
  • other contaminants can also be removed by means of such screening devices; For economic reasons, however, it is advisable in many cases to use the density deviating from the suspension, particularly in relation to stones, broken glass and metal parts, in hydrocyclones.
  • the styrofoam parts also have the property of being able to float easily due to a much lower density and thereby be removable in hydrocyclones, on the other hand they are very easy to shred by mechanical forces to such an extent that their removal then becomes difficult. For this reason, it is often also desirable to remove styrofoam parts from the suspension very early in the preparation process.
  • the aim of the invention is therefore to provide a method which guarantees problem-free operation, in particular freedom from blockages in a continuous driving style, but on the other hand does not crush the contaminants to be separated out or at most to such an extent that they can be eliminated effectively and economically.
  • the flow blades are designed in this way and relative to the other parts of the machine positioned that mechanical comminution of the solids is extremely low.
  • relatively large distances to the parts of the machine, relative to which the flow blades move can be selected, rounded edges on the flow blades and / or a cross-sectional geometry of the blades, which is designed such that the greatest possible momentum transfer to the suspension takes place, and so the relative movement between suspension and flow blades is reduced.
  • the effect of the flow blades can advantageously be adjusted so that a transport movement of the solids takes place on the inlet side when they are being lifted off the partition by the pressure impulse of the scrapers through the openings. A clogging of the openings in the partition can therefore not occur.
  • a low mechanical stress on the fibrous material may occasionally be desirable as long as there is no excessive comminution of contaminants.
  • FIG. 1 shows a model of the sorting process according to the invention in three phases (1a, 1b, 1c), shown roughly schematically.
  • both a flow blade 7 and a scraper 6 move along a partition wall 3 serving as a separating element.
  • the suspension flow is indicated by arrows 12 in the area of the openings 2.
  • a pressure pulse forms, which causes a backflow through the openings of the separating element.
  • Fig. 1 b the solid particle 13 has attached itself to the separating element 3 and clogs part of the openings.
  • the next flow blade 7 and the next scraper 6 are already approaching.
  • the pressure pulse of the scraper 6 pushes the solid particles away from the separating element 3 so far that they can be moved by the flow generated by the blade 7 .
  • FIG. 2 shows an example of a screening device with which the method according to the invention can be carried out. It shows schematically a side sectional view of a housing 1 receiving the suspension S, which contains a partition 3 as a partition.
  • the partition 3 has a multiplicity of openings 2 (FIG. 3).
  • the suspension flow which can pass through the dividing wall 3 through the openings 2, is led out of the housing through a connecting piece as a good substance G.
  • the remaining amount also comes out of the housing 1 through a nozzle other than Reject R.
  • the amount G is much larger than the amount R.
  • the connecting shaft is guided centrally through the dividing wall 3, it being possible for sealing parts 10 to be used.
  • a gap remains through which part of the suspension can flow. This would be harmless as long as no coarse parts get into the casting and there is no blocking of this space.
  • the rotors can be driven, for example via a pulley 11. Furthermore, there is storage 12 indicated.
  • FIG. 3 shows a section of FIG. 2 and shows in particular how the distance A1 between flow blades 7 and partition 3 and the distance A2 between partition 3 and reamer 6 are defined.
  • FIG. 4 again shows schematically, in section, a differently designed screening device according to the invention, in which the partition 3 is constructed essentially in a circular cylindrical manner, the openings (not shown here) for the passage of the suspension being located in the cylinder surface.
  • Such machines are referred to as pressure sorters and the partitions used therein because of their shape as screen baskets.
  • the sorter shown here has an inlet for the material suspension S on its radial outer wall, so that the main flow of the suspension takes place radially from the outside inwards and the cleaned suspension as accept material G can flow out of the interior of the sieve basket here through the cover.
  • the retained parts are removed as reject R from the annular space radially outside the strainer basket.
  • the outer diameter of the rotor with the flow blades 7 ' is selected in FIG. 5 so that it is slightly smaller than the inner diameter of the annular perforated partition 3'. This makes it easy to Install and remove from the inlet side 4 without removing the rotor carrying the flow blades 7 '.
  • the rotor itself becomes smaller and therefore cheaper. In operation, its effect also extends to the radially outside area, so that the holes can be kept free by interaction with the clearers 6 passing close to the partition 3 '.
  • sorters with screen baskets also radially from the inside out can be flowed through, with the application of the invention, the more intensely acting clearers are located radially outside and the less intensely acting flow blades are located radially inside the screen basket.

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Abstract

Bei dem Sortierverfahren für Faserstoffsuspensionen wird eine Trennwand (3,3') mit Öffnungen verwendet, durch die die Bestandteile der zu sortierenden Suspension (S) größenmäßig klassiert werden. Dabei wird auf der Zulaufseite (4) zur Trennwand (3,3') mit Hilfe von Strömungsschaufeln (7,7') der schonende Abtransport der abgewiesenen Bestandteile erreicht, während auf der Durchlaufseite (5) durch Räumer (6) Druckstöße erzeugt werden, welche durch die Öffnungen der Trennwand gelangen und ihre Verstopfung verhindern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sortierung von Faserstoffsuspension gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Siebvorrichtung zu seiner Durchführung.
  • Derartige Sortierverfahren werden häufig in Anlagen zur Aufbereitung von Altpapier angewendet, eventuell auch bei der Behandlung von Zellstoffsuspensionen. Das Ziel bei einer solchen Behandlung von Faserstoffsuspensionen ist die Abtrennung von Verunreinigungen oder nicht genügend auflösbaren Faserstoffstücken. Im Vordergrund stehen dabei verunreinigende Stoffe, die aus der Benutzung des Papiers stammen und bei der Verarbeitung und Wiederverwendung des aufbereiteten Altpapiers stören würden. Dabei ist insbesondere an Kunststoffverunreinigungen, Kleberücken und hochnaßfeste Papieranteile zu denken. Andere Verunreinigungen können zwar prinzipiell auch durch derartige Siebvorrichtungen entfernt werden; es empfiehlt sich aber aus ökonomischen Gründen in vielen Fällen die Ausnutzung der von der Suspension abweichenden Dichte, was insbesondere Steine, Glasscherben und Metallteile betrifft, in Hydrozyklonen. Die Stryroporteile haben zwar auch die Eigenschaft, aufgrund einer sehr viel geringeren Dichte leicht aufzuschwimmen und dadurch in Hydrozyklone entfernbar zu sein, andererseits sind sie aber sehr leicht durch mechanische Kräfte so weit zu zerkleinern, daß ihre Entfernung dann schwierig wird. Aus diesem Grunde wird es oft auch gewünscht, Styroporteile sehr früh im Aufbereitungsprozeß aus der Suspension zu entfernen.
  • Damit überhaupt ein derartiges Sortierverfahren betriebssicher ausgeführt werden kann, sind die erwähnten Mittel zur Räumung einzusetzen. Neben der an sich gewünschten Wirkung, nämlich das Absetzen und Zusetzen von Maschinenteilen zu verhindern, können sie auch die unerwünschte haben , nämlich die an sich aufgrund ihrer Größe ausscheidbaren Feststoffteilchen so weit zu zerkleinern, daß ihre Ausscheidung schwierig wird. Es wurde auch versucht, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß die Räummittel auf der Gutstoffseite der Trennmittel eingestetzt wurden. Das ergab aber nicht immer eine ausreichende Sicherheit gegen Verstopfen, zumal nicht bei starker Schmutzbelastung.
  • Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, ein Verfahren zu schaffen, das einen einwandfreien Betrieb garantiert, insbesondere die Verstopfungsfreiheit bei kontinuierlicher Fahrweise, andererseits aber die auszuscheidenden Verunreinigungen nicht oder höchstens so weit zerkleinert, daß ihre Ausscheidung effektiv und wirtschaftlich möglich ist.
  • Dieses Ziel wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 voll erfüllt. Vorteilhafte Vorrichtungen zur Ausführung der Erfindung sind in den sich anschließenden Unteransprüchen aufgeführt.
  • Dadurch, daß beidseitig der mit Öffnung versehenen Trennwand, die also der Zurückhaltung der Feststoffe aufgrund ihrer Größe dient, relativ zu ihr bewegbare Teile vorhanden sind, ist es möglich, die gestellte Aufgabe zu erfüllen. Dabei wird nämlich an der Durchlaufseite mit den dort arbeitenden Räumern eine intensive Freihaltung der Öffnungen in der Trennwand möglich, insbesondere durch Druck- und Saugimpulse, die stark genug sind, um auch in den Öffnungen und durch sie hindurch zu wirken. Diese Druck- und Saugimpulse sind Folge einer großen Relativbewegung zwischen Suspension und Räumern.
  • Auf der Gegenseite, also der Zulaufseite der mit Öffnungen versehenen Trennwand wird dagegen ein sehr schonender Abtransport der abgewiesenen, sich dort aufkonzentrierenden Feststoffe durch die Strömungsschaufeln möglich.
  • In den zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Vorrichtungen sind die Strömungsschaufeln so gestaltet und relativ zu den übrigen Teilen der Maschine positioniert, daß eine mechanische Zerkleinerung der Feststoffe äußerst gering wird. Dazu können relativ große Abstände zu den Teilen der Maschine, relativ zu denen sich die Strömungsschaufeln bewegen, gewählt werden, abgerundete Kanten an den Strömungsschaufeln und/oder eine Querschnittsgeometrie der Schaufeln, welche derart ausgebildet ist, daß eine möglichst weitgehende Impulsübertragung auf die Suspension stattfindet, und so die Relativbewegung zwischen Suspension und Strömungsschaufeln verringert wird.
  • Die Wirkung der Strömungsschaufeln kann dabei mit Vorteil so eingestellt werden, daß eine Transportbewegung der Feststoffe an der Zulaufseite erfolgt, wenn sie gerade durch den durch die Öffnungen wirkenden Druckimpuls der Räumer von der Trennwand abgehoben werden. Ein Zusetzen der Öffnungen in der Trennwand kann daher nicht auftreten.
  • Eine geringe mechanische Beanspruchung des Faserstoffes kann aber gelegentlich auch erwünscht sein, solange keine zu starke Schmutzstoff-Zerkleinerung auftritt.
  • Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert durch die Figuren 1 bis 4.
    Dabei zeigen
    • Fig. 1 grob schematisch die Wirkung des erfindungsgemäßen Sortierverfahrens,
    • Fig. 2 eine Siebvorrichtung mit ebener Trennwand,
    • Fig. 3 eine Detailansicht der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung,
    • Fig. 4 eine Siebvorrichtung mit zylindrischer Trennwand,
    • Fig. 5 eine Siebvorrichtung mit Rotoren von stark unterschiedlichen Durchmessern.
  • Die Fig. 1 zeigt in 3 Phasen (1a, 1b, 1c), grob schematisch dargestellt, ein Modell des erfindungsgemäßen Sortiervorgangs. Gemäß Fig. 1 a bewegen sich sowohl eine Strömungsschaufel 7 als auch ein Räumer 6 entlang einer als Trennelement dienenden Trennwand 3. Die Suspensionsströmung ist durch Pfeile 12 im Bereich der Öffnungen 2 angedeutet. Dort, wo gerade der Räumer 6 vorbeiläuft, bildet sich ein Druckimpuls aus, der eine Rückströmung durch die Öffnungen des Trennelements bewirkt. Man erkennt bereits das sich dem Trennelement nähernde Festteilchen 13. In Fig. 1 b hat sich das Festteilchen 13 an dasTrennelement 3 angesetzt und verstopft einen Teil der Öffnungen. Es nähert sich bereits die nächste Strömungsschaufel 7 sowie der nächste Räumer 6. Wie die Fig. 1 c zeigt, drückt der Druckimpuls des Räumers 6 das Festteilchen so weit vom Trennelement 3 ab, daß es durch die von der Schaufel 7 erzeugte Strömung fortbewegt werden kann.
  • Die Fig. 2 stellt als Beispiel eine Siebvorrichtung dar, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren ausführen läßt. Sie zeigt schematisch in seitlicher Schnittansicht ein die Suspension S aufnehmendes Gehäuse 1, welches als Trennelement eine Trennwand 3 enthält. Die Trennwand 3 weist eine Vielzahl von Öffnungen 2 (Fig. 3) auf. Der Suspensionsstrom, der durch die Öffnungen 2 die Trennwand 3 passieren kann, wird aus dem Gehäuse durch einen Stutzen als Gutstoff G herausgeleitet. Die Restmenge gelangt durch einen anderen Stutzen als Reject R ebenfalls aus dem Gehäuse 1. Im normalen Betrieb ist die Menge G sehr viel größer als die Menge R.
  • Aufgrund der Wirkung der Trennwand kann man unterscheiden zwischen einer Zulaufseite 4 und einer Durchlaufseite 5. Auf der Durchlaufseite 5 sind die Räumer 6 als Teil eines Räumerrotors 8 sichtbar. Auch auf der Zulaufseite 4 der Trennwand 3 befinden sich Räummittel im weiteren Sinne, hier in Form von Strömungsschaufeln 7. Sie sind Teile eines Schaufelrotors 9, welcher - wie hier gezeichnet - durch eine Welle mit dem Räumerrotor 8 verbunden ist. Diese Verbindung ist aber nicht in jedem Fall erforderlich, wenn sie sich auch aus wirtschaftliche Gründen zumeist empfiehlt.
  • Bei einer oben beschriebenen Verbindung der beiden Rotoren wird die Verbindungswelle hier zentral durch die Trennwand 3 geführt, wobei Abdichtteile 10 verwendet werden können Es kann allerdings auch sein, daß dort ein Spalt verbleibt, durch den ein Teil der Suspension strömen kann. Das wäre unschädlich, solange keine groben Teile in den Gußstoff gelangen und keine Blockierung dieses Zwischenraumes erfolgt.
  • Die Rotoren sind antreibbar, z.B. über eine Riemenscheibe 11. Ferner ist eine Lagerung 12 angedeutet.
  • Fig. 3 stellt einen Ausschnitt der Fig. 2 dar und zeigt insbesondere, wie der Abstand A1 zwischen Strömungsschaufeln 7 und Trennwand 3 sowie der Abstand A2 zwischen Trennwand 3 und Räumer 6 definiert ist.
  • Fig. 4 wiederum zeigt schematisch dargestellt im Schnitt eine anders ausgestaltete, erfindungsgemäße Siebvorrichtung, bei der die Trennwand 3 im wesentlichen kreiszylindrisch aufgebaut ist, wobei die hier nicht gezeichneten Öffnungen zum Durchtritt der Suspension sich in der Zylinderfläche befinden. Solche Maschinen werden als Drucksortierer bezeichnet und die darin verwendeten Trennwände wegen ihrer Form als Siebkörbe. Der hier gezeichnete Sortierer hat einen Einlauf für die Stoffsuspension S an seiner radialen Außenwand, so daß der Hauptstrom der Suspension radial von außen nach innen erfolgt und die gereinigte Suspension als Gutstoff G hier durch den Deckel aus dem Inneren des Siebkorbes abströmen kann.
    Die zurückgehaltenen Teile werden als Reject R aus dem Ringraum radial außerhalb des Siebkorbes abgeführt. Wiederum sind Räumer 6 auf der Durchlaufseite und Strömungsschaufel 7 auf der Zulaufseite der Trennwände 3 erkennbar. Auch hier sind die Räumer einerseits und die Strömungsschaufel andererseits jeweils auf einem Rotor 8 bzw. 9 zusammengefaßt und gemeinsam über eine Riemenscheibe 11 antreibbar.
  • Als Besonderheit ist in der Figur 5 der Außendurchmesser des Rotors mit den Strömungsschaufeln 7' so gewählt, daß er geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der ringförmigen gelochten Trennwand 3'. Dadurch läßt sich diese leicht, d.h. ohne Abbau des die Strömungsschaufeln 7' tragenden Rotors von der Zulaufseite 4 her ein- und ausbauen. Der Rotor selbst wird kleiner und damit billiger. Seine Wirkung reicht im Betrieb auch in den radial außerhalb liegenden Bereich, so daß durch Zusammenwirken mit den nah an der Trennwand 3' vorbeilaufenden Räumern 6 die Löcher freigehalten werden können.
  • Es ist bekannt, daß Sortierer mit Siebkörben auch radial von innen nach außen durchströmt werden können,wobei sich bei Anwendung der Erfindung die intensiver wirkenden Räumer radial außerhalb und die weniger intensiv wirkenden Strömungsschaufel radial innerhalb des Siebkorbes befinden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Sortierung von Faserstoffsuspension, insbesondere zur Abtrennung von Verunreinigungen aus einer Altpapier enthaltenden wässerigen Suspension, in einer Siebvorrichtung durch Zurückhaltung von Feststoffen aufgrund ihrer Größe an der Zulaufseite eines mit Öffnungen versehenen Trennelementes, welches Wasser und Faserstoff zur Durchlaufseite passieren läßt, wobei ein Verstopfen der Siebvorrichtung durch nahe den Öffnungsausläufen bewegbare Mittel zur Räumung verhindert wird, welche hydraulische Druckstöße erzeugen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zusätzlich auf der Zulaufseite im Bereich der Öffnungen angebrachte Mittel zur Räumung weniger intensiv betrieben werden als die sich auf der Durchlaufseite befindenden Mittel zur Räumung.
  2. Siebvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 an oder in einem Gehäuse (1) zur Aufnahme der zu behandelnden Faserstoffsuspension, welche Siebvorrichtung als Trennelement eine mit Öffnungen (2) versehene Trennwand (3,3') aufweist zur Zurückhaltung von Feststoffen aufgrund ihrer Größe an der Zulaufseite (4) und welche Wasser und Faserstoff zur Durchlaufseite (5) passieren läßt, wobei ein Verstopfen der Siebvorrichtung durch in einem Abstand von und entlang der Trennwand bewegbare Räumer verhindert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich Druckstöße erzeugende Räumer (6) auf der Durchlaufseite (5) der Trennwand (3,3') befinden und zusätzlich auf der Zulaufseite (4) in einem Abstand zur Trennwand (3,3') bewegbare Strömungsschaufeln (7,7').
  3. Siebvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die auf der Durchlaufseite (5) der Trennwand (3,3') bewegbaren Räumer (6) ein hydrodynamisches Profil zur Erzeugung von Druckstößen im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung aufweisen.
  4. Siebvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die auf der Zulaufseite (4) bewegbaren Strömungsschaufeln (7,7') die Form von Förder- oder Pumpschaufeln haben.
  5. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand (A1) der auf der Zulaufseite (4) befindlichen Strömungsschaufeln (7,7') von der Trennwand (3,3') mehr als doppelt so groß ist wie der Abstand (A2) der Räumer (6) auf der Durchlaufseite (5) von der Trennwand (3,3').
  6. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Räumer (6) zu einem Räumerrotor (8) und die Strömungsschaufeln (7,7') zu einem Schaufelrotor (9) gehören.
  7. Siebvorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß beide Rotoren (8 und 9) miteinander verbunden sind und mit der gleichen Drehzahl angetrieben sind.
  8. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand (A2) zwischen Trennwand (3,3') und Räumern (6) zwischen 0,5 und 3 mm beträgt.
  9. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand (A1) zwischen den Strömungsschaufeln (7,7') und der Trennwand (3,3') zwischen 20 und 50 mm beträgt.
  10. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Trennwand (3,3') ein ebenes Siebblech ist.
  11. Siebvorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Trennwand (3') eine kreisringförmige Form hat und daß die radial äußere Erstreckung der Strömungsschaufel (7') kleiner ist als der Innendurchmesser der Trennwand (3').
  12. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Trennwand (3) Teil eines kreiszylindrischen Siebkorbes ist.
  13. Siebvorrichtung nach Anspruch 10 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Öffnungen (2) eine Vielzahl von zylindrischen Löchern sind.
  14. Siebvorrichtung nach Anspruch 10 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Öffnungen (2) eine Vielzahl von in Strömungsrichtung der Suspension sich erweiternden konischen Löchern sind.
  15. Siebvorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Öffnungen (2) eine Vielzahl von Schlitzen sind.
EP94102519A 1993-03-16 1994-02-19 Verfahren zur Sortierung von Faserstoffsuspension sowie Sortiervorrichtung zu seiner Durchführung Expired - Lifetime EP0616072B1 (de)

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