DE102021004823A1

DE102021004823A1 - Windstreukammer und Verfahren zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials auf einem Formband

Info

Publication number: DE102021004823A1
Application number: DE102021004823.7A
Authority: DE
Inventors: Christoph Demel; Klaus Plutowsky; Daniel Schwartze; Wolfgang Allerödder
Original assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2021-09-26
Filing date: 2021-09-26
Publication date: 2023-03-30
Also published as: WO2023046972A3; WO2023046972A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windstreukammer und ein Verfahren zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials zu einem ein- oder mehrschichtigem Materialvlies (11) auf einem endlos umlaufenden Formband (12), bevorzugt im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Presse, wobei an einer Windstreukammer (21) eine Öffnung (16) zur Aufgabe des Materials (8), eine Eintrittsöffnung (14) und eine Austrittsöffnung (15) für einen Luftstrom (13) und ein Ventilator (10) zur Erzeugung der Luftströmung (13) angeordnet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde in einer kurzen und prägnanten Baulänge die von der Industrie gestellten Forderungen nach hoher Qualität und geringem Rohstoffbedarf zu erfüllen. Die Erfindung besteht für die Vorrichtung darin, dass als oder an der Eintrittsöffnung (14) für den Luftstrom (13) zumindest eine hinsichtlich ihrer Größe, Ausrichtung und/oder Position in der Windstreukammer (21) veränderliche Schlitzdüse (1) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windstreukammer zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials auf einem endlos umlaufenden Formband nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 22.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials auf einem endlos umlaufenden Formband, bevorzugt im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Presse, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 23.
Bei der Herstellung von Werkstoffplatten, werden überwiegen Naturstoffe wie Einjahrespflanzen, verholzte Strauchpflanzen, Bäume oder dergleichen zerkleinert, getrocknet, mit einem Bindemittel vermischt sofern notwendig, zu einem Materialvlies gestreut und in einer Presse zu einer Werkstoffplatte verdichtet. Auch die Verwendung von Kunststoffen oder anderen Materialien ist vorgesehen, um bei der kontinuierlichen Herstellung ebene Werkstoffstränge zu erhalten, die aufteilbar sind. Auch die Taktweise Verarbeitung der Materialvliese ist denkbar, können diese vor der Verpressung beispielsweise aufgeteilt werden. Besonders bevorzugt werden heute bei der Faser- oder Spanplattenherstellung die Naturstoffe mehr und mehr mit Recyclingmaterial substituiert um den Materialbedarf an Frischholz zu minimieren. Es ist üblich Windstreukammern mit anderen Streuvorrichtungen zu kombinieren um diverse Schichtaufbauten zu verwirklichen.
Aus der DE 198 35 419 A1 ist beispielhaft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Windsichtung bekannt geworden. Aus obiger Offenbarung ist es bekannt verschiedene Techniken zur Beeinflussung der Luftströmung einzusetzen, insbesondere Windsiebe und Absaugvorrichtungen. Die Windformtechnik legt darauf Wert das Material gleichmäßig aber klassiert abzulegen. Wirbel in der Luftströmung aber auch Ablösungserscheinungen der Luftströmung an den Wandungen sollen vermieden werden, stören diese doch die Flächengewichtsgenauigkeit.
Ein Ventilator oder Gebläse für die Luftströmung ist im Stand der Technik üblicherweise ein Radialventilator mit einer rechteckigen Austragsöffnung. Dieser ist mit seiner Achse meist parallel zur Breite der Windstreukammer angeordnet und deutlich schmaler als die Breite der Windstreukammer ausgeführt. Die durch die verhältnismäßig kleine Austragsöffnung austretende Luftströmung muss somit in der Breite als auch in der Höhe bis zum Eintritt in die Windstreukammer „aufgezogen“ bzw. aufgeweitet werden.
Dafür ist zwischen dem Ventilator und der Windstreukammer ein Diffusor angeordnet, in dem eine oder mehrere Staubleche Verwendung finden. Diese Staubleche dienen dazu durch einen Gegendruck die Luftströmung aufzuweiten bzw. zu verteilen und gezielt durch die Öffnungen der Staubleche oder auch Register parallel zum Formband in die Windstreukammer einzuführen.
Mit der DE 10 1007 056 109 A1 ist ein spezieller Verbesserungsvorschlag gegenüber dem obigen Stand der Technik bekannt geworden, der versucht die Länge des Diffusors zu verkürzen, indem die Luftströmung nach Austritt aus dem Ventilator erst um den Ventilator herum geführt und in der Breite aufgeweitet wird und anschließend in einer relativ kurzen Strecke in der Höhe erweitert wird. Dies dient dazu den Bauraum für die Versorgung der Windstreukammer zu verkleinern.
Auch aus der DE 10 2020 103 233 A1 sind eine Windstreukammern bekannt geworden, die eine Luftströmung großflächig in Höhe und Breite in die Windstreukammer einführt. Auch hier findet sich vor Eintritt der Luftströmung der Windstreukammer ein Staublech zur kontrollierten Erstellung der Luftströmung über mehrere Öffnungen in Höhe und Breite.
Die heutigen Windstreuköpfe bestehen somit aus einer Kammer, in die Luft über ein einstellbares Register eingeblasen wird. Die Kammer selbst ist in der Regel ein rechteckiger Körper, in welche im vorderen Bereich meist Siebe eingebracht werden um den Materialstrom aufzulösen und Übergrößen auszusortieren. Weiterhin kann der Windstreukopf mit einem Rollensieb ausgestattet werden um die Oberflächenqualität und die Streugenauigkeit zu verbessern.
Mit DE 10 2015 112 013 A1 ist eine Windstreukammer bekannt geworden, die einen oder mehrere Ventilatoren (Radialventilatoren) über der Windstreukammer anordnet und über einen Bogen von rund auf eckig und über die Breite aufzieht. Am Ende des Bogens ist ein komplexes Widerstandselement am Übertritt zur Windstreukammer angeordnet, welches eine Vielzahl an Düsen aufweist. Diese Düsen sind am Auslass rund und bilden quer und längs zum Querschnitt eine Matrix an Düsenöffnungen, welche variabel eingestellt werden können. Auch hier können Stau- oder Diffusorbleche angeordnet sein um die Luftströmung nach ihrer Aufweitung in Breite und Höhe gleichmäßiger zu verteilen. Durch den Einsatz der Register und der Düsenanordnung ist ein hoher Energieeinsatz notwendig.
Die heutige Industrie verlangt mittlerweile neben einer hohen Flächengewichtsgenauigkeit auch eine immer stärkere Reduktion des natürlichen notwendigen Rohstoffes und einhergehend auch die teilweise oder vollständige Substituierung des Rohstoffes durch Recyclingmaterial. Dies ist teilweise auch Staatsauftrag in diversen Ländern so vorgesehen. Alle diese Anforderung haben in der Regel zur Verwendung von längeren Windstreukammern geführt. Als Rohstoff wird auch die notwendige Energie zum Betreiben der Anlage, hier im speziellen der Ventilatoren, betrachtet, die gegen Strömungshindernisse arbeiten müssen und damit Energie unnütz verbrauchen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windstreukammer und ein Verfahren zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials zu einem ein- oder mehrschichtigen Materialvlies auf einem endlos umlaufenden Formband zu schaffen, welches in einer kurzen und prägnanten Baulänge die von der Industrie gestellten Forderungen nach hoher Qualität und geringstem Rohstoffbedarf ermöglicht.
Die Erfindung geht dabei von einer Windstreukammer zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials aus, in der ein ein- oder mehrschichtiges Materialvlies auf einem endlos umlaufenden Formband, bevorzugt im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Presse, erzeugt wird, wobei an der Windstreukammer eine Öffnung zur Aufgabe des Materials, eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für einen Luftstrom und ein Ventilator zur Erzeugung der Luftströmung angeordnet ist.
Die Aufgabe für die Windstreukammer wird zum einen dadurch gelöst, dass an der Eintrittsöffnung für den Luftstrom zumindest eine hinsichtlich ihrer Größe, Ausrichtung und/oder Position in der Windstreukammer veränderliche Eintrittsöffnung und/oder Schlitzdüse angeordnet ist.
In einer alternativen eigenständigen Ausgestaltung zur Windstreukammer wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Erzeugung der Luftströmung ein Querstromventilator angeordnet ist.
Hinsichtlich eines gattungsgemäßen Verfahren zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials in einer Windstreukammer zu einem ein- oder mehrschichtigem Materialvlies auf einem endlos umlaufenden Formband, bevorzugt im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Presse, geht die Erfindung davon aus, dass das Material über eine Öffnung in die Windstreukammer eingeführt wird und durch eine die Windstreukammer durchströmende Luftströmung separiert auf dem Formband abgelegt wird, wobei die Luftströmung durch einen Ventilator erzeugt und über eine Eintrittsöffnung ein- sowie über eine Austrittsöffnung aus der Windstreukammer austritt.
Die Erfindung für das Verfahren wird dadurch gelöst, dass zur Beaufschlagung des Materials die Luftströmung mit einer Schlitzdüse an die Windstreukammer übergeben wird, wobei die Schlitzdüse und/oder die Eintrittsöffnung hinsichtlich ihrer Größe, Ausrichtung, ihrer Lage und/oder ihrem Abstand zum Formband eingestellt werden.
Die Erfindung erzielt die folgenden Vorteile:

Durch die technischen Änderungen im Vergleich zu dem aktuellen Stand der Technik wird eine bessere Separierung erreicht, dadurch kann eine feinere Oberfläche erreicht werden, Schleifzugaben reduziert werden und damit Rohmaterialkosten eingespart werden. Außerdem ist durch die optimierte Strömungsführung zu erwarten, dass weniger Material in eine optionale Absaugung am Ende der Windstreukammer gelangt. Weiterhin kann durch die optimierte Luftzuführung die benötigte Luftmenge und durch die geringeren Druckverluste die Bereitstellungskosten (Energie) für die Luftmenge reduziert werden. Neben diesen Vorteilen in der laufenden Produktion wird durch den Wegfall der komplexen Teile des Registers oder eine Diffusors eine Reduzierung der Herstellkosten ermöglicht.

Die Erfindung hat durch die Verwendung einer Schlitzdüse ein in der Fachwelt bekanntes Vorurteil überwunden. Diese ist übereinstimmend von dem Umstand ausgegangen, dass bei einer Zuführung der Luftströmung entweder im Wesentlichen die Höhe und die Breite der Windstreukammer abgedeckt werden müsse.
In einer Ergänzung dazu oder auch als eigenständige Erfindung hat die Erfindung das Vorurteil überwunden, dass nur Radialventilatoren aufgrund ihrer Bauform geeignet sind ausreichend hohe Drücke für die Luftströmung einer Windstreukammer bereitzustellen.
Insbesondere hat sich überraschend herausgestellt, dass eine schlitzartige Düsenanordnung zur Einführung einer vergleichsweisen starken Luftströmung gegenüber einer großflächigen Einführung der Luftströmung Vorteile hinsichtlich der Separierung bietet.
Nachfolgend sind weiterführende Merkmale der untergeordneten Ansprüche angeführt, welche eigenständig oder in beliebiger Kombination die Erfindung weiter verbessern können.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Breite der Schlitzdüse im Wesentlichen der Breite der Windstreukammer entspricht. Bei einer Anordnung der Schlitzdüse innerhalb der Windstreukammer könnten die Seitenwände der Windstreukammer die seitlichen Grenzen der Schlitzdüse bilden. Für die alternative Ausgestaltung, dass die Eintrittsöffnung und die Schlitzdüse zusammenfallen wäre die Schlitzdüse außerhalb der Windstreukammer und müsste eigenständige Seitenbleche aufweisen.
In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen dass die Eintrittsöffnung in ihrem Abstand gegenüber dem Formband einstellbar ist. Alternativ oder kumulativ kann aber bei einer Schlitzdüse, die bei der Eintrittsöffnung der Windstreukammer beginnt, also mit anderen Worten die Eintrittsöffnung der Windstreukammer mit der Einlassseite der Schlitzdüse zusammenfällt, kann es vorgesehen sein, dass sich der Einlass und der Auslass der Schlitzdüse in ihrem Abstand zum Formband und/oder ihrer Höhe variabel einstellen lassen.
Alternativ oder kumulativ kann es vorgesehen sein, dass zur Einstellung der Höhe der Schlitzdüse und/oder der Eintrittsöffnung zumindest ein bewegbares Düsenblech angeordnet ist und/oder die Höhe der Schlitzdüse respektive der Eintrittsöffnung zwischen 10 mm und 400 mm, bevorzugt zwischen 80 mm und 180 mm, einstellbar ist.
Alternativ oder kumulativ kann es vorgesehen sein, dass zwischen dem Ventilator und der Schlitzdüse ein im wesentlichen rechteckiges Verbindungsstück, ein Register und/oder durchlässige Stau- oder Lochbleche zur Beeinflussung oder Vergleichmäßigung der Luftströmung angeordnet sind.
Alternativ oder kumulativ kann es vorgesehen sein, dass die Einstellung der Bleche von einer Mittelachse des Querschnitts des Verbindungsstückes oder der Schlitzdüse aus gesehen gleichförmig im Winkel oder ungleichförmig erfolgen kann.
Alternativ oder kumulativ könnten zur Beeinflussung der Luftströmung und/oder des Querschnitts des Verbindungsstückes für die Luftströmung zwischen dem Ventilator und der Schlitzdüse verschiebbare Elemente, bevorzugt mehrere über die Breite in und aus dem Querschnitt ein- und ausschiebbare Elemente, bevorzugt einstellbar oder justierbar angeordnet sein. Bevorzugt wird nach Installation der Windstreukammer und nach einigen Testläufen die Einstellung vorgenommen und eher selten geändert. Aber es ist auch möglich diesen Ablauf zu automatisieren und in einen Steuerungs- oder Regelungslauf einzubinden. Die Strömungshindernisse, abschnittsweise über die Breite in den Querschnitt des Verbindungsstückes eingeführt, können die Streuverteilung des Materials beeinflussen, so dass für verschiedene Produktionsarten ggfs. auch verschiedene Einstellungsmöglichkeiten oder Strömungsbremsen, bevorzugt abschnittsweise über die Breite oder Höhe des Querschnitts eingestellt werden könnten.
Zusätzlich zum erfinderischen Merkmal könnte zwischen der Öffnung und der Schlitzdüse eine Auflösewalze und/oder ein Leitblech angeordnet sein, wobei bevorzugt zumindest zwei Leitbleche zur mehrmaligen Umlenkung des Materials angeordnet sind. Es ist je nach Materialart unter Umständen von Vorteil, wenn das Material in einer Art Materialteppich oder vorhangähnlich in die Windstreukammer eingeführt wird und durch die Luftströmung aus der Schlitzdüse aufgelöst und transportiert wird. Dabei kann eine mehrfache Umlenkung zu einer Auflockerung des Materials führen, welches die Auflösung positiv beeinflusst.
Alternativ oder kumulativ können die Düsenbleche über die Breite der Schlitzdüse segmentiert sein, insbesondere um die Einstellbarkeit zu verbessern. Dies kann ggfs. die Notwendigkeit von Strömungsbremsen vorab reduzieren. Bevorzugt bei einer Segmentierung über die Breite könnten die Düsenbleche, bevorzugt bei einer segmentierten Ausführungsform bevorzugt manuell oder automatisiert, unterschiedlich einstellbar sein, um eine Vielzahl an verschiedenen Düsenformen generieren zu können.
Alternativ oder kumulativ können die Düsenbleche über die Breite und/oder ihrer Länge parallel zur Luftströmung konvex und/oder konkav gebogen oder verbiegbar angeordnet sein.
Alternativ oder kumulativ zur Einstellung der Düsenbleche, der Leitbleche und/oder der Elemente des Registers Stellglieder und bevorzugt eine Steuerung oder Regelung für die Stellglieder angeordnet sein.
Zur Vermeidung von Ablösewirbeln am Übergang von der Schlitzdüse zur Windstreukammer könnten gekrümmte Abweiser, bevorzugt Krümmungen, Biegungen, Leitflügel oder dergleichen, an der abgewandten Seite der Luftströmung angeordnet sein, um Verwirbelungen zu vermeiden.
Besonders bevorzugt kann bei einer in die Windstreukammer hineinragenden Schlitzdüse die der Luftströmung abgewandten Bereiche der Düsenbleche mit einer Abdeckung, bevorzugt vom Austritt der Luftströmung bis hin zu einer begrenzenden Wand der Windstreukammer versehen sein. Dies ist insbesondere von Vorteil zum Schutz der optional dahinter angeordneten Stellglieder für die Düsenbleche. Auch wenn beispielsweise die Drehachse die Verstellung vornimmt, kann eine Abdeckung sinnvoll sein, damit sich dahinter kein Staub oder Materialien ablagern und den Betrieb stören oder koaguliert irgendwann abbrechen. Meist könnten diese, sofern vorgesehen, von einem Sieb abgefangen werden.
Es kann vorgesehen sein, dass zur Ausbildung einer Schlitzdüse mehrere Schlitzdüsen über die Breite und/oder dass mehrere Schlitzdüsen und/oder Eintrittsöffnungen in unterschiedlichem Abstand zum Formband, jeweils bevorzugt mit eigenen Ventilatoren, angeordnet sind.
Alternativ oder kumulativ kann zwischen dem Formband und einer Schlitzdüse ein weiteres Leitblech angeordnet sein, welches bevorzugt gröbere, durch die Luftströmung weniger oder nicht beeinflusste Anteile des Materials ableitet oder einem Grobsieb übergibt..
In einer zusätzlichen Ausgestaltung könnten zwischen Ventilator und der Schlitzdüse und/oder der Eintrittsöffnung auf der inneren Seite des Querschnitts Mittel zur Laminierung der Luftströmung angeordnet sind.
Alternativ oder kumulativ kann das Leitblech über bzw. benachbart zur Schlitzdüse derart angeordnet sein, dass das fallende Material bei Eintritt in die Luftströmung einen vektoriellen Geschwindigkeitsanteil in- oder entgegen der Luftströmung aufweist. Dies ermöglicht es unter Umständen bei gleichbleibender oder geringerer Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung die klassierende Wirkung beizubehalten.
Alternativ oder kumulativ können zwischen dem Ventilator und der Eintrittsöffnung Strömungsbremsen angeordnet sein, die nicht mehr als 50%, bevorzugt nicht mehr als 45%, höchst bevorzugt nicht mehr als 40% des Querschnitts verdecken. Dies kann insbesondere beim Einsatz von Querstromventilatoren von Vorteil sein.
Bevorzugt können bei einer 4-Fuß breiten Windstreukammer ein oder zwei und für eine 8-Fuß breite Windstreukammer zwei bis vier Ventilatoren über die Breite angeordnet sein.
Alternativ oder kumulativ kann als Ventilator für die Luftströmung ein Querstromventilator angeordnet werden, wobei die axiale Erstreckung der die Luftströmung erzeugenden rotierenden Schaufel des Querstromventilators bevorzugt mehr als 50%, bevorzugt mehr als 75%, ganz besonders mehr als 90% der Breite der Windstreukammer entspricht, wobei insbesondere bei mehreren Querstromventilatoren über die Breite die axiale Erstreckung der Schaufeln summiert werden.
Alternativ oder kumulativ kann die Ansaugöffnung eines Querstromventilators entlang dessen Rotationsachse Mittel zur Reduktion oder differenzierten Einstellung der Luftmenge über die Breite aufweisen, wobei bevorzugt Lochbleche, Abdeckstreifen, ein Register oder dgl. angeordnet sind. Durch die Reduktion der möglichen Ansaugfläche in der Breite kann besonders vorteilhaft der Querstromventilator in seinem bevorzugten Betriebsbereich gehalten werden und Überlastungen werden vermieden.
Alternativ oder kumulativ können bei mehreren Querstromventilatoren diese auf unterschiedlichen Höhen und/oder die Ansaugöffnungen in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sein. Da ein Querstromventilator in der Regel einen axial seitlichen Antrieb aufweist, lassen sich diese so einfacher nebeneinander anordnen. Auch die Ausbildung von Ventilationsschächten zu den einzelnen Ventilatoren lassen sich so vereinfachen.
Besonderes bevorzugt kann an den oder vor der Ansaugöffnung eines Querstromventilators ein Schwergutabscheider und/oder Filter angeordnet sein, wobei bevorzugt der Querschnitt der Ansaugöffnung im Wesentlichen nach unten, in Richtung Formband, ausgerichtet ist.
Es können anstelle oder neben dem Register Lochbleche oder ähnliche Diffusoren zur Vergleichmäßigung der Luftströmung angeordnet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die vertikale Position der Schlitzdüse unabhängig von der Stellung der Düsenbleche eingestellt wird. Die Düsenbleche respektive die Drehachsen der Düsenbleche wären einschließlich der (teilweisen) Zuführungswege vom Ventilator höhenverstellbar. Besonders bevorzugt wird das gesamte Ventilatorsystem, ganz besonders bei einem Querstromventilator, mit den Düsenblechen in der Höhe verstellt.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Windstreukammer und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt.
Hinsichtlich der Steuerung und Regelung der vorliegenden Erfindung sei darauf erklärt, dass in bekannter Art und Weise ein Messvorrichtung und/oder eine rotierende Fräsvorrichtung zur Abtragung von Teilen der Pressgutmatte nach diesem oder zusätzlichen weiteren Streuköpfen angeordnet sein kann. In vorteilhafter Weise werden aber die Messwerte oder Rückmeldungen aus diesen Vorrichtungen dazu verwendet die Schlitzdüse in ihrer Größe, Position und/oder Ausrichtung einzustellen. Dazu kann noch die Umdrehungszahl des Ventilators und die Menge des in die Windstreukammer eingebrachten Materials gesteuert oder geregelt werden sowie die Einstellung und Position der Leitbleche nach der Öffnung zur Aufgabe des Materials.
Die durch die Ventilatoren erwirkte Luftströmung wird im Wesentlichen vollständig in die Windstreukammer eingeführt, so dass offensichtlich der Weg von den Ventilatoren bis hin zur Windstreukammer respektive den Düsen gegenüber der Umwelt abgedichtet ist.
Insbesondere ist es aber nun von Vorteil, dass die Luftströmung nicht mehr nur flächig sondern gezielt in einen fallenden Materialteppich, ausgehend von den Leitblechen, eingebracht werden kann und durch die gegenüber dem Stand der Technik eher starke Luftströmung das Material separiert wird.
Schlussendlich ist es von Vorteil dass die mit dem Material und damit durch die Öffnung zur Aufgabe des Materials ungesteuerten Luftmengen nun zum einen durch die kaskadierende Schüttung des Materials keinen großen Einfluss mehr auf die Luftströmung in der Windstreukammer haben und/oder zum anderen durch die starke aus der Schlitzdüse austretende Luftströmung ebenfalls homogenisiert werden. Beide Lösungen sind unabhängig voneinander betrachtbar und haben eigene erfinderische Qualität.
Weitere mögliche Varianten zur Verbesserung der Erfindung können sein, dass entlang der Strecke des Verbindungsstücks zwischen Ventilator und Eintrittsöffnung an der Windstreukammer die Breite, bevorzugt bei gleichbleibender Höhe, verdoppelt und wieder auf die ursprüngliche Breite reduziert wird. Durch die Aufweitung ergibt sich bei wieder zunehmender Verengung eine positive Verteilung der Luftströmung über die Breite.
Das an den Ansaugöffnungen der Ventilatoren Luft zuführende Rohrleitungen oder geometrisch passende Ventilationsschächte, bevorzugt mit größerem Querschnitt, angeordnet sind, um Luftverwirbelungen von angrenzenden Anlagenteilen auszuschließen.
Um die Querstromventilatoren in einem optimalen Betriebsbereich zu halten, kann es sinnvoll sein die Ansaugöffnungen mit Überdruck, also mit einer von einem weiteren Ventilator angetriebenen Luftströmung zu versorgen. Auch ist eine zweistufige Anordnung von Ventilatoren, insbesondere einem ersten Axialventilator und im weiteren eines Querstromventilators von Vorteil, da sich so die Luftströmung weiter vergleichmäßigen lässt.
Unter Überdruck wird ggfs. auch verstanden, dass zur Lieferung einer ausreichenden Menge an Luft an die Ventilatoren der Windstreukammer, ggfs. durch einen vorherigen Filter, einer Entfeuchtung und/oder längeren Ventilationsschächten, ein eigener Ventilator hierfür vorgesehen sein kann, der die Reibung der Luft in diesen Bereichen überwindet, damit für die Ansaugöffnung genügend Luft vorhanden ist und durch den Ventilator, insbesondere einen Querstromventilator der Unterdruck an der Ansaugseite möglichst gering ist. Je nach Betriebsart dient damit der Querstromventilator als Strömungsbremse und fördert den Luftstrom vergleichmäßigt in das Verbindungsstück bzw. zur Windstreukammer oder er erzeugt einen Unterdruck an der Ansaugöffnung.
Die einzelnen Merkmale und Vorteile, oben getrennt in Absätzen, können untereinander beliebig ausgetauscht oder kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird.
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.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
Es zeigen:

1 eine Windstreukammer nach dem Stand der Technik in einer schematischen Seitenansicht,
2 eine Windstreukammer nach der Erfindung mit einer einstellbaren Schlitzdüse zur Beaufschlagung des Materials mit einer Luftströmung,
3 eine vergrößerte Darstellung des Aufgabebereiches und der Schlitzdüse nach 1,
4 einen Schnitt aus 3 quer zur Windstreukammer durch ein Verbindungsstück zwischen Ventilator und der Windstreukammer,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schlitzdüse nach der Erfindung mit einem alternativen Aufbau der Ventilatoren und
6 die Draufsicht auf eine Ansaugöffnung eines Querstromventilators mit Mitteln zur Reduktion des Querschnitts der Ansaugöffnung.

Die Zeichnung zeigt in 1 eine Windstreukammer 21 nach dem Stand der Technik in einer schematischen Seitenansicht. Dabei gelangt das Material 8 über eine Öffnung 16 von oben in die Windstreukammer, wird durch eine Auflösewalze aufgelöst und durch eine durch eine Eintrittsöffnung 14 in die Windstreukammer 21 eintretende Luftströmung 13 entgegen der Transportrichtung des Formbandes 12 in der Windstreukammer 21 verteilt. Nach der Eintrittsöffnung sind in der Windstreukammer 21 ggfs. noch Leitschaufeln angeordnet, welche eine trapezförmige Form aufweisen können und im Wesentlichen parallel zur Luftströmung sowie vertikal angeordnet sind.
Dabei trifft das Material 8 gegen Siebgitter 18, welche Teile des Materials 8 ausbremsen und für eine frühere Ablage auf dem Formband 12 zur Bildung des Materialvlieses 11 sorgen. Übergroßes Material, welches durch die Luftströmung nur wenig beeinflusst wird, fällt auf einen Grobsieb 19 und wird über einen Grobaustrag aus dem Prozess entfernt. Anstelle des Grobsiebs kann auch ein Rollensieb angeordnet sein.
Um die Windstreukammer zu verkürzen kann eine die Raumhöhe 17 beeinflussende Wandung 22 an der Decke 23 der Windstreukammer 21 angeordnet sein. Am anderen Ende der Windstreukammer 21 ist eine Austrittsöffnung 15 für die Luftströmung 13 angeordnet, welche optional noch mit einer Absaugung 24 wirkverbunden ist. Bei Herstellung eines mehrschichtigen Materialvlieses kann die Windstreukammer spiegelverkehrt nochmal angeordnet sein.
In 2 ist eine Schlitzdüse 1 in Wirkverbindung mit der Eintrittsöffnung 14 dargestellt, welche durch nicht dargestellte Stellglieder beweglich ausgeführt sein kann. Hierzu kann das obere und/oder das untere Düsenblech 2, 3 durch geeignete Antriebe zueinander oder getrennt voneinander verstellt werden. Die Breite b ist in der Regel quer zur Transportrichtung des Materialvlieses 11 verwendet und benannt. Sie kann für unterschiedliche Vorrichtungsteile verwendet werden,
In einem eigenständigen Ausführungsbeispiel wird das Material 8 nicht vorab über eine Auflösewalze geführt und aufgelöst, sondern wird als eine Art Materialteppich nach der Öffnung 16 über ein oder mehrere Leitbleche 6 geführt oder umgelenkt. Bevorzugt wird hier eine kaskadierende Leitblechanordnung mit zumindest zwei Umlenkungen des Materialstromes verwirklicht, durch die sich ein herabfallender Materialteppich ergibt, welcher durch die Schlitzdüse 1 aufgelöst wird.
Um die Bezugszeichen deutlicher darstellen zu können, wurde der rechte Teil der Windstreukammer 21 in 3 vergrößert dargestellt. Das Material 8, hier nicht dargestellt, gelangt von oben auf das erste Leitblech 6, wird dort umgelenkt, gelangt auf das zweite Leitblech 6. Durch die kaskadenförmige Umlenkung wird das Material 8 durchmischt bevor es durch die Luftströmung 13 aus der Schlitzdüse 1 aufgelöst wird. Je nach Materialart oder Durchsatz können die Leitbleche 6 durch nicht dargestellte Stelltriebe verstellt werden. Bevorzugt sind die Leitbleche an einer Drehachse 5 angebunden. Im Folgenden sind mehrere Drehachsen beschrieben, diese sind nur beispielhaft für eine Vielzahl an denkbaren und möglichen Verstellmechanismen dargestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einlassöffnung 27 des Ventilators, der hier als Querstromventilator ausgeführt ist, nach unten ausgerichtet. Dies hat den Vorteil, dass bei einer angeflanschten Luftführung ein Bogen nach oben oder die Zuführung selbst seitlich ausgeführt werden kann. Der Bogen oder die seitliche Zuführung kann dann als Schwergutabscheider dienen, um Staub oder Fremdkörpereintrag in die Windstreukammer zu vermeiden. Alternativ oder dazu kann ein Filter angeordnet sein.
Die einstellbare Schlitzdüse 1 besteht zumindest aus einem beweglichen Düsenblech 2, 3 oben oder unten und ist bevorzugt an der Wandung der Windstreukammer 21 angelenkt, bevorzugt über eine Drehachse 5. Bei zwei beweglichen Düsenblechen 2, 3 kann die Höhe h der Schlitzdüse 1, die Größe der Schlitzdüse, ihre Ausrichtung und/oder ihre Position in der Windstreukammer eingestellt werden. Die Schlitzdüse kann dabei keilförmig oder trichterförmig gegenüber der Luftströmung den Querschnitt verkleinern oder vergrößern. Die Stellglieder hierzu können in oder außerhalb der Windstreukammer 21 angeordnet sind. Sollten diese auf den der Luftströmung 13 abgewandten Seiten der Düsenbleche 2, 3 innerhalb der Windstreukammer angeordnet sein, so ist es von Vorteil, wenn diese Bereiche mit einer Abdeckung 4 versehen sind, damit die Stelltriebe nicht unnötig verschmutzen. Aber auch ohne Stelltriebe kann die Abdeckung 4 sinnvoll sein, um Ablagerungen im Hinterschnitt zu vermeiden.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die vertikale Position der Schlitzdüse unabhängig von der Stellung der Düsenbleche 2, 3 eingestellt werden kann. Die Düsenbleche 2, 3 respektive die Drehachsen 5 der Düsenbleche 2, 3 wären einschließlich der (teilweisen) Zuführungswege vom Ventilator höhenverstellbar.
Die Luftströmung 13 wird durch den Ventilator 13, bevorzugt durch einen Querstromventilator, erzeugt und in diesem Beispiel über ein im wesentlichen rechteckiges Verbindungsstück 25 an die Windstreukammer 21 herangeführt bzw. der Eintrittsöffnung 14 zugeführt.
Im Verbindungsstück 25 kann ein Register 9 angeordnet, welches nach 4 über die Breite b mehrere flächige Elemente 26 aufweist, die über Stellglieder (nicht dargestellt) unabhängig voneinander beweglich oder einstellbar ausgeführt sind. Durch ihren unterschiedliche Einwirkung auf den Querschnitt des Verbindungsstückes 25 lassen sich Feineinstellungen der Luftströmung 13 in der Windstreukammer 21 abbilden. Diese können zum Beispiel Einfluss auf das Streuverhalten quer über die Breite der Windstreukammer aber auch am Rande nehmen. Beispielsweise können Randüberhöhungen, also stärkere Streuung an den Rändern der Windstreukammer eingestellt werden.
Mit 5 ist eine alternative aber gleichwertige Ausführungsform der Erfindung dargestellt, dabei fällt die Eintrittsöffnung 14 mit dem Düsenmund der Schlitzdüse 1 zusammen, weil die Düsenbleche 2, 3 nicht innerhalb der Windstreukammer angeordnet sind, sondern entlang der Luftströmung 13 vor der Windstreukammer 21. An den Düsenblechen 2, 3 sind wieder Abdeckungen angeordnet, die parallel zur Außenwand 1625 der Windstreukammer 21 angeordnet sind und entlang dieser mitverschoben werden.
In einer Kombination der Merkmale von 3 und 5 wäre es also denkbar, dass in der Variante nach 3 die Drehachsen 5, welche auch als Gelenke ausgeführt sein können, ebenfalls in der Höhe verstellbar ausgeführt sind. es ergibt sich eine deutlich verbesserte Verstellbarkeit der Schlitzdüse 1 seitens des Einlasses der Schlitzdüse 1 als auch des Auslasses gegenüber der Windstreukammer. In einer Alternative kann der Ventilator 10 mit Verbindungsstück 25 und der Schlitzdüse im Abstand zum Formband verstellt werden.
Weiterhin sind zwei parallel wirkende Querstromventilatoren dargestellt, die in der Ansicht hintereinander, somit nebeneinander über die Breite der Windstreukammer angeordnet werden. Bevorzugt haben diese zwei unterschiedlich ausgerichtete Ansaugöffnungen für die Luft.
Nach 6 kann vor der Ansaugöffnung 27 ein oder mehrere Mittel 28 angeordnet sein, die den offenen Querschnitt der Ansaugöffnung 27 verringern. Dies kann, bevorzugt in einstellbarer Art und Weise, beispielsweise wie mit einem Register 9 nach 4, dazu dienen den Querstromventilator im optimalen Betriebsbereich 1625 zu halten. Indirekt dient dies auch einer Beeinflussung der Luftströmung 13.
Bezugszeichenliste

1: Schlitzdüse
2: Düsenblech (oben)
3: Düsenblech (unten)
4: Abdeckung
5: Drehachse
6: Leitblech
7: Strömungsrichtung in 21
8: Material
9: Register
10: Ventilator
11: Materialvlies
12: Formband
13: Luftströmung
14: Eintrittsöffnung für 13
15: Austrittsöffnung für 13
16: Öffnung für Material 8
17: Raumhöhe
18: Siebgitter
19: Grobsieb
20: Grobaustrag
21: Windstreukammer
22: Wandung
23: Decke
24: Absaugung
25: Verbindungsstück
26: Elemente
27: Ansaugöffnung
28: Mittel
h: Höhe
b: Breite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19835419 A1 [0003]
DE 101007056109 A1 [0006]
DE 102020103233 A1 [0007]
DE 102015112013 A1 [0009]

Claims

Windstreukammer zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials zu einem ein- oder mehrschichtigem Materialvlies (11) auf einem endlos umlaufenden Formband (12), bevorzugt im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Presse, wobei an der Windstreukammer (21) eine Öffnung (16) zur Aufgabe des Materials (8), eine Eintrittsöffnung (14) und eine Austrittsöffnung (15) für einen Luftstrom (13) und ein Ventilator (10) zur Erzeugung der Luftströmung (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als oder an der Eintrittsöffnung (14) für den Luftstrom (13) zumindest eine hinsichtlich ihrer Größe, Ausrichtung und/oder Position in der Windstreukammer (21) veränderliche Schlitzdüse (1) angeordnet ist.
Windstreukammer nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schlitzdüse (1) im Wesentlichen der Breite (b) der Windstreukammer (21) entspricht und/oder dass die Eintrittsöffnung (14) in ihrem Abstand gegenüber dem Formband (12) einstellbar ist.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Höhe (h) der Schlitzdüse (1) zumindest ein bewegbares Düsenblech (2, 3) angeordnet ist und/oder die Höhe (h) der Schlitzdüse (1) respektive der Eintrittsöffnung (14) zwischen 10 mm und 400 mm, bevorzugt zwischen 80 mm und 180 mm, einstellbar ist.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilator (10) und der Schlitzdüse (1) ein im wesentlichen rechteckiges Verbindungsstück (25), ein Register (9) und/oder durchlässige Stau- oder Lochbleche zur Beeinflussung oder Vergleichmäßigung der Luftströmung (13) angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung der Luftströmung (13) und/oder des Querschnitts des Verbindungsstückes (25) für die Luftströmung (13) zwischen dem Ventilator (10) und der Schlitzdüse (1) verschiebbare Elemente (26), bevorzugt mehrere über die Breite (b) in und aus dem Querschnitt ein- und ausschiebbare Elemente, bevorzugt einstellbar, justierbar, angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Öffnung (16) und der Schlitzdüse (1) eine Auflösewalze und/oder ein Leitblech (6) angeordnet ist, wobei bevorzugt zumindest zwei Leitbleche (6) zur mehrmaligen Umlenkung des Materials (8) angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbleche (2, 3) über die Breite (b) der Schlitzdüse (1) segmentiert und/oder in ihrer Höhe (h) bevorzugt manuell oder automatisiert, unterschiedlich einstellbar sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbleche (2, 3) über die Breite (b) und/oder ihre Länge parallel zur Luftströmung (13) konvex und/oder konkav gebogen oder verbiegbar angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Düsenbleche (2, 3), der Leitbleche (6) und/oder der Elemente (26) Stellglieder und bevorzugt eine Steuerung oder Regelung für die Stellglieder angeordnet ist.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Ablösewirbeln am Übergang von der Schlitzdüse (1) zur Windstreukammer gekrümmte Abweiser, bevorzugt Krümmungen, Biegungen, Leitflügel oder dergleichen, an der abgewandten Seite der Luftströmung angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer in die Windstreukammer (21) hineinragenden Schlitzdüse (1) die der Luftströmung (13) abgewandten Bereiche der Düsenbleche (2, 3) mit einer Abdeckung (4), bevorzugt vom Austritt der Luftströmung (13) bis hin zu einer begrenzenden Wand der Windstreukammer (21) versehen sind, insbesondere zum Schutz der dahinter angeordneten Stellglieder für die Düsenbleche (2, 3).
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer Schlitzdüse (1) mehrere Schlitzdüsen (1) über die Breite und/oder dass mehrere Schlitzdüsen (1) und/oder Eintrittsöffnungen (14) in unterschiedlichem Abstand zum Formband (12), jeweils bevorzugt mit eigenen Ventilatoren (10), angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Formband (12) und einer Schlitzdüse (1) ein weiteres Leitblech (6) angeordnet ist.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ventilator (10) und der Schlitzdüse (1) und/oder der Eintrittsöffnung (14) auf der inneren Seite des Querschnitts Mittel zur Laminierung der Luftströmung (13) angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech (6) benachbart zur Schlitzdüse (1) derart angeordnet ist, dass das Material (8) bei Eintritt in die Luftströmung (13) einen vektoriellen Geschwindigkeitsanteil in- oder entgegen der Luftströmung (13) aufweist.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilator (10) und der Eintrittsöffnung (14) Strömungsbremsen angeordnet sind, die nicht mehr als 50%, bevorzugt nicht mehr als 45%, höchst bevorzugt nicht mehr als 40% des Querschnitts verdecken.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine 4-Fuß breite Windstreukammer ein oder zwei und für eine 8-Fuß breite Windstreukammer zwei bis vier Ventilatoren (10) über die Breite (b) angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ventilator für die Luftströmung (13) ein Querstromventilator angeordnet ist, wobei bevorzugt die axiale Erstreckung der die Luftströmung (13) erzeugenden rotierenden Schaufel des Querstromventilators mehr als 50%, bevorzugt mehr als 75%, ganz besonders bevorzugt mehr als 90% der Breite der Windstreukammer (21) entspricht, wobei insbesondere bei mehreren Querstromventilatoren über die Breite (b) die axiale Erstreckung der Schaufeln summiert wird.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung (27) eines Querstromventilators entlang dessen Rotationsachse Mittel (28) zur Reduktion oder differenzierten Einstellung der Luftmenge über die Breite (b) aufweisen, wobei bevorzugt Lochbleche, Abdeckstreifen, ein Register (9) oder dgl. angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Querstromventilatoren diese auf unterschiedlichen Höhen und/oder die Ansaugöffnungen (27) in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sind.
Windstreukammer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den oder vor der Ansaugöffnung (27) eines Querstromventilators Schwergutabscheider oder Filter angeordnet sind, wobei bevorzugt der Querschnitt der Ansaugöffnung (27) im Wesentlichen nach unten, in Richtung Formband (12), ausgerichtet ist.
Windstreukammer zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials (8) zu einem ein- oder mehrschichtigem Materialvlies (11) auf einem endlos umlaufenden Formband (12), bevorzugt im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Presse, wobei in der Windstreukammer (21) eine Öffnung (16) zur Aufgabe des Materials (8), eine Eintrittsöffnung (14) und eine Austrittsöffnung (15) für einen Luftstrom (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Ventilator (10) zur Erzeugung der Luftströmung (13) zumindest ein Querstromventilator angeordnet ist.
Verfahren zum Streuen und Formen eines rieselfähigen Materials in einer Windstreukammer zu einem ein- oder mehrschichtigem Materialvlies (11) auf einem endlos umlaufenden Formband (12), bevorzugt im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten in einer Presse, wobei das Material (8) über eine Öffnung (16) in die Windstreukammer (21) eingeführt wird und durch eine die Windstreukammer (21) durchströmende Luftströmung (13) separiert auf dem Formband (12) abgelegt wird, wobei die Luftströmung durch einen Ventilator (10) erzeugt und über eine Eintrittsöffnung (14) einsowie über eine Austrittsöffnung (15) aus der Windstreukammer (21) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung des Materials (8) die Luftströmung (13) mit einer Schlitzdüse (1) an die Windstreukammer (21) übergeben wird, wobei die Schlitzdüse (1) und/oder Eintrittsöffnung (14) hinsichtlich ihrer Größe, Ausrichtung, ihrer Lage und/oder ihrem Abstand zum Formband (12) eingestellt wird.