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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Durchlaufofens zur Erwärmung von Material mittels Mikrowellen nach Anspruch 1.
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Bei der Herstellung von Werkstoffplatten, insbesondere Holzwerkstoffplatten aus lignozellulosehaltigem Material ist es bekannt das zu einem Vlies gestreute Material vor dem Verpressen in einer Presse vorzuwärmen. Durch die höhere Wärme zu Beginn der Verpressung benötigt die Presse weniger Zeit um das Vlies vollständig durchzuheizen. Entsprechend kann die Presse kürzer ausgelegt oder schneller betrieben werden. Bewährt haben sich insbesondere Heißluft- oder Dampfvorwärmsysteme oder die Verwendung von hochfrequenter Strahlung, beispielsweise Mikrowellen, zur Vorwärmung in Mikrowellen-Durchlauföfen, im folgenden Durchlaufofen genannt. Das physikalische Prinzip beruht auf der Umwandlung elektromagnetischer Energie in Wärmeenergie bei der Absorption der Mikrowellen durch das zu erwärmende Material.
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So ist es beispielsweise aus der
DE 197 18 772 A1 bekannt, das zu einem Vlies gestreute Material vor einem Einführen in eine beheizte, vorzugsweise kontinuierlich arbeitende Presse Mikrowellen auszusetzen, um so einen anschließenden Aufheiz- und Pressvorgang zu beschleunigen. Das Erwärmen mit Mikrowellen hat den Vorteil, dass die gewünschte Wärme unmittelbar im Produkt erzeugt wird, indem die Mikrowellen in das Produkt eindringen, absorbiert werden und dort vorhandene Wassermoleküle oder andere elektrische Dipole zu Schwingungen anregen. Im Gegensatz dazu wird bei der Verwendung von Heizplatten oder Heißluftvorwärmsystemen oder ähnlichem die Wärme im Wesentlichen von außen aufgebracht, wodurch eine vollständige Durchdringung des zu fertigenden Produktes mit dieser Wärme nicht immer gewährleistet sein kann. Bei mittels Mikrowellen vorgewärmten Produkten ist in der beheizten Presse eine derartige Wärmeverteilung festzustellen, bei der auch der Kern eines Produktes eine gewünschte Temperatur erreicht, ohne dass beim Verpressen an den weiter außenliegenden Bereichen bereits kritische Temperaturen überschritten sind.
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Gegenüber der Verwendung von Dampfvorwärmsystemen hat die Verwendung von Mikrowellen den Vorteil, dass keine zusätzliche Feuchtigkeit in das zu verpressende Material während der Vorwärmung eingebracht wird. Bedingt durch die zusätzliche Feuchtigkeit, welche mit den Dampfvorwärmsystemen eingebracht wird, ist das Material vor dem Aufbringen auf das Transportband derart zu trocknen, dass die Maximalfeuchte des Materials vor dem Verpressen durch Hinzufügen von Feuchtigkeit, beispielsweise Dampf, nicht überschritten wird. Dies führt bereits in der Vorbehandlung des Materials zu einer intensiven Trocknung des Materials und einen hohen Energieverbrauch.
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Bei der Verwendung von Mikrowellen oder Hochfrequenzstrahlung in einem Durchlaufofen zur Erwärmung des Materials kann auf ein intensives Trocknen des Materials unter Maximalfeuchte im Vorfeld verzichtet werden, was sich positiv auf die Energiebilanz auswirkt. Doch auch der Durchlaufofen weist eine gewisse Leistung auf, die je nach Material und Einsatzgebiet von wenigen kW bis hin zu einigen hundert MW oder mehr liegen kann. Der Leistungseintrag wird für ein oder mehrere Materialien bestimmt und das entsprechende „Rezept“ hinterlegt. Das Material kann jedoch auch gewissen Materialschwankungen unterliegen, so dass nicht immer die optimale Temperatur des Materials nach Austritt aus dem Durchlaufofen erreicht werden kann oder ein Großteil der Mikrowellenstrahlung im Absorptionsbereich vernichtet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Durchlaufofen bereitzustellen, bei welchem sichergestellt werden kann, dass die im Ofen eingebrachte Strahlung nicht in unzulässiger Weise emittiert.
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Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Durchlaufofen anzugeben, bei welchem eine verbesserte Leistungsaufnahme des Materials erreicht werden kann.
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Die Aufgabe für den Durchlaufofen wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Kanal in Produktionsrichtung vor und/oder nach dem Behandlungsraum direkt angrenzend an den Behandlungsraum angeordnet ist, welcher zur Reflektion und weiteren Absorption im Material der aus dem Behandlungsraum austretenden Reststrahlung ausgebildet ist, und die lichte Höhe des Kanals geringer als die lichte Höhe im Behandlungsraum ausgebildet ist.
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Soweit hier von der Mikrowellendichtheit des Kanals bzw. dessen Wandung gesprochen wird, wird hierunter verstanden, dass Mikrowellen die Wandung nicht durchdringen können, sondern an der Oberfläche der Wandung des Kanals reflektiert werden.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die Einstellbarkeit der lichten Höhe der Kanal in seinem Querschnitt, d.h. insbesondere in seiner Höhe an die Abmessungen des durchlaufenden Materials angepasst werden kann. Das Material kann im Rahmen der Erfindung insbesondere in Form einer Matte bzw. eines Vlieses ausgebildet sein.
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Die Anpassung des Querschnitts ermöglicht, dass die lichte Höhe des Kanals so einzustellen ist, dass sie bevorzugt vollständig mit zu behandelndem Material gefüllt ist. Strahlung, die aus dem Behandlungsraum des Durchlaufofens nach außen dringen, kann nur entlang eines Kanals verlaufen, der sich entweder hinter dem Durchlaufofen entlang der Produktionsrichtung erstreckt oder aber vor dem Durchlaufofen entgegen dieser Produktionsrichtung. Die Strahlung, welche aus dem Behandlungsraum in den Kanal oder die Kanäle eintritt, wird daher auf jeden Fall durch das die Kanäle füllende zu behandelnde Material geleitet, in dem die Strahlung im Idealfall vorzugsweise vollständig absorbiert wird, so dass ihre Energie optimal zur gewünschten Erwärmung des Materials führt. Durch die Anpassung der Höhe wird die aus dem Behandlungsraum in den Kanal eintretende Strahlung optimal durch das Material geführt, woraus sich eine hohe Wahrscheinlichkeit zur Absorption der Strahlung ergibt. Hierdurch wird insbesondere der Wirkungsgrad aus eingesetzter Energie und im Material umgesetzter Energie gesteigert.
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Vorzugsweise ist die lichte Höhe des Kanals zumindest abschnittsweise unabhängig von dem Behandlungsraum verstellbar und/oder der Kanal in seiner Länge veränderbar. Durch die unabhängige Höhenverstellung kann der Kanal an die Höhe der Matte angepasst werden und erlaubt weiterhin eine optimale Verteilung der Strahlung im Behandlungsraum. Durch eine Längenveränderung wird die Strecke, in welcher eine Reflektion und Absorption der Strahlung stattfinden kann, erhöht, wodurch die Leistungsaufnahme des Materials weiter gesteigert werden kann, so dass die Strahlung bevorzugt vollständig im Material absorbiert wird.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Kanal in einen Absorptionsbereich erweitert, in welchem eine Absorptionskammer oberhalb und/oder unterhalb des durchlaufenden Materials angeordnet ist. Im Absorptionsbereich wird sichergestellt, dass die Reststrahlung, welche nicht vom Material aufgenommen wurde, vor einem möglichen Austritt aus dem Durchlaufofen vernichtet und in Wärme umgewandelt wird.
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Alternativ oder in Kombination sind in der Absorptionskammer Absorptionselemente, bevorzugt Absorptionsplatten, angeordnet. Die Absorptionselemente nehmen die verbleibende Reststrahlung im Absorptionsbereich auf und wandeln diese in Wärme um. Als Absorptionselemente können beispielsweise Wassertanks bzw. mit Wasser gefüllte Systeme angeordnet sein. Die Absorptionselemente können alternativ aus einer speziellen Keramik aufgebaut sein.
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Bevorzugt kann an der, entlang der Produktionsrichtung, von dem Behandlungsraum abgewandten Seite des Kanals und/oder des Absorptionsbereich eine Schleuse angeordnet sein. Damit kann die Breite der Öffnung zum Durchlaufofen an die Breite und Höhe des Materials angepasst werden, wodurch eine zusätzliche Abschirmung des Durchlaufofens erzielt wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Absorptionskammer aus Segmenten aufgebaut ist und die Segmente durch wenigstens eine Trennwand getrennt sind, benachbart zu der eine Vielzahl von Absorptionselementen für die Aufnahme von Reststrahlung angeordnet sind. Die einzelnen Segmente erlauben einen modularen Aufbau der Absorptionskammer, und kann so auf die Gesamtleistung an eingebrachter Strahlung in den Durchlaufofen abgestimmt, ausgelegt und auch nachträglich erweitert werden.
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Vorteilhafterweise kann die Trennwand quer und im Wesentlichen lotrecht zu der Produktionsrichtung ausgebildet sein. Weiter bevorzugt ist die Trennwand mit Durchtrittsöffnung für die Reststrahlung versehen ist. Durch die Öffnungen kann die Reststrahlung in einem Segment in ein weiteres Segment reflektiert werden bzw. vordringen, wodurch die Verteilung der Reststrahlung über die gesamte Absorptionskammer erfolgt. An der Trennwand können weiterhin Halteelemente für die Absorptionselemente abgeordnet sein, welche diese an einer bestimmten Position fixieren.
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Alternativ oder in Kombination zu den vorhergehenden Ausführungsformen sind zumindest ein Teil der Absorptionselemente parallel zueinander und bevorzugt rechtwinklig zur Trennwand in der Absorptionskammer angeordnet oder zumindest ein Teil der Absorptionselemente hat eine zueinander geneigte Ausrichtung. Bevorzugt sind die Absorptionselemente, insbesondere die Absorptionsplatten, mit ihren Flächenseiten senkrecht zur Produktionsebene, in welcher auch das Transportband verläuft, ausgerichtet, so dass eine Ausbreitung der Mikrowellen in der Absorptionskammer sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung ermöglicht wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass Absorptionselemente in zumindest zwei, bevorzugt mehreren Lagen übereinander in der Absorptionskammer angeordnet sind. Hierdurch kann eine Absorption von Strahlung neben der horizontalen Richtung auch in vertikaler Richtung innerhalb der Absorptionskammer erfolgen. Bevorzugt sind die Absorptionselemente in den verschiedenen Lagen versetzt zueinander angeordnet.
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In vorteilhafter Weise erstreckt sich ein Teil der Absorptionskammer oder ein Segment oder ein Teil eines Segmentes sich über einen Abschnitt des Kanals. Dies erlaubt eine kompakte Bauweise des Systems, wodurch der erfindungsgemäße Durchlaufofen auch in bereits bestehende Systeme integriert werden kann. Weiterhin kann über die Länge des Kanals auch die Länge des Absorptionsbereiches bzw. die Größe der Öffnung zur Absorptionskammer beeinflusst werden und die Leistungsaufnahme des Materials weiter verbessert werden.
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Eine weitere Ausführungsform sieht eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten aus lignozellulosehaltigem Material, vor, umfassend eine Streuvorrichtung zum Streuen des Materials zu einer Matte oder eines Vlieses auf ein endlos umlaufendes Transportband; eine Presse zum Verpressen der Matte; und ein Durchlaufofen, welcher wie vorstehenden ausgeführt ausgebildet sein kann und welcher nach der Streuvorrichtung und vor der Presse angeordnet ist. Insbesondere bei der Herstellung von Holzwerkstoffplatten ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Durchlaufofens zur Vorwärmung der Matte mittels Strahlung vorteilhaft, wodurch insbesondere eine Steigerung der Produktionskapazitäten bei einer verbesserten Energiebilanz ermöglicht werden kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Dabei zeigt:
- 1 eine Prinzipskizze eines Durchlaufofens;
- 2 eine weitere Prinzipskizze eines Durchlaufofens;
- 3 eine dritte Prinzipskizze eines Durchlaufofens;
- 4 einen Teil-Ausschnitt der 3 mit dem Absorptionsbereich
- 5 eine Aufsicht auf den Teil-Ausschnitt aus 4;
- 6 eine detaillierte Ansicht einer Absorptionskammer.
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In 1 zeigt einen Schnitt durch einen Durchlaufofen 24 zur Erwärmung eines Materials, welches im vorliegenden Falle als ein Vlies bzw. eine Matte 1 ausgebildet ist, mittels Hochfrequenzstrahlung oder Mikrowellenenergie in der Seitenansicht. In diesem Durchlaufofen 24 wird kontinuierlich eine in einer Streustation meist endlos gestreute Matte 1 aus mit einem Bindemittel versetzten lignozellulosehaltigem Material mittels zweier um Umlenkrollen endlos umlaufende Transportbänder 2, 3 durch einen Behandlungsraum 4 geführt, in welcher die Matte 1 mit Strahlung 5, insbesondere Mikrowellenstrahlung, von unten und/oder oben bestrahlt wird. Die beiden Transportbänder 2, 3 sind aus einem für die Strahlung 5 durchlässigen Material und laufen parallel zueinander, wobei das untere Transportband 2 die Matte 1 trägt und das obere Transportband 3 die Matte 1 nach oben abdeckt. Die Verwendung eines oberen Transportbandes 3 ist optional, bietet jedoch einige Vorteile. Das obere Transportband 3, das auf der Matte 1 aufliegt, hat zum einen die Funktion, die Oberfläche der Matte 1 zu schützen, wenn dieses durch den Durchlaufofen 24 hindurchläuft, und andererseits verhindert es auch, dass sich Material, beispielsweise Produktfasern, Staub etc., leicht aus der Matte 1 löst, umherfliegen und sich dann im Durchlaufofen 24, insbesondere im Bereich des Behandlungsraumes 4, an einigen Stellen niederschlagen bzw. absetzen kann und so zu Betriebsstörungen führen kann.
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Im Behandlungsraum 4 wird die Strahlung 5 vorzugsweise oberhalb und unterhalb der Matte 1 eingebracht um eine gleichmäßige Erwärmung der Matte 1 zu gewährleisten. Die Strahlung 5 kann mittels (nicht dargestellten) Mikrowellenerzeugern außerhalb des Durchlaufofens 24 erzeugt werden und mittels Wellenleiter über Öffnungen 6 in den Behandlungsraum 4 des Durchlaufofens 24 eingekoppelt werden. Alternative kann die Strahlung 5 auch innerhalb des Behandlungsraumes 4 erzeugt werden, wodurch auf Wellenleiter und die korrespondierenden Öffnungen 6 verzichtet werden kann. Die Strahlungserzeuger bei Strahlungserzeugung innerhalb des Behandlungsraumes 4 bzw. die Öffnungen 6 für den Eintritt der Strahlung 5 in den Behandlungsraum 4 sind bevorzugt in einem Abstand von der Matte 1 angeordnet um eine räumliche Ausbreitung der Strahlung 5 im kompletten Behandlungsraum 4 zu ermöglichen. Der Behandlungsraum 4 weist daher eine lichte Höhe 10 auf, welche den vertikalen Abstand der zwischen den Öffnungen 6 bzw. der Mikrowellenerzeuger oberhalb und unterhalb der Matte 1 angibt. Die lichte Höhe 10 des Behandlungsraumes 4 kann auch als Abstand der Oberflächen des Behandlungsraumes 4 gesehen werden, welche parallel zur Flächenseite der Matte 1 ausgerichtet sind.
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Im Bereich des Behandlungsraumes 4 läuft das untere Transportbandband 2 mit seiner Unterseite über eine für die Strahlung 5 bzw. Mikrowellen durchlässige Platte 7. Statt einer Platte 7 aus für Mikrowellen durchlässigen Material kann auch eine Gitterkonstruktion oder vergleichbares vorgesehen sein, welches die Strahlung 5 durchtreten lässt und gleichzeitig eine Tragefunktion übernehmen kann, so dass das untere Transportband 2, das mit dem Gewicht der Matte 1 belastet ist, nicht durchhängt.
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Die Strahlung 5 bewirkt in der Matte 1 eine im Wesentlichen über die Verweildauer im Durchlaufofen 24 durchgängige Vorerwärmung. Die derart vorerwärmte Matte 1 wird nach Verlassen des Durchlaufofens 24 in einer nicht dargestellten Presse zu einer Werkstoffplatte, insbesondere Span-, MDF- oder OSB-Platte verpresst und ausgehärtet.
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In dieser Presse wird die Matte 1 mit Druck und Wärme beaufschlagt, so dass das in der Matte 1 vorhandene Bindemittel vollständig aktiviert wird, aushärtet und die in der Matte vorhandenen Materialien bzw. Partikel verbindet. Aufgrund der im Durchlaufofen 24 bereits bewirkten Vorerwärmung wird die für die Aktivierung des Bindemittels benötigte Temperatur in der Presse schneller erreicht. Dies wirkt sich in vielerlei Hinsicht positiv auf den Produktionsprozess aus. So kann beispielsweise die Matte 1 mit einer höheren Geschwindigkeit durch die Presse gefahren werden, da auf Grund der höheren Temperatur der Matte 1 bei Eintritt in die Presse die Verweildauer in der Presse bis zum vollständigen Aushärten der Matte reduziert werden kann. Dies kann zu einer weiteren Produktionssteigerung führen. Gleichzeitig kann aufgrund der Vorerwärmung die für die Weitererwärmung innerhalb der Presse von außen aufgebrachte Wärme innerhalb der Matte 1 keinen Temperaturgradienten mehr erzeugen, bei dem im äußeren Bereich der Matte 1 die Temperatur bereits einen für das Bindemittel bzw. die Oberfläche schädlichen Wert erreicht, während im innersten Kern der Matte 1 eine für die Aktivierung des Bindemittels notwendige Mindesttemperatur noch nicht erreicht ist.
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Damit die Strahlung 5 aus dem Behandlungsraum 4, in der sie in die Matte 1 eingebracht wurde, nicht in unerwünschter Weise emittiert werden, sind in Produktionsrichtung 8 vor und/oder hinter dem Durchlaufofen 24 Schleusen 9 vorgesehen, durch die ein Austreten von Mikrowellen aus dem Durchlaufofen 24 in die Umgebung zu verhindern ist. Die Position der Schleuse 9 ist für jede Mattenhöhe 15 und Breite der Matte 1 derart anpassbar, dass zwischen der Schleuse 9 und der Matte 1 nur ein minimaler Spalt entsteht, welcher für die Strahlung 5 nicht passierbar ist. Die Strahlung 5 wird somit an der Schleuse wieder in Richtung des Behandlungsraumes 4 reflektiert.
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Zur Erhöhung der Absorptionsrate an Strahlung 5 ist in Produktionsrichtung 8 vor und/oder nach dem Behandlungsraum 4 direkt angrenzend ein Kanal 11 angeordnet, dessen Wandung 12 mikrowellendicht ist und somit die im Kanal 11 beispielsweise durch Reflektion aus dem Behandlungsraum 4 eingetretene Reststrahlung 13 reflektiert. In diesen Kanal 11 eintretende Reststrahlung 13 wird, soweit sie nicht in dem durch diesen Kanal 11 laufenden Matte 1 absorbiert wird, an der Wandung 12 reflektiert und erneut in die Matte 1 eingebracht, wo sie dann zumindest teilweise absorbiert wird unter thermischer Erwärmung der Matte 1.
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Dies geschieht sowohl in Produktionsrichtung 8 in den, dem Behandlungsraum 4 nachgeschalteten Kanal 11 als auch entgegen der Produktionsrichtung 8 in dem, dem Behandlungsraum 4 vorgeschalteten Kanal 11.
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Die lichte Höhe 14 des Kanals 11 ist an die Mattenhöhe 15 anpassbar, so dass die reflektierte Reststrahlung 13 unverzüglich in die Matte 1 reflektiert wird und die Möglichkeit zur weiteren Absorption der Reststrahlung 13 durch die Matte 1 besteht. Die im Kanal 11 vorhandene Reststrahlung 13 wird hierdurch vorwiegend durch die Matte 1 geleitet, wodurch sich die Absorptionsrate deutlich erhöht. Hierzu kann insbesondere die oberhalb der Matte 1 angeordnete Wandung 12 des Kanals 11 unabhängig vom Behandlungsraum abgesenkt werden, so dass sie flächig auf der Oberfläche der Matte 1 aufliegt bzw. auf dem diesen nach oben abdeckenden oberen Transportband 3. Je nach verwendeten Materialien von Wandung 12 und Transportband 3 kann es auch sinnvoll sein, einen minimalen Abstand geringer 5 cm, bevorzugt geringer 3 cm, besonders bevorzugt geringer 1,5 cm auszubilden, um beispielsweise eine Reibung zwischen Wandung 12 und Transportband 3 zu vermeiden.
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Alternativ oder in Kombination ist es auch denkbar die Wandung 12, insbesondere die Wandung 12 oberhalb der Matte 1 mit Elementen zur Reflektion auszubilden, welche die im Kanal 11 vorhandene Reststrahlung 13 derart reflektieren, dass diese in Richtung des Behandlungsraumes 4 gestreut bzw. reflektiert wird.
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Die Mikrowellen reflektierende Wandung 12 des Kanals 11 ist bedarfsweise teleskopartig in ihrer aktiven Länge verstellbar, was in der hier vorliegenden Zeichnung nicht detailliert dargestellt ist. Eine Veränderung der Länge des Kanals 11 bietet den Vorteil, dass die im Kanal 11 vorhandene Reststrahlung 13 über eine längere Strecke reflektiert werden kann und es somit zu einer erhöhten Absorption der Reststrahlung 13 in der Matte 1 kommt. Vorzugsweise ist die Länge des Kanals 11 derart abgestimmt, dass am Ende des Kanals 11 keine Schleuse 9 mehr notwendig ist und alle Reststrahlung 13 in der Matte 1 absorbiert wurde.
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In 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Durchlaufofens 24 dargestellt, welcher neben den bereits in 1 beschriebenen Elementen einen Absorptionsbereich 16 aufweist, welcher direkt angrenzend an den Kanal 11 angeordnet ist bzw. in welchen sich der Kanal 11 erweitert.
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Wie bereits in 1 erläutert wird Strahlung 5, insbesondere Mikrowellenstrahlung, in einen Behandlungsraum 4 einer lichten Höhe 10 eingebracht. Die Strahlung 5 kann dabei direkt im Behandlungsraum 4 erzeugt werden oder außerhalb des Durchlaufofens 24 erzeugte Strahlung 5 über Wellenleiter und Öffnungen 6 in den Behandlungsraum 4 eingebracht werden. Der Eintrag an Strahlung 5 kann nur an einer Seite des Behandlungsraumes 4 oder auch von zwei oder allen Seiten des Behandlungsraumes 4 erfolgen. Der Eintrag der Strahlung 5 bzw. die Erzeugung der Strahlung 5 sollte in einem gewissen Abstand zur Matte 1 erfolgen, so dass sich die Strahlung 5 im Behandlungsraum 4 verbreiten kann. Bei Einbringung von Strahlung 5 unterhalb der zu erwärmenden Matte 1, welche über Transportbänder 2, 3 durch den Durchlaufofen 24 transportiert wird, ist zur Vermeidung einer Durchhängung der Matte 1 eine strahlungstransparente, insbesondere mikrowellentransparente Platte 7 oberhalb der Öffnungen 6 und unterhalb des unteren Transportbandes 2 angeordnet. Anstatt einer Platte 7 kann auch eine Gitterstruktur oder ähnliches, welche für die Strahlung 5 durchlässig ist, angeordnet sein.
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Direkt anschließend an den Behandlungsraum 4 erstreckt sich ein Kanal 11 mit einer Wandung 12, welche die aus dem Behandlungsraum 4 sowohl in als auch entgegen der Produktionsrichtung 8 austretende und in den Kanal 11 eintretende Reststrahlung 13 reflektiert. Durch die Reflektion wird die im Kanal 11 vorhandene Reststrahlung 13 wieder in Richtung der Matte 1 reflektiert, um dort zumindest teilweise absorbiert zu werden, wodurch sich insgesamt die Absorptionsrate bzw. Aufnahme an Strahlungsleistung der Matte 1 erhöht. Sowohl die Länge als auch die lichte Höhe 14 des Kanals 11 ist veränderbar und auf die Mattenhöhe 15 einstellbar, so dass die vorhandene Reststrahlung 13 unverzüglich wieder in die Matte 1 reflektiert wird für eine erhöhte Absorption.
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Um den Austritt von Strahlung 5 aus dem Durchlaufofen 24 zu vermeiden ist angrenzend an den Kanal 11 ein Absorptionsbereich 16 ausgebildet, in welchem die aus dem Kanal 11 austretende und nicht von der Matte 1 aufgenommen Reststrahlung 13 in Wärme umgewandelt werden kann.
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Der Absorptionsbereich 16 umfasst eine Absorptionskammer 17, in welcher Absorptionselemente 18, welche vorzugsweise als Absorptionsplatten ausgeführt sind, zur Aufnahme der Reststrahlung 13 angeordnet sind. Durch die Aufnahme der Reststrahlung 13 erwärmen sich die Absorptionselemente 18, wobei diese Wärme durch Konvektion oder thermischer Abstrahlung wieder abgegeben wird oder durch eine Belüftung oder Kühlung abgeführt werden kann.
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Die Absorptionskammer 17 kann einseitig oder beidseitig einer Flächenseite der Matte 1 angeordnet sein. Bei einer Anordnung unterhalb der Matte 1 sollte die Öffnung zur Absorptionskammer mit einer strahlungstransparenten Platte abgedeckt sein um ein Durchhängen der Matte 1 zu vermeiden, vergleichbar mit der Platte 7 in dem Behandlungsraum 4. Eine solche Platte 7 kann optional auch für eine oberhalb der Matte 1 angeordnete Absorptionskammer 17 verwendet werden. Von der Matte 1 stammende und weitere Partikel gelangen somit nicht in die Absorptionskammer 17, wo sie sich ansammeln und zu Betriebsstörungen führen könnten, beispielsweise indem sie sich entzünden.
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Weiterhin kann die Absorptionskammer 17 aus mehreren Segmenten 21 aufgebaut sein, wobei die Anzahl an Absorptionselementen 18 von Segment 21 zu Segment 21 variieren kann. Die einzelnen Segmente 21 können über eine Trennwand 19 voneinander getrennt sein, welche senkrecht auf die Produktionsrichtung 8 ausgerichtet sind und in Längsausrichtung im Wesentlichen quer zur Produktionsrichtung 8 verlaufen. Die Trennwände 19 weisen Öffnungen 20 auf, so dass innerhalb eines Segmentes 21 Reststrahlung 13 an der Trennwand 19 teilweise reflektiert wird, aber auch teilweise in ein weiteres Segment 21 vordringen kann, um dort an den Absorptionselementen 18 in Wärme umgewandelt zu werden. Die Öffnungen 20 von zwei benachbarten Trennwänden 19 sollten in bzw. entgegen der Produktionsrichtung 8 eine geringe, vorzugsweise keine Überlappung aufweisen, so dass bei Eintritt von Reststrahlung 13 durch eine Öffnungen 20 in ein Segment 21 diese mit einer hohen Wahrscheinlichkeit in diesem Segment 21 auch reflektiert wird. Die Absorptionselemente 18 sind in einem Segment 21 vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Insbesondere bei der Verwendung von Absorptionsplatten als Absorptionselemente 18 sollten diese derart ausgerichtet sein, dass die Flächenseiten der Absorptionsplatten senkrecht auf der Produktionsebene, in welcher auch das Transportband 2, 3 läuft, angeordnet sind. Dies ermöglicht ein Ausbreiten der Reststrahlung 13 in der Absorptionskammer 17 auch in vertikaler Richtung. Daher können weiterhin auch Absorptionselemente 18 in mehreren Lagen übereinander angeordnet sein, um auch in vertikaler Richtung eine Absorption der Reststrahlung 13 zu ermöglichen. Die Absorptionselemente 18 in den einzelnen Lagen können wiederum versetzt zueinander angeordnet sein.
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Alternativ können die einzelnen Segmente 21 nicht nur horizontal, sondern auch vertikal übereinander angeordnet sein.
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Innerhalb des Absorptionsbereiches 16, insbesondere innerhalb der Absorptionskammer 17 können eine oder mehrere Messvorrichtungen 23 angeordnet sein, welche zur Bestimmung der Reststrahlung 13 oder der durch die Reststrahlung 13 erzeugte Verlustleistung bzw. Wärme an den Absorptionselementen 18 dienen. Eine weitere Messvorrichtung 22 kann direkt nach dem Austritt der Matte 1 aus dem Durchlaufofen 24 angeordnet sein zur Bestimmung der Temperatur der Matte 1 nach der Erwärmung durch die Strahlung 5. Über eine Steuervorrichtung 25 kann auf Basis der Messwerte der Messvorrichtungen 22 und/oder 23 der Leistungseintrag an Mikrowellenleistung in den Behandlungsraum 4 gesteuert oder geregelt werden, indem die Messwerte mit vorbestimmten Sollwerten abgeglichen werden und der Leistungseintrag entsprechend verändert wird.
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Die Steuerung oder Regelung des Leistungseintrages an Mikrowellenleistung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum einen ist es möglich mittels der Steuervorrichtung 25 die Leistung der einzelnen Strahlungserzeuger zu verändern und derart anzupassen, dass an den Messvorrichtungen 22 und/oder 23 ein gewünschter Sollwert erreicht wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit den Strahlungseintrag in den Behandlungsraum 4 zu reduzieren, im dem der Strahlungseintrag an Strahlung 5 über einzelne Öffnungen 6 komplett abgeschaltet wird. Alternativ besteht die Möglichkeit den Leistungseintrag über Leistungsregler innerhalb der Wellenleiter zu steuern oder zu regeln. Leistungsregler sind beispielsweise bestimmte Stopps, welche in den Wellenleiter eingebracht werden können zu Reduzierung der Leistung.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Durchlaufofens 24, welcher ähnlich zu 2 mit einem Behandlungsraum 4, einem sich daran anschließend Kanal 11 und einem Absorptionsbereich 16 ausgebildet ist, wobei Kanal 11 und Absorptionsbereich 16 beidseits des Behandlungsraumes 4 angeordnet sind. Im vorliegenden Fall erstreckt sich eine Absorptionskammer 17 oberhalb der Matte 1 zur Aufnahme von Reststrahlung 13. Unterhalb der Matte 1 ist im Absorptionsbereich 16 die reflektierende Wandung 12 des Kanals 11 weitergeführt, so dass die Reststrahlung 13 in Richtung der Matte 1 und der Absorptionskammer 17 reflektiert wird.
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Die Absorptionskammer 17 umfasst mehrere Segmente 21, in welchen Absorptionselemente 18 zur Absorption von Reststrahlung 13 angeordnet sind, wobei einzelne Segmente 21 der Absorptionskammer 17 im hier dargestellten Beispiel oberhalb des Kanals 11 angeordnet sind. Eine in diese oberhalb des Kanals 11 angeordneten Segmente 21 eintretende Reststrahlung 13 an Mikrowellen kann damit nur durch die Öffnung zum Absorptionsbereich 16 und die unmittelbar im Absorptionsbereich 16 angeordneten Segmente 21 der Absorptionskammer 17 hindurch in diese eintreten. Das Vorhandensein dieser Segmente 21 verbessert die Absorptionsmöglichkeiten in der Absorptionskammer 17, wobei die Anordnung eines Teil der Segmente 21 der Absorptionskammer 17 oberhalb der mikrowellendichten Wandung 12 des Kanals 11 eine raumsparende Lösung ist. Weiterhin können auch weitere Segmente 21 vertikal übereinander angeordnet werden, wenn dies zur Absorption der Reststrahlung 13 nötig ist oder der Platzbedarf in horizontaler Richtung bzw. in Produktionsrichtung 8 beschränkt ist.
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Die Öffnung im Absorptionsbereich 16 zur Absorptionskammer 17 kann durch eine Veränderung der Länge des Kanals 11 verändert werden, und so Einfluss auf die Absorption der Matte 1 und die in die Absorptionskammer 17 eintretende Reststrahlung 13 genommen werden.
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Zur Anpassung der lichten Höhe 14 des Kanals 11 ist im hier dargestellten Beispiel die Absorptionskammer 16 insgesamt höhenverstellbar ausgeführt und kann sich so der Mattenhöhe 15 anpassen, wie dies durch den Pfeil in der 3 angedeutet ist.
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In 4 ist ein detaillierter Ausschnitt eines an den Behandlungsraum 4 anschließenden Bereiches umfassend einen Kanal 11 und den Absorptionsbereich 16 aus Figur 3 näher dargestellt. Die in den Behandlungsraum 4 des Durchlaufofens 24 eingebrachte Strahlung 5 kann wird teilweise innerhalb des Behandlungsraumes 4 reflektiert und durch die Matte 1 absorbiert. Ein Teil der Strahlung 5 kann aus dem Behandlungsraum 4 herausgestreut werden und wird im an den Behandlungsraum 4 anschließenden Kanal 11 weiter reflektiert und zu weiteren Teilen von der Matte 1 absorbiert. Nach dem Kanal 11 kann die noch vorhandene Reststrahlung 13 im Absorptionsbereich 16 in die Absorptionskammer 17 eintreten, wo diese durch die Trennwände 19 sowie die Kammerwandung in die verschiedenen Segmente 21 der Absorptionskammer 17, insbesondere in die Segmente 21, welche oberhalb des Kanals 11 angeordnet sind, gestreut bzw. reflektiert und an den Absorptionselementen 18 in Wärme umgewandelt werden kann. An den Absorptionselementen 18 und/oder in der Absorptionskammer 17 selbst können eine oder mehrere Messvorrichtungen 23 angeordnet sein zur Bestimmung der Reststrahlung 13 bzw. der durch die Reststrahlung 13 an den Absorptionselementen18 erzeugten Wärme. Die lichte Höhe 14 des Kanals 11 wie auch der Abstand der Absorptionskammer 17 zur Matte 1 kann auf die individuelle Mattenhöhe 15 unabhängig von der Höhe 10 des Behandlungsraums 4 angepasst werden. Optional kann am äußeren, vom Behandlungsraum 4 entfernten Ende des Absorptionsbereiches 16 eine Schleuse 9 angeordnet sein zur vollständigen Abschirmung des Durchlaufofens 24 gegenüber der Umgebung.
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5 zeigt eine Draufsicht auf den in 4 dargestellten Schnitt durch einen Teil eines Durchlaufofens 24. Die Absorptionselemente 18 sind in den Segmenten 21 unterschiedlich angeordnet für eine optimale Absorption der in die Absorptionskammer 17 eintretenden Reststrahlung 13. Die Dichte an Absorptionselementen 18 sollte an dem Segment 21 am höchsten sein, welches am weitesten vom Behandlungsraum 4 entfernt liegt und an die Umgebung grenzt, um sicherzustellen, dass die dort befindliche Reststrahlung 13 in den Absorptionselementen 18 in Wärme umgewandelt wird und nicht aus der Absorptionskammer 17 und dem Durchlaufofen 24 austreten kann. Optional kann zur weiteren Abschirmung des Durchlaufofens 24 eine Schleuse 9 angeordnet sein, welche auf einen minimalen Spalt zur Matte 1 eingestellt werden kann, so dass keine Reststrahlung 13 aus dem Absorptionsbereich 16 bzw. dem Durchlaufofen 24 austreten kann und wieder zurück reflektiert wird. In den weiteren Segmenten 21 kann die Dichte an Absorptionselementen 18 pro Segment 21 abnehmen, um dort eine Ausbreitung der Reststrahlung 13 in der Absorptionskammer 17 teilweise zu ermöglichen und die Reststrahlung 13 in die weiteren Segmente 21 zu streuen.
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Die Anordnung der Absorptionselemente 18 von Segment 21 zu Segment 21 kann bevorzugt versetz zueinander gestaltet sein. Die Absorptionselemente 18 sollten bevorzugt nicht vor einer Öffnung 20 der Trennwand 19 angebracht sein um eine Ausbreitung der Reststrahlung 13 von einem in das andere Segment 21 zu ermöglichen.
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In diesen Trennwänden 19 ist, wie in der 6 zu erkennen ist, eine Mehrzahl von Öffnungen 20 vorgesehen. Durch diese Öffnungen 20 kann die Reststrahlung 13, insbesondere Mikrowellen, in ein weiteres Segment 21 der Absorptionskammer 17 hindurchtreten und auf die Absorptionselemente 18 gelenkt werden. Auf diese Weise verteilt sich die bereits beschriebene Absorption durch die Absorptionselemente 18 möglichst gleichmäßig und verursacht überall in etwa gleiche Temperaturen, so dass etwaige Messvorrichtungen 23 einen im Rahmen der Messgenauigkeit ähnlichen Messwert ermitteln.
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Die Absorptionselemente 18 sind dabei im Wesentlichen senkrecht und normal zu der Trennwand 19 angeordnet, so dass sie jeweils parallel zueinander stehen. In benachbarten, durch die Trennwände 19 voneinander abgeteilten Segmenten 21 der Absorptionskammer 17 können die Absorptionselemente 18 dabei sowohl mit unterschiedlichen Abständen als auch versetzt zueinander angeordnet werden, wobei letzteres thermische Vorteile mit sich bringt. Insbesondere kann die eintretende Reststrahlung 13 in den Segmenten 21 durch Reflektion an den Wänden der Absorptionskammer 17 und an den Trennwänden 19 gleichmäßig auf eine Vielzahl von Absorptionselemente 18 verteilt werden, wodurch diese sich gleichmäßig erwärmen ohne dabei unerwünschte Hot-Spots zu erzeugen. Alternativ oder in Kombination können die Absorptionselemente 18 in einem bestimmten Winkel zur Trennwand 19 und zur Produktionsrichtung 8 angeordnet sein, um eine erhöhte Absorption zu erzielen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Matte
- 2
- Transportband
- 3
- Transportband
- 4
- Behandlungsraum
- 5
- Strahlung
- 6
- Öffnung
- 7
- Platte
- 8
- Produktionsrichtung
- 9
- Schleuse
- 10
- Höhe
- 11
- Kanal
- 12
- Wandung
- 13
- Reststrahlung
- 14
- lichte Höhe
- 15
- Mattenhöhe
- 16
- Absorptionsbereich
- 17
- Absorptionskammer
- 18
- Absorptionselement
- 19
- Trennwand
- 20
- Öffnung
- 21
- Segment
- 22
- Messvorrichtung
- 23
- Messvorrichtung
- 24
- Durchlaufofen
- 25
- Steuervorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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