CN107932685B - 用于制造纤维板或刨花板的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于尤其是在制造木质材料板的过程中连续加热压制材料垫(1)的连续式加热炉(4)，该连续式加热炉包括：隧道形的壳体(5)，压制材料垫能够穿过该壳体的内部空间(7)；和一个或多个用于产生微波的微波发生器(6)，所述微波能够通过一个或多个波导管(8)射入到所述壳体的内部空间(7)中，其特征在于，所述波导管(8)至少局部地构造为波导管缝隙天线(8a)，所述波导管缝隙天线分别具有多个用于将微波耦入到所述内部空间(7)中的出口缝隙(9)。

Description

用于制造纤维板或刨花板的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造纤维板或刨花板的设备，其包括：散布装置，用于由木纤维或木屑形成压制材料垫；连续式加热炉，用于连续预热压制材料垫；和连续工作的压机，在该压机中压制材料垫在使用压力和热量的情况下被压制成纤维板或刨花板，所述连续式加热炉包括隧道形的壳体和一个或多个用于产生微波的微波发生器，压制材料垫能够被引导穿过该壳体的内部空间。
背景技术
在本发明的范围中，压制材料垫指的是优选在制造木质材料板的过程中由(涂胶的)颗粒、例如碎屑或纤维、优选木屑或木纤维制成的垫或材料幅。在此，所述颗粒、例如木屑或木纤维通常被散布到散布式输送装置或类似物上而形成压制材料垫，并且如此产生的压制材料垫随后穿过压机、例如连续工作的双带式压机，在该压机中，压制材料垫在应用压力和/或热量的情况下被压制成(木质材料)板或板形链。为了优化压制过程，对压制材料或压制材料垫进行预热、更确切地说在本发明的范围中借助压制材料垫预热装置进行预热，该压制材料垫预热装置构造为连续式加热炉。因此，压制材料垫借助微波辐射被预热。在此，按照本发明，微波辐射指的是在100MHz到300GHz、优选300MHz到100GHz的频率范围内的电磁辐射。所述微波辐射在一个或多个微波发生器、例如磁控管中产生并且经由波导管射入或耦入到壳体的内部空间中。
例如由EP 2 247 418 B1已知一种用于连续预热开头所述类型的压制材料垫的连续式加热炉。在此，使用频率范围在2400MHz到2500MHz内的微波以用于加热压制材料垫，其中，用于每个挤压面侧的微波由20至300个带有磁控管的微波发生器产生3至50KW的功率。连续式加热炉的入口和出口应该在高度和/或宽度上设计为可变的。可以设置可移动的吸收元件、例如吸收石和/或水容器以用于更改入口或出口。
在DE 697 37 417 T2中说明一种用于制造木制品或木纤维制品的装置以及方法，其中，使用微波以用于预热粘合剂。在此，尤其是要制造胶合板。
德国实用新型DE 20 2015 102 422 U1说明了一种用于连续加热由基本上非金属材料组成的材料的装置，该装置包括用于连续加热在循环环绕的运输带上的材料的连续式加热炉，其中，该连续式加热炉具有用于产生电磁波的多个磁控管和带有用于将电磁波馈送到辐射空间内的出口的波导管。对于沿生产方向和/或横向于生产方向作为最靠近的相邻出口布置的至少两个出口，各出口的主轴线形成大于0°的角度和/或相对于沿生产方向的垂直线方向，各出口的面积重心的连线形成大于0°的角度。通过所述措施应该确保材料的均匀加热。
此外，从WO 2008/067996 A1中已知一种微波加热装置，该微波加热装置尤其是构造用于陶瓷材料和成型件并且具有多个用于发射频率为300MHz至5.8GHz的微波的微波发生器。通过多个装入到干燥室的顶部以及底部区域中的耦入元件进行高频率和低频率的微波的耦入。在此，所述耦入元件应为与输出频率相协调的缝隙天线。为了实现特别均匀的微波分布，在干燥腔室的顶部区域中设有多个场引导装置的布置结构。在此，该发明的重心在于工业干燥陶瓷材料和矿物绝缘材料。所述构思对于用于木质材料板工业的预热装置的构造没有影响。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于制造纤维板或刨花板的设备，其包括连续式加热炉，利用该连续式加热炉可以有效且经济地加热或预热尤其是用于制造木质材料板的压制材料垫。
根据本发明申请的用于制造纤维板或刨花板的设备，包括：
散布装置，用于由木纤维或木屑形成压制材料垫；
连续式加热炉，用于连续预热压制材料垫；
连续工作的压机，在该压机中压制材料垫在使用压力和热量的情况下被压制成纤维板或刨花板，
所述连续式加热炉包括：隧道形的壳体，压制材料垫能够被引导穿过该壳体的内部空间；和一个或多个用于产生微波的微波发生器。
根据本发明规定，所述微波能够通过一个或多个波导管射入到所述壳体的内部空间，并且所述波导管至少局部地构造为波导管缝隙天线，所述波导管缝隙天线分别具有多个用于将微波耦入到所述内部空间中的出口缝隙，所述波导管缝隙天线分别具有至少一个天线壁，在该天线壁中设置有所述出口缝隙，并且所述波导管缝隙天线在背离所述微波发生器的端部上利用端壁封闭，使得在波导管缝隙天线内形成驻波。
为实现该目的，根据本发明在一种开头所述类型的设备中教导，所述波导管至少局部地构造为波导管缝隙天线，所述波导管(分别)具有一个缝隙天线区段，该缝隙天线区段分别具有多个用于将微波耦入到内部空间中的出口缝隙。在此，缝隙天线区段指的是波导管的关于纵向方向的区段并且因此是波导管的纵向区段。波导管以原则上已知的方式是用于电磁波(这里是微波)的波导体。所述波导管构造为具有优选矩形的(必要时也是圆形的或椭圆形的)横截面的金属管。在现有技术中，当微波发生器不直接连接到壳体上时，这种波导管被用于在炉中运输在微波发生器中产生的微波。而在现有技术中所述微波通常从波导管的在端侧敞开的端部中离开并且射入到炉的内部空间中，而本发明建议，波导管(至少局部地)构造为波导管缝隙天线，这些波导管缝隙天线分别具有多个出口缝隙。优选地，波导管或波导管缝隙天线在端侧、更确切地说在背离微波发生器的端部上利用端壁封闭。因此，微波不在端侧从波导管中离开，而是微波通过波导管缝隙天线的纵向壁(所谓的天线壁)、更确切地说通过设置在那里的出口缝隙被发射。因此，微波在朝向微波发生器的侧上进入到波导管中或波导管缝隙天线中并且在对置的封闭的端部上或端壁上反射，从而在波导管缝隙天线的内部形成具有所谓波导管波长的驻波，亦即每个波导管波长产生两个波腹。以这种方式产生的场通过引入到天线壁中的缝隙受到强烈干扰，并且由于所述干扰所述场从波导管缝隙天线中离开并且从所述缝隙天线扩展到空间中、亦即炉的内部空间中。
在此，本发明认识到，在通过在端侧打开的波导管常规射入时在微波进入到炉壳体的内部空间中时出现反射并且所述辐射不定向地进入到内部空间中，从而实现不均匀的加热。通过波导管缝隙天线定向地照射压制材料垫、亦即进入的能量转向到压制材料垫上并且避免了反射。压制材料垫的“照亮”得以改进。这样的缝隙天线由通讯技术基本已知，以便均匀地且有针对性地在无线电技术上响应服务区的规定区域。本发明将这种构思转换到用于木质材料工业的压制材料垫的微波加热的领域上。优选地，波导管缝隙天线(分别)具有一个矩形横截面。波导管缝隙天线沿纵向方向延伸，从而波导管缝隙天线构成波导管的预定的纵向区段，其中，所述缝隙天线区段具有沿天线纵向方向延伸的天线壁，在该天线壁中设置有出口缝隙。因此，波导管此外可以具有无缝隙的(常规)波导管区段。因此，从微波发生器出发，波导管可以首先具有无缝隙的波导管区段以及邻接的有缝隙的缝隙天线区段。在此，波导管(具有波导管区段以及天线区段)可以直线地在一个方向上延伸并且具有基本上相同的横截面。但同样属于本发明范围的是，波导管区段或波导管切口沿与缝隙天线区段不同的方向延伸，从而在波导管的内部可以进行空间上的转向。这在当微波发生器在空间中的布置需要这样时是尤其适宜的。
在一种优选的实施形式中，所述波导管缝隙天线(亦即波导管的天线区段)伸入到壳体的内部空间中、亦即波导管缝隙天线穿透壳体壁。因此，波导管不随着进入到壳体中而终止，而是波导管延伸穿过壳体壁并且作为波导管缝隙天线伸入到壳体中，从而该波导管设置在压制材料垫上方和/或下方，并且有针对性地从上方和/或从下方(定向地)辐射压制材料垫。
在一种替代的实施方案中，所述波导管缝隙天线可以连接到壳体的外侧上或者说安置到壳体的外侧上，从而所述天线壁由壳体的或壳体壁的区域构成或者说天线壁构成壳体壁的一部分。
在本发明的一种实施形式中，所述波导管缝隙天线(或波导管的天线区段)横向于穿过方向延伸，亦即该波导管缝隙天线横向于炉纵向方向设置。因此，波导管缝隙天线的纵向方向横向于或垂直于炉的穿过方向延伸。在这样的实施形式中适宜的是，多个波导管缝隙天线依次相继地设置。
作为替代方案属于本发明范围的是，波导管缝隙天线不横向于穿过方向设置，而是平行于穿过方向并且因此平行于炉纵向方向设置，从而波导管缝隙天线以其纵向方向沿穿过方向延伸。在一个这种实施形式中适宜的是，多个波导管缝隙天线横向于穿过方向并排地设置，从而在此也实现了利用多个波导管缝隙天线辐射压制材料垫。
所述波导管本身以及尤其是其波导管缝隙天线区段或波导管缝隙天线优选具有矩形横截面，其中，优选地由天线壁(该天线壁具有缝隙)限定的宽度是波导管缝隙天线的高度的1.5倍或2.5倍、特别优选是2倍。
波导管缝隙天线、例如其天线壁优选具有至少两个彼此平行延伸的、间隔开距离的缝隙列，其中，每个缝隙列优选具有多个依次相继间隔开距离设置的缝隙。在此，所述两个缝隙列优选错开地并且因此与波导管缝隙天线或天线壁的中心线间隔开距离地设置。此外，所述两个缝隙列的各个缝隙沿纵向方向优选互相错开地设置。对此参阅对附图的说明。
各个缝隙优选构造成矩形的。这些缝隙可以具有例如100mm至200mm的长度。
总体上，在本发明的范围中根据炉几何结构以及垫几何结构，可以在波导管几何结构以及缝隙几何结构方面、更确切地说在考虑相应微波波长的情况下对波导管缝隙天线进行多种多样的调整或设计。借助模拟可以进行优化，从而首先避免在进入到炉的内部中时的反射并且对压制材料垫(例如从上方和/或从下方)进行均匀的有针对性的照射。
本发明的主题也是一种利用所述类型的设备制造纤维板或刨花板的方法。所述方法的特征在于，所述压制材料垫被引导通过穿过连续式加热炉的壳体的内部空间并且利用由波导管缝隙天线射出的微波照射并且在此被加热。因此，使用这种用于在制造木质材料板的过程中预热(涂胶的)木质材料垫的连续式加热炉按照本发明特别重要。因此，所述装置优选构造为木质材料垫加热装置或预热装置。所述连续式加热炉本身例如可以具有矩形横截面，从而压制材料垫以预定的高度行进通过矩形的内部空间。波导管缝隙天线可以如所述的那样横向于穿过方向伸入到内部空间中或被放置到内部空间上，从而压制材料垫例如从上被照射。作为替代方案，所述波导管缝隙天线也可以平行于穿过方向设置在内部空间之内或放置到内部空间上或壳体上。在这种情况下，例如设置有缝隙的天线壁构成上壳体壁的一部分，在该部分中波导管缝隙天线直接安置到上壳体壁上。可以从上方辐射到垫的上侧上和/或从下方辐射到垫的下侧上。
隧道形的壳体可以替代地在横截面中也构造成卵形的并且例如具有大于高度的宽度。在这种情况下也存在所述的选项。如果在这样卵形的、例如椭圆形的壳体中缝隙天线安置到壳体外侧上，则存在如下可能性：波导管缝隙天线跟随卵形结构形状并且因此本身沿纵向方向构造成弯曲的。
所述隧道形的壳体通常不仅具有(带有例如矩形或卵形横截面的)壳体周壁，而且此外具有输入侧端壁及输出侧端壁，所述输入侧端壁和输出侧端壁在输入侧和输出侧封闭炉。因为待加热的材料幅应该连续地穿过连续式加热炉，所以输入侧端壁和/或输出侧端壁一方面具有输入侧开口且另一方面具有输出侧开口，穿过的材料幅可以通过所述开口进入到壳体中并且从壳体中离开。为了避免或减少在该开口区域中的损耗，适宜的是，一方面将输入隧道且另一方面将输出隧道连接到输入侧开口和/或输出侧端口上，其中，这样的输入隧道或输出隧道通常具有比连续式加热炉本身或其壳体明显较小的横截面或者说明显较小的横截面积，使得穿过输入隧道和输出隧道的微波损耗保持为低的。输入隧道和输出隧道通常在结构上如波导管一样构造，所述输入隧道和输出隧道由导电材料(例如金属)制成，其中，这些隧道在宽度和高度方面这样确定尺寸，使得特定波长的微波不传播或尽可能少地传播，从而微波好像“破坏性地”工作，其方式为抑制微波的振动模式。
附图说明
下面根据仅示出一个实施例的附图详细说明本发明。其中：
图1以高度简化的侧视图示出用于利用连续式加热炉制造木质材料板的装置，
图2以简化透视图示出根据图1的装置的按照本发明的连续式加热炉，
图3示出在待加热的压制材料垫的区域中的波导管缝隙天线，
图4以俯视图示出波导管缝隙天线的缝隙壁，
图5示出根据图3的主题的一种改变的实施形式，
图6示出按照本发明的连续式加热炉的示意性简化的功能图表，
图7示出按照本发明的连续式加热炉的一种改变的实施形式。
具体实施方式
在图1中简化示出用于在连续过程中制造木质材料板的设备。首先，借助散布装置将待压制的散料(例如木纤维或木屑)散布到散布式输送装置2上以形成散料垫1。以这种方式制造的散料垫1在连续工作的压机3中在使用压力和热量的情况下被压制成木质材料板(例如刨花板或纤维板)。这样的压机3通常构造为双带式压机，该双带式压机具有上加热板和下加热板以及在压机上部和压机下部中循环环绕的挤压带(例如钢挤压带)，其中，所述挤压带在中间连接有滚动体组件(例如木杆)的情况下支撑在挤压板/加热板上。其中一个加热板亦或两个加热板用压缩缸体加载，所述压缩气缸支撑在压机机架(例如在压机框架)上。
为了优化在压机3内的挤压过程，在本发明的范围中借助在图1中仅示意示出的连续式加热炉4预热压制材料垫1。因此，为了预热材料幅1，所述压制材料垫1穿过具有隧道形的壳体5的连续式加热炉4。此外，连续式加热炉4具有多个微波发生器6，利用这些微波发生器产生微波，从而材料幅1在壳体5的内部空间7中被加载并且因此被加热。所述微波发生器6可以是磁控管，或者说发生器可以具有这样的磁控管。在此，微波发生器6通过波导管8连接到壳体5上，从而微波通过波导管8被射入到壳体的内部空间7中。
所述隧道形的壳体5具有壳体周壁10，该壳体周壁在实施例中具有矩形横截面。此外，该壳体5具有输入侧端壁11和输出侧端壁12，其中，所述输入侧端壁具有输入侧开口13并且输出侧端壁具有输出侧开口14，通过所述开口，压制材料垫1进入到壳体5中以及从壳体5中离开。在此，在所示出的实施例中，输入隧道15连接到输入侧开口13上并且输出隧道16连接到输出侧开口14上，利用所述输入隧道和输出隧道避免或减少微波从壳体内部空间中离开。为此，所述输入隧道15和输出隧道16根据波导管的类型可以构造为例如矩形的管，但所述管这样确定尺寸，使得抑制微波辐射的相应模式。
压制材料垫1在由非导电材料制成的成型带或传送带17上穿过连续式加热炉4，使其可以无困难地在运行期间穿过微波炉4。在此，所述成型带基本上为压制材料垫所散布在其上的同一成型带。但同样属于本发明的范围的是，设置有单独的、循环环绕的用于连续式加热炉的成型带17，从而之前散布到第一成型带2上的压制材料垫1随后被传递给穿过连续式加热炉4的第二成型带17。按照本发明，所述波导管8至少局部地构造为波导管缝隙天线8a，其中，这些波导管缝隙天线8a分别具有多个用于将微波耦入到内部空间7中的出口缝隙9。在图中可看出，波导管8以原则上已知的方式具有波导管区段，于是缝隙天线区段连接到该波导管区段上以形成波导管缝隙天线8a。因此，所述波导管缝隙天线8a参照波导管8的纵向方向是该波导管8的一部分或一个区段，该部分或区段限定波导管8的缝隙天线区段8a，其中，所述波导管缝隙天线8a或波导管的缝隙天线区段具有长度L，其中，在所述具有长度L的长度区段中设置有出口缝隙9。在此，所述出口缝隙9设置在壁中、即在天线壁18中。在此，在本实施例中波导管或波导管缝隙天线8a具有矩形横截面，其中，具有出口缝隙9的天线壁18(以及其相对置的壁)具有的宽度B大于横向于该天线壁延伸的壁的宽度(该壁具有宽度或者高度H)。在本实施例中，波导管缝隙天线(以及波导管)的宽度B大致是高度H的2倍。端壁19在波导管8的与微波发生器6相对置的端部上封闭波导管缝隙天线8a。以这种方式，在波导管8中并且尤其是在波导管缝隙天线8a中形成驻波，其场由于加工到天线壁18中的缝隙而受到干扰，从而微波通过缝隙9定向地进入到炉的内部空间中并且加热压制材料垫1。
在图2中所示出的实施例中，波导管缝隙天线8a(亦即波导管8的天线区段)通过壳体壁10伸入到壳体5的内部空间7中。因此，波导管8以其天线区段(该天线区段构成波导管缝隙天线)以预定的尺寸(例如以波导管缝隙天线的长度L)伸入到壳体的内部空间中。在此，波导管缝隙天线8a在图2所示出的实施例中横向于穿过方向D延伸，该穿过方向定义炉纵向方向。在此可见，多个波导管缝隙天线8a(这些波导管缝隙天线横向于穿过方向延伸)沿穿过方向D依次相继地设置。所述波导管缝隙天线中的单个波导管缝隙天线在图3中示出。可看出，微波场M从出口缝隙中有针对性地定向地辐射到压制材料垫1上。加工到缝隙天线8a的天线壁18中的缝隙9在图4中示出。可看出，这样的缝隙天线8a或其天线壁18具有(至少)两个彼此平行延伸的缝隙列9’，所述两个缝隙列分别具有多个依次相继间隔开距离设置的缝隙9。在此，所述两个缝隙列9’彼此以间距A设置并且缝隙列9’的各个缝隙9以间距a依次相继地设置。在此，所述两个列9’的缝隙9沿波导管的纵向方向彼此错开地设置。此外可看出，所述两个缝隙列9’相对于天线壁18的中心线X错开地设置，亦即这些缝隙列具有作为相对于中心线X的错位量的间距V。在此，缝隙9本身构造成矩形的、具有长度l。
在图5中简化示出本发明的一种改变的实施形式，在该实施形式中，所述波导管缝隙天线8a不是横向于，而是平行于穿过方向D设置，从而波导管缝隙天线沿穿过方向延伸。在此也存在设置多个波导管缝隙天线8a的可能性，这些波导管缝隙天线于是优选横向于穿过方向并排地设置。这在图5中未示出。
在图2至图5中所示出的优选的实施形式中，波导管缝隙天线8a穿过壳体周壁10伸入到壳体5的内部空间7中，从而波导管缝隙天线8a具有相对于壳体5单独的天线壳体。
在图7中简化示出一种与此相对改变的实施形式，在该实施形式中所述波导管缝隙天线8a连接到壳体5的外侧上，从而天线壁18由壳体5或壳体周壁10的区域构成，或者天线壁本身构成壳体或壳体周壁的一部分。在所述实施形式中，缝隙9好像加工到壳体周壁10中。这一点例如能够这样实现，使得在横截面中U形的金属管侧向地被安置或被放置到壳体5、10上，从而连同壳体壁，形成具有矩形横截面的波导管，其中，缝隙9于是被加工到壳体壁中。这样的实施形式也能够在一种壳体5中实现：其不具有矩形的横截面，而是例如具有卵形横截面，其中，波导管缝隙天线于是可以构造成弯曲的并且可以适合于卵形壳体的外周。这在附图中未示出。
此外，在图2中可看出，六个微波发生器设有六个波导管，从而因此六个波导管缝隙天线伸入到壳体中。每个微波发生器可以产生100KW的功率。压制材料垫例如能以20℃至40℃、例如35℃的温度进入到炉中并且被预热到70℃至100℃、例如80℃至90℃的温度。
此外，在图6中示意性简化示出微波的产生及其耦入。每个单个的微波发生器6具有磁控管20和加热电压产生器21，以及阳极电压产生器22和冷却装置23以及隔离器24。此外，还示出用于炉的冷却装置和/或通风装置25。
在所示出的实施形式中，仅从上方进行辐射、亦即缝隙天线设置在垫的上方。然而，作为替代方案或补充地，波导管缝隙天线也可以设置在垫的下方，该垫利用这些波导管缝隙天线从下方被辐射。

Claims (11)

1.用于制造纤维板或刨花板的设备，包括：
散布装置，用于由木纤维或木屑形成压制材料垫；
连续式加热炉(4)，用于连续预热压制材料垫(1)；
连续工作的压机(3)，在该压机中压制材料垫在使用压力和热量的情况下被压制成纤维板或刨花板，
所述连续式加热炉包括：隧道形的壳体(5)，压制材料垫能够被引导穿过该壳体的内部空间(7)；和一个或多个用于产生微波的微波发生器(6)，其特征在于，
所述微波能够通过一个或多个波导管(8)射入到所述壳体的内部空间(7)中，并且
所述波导管(8)至少局部地构造为波导管缝隙天线(8a)，所述波导管缝隙天线分别具有多个用于将微波耦入到所述内部空间(7)中的出口缝隙(9)，所述波导管缝隙天线(8a)分别具有至少一个天线壁(18)，在该天线壁中设置有所述出口缝隙(9)，并且所述波导管缝隙天线(8a)在背离所述微波发生器(6)的端部上利用端壁(19)封闭，使得在波导管缝隙天线(8a)内形成驻波。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述波导管缝隙天线(8a)伸入到所述壳体(5)的内部空间(7)中。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述波导管缝隙天线(8a)连接到壳体的外侧上，并且所述天线壁(18)由壳体的或壳体壁的区域构成。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述波导管缝隙天线(8a)横向于穿过方向(D)设置。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述波导管缝隙天线(8a)平行于穿过方向(D)设置。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，多个波导管(8)或波导管缝隙天线(8a)横向于穿过方向并排地设置或沿穿过方向依次相继地设置。
7.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述波导管(8)和/或波导管缝隙天线(8a)具有矩形横截面，其中，由所述天线壁(18)限定的宽度(B)为高度(H)的1.5倍至2.5倍。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述缝隙天线(8a)具有至少两个彼此平行延伸的、间隔开距离的缝隙列(9’)，所述缝隙列分别具有多个依次相继地间隔开距离设置的出口缝隙(9)，其中，所述两个缝隙列(9’)的出口缝隙(9)沿缝隙天线的纵向方向彼此错开地设置。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述缝隙列(9’)相对于天线壁(18)的中心线(X)错开地设置。
10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述出口缝隙(9)构造成矩形的并且具有100mm至200mm的长度(l)。
11.利用根据权利要求1至10之一所述的设备制造纤维板或刨花板的方法，其特征在于，引导所述压制材料垫穿过连续式加热炉的壳体的内部空间，并且利用从波导管缝隙天线射出的微波辐射并且在此加热所述压制材料垫。
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