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DE102012208086A1 - Method for filtering suspensions in disk filter that is utilized for thickening of suspensions for recovering fiber in paper industry, involves exhausting filtrate over sleeve shaft, and recycling part of exhausted filtrate into containers - Google Patents

Method for filtering suspensions in disk filter that is utilized for thickening of suspensions for recovering fiber in paper industry, involves exhausting filtrate over sleeve shaft, and recycling part of exhausted filtrate into containers Download PDF

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DE102012208086A1
DE102012208086A1 DE201210208086 DE102012208086A DE102012208086A1 DE 102012208086 A1 DE102012208086 A1 DE 102012208086A1 DE 201210208086 DE201210208086 DE 201210208086 DE 102012208086 A DE102012208086 A DE 102012208086A DE 102012208086 A1 DE102012208086 A1 DE 102012208086A1
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DE
Germany
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suspensions
filtrate
containers
filtering
exhausted
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Withdrawn
Application number
DE201210208086
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German (de)
Inventor
Jonas Bergström
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D33/00Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/15Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces
    • B01D33/21Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary plane filtering surfaces with hollow filtering discs transversely mounted on a hollow rotary shaft
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02Straining or screening the pulp
    • D21D5/04Flat screens
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Abstract

The method involves fastening multiple disk-shaped filtering elements (7) of a filtering apparatus into containers (2a, 2b) retaining corresponding suspensions. The filtering elements are rotatably fixed on a rotary sleeve shaft (3), and a filtrate (4) is derived from the filtering elements during a filtering process. A part of solid materials at the filtering elements is retained and exhausted as a thick substance from the apparatus. The filtrate of the suspensions is commonly exhausted over the sleeve shaft. A part of the exhausted filtrate is temporarily recycled into the containers.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filterung von mehreren Suspensionen in einer Filtervorrichtung mit mehreren, scheibenförmigen Filterelementen, die in einem die entsprechende Suspension aufnehmenden Behälter rotieren und auf einer rotierenden Hohlwelle befestigt sind, durch die das beim Filtern gebildete Filtrat abgeleitet wird, während zumindest ein Teil der Feststoffe an den Filterelementen zurückgehalten und als Dickstoff aus der Filtervorrichtung abgeführt wird.The invention relates to a method for filtering a plurality of suspensions in a filter device having a plurality of disc-shaped filter elements which rotate in a container receiving the corresponding suspension and are mounted on a rotating hollow shaft through which the filtrate formed during filtering is discharged while at least one part the solids are retained on the filter elements and removed as thick matter from the filter device.

Filterverfahren dienen bekanntlich zur Abtrennung von Feststoffen aus einer Suspension. Die dabei verwendeten Filterelemente halten an der Zulaufseite ihrer Filterflächen den größten Teil der Feststoffe zurück und lassen die Flüssigkeit, im Regelfall Wasser, als Filtrat passieren. Oft wird ein möglichst geringer Rest an Feststoffen im Filtrat angestrebt, was sich z. B. durch die getrennte Ableitung eines primären Trübfiltrat (kleine Menge) und eines sekundären Klarfiltrates (große Menge) erreichen lässt.Filter processes are known to serve for the separation of solids from a suspension. The filter elements used in this case hold back most of the solids at the inlet side of their filter surfaces and allow the liquid, as a rule water, to pass through as filtrate. Often, the lowest possible residual solids in the filtrate is sought, which is z. B. by the separate discharge of a primary turbid filtrate (small amount) and a secondary clear filtrate (large amount) can be achieved.

Die zurückgehaltenen Feststoffe, meist als Filterkuchen bezeichnet, sollen einen möglichst geringen Wassergehalt aufweisen. Eine häufige Anwendung findet in der Zellstoff- und Papiererzeugung statt, wobei faserhaltige Suspensionen zu filtrieren sind. Die gebildeten Filtrate sind zur Wiederverwendung im Produktionsprozess sehr gut geeignet.The retained solids, usually referred to as filter cake, should have the lowest possible water content. Frequent use is in pulp and paper making, where fibrous suspensions are to be filtered. The filtrates formed are very well suited for reuse in the production process.

Die typische Filtervorrichtung für das Verfahren ist der Scheibenfilter, dessen Filtertrog mehrere Behälter oder Kammern für in ihrer Zusammensetzung unterschiedliche Suspensionsströme aufweist. Das bietet die Möglichkeit, in einer einzigen Vorrichtung mehrere Suspensionsströme zu filtrieren, was Kosten und Platzbedarf senkt.The typical filter device for the process is the disc filter whose filter trough has a plurality of containers or chambers for different suspension flows in composition. This offers the possibility to filter several suspension streams in a single device, which reduces costs and space requirements.

Auf der anderen Seite wird der Betrieb einer solchen Maschine komplex und die Regelung schwieriger. Es besteht die Gefahr einer nicht optimalen Effektivität des Prozesses.On the other hand, the operation of such a machine becomes complex and the control more difficult. There is a risk of a non-optimal effectiveness of the process.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Behandlung insbesondere auch sehr unterschiedlicher Suspensionen zu vereinfachen.The object of the invention is therefore to simplify the treatment especially of very different suspensions.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest das Filtrat zweier Suspensionen gemeinsam über die Hohlwelle abgeführt und ein Teil dieses abgeführten Filtrats zumindest zeitweise in wenigstens einen Behälter dieser Suspensionen zurückgeführt wird.According to the invention, this object is achieved in that at least the filtrate of two suspensions are removed together via the hollow shaft and a portion of this discharged filtrate is at least temporarily returned to at least one container of these suspensions.

Die gemeinsame Abführung der Filtrate vereinfacht den Aufbau erheblich, was sich auch positiv auf die Kosten auswirkt.The joint removal of the filtrates simplifies the construction considerably, which also has a positive effect on the costs.

Dabei wird der Umfang der aus den Behältern über die entsprechenden Filterelemente abgeführten Filtrate von den Filterelementen selbst, insbesondere deren Perforierung, der Beschaffenheit der jeweiligen Suspension und der Druckdifferenz zwischen der betreffenden Suspension und der Hohlwelle bestimmt.The extent of the filtrates discharged from the containers via the corresponding filter elements is determined by the filter elements themselves, in particular their perforation, the nature of the respective suspension and the pressure difference between the respective suspension and the hollow shaft.

Insbesondere bei sehr unterschiedlichen Suspensionen kann dies leicht dazu führen, dass auch die abgeführten Filtratmengen stark differieren. Im Ergebnis kann der Pegel der Suspension in dem entsprechenden Behälter mit großer, abgeführter Filtratmenge so weit fallen, dass es zu Funktionsstörungen bei dem betreffenden Filterelement kommt.In particular, with very different suspensions, this can easily lead to the discharged filtrate levels differ greatly. As a result, the level of the suspension in the corresponding container with a large amount of filtrate removed can fall so far that malfunctioning occurs in the relevant filter element.

Um dem effektiv entgegen zu wirken, kann bei Bedarf ein Teil des abgeführten Filtrats wieder in diesen Behälter zurückgeführt werden.To effectively counteract this, if necessary, a portion of the discharged filtrate can be returned to this container.

Hierzu ist es vorteilhaft, den Pegel der Suspension zumindest in bestimmten, vorzugsweise in allen Behältern der Filtervorrichtung zu überwachen. Unterschreitet der Pegel der Suspension in einem Behälter einen Sollwert, so wird über eine Pumpe bereits über die Hohlwelle abgeführtes Filtrat wieder in diesen Behälter zurückgeführt. Die Pegelerfassung erlaubt dabei eine einfache Steuerung des Vorgangs.For this purpose, it is advantageous to monitor the level of the suspension at least in certain, preferably in all containers of the filter device. If the level of the suspension in a container falls below a nominal value, filtrate which has already been discharged via the hollow shaft via a pump is returned to this container again. The level detection allows a simple control of the process.

Für die Filterung ist ein Druckunterschied zwischen Suspension und Hohlwelle wesentlich.For filtering, a pressure difference between suspension and hollow shaft is essential.

Einerseits kann dieser Druckunterschied über eine mit der Hohlwelle verbundene Unterdruckquelle und andererseits über den Druck im Behälter beeinflusst werden. Der Druck im Behälter wird vom hydraulischen Druck der Suspension aber auch dem Luftdruck im Behälter (Umgebungsdruck oder Überdruck bei geschlossenem Behälter) bestimmt.On the one hand, this pressure difference can be influenced via a vacuum source connected to the hollow shaft and, on the other hand, via the pressure in the container. The pressure in the tank is determined by the hydraulic pressure of the suspension but also by the air pressure in the tank (ambient pressure or overpressure when the tank is closed).

Zur Vereinfachung des Aufbaus sollten die Filterelemente, deren Filtrat gemeinsam über die Hohlwelle abgeführt wird, mit der gleichen Unterdruckquelle verbunden werden.To simplify the construction, the filter elements whose filtrate is discharged together via the hollow shaft should be connected to the same vacuum source.

Dies kann noch dadurch optimiert werden, dass das Filtrat aller Suspensionen gemeinsam über die gemeinsame Hohlwelle abgeführt wird.This can be further optimized by the fact that the filtrate of all suspensions is removed together via the common hollow shaft.

Insbesondere bei geringen Mengen verschiedener Suspensionen ergeben sich erhebliche Einsparpotentiale, wenn der Filtervorrichtung mehr als zwei unterschiedliche Suspensionen zugeführt werden.In particular, with small amounts of different suspensions considerable savings potential results when the filter device more than two different suspensions are supplied.

Für viele Fälle, vor allem bei der Behandlung von sehr verschiedenen Suspensionen ist es allerdings vorteilhaft, wenn der Filtervorrichtung nur zwei unterschiedliche Suspensionen zugeführt werden.In many cases, especially in the treatment of very different suspensions, it is advantageous if the filter device only two different suspensions are supplied.

Dies gilt insbesondere dann, wenn die Suspensionen Fasern enthalten und wenigstens eine der, der Filtervorrichtung zugeführten Suspensionen einen wesentlich höheren Anteil an langen Fasern aufweist als eine andere dieser Suspensionen. This is especially true when the suspensions contain fibers and at least one of the, the filter device supplied suspensions has a much higher proportion of long fibers than another of these suspensions.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment.

In der beigefügten Zeichnung zeigt:In the attached drawing shows:

1: eine schematische Draufsicht einer Filtervorrichtung und 1 : A schematic plan view of a filter device and

2: einen Querschnitt durch dieselbe. 2 : a cross section through the same.

Derartige Filtervorrichtungen in Form von Scheibenfiltern werden zur Eindickung von Suspensionen und in der Papierindustrie insbesondere zur Faserstoffrückgewinnung eingesetzt.Such filter devices in the form of disc filters are used for thickening suspensions and in the paper industry, in particular for pulp recovery.

Die in 1 dargestellte Filtervorrichtung besitzt zwei nach oben offene Behälter 2 a, 2 b zur Aufnahme unterschiedlicher Suspensionen 1 a, 1 b, wobei die Behälter 2 a, 2 b über eine Trennwand 6 aneinander gekoppelt sind.In the 1 shown filter device has two upwardly open container 2 a , 2 b for receiving different suspensions 1 a , 1 b , the containers 2 a , 2 b over a partition 6 coupled to each other.

Dabei wird die erste Suspension 1 a von einer Langfaserfraktion und die andere Suspension 1 b von einer Kurzfaserfraktion gebildet, wie sie in der Stoffaufbereitung einer Papiermaschine nach einer Fraktioniervorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Über die Filtervorrichtung sollen so gleichzeitig beide Fraktionen eingedickt werden.This is the first suspension 1 a from a long fiber fraction and the other suspension 1 b formed by a short fiber fraction, as they are provided in the stock preparation of a paper machine after a fractionating device. About the filter device so both fractions are thickened simultaneously.

Die Faserstoffsuspensionen 1 a, 1 b werden über je einen Stoffzulauf 5 a, 5 b in die Behälter 2 a, 2 b geleitet. Durch die Behälter 2 a, 2 b verläuft horizontal eine rotierbar gelagerte, gemeinsame Hohlwelle 3 mit mehreren axial voneinander beabstandeten Filterelementen in Form von Filterscheiben 7.The pulp suspensions 1 a , 1 b are each about a material feed 5 a , 5 b in the containers 2 a , 2 b headed. Through the containers 2 a , 2 B horizontally a rotatably mounted, common hollow shaft 3 with a plurality of axially spaced filter elements in the form of filter discs 7 ,

Die Filterelemente 7 werden dabei von jeweils zwei scheibenförmigen Elementen gebildet, die den Innenraum des Filterelements 7 begrenzen.The filter elements 7 are each formed by two disc-shaped elements, which are the interior of the filter element 7 limit.

Um das Wasser aus den Suspensionen 1 a, 1 b abziehen zu können, steht der Innenraum der Filterelemente 7 über die Hohlwelle 3 mit einer gemeinsamen Unterdruckquelle in Verbindung.To get the water from the suspensions 1 a , 1 b to deduct, is the interior of the filter elements 7 over the hollow shaft 3 with a common negative pressure source in connection.

Auf den Filterelementen 7 bildet sich infolge des Druckunterschieds zwischen der Faserstoffsuspension 1 a, 1 b und dem Innenraum der Filterelemente 7 eine Vliesschicht. Beim Eintauchen der Filterelemente 7 in die entsprechende Faserstoffsuspension 1 a, 1 b gelangt so weitestgehend nur Wasser in den Innenraum der Filterelemente 7 und damit die Hohlwelle 3.On the filter elements 7 forms as a result of the pressure difference between the pulp suspension 1 a , 1 b and the interior of the filter elements 7 a fleece layer. When immersing the filter elements 7 into the appropriate pulp suspension 1 a , 1 b reaches as far as possible only water in the interior of the filter elements 7 and thus the hollow shaft 3 ,

Die sich an den Filterelementen 7 bildende Vliesschicht wird nach dem Auftauchen aus der Suspension 1 a, 1 b über Reinigungselemente in den entsprechenden Stoffauslauf 8 a, 8 b befördert. Diese befinden sich zwischen den Filterelementen 7. Hierzu eignen sich Reinigungsschaber aber auch Reinigungsdüsen, die einen Fluidstrahl auf das betreffende Filterelement 7 richten.The attached to the filter elements 7 forming nonwoven layer is after emergence from the suspension 1 a , 1 b via cleaning elements in the appropriate fabric outlet 8th a , 8th b promoted. These are located between the filter elements 7 , For this purpose, cleaning scraper but also cleaning nozzles, which are a fluid jet to the relevant filter element 7 judge.

Über die Stoffaufläufe 8 a, 8 b kann der jeweilige Dickstoff separat abgeführt und weiterbehandelt werden.About the headboxes 8th a , 8th b , the respective thick material can be removed separately and treated further.

Im Interesse eines einfachen Aufbaus wird das Filtrat 4 beider Behälter 2 a, 2 b gemeinsam über die Hohlwelle 3 abgeführt.In the interest of a simple construction, the filtrate 4 both containers 2 a , 2 b together over the hollow shaft 3 dissipated.

Wegen der unterschiedlichen Beschaffenheit der Suspensionen 1 a, 1 b werden jedoch im Allgemeinen auch unterschiedlichen Mengen an Filtrat 4 aus den Behältern 2 a, 2 b abgeführt. Daher wird der Pegel der Suspensionen 1 a, 1 b in den Behältern 2 a, 2 b von entsprechenden Sensoren überwacht.Because of the different nature of the suspensions 1 a , 1 However, in general, b also become different amounts of filtrate 4 from the containers 2 a , 2 b dissipated. Therefore, the level of the suspensions 1 a , 1 b in the containers 2 a , 2 b monitored by appropriate sensors.

Unterschreitet der Suspensionspegel in einem Behälter 2 a, 2 b einen Sollwert muss mit einer Funktionsstörung bei den Filterelementen 7 auch wegen des niedrigen hydraulischen Drucks im Behälter 2 a, 2 b gerechnet werden. In diesem Fall wird Filtrat 4 aus der Hohlwelle 3 wieder in diesen Behälter 2 a, 2 b zurückgeführt.Below the suspension level in a container 2 a , 2 b a setpoint must be with a malfunction in the filter elements 7 also because of the low hydraulic pressure in the tank 2 a , 2 b be calculated. In this case, filtrate 4 from the hollow shaft 3 again in this container 2 a , 2 b returned.

Diese Rückführung des Filtrats 4 erfolgt gesteuert über Pumpen 11 und Ventile 12 bis der Suspensionspegel wieder in ausreichendem Umfang über dem Sollwert liegt.This recycling of the filtrate 4 controlled by pumps 11 and valves 12 until the suspension level is again sufficiently above the setpoint.

Wird wie hier eine Suspension 1 a mit einem hohem Anteil an langen Fasern und eine weitere Suspension 1 b mit einem hohen Anteil an kurzen Fasern eingedickt, so kann damit gerechnet werden, dass der Pegel bei der Suspension 1 b mit kurzen Fasern in der Regel niedriger liegt. Daher kann u. U. auf Vorrichtungen, die eine Rückführung des Filtrats 4 in den anderen Behälter 2 a ermöglichen, verzichtet werden.Will be like a suspension here 1 a with a high proportion of long fibers and another suspension 1 b thickened with a high proportion of short fibers, it can be expected that the level in the suspension 1 b with short fibers is usually lower. Therefore, u. U. on devices that return the filtrate 4 in the other container 2 a permit, be dispensed with.

Zur Intensivierung des Austauschs der Suspension 1 a, 1 b innerhalb der jeweiligen Behälter 2 a, 2 b besitzen die Filterelemente 7, wie in 2 dargestellt, mehrere radial verlaufende Leisten 9.To intensify the exchange of the suspension 1 a , 1 b within each container 2 a , 2 b have the filter elements 7 , as in 2 shown, several radially extending strips 9 ,

Da die Filterelemente 7 meist aus mehreren kreissektorförmigen Elementen aufgebaut sind, wird die Anbringung vereinfacht, wenn die Leisten 9 zwischen deren Sektoren 10 verlaufen.Because the filter elements 7 are usually constructed of several circular sector-shaped elements, the attachment is simplified when the strips 9 between their sectors 10 run.

Ergänzend aber ebenso alternativ können außerdem mehrere kurze Leisten 9 regelmäßig am Außenumfang der Filterelemente 7 verteilt befestigt werden.In addition, but also alternatively, several short strips 9 regularly on the outer circumference of the filter elements 7 be fastened distributed.

Im Interesse einer optimierten Wirkung der Behälter 2 a, 2 b, werden ihre Funktionselemente, wie Leisten 9 oder Reinigungselemente entsprechend an die zu entwässernden Suspensionen 1 a, 1 b angepasst.In the interests of an optimized effect of the container 2 a , 2 b , become their functional elements, like ledges 9 or cleaning elements according to the suspensions to be dehydrated 1 a , 1 b adjusted.

Außerdem kann auch eine Optimierung der Filterelemente 7 erfolgen, wobei insbesondere Größe und Gestalt der offenen Fläche sowie die Größe ihrer Sieböffnungen wichtig ist.In addition, an optimization of the filter elements 7 be made, in particular the size and shape of the open area and the size of their screen openings is important.

Claims (7)

Verfahren zur Filterung von mehreren Suspensionen (1 a, 1 b) in einer Filtervorrichtung mit mehreren scheibenförmigen Filterelementen (7), die in einem die entsprechende Suspension (1 a, 1 b) aufnehmenden Behälter (2 a, 2 b) rotieren und auf einer rotierenden Hohlwelle (3) befestigt sind, durch die das beim Filtern gebildete Filtrat (4) abgeleitet wird, während zumindest ein Teil der Feststoffe an den Filterelementen (7) zurückgehalten und als Dickstoff aus der Filtervorrichtung abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Filtrat (4) zweier Suspensionen (1 a, 1 b) gemeinsam über die Hohlwelle (3) abgeführt und ein Teil dieses abgeführten Filtrats (4) zumindest zeitweise in wenigstens einen Behälter (2 a, 2 b) dieser Suspensionen (1 a, 1 b) zurückgeführt wird.Method for filtering several suspensions ( 1 a , 1 b ) in a filter device with a plurality of disk-shaped filter elements ( 7 ), which in one the corresponding suspension ( 1 a , 1 b ) receiving containers ( 2 a , 2 b ) rotate and rotate on a rotating hollow shaft ( 3 ) through which the filtrate formed during filtering ( 4 ) while at least some of the solids on the filter elements ( 7 ) and discharged as thick matter from the filter device, characterized in that at least the filtrate ( 4 ) of two suspensions ( 1 a , 1 b ) together over the hollow shaft ( 3 ) and a part of this discharged filtrate ( 4 ) at least temporarily into at least one container ( 2 a , 2 b ) these suspensions ( 1 a , 1 b ) is returned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (7), deren Filtrat (4) gemeinsam über die Hohlwelle (3) abgeführt wird, mit der gleichen Unterdruckquelle verbunden sind.Method according to claim 1, characterized in that the filter elements ( 7 ), whose filtrate ( 4 ) together over the hollow shaft ( 3 ) is discharged, are connected to the same vacuum source. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (4) in einen Behälter (2 a, 2 b) zurückgeführt wird, wenn der Pegel der Suspension (1 a, 1 b) in diesem Behälter (2 a, 2 b) einen Sollwert unterschreitet.Process according to claim 1 or 2, characterized in that the filtrate ( 4 ) into a container ( 2 a , 2 b ) is returned when the level of the suspension ( 1 a , 1 b ) in this container ( 2 a , 2 b ) falls below a setpoint. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (4) aller Suspensionen (1 a, 1 b) gemeinsam über die Hohlwelle (3) abgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filtrate ( 4 ) of all suspensions ( 1 a , 1 b ) together over the hollow shaft ( 3 ) is discharged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtervorrichtung mehr als zwei unterschiedliche Suspensionen (1 a, 1 b) zugeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filter device more than two different suspensions ( 1 a , 1 b ) are supplied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtervorrichtung nur zwei unterschiedliche Suspensionen (1 a, 1 b) zugeführt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the filter device only two different suspensions ( 1 a , 1 b ) are supplied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspensionen (1 a, 1 b) Fasern enthalten und wenigstens eine der, der Filtervorrichtung zugeführten Suspensionen (1 a) einen wesentlich höheren Anteil an langen Fasern aufweist als eine andere dieser Suspensionen (1 b).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the suspensions ( 1 a , 1 b ) fibers and at least one of the, the filter device supplied suspensions ( 1 a ) has a much higher proportion of long fibers than another of these suspensions ( 1 b ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3061477A (en) * 1958-11-07 1962-10-30 Guy Gaudlfrin Filtering apparatus
DE102010039506A1 (en) * 2010-08-19 2012-02-23 Voith Patent Gmbh Process for filtering suspensions of aqueous suspended pulp fibers

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