CN107580540A - 用于连续加热材料的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连续地加热由基本上非金属材料制成的材料的装置，该装置包括：连续炉(1)，该连续炉用于连续地加热无限循环传送带(10)上的材料(3)，其中，该连续炉(1)具有多个磁控管(4)和波导件(5)，多个磁控管用于产生电磁波，而这些波导件具有用于将电磁波馈送到辐射腔室(14)中的排出开口(6)，以及这些波导件(5)的排出开口(6)具有主要轴线。本发明的特征在于，在至少两个排出开口(6)设置成沿生产方向(15)和/或横向于生产方向的最靠近的相邻件的情形中，这些排出开口(6)的主要轴线(23)夹出大于0°的角度，和/或排出开口(6)的面积的焦点(24)的连接线(25)与相对于生产方向(15)的垂线夹出大于0°的角度。

Description

用于连续加热材料的装置

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于连续加热由基本上非金属材料制成的材料的装置。

连续加热材料、尤其是由基本上非金属材料制成的材料在产品和中间产品的许多领域方面具有决定性的作用。

具体地说，在将粉粹和/或制浆生物质、木材或类木材材料压制以形成材料板时，连续加热材料具有决定性的意义。此类材料板的示例是中密度纤维的MDF板、定向刨花板(OSB)、胶合板(LVL、OSL)、纤维绝缘板/垫等等。为了增大连续操作压力机的生产能力，还已知在材料进入到压力机之前利用合适的装置来加热材料，该材料被散布以形成非织造材料或条带。由于在压制开始时的较高热量水平，压力机花费较短的时间来彻底地加热非织造材料。因此，该压力机能设计成更短或更快地操作。热空气或蒸汽预加热器或使用高频辐射(HF、MW)用以在连续微波炉中预热已被证明是成功的，该连续微波炉在下文称为连续炉。物理原理是基于在由待加热材料吸收微波期间、机电能量向热能量的转换。

从EP 2 247 418B1中已知用于在压力机之前加热非织造材料的方法和装置。在该文献中提出，针对每个压力机平坦侧部，20至300个具有磁控管的微波发生器设置在连续炉中，这些磁控管具有3至50kW的功率并且具有2400至2500MHz的频率范围。装置和方法所需的较大数量的发生器以及所使用的频率有利地致使在所使用微波频率下、加热腔室中的较小尺寸辐射开口。该发明仅仅向本领域技术人员教示了使用具有相等功率的多个微波发生器并且因此还均匀地控制这些微波发生器。

在该专利文献中描述的装置和方法已证明它们在工业应用中有价值，但对于某些工业应用能得以进一步改进。

此外，通常还已知借助合适的装置来使得在下文中被称为辐射腔室的加热腔室内的微波均匀化。此类装置例如是金属转子。替代地，能将待加热材料放置在旋转转台上。辐射腔室内辐射的此种均匀化也可用在施加有多个微波发生器(之后称为磁控管)的连续炉中，即使已借助传送带将待加热材料持续地引导通过辐射腔室仍如此。

与安全相关实施例或者用于引入和排出材料的连续炉的气闸技术的其它实施例相关的细节在改进现有技术中进行描述并且并非是本发明的主题。

在上述现有技术中，多个磁控管用于产生对材料的所需加热。此种努力似乎是合理的，因为能在不将湿气引入到材料中的情形下加热该材料，否则例如在利用蒸汽的情形下会引入湿气。通过降低每单位最终产品的比能量消耗来补偿较高的能量引入和与之相关的成本。

上述现有技术具有如下缺点：尽管用于使得辐射腔室、例如摇摆件、移动材料中辐射均匀化的上述可能性，但加热结果是过度不规则的。产生未足够加热的热点或热区域确保在压力机中固化材料期间的问题。具体地说，在生产材料板时，温度分布中的此种不均匀性导致材料板的减小的侧向拉伸强度且由此导致废弃物或低质量材料。

本发明的目的是改进装置和方法，以使得确保材料的均匀加热。

本发明在该情形中涉及一种用于连续地加热由基本上非金属材料制成的材料的装置，该装置包括连续炉，该连续炉用于连续地加热环形循环传送带上的材料，其中，该连续炉具有多个磁控管和波导件，这些磁控管用于产生电磁波，而这些波导件具有用于将电磁波馈送到辐射腔室中的排出开口，其中，波导件的排出开口具有主要轴线。

根据本发明的装置实现的所述目的在于，在至少两个排出开口沿生产方向和/或横向于生产方向设置成最靠近的相邻件(相邻开口)的情形中，排出开口的主要轴线夹出大于0°的角度，和/或排出开口的面积的焦点的连接线与相对于生产方向的垂线夹出大于0°的角度。

如果并未另外限定，之后将主要轴线理解为波导件的排出开口的最长轴线。在矩形排出开口的情形中，主要轴线应理解为较长的中心垂线，在方形排出开口的情形中，主要轴线应理解为中心垂线，在椭圆形排出开口的情形中，主要轴线应理解为最长直径，而在圆形排出开口的情形中，主要轴线应理解为直径。针对最靠近的相邻件的布置，为此仅仅考虑排出开口的面积的焦点沿生产方向以及横向于该生产方向的距离。横向于生产方向的最靠近的相邻件由焦点横向于生产方向的最短距离而产生，而沿生产方向的最靠近的相邻件由沿生产方向的最短距离而产生。

本发明已认识到的是，波导件的排出开口在辐射腔室中的布置具有尤为重要的意义。因此，本发明具有如下优点：借助排出开口的主要轴线的有针对性地枢转，和/或排出开口的面积的焦点的连接线相对于至少两个排出开口在生产方向上的垂线的枢转，引入到材料中的热量能在特定程度上受影响并且具体地说导致热量引入的均匀化，该至少两个排出开口设置成沿生产方向和/或横向于生产方向的最靠近的相邻件。因此，材料中的温度分布变得更为均匀，这会对材料的特性具有影响。能有利地抑制热点、由此抑制在连续炉中传送材料期间发生增大能量引入的区域。该材料均匀地热透，这也对后续的过程具有有利的效果。排出开口或磁控管的数量相应地最终取决于待加热材料。然而，根据本发明的排出开口的布置也会使得能够有针对性地引入热量，这取决于材料(针对材料定制)。借助根据本发明的排出开口的此种偏移布置，微波辐射的向量现以不同的角度进入材料，这会导致在材料自身中不同强度的激励。此外，还有利地是，迄今为止未被微波辐射获取的或者仅仅借助微波辐射间接地加热的区域现也可通过有针对性地布置被设置成最靠近的相邻件(相邻开口)的排出开口来具有施加于这些区域的微波辐射。

该材料较佳地设置成传送带上的无限条带并且具有两个平坦侧部(平坦面)，其中，这些平坦侧部中的一个搁置在传送器带上并且沿生产方向具有至少两个边缘。

以较佳的方式，将排出开口的主要轴线之间的角度选择为小于或等于180°，较佳地小于或等于90°。

替代地或组合地，将排出开口的面积的焦点的连接线与相对于生产方向的垂线之间的角度选择为小于90°。能相对于连接线从生产方向上的垂线并且还能从相对于生产方向上的垂线从连接线执行对排出开口的面积的焦点的连接线的角度的测量。

尤其较佳地是，排出开口的主要轴线垂直于彼此。设置成最靠近的相邻件的排出开口的此种“型式”能仅仅以局部受限的方式设置，另一方面也可设置在整个连续炉中。

在一个较佳实施例中，压力机沿生产方向连接在连续炉的下游。将连续炉和压力机之间的传送路线选择为尽可能短，由此材料仅仅受到最小的热量损失。

替代地或组合地，该装置能够连续生产材料、较佳地用于生产材料板。材料板具体地理解为诸如刨花板、纤维板或OSB板的木质材料板，但也可理解为能借助压力机、具体地说借助连续压力机生产的塑料板或其它板。具体地说，在连续压力机中生产材料板时，由用于加热的装置均匀地加热的初始材料使得能够由于传送带的增大速度而更快速地压制材料或者压力机本身能够实施为更短。

替代地或附加地，控制或调节装置设置成用于控制个别的或成组的磁控管，以利用不同的功率来操作这些磁控管，用于较佳地沿生产方向和/或横向于生产方向产生差异化的功率分布。因此，能不仅经由排出开口的布置、而且还经由功率来控制或调节微波引入。

波导件的排出开口有利地设置在相对于传送带的平面平行或成角度的一个或多个平面中。

较佳地是，圆形、方形、矩形和/或椭圆形波导件设置成具有对应的排出开口。能设置仅仅一种横截面的波导件和/或一种类型的排出开口，或者也可混合地设置各种波导件。

替代地或附加地，排出开口相对于生产方向纵向地和横向地设置成排和成列。因此，能存在排出开口的全局和/或规则的布置，这通过排出开口以其半轴线或焦点的连接线垂直于生产方向的成角度的布置而局部地中断。

在又一实施例中，该控制或调节装置能够基于待生产的材料和/或产品调取预定功率分布，并且在连续炉中调节这些预定功率分布。

磁控管较佳地具有不同的功率。取决于材料，具体地说从能量方面来看，有利地是使得各个磁控管事先装配有较低功率。

较佳地设有具有0.5至20kW、较佳地高达6kW的功率的磁控管。

替代地或组合地，用于电磁波的被动和/或主动分配装置设置在辐射腔室中。这样，能实现对波的分配的进一步均匀化，这最终对将热量引入材料具有有利的效果。

在又一实施例中，排出开口设置成，使得这些排出开口能手动地或借助控制和调节装置转动。这使得能够有针对性地控制排出开口且由此控制将能量引入到材料中。因此，实现在过程期间材料改变的可能性并且由此装置能够以适合于新材料的方式改变，而无需重新调整时间。

将基于附图更详细地解释本发明的细节和示例性实施例。

在附图中：

图1示出具有由材料制成的条带的装置的示意侧视图(顶部)和相关联的示意俯视图(底部)，该条带沿生产方向被引导通过连续炉和双带式压力机，

图2示出连续炉的辐射腔室的覆盖件的俯视图，该连续炉具有示例性布置的波导件(Hohlleiter，波导管)，

图3示出剖过辐射腔室的根据图2的沿生产方向的截面X3。

图1在顶部示出装置的示意侧视图并且在底部示出装置的相关联示意俯视图，该装置具有两个循环回转的钢带，这些钢带将条带状材料3拉过压力机2、即沿生产方向15拉过连续炉1和连续操作压力机2。在该情形中，材料3在传送带10上从左侧被传送通过连续炉1，在此，该材料在辐射腔室14中加热、传递至压力机2并且经压制并在这里固化以形成产品8。

取决于装置的实施例，为了更高的效率，不仅能从一个上部或下部平坦侧设置辐射腔室14，而且辐射腔室14’也能从另一平坦侧将微波施加于材料3。具体地说，如果由于来自一侧的微波的渗透深度不足，而无法充分地热透材料3或者须增大用于加热的功率时，这种设置会是需要的。除了屏蔽壳体11以外，连续炉1还具有围绕辐射腔室14的吸收器12，该吸收器吸收入口和出口侧上的过量微波，并且除了这里仅仅示出的闸门以外，防止微波从连续炉1离开。闸门和/或吸收器12实施为高度可调节的和/或宽度可调节的，以适应于通过该闸门和/或吸收器的材料3的各种高度和宽度。

该装置可具有控制或调节装置17，该控制或调节装置能够控制多个磁控管4的功率，用以产生微波。具体地说，该控制或调节装置17能单独地或成组地控制磁控管4。该控制或调节装置17较佳地可操作地连接于存储装置和/或计算单元，该存储装置和/或计算单元已包含分别用于设定连续炉1或磁控管4的公式或预定帧数据。具体地说，这里能存储计算原理，基于这些计算原理，该控制或调节装置17结合操作者关于材料3和/或待生产产品8的类型的输入来实施方案或各种设定，连续炉1能借助上述方案或设定、结合下游压力机2以对于材料3最佳且无害的范围来操作。

在替代的或组合的实施例中，测量装置16能沿生产方向15设置在连续炉1之前，且测量装置18能设置在连续炉1之后以及用于材料3的压力机2之前。替代地或组合地，用于产品8的测量装置20可设置在压力机2的出口处。所有这些提及的测量装置或者可能的其它测量装置共享如下特征，即这些测量装置可操作地连接于控制或调节装置17并且能将这些测量装置的测量结果传递至该控制或调节装置。这些测量值是用于控制或调节算法的基础，并相应地致使在控制或调节装置17中产生对应的指令，并且将这些指令分别传递至设置在这里的连续炉1或磁控管4。

替代地或组合地，生产设施的又一些现有装置或设施的控制中心分别能可操作地连接于控制或调节装置17以传递数据。

这些测量装置16、18、20较佳地能够分别对材料3或产品8的宽度19执行分段地测量。

例如图1中进一步示出地是，材料3以一高度施加于传送带10，且该高度与宽度19相比较小。较佳地是，材料3以该宽度19在后续压力机2中压制以形成产品8。因此，材料3较佳地是条带状的，在该情形中具有上部和下部平坦侧(上平面和下平面)，其中，一个平坦侧抵靠在传送带10上并且形成两个边缘7。

图2示出以图3所示截面X2-X2对辐射腔室14的覆盖件22沿生产方向15剖取的从下往上的俯视图。图3示出剖过根据图2的辐射腔室14的截面X3-X3的对应视图，其中，生产方向15沿绘制平面定向。

组合地考虑两个图2和3，得出辐射腔室14的以下实施例。磁控管4较佳地单独地设置在储柜13中并且相对于辐射腔室14侧向地设置，以便于更好触及、尤其是便于维护或更换目的。储柜13具有通道，连接于磁控管4的波导件5通过这些通道将微波传导至辐射腔室14，并使得微波经由与覆盖件22中的开口对应的排出开口6引入到辐射腔室14中。在俯视图中可识别到的是，排出开口6以横向于生产方向15的多个排R(R_n、R_n+1)以及纵向于生产方向15的多个列S(S_n、S_n+1)设置。

排出开口6在辐射腔室14上布置的方式取决于连续炉1的使用、微波辐射的频率且具体地说还取决于待加热材料3的类型和体积，微波辐射的频率对于波导件5且由此对于排出开口6的尺寸具有影响。因此，可使用仅少量的磁控管4，其中，须设置至少两个磁控管。这些磁控管则形成沿任意方向的排。然而，较佳地是，至少多个磁控管4设置成排R并且能借助控制或调节装置17使用差异化的功率分布9来控制。一个排R已使得能够在宽度19上差异化地加热材料3，该排可能但并非必须相对于生产方向横向地设置，而是以相对于生产方向成一角度(并非是与其平行)设置。

此外，两个排出开口6的主要轴线23借助示例在图2中的左下角部中示出。在该示例性实施例中，矩形排出开口6的主要轴线23相对于彼此形成角度90°。从左下方排出开口6观察，在同一排R1中与上述排出开口相邻布置的排出开口6形成横向于生产方向15的最靠近的相邻者(相邻开口)，而设置在其中示出主要轴线23的列S2中的排出开口6则形成沿生产方向15的最靠近的相邻者(相邻开口)。

两个相邻的开口6也借助示例在图2中的右上角部中指示，排出开口6的面积的(以点示出)的焦点24由连接线25所连接。该连接线25相对于生产方向15上的垂线夹出一角度。

根据图3，能设有第二辐射腔室14’，该第二辐射腔室设置成相对于材料3与第一辐射腔室14相对并且由此设置在传送带10下方。该第二辐射腔室较佳地在磁控管/波导件/排出开口方面具有与辐射腔室14相同的构造。待加热材料3在这里具有预定宽度19并且抵靠在通过连续炉1行进的传送带10上。材料3形成为基本上条带形的、具有两个平坦侧并且在每侧上具有一个边缘7。

附图标记列表

1 连续炉

2 压力机

3 材料

4 磁控管

5 波导件

6 排出开口

7 边缘

8 产品

9 功率分布

10 传送带

11 壳体

12 吸收器

13 储柜

14 辐射腔室

15 生产方向

16 测量装置

17 控制或调节装置

18 测量装置

19 宽度

20 测量装置

21 纵向中心线

22 覆盖件

23 主要轴线

24 焦点

25 连接线

R 横向于生产方向15的排出开口的排

S 沿生产方向15的排出开口的列

L 磁控管4的功率。

Claims (15)

1.一种用于连续地加热由基本上非金属材料制成的材料的装置，所述装置包括：

连续炉(1)，所述连续炉用于连续地加热无限循环传送带(10)上的材料(3)，

其中，所述连续炉(1)具有多个磁控管(4)和波导件(5)，所述多个磁控管用于产生电磁波，而所述波导件具有用于将所述电磁波馈送到辐射腔室(14)中的排出开口(6)，

其中，所述波导件(5)的排出开口(6)具有主要轴线，

其特征在于，在至少两个排出开口(6)沿所述生产方向(15)和/或横向于所述生产方向设置成最靠近的相邻件的情形中，所述排出开口(6)的主要轴线(23)夹出大于0°的角度，和/或所述排出开口(6)的面积的焦点(24)的连接线(25)与相对于所述生产方向(15)的垂线夹出大于0°的角度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排出开口(6)的主要轴线(23)之间的角度小于或等于180°，较佳地小于或等于90°。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述排出开口(6)的面积的焦点(24)的连接线(25)与相对于所述生产方向(15)的垂线之间的角度小于90°。

4.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述排出开口(6)的主要轴线(23)垂直于彼此。

5.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，压力机(2)沿所述生产方向(15)连接在下游。

6.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述装置适合于连续地生产材料、较佳地用于生产材料板。

7.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，控制或调节装置(17)设置成用于控制个别的或成组的磁控管(4)，以使用不同的功率(L)来操作所述磁控管，用于较佳地沿所述生产方向(15)和/或横向于所述生产方向制备差异化的功率分布(9)。

8.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述波导件(5)的排出开口(6)设置在相对于所述传送带(10)的平面平行或成角度的一个或多个平面中。

9.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，设置有具有对应的排出开口(6)的圆形、方形、矩形和/或椭圆形波导件(5)。

10.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述排出开口(6)相对于所述生产方向(15)纵向地和横向地设置成排(R)和成列(S)。

11.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述控制或调节装置(17)能够基于待生产的材料(3)和/或产品(8)调取预定的功率分布(9)，并且在所述连续炉(1)中设定所述预定的功率分布。

12.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述磁控管(4)具有不同的功率。

13.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，设有带有0.5至20kW、较佳地高达6kW的功率的磁控管(4)。

14.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，用于所述电磁波的被动和/或主动分配装置设置在所述辐射腔室(14)中。

15.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述排出开口(6)设置成，使得所述排出开口能手动地或借助所述控制和调节装置(17)转动。