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JPH10183486A - 抄紙機用稠度制御式ヘッドボックス、その制御装置及び制御方法 - Google Patents

抄紙機用稠度制御式ヘッドボックス、その制御装置及び制御方法

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Publication number
JPH10183486A
JPH10183486A JP9235660A JP23566097A JPH10183486A JP H10183486 A JPH10183486 A JP H10183486A JP 9235660 A JP9235660 A JP 9235660A JP 23566097 A JP23566097 A JP 23566097A JP H10183486 A JPH10183486 A JP H10183486A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
consistency
stock
headbox
distribution
head box
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9235660A
Other languages
English (en)
Inventor
Rudolf Muench
ミュンヒ ルドルフ
Ulrich Begemann
ベゲマン ウルリッヒ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Original Assignee
Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH filed Critical Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Publication of JPH10183486A publication Critical patent/JPH10183486A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0027—Paper-making control systems controlling the forming section
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/08—Regulating consistency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G17/00—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property
    • G01G17/02—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property for weighing material of filamentary or sheet form
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S162/00—Paper making and fiber liberation
    • Y10S162/09—Uses for paper making sludge
    • Y10S162/10—Computer control of paper making variables
    • Y10S162/11—Wet end paper making variables

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 縦分布障害の低減したヘッドボックスを提供
することにより、雑音のある分布データからの横分布の
良好かつ迅速な抽出を可能とし、このようなヘッドボッ
クスの制御を、一層厳密に可能としうるヘッドボックス
を制御する制御装置及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、抄紙機用稠度制御式ヘッドボ
ックスであって、共通のパルプスラリー供給管と、前記
共通の供給管から分岐した多数の紙料供給管と、前記多
数の紙料供給管の個々の紙料供給管内でパルプスラリー
流の組成を調節する手段とを備えるものに関する。本発
明は、区分ごとに紙料稠度を制御する少なくとも１つの
紙料稠度センサが設けられていることを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提部
分に記載された抄紙機用稠度制御式ヘッドボックス、請
求項１０の前提部分に記載されたこのようなヘッドボッ
クス用の制御装置、そして請求項１４の前提部分に記載
された制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】抄紙機用の少なくとも部分的に区分構成
された稠度制御式ヘッドボックスは、ドイツ国特許公報
第４，３１６，０５４号により公知である。それによる
と、供給されたパルプスラリーを、区分ごとに調節する
ことが可能である。
【０００３】このようなヘッドボックスにおいて、特
に、体積流量の区分ごとの調節を介して繊維配向の横分
布調整を行う一方、稠度の区分ごとの調節を行うことに
よって、坪量横分布の調整は行うことができる。
【０００４】希釈液の調量添加制御は、一般に制御器に
よって行われる。実際の坪量横分布は、ヘッドボックス
の外側、例えばワイヤ領域内で、一定の時間間隔ΔＴを
置いて検出され、制御器内に蓄えられた目標分布と比較
される。
【０００５】実際分布と目標分布とに偏差がある場合、
ヘッドボックスの個々の区分内で操作部を適切に作動さ
せることによって、稠度は希望値に調整される。
【０００６】このような横分布制御系で作動するヘッド
ボックスは、例えばドイツ国特許公報第４，２３９，８
４５号に開示されている。この公報の内容の全体は、本
明細書の記載内容に対して参考となる。
【０００７】しかし、ドイツ国特許公報第４，２３９，
８４５号に記載された、このような坪量横分布制御系で
達成可能な横分布特性は、特定の設備において現れる坪
量分布縦変動によって限定されている。
【０００８】坪量縦変動の主原因は、紙料噴流中の稠度
変動にあり、稠度変動の主原因は、高濃度紙料（スラッ
シ・ストック）及び戻り水（バックウォータ）中の変動
に、また高濃度紙料と戻り水との混合不均一にある。更
に、供給配管中に壁摩擦に基づいて分離過程が現れるこ
とがある。
【０００９】また、制御回路中の障害、例えば操作部の
ヒステリシスや、測定雑音や制御器パラメータ化も、高
濃度紙料調量の変動をもたらすことがある。最後に、品
種変更後又は設備始動時の過渡現象に基づいて、ヘッド
ボックス内で稠度変動が現れることがある。
【００１０】従来の稠度制御方法では、坪量縦分布測定
信号の品質が悪いため、坪量縦分布中の稠度変動を十分
に抑制することが不可能であった。実際横分布を測定す
るとき、不可避的坪量縦偏差及び残留偏差が、一種の雑
音として現れた。
【００１１】それにもかかわらず、横分布制御系のため
に十分に正確な測定値を得ることができるようにするた
めに、測定値を適切に強くフィルタリングすることによ
って、プロセス雑音は抑制された。このフィルタリング
に基づいて、横分布制御系の制御介入は、大きな時間間
隔又は過度に小さな振幅でのみ行われた。
【００１２】その結果、制御系の過渡応答が緩慢とな
り、制御系によって調整可能な横分布は、雑音のある分
布データに基づき、横分布中のランダム成分によって限
定されていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、縦分
布障害の低減したヘッドボックスを提供することによ
り、雑音のある分布データからの横分布の良好かつ迅速
な抽出を可能とし、これにより、このようなヘッドボッ
クスの制御を、先行技術におけるよりも、一層厳密に可
能としうるヘッドボックスを制御する制御装置及び方法
を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、請求項１に記載されたヘッドボックス、請求項１
０に記載された制御装置、そして請求項１４に記載され
た制御方法によって解決される。
【００１５】ヘッドボックスの各区分の紙料稠度制御系
は、供給されたパルプスラリーの稠度変動に由来する縦
分布変動を、従来よりもすぐれた方法で、迅速に補償す
ることを可能とする。これにより、坪量横分布センサに
よって抄紙機領域内のヘッドボックスの背後で検出され
る坪量横分布は、強い雑音が少なく、従って一層迅速に
求めることができる。こうして、横分布偏差がある場合
の補償を、十分に高い速度で行うことができる。
【００１６】紙料稠度センサによる紙料稠度の測定は、
ヘッドボックスのさまざまな箇所で可能である。ごく安
価な一実施態様では、紙料稠度センサは、共通のパルプ
スラリー供給管内に配置するか、又は還流部内にも配置
することができる。
【００１７】特別に好ましい一実施態様では、各区分に
付属して、独自の紙料稠度センサが設けられ、これによ
り、例えば共通の供給管若しくは分配管内で、平均組成
に関する稠度制御が可能となるだけでなく、紙シートの
各区分の縦分布変動の厳密な補償が可能となる。
【００１８】本発明では、紙料稠度センサに関して、稠
度の絶対値を厳密に検出するのでなく、所定の平均値か
らの稠度の偏差、若しくは所定の平均値を中心とする稠
度の変動、を厳密に検出する測定原理を利用することが
可能である。しかし、これらの偏差若しくは変動はきわ
めて高い分解能で求めなければならない。
【００１９】そのために、第１実施態様では、紙料稠度
センサは測定信号として光信号を使用している。この測
定原理に基づいて、光の散乱や光の反射を利用して、又
は粒子計数器を利用して、紙料稠度を求めることが考え
られる。
【００２０】好ましい最後の実施態様では、紙料稠度セ
ンサが、光を発生するレーザと光信号を検出するフォト
ダイオードとを含んでいる。紙料稠度センサの配置され
ているヘッドボックスの区分を通過する毎秒当り粒子数
は、このような配置によって、時間単位ごとに計数する
ことができる。次に、所定の平均値に対する偏差を算定
することができる。
【００２１】しかし、必ずしも正確な粒子数を求める必
要はない。稠度の変動を検出しなければならないだけで
あるので、簡易なある実施態様では、正確な粒子数を求
めるのではなく、そのための間接的尺度、例えばフォト
ダイオードでの毎秒当り明暗移行数、又はその「ちらつ
き強度」を利用すれば十分である。
【００２２】測定信号として光信号を使用する代わり
に、本発明の一展開では、例えばマイクロ波信号等の他
の測定原理に基づいて、紙料稠度センサを構成すること
も可能である。
【００２３】本発明は、改良されたヘッドボックスの他
に、このような稠度制御式の特に区分式のヘッドボック
スのための制御装置をも提供する。
【００２４】この制御装置は、坪量横分布制御器を補足
して、坪量横分布制御系に縦接された紙料稠度制御器を
含んでいる。即ち、紙料稠度制御系は、坪量横分布制御
系の後段に設けられており、かつ、紙料稠度が坪量横分
布に比較して迅速に変化する量であるので、通常、本質
的に高い制御速度で作動する。
【００２５】本発明の一展開では、ヘッドボックスの外
側で坪量横分布センサによって測定された坪量横分布実
際値から、制御器において紙料稠度制御器用目標値が求
められ、この目標値を基準として変動が算定され、こう
して制御系が解除される。
【００２６】先に述べたように、本発明の有利な一展開
では、紙料稠度の絶対値を紙料稠度制御系の基礎とする
のではなく、所定の目標値から紙料稠度に偏差があると
きに差信号を発生して、制御系の基礎とするだけとする
ことができる。
【００２７】紙料稠度は、迅速に変化する制御量である
ので、この量が坪量横分布よりも高い標本化周波数で読
み込まれると、特に有利である。
【００２８】上記制御装置の他に、本発明は、更に請求
項１４に記載された制御方法をも提供する。この制御方
法は、請求項１４に従属する従属請求項で展開されてい
る。
【００２９】
【実施例】次に、図面と１実施例とに基づいて、本発明
を詳しく説明する。
【００３０】稠度制御式ヘッドボックスの一例としての
図１に示す区分式ヘッドボックスは、パルプスラリー用
中央供給管１を含んでいる。この供給管は、多数の個別
区分に分割されている。以下に説明する実施例では、本
発明による考えをそれに限定することなく、ヘッドボッ
クスの各区分が、少なくとも一部を個々の紙料供給管２
として構成されている。
【００３１】共通の供給部を介して送り込まれるパルプ
スラリーが、個々の紙料供給管２に分配される。多数の
紙料供給管の各々に、それぞれ、少なくとも１つの希釈
剤供給管３が設けられており、この希釈剤供給管３を介
して、希釈剤例えば希釈水を、或は希釈されたパルプス
ラリーも、各紙料供給管２に導入することができる。こ
れにより、混合箇所４の背後で、各供給管２内のパルプ
スラリーの紙料稠度を希望値に調整することができる。
【００３２】この希望値は、当然に付属のヘッドボック
スの区分内にも存在する。個々のパルプスラリー供給管
２を介して、パルプスラリーは、ヘッドボックスの区分
式乱流発生器５に送り込まれる。紙料は、ノズル６を介
して例えば、紙シート７を形成する成型ワイヤに塗布さ
れる。ヘッドボックスのノズル６から一定の距離を置い
て、紙シートの坪量横分布がセンサ８によって測定され
る。このセンサは、書き込まれた紙シート移動方向を横
切って移動し、例えば電動機９によって駆動することが
できる。
【００３３】坪量横分布センサ８によって求められたデ
ータは、測定線１０を介して制御計算機１２に転送さ
れ、図に符号１４で示したような坪量横分布は、制御計
算機１２で算出される。
【００３４】本発明による稠度制御系がないと、坪量横
分布測定は、上で述べたように、坪量の縦変動に基づい
て強い雑音を有するものとなる。この雑音を抑制するた
めに、従来の配置内に適宜なフィルタを設けておくこと
ができる。しかし、これにより横分布制御系の制御介入
はごく稀に行われるだけとなり、又は十分に高い振幅で
は行われなくなる。
【００３５】本発明による制御装置は、先行技術である
ドイツ国特許公報第４，２３９，８４５号に記載された
制御器と同様に、坪量横分布の制御を含んでいる。この
制御は、制御計算機１２によって、個々の希釈剤供給管
３内に付属して設けられる各操作部１６の駆動を通して
行われる。これらの操作部は、好ましくは制御弁として
構成されている。電気機械式制御弁を使用するのが特に
好ましく、この制御弁は、導線１８を介して駆動するこ
とができる。
【００３６】本発明においては、坪量横分布制御系の他
に、例えばドイツ国特許公報第４，２３９，８４５号に
従って、各紙料供給管４に付属して、紙料稠度制御器２
０が設けられている。好ましい一実施態様においては、
紙料稠度制御系は坪量横分布制御系の後段に設けるか、
または接接しておくことができる。
【００３７】この紙料稠度制御系は、各区分若しくは個
々の各紙料供給管３用の制御器２１を含んでいる。この
制御器２１に紙料稠度センサ２２が接続されている。本
発明によるヘッドボックスのこの実施態様では、各紙料
供給管４内に紙料稠度センサ２２が設けられており、こ
のセンサは、混合箇所４の下手に配置されている。
【００３８】ヘッドボックス内部の他の箇所に、紙料稠
度センサを位置決めすることも勿論可能である。例えば
簡易な一実施態様では、個々の紙料供給管２内に配置す
る代わりに、共通の供給管１内に紙料稠度センサを配置
することも考えられる。このセンサによって求められた
測定信号は、次に各紙料供給管２のさまざまな制御器２
１に転送され、この信号に応じて、希釈水を各紙料供給
管２に供給するか、又は水量を全般的に変化させるため
の操作部が駆動される。
【００３９】この実施例では、更に、坪量横分布制御用
にも、稠度制御用にも操作部として同一の操作部１６が
使用され、紙料供給管２ごとに１つの希釈剤供給管３が
設けられているだけである。
【００４０】駆動可能な２つの分離した弁を有する２つ
の分離した希釈剤供給管を設け、一方の弁を坪量横分布
の制御に利用し、他方の弁を稠度制御に利用すること
も、当然に可能である。
【００４１】他の実施態様として、稠度センサ２２を、
還流部内にも配置しておくことができる。本発明の主な
考えは、稠度センサの配置が異なるにもかかわらず、上
に示した３つの事例において適用されている。つまり、
本発明によれば、区分式ヘッドボックスに至る各供給管
２内で、稠度は別々に制御される。
【００４２】紙料稠度絶対値の代わりに、前記値からの
偏差を求めるだけのセンサを、紙料稠度センサとして考
えることができる。このようなセンサは、例えば、光を
測定信号として使用する粒子計数器である。
【００４３】フォトダイオードとレーザ光線発生装置と
を含む粒子計数器によって、稠度の変動は、ごく正確に
確認することができる。粒子数の代わりに、フォトダイ
オードでの毎秒当り明暗移行数のみを、又はフォトダイ
オードでの「ちらつき強度」を、稠度変動の尺度とし
て、従って制御の尺度として使用することも可能であ
る。
【００４４】光に基づいて稠度変動を求める他の測定原
理には、例えば光の散乱又は光の反射がある。光の代わ
りに、パルプスラリーの稠度変動に敏感な他の測定信号
を使用することも勿論可能である。その一例は、マイク
ロ波を利用することである。マイクロ波がパルプスラリ
ー中に送り込まれ、その応答関数が貫流するパルプスラ
リーに基づいて、変動制御のために評価される。
【００４５】本発明によるこの構造のヘッドボックスに
よって、ヘッドボックスの区分に至る各紙料供給管２内
の稠度変動は、きわめて高い限界周波数で補償すること
ができる。この場合、センサ８で坪量横分布信号が得ら
れるが、この信号は従来の信号に比べて、強い雑音がは
るかに少なく、従って坪量横分布制御系の一層迅速かつ
厳密な介入が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヘッドボックスと付属の制御装置
と紙シート初端部分との原理図である。
【符号の説明】
１ パルプスラリー供給管 ２ 紙料供給管 ３ 希釈剤供給管 ４ 混合箇所 ５ 乱流発生器 ６ ノズル ７ 紙シート ８ センサ ９ 電動機 １０ 測定線 １２ 制御計算機 １４ 坪量横分布 １６ 操作部 １８ 導線 ２１ 制御機 ２２ 紙料稠度センサ

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 抄紙機用稠度制御式ヘッドボックスであ
    って、共通のパルプスラリー供給管（１）と、前記共通
    の供給管（１）から分岐した多数の区分と、前記多数の
    区分の個々の中の区分内で、パルプスラリー流の組成を
    調節する手段とを備えるものにおいて、 前記区分ごとに、紙料稠度を制御する少なくとも１つの
    紙料稠度センサ（２２）が設けられていることを特徴と
    する、抄紙機用稠度制御式ヘッドボックス。
  2. 【請求項２】 紙料稠度センサ（２２）が、多数の区分
    内に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の
    抄紙機用稠度制御式ヘッドボックス。
  3. 【請求項３】 紙料稠度センサ（２２）が、各区分内に
    配置されていることを特徴とする、請求項２記載の抄紙
    機用稠度制御式ヘッドボックス。
  4. 【請求項４】 紙料稠度センサ（２２）が、紙料分配管
    の還流部内に配置されていることを特徴とする、請求項
    １記載の抄紙機用稠度制御式ヘッドボックス。
  5. 【請求項５】 紙料稠度センサ（２２）が、共通の供給
    管（１）内に配置されていることを特徴とする、請求項
    １記載の抄紙機用稠度制御式ヘッドボックス。
  6. 【請求項６】 紙料稠度制御系が、変動制御系であるこ
    とを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の抄紙
    機用稠度制御式ヘッドボックス。
  7. 【請求項７】 紙料稠度センサ（２２）が、測定信号と
    して光信号を使用することを特徴とする、請求項１〜６
    のいずれかに記載の抄紙機用稠度制御式ヘッドボック
    ス。
  8. 【請求項８】 紙料稠度センサ（２２）が、光を発生す
    るレーザと光信号を検出するホトダイオードとを有する
    ことを特徴とする、請求項７記載の抄紙機用稠度制御式
    ヘッドボックス。
  9. 【請求項９】 紙料稠度センサ（２２）が、測定信号と
    してマイクロ波信号を使用することを特徴とする、請求
    項１〜６のいずれかに記載の抄紙機用稠度制御式ヘッド
    ボックス。
  10. 【請求項１０】 区分の、少なくとも一部が、分離した
    紙料供給管（２）となっていることを特徴とする、請求
    項１〜９のいずれかに記載の抄紙機用稠度制御式ヘッド
    ボックス。
  11. 【請求項１１】 抄紙機の稠度制御式ヘッドボックス用
    制御装置であって、 ヘッドボックスの外側に配置されて紙シートの坪量横分
    布を検出する少なくとも１つの坪量横分布センサ（８）
    と、 坪量横分布を制御する制御器（１２）と、多数の区分の
    中の個々の区分内で、パルプスラリー流の組成を調節す
    る手段とを備えるものにおいて、 制御装置が、坪量横分布制御系に縦続された紙料稠度制
    御器（２０）を含み、この紙料稠度制御器（２０）が、
    ヘッドボックスの多数の区分の中の各区分内で紙料稠度
    を制御するようになっていることを特徴とする制御装
    置。
  12. 【請求項１２】 紙料稠度制御器（２１）用目標値が、
    坪量横分布に基づいて、制御器（１２）によって設定さ
    れるようになっていることを特徴とする、請求項１１記
    載の制御装置。
  13. 【請求項１３】 紙料稠度制御器（２１）が、設定され
    た目標値から紙料稠度に偏差のあるとき、差信号を発生
    する紙料稠度センサ（２２）を含むことを特徴とする、
    請求項１１又は１２記載の制御装置。
  14. 【請求項１４】 紙料稠度制御器（２１）が、坪量横分
    布制御系よりも本質的に高い標本化周波数で作動される
    ようになっていることを特徴とする、請求項１１〜１３
    のいずれかに記載の制御装置。
  15. 【請求項１５】 ヘッドボックスの個々の区分の、少な
    くとも一部を、分離した紙料供給管（２）としてあるこ
    とを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれに記載の制
    御装置。
  16. 【請求項１６】 抄紙機の稠度制御式ヘッドボックスを
    制御する方法であって、 ヘッドボックスの外側で紙シートの坪量横分布をΔＴの
    標本化周波数で求めるステップ、 制御器内に蓄えられた坪量横分布の目標分布と比較する
    ステップ、 実際値と目標値とに偏差のあるとき、ヘッドボックスの
    各区分に付属した操作部を作動させるステップを含むも
    のにおいて、 ヘッドボックス内の任意の箇所で、パルプスラリーの紙
    料稠度をΔｔの標本化周波数で求めるステップ、 紙料稠度実際値を紙料稠度目標値と比較するステップ、 偏差のあるとき、ヘッドボックスの各区分に付属した操
    作部を作動させるステップ、を具備することを特徴とす
    る方法。
  17. 【請求項１７】 紙料稠度を求めるとき、絶対値を測定
    するのではなく、目標値からの偏差のみを測定し、偏差
    のあるとき、ヘッドボックスの各区分に属する操作部を
    作動させるようになっている、請求項１６記載の抄紙機
    の稠度制御式ヘッドボックスを制御する方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１６の第１工程で求めた坪量横
    分布値から、紙料稠度目標値を形成することを特徴とす
    る、請求項１６又は１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 紙料稠度、若しくは設定された目標値
    からの紙料稠度の偏差を求めるための標本化周波数Δｔ
    が、坪量横分布用標本化周波数ΔＴよりもはるかに小さ
    いことを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれかに記
    載の方法。
JP9235660A 1996-08-30 1997-09-01 抄紙機用稠度制御式ヘッドボックス、その制御装置及び制御方法 Pending JPH10183486A (ja)

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DE19634996A DE19634996C2 (de) 1996-08-30 1996-08-30 Stoffdichtegeregelter Stoffauflauf mit Papierstoffkonsistenzregelung
DE19634996.6 1996-08-30

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