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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Prozessaufbau für den Kurzumlauf
bei einer Papiermaschine oder Kartonmaschine gemäß der Definition in dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Was
die hauptsächlichen
Merkmale anbelangt, so geschieht die Ganzstoffzufuhr bei einer Papiermaschine
in der Regel wie folgt. Die Ganzstoffkomponenten werden bei der
Papierfabrik in separaten Speichertürmen gespeichert. Von den Speichertürmen werden
die Ganzstoffe zu separaten Ganzstoffbehältern zugeführt und von diesen weiter zu Gemeinschaftsmischbehältern, bei
denen die Ganzstoffkomponenten miteinander vermischt werden. Von
den Mischbehältern
wird der Ganzstoff zu einem Maschinenbehälter zugeführt und von dem Maschinenbehälter ist
ein Überlauf
zurück
zu dem Mischbehälter
vorhanden. Von dem Maschinenbehälter
wird der Ganzstoff, der in der Regel bei einer Dichte von ungefähr 3% ist,
in einer Siebwassergrube zugeführt, die
in dem Kurzumlauf angeordnet ist. In der Siebwassergrube wird der
hochdichte Ganzstoff zu einer Stoffauflaufkastendichte verdünnt, die
in der Regel ungefähr
1% beträgt.
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Die
Fasern und Füllstoffe,
die als das Rohmaterial verwendet werden, treten zu einem Sieb durch
den Stoffauflaufkasten, während
sie durch Wasser befördert
werden. Das Filtrat, das durch das Sieb getreten ist, wobei das
Filtrat eine Unmenge an faserartigem Material und Füllstoffe
enthält,
kehrt als ein Verdünnungsmittel
für den
hochdichten Ganzstoff, der von dem Maschinentank kommt, durch den Stoffauflaufkasten
zu dem Sieb zurück.
Die somit ausgebildete Strömungsschleife
wird der Kurzumlauf genannt. Der Kurzumlauf wird zusammen mit dem mit
ihm verbundenen Stoffauflaufkasten im Allgemeinen als der empfindlichste
Teil des Papierherstellprozesses erachtet. Sogar geringfügige Änderungen
im Hinblick auf die Dichte bei der Strömung oder bei anderen Parametern
haben eine sofortige Zusammen mit dem hochdichten Ganzstoff oder
entlang anderer Bahnen können
Verunreinigungen in den Kurzumlauf eintreten, wobei diese Verunreinigungen
vor dem Stoffauflaufkasten entfernt werden müssen. Dies findet mittels Reinigungsvorrichtungen
des Kurzumlaufes statt, die beispielsweise Zentrifugalreinigungseinrichtungen,
Siebe und Maschinensiebe sind.
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Immer
strengere Anforderungen an den Umweltschutz haben in Verbindung
mit Papiermaschinen und Kartonmaschinen zu stärker geschlossenen Systemen
und auch zu einem stärker
geschlossenen Kurzumlauf und zu einem Recyceln von Rohmaterialien
geführt,
das so effizient wie möglich
ist. Andererseits werden außerdem
eine verbesserte Produktionseffizienz und eine Minimierung der Produktionsstörung angestrebt.
Dies ist der Grund, weshalb unter anderem eine höhere Stufe an Siebretention
angewendet wird, was eine erhöhte
Anwendung von Retentionsmitteln erforderlich macht.
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Die
Kurzumläufe,
die bei gegenwärtigen
Papiermaschinen und Kartonmaschinen angewendet werden, sind ziemlich
komplex und die Hauptprozessleitung umfasst eine Unmenge an Anlagen,
wobei in diesem Fall der Prozessraum, der durch die Vorrichtungen
erforderlich ist, groß sein
muss. Ein Grund für
die komplexe Eigenart des Kurzumlaufs von einer Papiermaschine oder
Kartonmaschine ist das Binden von Luft in dem Zirkulationswasser
bei einer offenen Siebpartie. Um die Luft aus dem Wasser zu entfernen,
ist es erforderlich, ein oder sogar mehrere Entlüftungssysteme zu konstruieren.
Luft wird im Wasser in der Siebpartie gebunden, da der Prozessabschnitt
nach dem Sieb offen ist und das Zirkulationswasser in direktem Kontakt
mit der umgebenden Luft steht. Luft ist in dem Zirkulationswasser
sowohl als Luftblasen als auch in gelöster Form vorhanden. Wenn der
Ganzstoff, der für
die Herstellung von Papier verwendet wird, mit Zirkulationswasser,
das Luft enthält,
verdünnt
wird, erzeugt der Gehalt an Luft in dem Wasser eine Störung in
vielerlei Arten bei der Ausbildung der Papierbahn. Unter anderem
verringert der Luftgehalt die Leistung, verschlechtert er die Qualität des Papiers
und bewirkt eine Verschmutzung von dem Prozess, ein Ausbilden von
Schleim, ein Blockieren von Reinigungsvorrichtungen und Verschleiß.
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Die
Vorhersage von Schwingungen bei einem System des Kurzumlaufs ist
wesentlich schwieriger als die Vorhersage von rein mechanischen Schwingungen.
Dies rührt
unter anderem von dem Umstand her, dass der Elastizitätskoeffizient
einer strömenden
Flüssigkeit
auch in einem großen
Maße von
der in der Flüssigkeit
enthaltenen Luft abhängig ist.
Außerdem
beeinflusst die Steifigkeit der Rohrsysteme und der Tanks die Steifigkeit
des Systems und somit die Eigenfrequenzen. Des weiteren wird die Geschwindigkeit
des Voranschreitens eines Druckimpulses in dem Ganzstoffschlamm
im Wesentlichen in Übereinstimmung
mit der Menge an nicht gelöster Luft
verlangsamt. Die Elastizität
der Wände
bei den Rohrsystemen hat außerdem
einen Effekt, der die Geschwindigkeit eines Druckimpulses verlangsamt. Die
Schwankungen, die aus diesen Faktoren herrühren, haben direkte Wirkungen
auf die Qualität
des Papiers und werden als Fehler bei dem Enderzeugnis bemerkt. Änderungen
bei dem Luftgehalt in dem Ganzstoff verursachen auch Fehler bei
der Strömungsrate
in dem Stoffauflaufkasten. Zunächst
verschlechtert die Luft die Schwingungen von dem Kurzumlauf in der
vorstehend erwähnten
Weise. Außerdem
beeinflusst die Luft die Dichte der zu pumpenden Flüssigkeit
und dadurch beeinflusst sie den durch eine Pumpe erzeugten Druck
und des weiteren beeinflusst sie das Basisgewicht.
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Für das Entfernen
von Luft aus dem Zirkulationswasser ist eine Anzahl an komplexen
Lösungen aus
dem Stand der Technik bekannt, wobei diese Lösungen zusätzliche Vorrichtungen und Kombinationen
von zusätzlichen
Vorrichtungen mit sich bringen, die Investitionskosten und Betriebskosten
verursachen, wie beispielsweise Entlüftungsanlagen, Pumpen und Tanks.
Teilweise aus diesem Grund wird das Prozessvolumen der Hauptleitung
relativ hoch, wobei als ein Ergebnis davon Änderungen der Papiersorte bei
einer Papiermaschine eine lange Sortenwechselzeit erforderlich machen.
Des weiteren sind bei den Prozessen des Standes der Technik Mischbehälter und
Beruhigungsbehälter
verwendet worden, um die Prozessbedingungen so unveränderlich
wie möglich zu
halten.
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In
der offengelegten finnischen Anmeldung 88 415 der Anmelderin der
vorliegenden Patentanmeldung ist ein Prozessaufbau für die Herstellung
eines Stoffauflaufkastenganzstoffes für eine Papiermaschine in dem
Kurzumlauf beschrieben. Bei diesem wird kein frischer Ganzstoff
mit dem Zirkulationswasser vermischt, der zu dem Entlüftungstank
tritt. Um dies zu erreichen, wird bei dem Aufbau eine Kombinationssiebwassergrube
angewendet, die in zwei Räume
oder in zwei gemeinsam wirksame Tanks geteilt ist. Der erste Tank
ist als ein Zuführtank
für die Entlüftung eingerichtet
und der zweite ist als ein Verdünnungstank
für den
Stoffauflaufkastenganzstoff eingerichtet, wobei in den letztgenannten
Tank der frische Ganzstoff zugeführt
wird. Mittels dieses Prozessaufbaus war es die Hauptaufgabe, die
durch die Schwankungen bei der Dichte und durch die Schwankungen
bei dem Druck in dem Stoffauflaufkasten bewirkten wesentlichen Probleme
zu beseitigen.
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Andererseits
ist in der offengelegten finnischen Anmeldung 93 132 (Oy Tampella
Ab) eine integrierte Lösung
aus einem Stoffauflaufkasten und einem Former beschrieben, bei der
der Ganzstoff nicht mit der umgebenden Luft in Kontakt steht, wenn er
von dem Stoffauflaufkasten zu dem Former befördert wird. Außerdem ist
der bei der Lösung
verwendete Spaltformer geschlossen, so dass der Ganzstoff und das
Siebwasser nicht mit der umgebenden Luft in Kontakt gelangen können. Das
Ablaufen des Wassers bei dem Former findet mittels Wasserablaufkästen statt.
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Für diese
integrierte Stoffauflaufkasten-Former-Einheit wird die Bezeichnung
CFF-Einheit (Control Flow Former) verwendet.
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In
der offengelegten finnischen Anmeldung 81 965 (Oy Tampella Ab) ist
ein Spaltformer beschrieben, bei dem die Siebe an Deckelementen
von geschlossenen kastenartigen Wasserablauf räumen gestützt sind. Die Deckelemente
bei dem Wasserablaufraum an der Seite von einem der Siebe werden elastisch
gegen das Sieb in der erwünschten
Weise belastet. Somit wird hierbei ein Druck als eine Unterstützung für das Ablaufen
angewendet, wobei in dieser Weise es möglich ist, das Trennen von
Feststoff aus der Suspension zu verbessern.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein vereinfachter Kurzumlauf,
der für
eine Papiermaschine oder Kartonmaschine geeignet ist, wobei durch
den vereinfachten Kurzumlauf es möglich ist, die sich auf den
Stand der Technik beziehenden Probleme zu lösen oder zumindest wesentlich
zu verringern. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
zu ermöglichen,
dass zumindest das Binden von Luft in Wasser in dem Kurzumlauf einer
Papiermaschine oder Kartonmaschine bis zu einem wesentlichen Maß im Vergleich
zum Stand der Technik verringert ist.
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Die
hauptsächlichen
Merkmale des Prozessaufbaus für
den Kurzumlauf bei einer Papiermaschine oder Kartonmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in Anspruch 1 offenbart.
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Bei
der Prozesslösung
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind für
eine genaue Regulierung des Basisgewichtes die folgenden Lösungen gefunden worden:
- • Die
Verdünnung
der Teilganzstoffe zu der Messdichte findet vor den Ganzstoffbehältern der
Teilganzstoffe statt,
- • Die
Regulierung des Basisgewichtes findet von den Ganzstoffbehältern der
Teilganzstoffe mittels einer Regulierung der Strömungen der Teilganzstoffe statt,
- • Die
Verdünnung
auf die Stoffauflaufkastendichte findet in zwei Stufen statt, von
denen die erste Stufe eine unveränderliche
Strömung
hat, und bei der zweiten Stufe die Strömung mittels eines Steuersignals
reguliert wird, das von der Stoffauflaufkastendruckregulierung empfangen
wird.
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In
Bezug auf die Regulierung des Basisgewichtes bezüglich des Prozessaufbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung wird auf die finnische Patentanmeldung Nr. 981 329 der
Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung verwiesen.
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In
Bezug auf das Messen eines Teilganzstoffes bezüglich des Prozessaufbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung wird auf die finnische Patentanmeldung Nr. 981 328 der
Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung verwiesen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist
die Hauptprozessleitung des Kurzumlaufs geschlossen. Bei einem Beispiel
der vorliegenden Erfindung sind der Stoffauflaufkasten und der Former
ebenfalls geschlossen, wobei in diesem Fall keine Luft mit dem Siebwasser
in der Siebpartie vermischt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird das von der Siebpartie weggehende Zirkulationswasser in einem geschlossenen
Raum so gehalten, dass es geringfügig mit Druck beaufschlagt
ist, wobei in diesem Fall es möglich
ist, ein Binden von Luft in dem Siebwasser zu verhindern. Das für die Verdünnung von
Ganzstoffen benötigte
Siebwasser wird entlang geschlossener Rohre zu den Verdünnungsorten
gepumpt, bei denen die Verdünnung
in einem geschlossenen Raum stattfindet. Für das Vermischen von Ganzstoff und
Wasser werden Pumpen, Ganzstoffreinigungsvorrichtungen, Siebe und
Zentrifugalreinigungseinrichtungen, die normalerweise bei dem Prozess
benötigt
werden, verwendet. Jegliches überschüssiges Wasser
wird aus dem Kurzumlauf als ein Überlauf von
dem Ort zwischen der Siebpartie und der Zirkulationswasserpumpe
oder dem Entlüftungstank
zu dem Umgebungsdruck entfernt. Von den Ganzstoffreinigungsvorrichtungen
werden die Spuckstoffe für eine
mögliche
Weiterbehandlung entfernt.
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Der
erfindungsgemäße Prozessaufbau
für den
Kurzumlauf kann sowohl bei einer Papiermaschine als auch einer Kartonmaschine
angewendet werden. Es ist möglich,
bei einer Kartonmaschine eine Anzahl von parallelen Prozessaufbauarten
gemäß der vorliegenden
Erfindung für
den Kurzumlauf gleichzeitig anzuwenden.
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Mittels
einer erfindungsgemäßen Lösung kann
das Mischen von Luft mit dem Siebwasser minimal gestaltet werden,
wobei in diesem Fall die Faserverluste bei dem Prozess ebenfalls
minimal gestaltet werden. Die Anlage ist einfach und bei ihr werden weniger
Komponenten als bei den Systemen des Standes der Technik benötigt. Dies
ist der Grund, weshalb im Vergleich zu den Lösungen des Standes der Technik
die Anlage weniger kostspielig sowohl im Hinblick auf die Anschaffungskosten
als auch im Hinblick auf die Wartungskosten ist. Der Prozessaufbau macht
außerdem
deutlich weniger Raum erforderlich, und er macht weniger Ersatzteile
als bei den Lösungen
des Standes der Technik erforderlich. Des weiteren ist ein Wechsel
der Papiersorte sehr schnell, da das Basisgewicht des Papiers sehr
schnell reguliert werden kann. Die Qualität des erzeugten Papiers ist gleichförmig, da
eine von Schwankungen bei dem Luftgehalt sich ergebende Störung vermieden
ist. Des weiteren wird eine erheblich geringere Menge an Fertigungsabfallpapier
in Verbindung mit dem Wechsel der Papiersorte im Vergleich zu den
Systemen des Standes der Technik erzeugt.
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Bei
dem Prozessaufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung werden in der Hauptleitung Mischbehälter und Maschinenbehälter und
zugehörige Pumpen
etc. Hilfsvorrichtungen nicht benötigt. Des weiteren ist bei
dem System keine Siebwassergrube vorhanden, wobei aus diesem Grund
das Gesamtwasservolumen in dem Kurzumlauf kleiner gestaltet werden
kann. Dies wiederum erhöht
die Hygienestufe des Wassers, da das Verweilen von dem Wasser und
der Faser bei dem Prozess kürzer
als bei dem Stand der Technik ist, wodurch eine mikrobiologische Verschmutzung
des Wassers vermindert wird. Dies ist der Grund, weshalb es möglich ist,
die Anwendung von Hilfschemikalien zu verringern, wie beispielsweise
Schleimhemmmittel, was zu einer Wirtschaftlichkeit bei den Betriebskosten
führt.
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Nachstehend
sind einige bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch keineswegs auf
die Einzelheiten der Darstellungen beschränkt sein soll.
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1A zeigt
eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Prozessaufbaus nach
dem Stand der Technik von dem Ganzstoffzufuhr bei einer Papiermaschine.
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1B zeigt
eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Prozessaufbaus nach
dem Stand der Technik von dem Kurzumlauf bei einer Papiermaschine.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung von einem Prozessaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung
für den
Kurzumlauf bei einer Papiermaschine.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung von einer Abwandlung des in 2 gezeigten
Prozessaufbaus für
den Kurzumlauf bei einer Papiermaschine.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung einer zweiten Abwandlung des in 2 gezeigten Prozessaufbaus
für den
Kurzumlauf bei einer Papiermaschine.
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5 zeigt
eine Abwandlung des in 4 gezeigten Prozessaufbaus für den Kurzumlauf
bei einer Papiermaschine.
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6 zeigt
eine zweite Abwandlung des in 4 gezeigten
Prozessaufbaus für
den Kurzumlauf bei einer Papiermaschine.
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1A zeigt
eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Prozessaufbaus nach
dem Stand der Technik von der Ganzstoffzufuhr bei einer Papiermaschine.
In der Zeichnung ist lediglich ein Teilganzstoff gezeigt. In der
Zeichnung sind die Wiedergewinnung von Fasern, die Regulierung der
Strömung
von dem Teilganzstoff oder die Regulierung der Oberflächenhöhe (des
Pegels) in dem Ganzstoffbehälter
des Teilganzstoffs nicht dargestellt.
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In 1A wird
der Teilganzstoff M1 von einem Speicherturm 10 mittels
einer ersten Pumpe 11 in einen Ganzstoffbehälter 20 zugeführt. Zu
dem Teilganzstoff tritt eine Verdünnungswasserströmung durch
ein Regulierventil 18 zu einer Verbindung mit der ersten
Pumpe 11. Des weiteren wird der Teilganzstoff an dem Bodenabschnitt
des Speicherturms 10 mittels einer Verdünnungswasserströmung 9 verdünnt, die
zu dem Bodenabschnitt tritt. Von dem Ganzstoffbehälter 20 wird
der Teilganzstoff M1 mittels einer zweiten
Pumpe 21 über
ein Regulierventil 22 und über ein Zuführrohr 23 zu der Hauptleitung 60 des
Prozesses zugeführt,
die in einen Mischbehälter 30 tritt.
Von dem Mischbehälter 30 wird
der Ganzstoff mittels einer dritten Pumpe 31 zu einem Maschinenbehälter 40 zugeführt. Von
dem Maschinenbehälter 40 wird
der Maschinenganzstoff MT mittels einer
vierten Pumpe 41 über
ein zweites Regulierventil 42 in den Kurzumlauf zugeführt. Darüber hinaus
ist von dem Maschinenbehälter 40 ein Überlauf 43 vorhanden,
der zu dem Mischbehälter 30 zurücktritt.
Der Mischbehälter 30 und
der Maschinenbehälter 40 bilden
eine Ganzstoffausgleichseinheit und bei ihnen wird der Ganzstoff
auf die Endmessdichte verdünnt. Des weiteren
ist durch diese Einrichtungen ein gleichförmiges Messen bzw. Dosieren
des Maschinenganzstoffes sichergestellt.
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Das
Messen der Teilganzstoffes Mi zu dem Mischbehälter 30 findet
so statt, dass Versuche unternommen werden, den unveränderlichen
Oberflächenpegel
in dem Mischbehälter 30 konstant
zu halten. Auf der Grundlage von Änderungen bei dem Oberflächenpegel
in dem Mischbehälter 30,
wobei diese Änderungen
durch eine Oberflächenpegelerfassungseinrichtung
LT gemessen werden, berechnet die Oberflächenpegelsteuereinrichtung
die Gesamterfordernis Qtot an zu messendem
Ganzstoff, wobei diese Information zu dem Teilganzstoffmesssteuerblock 25 zugeführt wird.
Außerdem
werden ein vorbestimmter Ganzstoffanteilwert KQi des
Teilganzstoffes Mi und ein Dichtewert Csi des Teilganzstoffes Mi zu
dem Messsteuerblock 25 zugeführt.
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Auf
der Grundlage der Gesamterfordernis Qtot des
Ganzstoffes MT und der vorbestimmten Anteile
KQi an Teilganzstoffen berechnet der Messsteuerblock 25 die
Erfordernis Qi an einer Zufuhr von Teilganzstoff.
Auf der Grundlage des Teilganzstoffzuführerfordernisses Qi und
der Daten Csi über
die Dichte des Teilganzstoffes Mi berechnet
der Teilganzstoffmesssteuerblock 25 das Strömungsziel
Fi des Teilganzstoffes Mi.
Auf der Grundlage von diesem Strömungsziel
Fi wird das Regulierventil 22 so
gesteuert, dass die Strömung
Fi in dem Mischtank 30 erzeugt wird.
Die Strömung
Fi des Teilganzstoffes Mi wird
außerdem
konstant mittels einer Strömungserfassungseinrichtung
FT gemessen, deren Messsignal durch die Strömungssteuereinrichtung FC zu
dem Teilganzstoffsteuerventil 22 zugeführt wird.
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Von
dem Mischbehälter 30 wird
der Ganzstoff bei einer unveränderlichen
Strömungsgeschwindigkeit
mittels der dritten Pumpe 31 in den Maschinenbehälter 40 geführt. Bei
dieser Pumpstufe wird die Dichte des Ganzstoffes ebenfalls auf die
erwünschte
Zieldichte des Maschinenbehälters
reguliert. Dies wird mittels Verdünnungswasser verwirklicht,
das durch das Regulierventil 32 zu dem Auslaß des Mischbehälters 30 zu
der Saugseite der dritten Pumpe 31 zugeführt wird.
Mittels des Verdünnungswassers
wird der in dem Mischbehälter 30 vorhandene
Ganzstoff, der in der Regel bei einer Dichte von ungefähr 3,2%
ist, auf die Endmessdichte von ungefähr 3% verdünnt. Zu dem Verdünnungswasserregulierventil 32 wird
das Messsignal einer Dichteerfassungseinrichtung AT zugeführt, wobei
die Erfassungseinrichtung AT mit der Druckseite der Pumpe 31 verbunden
ist. Zu der Basisgewichtssteuereinrichtung wird das Messsignal CsT der Dichteerfassungseinrichtung AT zugeführt, das
entweder nach der dritten Pumpe 31 oder nach der vierten
Pumpe 41 gemessen wird.
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Die
Regulierung des Basisgewichtes findet so statt, dass die Basisgewichtssteuereinrichtung 50 ein
Regulierventil 42 steuert, das nach der vierten Pumpe 41 angeordnet
ist. Mittels dieses Regulierventils 42 wird die Strömung des
Ganzstoffes, der in den Kurzumlauf zuzuführen ist, reguliert, wobei
diese Strömung
wiederum das Basisgewicht der Papierbahn beeinflusst, die von der
Papiermaschine erhalten wird. Wenn die Strömung zunimmt, wird das Basisgewicht
höher,
und wenn die Strömung
verringert wird, wird das Basisgewicht niedriger.
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1B zeigt
einen herkömmlichen
Kurzumlauf nach dem Stand der Technik bei einer Papiermaschine.
Die Ganzstoffströmung
MT, die in die Siebwassergrube 60 tritt
und in 1B gezeigt ist, wird mittels
der in 1A gezeigten vierten Pumpe 41 zugeführt.
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In 1B führt der
Stoffauflaufkasten 150 den Ganzstoffsuspensionsstrahl durch
seine Auslaufdüsenöffnung zu
der Siebpartie 160 zu. In der Siebpartie 160 befinden
sich Wassersammeleinrichtungen, die das durch das Sieb abgelaufene
Wasser als eine Strömung
F50 zu der Siebwassergrube 60 treten
lassen. Zu dem Mischbereich 60a in der Siebwassergrube 60 wird
eine Frischganzstoffströmung MT zugeführt,
deren Dichte in der Regel in einer Größenordnung von 3% ist. In der
Siebwassergrube 60 wird der frische Ganzstoff auf die Stoffauflauf
kastendichte verdünnt,
die in einer Größenordnung
von 1% ist. Mit dem Mischbereich 60a der Siebwassergrube 60 ist
die Saugseite der ersten Misch- und Zufuhrpumpe 70 verbunden.
Von der Druckseite der ersten Pumpe 70 tritt die Ganzstoffströmung F60, die auf die Stoffauflauf kastendichte
verdünnt
worden ist, durch Wirbelreinigungseinrichtungen 120 zu
einem Entlüftungstank 200.
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In
dem Entlüftungstank 200 befindet
sich ein einem Unterdruck ausgesetzter Luftraum oberhalb der freien
Oberfläche
des Ganzstoffes. Der Ganzstoffoberflächenpegel wird durch einen Überlauf 201 des
Entlüftungstanks 200 bestimmt, über den
eine Ganzstoffströmung
F10 strömt,
aus der Luft entfernt worden ist. Diese Strömung F10 tritt
zu dem Mischbereich 60b der Siebwassergrube 60.
Zu dem Mischbereich 60b treten des weiteren eine Rücklaufströmung F61 von den Wirbelreinigungseinrichtungen
und die Frischganzstoffströmung
MT. Von dem Bodenteil des Entlüftungstanks 200 tritt
eine Ganzstoffströmung
F70 zu der Saugseite der zweiten Ganzstoffpumpe 130. Diese
zweite Ganzstoffpumpe 130 führt die Einlassganzstoffströmung Fin durch ein Maschinensieb 140 in
den Einlasskopf des Stoffauflaufkastens 150. Die Bypassströmung Fout aus dem Einlasskopf des Stoffauflaufkastens 150 kehrt
zu dem Bodenteil des Entlüftungstanks 200 zurück. Der
Spuckstoff F71 von dem Maschinensieb 140 tritt
zu der Spuckstoffbehandlung.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung des Prozessaufbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung für
den Kurzumlauf bei einer Papiermaschine. In dieser Zeichnung sind
drei Teilganzstoffe M1, M2, M3 gezeigt, jedoch kann vom Gesichtspunkt
der Erfindung her die Anzahl an Teilganzstoffen N betragen, wobei
N eine positive ganze Zahl ≥ 1
ist.
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In 2 wird
jede Teilganzstoffströmung
Mi von ihrem Ganzstoffbehälter 20i mittels einer Pumpe 21i durch ein Teilganzstoffzuführrohr 23i zu einer Zuführleitung 100 zwischen
dem Entlüftungstank 200 und
der ersten Pumpe 110 in der Hauptprozessleitung zugeführt. Die
erste Pumpe 110 in der Hauptleitung führt den Ganzstoff durch ein
Sieb 115 und durch eine Zentrifugalreinigungseinrichtung 120 zu der
Saugseite der zweiten Pumpe 130 in der Hauptleitung zu.
Die zweite Pumpe 130 in der Hauptleitung führt den
Ganzstoff durch das Maschinensieb 140 in den Stoffauflaufkasten 150 zu.
Das von Siebpartie 160 wiedergewonnene Siebwasser F50 wird mittels einer Zirkulationswasserpumpe 170 in
den Entlüftungstank 200 zugeführt. Jegliches überschüssiges Siebwasser
tritt mittels eines Überlaufs
F90 zu dem Umgebungsdruck. In dem Entlüftungstank 200 ist auch
bei dieser Lösung
ein einem Unterdruck unterworfener Luftraum oberhalb der freien
Oberfläche des
Ganzstoffes vorhanden. Bei dem Sieb 115 werden beispielsweise
Splitter und Verschleißteilchen aus
dem Ganzstoff entfernt und bei einer Zentrifugalreinigungseinrichtung 120 werden
beispielsweise Sand und andere Partikel, die schwerer als Fasern sind,
aus dem Ganzstoff entfernt.
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Die
Teilganzstoffe Mi werden von den Teilganzstoffbehältern 20i exakt auf das Mischvolumen der Ganzstoffe
in dem Verdünnungswasserzuführrohr 100 gemessen
bzw. dosiert, das von dem Entlüftungstank 200 kommt.
Der genaue unveränderliche Druck
des zu messenden Teilganzstoffes wird so erzeugt, dass der Oberflächenpegel
und die Dichte in dem Teilganzstoffbehälter 20i unveränderlich
gehalten werden, und so, dass ein unveränderlicher Gegendruck bei dem
Mischpunkt der Teilganzstoffe Mi eingerichtet
ist. Ein genauer unveränderlicher
Druck des Mischvolumens wird so erzeugt, dass eine ausreichende
Verringerung des Drucks zwischen der Düse des Teilganzstoffes M1 und dem Mischvolumen auftritt; wobei in
diesem Fall Druckänderungen
in dem Mischvolumen nicht das Messen beeinträchtigen. Hierbei besteht das
Mischvolumen aus dem zu der ersten Zufuhrpumpe 110 tretenden
Verdünnungswasserrohr 100 und den
Zuführrohren 23i der Messpumpen 21i und
den Verbindungseinrichtungen zwischen ihnen.
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Die
Verdünnung
des Ganzstoffes wird in zwei Stufen ausgeführt. Die Verdünnung der
ersten Stufe wird an der Saugseite der ersten Pumpe 110 in der
Hauptleitung ausgeführt,
wenn die Teilganzstoffe Mi in die Zuführleitung 100 zwischen
dem Entlüftungstank 200 und
der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung zugeführt werden.
In dem Entlüftungstank 200 wird
der Oberflächenpegel
unveränderlich mittels
einer Oberflächenpegelsteuereinrichtung
der Primärseite
gehalten. Der Oberflächenpegel
wird bei dem Punkt A gemessen und mittels der Oberflächenpegelsteuereinrichtung
LIC wird die Drehzahlsteuereinrichtung SIC gesteuert, die die Drehzahl
der Zirkulationswasserpumpe 170 steuert. Die Strömung in die
Zuführleitung 100 findet
mit einem Pressdruck bei einem unveränderlichen Druck statt, wobei
in diesem Fall der Zuführdruck
der Verdünnungswasserströmung F10 unveränderlich
bleibt. Dadurch wird ein unveränderlicher
Gegendruck für
die Teilganzstoffe Mi sichergestellt, wenn
diese in die Zuführleitung 100 zugeführt werden.
Mittels der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung wird ein
unveränderliches
Volumen konstant zu der Ganzstoffreinigung 115, 120 und
zu der Verdünnung
der zweiten Stufe gepumpt. Bei der Verdünnung in der ersten Stufe wird
der Ganzstoff auf eine Dichte von ungefähr 1,5% verdünnt, damit der
Ganzstoff durch das Sieb 115 und durch die Zentrifugalreinigungseinrichtung 120 zugeführt werden kann.
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Die
Verdünnung
bei der zweiten Stufe wird bei der Saugseite der zweiten Zuführpumpe 130 in der
Hauptleitung ausgeführt,
wobei zu dieser Saugseite eine zweite Verdünnungswasserströmung F20 mit einem unveränderlichen Druck mit einem
Pressdruck von dem Entlüftungstank 200 tritt.
Die Regulierung des Drucks in dem Stoffauflaufkasten 150 steuert
die Drehzahl der zweiten Zuführpumpe 130 in
der Hauptleitung. Bei der Verdünnung
in der zweiten Stufe wird der Ganzstoff auf eine Stoffauflauf kastendichte
von ungefähr
1% verdünnt.
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Des
weiteren wird eine dritte Verdünnungswasserströmung F30 zu dem Verdünnungsstoffauflaufkasten 150 von
dem Entlüftungstank 200 mittels einer
Verdünnungswasserzuführpumpe 180 durch ein
Sieb 190 zugeführt.
Mittels dieser dritten Verdünnungswasserströmung F30, die in den Verdünnungsstoffauflaufkasten 150 tritt,
wird die Ganzstoffdichte in der Maschinenquerrichtung profiliert.
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3 zeigt
eine Abwandlung des in 2 gezeigten Prozessaufbaus,
wobei bei dieser Abwandlung der Entlüftungstank 200 unterhalb
der Siebpartie 160 angeordnet ist. In einem derartigen Fall
kann das Siebwasser von der Siebpartie 160 direkt mittels
des Pressdrucks in den Entlüftungstank 200 treten,
in dem ein einem Unterdruck unterworfener Luftraum oberhalb der
freien Oberfläche
des Ganzstoffes vorhanden ist. Von dem Entlüftungstank 200 wird
das Verdünnungswasser
mittels der Zirkulationswasserpumpe 170 in die erste Verdünnungsstufe
F10 und die zweite Verdünnungsstufe F20 in
der Hauptleitung des Prozesses zugeführt. Des weiteren wird in den
Verdünnungsstoffauflaufkasten 150 eine dritte
Verdünnungswasserströmung mittels
einer Verdünnungswasserzuführpumpe 180 durch
ein Sieb 190 zugeführt.
Bei der ersten Verdünnungswasserströmung F10 und der zweiten Verdünnungswasserströmung F20 kann ein unveränderlicher Druck mittels der
Regulierung der Drehzahl der Zirkulationswasserpumpe 170 und/oder
mittels Drosseln in den Zuführleitungen 100, 101 gehalten
werden. Auch in diesem Fall ist ein Überlauf F40 zwischen
der Siebpartie 160 und dem Entlüftungstank 200 vorhanden,
wobei von dem Überlauf
jegliches überschüssiges Siebwasser
zu dem Umgebungsdruck tritt. Von dem Entlüftungstank 200 wird
der Oberflächenpegel
an dem Punkt A gemessen, und mittels der Oberflächenpegelsteuereinrichtung
LIC wird die Strömungssteuereinrichtung
FIC gesteuert, die das Ventil 201 steuert, das in der Leitung
vorgesehen ist, die von der Siebpartie 160 zu dem Entlüftungstank 200 tritt.
In dieser Weise wird der Oberflächenpegel
in dem Entlüftungstank 200 bei
einer unveränderlichen
Höhe gehalten.
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4 zeigt
eine zweite Abwandlung des in 2 gezeigten
Prozessaufbaus, wobei bei dieser Abwandlung der Entlüftungstank 200 vollständig entfernt
worden ist. In einem derartigen Fall müssen der Stoffauflaufkasten 150 und
die Siebpartie 160 so geschlossen sein, dass der Ganzstoff
nicht mit der Umgebungsluft in Kontakt gelangt. Das von der geschlossenen
Siebpartie 160 gesammelte Siebwasser wird dann direkt mittels
der Zirkulationswasserpumpe 170 in die erste Verdünnungsstufe
F10 und die zweite Verdünnungsstufe F20 in
der Hauptprozessleitung zugeführt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Prozess in Bezug auf die umgebende Luft geschlossen. Dann
sind es lediglich der Überlauf
F90 des Siebwassers, der Spuckstoff F80 von der Wirbelreinigungseinrichtung 120 und
der Spuckstoff F81 von dem zweiten Sieb 195,
die mit der umgebenden Luft in Verbindung stehen.
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5 zeigt
eine Abwandlung des in 4 gezeigten Prozessaufbaus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird eine Anwendung von Füllstoffen
und Beimengungen in den Lagen bei einem Drei-Lagen-Stoffauflaufkasten
angewendet. Hierbei ist die Hauptprozessleitung in drei Abzweigungen
nach der Zentrifugalreinigungsvorrichtung 120 geteilt.
Bei jeder Abzweigung ist eine Zufuhrpumpe 1301...1303 vorhanden, wobei dadurch der zugeführte Ganzstoff durch
das Maschinensieb 1401...1403 von jeder Abzweigung in jeden Abschnitt 1501...1503 bei
dem Stoffauflaufkasten zugeführt
wird. Hierbei bildet der mittlere Abschnitt 1502 des
Drei-Lagen-Stoffauflaufkastens die mittlere Lage bei der Bahn und
der erste Teil 1501 und der dritte
Teil 1503 des Stoffauflaufkastens
bilden die Oberflächenlagen
bei der Bahn. Es ist möglich,
zu jeder Abzweigung zu der Saugseite der Zufuhrpumpe 1301...1303 Stärke, Füllstoffe
und Retentionsmittel in den erwünschten
Anteilen zuzuführen.
Des weiteren können
Retentionsmittel zu jeder Abzweigung in dem erwünschten Anteil zwischen den
Maschinensieben 1401...1403 und
dem Stoffauflaufkasten 1501...1503 zugeführt werden. Zusätzlich zu
dem Verdünnungswasser
können
Stärke
und Füllstoffe
außerdem
in das geschlossene Mischvolumen zugeführt werden, das sich vor der
ersten Zufuhrpumpe 110 befindet. Die Teilganzstoffe M1...M3 können bei
Feinpapier Halbstoff mit langen Fasern, Halbstoff mit kurzen Fasern
und Fertigungsabfall und bei dem Papier SC mechanischer Halbstoff,
chemischer Halbstoff und Fertigungsabfall sein.
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6 zeigt
eine zweite Abwandlung des in 4 gezeigten
Prozessaufbaus. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird neben der Anwendung von Füllstoffen
und Beimengungen in den Lagen auch die Anwendung von Fasern in den
Lagen verwendet. Hier werden zwei separate Hauptleitungen verwendet,
zu denen Teilganzstoffe M1...M3 von
den Teilganzstoffbehältern
bei dem erwünschten
Anteil gemessen bzw. dosiert werden können. Die an der unteren Seite
in der Zeichnung angeordnete Hauptleitung entspricht der Hauptleitung
in 4 und mittels dieser ersten Hauptleitung wird
Ganzstoff in den mittleren Abschnitt 1502 des
Stoffauflaufkastens zugeführt,
der die mittlere Lage bei der Bahn ausbildet. Die zweite Hauptleitung
ist in zwei Abzweigungen nach der Zentrifugalreinigungseinrichtung 1202 geteilt, wobei mittels dieser Abzweigungen
Ganzstoff in den ersten Teil 1501 und
den dritten Teil 1503 bei dem Stoffauflaufkasten
zugeführt
wird, wobei diese Teile die Oberflächenlagen der Bahn ausbilden.
Hierbei treten die erste Verdünnungswasserströmung F10 und die zweite Verdünnungswasserströmung F20 in beide Hauptleitungen. Zu der Saugseite
der Zufuhrpumpen 1301...1303 der
Abzweigungen von dem Stoffauflaufkasten können Stärke, Füllstoffe und Retentionsmittel
in den erwünschten
Anteilen zugeführt werden.
Des weiteren können
Retentionsmittel in jede Abzweigung in dem erwünschten Anteil zwischen den
Maschinensieben 1401...1403 und
dem Stoffauflaufkasten 1501...1503 zugeführt werden. Zusätzlich zu
dem Verdünnungswasser
können
außerdem
Stärke
und Füllstoffe
in das geschlossene Mischvolumen zugeführt werden, das sich vor den ersten
Zufuhrpumpen 1101 , 1102 in den Hauptleitungen befindet. Bei
der Herstellung von Feinpapier ist es möglich, anstelle der in der
Zeichnung dargestellten drei Teilganzstoffe M1...M3 vier Teilganzstoffe anzuwenden, die Halbstoff
mit langen Fasern, ein erster Halbstoff mit kurzen Fasern, ein zweiter
Halbstoff mit kurzen Fasern und Fertigungsabfall sind. Außerdem kann
der Fertigungsabfall in Fertigungsabfall mit langen Fasern und Fertigungsabfall
mit kurzen Fasern geteilt sein, wobei in diesem Fall fünf Teilganzstoffe verwendet
werden. Somit können
Teilganzstoffe in den erwünschten
Anteilen zu der mittleren Lage der Bahn und zu den Oberflächenlagen
bei der Bahn gemessen bzw. dosiert werden.
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Die
in den 5 und 6 gezeigten Lösungen sind
natürlich
nicht auf einen Drei-Lagen-Stoffauflaufkasten beschränkt, sondern
die darin beschriebenen Prinzipien können ebenfalls auf einen Zwei-Lagen-Stoffauflaufkasten
oder auf einen Stoffauflaufkasten, der aus mehr als drei Lagen besteht, angewendet
werden.
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Die
in den 5 und 6 dargestellten Lösungen können natürlich auch
in Verbindung mit den in den 2 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispielen
angewendet werden.
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Bei
den in den 2 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen
treten die Spuckstoffe von dem ersten Sieb 115 oder den
Sieben 1151 , 1152 von dem
Maschinensieb 140 oder den Maschinensieben 1401...1403 und
von dem Verdünnungswassersieb 190 des
Stoffauflaufkastens zu dem zweiten Sieb 195, dessen Gutstoff
F15 in die erste Verdünnungswasserleitung 100 zugeführt wird.
Der Spuckstoff F80 von der Zentrifugalreinigungseinrichtung 120 oder den
Zentrifugalreinigungseinrichtungen 1201 , 1202 und der Spuckstoff F81 von
dem zweiten Sieb 195 werden aus dem Prozess entfernt.
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In 2 treten
die Zuführrohre 23i der Teilganzstoffe Mi direkt
zu dem Verdünnungswasserzuführrohr 100.
In den 3 bis 6 treten die Teilganzstoffzuführrohre 23i zunächst in ein gemeinsames Rohr,
wobei das gemeinsame Rohr dann zu dem Verdünnungswasserzuführrohr 100 tritt.
Vom Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Kupplung zwischen
den Zuführrohren 23i des Teilganzstoffes Mi und
dem ersten Verdünnungswasserzuführrohr 100 von
einer beliebigen wie auch immer gearteten Art sein unter der Voraussetzung,
dass das miteinander erfolgende Vermischen der Teilganzstoffe und
das Vermischen der Teilganzstoffe mit dem Verdünnungswasser effizient gestaltet
werden kann.
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In
den 2 bis 6 ist keine Bypassströmung des
Ganzstoffes oder Verdünnungswassers
an dem Einlasskopf des Stoffauflaufkastens 150 dargestellt.
Diese Bypassströmungen
sind hierbei mittels kurzer Rückfahrverbindungen
eingerichtet.
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Die 2 bis 6 zeigen
eine Situation, bei der ein Verdünnungsstoffauflaufkasten
angewendet worden ist, jedoch kann die vorliegende Erfindung auch
in Verbindung mit einem Stoffauflaufkasten einer anderen Art angewendet
werden. In einem derartigen Fall werden eine zweite Zirkulationswasserpumpe 180 und
ein zugehöriges
Sieb 190 überhaupt
nicht benötigt.
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Bei
der in den 2 bis 6 gezeigten
Situation wird Siebwasser in der Hauptprozessleitung an den Saugseiten
von beiden Hauptleitungszuführpumpen 110, 130 für die Verdünnung des
Ganzstoffes und bei dem Verdünnungsstoffauflaufkasten 150 für ein Profilieren
des Basisgewichtes angewendet. Zusätzlich dazu kann Siebwasser
bei früheren
Stufen des Prozesses für
ein Verdünnen
der Ganzstoffe verwendet werden.
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Das
Hauptleitungssieb 115 oder die Hauptleitungssiebe 1151 , 1152 und
die Zentrifugalreinigungseinrichtung 120 oder die Zentrifugalreinigungseinrichtungen 1201 , 1202 ,
die in den 2 bis 6 gezeigt
sind, können
eine oder mehrere Stufen aufweisen.
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Die
erste Zuführpumpe 110 oder
die ersten Zuführpumpen 1101 , 1102 ,
das Sieb 115 oder die Siebe 1151 , 1152 , das Maschinensieb 140 oder
die Maschinensiebe 1401 , 1402 und die Reinigungseinrichtung 120 oder
die Reinigungseinrichtungen 1201 , 1202 , die in der Hauptleitung in den 2 bis 6 gezeigt
sind, können
vollständig
bei einer Situation weggelassen werden, bei der die Teilganzstoffe
Mi bereits bis zu einer ausreichend hohen
Reinigungshöhe
vor den Ganzstoffbehältern 20i gereinigt worden sind. In einem derartigen
Fall wird/werden bei der Hauptprozessleitung lediglich die Zuführpumpe 130 oder
die Zuführpumpen 1301...1303 benötigt.
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Nachstehend
sind die Patentansprüche
dargelegt und die verschiedenen Einzelheiten der vorliegenden Erfindung
können
eine Variation innerhalb des Umfangs der erfinderischen Idee aufzeigen,
der in den Ansprüchen
definiert ist, und sich von der vorstehend lediglich in beispielartiger
Weise ausgeführten
Darlegung unterscheiden.