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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auflösung von Faserstoffen, insbesondere Altpapier, wobei die Faserstoffe einem Stofflöser zugeführt und dort mit Wasser vermischt werden. Als Stofflöser sind Auflösetrommeln und Trog-Pulper bekannt. Bei den Auflösetrommeln wird die Trommel rotatorisch angetrieben und dadurch der Inhalt bewegt. Bei Trogauflösern ist der Trog statisch und der Inhalt wird durch mindestens einen im Trog angeordneten Rotor bewegt. Durch den Rotor werden Kräfte auf die im Stofflöser befindlichen Feststoffe und Flüssigkeiten ausgeübt.
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Aus der
EP 0 164 428 A1 ist zum Beispiel eine liegende Auflösetrommel bekannt. Die Auflösetrommel für Altpapier ist um eine ungefähr horizontale Achse drehbar und ist mit einer geschlossenen Umfangswand als Einweichtrommel zum Mischen von Wasser und Altpapier sowie zum Einweichen des Altpapiers versehen. In der Auflösezone wird das mit Wasser versetzte Altpapier durch Anheben, Rutschen und Fallen, bzw. Relativbewegungen der Stoffanteile zueinander, zerkleinert. Der Auflöseprozess wird kontinuierlichen betrieben. D.h. es wird am Ausgang der Trommel kontinuierlich Fasersuspension ausgegeben. An die Auflösetrommel schließt sich eine Sortiertrommel mit einem perforierten Außenmantel an. Es kann auch vorgesehen sein, einen ausgangsseitigen Teil der Auflösetrommel mit einer Perforation zu versehen, wie aus der
DE 25 47 896 bekannt.
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Verfahren zur Behandlung von Altpapier, die mit einer liegenden Auflösetrommel arbeiten, haben den Vorteil einer besonders schonenden Auflösung, sowohl was empfindliche Fasersorten als auch sortierbar zu erhaltende, unerwünschte Begleitstoffe betrifft. Allerdings sind die Faserverluste bei schwer auflösbaren Faserstoffen im Vergleich zu einer Faserauflösung mittels aufrechtem Auflösetrog hoch. In einer Auflösetrommel gehen die Verluste hoch, wenn die in der Trommel auftretenden Scherkräfte nicht ausreichen, den Rohstoff zu zerkleinern.
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In einem kontinuierlich betriebenen aufrechten Pulpertrog sind lediglich im Bereich des Rotors immer ausreichend hohe Scherkräfte vorhanden, was in der Regel ausreicht, um den Rohstoff zu zerreißen und so klein zu machen, dass er durch die Löcher im unten angeordneten Sieb geht. Die weitere Zerfaserung müssen dann aber auch nachfolgende Aggregate übernehmen. Ansonsten würden die durch das Sieb gelangten Stippen dennoch als Rejekt abgeführt werden.
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Stofflöser in Form eines aufrechten Pulpertroges mit Rotoren ermöglichen zwar die Zerkleinerung problematischer Faserstoffe und Stoffe, sind aber aggressiv und zerstören auch die Störstoffe. Diese aufrechten Pulpertröge können kontinuierlich und diskontinuierlich betrieben werden. Es kann dabei zu einem Zerreiben und einer Zerkleinerung von Störstoffen kommen.
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Beispielsweise ist aus der
KR10 0735 656 ein aufrechter Pulper mit Trog bekannt, bei dem eine Kontrolleinheit vorgesehen ist. Es wird der Füllstand und die Zugabe von Verdünnungswasser erfasst und vorgesehene Ventile können in Abhängigkeit von erfassten Daten angesteuert werden.
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In der
US 2005/0103453 ist eine Pulpertrommel offenbart. Es ist bekannt bei der liegenden Pulpertrommel mit einem Auflöseabschnitt und einem sich anschließenden Siebabschnitt den zugeführten Papierstoff und die Wasserzugabe zu erfassen. Darüber wird die vom Trommelantrieb verwendete Energie erfasst. Es ist vorgesehen, die eingebrachte Leistung pro Masseneinheit zu maximieren.
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Aus der
EP 1 116 816 ist es bekannt Altpapier einem Zerfaserer zuzuführen, wobei die zugeführte Altpapiermenge und zugeführtes Wasser aufeinander abgestimmt sind. Nach der Zerfaserung ist eine Verdünnung auf 6% vorgesehen, um anschließend eine Aussortierung von Störstoffen durch Nasssiebung durchführen zu können.
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Dieser Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde auf der einen Seite eine schonende Fasergewinnung bei gesteigerter Effizienz bereitzustellen.
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Es ist insbesondere die Aufgabe der Erfindung eine schonende und verbesserte Zerfaserung von schwer auflösbaren Rohstoffen bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
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Durch die Maßnahme bei einem liegend angeordnetem Stofflöser an mindestens zwei axial beabstandeten Stellen die Füllstandshöhe zu bestimmen, kann die Faserzuführung besser gesteuert werden. Durch eine möglichst gleichmäßige Füllstandshöhe im Stofflöser kann eine gleichmäßigere Bearbeitung des Faserstoffes erreicht werden. Darüber hinaus kann bei einem erhöhten Füllstand im hinteren Bereich durch eine Verminderung der Faserzuführung einem Störfall entgegengewirkt werden. Ist zum Beispiel der Abfluss der Suspension eingeschränkt, so kann dieser Störfall durch den erhöhten Füllstand insbesondere in der Auflösezone erkannt werden und frühzeitig durch die Reduzierung oder Abschaltung einer Zuführung von Faserstoff einem Rückstau entgegengewirkt werden.
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Insbesondere kann zum Beispiel bei einer Reduzierung der Zuführung an Faserstoff und einer in Relation dazu erfolgenden Reduzierung einer Wasserzufuhr erreicht werden, dass die Konsistenz der erzeugten Fasersuspension kleineren Schwankungen unterliegt. Eine derartige Steuerung ist besonders einfach. Durch diese einfache Maßnahme kann erreicht werden, dass die Bearbeitung des Faserstoffes in dem Stofflöser geringeren Schwankungen unterliegt. Schwankungen einer Leistungsaufnahme des Stofflösers können minimiert werden, was sich auch vorteilhaft auf die Effizienz des Stofflösers auswirkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, das Verfahren bei Stoffdichten von größer 8% einzusetzen. Gerade bei derart hohen Stoffdichten vorhandene Scherkräfte wirken sich vorteilhaft auf die Zerfaserung aus.
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Vorzugsweise liegt die Stoffdichte unterhalb von 20%, um energieeffizient zu arbeiten. Bei sehr hohen Stoffdichten erhöht sich die Zeit, um den trockenen Eintrag gleichmäßig zu benetzen und zu durchweichen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Stofflöser mit einem U-förmigen Trog mit einer horizontal angeordneten Welle eingesetzt. Faserstoff und Wasser werden bevorzugt einer Eintragszone zugeführt. Durch die Verwendung eines Stofflösers mit Trog kann eine schonende Auflösung bei hoher Effizienz erreicht werden. Hinzu kommt, dass in einem statisch angeordneten Trog eine Zugabe von Faserstoff und auch Wasser von oben einfach möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass insbesondere die Auflösezone in mehrere Abschnitte unterteilt ist. Es kann eine Regelung von Wasser für jeden Abschnitt vorgesehen sein. Dadurch ist eine besonders effiziente Auflösung erreichbar.
In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass in der Eintragszone und/ oder dem ersten Abschnitt eine Zuführung von Wasser in Abhängigkeit von der Füllstandshöhe vorgesehen ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ausreichend Verdünnungswasser vorhanden ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der erfassten Antriebsleistung eine Zuführung von Wasser erfolgt. Insbesondere wird bei einer hohen Antriebsleistung vermehrt Wasser für eine verbesserte Auflösung zugegeben.
In einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, in Abhängigkeit von einem detektierten Füllstand in dem Stofflöser eine Zufuhr an Faserstoff bei Überschreiten eines vorbestimmten oberen Grenzwertes zu unterbrechen, zumindestens aber reduziert wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass auch die Wasserzufuhr unterbrochen wird, zumindestens aber reduziert wird.
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Vorzugsweise wird erst wieder bei Unterschreiten eines vorbestimmten unteren Grenzwertes eines Füllstandes an der selben Messposition eine Zuführung von Faserstoff wieder gestartet. Diese Regelung ist besonders unkompliziert.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass nach einer Abschaltung der Zuführung von Faserstoff erst nach einem vorbestimmten Sperrzeitintervall die Zuführung wieder aufgenommen werden kann. Dadurch wird ein zu häufiges Hin- und Herschalten unterbunden. Als geeigneter Mindestzeitintervall hat sich 10 Sekunden, vorzugsweise 15 Sekunden, herausgestellt. Alternativ kann man auch mit mehreren Schaltpunkten, zum Beispiel zwei Schaltpunkten, arbeiten. Dann kann vorgesehen sein, dass erst wieder gestartet wird, wenn der zweite, tiefer liegende Schaltpunkt an allen Messstellen der Füllstandserkennung unterschritten wird.
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Bei einem besonders einfach gehaltenen Verfahren ist nur in den Zeiten der Zufuhr an Faserstoff in die Trommel auch die Zuführung von Wasser vorgesehen. Insbesondere ist vorgesehen, dass Faserstoff und Wasser immer nur zusammen und zeitgleich zugegeben werden.
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In einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem Gewicht an zugeführtem Faserstoff eine vorbestimmte Menge an Wasser zu dem zugeführten Faserstoff zugeführt wird. Ist eine zeitgleiche Zugabe des Wassers nicht möglich, so kann auch über den Zeitraum der Faserstoffzuführung hinaus Wasser zugegeben werden, damit das vorbestimmte Verdünnungsverhältnis eingehalten wird.
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In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, das Volumen an zugeführtem Faserstoff zu erfassen. Eine derartige Erfassung ist insbesondere durch Bildaufnahmen besonders einfach durchführbar. Dafür können auch Aufnahmen einer Betriebsüberwachung genutzt werden. In Abhängigkeit von der volumetrischen Menge an zugeführtem Faserstoff wird der Zufluss an Wasser geregelt. Dadurch können Schwankungen in der Konsistenz auf einfache Weise reduziert werden. Auch hat sich der Einsatz von Radar-Sensoren zur Erfassung der Schütthöhe als besonders geeignet herausgestellt
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Bei einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, in Abhängigkeit von einer Leistungsaufnahme des Rotorantriebes die Zuführung an Wasser zu regeln oder zu steuern. Dadurch kann auf einfache Weise Einfluss auf die Konzentration der in dem Auflöser erzeugten Suspension genommen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen bei unterschiedlichen detektierten Füllständen in Abhängigkeit von dem Ort des detektierten Füllstandes zu differenzieren. Insbesondere kann bei einem im hinteren Bereich des Auflösers detektierten einen vorbestimmten Grenzwert überschreitenden Füllstand und bei einem vorderen Sensor detektierten den vorbestimmten Grenzwert unterschreitenden Füllstand eine Anschaltung zumindestens über ein vorbestimmtes Zeitintervall, vorzugsweise für ein Zeitintervall im Bereich von 5 bis 15 Sekunden, vorgesehen sein. Dadurch kann trotz des hohen Füllstandes eine effiziente Auflösung im vorderen Bereich sichergestellt werden, was zur Effizienzsteigerung des Stofflösers beiträgt, ohne einen Störfall zu riskieren. Dabei kann vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen detektierten Füllstände, vorne niedriger Füllstand und hinten hoher Füllstand, über einen hinterlegten Mindestzeitraum vorliegen müssen, bevor eine Zuführung von Faserstoff aktiviert wird.
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Stofflöser für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Stofflöser wird durch eine Steuerung gesteuert. Der Stofflöser weist einen Rotor und einen Rotorantrieb auf. Durch die Steuerung ist eine diskontinuierliche Zuführung von Faserstoff für eine Auflösung vorgesehen. Die Steuerung ist für eine diskontinuierliche Zuführung von Wasser und Faserstoff vorgesehen. Für eine Erfassung von Füllständen sind in dem Stofflöser mindestens zwei beabstandet angerordnete Sensoren vorgesehen.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, auch die Leistungsaufnahme des Antriebes zu erfassen und bei der Steuerung der Zuführung von Faserstoff und Wasser zu berücksichtigen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stofflöser mit einer Gewichtserfassung und/oder Volumenerfassung für eine Erfassung des zugeführten Faserstoffes versehen ist. Dadurch kann die Zuführung an Wasser auf den Faserstoff abgestimmt erfolgen. Dadurch ist eine Erzeugung einer Suspension in einer gewünschten Konsistenz exakter möglich.
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Es hat sich darüber hinaus als vorteilhaft herausgestellt eine Wassermengenregelung vorzusehen, so dass die zuzugebende Wassermenge auf die Faserstoffzugabe abgestimmt zugegeben werden kann. Insbesondere hat sich als vorteilhaft herausgestellt ein Ventil in der Wasserzuführung vorzusehen. Durch das Ventil ist eine schnelle Umschaltung von Wasserzufuhr und keiner Wasserzufuhr möglich.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt direkt den Öffnungsgrad des Ventils als Stellglied für eine Steuerung der Zufuhr an Wasser zu verwenden. Dadurch ist eine direktere Steuerung möglich. Insbesondere ist dadurch eine Unterbrechung der Wasserzufuhr innerhalb von 1 bis 2 Sekunden möglich.
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So hat sich auch gezeigt, dass eine konstante Leistungsaufnahme des Antriebes des Rotors oder des Trommelantriebes einen kontinuierlichen Auflöseprozess unterstützt. Es hat sich gezeigt, dass eine kontinuierliche Leistungsaufnahme des Rotors ein Indiz für eine gleichbleibende Stoffdichte ist.
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Eine Verwendung einer Trommel ist vorteilhaft für eine besonders sanfte Auflösung, allerdings ist eine Hinzugabe von Wasser in einem Abschnitt eines Auflösebereiches nicht so einfach technisch umsetzbar. Bei einem statischen liegenden Trog ist die Zugabe von Wasser einfach von oben möglich. Somit eignet sich die Verwendung eines Troges insbesondere bei einer abschnittsweisen Regelung einer Wasserzugabe.
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Anhand von einem Ausführungsbeispiel werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
- 1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführung mit liegendem Trog
- 2 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführung mit liegender Trommel
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In 1 ist ein Stofflöser 1 gezeigt. Der Stofflöser weist einen Trog 3 mit einer Eintragszone 5 und einer Auflösezone 7 auf. In der Eintragszone 5 werden Faserstoff und Wasser vermischt. Die Auflösezone 7 ist für ein Einweichen und das Lösen von Faserstoff vorgesehen.
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Solche Stofflöser mit einem Trog 3 weisen einen axial verlaufenden Rotormit Rotorwelle 9 auf. Für den Antrieb des Rotors ist ein Rotorantrieb 11 vorgesehen. Die Leistungsaufnahme des Rotorantriebes 11 wird durch einen Sensor 39 erfasst und einer zugeordneten Steuerung 19 zugeführt. Darüber hinaus werden der Steuerung 19 Signale eines Füllstandsensors 31 und eines weiteren Füllstandssensors 33 zugeführt. Dabei ist der weitere Füllstandssensor 33 in der Auflösezone 7 angeordnet. Der weitere Füllstandssensor 33 ist axial beabstandet zu dem ersten Füllstandssensor 31 angeordnet.
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Dem Trog 3 können Faserstoff über eine Altpapierzuführung 13 und Wasser durch eine Zuleitung 15 zugeführt werden. Für eine Erfassung des Faserstoffzuführung ist ein Sensor 35 vorgesehen. Als Sensor 35 kann beispielsweise eine Kamera 35a für eine volumetrische Erfassung und/oder eine Waage 35b für eine Erfassung Gewichts des zugeführten Faserstoffes oder auch eine Erfassung von Volumen und Gewicht vorgesehen sein.
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Neben der Zuführung an Faserstoff ist eine Zuleitung für Wasser 15, auch als Verdünnungswasser bezeichnet, vorgesehen. Dieser Zuleitung 15 ist ein Sensor 37 zugeordnet, wobei durch den Sensor 37 der Durchfluss an Wasser in Liter pro Zeit erfasst wird. Durch Summierung über die Zeit kann auch die Wassermenge bestimmt werden. Diese Sensoren 37, 35 stehen mit der Steuerung 19 in Signalverbindung.
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In der Steuerung 19 sind vorbestimmte Grenzwerte hinterlegt. So wird in Abhängigkeit von einem erfassten Füllstand die Zuführung an Faserstoff und gegebenenfalls an Wasser gesteuert. Dafür sind in der Steuerung Steuerungswerte hinterlegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die erfassten Daten mit den hinterlegten Daten abgeglichen werden und somit die Steuerung verfeinert wird, um die vorbestimmten Werte, wie einer vorbestimmten Konzentration einer erzeugten Suspension genauer einzuhalten. Es können auch für unterschiedliche Qualitäten an Faserstoff unterschiedliche vorbestimmte Grenzwerte und Vorgaben hinterlegt sein. Ziel ist es eine möglichst gleichbleibende Konzentration der erzeugten Fasersuspension zu erreichen, wobei diese Konzentration einem vorbestimmten Wert entspricht.
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Wird vorgesehen, dass bei einer Reduzierung des zugeführten Faserstoffes in gleichem Maße auch die Wasserzuführung reduziert wird und umgekehrt, so lassen sich nochmal exaktere Werte erreichen. Das Verhältnis von Faserstoff und zuzuführendem Wasser kann in der Steuerung 19 in Abhängigkeit von verschiedenen Altpapierqualitäten und gewünschter Suspensionskonsistenz hinterlegt sein. Darüber hinaus können auch in Abhängigkeit von der Faserstoffqualität und der gewünschten Suspensionskonzentration und dem gewünschten Bearbeitungsgrad, welche sich in der Leistung des Antriebes des Rotors wiederspiegeln, Kennzahlen in der Steuerung hinterlegt sein.
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In
2 ist eine alternative Ausführungsform eines Stofflösers mit einer liegend angeordneten Trommel 23 gezeigt. Die Trommel wird durch einen Trommelantrieb 25 angetrieben. Die Leistungsaufnahme des Trommelantriebes 25 wird durch den Sensor 39 erfasst und der Steuerung 19 zugeleitet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Trommel 23 in eine Eintragszone 5 und mit einer in zwei Abschnitte 7a und 7b unterteilten Auflösezone gezeigt. Es könnten auch noch weitere Abschnitte vorgesehen sein. In der dargestellten Ausführungsform ist jeder Abschnitt 7a und 7b mit einer eigenen Wasserzufuhr mit zugeordneten Sensoren 37 für eine Erfassung des zugeführten Verdünnungswassers und mit jeweils einer Füllstandserfassung 33a und 33b versehen. Die Wasserzufuhr in die Abschnitte 7a, 7b der Trommel 23 kann beispielsweise mittels einer aus der
EP 3 892 773 A1 bekannten Wasserzuführung erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stofflöser
- 3
- Trog
- 5
- Eintragszone
- 7
- Auflösezone
- 9
- Rotorachse
- 11
- Antrieb
- 13
- Altpapierzuführung
- 15
- Zuleitung Wasser
- 17
- Fasersuspension
- 19
- Steuerung
- 23
- Trommel
- 25
- Trommelantrieb
- 31
- Füllstandssensor
- 33
- weiterer Füllstandssensor
- 35
- Sensor Faserstoffzuführung
- 35a
- Kamera
- 35b
- Waage
- 37
- Sensor Wasserzuführung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0164428 A1 [0002]
- DE 2547896 [0002]
- KR 100735656 [0006]
- US 20050103453 [0007]
- EP 1116816 [0008]
- EP 3892773 A1 [0040]
