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Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen zur kontinuierlichen Erwärmung (insbesondere Vorwärmung) einer Pressgutmatte, insbesondere im Zuge der (kontinuierlichen) Herstellung von Holzwerkstoffplatten,
mit einem tunnelförmigen Gehäuse, durch dessen Innenraum die Pressgutmatte hindurchführbar ist und
mit einem oder mehreren Mikrowellengeneratoren zur Erzeugung von Mikrowellen, die z. B. über eine oder mehrere Hohlleiter in den Innenraum des Gehäuses einstrahlbar sind.
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Pressgutmatte meint im Rahmen der Erfindung bevorzugt eine Matte bzw. Materialbahn aus (beleimten) Partikeln, z. B. Spänen oder Fasern, bevorzugt Holzspänen oder Holzfasern im Zuge der Herstellung von Holzwerkstoffplatten. Dabei werden die Partikel, z. B. Holzspäne oder Holzfasern, in der Regel mit einer Streuvorrichtung auf einen Streubandförderer oder dergleichen unter Bildung einer Pressgutmatte aufgestreut und die so erzeugte Pressgutmatte durchläuft anschließend eine Presse, insbesondere eine kontinuierlich arbeitende Presse, die z. B. als Doppelbandpresse ausgebildet sein kann. In der Presse werden die Pressgutmatten unter Anwendung von Druck und/oder Wärme zu einer Platte bzw. einem Plattenstrang, insbesondere einer Holzwerkstoffplatte (z. B. Spanplatte oder Faserplatte) verpresst. Zur Optimierung des Pressprozesses erfolgt eine Vorwärmung des Pressgutes bzw. der Pressgutmatte, und zwar mit Hilfe einer Pressgutmatten-Vorwärmeinrichtung, die als Mikrowellen-Durchlaufofen ausgebildet ist. Die Pressgutmatte wird folglich mit Hilfe von Mikrowellenstrahlung vorgewärmt. Mikrowellenstrahlung meint dabei erfindungsgemäß elektromagnetische Strahlung in einem Frequenzbereich von 100 MHz bis 300 GHz, bevorzugt 300 MHz bis 100 GHz. Besonders bevorzugt wird übliche Mikrowellenstrahlung mit einer Frequenz von 900 bis 950, z. B. etwa 915 MHz oder einer Frequenz von etwa 2,4 bis 2,5 GHz, z. B. etwa 2,45 GHz verwendet. Die Mikrowellenstrahlung wird in einem oder mehreren Mikrowellengeneratoren, z. B. Magnetronen, erzeugt und bevorzugt über Hohlleiter in den Innenraum des Gehäuses eingestrahlt bzw. eingekoppelt.
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Ein Durchlaufofen zum kontinuierlichen Vorwärmen einer Pressgutmatte der eingangs beschriebenen Art ist z. B. aus der
EP 2 247 418 B1 bekannt. Dabei werden zum Erwärmen der Pressgutmatte Mikrowellen in einem Frequenzbereich von 2400 bis 2500 MHz verwendet, wobei die Mikrowellen für jede Pressflächenseite aus 20 bis 300 Mikrowellenerzeugern mit Magnetronen eine Leistung von 3 bis 50 kW erzeugt werden. Der Einlauf und der Auslauf des Durchlaufofens sollen in Höhe und/oder Breite veränderlich ausgeführt sein. Zur Veränderung des Einlaufs oder Auslaufs können bewegliche Absorptionselemente vorgesehen sein, z. B. Absorbersteine und/oder Wasserbehälter.
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In der
DE 697 37 417 T2 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Holz bzw. Holzfasern beschrieben, wobei Mikrowellen zur Vorerwärmung eines Bindemittels eingesetzt werden. Dabei sollen insbesondere Furnierhölzer hergestellt werden.
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Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 20 2015 102 422 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erwärmen von Materialien aus dem wesentlichen nicht metallischen Material, umfassend einen Durchlaufofen zur kontinuierlichen Erwärmung von Material auf einem endlos umlaufenden Transportband, wobei der Durchlaufofen eine Mehrzahl von Magnetronen zur Erzeugung von elektromagnetischen Wellen und Hohlleitern mit Austrittsöffnungen zur Einspeisung der Wellen in einen Strahlungsraum aufweist. Bei zumindest zwei Austrittsöffnungen, welche in und/oder quer zur Produktionsrichtung als nächster Nachbar angeordnet sind, schließen die Hauptachsen der Austrittsöffnung in einem Winkel von <0° ein und/oder die Verbindungslinie der Schwerpunkte der Flächen der Austrittsöffnungen schließen einen Winkel <0 auf die Senkrechte zur Produktionsrichtung ein. Durch diese Maßnahme soll eine gleichmäßige Erwärmung des Materials sichergestellt werden.
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Im Übrigen kennt man aus der
WO 2008/067996 A1 eine Mikrowellenheizeinrichtung, die insbesondere für keramische Werkstoffe und Formteile ausgebildet ist und mehrere Mikrowellengeneratoren zur Abstrahlung von Mikrowellen mit einer Frequenz von 300 MHz bis 5,8 GHz aufweist. Die Einkopplung der hoch- und niederfrequenten Mikrowellen erfolgt über mehrere in die Decke und den Bodenbereich der Trockenkammer eingelassene Einkoppelelemente. Dabei soll es sich um auf die Abgabefrequenz abgestimmte Schlitzantennen handeln. Um eine besonders gleichmäßige Mikrowellenverteilung zu erreichen, ist die Anordnung von mehreren Feldführern im Deckenbereich der Trockenkammer vorgesehen. Der Schwerpunkt dieser Veröffentlichung liegt dabei in der industriellen Trocknung von keramischen Materialien und mineralischen Isolationswerkstoffen. Auf die Ausgestaltung von Vorwärmeinrichtungen für die Holzwerkstoffplattenindustrie hatten diese Überlegungen keinen Einfluss.
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Ferner beschreibt die
DE 10 2004 052 871 A1 eine Vorrichtung zum Verbinden von dünnen, flächigen Elementen mittels eines Klebstoffes, wobei der Klebstoff mittels Mikrowellen ausgehärtet wird. Die Mikrowellen werden einem Magnetron erzeugt und in einen Hohlleiter geleitet, wobei der Hohlleiter wenigstens einen Schlitz aufweist, wobei die den Klebstoff aufweisende Stoßfuge der flächigen Elemente an dem Schlitz vorbeigeführt wird
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Ein Durchlaufofen zur kontinuierlichen Erwärmung einer Pressgutmatte der eingangs beschriebenen Art ist z. B. aus der
DE 10 2016 110 808 A1 bekannt, wobei das tunnelförmige Gehäuse im Querschnitt oval ausgebildet ist und vorzugsweise eine Breite aufweist, die größer als die Höhe ist. Das Gehäuse kann im Querschnitt im Wesentlichen ellipsenförmig ausgebildet sein. Die Mikrowellen können über Einkopplungsfenster in den Innenraum eingestrahlt werden, wobei diese Einkopplungsfenster des Gehäuses auf dem ovalen Umfang des Gehäuses angeordnet und gegebenenfalls entlang der Länge des Gehäuses verteilt sind. Alternativ können die Mikrowellengeneratoren jedoch auch separat mit Abstand zu dem Gehäuse angeordnet sein und mit Hohlleitern an das Gehäuse bzw. die Einkopplungsfenster angeschlossen sein.
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Schließlich beschreibt die
DE 100 846 93 T1 eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung eines Pressholzproduktes, das aus mehreren miteinander verbundenen Furnierstreifen besteht. Die Furnierstreifen können in einer Presse unter Anwendung von Druck und Wärme miteinander verbunden werden, wobei jeweils zwischen einzelnen Presswalzen Wellenführungen zur Einstrahlung von Mikrowellen in das Produkt vorgesehen sind. Die Wellenführungen können mit Längsschlitzöffnungen versehen sein.
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Der Erfindung liegt die Erfindung zugrunde, einen Durchlaufofen zu schaffen, mit dem eine Pressgutmatte, insbesondere für die Herstellung von Holzwerkstoffplatten, effizient und wirtschaftlich erwärmen und insbesondere für einen kontinuierlichen Pressprozess vorwärmen lässt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung einen Durchlaufofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Es ist vorgesehen, dass in oder an dem Gehäuse eine oder mehrere Hohlleiterschlitzantennen angeordnet sind, die in einer (der Pressgutmatte zugewandten) Antennenwand jeweils mehrere entlang der Antennenlängsrichtung verteilte Austrittsschlitze für die Abstrahlung der Mikrowellen in den Innenraum (d. h. auf die Pressgutmatte) aufweisen,
wobei das tunnelförmige Gehäuse eine oberhalb der Pressgutmatte (bzw. Pressgutmattenebene) angeordnete (vorzugsweise gerade/ebene Oberwand und eine unterhalb der Pressgutmatte (bzw. Pressgutmattenebene) angeordnete (vorzugsweise gerade/ebene) Unterwand und zwei neben der Pressgutmatte angeordnete Seitenwände aufweist, wobei die Seitenwände gekrümmt ausgebildet sind, und zwar bevorzugt gekrümmt um eine Achse, die parallel zur Durchlaufrichtung orientiert ist. Besonders bevorzugt sind die Zylinderwände dabei zylinderschalenförmig ausgebildet, d. h. sie weisen einen kreisförmigen bzw. teilkreisförmigen Querschnitt auf, wobei die Zylinderachse parallel zur Durchlaufrichtung orientiert ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Seitenwände nicht von jeweils Zylinderhalbschalen, sondern lediglich kleineren Zylindersegmenten gebildet werden, wobei der Segmentwinkel 10° bis 180°, vorzugsweise 20° bis 90°, z. B. 30° bis 60° betragen kann. Im Übrigen ist es zweckmäßig, wenn die Krümmung der Seitenwände an die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung und/oder an die Hohlleiterwellenlänge der Hohlleiter-Schlitzantennen angepasst ist. Dazu wird bevorzugt vorgeschlagen, dass der Radius der Krümmung das 0,5-fache bis 3-fache der Wellenlänge (oder der Hohlleiterwellenlänge) beträgt, z. B. das 1,5-fache der Wellenlänge der Mikrowellen (oder der Hohlleiterwellenlänge).
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Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass sich mit Mikrowellen eine besonders effiziente und wirtschaftliche Erwärmung einer Pressgutmatte und insbesondere eine Vorwärmung einer Pressgutmatte im Zuge der Herstellung von Holzwerkstoffplatten erreichen lässt, wenn die Mikrowellen über Hohlleiter-Schlitzantennen in den Innenraum des Durchlaufofens und folglich auf die Pressgutmatte abgestrahlt werden. Die Mikrowellen werden folglich von den Mikrowellengeneratoren in grundsätzlich bekannter Weise über Hohlleiter in den Innenraum des Gehäuses eingekoppelt, wobei diese Hohlleiter jedoch erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise als Hohlleiter-Schlitzantennen ausgebildet sind, die (jeweils) einen Schlitzantennenabschnitt mit jeweils mehreren Austrittsschlitzen für die Einkopplung der Mikrowellen in den Innenraum aufweisen. Die erfindungsgemäßen Schlitzantennen mit den Austrittsschlitzen können folglich einen Teil bzw. einen Abschnitt eines Hohlleiters bilden. Bei einem Hohlleiter handelt es sich in grundsätzlich bekannter Weise um einen Wellenleiter für elektromagnetische Wellen (hier: Mikrowellen). Der Hohlleiter ist als Metallrohr mit bevorzugt rechteckigem (gegebenenfalls auch kreisförmigem oder elliptischem) Querschnitt ausgebildet. Solche Hohlleiter werden beim Stand der Technik für den Transport der in der Mikrowellengenerator erzeugten Mikrowellen in den Ofen verwendet, wenn die Mikrowellengeneratoren nicht unmittelbar an das Gehäuse angeschlossen sind. Während die Mikrowellen beim Stand der Technik in der Regel aus den stirnseitig offenen Enden der Hohleiter austreten und in den Innenraum des Ofens eingestrahlt werden, schlägt die Erfindung vor, dass die Hohlleiter (zumindest abschnittsweise) als Hohlleiter-Schlitzantennen ausgebildet sind, welche jeweils eine Vielzahl von Austrittsschlitzen in der Antennenwand aufweisen. Bevorzugt ist der Hohlleiter bzw. die Hohlleiterschlitzantenne endseitig, und zwar an dem dem Mikrowellengenerator abgewandten Ende mit einer Stirnwand verschlossen. Die Mikrowellen treten folglich nicht stirnseitig aus dem Hohlleiter aus, sondern sie werden über eine Längswand, die sogenannten Antennenwand, der Hohlleiter-Schlitzantennen abgestrahlt, und zwar durch die dort angeordneten Austrittsschlitze. Die Mikrowellen treten folglich auf der dem Mikrowellengenerator zugewandten Seite in den Hohlleiter bzw. in die Hohlleiterschlitzantenne ein und werden auf dem gegenüberliegenden geschlossenen Ende bzw. der Stirnwand reflektiert, so dass innerhalb der Hohlleiterschlitzantenne eine stehende Welle mit der sogenannten Hohlleiterwellenlänge ausbildet, d. h. es entstehen zwei Schwingungsbäuche je Hohlleiterwellenlänge. Das auf diese Weise entstehende Feld wird über die in der Antennenwand eingebrachten Schlitze stark gestört und durch diese Störung tritt das Feld aus der Hohlleiterschlitzantenne aus und breitet sich von diesen in den Raum aus, d. h. in den Innenraum des Ofens.
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Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass bei der herkömmlichen Einstrahlung über die stirnseitig offenen Hohlleiter beim Eintritt der Mikrowellen in den Innenraum des Ofengehäuses Reflektionen entstehen und die Strahlung ungerichtet in den Innenraum eintritt, so dass eine ungleichmäßige Erwärmung erfolgt. Über die Hohlleiterschlitzantenne erfolgt eine gerichtete Bestrahlung der Pressgutmatte, d. h. die eingetragene Energiemenge wird auf die Pressgutmatte gelenkt und es werden Reflektionen vermieden. Die „Ausleuchtung“ einer Pressgutmatte wird verbessert. Solche Schlitzantennen sind aus der Kommunikationstechnik grundsätzlich bekannt, um bestimmte Sektoren eines Versorgungsbereichs gleichmäßig und gezielt funktechnisch anzusprechen. Die Erfindung überträgt derartige Überlegungen auf den Bereich der Mikrowellenerwärmung von Pressgutmatten für insbesondere die Holzwerkstoff-industrie. Bevorzugt weisen die Hohlleiterschlitzantennen (jeweils) einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Hohlleiterschlitzantenne erstreckt sich entlang einer Längsrichtung, so dass die Hohlleiter-Schlitzantenne einen vorgegebenen Längenabschnitt des Hohlleiters bildet, wobei dieser Schlitzantennenabschnitt eine sich entlang der Antennenlängsrichtung erstreckende Antennenwand aufweist, in welcher die Austrittsschlitze angeordnet sind. Der Hohlleiter kann grundsätzlich außerdem über einen (herkömmlichen) Hohlleiterabschnitt ohne Schlitze verfügen. Ausgehend von dem Mikrowellengenerator kann der Hohlleiter folglich zunächst einen Hohlleiterabschnitt ohne Schlitze und einen sich daran anschließenden Schlitzantennenabschnitt mit Schlitzen aufweisen. Der Hohlleiter (mit Hohlleiterabschnitt und Antennenabschnitt) kann sich dabei gerade in einer Richtung und mit im Wesentlichen identischen Querschnitt erstrecken. Es liegt jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung, dass sich der Hohlleiterabschnitt oder ein Hohlleiterabschnitt in eine andere Richtung erstreckt als der Schlitzantennenabschnitt (und folglich die Hohlleiter-Schlitzantenne), so dass innerhalb des Hohlleiters eine räumliche Umlenkung erfolgen kann. Dieses ist in der Regel nur dann zweckmäßig, wenn die Anordnung der Mikrowellengeneratoren im Raum dieses erfordert.
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Aufbauend auf diesen Überlegungen und den Vorteilen der Einstrahlung über Hohlleiter-Schlitzantennen schlägt die Erfindung die bereits beschriebenen gekrümmten Seitenwände des Ofens vor. Überraschend lässt sich die Ausleuchtung der durch den Innenraum des Ofens durchlaufenden Matte durch eine solche Geometrie optimieren und vergleichmäßigen, so dass eine gleichmäßige Erwärmung auf besonders effiziente Weise erzielt wird, und zwar in Kombination mit der erfindungsgemäßen Einstrahlung über Hohlleiter-Schlitzantennen.
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Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, ein einheitliches kastenförmiges Gehäuse für den Durchlaufofen vorzusehen, welches eine (nicht gekrümmte) Oberwand und eine (nicht gekrümmte) Unterwand und zwei erfindungsgemäß gekrümmte Seitenwände aufweist, wobei in einem solchen kastenförmigen Gehäuse vorzugsweise mehrere Schlitzantennen entlang der Durchlaufrichtung verteilt sind. Es ist bevorzugt vorgesehen, mehrere Schlitzantennen oberhalb der Pressgutmatte bzw. Pressgutmattenebene und/oder mehrere Schlitzantennen unterhalb der Pressgutmatte bzw. Pressgutmattenebene vorzusehen. Dabei kann eine Bestrahlung lediglich von oben oder eine Bestrahlung lediglich von unten realisiert sein. Besonders bevorzugt wird in Kombination mit den gekrümmten Seitenwänden eine Bestrahlung sowohl von oben als auch von unten realisiert.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das tunnelförmige Gehäuse mehrere kastenförmige Einzelkavitäten mit jeweils (nicht gekrümmter) Oberwand, (nicht gekrümmter) Unterwand, Seitenwänden und Stirnwänden aufweist, wobei zwischen den Stirnwänden der Einzelkavitäten jeweils ein Verbindungstunnel angeordnet ist, über den die Matte von einer Kavität in die andere gelangt, wobei der Verbindungstunnel bevorzugt eine gegenüber den Einzelkavitäten reduzierte Höhe aufweist. Im Bereich jeder Einzelkavität sind erfindungsgemäß jeweils ein oder mehrere ggf. schräg orientierte Hohlleiter-Schlitzantennen angeordnet. Bevorzugt sind einige, besonders bevorzugt alle Seitenwände dieser Einzelkavitäten mit gekrümmten Seitenwänden ausgerüstet.
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Bei einer Ausführungsform mit mehreren Einzelkavitäten ist es ebenfalls zweckmäßig, in dem Gehäuse insgesamt mehrere unmittelbar hintereinander angeordnete Schlitzantennen vorzusehen. Es liegt grundsätzlich im Rahmen der Erfindung, in jeder einzelnen Kavität lediglich eine einzige Schlitzantenne oder auch nur eine einzige obere Schlitzantenne und eine einzige untere Schlitzantenne vorzusehen. Es ist jedoch ebenso möglich, in einer einzelnen Kavität bzw. in jeder Kavität jeweils zumindest zwei unmittelbar hintereinander angeordnete Schlitzantennen vorzusehen, die dann bei einer schrägen Anordnung der Einzelkavitäten aus konstruktiven Gründen bevorzugt auf unterschiedlicher Höhe, d. h. mit unterschiedlichem Abstand zur Pressgutmatte entlang der Abstrahlrichtung angeordnet sind.
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Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch einen Durchlaufofen mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Folglich ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mit selbständiger Bedeutung bei einem Durchlaufofen der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, dass in oder an dem Gehäuse mehrere Hohlleiter-Schlitzantennen mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik angeordnet sind, z. B. mit unterschiedlicher Geometrie der Antennenwand, die zur Erwärmung von unterschiedlich ausgebildeten Pressgutmatten wahlweise betreibbar sind. Das bedeutet, dass bei einem solchen Durchlaufofen für die Verarbeitung unterschiedlicher Pressgut-mattentypen entweder ein oder mehrere Hohlleiter-Schlitzantennen mit einer ersten Abstrahlcharakteristik oder ein oder mehrere Hohlleiter-Schlitzantennen mit einer zweiten Abstrahlcharakteristik betrieben werden. Der Durchlaufofen kann folglich konstruktiv verschiedene Antennentypen vorsehen, die wahlweise zuschaltbar oder abschaltbar sind. Diese Antennentypen können sich z. B. hinsichtlich ihrer Verteilung und/oder Geometrie der Schlitze unterscheiden, d. h. es können Schlitzantennen mit einer unterschiedlichen Verteilung und/oder einer unterschiedlichen Geometrie der Schlitze vorgesehen sein, die wahlweise zuschaltbar oder abschaltbar sind.
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Durch diese Maßnahmen lassen sich unterschiedliche Pressgutmattentypen optimal verarbeiten, indem je nach Mattentyp die passenden Schlitzantennen ausgewählt und betrieben werden. Damit lässt sich z. B. eine Anpassung des Durchlaufofens an unterschiedliche Mattenbreiten realisieren, d. h. für eine Pressgutmatte mit einer ersten Breite werden Schlitzantennen des ersten Typs und für eine Matte mit einer zweiten Breite Schlitzantennen eines zweiten Typs zugeschaltet.
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Bevorzugt werden in oder an dem Gehäuse mehrere Schlitzantennen mit jeweils gleicher Länge (d. h. gleicher Länge des Antennenabschnitts) und auch mit jeweils gleicher Schlitzlänge und bevorzugt ebenfalls mit gleichem Abstand der Schlitze entlang der Längsrichtung verwendet. Dabei weisen die Schlitzantennen jedoch eine unterschiedliche Anzahl von Schlitzen auf. Besonders bevorzugt sind folglich in mehreren Antennen des Durchlaufofens, vorzugsweise in allen Antennen des Durchlaufofens Schlitze mit identischer Schlitzlänge und identischem Abstand entlang der Längsrichtung über einen unterschiedlichen Längenabschnitt der Schlitzantenne verteilt. Auf diese Weise lässt sich sehr einfach eine optimale Anpassung an verschiedene Mattenbreiten durch Auswahl der jeweils passenden Schlitzantenne realisieren, denn bei einem ersten Antennentyp erstrecken sich die Schlitze über eine erste Gesamtbreite und bei einem zweiten Antennentyp über lediglich eine demgegenüber reduzierte Gesamtbreite, jedoch bei ansonsten identischer Geometrie.
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Bei einer Ausführungsform mit mehreren Einzelkavitäten wird diesbezüglich vorgeschlagen, dass in jeder Einzelkavität jeweils mehrere Schlitzantennen mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik angeordnet sind, z. B. mit unterschiedlicher Geometrie der Antennenwand und besonders bevorzugt mit jeweils gleicher Länge und gleicher Schlitzlänge jedoch unterschiedlicher Anzahl von Schlitzen, wobei die Schlitze vorzugsweise in allen Antennen mit identischem Abstand entlang der Längsrichtung über einen unterschiedlichen Längenabschnitt der Hohlleiter-Schlitzantenne verteilt sind. Jede Einzelkavität stellt folglich zumindest zwei verschiedene Antennentypen zur Verfügung, so dass in jeder Einzelkavität jeweils eine Antenne für einen bestimmten Mattentyp zuschaltbar ist. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, einzelne Kavitäten insgesamt für einen bestimmten Mattentyp auszugestalten, so dass eine erste Kavität für einen ersten Mattentyp zuschaltbar ist und eine zweite Kavität für einen zweiten Mattentyp zuschaltbar ist.
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Es besteht im Übrigen die Möglichkeit, entlang der Durchlaufrichtung ein oder mehrere Antennenpaare vorzusehen, die jeweils eine oberhalb und eine unterhalb der Pressgutmattenebene angeordnete Schlitzantenne aufweisen, welche mit einer zugewandten parallelen Abstrahlrichtung jedoch unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik ausgerüstet ist. Das bedeutet, dass z. B. eine von oben auf die Matte strahlende Antenne für einen ersten Mattentyp ausgebildet ist und eine gegenüberliegende zweite Antenne für einen zweiten Mattentyp ausgebildet ist. Dabei können in einer Kavität mehrere solcher Antennenpaare vorgesehen sein, die jedoch jeweils paarweise gegenüberliegend denselben Abstand entlang der Abstrahlrichtung zueinander aufweisen. Im Einzelnen wird dazu auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
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Es ist im Übrigen vorgesehen, dass die Schlitze mit ihrer Schlitzlängsrichtung parallel zur Antennenlängsrichtung orientiert sind. Die Länge der Schlitze kann unter Berücksichtigung der Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung in geeigneter Weise angepasst werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Länge der Schlitze entlang der Antennenlängsrichtung (in etwa) der halben Hohlleiterwellenlänge entspricht. Unter Berücksichtigung der bevorzugt verwendeten Wellenlängen ist es zweckmäßig, wenn die Länge der Schlitze etwa 50 mm bis 200 mm, z. B. 100 mm bis 200 mm beträgt.
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Im Übrigen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hohlleiter-Schlitzantennen einen verhältnismäßig großen Abstand von der Oberfläche der Pressgutmatte aufweisen, damit sich tatsächlich ein ebenes Wellenfeld im Bereich der Pressgutmatte ausbilden kann und so eine besonders gleichmäßige Erwärmung realisiert wird. Dazu ist es zweckmäßig, wenn der Abstand der Hohlleiter-Schlitzantenne (bzw. der Antennenwand) von der Pressgutmatte (entlang der Abstrahlrichtung) größer als die Wellenlänge der verwendeten Mikrowellenstrahlung oder die Hohlleiterwellenlänge ist. Bevorzugt ist der Abstand größer als 100 mm, vorzugsweise größer als 200 mm, z. B. größer als 400 mm.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Hohlleiter-Schlitzantennen in den Innenraum des Gehäuses hineinragen, d. h. sie durchbrechen die Gehäusewand, insbesondere die Seitenwand. Sie enden folglich nicht mit dem Eintritt in das Gehäuse, sondern sie erstrecken sich durch die Gehäusewand hindurch und ragen als Hohlleiter-Schlitzantennen in das Gehäuse hinein, so dass sie oberhalb und/oder unterhalb der Pressgutmatte angeordnet sind und die Pressgutmatte gezielt von oben und/oder unten (gerichtet) bestrahlen. In einer alternativen Ausgestaltung können die Hohlleiter-Schlitzantennen außenseitig an das Gehäuse angeschlossen sind bzw. außenseitig an das Gehäuse angesetzt sein, z. B. auf die Oberwand und/oder die Unterwand aufgesetzt sein, wobei dann die Antennenwand gegebenenfalls von einem Bereich der Oberwand oder der Unterwand gebildet werden kann.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten, insbesondere Faserplatten oder Spanplatten, wobei Spanplatten auch OSB-Platten umfasst. Eine solche Anlage weist eine Streuvorrichtung zur Erzeugung einer Pressgutmatte und eine kontinuierlich arbeitende Presse auf, in der die Pressgutmatte unter Anwendung von Druck und/oder Wärme zu der Holzwerkstoffplatte verpresst wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen der Streuvorrichtung und der Presse ein Durchlaufofen der beschriebenen Art angeordnet ist.
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Mit einer solchen Anlage lässt sich ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten in der beschriebenen Weise realisieren, wobei im Rahmen eines solchen Verfahrens die erfindungsgemäße Vorwärmung der Pressgutmatte zum Einsatz kommt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Anlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten mit einem Durchlaufofen in einer stark vereinfachten Seitenansicht,
- 2 einen erfindungsgemäßen Durchlaufofen der Vorrichtung nach 1 in abgewandelter Ausführungsform in einer vereinfachten Seitenansicht,
- 3 einen Schnitt A-A aus 2,
- 4 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach 3,
- 5 einen Durchlaufofen gemäß 2 in einer abgewandelten Ausführungsform,
- 6a, 6b eine vereinfachte (vergleichende) Seitenansicht der Ausgestaltungen nach 2 und 5 im Vergleich,
- 7a, 7b einen weiteren Aspekt der Erfindung,
- 8 eine Schlitzwand einer Hohlleiterschlitzantenne in einer Draufsicht.
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In 1 ist vereinfacht eine Anlage zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten im kontinuierlichen Durchlauf dargestellt. Diese Anlage weist eine nicht dargestellte Streuvorrichtung auf, mit der das zu verpressende Streugut (z. B. Holzfasern oder Holzspäne) unter Bildung einer Streugutmatte bzw. Pressgutmatte 1 auf einen Streubandförderer 2 aufgestreut wird. Die auf diese Weise hergestellte Pressgutmatte 1 wird in einer kontinuierlich arbeitenden Presse 3 unter Anwendung von Druck und Wärme zu einer Holzwerkstoffplatte (z. B. Spanplatte oder Faserplatte) verpresst. Eine solche Presse 3 ist in der Regel als Doppelbandpresse ausgebildet, die eine obere Heizplatte und eine untere Heizplatte und im Pressenoberteil und im Pressenunterteil endlosumlaufende Pressbänder (z. B. Stahlpressbänder) aufweist, wobei diese Pressbänder unter Zwischenschaltung von Wälzkörperaggregaten (z. B. Rollstäben) an den Pressenplatten/Heizplatten abgestützt sind. Eine der Heizplatten oder beide Heizplatten werden mit Presszylindern beaufschlagt, die an dem Pressengestell (z. B. an Pressenrahmen) abgestützt sind.
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Um den Pressprozess innerhalb der Presse 3 zu optimieren, erfolgt erfindungsgemäß eine Vorwärmung der Pressgutmatte 1 mit Hilfe eines in 1 lediglich angedeuteten Durchlaufofens 4. Zur Vorwärmung der Pressgutmatte 1 durchläuft diese den Durchlaufofen 4, der ein tunnelförmiges Gehäuse 5 aufweist. Außerdem weist der Durchlaufofen 4 eine Vielzahl von Mikrowellengeneratoren 6 auf, mit denen Mikrowellen erzeugt werden, so dass die Pressgutmatte 1 im Innenraum 7 des Gehäuses 5 mit Mikrowellen beaufschlagt und damit erwärmt wird. Bei den Mikrowellengeneratoren 6 kann es sich um Magnetronen handeln bzw. die Generatoren können solche Magnetronen aufweisen. Die Mikrowellengeneratoren 6 sind über Hohlleiter 8 an das Gehäuse 5 angeschlossen, so dass die Mikrowellen über die Hohlleiter 8 in den Innenraum 7 des Gehäuses 5 eingestrahlt werden.
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1 zeigt dabei eine erste Ausführungsform eines Durchlaufofens 4 mit einem einheitlichen tunnelförmigen Gehäuse, das lediglich aus einer einzigen Kavität besteht.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach 2 besteht das tunnelförmige Gehäuse 5 aus mehreren in Durchlaufrichtung D hintereinander angeordneten kastenförmigen Einzelkavitäten 5a. Das tunnelförmige Gehäuse 5 bzw. deren Einzelkavitäten 5a weisen jeweils eine Oberwand 10, eine Unterwand 11, Seitenwände 12 sowie eine eingangsseitige Stirnwand 13 und eine ausgangsseitige Stirnwand 14 auf. Die Pressgutmatte läuft durch einen Eingangstunnel 15 in das Gehäuse 5 und folglich in die erste Einzelkavität 5a ein und durch einen Ausgangstunnel 16 aus dem Gehäuse 5 bzw. aus der letzten Einzelkavität 5a wieder aus. Zwischen den Einzelkavitäten 5a bzw. deren Stirnwänden 13, 14 ist jeweils ein Verbindungstunnel 17 angeordnet. Eingangstunnel 15, Ausgangstunnel 16 und Verbindungstunnel 17 weisen jeweils eine gegenüber den Einzelkavitäten 5a reduzierte Höhe auf. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass der Einlauftunnel 15, der Auslauftunnel 16 und die Verbindungstunnel 17 die gleiche Breite wie das Gehäuse 5 bzw. die Einzelkavitäten 5a haben. Bevorzugt weisen jedoch zumindest der Einlauftunnel 15 und der Auslauftunnel 16 eine gegenüber dem Gehäuse 5 bzw. den Einzelkavitäten 5a reduzierte Breite auf. Sie werden bevorzugt nur so breit ausgeführt, wie dies aufgrund des Ziels maximaler Dämpfung und konstruktiver Notwendigkeiten erforderlich ist. Die Verbindungstunnel können optional eine von dem Gehäuse bzw. den Einzelkavitäten abweichende Breite aufweisen, z. B aus konstruktiven oder technologischen Gründen.
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Die Pressgutmatte 1 durchläuft den Durchlaufofen 4 auf einem Formband bzw. Transportband 18, welches aus einem nichtleitenden Material besteht, so dass es unproblematisch durch den Mikrowellenofen 4 während des Betriebes hindurchgeführt werden kann. Dabei kann es sich grundsätzlich um dasselbe Formband handeln, auf das die Pressgutmatte aufgestreut wird. Es liegt jedoch ebenso im Rahmen der Erfindung, ein separates, endlos umlaufendes Formband 18 durch den Durchlaufofen 4 vorzusehen.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Einstrahlung der Mikrowellen in den Innenraum 7 bzw. auf die Pressgutmatte mit Hilfe von Hohlleiter-Schlitzantennen 8a, 8b. Diese Schlitzantennen 8a, 8b werden von den endseitigen Abschnitten und folglich Schlitzantennenabschnitten 8a, 8b der Hohlleiter 8 gebildet. Die Schlitzantennen 8a, 8b bzw. der Antennenabschnitt 8a, 8b des Hohlleiters 8 weist folglich eine Länge L auf, wobei in diesem Längenabschnitt mit der Länge L die Austrittsschlitze 9 angeordnet sind. Dabei sind die Austrittsschlitze 9 in einer Wand, nämlich in der Antennenwand 19 angeordnet. Die Hohlleiter bzw. Hohlleiterschlitzantennen 8a, 8b weisen dabei im Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Antennenwand 19 mit den Austrittsschlitzen 9 (und deren gegenüberliegende Wand) eine größere Breite B als die quer dazu verlaufenden Wände aufweisen, die eine Breite bzw. Höhe H aufweisen. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Breite B der Hohlleiter-Schlitzantennen wie auch der Hohlleiter in etwa das 1,5 bis 2-fache der Höhe H. Die Stirnwand 20 verschließt die Hohlleiter-Schlitzantennen 8a, 8b an dem dem Mikrowellengenerator 6 gegenüberliegenden Ende des Hohlleiters 8. Auf diese Weise bildet sich in dem Hohlleiter 8 und insbesondere in der Schlitzantenne 8a, 8b eine stehende Welle aus, deren Feld durch die in der Antennenwand 19 eingebrachten Schlitze 9 gestört wird, so dass die Mikrowellen über die Schlitze 9 gerichtet in den Innenraum 7 des Ofens 4 eintreten und die Pressgutmatte 1 erwärmen.
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Die in die Antennenwand 19 eingebrachten Schlitze 9 sind in 8 dargestellt. Es ist erkennbar, dass eine solche Schlitzantenne 8a, 8b bzw. deren Antennenwand 19 (zumindest) zwei parallel zueinander verlaufende Schlitzreihen 9' aufweist, die jeweils mehrere hintereinander beabstandet angeordnete Schlitze 9 aufweisen. Die beiden Schlitzreihen 9' sind dabei mit einem Abstand A zueinander angeordnet und die einzelnen Schlitze 9 in einer Schlitzreihe 9' sind mit einem Abstand a hintereinander angeordnet. Dabei sind die Schlitze 9 der beiden Reihen 9' entlang der Längsrichtung des Hohlleiters versetzt zueinander angeordnet. Im Übrigen ist erkennbar, dass die beiden Schlitzreihen 9' versetzt zur Mittellinie X der Antennenwand 19 angeordnet sind, d. h. sie weisen einen Abstand V als Versatz zur Mittellinie X auf. Die Schlitze 9 selbst weisen eine Länge I auf, wobei die Länge I der Schlitze im Ausführungsbeispiel parallel zur Längsrichtung der Hohlleiter-Schlitzantennen ausgerichtet ist. Die Schlitze 9 sind dabei z. B. rechteckig ausgebildet, wobei eine solche Ausgestaltung auch eine langlochartige Ausgestaltung mit abgerundeten Enden umfasst.
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Die 1 und 2 zeigen dabei Ausführungsformen, bei denen die kastenförmigen Gehäuse 5, 5a im Wesentlichen mit einer horizontalen (ebenen) Oberwand 10 und einer horizontalen (ebenen) Unterwand 11 bzw. mit Oberwand und Unterwand parallel zur Pressgutmattenebene P orientiert sind. Die Hohlleiter-Schlitzantennen 8a sind mit ihrer Antennenlängsrichtung quer und bevorzugt senkrecht zu der Durchlaufrichtung D orientiert und im Übrigen ist die Antennenlängsrichtung parallel zur Pressgutmattenebene P orientiert. Im Übrigen ist bei den Ausführungsformen nach 1 und 2 vorgesehen, dass die Hohlleiter-Schlitzantennen derart parallel zur Durchlaufrichtung D orientiert sind, dass die senkrecht zu der Antennenwand orientierte Abstrahlrichtung R der Hohlleiter-Schlitzantennen 8a, 8b vertikal und folglich unter einem Winkel α von 90° zu der Durchlaufrichtung D orientiert ist.
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Demgegenüber ist in 5 eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Hohlleiter-Schlitzantennen 8a, 8b derart schräg zu der Durchlaufrichtung D orientiert sind, dass die senkrecht zur Antennenwand 19 orientierte Abstrahlrichtung R der Schlitzantennen schräg unter einem von 90° verschiedenen Winkel α zu der Durchlaufrichtung D orientiert ist. Die Schlitzantennen 8a, 8b sind dabei mit ihrer Antennenlängsrichtung (entlang der Länge L) quer und bevorzugt senkrecht zu der Durchlaufrichtung D orientiert. Ferner sind die Schlitzantennen 8a, 8b mit ihrer Antennenlängsrichtung parallel zur Pressgutmattenebene P orientiert. Ferner ist erkennbar, dass auch die Gehäuseabschnitte bzw. die Einzelkavitäten 5a in entsprechender Weise schräg unter einem Winkel α' zu der Durchlaufrichtung D orientiert sind. Das bedeutet, dass sowohl die eingangsseitige Stirnwand 13 als auch die ausgangsseitige Stirnwand 14 jeder Einzelkavität 5a schräg unter einem von 90° verschiedenen Winkel α' zu der Durchlaufrichtung D orientiert sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Winkel α und α' identisch, d. h. die Schrägstellung der Antennen 8a, 8b ist durch die Schrägstellung der Kavitäten 5a vorgegeben.
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In den 6a und 6b sind vereinfacht die durch die Schrägstellung erzielten Effekte bzw. Vorteile dargestellt. 6a zeigt eine vertikale Orientierung (gemäß 2) der Schlitzantennen 8a, 8b und damit vertikale Einstrahlung der Mikrowellen und 6b zeigt demgegenüber die Schrägstellung der Schlitzantennen 8a, 8b und damit die schräge Einstrahlung der Mikrowellen in die Pressgutmatte 1 relativ zu der Arbeitsrichtung D (gemäß 5). Es ist erkennbar, dass das Mikrowellenfeld zum einen in der erfindungsgemäßen Variante gemäß 6b einen längeren Abschnitt der Pressgutmatte 1 durchsetzt und zum anderen dass sich das Mikrowellenfeld nicht ausschließlich quer, sondern mit einer Richtungskomponente auch in Richtung der Pressgutmattenlängsrichtung bzw. der Arbeitsrichtung erstreckt, so dass die Mikrowellen sich mit ihrer horizontalen Ausbreitungskomponente mit der Durchlaufrichtung D oder entgegengesetzte Durchlaufrichtung D ausbreiten.
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Ferner ist in den Figuren erkennbar, dass in dem Durchlaufofen 4 entlang der Durchlaufrichtung D hintereinander mehrere schräg orientierte Hohlleiter-Schlitzantennen 8a, 8b angeordnet sind, und zwar sowohl oberhalb der Pressgutmattenebene P als auch unterhalb der Pressgutmattenebene P. Dabei ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der in jeder Einzelkavität 5a mehrere Schlitzantennen 8a, 8b vorgesehen sind, und zwar jeweils zumindest eine Schlitzantenne 8a, 8b oberhalb der Pressgutmatte 1 und eine Schlitzantenne 8a, 8b unterhalb der Pressgutmatte 1 (bzw. Pressgutmattenebene P), so dass in jeder Einzelkavität 5a jeweils sowohl eine Einstrahlung von oben als auch eine Einstrahlung von unten erfolgt oder erfolgen kann.
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Dabei ist jedoch bei der in 5 dargestellten Ausführungsform zu berücksichtigen, dass in dem Durchlaufofen mehrere Schlitzantennen 8a, 8b mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik angeordnet sind, nämlich mit unterschiedlicher Geometrie der Antennenwand 19. Es sind einerseits Schlitzantennen 8a eines ersten Typs mit einer ersten Abstrahlcharakteristik und andererseits Schlitzantennen 8b mit einer zweiten Geometrie und folglich einer zweiten Abstrahlcharakteristik vorgesehen, die z. B. entlang der Durchlaufrichtung abwechselnd in dem Gehäuse 5 angeordnet sein können. Dabei zeigt 5 eine Ausführungsform, bei der in jeder Einzelkavität 5a jeweils ein oder mehrere Schlitzantennen 8a des ersten Typs und jeweils eine oder mehrere Schlitzantennen 8b des zweiten Typs vorgesehen sind. Damit besteht die Möglichkeit, den Durchlaufofen 4 entweder mit den Schlitzantennen 8a des ersten Typs oder mit den Schlitzantennen 8b des zweiten Typs zu betreiben und den Durchlaufofen 4 damit auf einfache Weise an unterschiedliche Mattentypen und insbesondere Pressgutmatten mit unterschiedlicher Mattenbreite anzupassen. Dazu wird auf die 7a und 7b verwiesen, die vereinfacht einerseits die Schlitzantennen 8a des ersten Typs und andererseits die Schlitzantennen 8b des zweiten Typs und die damit jeweils erzielten Abstrahlcharakteristiken zeigen, so dass mit den Antennen 8a Pressgutmatten einer ersten (größeren Breite) und mit den Antennen 8b Pressgutmatten einer zweiten, kleineren Breite verarbeitet werden. Interessant ist dabei, dass die beiden Antennentypen 8a, 8b jeweils Austrittsschlitze 9 mit identischer Schlitzlänge I und auch identischem Abstand und auch sonst identischer Geometrie entsprechend der 8 aufweisen. Die Typen 8a, 8b unterscheiden sich ausschließlich dadurch, dass die Schlitze 9 bei den beiden Typen über einen unterschiedlichen Längenabschnitt A1, A2 der Schlitzantenne verteilt sind, denn es ist erkennbar, dass sich bei den Antennen 8a gemäß 7a die Schlitze 9 bzw. die Schlitzreihen 9' über den Längenabschnitt A1 erstrecken, während sich die Schlitze 9 bzw. die Schlitzreihe 9' bei der Antenne 8b gemäß 7b lediglich über dem gegenüber A1 reduzierten Längenabschnitt A2 erstrecken, und zwar bei ansonsten gleicher Schlitzreihengeometrie und Schlitzgeometrie und insbesondere gleicher Länge L der Antennen und auch gleicher Breite der Kavitäten bzw. des Gehäuses. Damit lässt sich mit der Antenne 8b gemäß 7b eine Pressgutmatte mit reduzierter Breite bestrahlen, ohne dass in den Randbereichen eine unerwünschte Überhitzung der Matte erfolgt. Dieser Aspekt der Erfindung lässt sich im Übrigen nicht nur bei den schräg gestellten Schlitzantennen und schräg gestellten Gehäusen, sondern auch bei anderen Ausführungsformen realisieren. So können auch bei der Ausführungsform nach 2 einerseits Antennen 8a und andererseits Antennen 8b vorgesehen sein, so wie dieses in 2 dargestellt ist.
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Bei der Ausführungsform nach 5 ist vorgesehen, dass jede Kavität 5a jeweils zwei Antennenpaare aufweist, wobei jedes Antennenpaar jeweils eine oberhalb und eine unterhalb der Pressgutmattenebene angeordnete Schlitzantenne 8a, 8b aufweist, welche gegenüberliegend angeordnet mit einander zugewandten, parallelen bzw. antiparallelen Abstrahlrichtungen ausgerichtet sind. Jedes Antennenpaar weist dabei eine Antenne 8a mit der ersten Geometrie und eine Antenne 8b mit der zweiten Geometrie auf, so dass im Betrieb lediglich eine Antenne (8a oder 8b) des jeweiligen Antennenpaares ausgewählt und damit eine Anpassung an die Mattenbreite erfolgen kann.
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Ferner ist in den Figuren erkennbar, dass erfindungsgemäß die Seitenwände 12 des Gehäuses bzw. der Kavitäten nicht eben ausgebildet sind, sondern gekrümmt. Im Ausführungsbeispiel sind die Seitenwände 12 jeweils (teil-) zylinderschalenförmig ausgebildet, d. h. sie weisen einen teilkreisförmigen Querschnitt auf, wobei die nicht dargestellte Zylinderachse parallel zur Durchlaufrichtung D orientiert ist. Dabei sind die beiden Seitenwände 12 nicht von jeweils Zylinderhalbschalen, sondern lediglich kleineren Zylindersegmenten gebildet, wobei der Segmentwinkel β im Ausführungsbeispiel etwa 30° bis 60° beträgt. Im Übrigen ist bei solchen gekrümmten Seitenwänden vorgesehen, dass eine Anpassung der Krümmung an die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung bzw. die Hohlleiterwellenlänge erfolgt, indem z. B. der Radius r der Krümmung das 0,5-fache bis 3-fache der Wellenlänge (oder Hohlleiterwellenlänge) beträgt, z. B. das 1,5-fache der Wellenlänge der Mikrowellen (oder Hohlleiterwellenlänge).
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Im Übrigen ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach 5 mit mehreren kastenförmigen Einzelkavitäten 5a vorgesehen, dass jede der Einzelkavitäten 5a mit gekrümmten Seitenwänden 12 ausgerüstet ist.
