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Die Erfindung betrifft eine Vorwärmvorrichtung für eine kontinuierlich arbeitenden Presse zur Herstellung von Pressplatten, insbesondere Werkstoffplatten aus Holz und/oder anderen nachwachsenden Agrarprodukten wie Span-, Faser-, Furnier-, Stroh- , und Schnitzelplatten, sowie Kunststoffplatten, zur Vorwärmung einer Pressgutmatte, mit wenigstens einer Mikrowellen-Einkopplung, welche auf einer Seite eines Förderwegs für die Pressgutmatte mit ihrer Hauptstrahlrichtung zum Förderweg gerichtet ist, und mit wenigstens einem Reflektorkörper mit wenigstens einer Reflektorfläche, welche auf einer der wenigstens einen Mikrowellen-Einkopplung in der Hauptstrahlrichtung betrachtet gegenüberliegenden Seite des Förderwegs der wenigstens einen Mikrowellen-Einkopplung zugewandt angeordnet ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vorwärmung einer Pressgutmatte im Zuge der Herstellung von Pressplatten, insbesondere Werkstoffplatten aus Holz und/oder anderen nachwachsenden Agrarprodukten wie Span-, Faser-, Furnier-, Stroh- und Schnitzelplatten, sowie Kunststoffplatten, bei dem von einer Seite eines Förderwegs für die Pressgutmatte Mikrowellen in einer Hauptstrahlrichtung in die Pressgutmatte gesendet werden und etwaige durch die Pressgutmatte hindurchtretende Mikrowellen auf der in der Hauptstrahlrichtung betrachtet gegenüberliegenden Seite des Förderwegs zu der Pressgutmatte zurückreflektiert werden.
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Aus der
EP 2 247 418 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorwärmung einer Pressgutmatte im Zuge der Herstellung von Holzwerkstoffplatten bekannt. Bei dem Verfahren werden zur Vorwärmung der Pressgutmatte Mikrowellen von einer oder beiden Pressflächenseiten in die Pressgutmatte eingestrahlt und die Pressgutmatte nach Überführung in eine kontinuierlich arbeitende Presse unter Anwendung von Druck und Wärme verpresst und ausgehärtet. Reflektoren leiten überschüssige Streustrahlung wieder in die Pressgutmatte.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorwärmvorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen die Mikrowellen noch effizienter genutzt werden können, um die Pressgutmatte noch gleichmäßiger vorzuwärmen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Vorwärmvorrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens eine Reflektorfläche wenigstens einen Abschnitt aufweist, der nicht axial oder parallel zur Hauptstrahlrichtung der wenigstens einen Mikrowellen-Einkopplung gerichtet ist.
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Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Abschnitt der wenigstens einen Reflektorfläche so bezüglich der Hauptstrahlrichtung geneigt, dass die Mikrowellen von der wenigstens einen Mikrowellen-Einkopplung schräg auf den wenigstens einen Abschnitt treffen und so gegenüber der Hauptstrahlrichtung abgelenkt werden. Auf diese Weise wird erreicht, dass die reflektierten Mikrowellen auf einem anderen Weg in die Pressgutmatte gelangen wie die ursprünglichen Mikrowellen. So kann die Pressgutmatte gleichmäßiger mit Mikrowellen durchdrungen werden. Außerdem kann so verhindert werden, dass sich zwischen der wenigstens einen Reflektorfläche und der wenigstens einen Mikrowellen-Einkopplung stehende Wellen ausbilden. Stehende Wellen weisen Maxima und Minima auf und können zu Störungen oder gar Beschädigungen der wenigstens einen Mikrowellen-Einkopplung, insbesondere der Mikrowellenquelle, führen. Zudem können sogenannte Hotspots, Orte mit einer lokal erhöhten Temperatur, in Pressgutmatte entstehen.
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Mittels der erfindungsgemäßen abgelenkten Rückstreuung der durch die Pressgutmatte durchgetretenen Mikrowellen wird außerdem erreicht, dass in dem Bereich des Förderwegs der Pressgutmatte durch die Vorwärmvorrichtung ein chaotisches Strahlenfeld erreicht werden kann. Bei einem chaotischen oder ungeordneten Strahlenfeld sind die Mikrowellen idealerweise nicht gleichmäßig ausgerichtet. Außerdem weist ein ideal chaotisches Strahlenfeld keine stehende Welle auf.
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Der Förderweg ist der Weg, auf dem die Pressgutmatte durch die Vorwärmvorrichtung gefördert wird. Der Förderweg ist in der Regel durch eine entsprechende Förderbahn vorgegeben. Bei der Förderbahn kann es sich um eine endlos kontinuierlich umlaufende Förderbahn handeln. Die Förderbahn kann vorteilhafterweise als Förderband, Formband, Rollenförderer oder dergleichen realisiert sein. Vorteilhafterweise kann der Förderweg eine Fläche, insbesondere eine Ebene, beschreiben, in der eine Produktionsrichtung der Pressgutmatte durch die Vorwärmvorrichtung liegt oder zu der die Produktionsrichtung parallel verläuft.
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Die Pressgutmatte kann vorteilhafterweise aus Fasern, Spänen, Strands, Furnieren oder ähnlichen Gütern oder Materialien bestehen oder diese aufweisen. Das Pressgut kann auf die Förderbahn gestreut oder gelegt sein, mit welcher es durch die Vorwärmvorrichtung geführt werden kann. Mit der Förderbahn kann die Pressgutmatte zu einem Einlauf einer folgenden kontinuierlich arbeitenden Presse befördert werden. In der Presse wird die Pressgutmatte zu einer Pressplatte, insbesondere einer Werkstoffplatten, gepresst.
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Abhängig von der Dicke der zu erwärmenden Pressgutmatte und abhängig von der Frequenz der verwendeten Mikrowellen kann die Pressgutmatte unterschiedlich durchdrungen werden. Mikrowellen, welche durch die Pressgutmatte treten, werden mit der entsprechenden wenigstens einen Reflektorfläche zurückreflektiert.
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Die erfindungsgemäße Vorwärmvorrichtung kann als Mikrowellenofen, insbesondere als Mikrowellendurchlaufofen realisiert sein. Die wenigstens eine Mikrowellen-Einkopplung kann in einen Raum der Vorwärmeinrichtung einstrahlen. Der Raum kann bezüglich Mikrowellen nach außen geschlossen sein, damit keine Mikrowellen in die Umgebung gelangen. Der Raum der Vorwärmvorrichtung, in dem die Vorwärmung der Pressgutmatte erfolgt, kann als Vorwärmraum, insbesondere Ofenraum oder Ofenkammer, bezeichnet werden.
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Vorteilhafterweise können mit der wenigsten einen Mikrowellen-Einkopplung Mikrowellen mit der Frequenz von 915 MHz oder 2,45 GHz verwendet werden. Die Frequenz ist hierbei nicht exakt auf die angegebene Frequenz bestimmt, es können auf diese Weise insbesondere gesetzlich zugelassene Frequenzbänder verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf diese Frequenzen, es können auch Mikrowellen in anderen Frequenzbereichen verwendet werden.
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Mikrowellen mit einer Frequenz von 915 MHz haben bekanntermaßen eine größere Eindringtiefe in das Material der Pressgutmatte als Mikrowellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz. Für Mikrowellen mit der Frequenz von 915 MHz kann die Eindringtiefe in übliche Pressgutmatten etwa 0,489 m betragen. Bei einer Mikrowellenfrequenz von 2,45 GHz kann die Eindringtiefe etwa 0,183 m betragen. Falls die Mattendicke kleiner ist als die Eindringtiefe, verlässt ein Teil der Mikrowellen die Pressgutmatte auf der gegenüberliegenden Seite. Die Mikrowellen treten so ungenutzt aus der Pressgutmatte heraus. Die erfindungsgemäße Reflexion ermöglicht die Nutzung dieser austretenden Mikrowellen. Mit der Erfindung können also auch bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten der Pressgutmatte durch die Vorwärmvorrichtung verhältnismäßig dünne Pressgutmatten effizient vorgewärmt werden.
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Vorteilhafterweise können alle Mikrowellen-Einkopplungen dieselbe oder unterschiedliche Mikrowellenfrequenzen verwenden.
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Vorteilhafterweise können mehrere Reflektorflächen an wenigstens einem Reflektorkörper vorgesehen sein. Die Reflektorflächen können ähnlich oder unterschiedlich sein. Die Reflektorflächen können sich in Größe und/oder Form unterscheiden. Wenigstens eine Reflektorfläche kann die Form einer Kachel aufweisen. Die Reflektorflächen können in gleicher Weise oder unterschiedlich geneigt sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Mikrowellen-Einkopplung an wenigstens einer Mikrowellenquelle realisiert sein und/oder wenigstens eine Mikrowellen-Einkopplung kann an wenigstens einem Mikrowellenleiter realisiert sein.
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Wenigstens eine Mikrowellen-Einkopplung kann an wenigstens einer entsprechenden Mikrowellenquelle realisiert sein. Auf diese Weise kann auf zusätzliche Mikrowellenleiter verzichtet werden, mit denen die Mikrowellen von der Mikrowellenquelle zum Vorwärmraum geleitet werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Mikrowellen-Einkopplung an wenigstens einem Mikrowellenleiter realisiert sein. Der Mikrowellenleiter kann zu einer entsprechenden Mikrowellenquelle führen, welche in diesem Fall flexibler, insbesondere weiter entfernt von dem Förderweg, angeordnet sein kann. Auf diese Weise kann auch eine größere Anzahl von Mikrowellen-Einkopplungen, insbesondere Mikrowellenquellen und Mikrowellenleitern, über die Breite des Förderwegs verbaut werden. So kann die Pressgutmatte über ihre gesamte Breite mit Mikrowellen bestrahlt werden. Dies ist insbesondere beim Einsatz von Mikrowellenfrequenzen mit einer Frequenz von 915 MHz von Vorteil, für welche bisher entsprechend große Hohlleiter erforderlich waren.
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Vorteilhafterweise kann jede einzelne Mikrowellenquelle über einen entsprechenden Mikrowellenleiter mit dem Vorwärmraum der Vorwärmeinrichtung verbunden sein. Der Ausgang jedes Mikrowellenleiters bildet jeweils eine Mikrowellen-Einkopplung.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Mikrowellenquelle auf Basis einer Laufzeitröhre, insbesondere eines Magnetrons, eines Klystrons oder dergleichen, oder auf Basis eines Halbleiterelements, insbesondere eines Gunn-Elements, einer Tunneldiode oder dergleichen, oder in anderer geeigneter Weise realisiert sein.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Mikrowellenleiter als Hohlleiter, Koaxialleitung, Mikrostreifenleitung oder in anderer geeigneter Weise realisiert sein.
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Vorteilhafterweise kann die Vorwärmvorrichtung bis zu 300 Mikrowellenquellen und mehr aufweisen. Jede Mikrowellenquelle kann vorteilhafterweise eine Leistung zwischen etwa 1 kW und etwa 100 kW, vorzugsweise zwischen etwa 2 kW und etwa 50 kW, besonders bevorzugt zwischen 2 kW und 15 kW aufweisen. Auf diese Weise kann eine entsprechend große Energiemenge zur Erwärmung in die Pressgutmatten eingebracht werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine Hauptstrahlrichtung wenigstens einer Mikrowellen-Einkopplung senkrecht auf den Förderweg gerichtet sein und/oder eine Hauptstrahlrichtung wenigstens einer Mikrowellen-Einkopplung kann schräg zu dem Förderweg gerichtet sein. Bei einer Hauptstrahlrichtung senkrecht zum Förderweg können die entsprechenden Mikrowellen auf kürzestem Weg durch die Pressgutmatten gelangen. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Hauptstrahlrichtung schräg zum Förderweg gerichtet sein. Auf diese Weise kann ein längerer Durchdringungsweg ermöglicht werden, wodurch entsprechend mehr Energie zur Erwärmung der Pressgutmatten übertragen werden kann.
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Vorteilhafterweise können entweder ausschließlich Mikrowellen-Einkopplungen mit Hauptstrahlrichtungen senkrecht zum Förderweg oder ausschließlich Mikrowellen-Einkopplungen mit Hauptstrahlrichtung schräg zum Förderweg realisiert sein.
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Alternativ können sowohl Hauptstrahlrichtungen senkrecht zum Förderweg als auch schräg zum Förderweg realisiert sein. Auf diese Weise kann eine gleichmäßigere Erwärmung der Pressgutmatte erzeugt werden. Ferner kann das Strahlenfeld dadurch bezüglich der Ausrichtung insbesondere der Polarisationsrichtungen ungeordneter werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer Reflektorfläche senkrecht zum Förderweg gerichtet sein und/oder wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer Reflektorfläche kann schräg zum Förderweg gerichtet sein.
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Mit einer schrägen Ausrichtung wenigstens eines Abschnitts wenigstens einer Reflektorfläche kann erreicht werden, dass im Falle einer Mikrowellen-Einkopplung mit einer zum Förderweg senkrechten Hauptstrahlrichtung die reflektierten Mikrowellen an dem wenigstens einen Abschnitt schräg zur Hauptstrahlrichtung reflektiert werden.
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Die Verwendung eines senkrecht zum Förderweg gerichteten Abschnitts kann in Kombination mit einem schräg zum Förderweg gerichteten Hauptstrahlrichtung ebenfalls eine Reflexion schräg zur entsprechenden Hauptstrahlrichtung erzeugen.
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Vorteilhafterweise können entweder ausschließlich Abschnitte vorgesehen sein, welche senkrecht zum Förderweg gerichtet sind, oder ausschließlich Abschnitte, welche schräg zum Förderweg gerichtet sind. Alternativ können sowohl Abschnitte, welche senkrecht zum Förderweg gerichtet sind, als auch Abschnitte, welche schräg zum Förderweg gerichtet sind, vorgesehen sein.
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Vorteilhafterweise kann ein Winkel zwischen einer Tangentialebene wenigstens eines Abschnitts wenigstens einer Reflektorfläche und einer Ebene senkrecht zur Hauptstrahlrichtung, also ein Winkel zwischen der Richtung des wenigstens einen Abschnitts und der entsprechenden Hauptstrahlrichtung, zwischen etwa -60° und +60°, insbesondere zwischen etwa -45° im +45°, betragen. In diesem Neigungsbereich kann eine Durchdringung der Pressgutmatte mit den reflektierten Mikrowellen verbessert und zugleich ein gleichmäßigeres aber dennoch ungeordnetes Strahlenfeld realisiert werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer Reflektorfläche in Produktionsrichtung und/oder wenigstens ein Abschnitt wenigstens eine Reflektorfläche entgegen der Produktionsrichtung der Pressgutmatte durch die Vorwärmeinrichtung geneigt sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine Richtung wenigstens eines Abschnitts wenigstens einer Reflektorfläche zu einem Zentrum eines Vorwärmraumes der Vorwärmvorrichtung hin geneigt sein. Das Zentrum des Vorwärmraumes kann sich zwischen einem Einlass des Gehäuses der Vorwärmvorrichtung, durch den die Pressgutmatte in den Bereich der Vorwärmvorrichtung gelangt, und einem Auslass des Gehäuses befinden. Ferner kann sich das Zentrum zwischen entsprechenden Seitenbegrenzungen des Gehäuses befinden.
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Durch die entsprechenden Neigung des wenigstens einen Abschnitts können die Mikrowellen zum Zentrum hin reflektiert werden. So kann verhindert werden, dass Mikrowellen durch den Einlass oder den Auslass aus dem Vorwärmraum in die Umgebung gelangen.
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Vorteilhafterweise können Abschnitte wenigstens einer Reflektorfläche, welche in der Nähe des Einlasses angeordnet sind, von dem Einlass weg geneigt sein. Entsprechend können Abschnitte welche sich in der Nähe des Auslasses befinden, von dem Auslass weg geneigt sein.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Reflektorfläche an einem Einlass oder einem Auslass der Vorwärmvorrichtung so angeordnet sein, dass die Mikrowellen zurück in den Vorwärmraum reflektiert werden. Auf diese Weise kann eine Leckstrahlung vermindert und ein Wirkungsgrad der Vorwärmvorrichtung erhöht werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei Mikrowellen-Einkopplungen vorgesehen sein, welche Mikrowellen mit räumlich unterschiedlichen Polarisationsrichtungen einkoppeln können. Durch die unterschiedlichen Polarisationsrichtungen kann ein ungeordnetes Mikrowellen-Strahlenfeld in der Vorwärmvorrichtung, welches die Pressgutmatte durchfährt, realisiert werden.
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Vorteilhafterweise können die Polarisationsrichtungen von wenigstens zwei Mikrowellen-Einkopplungen senkrecht zueinander verlaufen.
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Vorteilhafterweise können mehrere Mikrowellen-Einkopplungen in einer Reihe oder mehreren Reihen angeordnet sein. Die Mikrowellen-Einkopplungen können insbesondere wechselweise unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen. Auf diese Weise kann eine gleichmäßigere Einstrahlung von Mikrowellen der unterschiedlichen Polarisationsrichtungen in die Pressgutmatte ermöglicht werden.
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Um unterschiedliche Polarisationsrichtungen zu erreichen, können die benachbarten Mikrowellen-Einkopplungen bezüglich ihrer jeweiligen Hauptstrahlrichtung unterschiedlich gedreht sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können mehrere Mikrowellen-Einkopplungen auf derselben Seite des Förderwegs und/oder mehrere Mikrowellen-Einkopplungen auf gegenüberliegenden Seiten des Förderwegs angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein Bauraum der Vorwärmeinrichtung durch entsprechende Anordnung der Mikrowellen-Einkopplungen besser genutzt werden.
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Vorteilhafterweise können alle Mikrowellen-Einkopplungen auf derselben Seite angeordnet sein. Auf diese Weise kann die entsprechende Seite der Vorwärmeinrichtung, insbesondere des Gehäuses, ausschließlich für die Mikrowellen-Einkopplungen vorgesehen sein. Entsprechend kann die gegenüberliegende Seite ausschließlich für Reflektorflächen vorgesehen sein.
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Alternativ können vorteilhafterweise die Mikrowellen-Einkopplungen auf gegenüberliegenden Seiten des Förderwegs angeordnet sein. So kann eine gleichmäßigere Einstrahlung von Mikrowellen erfolgen. Entsprechend können die Reflektorflächen auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein. Auf einer Seite können sowohl Mikrowellen-Einkopplungen als auch Reflektorflächen angeordnet sein. Die Mikrowellen-Einkopplungen und die Reflektorflächen können wechselweise realisiert sein.
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Vorteilhafterweise kann die Mikrowelleneinstrahlung durch die Mikrowellen-Einkopplungen sowohl von räumlich unten als auch von räumlich oben erfolgen. Alternativ kann die Mikrowelleneinstrahlung entweder von räumlich oben oder von räumlich unten erfolgen. Auf diese Weise kann je nach Ausgestaltung der Vorwärmvorrichtung und der Förderbahn die geeignete Anordnung von Mikrowellen-Einkopplungen und Reflektorflächen vorgegeben werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können mehrere Reflektorflächen auf derselben Seite des Förderwegs angeordnet und/oder mehrere Reflektorflächen auf unterschiedlichen Seiten des Förderwegs angeordnet sein. Die Reflektorflächen können je nach Anordnung der Mikrowellen-Einkopplungen lediglich auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Förderwegs vorgesehen sein.
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Vorteilhafterweise können auf beiden Seiten des Förderwegs Reflektorflächen selbst dann angeordnet sein, wenn sich die Mikrowellen-Einkopplungen lediglich auf einer Seite des Förderwegs befinden. Auf diese Weise können etwaige Mehrfachreflexionen ermöglicht werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Hauptstrahlrichtung und/oder wenigstens eine Richtung wenigstens eines Abschnitts wenigstens einer Reflektorfläche einstellbar sein und/oder wenigstens eine Hauptstrahlrichtung und/oder wenigstens eine Richtung wenigstens einen Abschnitts wenigstens einer Reflektorfläche kann fix sein.
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Mit einstellbaren Hauptstrahlrichtungen und/oder Richtungen von Abschnitten von Reflektorflächen kann die Vorwärmvorrichtung eingestellt werden, um eine gleichmäßigere und effizientere Vorwärmung der Pressgutmatte zu erreichen. Die Richtungen können dabei abhängig von der Art und/oder Abmessung der Pressgutmatte eingestellt werden. Die Vorwärmvorrichtung kann vor der Inbetriebnahme und/oder im laufenden Betrieb eingestellt, insbesondere justiert, werden.
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Die Hauptstrahlrichtungen und/oder die Richtungen von Abschnitten von Reflektorflächen können manuell und/oder automatisch einstellbar sein. Auf diese Weise kann, insbesondere bei Änderung einer Dicke einer Pressgutmatte und/oder einer Materialänderung, eine entsprechende Anpassung erfolgen. Dabei können die Abschnitte der Reflektorflächen so eingestellt werden, dass die reflektierte Mikrowellen nicht in die entsprechende gegenüberliegende Mikrowellen-Einkopplung zurück strahlen kann.
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Fixe Hauptstrahlrichtungen und/oder Richtungen von Abschnitten von Reflektorflächen können einmal justiert und beibehalten werden. So kann ein Bauteil-, Montage- und/oder Justageaufwand verringert werden. Ferner kann so eine Störanfälligkeit verringert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Reflektorfläche gänzlich oder wenigstens abschnittsweise eben sein und/oder wenigstens eine Reflektorfläche kann gänzlich oder wenigstens abschnittsweise uneben sein. Mit ebenen Reflektorflächen kann über einen entsprechend größeren Flächenbereich die gleiche Reflexion vorgegeben werden. Unebene Reflektorflächen haben den Vorteil, dass mit ihnen ein chaotisches Strahlenfeld einfacher realisiert werden kann.
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Vorteilhafterweise können beliebig geeignet geformte Reflektorflächen mit beliebiger geeigneter Topologie zur Erzeugung eines chaotischen Strahlenfelds in dem Vorwärmraum verwendet werden.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Reflektorfläche wenigstens abschnittsweise konkav, konvex, pyramidenförmig und/oder wellenförmig oder dergleichen geformt sein. Die Oberfläche der wenigstens einen Reflektorfläche kann ebenfalls beliebig sein. Sie kann die Form in der Art eines Eierkartons, ein gefrästes Reflexionsmuster, insbesondere winklige Streifen, Pyramiden oder dergleichen aufweisen.
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Vorteilhafterweise erfolgt an wenigstens einer Mikrowellen-Einkopplung eine Einkopplung einer Mikrowellenstrahlung mit einer Frequenz von 915 MHz oder 2,45 GHz.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei einem Verfahren dadurch gelöst, dass wenigstens ein Teil der durch die Pressgutmatte tretenden und reflektierten Mikrowellen gegenüber der Hauptstrahlrichtung abgelenkt wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass die reflektierten Mikrowellen auf dem gleichen Weg zurückgesendet werden, auf dem die ursprünglichen Mikrowellen durch die Pressgutmatte gekommen sind. So kann ein Strahlenfeld im Bereich der Pressgutmatte ungeordneter realisiert werden. Ferner können so stehende Wellen verhindert werden.
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Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorwärmvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
- 1 eine Anlage zur Herstellung von Pressplatten, mit einer kontinuierlich arbeitenden Presse und einer Vorwärmvorrichtung zum Vorwärmen von Pressgutmatten;
- 2 eine räumlich obere Innenseite der Vorwärmvorrichtung aus der 1;
- 3 einen Längsschnitt der Vorwärmvorrichtung aus der 1;
- 4 eine räumliche untere Innenseite der Vorwärmvorrichtung aus der 1;
- 5 einen Reflektorkörper der Vorwärmvorrichtung aus der 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 6 einen Reflektorkörper für eine Vorwärmvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 7 einen Reflektorkörper für eine Vorwärmvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 8 einen Reflektorkörper für eine Vorwärmvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist eine Anlage 10 zur Herstellung von Pressplatten 12 schematisch gezeigt. Die Anlage 10 umfasst eine Förderbahn in Form eines Formbands 14, in der 1 links. Auf dem Formband 14 werden Pressgutmatten 16 aus aufgestreutem und/oder aufgelegtem Pressgut durch eine Vorwärmvorrichtung 18 entlang eines Förderweges 20 in einer Produktionsrichtung 22 zu einem Einlauf 24 einer kontinuierlich arbeitenden Presse 26 befördert. Das Pressgut umfasst beispielsweise Holz und/oder andere nachwachsende Agrarprodukte wie Späne, Fasern, Stroh und Schnitzel, und/oder Kunststoff. Das Pressgut ist vor dem aufstreuen bzw. ablegen auf dem Formband 14 mit einem Bindemittel versehen worden, mit welchem es in der Presse 26 zu den Pressplatten 12 aushärtet. In der Presse 26 wird die Pressgutmatte 16 zwischen zwei endlos umlaufenden Stahlbändern 28 in hier nicht interessierender Weise zu der Pressplatte 12 gepresst.
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Der besseren Orientierung wegen ist in den 1 bis 8 ein orthogonales x-y-z-Koordinatensystem gezeigt. Dabei erstreckt sich die x-Achse parallel zur Produktionsrichtung 22, die x-y-Ebene verläuft räumlich horizontal und die z-Achse zeigt räumlich vertikal nach oben. In der 1 zeigt die y-Achse in die Zeichnungsebene.
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Der Förderweg 20 wird durch die Formband 14 vorgegeben und verläuft innerhalb der Vorwärmvorrichtung 18 beispielhaft eben und räumlich horizontal.
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Die Vorwärmvorrichtung 18 wird im Folgenden anhand der 2 bis 4 näher erläutert. In der 2 ist die räumlich obere Innenseite eines Gehäuses 30 der Vorwärmvorrichtung 18 gezeigt. 4 zeigt die räumlich untere Innenseite des Gehäuses 30
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Die Vorwärmvorrichtung 18 ist als Mikrowellenofen, vorzugsweise als Mikrowellendurchlaufofen ausgelegt. Ein Längsschnitt der Vorwärmvorrichtung 18 ist in der 3 gezeigt. Die Vorwärmvorrichtung 18 umfasst das mikrowellendichte Gehäuse 30, welches einen Vorwärmraum 32 umgibt. Der Vorwärmraum 32 weist einen Einlass 34 und einen Auslass 36 auf, durch die das Formband 14 in den Vorwärmraum 32 hineinführt und aus diesem herausführt.
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Räumlich oben im Gehäuse 30 und räumlich unten im Gehäuse 30 ist jeweils eine Mehrzahl von Mikrowellen-Einkopplern 38 angeordnet, welche an Ausgängen von entsprechenden Mikrowellenleitern realisiert sind. Die oberen Mikrowellen-Einkoppler 38 und die unteren Mikrowellen-Einkoppler 38 befinden sich bezüglich dem Förderweg 20 auf räumlich gegenüberliegenden Seiten. Die Mikrowellenleiter kommen jeweils von entsprechenden, in den Figuren nicht gezeigten Mikrowellenquellen. Bei den Mikrowellenquellen kann es sich beispielsweise um Magnetrone, Klystrone oder Mikrowellenquellen auf Halbleiterbasis handeln.
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Beispielhaft werden für die oberen Mikrowellen-Einkoppler 38 insgesamt 36 Einkopplungspunkte bzw. Mikrowellenquellen verwendet. Für die unteren Mikrowellen-Einkoppler 38 werden 32 Einkopplungspunkte bzw. Mikrowellenquellen verwendet. Jedem Mikrowellen-Einkoppler 38 kann eine eigene Mikrowellenquelle zugeordnet sein. Eine Mikrowellenquelle kann je nach Leistung und Ausgestaltung aber auch mehrere Mikrowellen-Einkoppler mit Mikrowellen versorgen. Es können auch mehr oder weniger Mikrowellenquellen eingesetzt werden. Die verwendeten Mikrowellenquellen können eine Mikrowellenleistung von jeweils 1 kW bis 100 kW, vorzugsweise zwischen etwa 2 kW und etwa 50 kW, besonders bevorzugt zwischen 2 kW und 15 kW aufweisen. Bei einem alternativen, nicht gezeigten, Ausführungsbeispiel können die Mikrowellen-Einkoppler 38 auch direkt an den Mikrowellenquellen realisiert sein. In diesem Fall kann auf separate Mikrowellenleiter verzichtet werden. Dies kann der Fall sein, wenn entsprechend kompakte Mikrowellenquellen, beispielsweise in Form von Halbleiterelementen, eingesetzt werden.
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Die oberen Mikrowellen-Einkoppler 38 sind beispielhaft in neun Reihen mit jeweils vier Mikrowellen-Einkopplern 38 angeordnet. Die Reihen erstrecken sich jeweils beabstandet parallel zueinander, zur Produktionsrichtung 22 betrachtet nebeneinander. Entsprechend sind unten im Gehäuse 30 beispielhaft acht Reihen mit jeweils vier Mikrowellen-Einkopplern 38 angeordnet.
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In z-Richtung im Querschnitt durch die Vorwärmvorrichtung 18 betrachtet sind die Reihen der oberen Mikrowellen-Einkoppler 38 versetzt zu den Reihen der unteren Mikrowellen-Einkoppler 38, also auf „Lücke“, angeordnet.
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Die Mikrowellen-Einkoppler 38 sind jeweils so ausgerichtet, dass ihre jeweilige Hauptstrahlrichtung 40, wie in der 3 angedeutet, beispielhaft senkrecht zum Förderweg 20 zeigt.
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Die von den Mikrowellen-Einkopplern 38 ausgesendeten Mikrowellen sind so vorgegeben, dass sie die Pressgutmatten 16 über ihre gesamte Dicke in Richtung der z-Achse durchdringen können. Auf diese Weise wird die Pressgutmatte 16 im Inneren vorgewärmt, sodass beim späteren Verpressen in der Presse 26 ein schnelleres Aushärten möglich ist. Mit den Mikrowellenquellen werden Mikrowellen mit einer Mikrowellenfrequenz von beispielhaft 915 MHz erzeugt. Mikrowellen mit dieser Frequenz bzw. in diesem zulässigen Frequenzband liegend haben bei den verwendeten Pressgutmatten 16 beispielsweise eine Eindringtiefe von etwa 0,489 m. Sofern die Dicke der Pressgutmatte 16 geringer ist als die Eindringtiefe, gelangen Mikrowellen durch die Pressgutmatte 16 hindurch. Statt der obengenannten Mikrowellenfrequenz können auch Mikrowellen mit anderen Frequenzen bzw. anderem Frequenzband, beispielsweise 2,45 GHz, verwendet werden. Diese haben eine geringere Eindringtiefe von beispielsweise etwa 0,183 m.
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Jeweils benachbarte Mikrowellen-Einkoppler 38 sind bezüglich ihrer jeweiligen Hauptstrahlrichtung 40 so gedreht, dass ihre Polarisationsrichtung 42 zueinander senkrecht stehen. Auf diese Weise kann ein chaotisches Strahlenfeld Im Vorwärmraum 32, welches die Pressgutmatte 16 durchläuft, realisiert werden.
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Zwischen benachbarten Reihen der oberen Mikrowellen-Einkoppler 38 ist beispielhaft jeweils ein länglicher oberer Reflektorkörper 44 angeordnet. Unten im Gehäuse 30 sind entsprechende untere Reflektorkörper 44 analog zu den oberen Reflektorkörpern 44 angeordnet. Im Unterschied zu der oberen Anordnung sind unten in Produktionsrichtung 22 betrachtet vor der ersten Reihe der unteren Mikrowellen-Einkoppler 38 und nach der letzten Reihe der unteren Mikrowellen-Einkoppler 38 jeweils ein zusätzlicher unterer Reflektorkörper 44 angeordnet. Die oberen und die unteren Reflektorkörper 44 erstrecken sich beispielhaft über die Breite des Formbands 14 oder sogar etwas darüber hinaus.
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Einer der Reflektorkörper 44 ist in der 5 mit Betrachtungsrichtung auf seiner dem Förderweg 20 zugewandten Seite gezeigt. Der Reflektorkörper 44 besteht aus zwei Reihen mit jeweils neun Segmenten, welche jeweils eine beispielhaft ebene Reflektorfläche 46 für die Mikrowellen bilden. An den Reflektorflächen 46 können die verwendeten Mikrowellen reflektiert werden. Die Richtung 47 der Reflektorflächen 46 stehen bekanntermaßen senkrecht auf selbigen und zeigen von diesen weg.
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Die Reflektorkörper 44 in 3 dargestellt und damit die Reflektorflächen 46 sind um eine jeweilige gedachte Achse, welche parallel zur y-Achse verläuft, gegenüber einer zum Förderweg 20, also auch zur x-y-Ebene, parallelen Ebene jeweils um einen Neigungswinkel 48 von etwa 45° geneigt. Entsprechend sind die Richtungen 47 der Reflektorflächen 46 jeweils um einen gleich großen Winkel gegenüber der Hauptstrahlrichtung 40 der entsprechend gegenüberliegenden Mikrowellen-Einkoppler 38 geneigt. Da die Reflektorflächen 46 beispielhaft eben sind, trifft dies auf die Richtungen 47 in allen Abschnitten einer Reflektorfläche 46 gleichermaßen zu.
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Die Richtungen 47 der Reflektorflächen 46 sind jeweils zu einem Zentrum 50 hin geneigt. Das Zentrum 50 ist in der 3 mit einem Kreuz angedeutet. Die Richtungen 47 derjenigen Reflektorflächen 46, welche sich näher an dem Einlass 34 als an dem Auslass 36 befinden, sind zum Auslass 36 hin geneigt, wohingegen die Richtungen 47 derjenigen Reflektorflächen 46, welche näher an dem Auslass 36 angeordnet sind, zum Einlass 34 hin geneigt sind.
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Mit den Reflektorflächen 46 werden Mikrowellen, welche von den entsprechend gegenüberliegenden Mikrowellen-Einkopplern 38 kommen und durch die Pressgutmatte 16 hindurch treten, zur Pressgutmatte 16 so zurück, besonders bevorzugt in Richtung des Zentrums 50, reflektiert, dass sie gegenüber der Hauptstrahlrichtung 40 der ursprünglichen Mikrowellen abgelenkt sind. Auf diese Weise kann ein gleichmäßigeres, insgesamt chaotisches Strahlenfeld in der Pressgutmatte 16 erzeugt werden. Bei dem chaotischen Strahlenfeld sind die Polarisationsrichtungen der Mikrowellen möglichst ungeordnet.
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Die Neigungswinkel 48 der Reflektorkörper 44 können eingestellt werden. Die Einstellung der Neigungswinkel 48 kann dabei, beispielsweise abhängig von der Dicke und/oder dem Material der verwendeten Pressgutmatte 16, verändert werden.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung der Pressplatten 12 wird das Pressgut mit Leim in Produktionsrichtung 22 vor der Vorwärmvorrichtung 18 zur Realisierung einer Pressgutmatte 16 auf die Formband 14 gestreut. Die Pressgutmatte 16 wird mit dem Formband 14 kontinuierlich entlang des Förderwegs 20 in Produktionsrichtung 22 durch die Vorwärmvorrichtung 18 befördert und dort vorgewärmt.
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Bei dem Verfahren zur Vorwärmung der Pressgutmatte 16 werden mit den oberen Mikrowellen-Einkoppler 38 von oben und mit den unteren Mikrowellen-Einkopplern 38 von unten Mikrowellen in Richtung der jeweiligen Mikrowellen-Hauptstrahlrichtung 40 in die Pressgutmatte 16 gesendet. In der Pressgutmatte 16 sorgen die Mikrowellen für eine Erwärmung. Ein Teil Mikrowellen durchdringt die Pressgutmatte 16 und tritt auf der jeweils gegenüberliegenden Seite aus der Pressgutmatte 16 heraus. Die austretenden Mikrowellen gelangen zu den jeweiligen Reflektorkörpern 44 und werden dort an den entsprechenden Reflektorflächen 46 reflektiert. Durch die Neigung der Reflektorflächen 46 werden die Mikrowellen gegenüber der entsprechenden
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Mikrowellen-Hauptstrahlrichtung 40 abgelenkt. Die reflektierten Mikrowellen 52 werden schräg in die Pressgutmatte 16 gesendet und sorgen dort für eine weitere Erwärmung des Pressguts.
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Die vorgewärmte Pressgutmatte 16 wird mit dem Formband 14 weiter zum Einlauf 24 der Presse 26 befördert. In der Presse 26 wird die Pressgutmatte 16 in hier nicht weiter interessierender Weise zu der Pressplatte 12 gepresst, welche die Presse 26 an ihrem Auslauf verlässt.
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In der 6 ist eine Anordnung von Reflektorkörpern 144 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist hier eine Mehrzahl von Reflektorkörpern 144 in einer Reihe angeordnet. Die Reflektorkörper 144 weisen jeweils ebene Reflektorflächen 146 auf. Die Reflektorkörper 144 sind unterschiedlich relativ zueinander geneigt.
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In 7 ist ein Reflektorkörper 244 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Reflektorkörper 244 hat die Form eines Ausschnitts eines runden Zylindermantels. Die entsprechende Reflektorfläche 246 befindet sich an der Außenseite des Reflektorkörpers 244 und ist konvex. Auf diese Weise ist immer wenigstens ein Abschnitt der Reflektorfläche 246 nicht axial zur entsprechenden Hauptstrahlrichtung 40 der gegenüberliegenden Mikrowellen-Einkoppler 38 gerichtet.
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In der 8 ist ein Reflektorkörper 344 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Reflektorkörper 344 weist eine Vielzahl von Reflektorflächen 346 auf, welche an pyramidenartigen Erhebungen des Reflektorkörpers 344 auf der dem entsprechenden Mikrowellen-Einkoppler 38 zugewandten Seite realisiert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anlage
- 12
- Pressplatte
- 14
- Formband
- 16
- Pressgutmatte
- 18
- Vorwärmvorrichtung
- 20
- Förderweg
- 22
- Produktionsrichtung
- 24
- Einlauf
- 26
- Presse
- 28
- Stahlbänder
- 30
- Gehäuse
- 32
- Vorwärmraum
- 34
- Einlass
- 36
- Auslass
- 38
- Mikrowellen-Einkoppler
- 40
- Hauptstrahlrichtung
- 42
- Polarisationsrichtung
- 44; 144; 244; 344
- Reflektorkörper
- 46; 146; 246; 346
- Reflektorflächen
- 47
- Richtung
- 48
- Neigungswinkel
- 50
- Zentrum Vorwärmraum
- 52
- Reflektierte Mikrowellen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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