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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen und Ausscheiden
von Unregelmäßigkeiten aus
einem bewegten Materialstrom im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zum Feststellen
und Ausscheiden von Unregelmäßigkeiten
aus einem bewegten Materialstrom nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
11. Weiter zeigt die Erfindung eine Anlage zum Feststellen und Ausscheiden
von Unregelmäßigkeiten
aus einem bewegten Materialstrom nach dem Patentanspruch 21.
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Herstellungsanlagen
für Werkstoffplatten weisen
im Prinzip zumindest folgende Herstellungsphasen auf: Werkstoffzerkleinerung
(Holzzerspanung), Werkstoffaufbereitung (Trocknung und Beleimung),
Werkstoffsortierung und – anordnung
(Klassierung und Streuung) und schließlich die Verpressung zu einer
Platte. Neben den bekannten Verfahren und Vorrichtung für diese sukzessive
ablaufenden Schritte sind weiter eine Vielzahl von zusätzlichen
und unterstützenden
Verfahrensschritten und Vorrichtungen notwendig um eine möglichst
hohe Prozesssicherheit bei der Herstellung von Werkstoffplatten
zu gewährleisten.
Gleichzeitig muss gewährleistet
sein, dass tribologische Vorgänge,
Verschleiß und
Randerscheinungen bzw. Störungen
des Herstellungsprozesses keine störenden Einflüsse auf den
laufenden Betrieb einer Werkstoffplattenherstellungsanlage haben
können
und gleichzeitig wirtschaftliche Interessen des Betreibers hinsichtlich niedriger
Investitionskosten und Wartungskosten gewahrt bleiben. Hinsichtlich
der geforderten Wünsche aus
der Industrie ist es nun notwendig neben einem möglichst einfachen, investitionsarmen
und möglichst
wartungsarmen Aufbau einer Herstellungsanlage auch eine hohe Betriebssicherheit
zu gewährleisten,
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Mit
DE 101 01 380 A1 ist
eine Vorrichtung und Strecke zur Sichterbeschickung bekannt geworden,
in der Schwerteile und Klumpen aus dem Materialstrom vor einer Streustation
separiert werden sollen. Die hier vorgestellte Vorrichtung und Strecke wird üblicherweise
zwischen einem Trockner und einer Streustation angeordnet, um den
aus dem Trockner austretenden und durch eine Beleimstrecke geführten Materialstrom
aufzufächern
und einem Windsichter zuzuführen,
der Schwerteile und Klumpen aus dem Materialstrom herausfiltert,
bevor der Materialstrom in einer Streustation zu einer verpressbaren Streugutmatte
auf einem bewegten Formband umgewandelt wird. Dazu ist eine Sichterbeschickungsstrecke
für Sichterbreiten
bis 3,5 m vorgesehen, die aus mindestens einem Aufteilungsfächer, einer
Dosierbandwaage und einem Windsichter besteht. Dabei ist ein Aufteilungsfächer zur
Verbreiterung der Sichterbeschickungsstrecke vorgesehen und aus
einem vertikal angeordneten Rohr gebildet, in dem längs und
in Förderrichtung
Trennwände
vorgesehen sind, die den aufgegebenen Materialstrom in sich verbreiternde
Förderkanäle aufteilen.
Zur Aufteilung auf mehrere Windsichter ist eine Aufteilungsvorrichtung vorgesehen,
die aus einem Aufteilungsrechen und einem Leitblech besteht, die
den Materialstrom in zwei Teilströme aufteilt.
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Es
hat sich nun herausgestellt, dass bei der Herstellung von mitteldichten
und hochdichten Faserplatten (MDF- und HDF-Platten) eine Windsichtung
mit einer derartigen bekannten Anlage verschiedene Nachteile mit
sich bringt. Zum einen reduziert sich die im Trockner aufgebaute
Fasertemperatur von 60° auf
45°C durch
die Verwendung eines Sichters. Zum anderen tritt eine Nachtrocknung
der Fasern um 2–10
% der Holzfeuchte ein, die durch aufwendige Messverfahren überprüft und wieder
ausgeregelt werden muss, da die Holzfeuchte einen wichtigen Katalysator
für die
Abbindung des verwendeten Leimes und die Aushärtung der Werkstoffplatte während und
nach der Verpressung darstellt.
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Weiter
ist von Nachteil, dass hohe Stromkosten für die Bereitstellung und Erwärmung der
bewegten Transportluft anfallen und zusätzlich ergibt sich ein hoher
Lärmpegel,
der wiederum durch Schallschutzmaßnahmen gemindert werden muss.
Daneben sind grundsätzlich
hohe Investitionskosten für den Stahlgerüstbau notwendig
und die Aufstellung eines Sichters benötigt viel umbauten Raum.
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Dem
Fachmann ist weiter aus dem Stand der Technik und der zugehörigen Patentliteratur
bekannt, dass eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen existieren,
die es sich zur Aufgabe gemacht haben, eine Presse vor Dichteüberhöhungen in
einer gestreuten Pressgutmatte zu schützen.
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Bei
der kontinuierlichen und diskontinuierlichen Dünn- oder Hochdichtenplattenproduktion muss
eine genaue Überprüfung der
Dichte der Pressgutmatte durchgeführt werden. Bereits kleinste
Dichteüberhöhungen,
hervorgerufen durch übermäßig verdichtetes
Material, ausgehärtete
Leimklumpen oder Metallsplitter können kostspielige Schäden an den
Edelstahlpressbändern
einer kontinuierlich arbeitenden Presse oder an den Pressblechen
einer Taktpresse verursachen.
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Üblicherweise
wird hierzu eine gestreute Pressgutmatte kurz vor einer Presse mit
geeigneten Mitteln (Laser, Durchstrahlung, Höhenüberwachung) überprüft und sollten
sich Streufehler oder Dichteüberhöhungen ergeben,
wird diese in einem Abwurfbunker vor der Presse entsorgt. Hierbei
ist es von Nachteil, dass zum Teil mehrere Kubikmeter Material entsorgt
werden müssen,
wenn Pressgutmattenhöhen
von bis zu einem Meter und mehreren Metern Breite Verwendung finden.
Erfolgt nun eine sehr genaue Dichteüberprüfung einer bereits auf einem Formband
fertig erstellten Pressgutmatte mittels einer Durchstrahlung, kann
dies dazu führen,
dass übertrieben
häufig
der Abwurfbunker geöffnet
werden muss um Dichteüberhöhungen auszusortieren und
eine folgerichtig Produktion nicht mehr möglich ist.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzugeben,
mit dem aus einem Trockner oder einer Beleimstation herangeführten Materialströme vor einem
Streugutbunker in einfacher und effektiver Weise auf Unregelmäßigkeiten, wie
zum Beispiel Fremdkörper
und/oder Leimklumpen überprüft werden
kann und gleichzeitig eine vereinfachte Ausschleusung der detektierten
Fremdkörper
und/oder Leimklumpen möglich
ist. Weiter soll eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der das
Verfahren durchgeführt
werden kann, die aber auch für sich
selbst dazu geeignet ist Unregelmäßigkeiten, wie zum Beispiel
Leimklumpen und/oder Fremdkörper
in einem Materialstrom festzustellen und auszuscheiden. Zusätzlich wird
eine Anlage aufgezeigt, mit der bei der Herstellung von Werkstoffplatten
der verwendete Materialstrom sicher auf Unregelmäßigkeiten geprüft werden
kann und eine problemlose Verwendung des Materialstromes bei der
Verpressung ermöglicht
wird.
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Die
Lösung
der Aufgabe für
das Verfahren besteht darin, dass der Materialstrom mittels einer Fächerschurre
ausgebreitet wird, wobei der Materialstrom anschließend mittels
einer Durchstrahlung auf Unregelmäßigkeiten untersucht und anschließend die
ermittelten Unregelmäßigkeiten
durch kurzzeitiges Ableiten eines über die Breite partiellen Anteiles des
Materialstromes ausgeschieden werden und abschließend der
Materialstrom der Weiterverarbeitung zugeführt wird.
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Die
Unregelmäßigkeiten
können
dabei Fremdkörper,
Leimklumpen oder ähnliches
anderes höherdichtes
Material sein, dass eine höhere
Dichte aufweist als die eingestellte Regeldichte zur Produktion
von Werkstoffplatten.
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Die
Lösung
der Aufgabe für
die Vorrichtung besteht darin, dass zur gleichmäßigen Leitung des Materialstromes
anschließend
an eine sich verbreiternde Fächerschurre
ein oder mehrere Leitkanäle mit
parallelen Außenwänden angeordnet
ist, wobei zu Beginn des Leitkanals eine Durchstrahlungsvorrichtung
angeordnet ist und in einem nachfolgenden Abstand hierzu eine Austragsvorrichtung.
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Die
Lösung
der Aufgabe für
eine Anlage besteht in der Anordnung folgender Anlagenteile in Reihe:
ein Trockner und/oder einem Zyklon, eine Zellradschleuse, eine Fächerschurre,
ein Magnetabscheider, eine Durchstrahlungsvorrichtung, eine Austragsvorrichtung
und weitere notwendige Anlagenteile für die Herstellung von Werkstoffplatten.
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Die
Vorteile durch das erfindungsgemäße Verfahren
und eine derartige Vorrichtung, die im Übrigen auch für sich alleine
und nicht nur in Verbindung mit dem Verfahren betrieben werden kann,
sind vielfältig.
- – es
wird ungenügendes
oder sogar schädliches Material,
in einem Materialstrom detektiert und sicher aussortiert,
- – bei
der Aussortierung wird ein Mindestmaß an Gebrauchsmaterial mit
ausgeschieden, was die Effektivität des Verfahrens und der Vorrichtung
erhöht,
- – es
ist eine sehr genaue Regeldichte des Materialstromes einstellbar,
die kontinuierlich überwacht und
eingestellt werden kann und
- – es
treten keine Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsverluste des Materials
(wie zum Beispiel bei einem Sichter) zwischen dem Trockner und dem Streugutbunker
auf.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung bieten hierbei
die Möglichkeit
das verwendete Material vor Eingabe in einen Streugutbunker und
der Streuung zu einer Pressgutmatte zu überprüfen und so durch kleine Ausscheidungen
eines Teiles des Materialstromes die Absonderung von großen Mengen
an brauchbarem Material zu verhindern.
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Um
dies besser nachvollziehen zu können muss
auch genauer auf die Herstellung und Behandlung des Materials eingegangen
werden. Üblicherweise
werden bei der Herstellung von Holzwerkstoffplatten Späne und Fasern
verwendet, die zum einen bereits fertig aus Sägewerken angeliefert werden, zum
anderen vor Ort mittels Zerkleinerungsmaschinen aus angelieferten
Baumstämmen
hergestellt werden. Dabei kann es immer mal wieder vorkommen, dass
Bruchstücke
der Sägebänder aus
den Sägewerken
oder aus den Werkzeugen der Zerkleinerungsmaschinen vor Ort in den
Kreislauf und den Materialstrom gelangen, der in großen Trocknern
vorbehandelt wird. Dabei ist es bekannt, dass regelmäßig Rostbrüche in den
Trocknern vorkommen und somit metallische Teilchen und Rost hier
in den Materialstrom gelangen können.
Zusätzlich
wird deswegen nach einem Trommeltrockner im Sinne der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein Schwergutabscheider Verwendung finden, der übergroßes und schweres Material aus
dem Materialstrom bereits vorab ausscheiden kann. Dabei werden schwere
Teile aufgrund der Schwerkraft nicht mit dem Luftstrom in ein senkrecht
stehendes Rohr nach oben transportiert und können über eine geeignete Austragvorrichtung, zum
Beispiel eine Zellradschleuse, ausgesondert werden. Dabei wird auch
in der Regel nur ein Mindestmaß an
verwertbarem Material mit ausgeschieden, so dass der Einbau eines
Schwergutabscheiders in der Regel nur einen vorteilhaften Einfluss
auf die Effizienz der gesamten Herstellungsanlage nimmt. Vorzugsweise
werden im Schwergutabscheider ebenfalls überlange Holzteile bei fehlerhafter Herstellung
von Spänen
mittels eines defekten Refiners ausgesondert. Auch faserige Rindenstücke von 30–200 mm
Länge und
große
und schwere Rostbruchstücke
aus dem Trockner können
hier ausgeschieden werden. Kleine Eisenteile, die nicht über den
Schwergutabscheider ausgeschieden werden, werden nun in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels
des oberhalb der Durchstrahlungsvorrichtung angeordneten Magnetabscheiders
ausgeschieden. Dabei ist von Vorteil, dass bereits hier eine Verbreiterung
und damit Verdünnung
des Materialstromes auf eine Dicke von 10 cm bis 20 cm erfolgt ist.
Von der Durchstrahlungsvorrichtung werden nun die übrig gebliebenen
Teilchen erkannt, oder Metallstücke,
die nicht durch den Schwergutabscheider oder den Magnetabscheider
ausgeschieden wurden, wie beispielsweise verdichtete Holzstücke, Staubklumpen
mit Durchmessern von 5 bis 50 mm und Leimklumpen.
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In
vorteilhafter Weise wird das kurzzeitige Ableiten eines über die
Breite partiellen Anteiles des Materialstromes mit einer Abscheideklappe
durchgeführt,
die in den Materialstrom eingebracht wird, wobei diese zum Beispiel
durch einen doppelt wirkenden Zylinder bewegt wird. In einem weiteren
Ausführungsbeispiel
kann das kurzzeitige Ableiten eines über die Breite partiellen Anteiles
des Materialstromes mittels eines Druckluftstoßes durchgeführt werden.
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Weitere
vorteilhafte Maßnahmen
und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen
und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
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Es
zeigen:
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1 Schematische
Ansicht eines Anlagenaufbaus von einem Trockner bis zu einer kontinuierlich
arbeitenden Presse,
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2 eine
Seitenansicht der Anlage von der Zellradschleuse bis zur Austragsvorrichtung 1 und
-
3 eine
zweite Ansicht der Anlage von der Zellradschleuse bis zur Austragsvorrichtung
nach 2.
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Wie
in einer Übersicht
nach 1 einer Gesamtanlage für die Herstellung von Holzwerkstoffplatten
oder dergleichen und in den vergrößerten Ansichten nach 2 und 3 dargestellt
ist, wird Material, vorzugsweise Späne, Fasern oder dergleichen,
in einem Trockner 8 in dessen Feuchtigkeit eingestellt
und über
einen Windkanal 16 und ggf. durch einen Schwergutabscheider 9 mit
Schwergutschleuse 26 einem Zyklon 7 zugeführt. Der
Zyklon 7 kann dabei auch als Trocknerzyklon ausgeführt sein.
Zur pneumatischen Trennung der Anlagenbereiche ab dem Zyklon 7 ist
eine Zellradschleuse 1 vorgesehen, die den Materialstrom
mehr oder weniger kontinuierlich in die Fächerschurre 2 abgibt.
In der Fächerschurre 2 wird
der ankommende Materialstrom in der Breite verteilt und durch die
Leitkanäle 5 geführt. Die Leitkanäle 5,
die durch Leitbleche 6 voneinander getrennt sind können, führen schließlich an
einem Magnetabscheider 10 vorbei, der aus dem Materialstrom magnetische
Eisenteile entnimmt. Anschließend
wird der Materialstrom in der Durchstrahlungsvorrichtung 3 mittels
geeigneter Strahlung, vorzugsweise Röntgenstrahlung, durchleuchtet
und auf Partikel untersucht, die eine höhere Dichte aufweisen, als
die Regeldichte des Materialstromes. Dabei wird mit einem Empfänger 12 ermittelt,
wo und wann die durch den Sender 11 abgegebene Strahlung
zu stark durch derartige Fremdkörper
abgeschwächt
wird. Dabei ist ersichtlich, dass mehrere Sender 11 und
Empfänger 12 in
Reihe neben und sogar parallel untereinander angeordnet sein können um
ein möglichst
genaues Messergebnis zu verwirklichen. Dabei kann auch eine überlappende
Durchstrahlung vorgesehen sein.
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Die
Regeldichte ist dabei im Übrigen
die notwendige Dichte, die für
die Produktion entsprechender Werkstoffplatten eingestellt worden
ist. Eine derartige Durchstrahlungsvorrichtung ist Gegenstand anderer
Patentliteratur und wird hierbei nicht näher beschrieben, denn einem
Fachmann ist das Funktionsprinzip einer derartigen Durchstrahlungsvorrichtung 3 offensichtlich
und er wird sie je nach Anwendungsfall auswählen. Wird ein Fremdkörper in
einem Bereich zwischen in einem Bereich, vorzugsweise zwischen zwei
Leitblechen 6 durch die Durchstrahlungsvorrichtung 3 entdeckt,
so wird in der Austragsvorrichtung in einem vorgegebenen Zeitfenster
eine Abscheideklappe 15 in den Materialstrom hineinbewegt.
Dabei wird je nach Ausführung
der Abscheidevorrichtung 3 ein Teil des Materialstromes,
der den ermittelten Fremdkörper
enthält,
abgeschieden und in den Entsorgungsbereich 14 umgeleitet.
Vorzugsweise wird die Abscheideklappe 15 mittels einem doppeltwirkenden
Zylinder 13 bewegt, um sicherzustellen, dass nur ein möglichst
kleiner Teil des Materialstromes mit dem Fremdkörper abgeschieden wird und
die Abscheideklappe 15 so schnell wie möglich wieder in die Ausgangsstellung überführt wird.
Die Konstruktiven genaue Einzelheiten wie Abdichtung, verwendetes
Material, Berechnung der Reaktionszeit und dergleichen kann dem
Fachmann überlassen werden.
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Die
Abscheidevorrichtung 3 weist im Übrigen noch eine Entsorgungsvorrichtung 18 für das ausgeschiedene
Material des Materialstromes auf. Vorzugsweise kann diese als eine
Förderschnecke 19 ausgeführt sein.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann die Abscheideklappe 15 zum Beispiel durch ein pneumatisches
Düsensystem
oder ähnlich
wirkende Vorrichtungen substituiert werden, die nach Aktivierung
bewirken, dass ein Teil des Materialstromes in den Entsorgungsbereich 14 überführt wird.
Es ist natürlich
auch eine Kombination denkbar, wobei sichergestellt werden muss,
dass die ausgearbeitete Austragsvorrichtung nicht durch umherfliegendes
Material in ihrer Funktion behindert wird. Im Übrigen ist es nicht immer notwendig
den Materialstrom in der Durchstrahlungsvorrichtung 3 und/oder
der Austragsvorrichtung 4 mittels Leitblechen 6 zu
führen.
Es kann auch ein über
die ganze Breite durchgehender Leitkanal 5 angeordnet sein,
wobei sichergestellt sein sollte, dass ermittelte Fremdkörper auf
der Strecke zwischen Durchstrahlungsvorrichtung 3 und Austragsvorrichtung 4 nicht
seitlich auswandern können und
eventuell an der aktivierten Abscheideklappe 15 oder einem Äquivalent
vorbeirutschen. Je nach verwendetem Material im Materialstrom kann
es sinnvoll sein eine Dichtlippe 17 in den Leitkanälen 5 der
Austragsvorrichtung 4 anzuordnen.
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Nach
der Austragsvorrichtung 4 wird der Materialstrom einem
Sammelband 20 oder einer anderen geeigneten Fördervorrichtung übergeben
und ggf. weier einer Auflösevorrichtung 21,
bestehend zum Beispiel aus Auflösewalzen,
zugeführt,
bevor der Materialstrom schließlich
einen Streugutbunker 22 erreicht. Im Streugutbunker 22 wartet
das Material schließlich
auf die weitere Verarbeitung, wobei diese in der Regel eine Streuung
durch einen Streukopf 23 auf ein Formband 24 und
die Verpressung in einer kontinuierlich arbeitenden Presse 25 umfasst.
Die hierfür
notwendigen Verfahren und Abläufe
bzw. die Vorrichtungen hierzu sind dem Fachmann geläufig und
müssen
hier nicht weiter ausgeführt
werden. Der Begriff Fremdkörper
umfasst im Sinne der Anmeldung besonders im Materialstrom enthaltene
Teilchen, die eine andere und/oder höhere Dichte aufweisen als die
Regeldichte des Materialstromes. Weiter ist es denkbar, dass die
Austragsvorrichtung Rohre oder Vierkantstücke aufweist, durch die der Materialstrom
geleitet wird und die sich für
eine Aussonderung eines Teiles des Materialstromes ausschwenken
lassen.
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Daneben
wäre es
möglich
als Austragsvorrichtung über
die Breite abschnittsweise pneumatische Düsen (nicht dargestellt) anzuordnen,
die den Materialstrom in den Entsorgungsbereich drücken oder
transportieren.
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Aufgrund
der herrschenden hohen Temperaturen des Materialstromes kann es
sinnvoll sein, um eine Kondensation von Wasser auf den Innenwänden der
Anlagenteile zu vermeiden ab der Zellradschleuse (1) eine
thermische Isolierung der Vorrichtungen anzuordnen.
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In
einer verwendungsfähigen
Anlage kommen zum Beispiel folgende Maße und Kenndaten zur Anwendung:
Der
Durchmesser des Windkanals 16 ist in etwa 1,5 m. Der vergrößerte Durchmesser
des Schwergutabscheiders liegt bei etwa 2 m. Die effektive Endbreite der
Fächerschurre
kann variieren von 2 bis 6 m, wobei die Länge durchaus bis zu 6 m lang
sein kann. Je nach Ausführungsform
und Verwendungszweck kann die Fächerschurre
auch einstellbar ausgeführt sein und
die jeweiligen Fächerbreiten
variabel verändern.
Vorzugsweise ist bei einem Materialstrom von 10 bis 20 cm Dicke
ein Segment (Bereich zwischen zwei Leitblechen 6) in etwa
70 bis 200 mm breit und wird durch einen Teil der Durchstrahlungsvorrichtung 3 überwacht,
wobei über
eine Abscheideklappe 15 oder ähnlichem für dieses Segment die partiellen
Anteile des Materialstromes ausgeschieden werden können.
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In
derartigen Materialströmen
haben Holzteilchen in der Regel eine Dichte von 300kg/m3, wohingegen
Leimklumpen eine Dichte von bis zu 1.000 kg/m3 aufweisen
können
und 1 bis 6 cm im Durchmesser sind.
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- 1
- Zellenradschleuse
- 2
- Fächerschurre
- 3
- Durchstrahlungsvorrichtung
- 4
- Austragsvorrichtung
- 5
- Leitkanal
- 6
- Leitbleche
- 7
- Zyklon
- 8
- Trockner
- 9
- Schwergutabscheider
- 10
- Magnetabscheider
- 11
- Sender
- 12
- Empfänger
- 13
- Doppeltwirkender
Zylinder
- 14
- Entsorgungsbereich
- 15
- Abscheideklappe
- 16
- Windkanal
- 17
- Dichtlippe
- 18
- Entsorgungsvorrichtung
- 19
- Förderschnecke
- 20
- Sammelband
- 21
- Auflösevorrichtung
- 22
- Streugutbunker
- 23
- Streukopf
- 24
- Formband
- 25
- kontinuierlich
arbeitende Presse
- 26
- Schwergutschleuse