DE202013105332U1

DE202013105332U1 - Vorrichtung zum Beleimen von Fasern oder faserähnlichem Material

Info

Publication number: DE202013105332U1
Application number: DE201320105332
Authority: DE
Original assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-02-26
Anticipated expiration: 2023-11-23

Abstract

Vorrichtung zum Beleimen von Fasern (17) und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel im Zuge der Herstellung von Faser-, MDF-, HDF- oder Faserdämm-, Holzwerkstoff- oder Kunststoffplatten, aufweisend ein Blasventil (6); ein dem Blasventil (6) nachgelagertes Transportrohr (4), wobei das Transportrohr (4) eine Beleimungszone (5) aufweist, in der zumindest eine Düse (15) zum Einbringen von Bindemittel in das Transportrohr (4) angeordnet ist; und eine Steuereinrichtung (30) zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung; dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Einrichtung zur Ermittlung eines momentanen Durchsatzes (Pm) an Fasern (17) und/oder dem faserähnlichem Material in dem Transportrohr (4) vorgesehen ist, und dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, basierend auf dem ermittelten momentanen Durchsatz der Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr (4), zumindest einen Parameter der Vorrichtung zu steuern, zu regeln oder einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beleimen von Spänen, Fasern oder faserähnlichem Material im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Herstellung von Werkstoffplatten aus zum Beispiel Spänen oder mitteldichten Fasern oder anderen rieselfähigen Materialien sind mittlerweile automatisierte Prozesse und werden bereits in vielen Ländern seit Jahren angewandt. Wie bekannt findet die Verpressung von aufbereiteten Spänen oder Fasern entweder taktgebunden oder kontinuierlich statt. Dabei spielt neben den vielen Anlagenteilen vor und nach der Presse die Herstellung einer Streugutmatte mittels Streumaschinen eine herausragende Rolle, ist doch die Qualität der erstellten Streugutmatte neben der Qualität der Rohstoffe ein wichtiger Faktor. Bei der großindustriellen Herstellung von Holzwerkstoffplatten kommen kontinuierlich arbeitende Pressen, aber zum Teil noch Ein- oder Mehretagenpressen, zum Einsatz. Der Drang zur Herstellung von kostengünstigen Werkstoffplatten aus natürlichen Rohstoffen und künstlich hergestelltem Bindemittel zwingt die Produzenten immer mehr effizientere Verfahren zu entwickeln. Besondere Schwerpunkte sind dabei Energiekosten, Rohstoff- und Bindemitteleinsparung bei gleich bleibender Qualität und technisch optimiertem Anlagenbau mit geringen Ausfallzeiten und niedrigem Verschleiß.
Die vorliegende Ausarbeitung bezieht sich auf den Bereich zur Optimierung des Bindemittelverbrauchs und damit einhergehend auch mit der Einsparung von Energiekosten. Denn bei einer optimalen Beleimung mit geringem Feuchtigkeitsanteil ergeben sich nicht nur geringere Kosten durch Bindemittelverbrauch, sondern es muss auch weniger Bindemittel im Trockner an den Spänen/Fasern getrocknet werden, was wiederum Energie und damit Kosten spart. Grundsätzlich versteht man unter Bindemittel eine sogenannte Klebstoffflotte, die in ihrer Hauptkomponente aus einem Klebstoff besteht. Je nach Bedarf werden zusätzlich Emulsion, Härter, Formaldehydfänger, Farbstoffe, Insektenschutz und Pilzschutzmittel und andere Additive beigegeben. Es ist auch üblich den Klebstoff ohne Zusätze zu verwenden. Als Bindemittel kommen ohne Anspruch auf Vollständigkeit Isocyanate, MDI, Melaminharnstoffformaldehyd (MUF), Harnstoffformaldehyd (UF), MUPF oder PF in Frage.
Durch eine Zerfaservorrichtung, auch als Refiner bezeichnet, werden vor Ort Fasern hergestellt und anschließend durch ein Transportrohr (englisch: Blow Line) gefördert. Während des Transports, der vorzugsweise mit sehr hoher Geschwindigkeit in einem Transportrohr geringen Durchmessers durchgeführt wird, werden die Fasern beleimt. Hierzu wird üblicher Weise das notwendige Bindemittel zur Beleimung mit Düsen in das Transportrohr eingebracht, die das Bindemittel beim Verdüsen so klein wie möglich auflösen. Die Fasern werden dann in einen Trockner zur Trocknung gefördert und anschließend werden die Späne oder die Fasern auf Unterlagen gestreut und mittels Pressen zu Werkstoffplatten verpresst.
Je nach Anlagengröße und -aufbau kann das Transportrohr eine Länge von bis zu 100m aufweisen. Die Geschwindigkeiten der Fasern beim Transport durch das Transportrohr kann sich, je nach Anlage, in einem groben Bereich von mindestens 50 m/s bis zu einer Geschwindigkeit von 474 m/s bewegen, wobei typische Geschwindigkeiten im Bereich zwischen 70 und 100 m/s liegen.
Im Stand der Technik wurden bereits verschiedene Ansätze verfolgt, den Beleimungsprozess zu optimieren.
In dem Dokument DE 10 2011 103 326 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beleimung von Fasern beschrieben, wobei vorgeschlagen wird, die Düsen für die Einspritzung des Bindemittels als Mehrstoff-Düsen mit Dampfzerstäubung auszuführen und für jede der Mehrstoff-Düsen ein Bindemittelventil und ein Durchflussmesseinrichtung für den Durchfluss von Bindemittel zur jeweiligen Mehrstoff-Düse vorzusehen, um den Durchfluss von Bindemittel für jede Mehrstoff-Düse separat regeln zu können. So können einzelne Bindemitteldüsen deaktiviert werden, oder zwischen verschiedenen Bindemitteldüsen unterschiedliche Bindemittelverteilungen eingestellt werden, um den Beleimungsprozess an die übrigen, nicht näher bezeichneten Prozessparameter anzupassen.
Das Dokument DE 10 2008 059 877 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beleimung von Fasern, bei der das Bindemittel vor Austritt aus der Düse mit Dampf vermischt wird, so dass auf Grund hoher Dampftemperatur und extrem turbulenter Strömung im Mischraum der Düse eine optimale Auflösung des Bindemittels erfolgt. Es wird weiter beschrieben, die Größe der Öffnung der Düse unter anderem in Abhängigkeit von dem Druck in dem Transportrohr zu steuern.
Das Dokument WO 2012/140206 A1 beschäftigt sich mit der Problematik, dass Anlagen zur Beleimung von Fasern oftmals nicht im Vollastbetrieb entsprechend einem maximal möglichen Durchsatz der Anlage arbeiten, sondern häufig nur in einem Teillastbetrieb betrieben werden. Es wird dabei vorgeschlagen, das Bindemittel je nach Durchsatzleistung ohne Zugabe von Dampf oder, beispielsweise bei einem Teillastbetrieb von weniger als 66% des maximal möglichen Durchsatzes der Anlage, als Dampf-Bindemittelgemisch einzubringen und mit den Fasern in Kontakt zu bringen.
Nach dem Dokument EP 2 213 431 B1 ist es möglich das Transportrohr für unterschiedliche Durchsatzmengen austauschbar zu gestalten und die Eigenschaften entsprechend anzupassen. Dies birgt den Nachteil, dass bei Produktionsumstellungen manuell oder automatisch über eine Weiche oder entsprechende Flansche ein anderes Transportrohr verwendet werden soll, wobei auch hier nur eine grobe Anpassung an die Alltagsbedingungen machbar ist.
Auch wenn auf diese Weisen der Beleimungsprozess bei der Transportrohr-Beleimung verbessert werden kann, besteht jedoch weiterhin der Nachteil, dass die Transportrohr-Beleimung verglichen mit einer Trockenbeleimung einen Mehrverbrauch an Bindemittel von bis zu 30% aufweist.
Wie mit der Erfindung überraschend erkannt wurde, besteht eine Ursache des Mehrverbrauchs an Bindemittel darin, dass der Austritt der Fasern aus dem Refiner häufig nicht in einem gleichmäßigen, konstanten Strom erfolgt, und es vorkommen kann, dass Fasern stoßweise in Wolken von Fasern austreten können. Zwischen aufeinander folgende austretenden Faserwolken können auch Bereiche von 1 bis 10 m Länge auftreten, in denen wesentlich weniger Fasern austreten, oder sogar im Wesentlichen keine Fasern austreten. Dieser stoßweise Austritt von Fasern setzt sich beim Transport der Fasern in dem Transportrohr fort, so dass die Fasern auch die Beleimungszone stoßweise passieren.
Bei bestehenden Anlagen erfolgt die Abgabe von Bindemittel üblicher Weise im Wesentlichen konstant, das heißt, es wird ein im Wesentlichen gleichbleibender Durchsatz von Bindemittel durch die Düsen pro Zeiteinheit in das Transportrohr zum Beleimen der Fasern eingebracht. Die pro Zeiteinheit abgegebene Bindemittelmenge wird dabei üblicher Weise basierend auf Parametern für den Sollbetrieb der Anlage, die von einem Maschinenbediener vorgegegeben werden, bestimmt.
Wenn die Fasern als Wolken den Bereich der Beleimungszone durchströmen, kann es daher, je nach der Bindemittelmenge, die in das Transportrohr eingebracht wird, zu einer unregelmäßigen Beleimung der Fasern kommen. Dabei kann es vorkommen, dass dichte Faserwolken mit einer unzureichenden Menge an Bindemittel besprüht werden und/oder, dass nur wenige Fasern oder gar keine mit einem Übermaß an Bindemittel eingesprüht werden. So wird ein nicht zu vernachlässigender Anteil des Bindemittels nicht von Fasern im Transportrohr aufgenommen. Im Ergebnis kann daher die ungleichmäßige Beleimung zu einer ungenügenden Produktqualität und/oder zu einem wirtschaftlich unerwünschten Mehrverbrauch an Bindemittel führen.
Wird Bindemittel in einem Übermaß eingesprüht und nicht von Fasern aufgenommen, kann dies auch dazu führen, dass sich Bindemittel an der Innenwand des Transportrohres, oder an anderen nachgelagerten Anlagenteilen anlagern kann und zu Verschmutzungen führt. Dies kann es erforderlich machen, die betroffenen Anlagenteile stillzusetzen und zu reinigen, was einen entsprechenden Produktionsausfall mit sich bringt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass sich mit der Zeit an der verschmutzten Innenwand des Transportrohres auch Fasern anlagern und sich feste Ablagerungen von nicht vernachlässigbarer Größe bilden. Lösen sich solche Ablagerungen, können diese im weiteren Verlauf der Herstellung von Werkstoffplatten zu einer Beeinträchtigung der Produktqualität und/oder zu Beschädigungen nachfolgender Anlagenteile, wie der Presse, führt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel anzugeben, welche die vorstehenden Nachteile überwinden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel mit verbesserter Wirtschaftlichkeit anzugeben.
Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel anzugeben, welche einen Betrieb mit einer reduzierten Notwendigkeit des Eingreifens von Maschinenbedienpersonal oder Reinigungspersonal erfordern.
Die vorstehenden und andere Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel wie mit Anspruch 1 dargelegt. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Als eine Lösung wird eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel im Zuge der Herstellung von Faser-, MDF-, HDF- oder Faserdämm-, Holzwerkstoff- oder Kunststoffplatten angegeben, welche ein Blasventil, ein dem Blasventil nachgelagertes Transportrohr und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung aufweist. Das Transportrohr weist eine Beleimungszone auf, in der zumindest eine Düse zum Einbringen von Bindemittel in das Transportrohr angeordnet ist. Weiter ist eine Einrichtung zur Ermittlung eines momentanen Durchsatzes an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem Transportrohr vorgesehen, und die Steuereinrichtung ist eingerichtet, basierend auf dem ermittelten momentanen Durchsatz der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr, zumindest einen Parameter der Vorrichtung zu steuern, zu regeln oder einzustellen.
Die Messung des momentanen Durchsatzes an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem Transportrohr erlaubt es, den aktuellen, tatsächlichen Betriebszustand der Vorrichtung zu erkennen, und um basierend darauf durch Einstellen, Steuern und/oder Regeln geeigneter Parameter auf den Betrieb der Vorrichtung einzuwirken, um diesen zu optimieren.
Die Vorrichtung kann weiter einen Refiner zum Erzeugen der Fasern oder dem faserähnlichen Material durch Zerfaserung in einem Mahlspalt aufweisen, wobei der Refiner so mit dem Blasventil verbunden ist, dass die in dem Refiner erzeugten Fasern oder das erzeugte faserähnliche Material durch das Blasventil in das Transportrohr eingebracht werden können; und eine Fördereinrichtung zum Zuführen von zu zerfaserndem Material in den Refiner, wobei eine Steuereinrichtung eingerichtet sein kann, um den zumindest einen Parameter der Vorrichtung, eine Mahlspaltbreite des Refiners und/oder eine Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung zu steuern oder einzustellen.
Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, die Stellung des Blasventils, die Mahlspaltbreite des Refiners und/oder die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung so zu steuern oder einzustellen, um den momentanen Durchsatz an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem Transportrohr auf einen im Wesentlichen konstanten Wert, insbesondere einen Sollwert für den Durchsatz der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr, zu regeln. Besonders bevorzugt kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, zur Regelung des momentanen Durchsatzes an Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr ein adaptives Regelverfahren auszuführen, insbesondere ein Model-Referenz-Regelungsverfahren oder ein Self-Tuning-Regelverfahren.
Mit einer derartigen Regelung kann ein weitgehend gleichmäßiger Durchsatz an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem Transportrohr erzielt werden, was eine verbesserte, gleichmäßigere Beleimung erlaubt. Der Einsatz adaptiver Regelungsverfahren bietet dabei den weiteren Vorteil, robust gegen Veränderungen von Betriebs- oder Prozessparametern zu sein, so dass eine möglichst optimale Regelung auch über einen großen Bereich von unterschiedlichen Arbeitspunkten erzielt werden kann.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinrichtung auch eingerichtet sein, eine Bindemittelmenge, welche von der zumindest einen Düse abgegeben wird, zu steuern, insbesondere die Bindemittelmenge so zu steuern, dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Beleimung der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials stattfindet.
Die Messung des Durchsatzes an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem Transportrohr kann auf diese Weise dazu verwendet werden, um die Bindemittelmenge, die von der zumindest einen Düse abgegeben wird, gezielt und geeignet auf die tatsächlich durch die Beleimungszone transportierten Mengen an Fasern und/oder faserähnlichem Material anzupassen. Auch wenn die durch die Beleimungszone transportierten Mengen an Fasern und/oder faserähnlichem Material zeitlich variieren und ungleichmäßig sind, kann daher eine verbesserte, an die variierenden Mengen angepasste, gleichmäßigere Beleimung der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials erzielt werden.
Vorzugsweise weist die Einrichtung zur Ermittlung des momentanen Durchsatzes an Fasern und/oder des faserähnlichem Materials eine Durchstrahlungssensoreinrichtung auf, mit einer Strahlungsquelle und einem Strahlungssensor für Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen, wobei der Strahlungssensor eingerichtet ist, ein Messsignal auszugeben, das anzeigend ist für die Menge und/oder die Masse an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem durchstrahlten Abschnitt, und wobei die Einrichtung zur Ermittlung des momentanen Durchsatzes an Fasern und/oder des faserähnlichem Materials eingerichtet ist, das für die Menge und/oder die Masse an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem durchstrahlten Abschnitt anzeigende Messsignal zu multiplizieren mit einer mittleren Geschwindigkeit, mit der sich die Fasern und/oder das faserähnliche Material durch den durchstrahlten Abschnitt bewegt, um basierend darauf den momentanen Durchsatz der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr zu bestimmen.
Auf diese Weise lässt sich eine einfache und zuverlässige Erfassung des momentanen Durchsatzes an Fasern und/oder an faserähnlichem Material verwirklichen.
Besonders bevorzugt kann die Einrichtung zur Ermittlung eines momentanen Durchsatzes an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem Transportrohr eingerichtet sein, die Geschwindigkeit der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr zu schätzen oder zu ermitteln basierend auf zumindest einem von:
einem oder mehreren Druckwerten in dem Transportrohr, der von einem oder mehreren Drucksensoren, der beziehungsweise die an dem Transportrohr angeordnet sind, ausgegeben wird;
der Stellung des Blasventils; einem Druckwert in dem Refiner, der von einem Drucksensor an dem Refiner angeordnet ist, ausgegeben wird, und/oder einer Dampfmenge, die dem Refiner zugeführt wird.
Vorzugsweise ist das Transportrohr mehrteilig ausgeführt, mit zumindest einem ersten Transportrohrsegment und einem zweiten Transportrohrsegment, die jeweils einen Befestigungsflansch aufweisen zum Befestigen des ersten Transportrohrsegments an das zweite Transportrohrsegment. Die Durchstrahlungseinrichtung weist vorzugsweise weiter ein für die von der Strahlungseinrichtung abgegebenen Strahlung zumindest teilweise transparentes Kunststoffrohr auf, das zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungssensor angeordnet ist und das zwischen dem ersten Transportrohrsegment und dem zweiten Transportrohrsegment eingesetzt ist, um ein Segment des Transportrohrs zu bilden.
Auf diese Weise kann eine einfache und zuverlässige Anordnung der für die Ermittlung des Durchsatzes an Fasern und/oder an faserähnlichem Material erforderliche Sensorik an beziehungsweise im Bereich des Transportrohrs erreicht werden. Diese Art der Anordnung, die allenfalls lediglich kleine, räumlich begrenzte Änderungen an der Ausgestaltung eines Transportrohrs erforderlich macht, bietet sich darüber hinaus insbesondere zur Nachrüstung bestehender Vorrichtungen und Anlagen an.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, zur Steuerung der von der zumindest einen Düse abgegeben Bindemittelmenge weiter eine Flugzeit der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials zwischen der Durchstrahlungssensoreinrichtung und der zumindest einen Düse zu berücksichtigen.
Bevorzugt weist die Beleimungszone eine Erstreckung von zwischen 5 und 15m, bevorzugt zwischen 8 und 12m, besonders bevorzugt von 10m auf.
Durch eine im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen verlängerte Beleimungszone kann erreicht werden, dass die Bindemitteldosierung bei leichten Schwankungen des Durchsatzes von Fasern und/oder faserähnlichem Material gleichmäßiger erfolgt.
Die Beleimungszone kann vorzugsweise in eine Mehrzahl von Beleimungszonenabschnitten, insbesondere 2, 3, 4, 5 oder mehr Beleimungszonenabschnitten, untergliedert sein, wobei jeder der Beleimungszonenabschnitte jeweils zumindest eine Düse aufweist, und wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Düsen unterschiedlicher Beleimungszonenabschnitte getrennt anzusteuern.
Die Unterteilung der Beleimungszone in mehrere, separat ansteuerbare Beleimungszonenabschnitte, in denen jeweils unterschiedliche Bindemittelmengen pro Zeiteinheit dosiert werden können, um die Fasern und/oder das faserähnliche Material zu beleimen, ermöglicht eine feinere, genauere und besser angepasste Beleimung von zeitlich variierenden Mengen an Fasern und/oder faserähnlichem Material, das durch die Beleimungszone transportiert wird.
Besonders bevorzugt können die jeweiligen Längen beziehungsweise Erstreckungen in Transportrichtung des Transportrohrs der Beleimungszonenabschnitte jeweils paarweise unterschiedlich bemessen sein, insbesondere so bemessen sein, dass, für eine Anzahl von n Beleimungszonenabschnitten, die Längen in Verhältnissen von 1:2 2:4:...:n stehen, oder insbesondere so bemessen sein, dass die Beleimungszonenabschnitte als ein Golomb-Lineal bildend angeordnet sind.
Es können so Beleimungszonenabschnitte einzeln, oder mit einem oder mehreren anderen Beleimungszonenabschnitten geeignet kombiniert werden, um eine große Anzahl unterschiedlich langer Strecken zu bilden, welche von der Steuereinrichtung geeignet angesteuert werden können.
Verfahrenstechnisch kann die Vorrichtung wie folgt genutzt werden: Transportieren der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials durch ein Transportrohr; Beaufschlagen der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials mit einem Bindemittel, welches mittels Düsen in das Transportrohr eingebracht wird; Ermitteln eines momentanen Durchsatzes von Fasern und/oder dem faserähnlichem Material in dem Transportrohr; und
basierend auf dem ermittelten momentanen Durchsatz des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr, Steuern, Regeln und/oder Einstellen:
einer Bindemittelmenge, die von der zumindest einen Düse abgegeben wird;
einer Stellung eines Blasventils; einer Mahlspaltbreite eines Refiners zum Erzeugen der Fasern oder dem faserähnlichen Material; und/oder
einer Fördergeschwindigkeit einer Fördereinrichtung zum Zuführen von zu zerfaserndem Material in den Refiner.
Bevorzugt werden die Stellung des Blasventils, die Mahlspaltbreite des Refiners und/oder die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung so gesteuert oder eingestellt, den momentanen Durchsatz der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr auf einen im Wesentlichen konstanten Wert, insbesondere einen Sollwert für den Durchsatz der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr, zu regeln.
Alternativ oder ergänzend kann die Bindemittelmenge, welche von der zumindest einen Düse abgegeben wird, so gesteuert werden, dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Beleimung der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials stattfindet.
Zur Ermittlung des momentanen Durchsatzes an Fasern und/oder des faserähnlichem Materials kann bevorzugt eine Durchstrahlungssensoreinrichtung verwendet werden, mit einer Strahlungsquelle und einem Strahlungssensor für Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen, wobei der Strahlungssensor ein Messsignal ausgibt, das anzeigend ist für die Menge und/oder die Masse an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem durchstrahlten Abschnitt, und das für die Menge und/oder die Masse an Fasern und/oder an faserähnlichem Material in dem durchstrahlten Abschnitt anzeigende Messsignal multipliziert wird mit einer mittleren Geschwindigkeit, mit der sich die Fasern und/oder das faserähnliche Material durch den durchstrahlten Abschnitt bewegt, um basierend darauf den momentanen Durchsatz der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr zu bestimmen, wobei die Geschwindigkeit der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr geschätzt oder ermittelt wird basierend auf zumindest einem von: einem oder mehreren Druckwerten in dem Transportrohr, der von einem oder mehreren Drucksensoren, der beziehungsweise die an dem Transportrohr angeordnet sind, ausgegeben wird; der Stellung des Blasventils; einem Druckwert in dem Refiner, der von einem Drucksensor, der an dem Refiner angeordnet ist, ausgegeben wird; und/oder einer Dampfmenge, die dem Refiner zugeführt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt:
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Beleimung von Fasern und/oder faserähnlichem Material gemäß einer Ausführungsform;
2 zeigt schematisch eine Durchstrahlungssensoreinrichtung der Vorrichtung der 1; und
3 zeigt schematisch einen Durchstrahlungsbereich in einer Querschnittsansicht durch ein Transportrohr.
In der 1 ist schematisch eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt.
Als Ausgangsstoff wird der Vorrichtung zu zerfaserndes Material, wie beispielsweise Hackschnitzel, Holz, Holzabfälle oder ein ähnliches Ausgangsmaterial zugeführt. In der Regel wird es zellulose oder/oder lignozellulose haltiges Material sein, da sich zur Zerfaserung eignet. Es kann dabei vorgesehen sein, dass das zu zerfasernde Material zunächst einer mechanischen Reinigung zur Entfernung von Fremdkörpern, wie Steinen, Sand und Metallen, unterworfen wird, um anschließend einem Kocher (nicht dargestellt) zugeführt zu werden. In dem Kocher wird das zu zerfasernde Material bei einem Dampfdruck von beispielsweise zwischen 6 bis 10 bar für beispielsweise etwa 2 bis 4 Minuten gekocht. Das so gekochte, zu zerfasernde Material kann anschließend mit einer Fördereinrichtung 2, wie beispielsweise einem Schraubenförderer, einem Refiner 1 zugeführt werden. Der Refiner wird über eine Dampfzuleitung 3 mit Dampf versorgt, welche über eine Dampfventil 13 zur Steuerung oder Regelung verfügt.
Bei dem Refiner 1 kann es sich um einen Einscheibenrefiner mit einer drehenden Mahlscheibe oder um einen Mehrscheibenrefiner mit beispielsweise zwei drehenden Mahlscheiben handeln, welche einen Mahlspalt mit verstellbarer beziehungsweise regelbarer Mahlspaltbreite definieren, beispielsweise im Bereich von etwa 0,1 mm. In dem Mahlspalt findet eine thermomechanische Zerfaserung des zu zerfasernden Materials statt, wobei Fasern 17 beziehungsweise faserähnliches Material hergestellt wird. Der Refiner 1 steht dabei ebenfalls unter Dampfdruck, typischer Weise in einem Bereich von 6 bis 10 bar.
Der Refiner 1 ist mit einem Blasventil 6 verbunden, durch welches die Fasern 17 beziehungsweise das faserähnliche Material in ein Transportrohr 4 geblasen werden. Der unter Überdruck stehende Dampf im Refiner 1 stellt dabei das Transportmedium für den Transport der Fasern 17 und/oder des faserähnlichen Materials durch das Transportrohr 4 dar.
Während des Transports der Fasern 17 und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr 4, der vorzugsweise mit sehr hoher Geschwindigkeit in einem Transportrohr 4 geringen Durchmessers durchgeführt wird, werden die Fasern 17 und/oder das faserähnliche Material mit einem Bindemittel beleimt. Hierzu wird üblicher Weise das notwendige Bindemittel zur Beleimung mit bevorzugt einer Vielzahl von Düsen 15 in einer Beleimungszone 5 in das Transportrohr 4 eingebracht, die das Bindemittel beim Verdüsen so klein wie möglich auflösen. Die Fasern und/oder das faserähnliche Material wird dann in einen Trockner 10 zur Trocknung gefördert und nachfolgend auf Unterlagen gestreut, um mittels Pressen zu Werkstoffplatten verpresst zu werden.
Wie in der 1 weiter dargestellt, kann im Verlauf des Transportrohrs 4 weiter eine Weiche 8 vorgesehen sein, welche es erlaubt, die im Transportrohr 4 transportierten Fasern 17 und/oder transportiertes faserähnliches Material auszuschleusen und über eine entsprechende Zuleitung 9 einem Anfahrzyklon (nicht dargestellt) zuzuführen.
Dies wird beispielsweise während dem Anfahren des Refiners 1 durchgeführt, bis der Refiner 1 seinen optimalen Produktionsbereich erreicht hat.
Die 1 zeigt weiter eine Steuereinrichtung 30, welche den Betrieb der Vorrichtung steuert, insbesondere die Stellung (Öffnung O_B) des Blasventils 6, die Mahlspaltbreite 18 des Refiners 1, die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 2, die Dosierung beziehungsweise Menge des Bindemittels, die von den Düsen 15 in einer Beleimungszone 5 eingebracht werden, und/oder anderer Einstellungen, Parameter oder Betriebszustände der Vorrichtung. Die Steuereinrichtung 30 kann zum Ausüben dieser Steueraufgaben und/oder zur Überwachung des Betriebs der Vorrichtung auch auf Signale verschiedener Sensoren zugreifen, wie zum Beispiel Drucksensoren 12, 11, welche den Druck im Refiner 1 beziehungsweise den Druck im Transportrohr 4 messen.
Die Steuer- und Regelungspfeile in 1 sind rein beispielhaft dargestellt. Messwerte von Sensoren sind in der Regel mit einem einseitigen Pfeil versehen, Steuer- und Regelungspfeile sind beidseitig eingezeichnet, da in der Regel mit einem Steuerungsbefehl auch eine Rückmeldung einhergeht, bzw. die aktuellen Statuswerte der einzustellenden Stellgrößen an die Steuereinrichtung 30 zurückgemeldet werden.
Wie in der 1 weiter dargestellt, weist die Vorrichtung ferner eine Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 auf, die mit der Steuereinrichtung 30 verbunden ist. Der Aufbau und die Funktionsweise der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 wird nachfolgend mit Bezug auf die 2 mit größerem Detail beschrieben.
Wie die 2 zeigt, weist die Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 eine Strahlungsquelle 21 und einen Strahlungssensor 22 auf. Bei der Strahlungsquelle 21 kann es sich um eine Quelle von Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung handeln, Die Strahlungsquelle 21 und der Strahlungssensor 22 sind so angeordnet, dass der Strahlengang von der Strahlungsquelle 21 zum Strahlungssensor 22 das Transportrohr 4 durchquert. Wie in der 2 weiter dargestellt, kann vorgesehen sein, dass im Bereich des Strahlungsdurchgangs das Transportrohr 4 mit einer Wandung aus einem Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material, der beziehungsweise das für Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung im Wesentlichen transparent ist, ausgebildet ist. Bevorzugt kann, wie in der 2 dargestellt, das Transportrohr 4 mehrteilig ausgeführt sein, mit zumindest einem ersten Transportrohrsegment 4a und einem zweiten Transportrohrsegment 4b, die jeweils einen Befestigungsflansch 4c aufweisen. Ein Kunststoffrohr 23 ist zwischen die beiden Transportrohrsegmente 4a, 4b eingesetzt, so dass das erste Transportrohrsegment 4a, das Kunststoffrohr 23 und das zweite Transportrohrsegment 4b gemeinsam das Transportrohr 4 bilden. Das Kunststoffrohr 23 ist bevorzugt für Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung im Wesentlichen transparent. Zur mechanischen Befestigung können Befestigungsschrauben 5 vorgesehen sein, welche die Befestigungsflansche 4c der Transportrohrsegmente 4a, 4b miteinander verbinden, um derart das Kunststoffrohr 23 zwischen den Befestigungsflanschen 4c zu befestigen. Ein Fachmann wird hierzu die notwendigen Maßnahmen ergreifen, die eine hohe Betriebssicherheit, insbesondere im vorliegenden Druckbereich, gewährleisten.
In der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 wird folglich ein Teil der Strahlung, die von der Strahlungsquelle 21 abgegeben wird, von den Fasern 17 und/oder dem faserähnlichen Material, das durch das Transportrohr 4 transportiert wird, absorbiert. Der nicht absorbierte Anteil der Strahlung wird von dem Strahlungssensor 22 empfangen und es wird ein entsprechendes Messsignal von dem Strahlungssensor 22 ausgegeben. Das Messsignal ist daher anzeigend für die Menge beziehungsweise Masse an Fasern 17, beziehungsweise der Menge beziehungsweise Masse an faserähnlichem Material, die sich im Bereich des Strahlengangs vom der Strahlungsquelle 21 zum Strahlungssensor 22 befindet.
Der Bereich, der von Strahlengang abgedeckt wird, kann sich dabei in Transportrichtung des Transportrohrs 4 beispielsweise über eine Länge L erstrecken, wie in der 2 dargestellt. In einer Ebene quer zur Transportrichtung des Transportrohrs 4, wie in der 3 dargestellt, kann sich der Bereich beispielsweise über eine Querschnittsfläche A_DS erstrecken, die ein Bruchteil der gesamten Querschnittsfläche A_TR darstellen kann, wie beispielsweise 1/2, 2/3, 3/4 oder 3/5 der gesamten Querschnittsfläche A_TR, die von dem Innendurchmesser des Transportrohrs 4 definiert wird. Es ist ebenso möglich, dass sich der Bereich der Querschnittsfläche A_DS über die gesamte Querschnittsfläche A_TR erstreckt, mithin die Querschnittsflächen A_TR und A_DS identisch sind.
Das von der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20, beziehungsweise deren Strahlungssensor 22 ausgegebene Messsignal S wird der Steuereinrichtung 30 bereitgestellt.
Die Steuereinrichtung 30 ermittelt einen momentanen Durchsatz D_m von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material durch das Transportrohr 4:
mit:

S:: dem Wert des Messsignals, das von der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20, beziehungsweise deren Strahlungssensor 22, ausgegeben wird,
A_TR:: Querschnittsfläche des gesamten Transportrohrs 4,
A_DS:: Querschnittsfläche des durchstrahlten Bereichs, des Transportrohres 4
L:: der Länge des durchstrahlten Bereichs, und
v_m:: der mittleren Geschwindigkeit der Fasern 17 und/oder des faserähnlichen Materials.

Die Steuereinrichtung 30 empfängt vorzugsweise weiter auch einen Messwert eines Drucks P_TR, der in dem Transportrohr 4 vorherrscht und der beispielsweise von einem im oder am Transportrohr 4 angeordneten Drucksensor 11 erfasst werden kann. Die Steuereinrichtung 30 kann dann die für die vorstehende Berechnung notwendige Information über die mittlere Geschwindigkeit v_m der Fasern 17 und/oder des faserähnlichen Materials als eine Funktion des empfangenen Druckmesswerts P_TR ermitteln: v_m = f(P_TR)
Die Funktion f, welche einem Druckmesswert P_TR eine entsprechende mittlere Geschwindigkeit v_m zuordnet, kann dabei durch entsprechende Simulationen, beispielsweise auf Basis numerischer Strömungsmechanikverfahren, auch als CFD (englisch für computational fluid dynamics) bezeichnet, oder mittels der Durchführung entsprechender Versuchsreihen experimentell ermittelt werden.
Dies ist nicht beschränkend und es ist ebenso möglich, die mittlere Geschwindigkeit v_m der Fasern 17 und/oder des faserähnlichen Materials als eine Funktion einer Stellung beziehungsweise Öffnung O_B des Blasventils 6 und eines Drucks P_R im Refiner 1, der von einem entsprechenden Drucksensor 12 ermittelt wird und als Messwert der Steuereinrichtung 30 bereitgestellt wird: v_m = f(P_R, O_B)
Auch in diesem Fall kann die entsprechende Funktion f durch entsprechende Simulationen oder experimentell ermittelt werden.
Alternativ kann die auch bestimmt werden basierend auf einer Messung der Dampfmenge, die dem Refiner 1, beziehungsweise den zugeordneten Kocher und Vordämpfer, zugeführt wird.
Auch ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 30 mehrere der vorstehend genannten Ansätze kombiniert, beispielsweise indem zwei oder mehr Werte für die mittlere Geschwindigkeit v_m der Fasern 17 und/oder dem faserähnlichem Material, die nach unterschiedlichen Methoden ermittelt werden, gewichtet oder ungewichtet zu mitteln.
Es ist ebenso möglich, dass die Steuereinrichtung 30 die mittlere Geschwindigkeit v_m der Fasern 17 und/oder dem faserähnlichem Material als eine Funktion mehrerer unterschiedlicher Messwerte, wie dem Druckmesswerts P_TR für das Transportrohr 4, dem Druckmesswerts P_R für den Refiner 1, der Öffnung O_B des Blasventils 6, und/oder anderer Werte ermittelt: v_m = f(P_TR, P_R, O_B, ...)
Die Steuereinrichtung 30 und die Durchstrahlungssensoreinrichtung 20, sowie gegebenenfalls weitere Sensoren wie die Drucksensoren 11, 12, welche den beziehungsweise die Messwerte als Basis der Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit v_m ermitteln, stellen somit eine Einrichtung zur Ermittlung eines momentanen Durchsatzes an Fasern 17 und/oder dem faserähnlichem Material in dem Transportrohr 4 dar.
Der so ermittelte Wert des momentanen Durchsatzes D_m von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material durch das Transportrohr 4 erlaubt es der Steuereinrichtung 30, den Betrieb der Vorrichtung in Kenntnis der momentan tatsächlich vorliegenden Betriebsbedingungen zu regeln, zu steuern oder einzustellen, insbesondere um den Betrieb der Vorrichtung zu optimieren. Der momentane Durchsatz D_m von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material wird dabei kontinuierlich oder regelmäßig in kurzen Zeitabständen, beispielsweise mit einer Periode im Bereich einiger zehn Millisekunden, einiger Millisekunden oder kürzer, ermittelt. Dies kann es der Steuereinrichtung 30 erlauben, sich ändernde Betriebszustände der Vorrichtung rasch zu erkennen und auf diese zu reagieren. Insbesondere erlaubt die zeitnahe und die zeitlich hoch aufgelöste Erfassung des momentanen Durchsatzes D_m von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material in dem Transportrohr 4 es der Steuereinrichtung 30 auch, auf zeitlich kurze, transiente Variationen im Betriebszustand der Vorrichtung zu reagieren und insbesondere diesen entgegenzuwirken.
Wenn daher im Betrieb der Vorrichtung eine Situation erkannt wird, in der der Transport von Fasern 17 und/oder von faserähnlichem Material in dem Transportrohr 4 unregelmäßig wird, insbesondere wenn erkannt wird, dass wolkenförmige, dichte Anhäufungen von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material erkannt werden, denen Bereiche mit deutlich weniger, oder gar im wesentlichen keinen Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material folgen und/oder vorangehen, kann die Steuereinrichtung 30 beispielsweise bestimmen, dass die aktuellen Einstellungen der Parameter für den Betriebs der Vorrichtung nicht optimal geeignet sind, einen kontinuierlich gleichmäßigen Betrieb der Vorrichtung zu ermöglichen. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 30 eine Änderung einzelner, mehrerer oder aller Parameter für den Betrieb der Vorrichtung veranlassen, um dem entgegenzuwirken. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 30 eingerichtet sein, die Stellung bzw. die Öffnung O_B des Blasventils 6, die Mahlspaltbreite 18 des Refiners 1, das Dampfventil 13 der Dampfzuleitung 3 und/oder die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 2 zu verändern, um die Vorrichtung in Richtung auf einen gleichmäßigeren Betrieb einzustellen. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. Hierzu kann in der Steuereinrichtung 30 ein Expertensystem implementiert sein, mit einer Analyseeinheit, welche den Verlauf der Messwerte für den momentanen Durchsatz D_m von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material durch das Transportrohr 4, sowie gegebenenfalls weiterer, der Steuereinrichtung 30 bereitgestellter Messwerte analysiert, um einen aktuellen Betriebszustand der Vorrichtung zu bestimmen, mit einer Expertenwissen-Wissensbasis, und mit einer Inferenzeinheit, welche eingerichtet ist, basierend auf dem analysierten Betriebszustand der Vorrichtung und der Wissensbasis Schlussfolgerungen zu ziehen, welche sich auf Handlungsempfehlungen zur Einstellung von einzelnen, mehreren oder allen Parametern der Vorrichtung beziehen, um die Vorrichtung in Richtung eines möglichst optimalen und gleichmäßigen Betriebs einzustellen.
Die Steuereinrichtung 30 kann alternativ auch eingerichtet sein, ein Regelverfahren auszuführen, um den momentanen Durchsatz D_m von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material durch das Transportrohr 4, als eine Regelgröße, auf einen konstanten, vorgegebenen Wert für den Durchsatz von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material durch das Transportrohr 4, als einem Sollwert bzw. eine Führungsgröße, zu regeln. Es wird dabei bevorzugt die Strecke ausgehend von der Fördereinrichtung 2, über den Refiner 1, das Blasventil 6 bis zur im Transportrohr 4 angeordneten Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 als Regelstrecke betrachtet, wobei die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung 2, die Mahlspaltbreite 18 des Refiners 1, und/oder die Öffnung O_B des Blasventils 6 als mögliche Stellgrößen für den Regelungseingriff dienen können.
Die Modellierung der Regelstrecke und der Entwurf eines geeigneten Reglers können vorgenommen werden gemäß allgemein bekannter Verfahren und Vorgehensweisen aus dem Gebiet der Regelungstechnik. Insbesondere kann vorgesehen sein, mit Hilfe der Steuereinrichtung 30 eine Kaskadenregelung oder eine Zustandsregelung für die Regelstrecke zu verwirklichen. Bevorzugt kann vorgesehen sein, einen adaptiven Regler zu verwirklichen, insbesondere gemäß einem Model-Referenz-Regelungsverfahren oder einem Self-Tuning-Regelverfahren.
Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung 30 dahingehend auf den Betrieb der Vorrichtung einwirken, eine gleichmäßigere und konstantere Abgabe von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material aus dem Refiner 1 und in das Transportrohr 4 zu bewirken. Durch den gleichmäßigeren und konstanteren Strom von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material durch die Beleimungszone 5 kann die Beleimung ebenfalls gleichmäßiger erfolgen und Situationen und Ausmaß übermäßiger oder unzureichender Beleimung vermindert werden und wirtschaftlich unerwünschter Mehrverbrauch an Bindemittel verringert werden.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Prinzipien kann die Steuereinrichtung 30 den ermittelten momentanen Durchsatz D_m von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material durch das Transportrohr 4 auch dazu verwenden, um eine Vorsteuerung für die Bindemittelmenge zu realisieren, welche von der zumindest einen Düse 15 in der Beleimungszone 5 in das Transportrohr 4 eingebracht wird, um die Fasern 17 und/oder das faserähnliche Material zu beleimen.
Die Steuereinrichtung 30 kann dabei ausgehend von dem ermittelten momentanen Durchsatz D_m von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material durch das Transportrohr 4, sowie basierend auf einer bestimmten Faserfeuchte, die jeweils optimale Menge an Bindemittel zu bestimmen, mit der die Fasern 17 und/oder das faserähnliche Material beleimt werden soll. Die Faserfeuchte kann dabei ausgehend von einem Sollwert bestimmt werden. Die Faserfeuchte kann auch in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen gemessen und/oder kontrolliert werden, zum Beispiel in dem Fasern 17 und/oder faserähnliches Material durch eine Weiche 8 aus dem Transportrohr 4 ausgeschleust und über eine Zuleitung 9 in einen Anfahrzyklon (nicht dargestellt) geleitet werden, um dann auf dem Fachmann bekannte Weise die Faserfeuchte off-line zu bestimmen.
Insbesondere kann die Steuereinrichtung 30 auf diese Weise in die Lage versetzt werden, die von der zumindest einen Düse 15 pro Zeiteinheit abzugebende Bindemittelmenge so steuern, dass die Fasern 17 und/oder das faserähnliche Material, das zur Beleimung durch die Beleimungszone 5 transportiert wird, mit möglichst genau der optimalen Menge an Bindemittel eingesprüht wird.
In einem einfachsten Fall kann die Steuereinrichtung 30 dabei ausgehend von einem momentanen Durchsatz (D_m(t)) von Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material, der zu einem Zeitpunkt t gemessen wird, eine entsprechende Bindemittelmenge bestimmen, die für eine optimale Beleimung der Fasern 17 und/oder des faserähnlichen Materials in der Masse, wie sie zum Zeitpunkt t der Messung an der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 vorliegt, insgesamt erforderlich ist. Die Steuereinrichtung 30 kann basierend auf der ermittelten mittlere Geschwindigkeit v_m der Fasern 17 und/oder des faserähnlichen Materials weiter die Zeitdauer bestimmen, welche die Fasern 17 und/oder das faserähnliche Material benötigen, um die Länge d der Beleimungszone 5 zu durchqueren. Als Quotient aus der insgesamt erforderlichen Bindemittelmenge und der Zeitdauer zum Durchqueren der Beleimungszone 5 kann die Steuereinrichtung 30 weiter die pro Zeiteinheit von der zumindest einen Düse 15 abzugebende Bindemittelmenge bestimmen.
Da die Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 in einem Abstand (Strecke s) vor dem Beleimungszone 5 angeordnet ist, kann die Steuereinrichtung 30 weiter eine zeitliche Verzögerung zum Ansteuern der zumindest einen Düse 15 der Beleimungszone bestimmen, also die Zeit, welche die Fasern 17 und/oder das faserähnliche Material benötigen, um die Strecke s zwischen der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 bis zur Beleimungszone 5 zurückzulegen. Mit anderen Worten wird die zumindest eine Düse 15 dabei zu dem Zeitpunkt angesteuert, zu dem die im Zeitpunkt t an der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 vermessenen Fasern 17 und/oder faserähnliches Material in die Beleimungszone 5 eintritt. Alternativ kann die zeitliche Verzögerung auch als die Zeit bestimmt werden, welche die Fasern 17 und/oder das faserähnliche Material benötigen, um die Strecke s zwischen der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 bis zur Beleimungszone 5, sowie weiter die Strecke bis zur Mitte der Beleimungszone, entsprechend der Hälfte der Länge d der Beleimungszone, zurückzulegen. In diesem Fall wird die zumindest eine Düse 15 zu dem Zeitpunkt angesteuert, zu dem die im Zeitpunkt t an der Durchstrahlungssensoreinrichtung 20 vermessenen Fasern 17 und/oder faserähnliches Material in die Mitte der Beleimungszone 5 erreichen. In der Theorie ist es dem Fachmann bekannt, dass die Entspannungszone 14, am Übertritt der Fasern 17 aus dem Transportrohr 4 in den Trockner 10 einen extremen Vermischungseffekt zwischen den Fasern 17 mit Anhaftungen an Bindemittel und freiem Bindemittel ergeben soll. Es kann nun möglich sein diesen Effekt mit in die neuen Steuer- und Regelungsmöglichkeiten zu implementieren und beispielsweise vor oder nach großen Anhäufungen an Fasern 17 im Transportrohr gezielt größere Mengen an Bindemittel in das Transportrohr einzugeben, um sich diesen Vermischungseffekt in der Entspannungszone 14 zu Nutze zu machen.
Bei diesem Vorgehen hängt die Menge an Bindemittel, die zu einem Zeitpunkt t von der zumindest einen Düse 15 abgegeben wird, allein von einer einzelnen Bestimmung des Durchsatzes D_m an Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material ab, der zu einem entsprechenden, früheren Zeitpunkt t-rechenintensiv und kann für sich zeitlich nur relativ langsam ändernde Ströme an Fasern 17 und/oder an faserähnlichem Material durch die Beleimungszone 5 bereits zu hinreichend zufriedenstellenden Ergebnissen führen.
Um auch Situationen zu adressieren, in denen es zu zeitlich raschen und/oder großen Änderungen im Strom an Fasern 17 und/oder an faserähnlichem Material durch die Beleimungszone 5 kommen kann, und/oder um die Beleimung optimierter gestalten zu können, ist es jedoch bevorzugt, die Menge an Bindemittel, die zu einem Zeitpunkt t von der zumindest einen Düse 15 abgegeben wird, von einer Vielzahl aufeinander folgender, einzelner Bestimmung des Durchsatzes D_m an Fasern 17 und/oder faserähnlichem Material zu entsprechenden, früheren Zeitpunkten zu bestimmen.
Hinsichtlich der Beleimungszone mag es sinnvoll sein auch unterschiedliche Arten bzw. Varianten an Düsen 15 zu verwenden, um den höheren Anforderungen an die eventuell schnellen Regelungszeiten gerecht zu werden. Es vermag beispielsweise vorgesehen sein, dass bei mehreren Düsen 15 eine vorgegebene Anzahl an Düsen 15 einen konstanten, aber vorzugsweise geringeren, Leimanteil in das Transportrohr 4 eingeben. Dazu sollten Düsen 15 vorgesehen sein, die für schnelle Taktzeiten, aber vorzugsweise geringe Leimmengen, geeignet sind. Somit ist es möglich auf die vorgeschlagenen schnellen Taktzeiten zu reagieren, da die herkömmlichen Beleimungssysteme unter Umständen noch nicht dazu geeignet sind. Bevorzugt wird dabei eine Folge von zu jeweiligen Zeitpunkten t von der zumindest einen Düse 15 der Beleimungszone 5 abzugebenden Bindemittelmenge ermittelt, derart, dass die Beleimung jede der Teilmengen des Stroms an Fasern 17 und/oder an faserähnlichem Material während der Bewegung durch die Beleimungszone 5 so erfolgt, dass eine Summe der Beträge, der Quadrate, oder einer anderen Norm, der Abweichungen (als Über- oder Unterbeleimung) von der optimalen Beleimung für jede der Teilmengen minimiert wird. Dies stellt ein Optimierungsproblem dar, das mittels bekannter numerischer oder iterativer Optimierungsmethoden gelöst werden kann.
Im Vorstehenden wird davon ausgegangen, dass die Beleimungszone 5 als eine einzelne, durchgehende Beleimungszone ausgebildet ist, in der alle Düsen 15 der Beleimungszone 5 gleich angesteuert werden. Dies ist jedoch nicht beschränkend, und es ist bevorzugt, dass die Beleimungszone 5 in eine Mehrzahl von Beleimungszonenabschnitten, beispielsweise 2, 3, 4, 5 oder mehr Beleimungszonenabschnitten 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ..., untergliedert ist, wobei jeder Beleimungszonenabschnitt 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ... jeweils zumindest eine Düse 15 umfasst und die Beleimungszonenabschnitte 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ..., beziehungsweise deren jeweils zugeordnete Düsen 15, von der Steuereinrichtung 30 jeweils getrennt angesteuert werden können.
Die Beleimungszonenabschnitte 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ... können dabei jeweils eine 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, 5 ^IV, 5 ^V Länge aufweisen. So können beispielsweise 5 Beleimungszonenabschnitte von jeweils 2 m Länge insgesamt eine Beleimungszone 5 mit einer Länge d von 10 m bilden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Beleimungszonenabschnitte 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ... mit jeweils unterschiedlichen Längen ausgeführt sind. So können die Längen der Beleimungszonenabschnitte 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ... insbesondere so gewählt sein, dass sie, für eine Anzahl n von Beleimungszonenabschnitten in Verhältnissen von 1:2:4:...:n² stehen. Beispielsweise können 4 Beleimungszonenabschnitte vorgesehen sein, die mit Längen von 1m, 2m, 4m und 8m insgesamt eine Beleimungszone 5 mit einer Länge d von 15m bilden. So kann die Steuereinrichtung 30, durch geeignete Auswahl und Kombination der Ansteuerung der Beleimungszonenabschnitte, eine große Vielzahl unterschiedlicher resultierender Längen erzeugen, in diesem Beispiel: 1, 2, 3, 4, 5, ..., 15m, über die eine entsprechende Beleimung erfolgen soll oder gegebenenfalls auch nicht erfolgen soll. Statt der Bemessung in Verhältnissen von 1:2:4:...:n² können auch andere Vorgehensweisen angewendet werden als Basis dafür, eine Menge von unterschiedlichen Längen für die Beleimungszonenabschnitte 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ... zu bestimmen, so dass mit einer möglichst geringen Anzahl von Beleimungszonenabschnitten 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ... unterschiedlicher Länge eine größtmögliche Anzahl unterschiedlicher Längen kombiniert werden können. Ein Beispiel für eine geeignete Vorgehensweise ist es etwa, die Längen so zu bemessen, dass die Beleimungszonenabschnitte in der Beleimungszone 5 ein sogenanntes „Golomb-Lineal“ bilden, wobei die Trennstellen der in Reihe angeordneten Beleimungszonenabschnitte jeweils als „Markierungen“ des Golomb-Lineals betrachtet werden und die Längen der Beleimungszonenabschnitte so bemessen sind, die Golomb-Lineal-Eigenschaft zu erfüllen, dass keine zwei Markierungen an ganzzahligen Positionen mit dem gleichen Abstand zueinander existieren.
Die unterschiedlichen Beleimungszonenabschnitte 5‘, 5‘‘, 5‘‘‘, ... können zusätzlich auch hinsichtlich ihrer Düsen 15, deren Anordnung oder dergleichen Unterschiedlich sein. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Düsen 15, wie oben bereits vorgeschlagen, unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, und dass insbesondere beispielhaft in der Beleimungszone 5‘ Düsen 15 mit konstantem Bindemitteleintrag und in Beleimungszone 5‘‘ Düsen 15 mit geringem Bindemitteleintrag aber dafür hoher möglicher Taktrate, vorgesehen sind. Diese Variante ist nur beispielhaft und kann in jeder möglichen Variation vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Refiner
2: Fördereinrichtung
3: Dampfzuleitung
4: Transportrohr
4a, 4b: Transportrohrsegmente
4c: Befestigungsflansch
5: Beleimungszone
5‘, 5‘‘, 5‘‘‘...: Beleimungszonenabschnitt
6: Blasventil
8: Weiche
9: Zuleitung
10: Trockner
11: Drucksensor Transportrohr
12: Drucksensor Refiner
13: Dampfventil
14: Entspannungszone
15: Düsen
17: Fasern
18: Mahlspaltbreite
20: Durchstrahlungssensoreinrichtung
21: Strahlungsquelle
22: Strahlungssensor
23: Kunststoffrohr
25: Befestigungsschrauben
30: Steuereinrichtung
L: Länge
s: Strecke
d: Länge
A_TR: Querschnittsfläche
A_OS: Querschnittsfläche
S: Messsignal
D_m: Durchsatz
V_m: Geschwindigkeit
P_TR: Druck
O_B: Öffnung
P_R: Druck
t: Zeitpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011103326 A1 [0007]
DE 102008059877 A1 [0008]
WO 2012/140206 A1 [0009]
EP 2213431 B1 [0010]

Claims

Vorrichtung zum Beleimen von Fasern (17) und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel im Zuge der Herstellung von Faser-, MDF-, HDF- oder Faserdämm-, Holzwerkstoff- oder Kunststoffplatten, aufweisend ein Blasventil (6); ein dem Blasventil (6) nachgelagertes Transportrohr (4), wobei das Transportrohr (4) eine Beleimungszone (5) aufweist, in der zumindest eine Düse (15) zum Einbringen von Bindemittel in das Transportrohr (4) angeordnet ist; und eine Steuereinrichtung (30) zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung; dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Einrichtung zur Ermittlung eines momentanen Durchsatzes (P_m) an Fasern (17) und/oder dem faserähnlichem Material in dem Transportrohr (4) vorgesehen ist, und dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, basierend auf dem ermittelten momentanen Durchsatz der Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr (4), zumindest einen Parameter der Vorrichtung zu steuern, zu regeln oder einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, als den zumindest einen Parameter der Vorrichtung eine Stellung des Blasventils (6) zu steuern oder einzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter aufweist: einen Refiner (1) zum Erzeugen der Fasern (17) oder dem faserähnlichen Material durch Zerfaserung in einem Mahlspalt, wobei der Refiner (1) so mit dem Blasventil (6) verbunden ist, dass die in dem Refiner (1) erzeugten Fasern (17) oder das erzeugte faserähnliche Material durch das Blasventil (6) in das Transportrohr (4) eingebracht werden können; und eine Fördereinrichtung (2) zum Zuführen von zu zerfaserndem Material in den Refiner (1), wobei Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, als den zumindest einen Parameter der Vorrichtung, eine Mahlspaltbreite (18) des Refiners (1) und/oder eine Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung (2) zu steuern oder einzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, die Stellung des Blasventils (6), die Mahlspaltbreite (18) des Refiners (1) und/oder die Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung (2) so zu steuern oder einzustellen, um den momentanen Durchsatz der Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr (4) auf einen im Wesentlichen konstanten Wert, insbesondere einen Sollwert für den Durchsatz der Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr (4), zu regeln.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, zur Regelung des momentanen Durchsatzes an Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr (4) ein adaptives Regelverfahren auszuführen, insbesondere ein Model-Referenz-Regelungsverfahren oder ein Self-Tuning-Regelverfahren auszuführen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Ermittlung des momentanen Durchsatzes an Fasern (17) und/oder des faserähnlichem Materials eine Durchstrahlungssensoreinrichtung (20) aufweist, mit einer Strahlungsquelle (21) und einem Strahlungssensor (22) für Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen, wobei der Strahlungssensor (22) eingerichtet ist, ein Messsignal (s) auszugeben, das anzeigend ist für die Menge und/oder die Masse an Fasern (17) und/oder an faserähnlichem Material in dem durchstrahlten Abschnitt, und wobei die Einrichtung zur Ermittlung des momentanen Durchsatzes an Fasern (17) und/oder des faserähnlichem Materials eingerichtet ist, das für die Menge und/oder die Masse an Fasern (17) und/oder an faserähnlichem Material in dem durchstrahlten Abschnitt anzeigende Messsignal zu multiplizieren mit einer Geschwindigkeit, mit der sich die Fasern (17) und/oder das faserähnliche Material durch den durchstrahlten Abschnitt bewegt, um basierend darauf den momentanen Durchsatz der Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr (4) zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Ermittlung eines momentanen Durchsatzes an Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Material in dem Transportrohr (4) eingerichtet ist, die Geschwindigkeit der Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials in dem Transportrohr (4) zu schätzen oder zu ermitteln basierend auf zumindest einem von: einem oder mehreren Druckwerten in dem Transportrohr (4), der von einem oder mehreren Drucksensoren (11), der beziehungsweise die an dem Transportrohr (4) angeordnet sind, ausgegeben wird; der Stellung des Blasventils (6); einem Druckwert in dem Refiner (1), der von einem Drucksensor (12) an dem Refiner (1) angeordnet ist, ausgegeben wird; und/oder einer Dampfmenge, die dem Refiner (1) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportrohr (4) mehrteilig ausgeführt ist, mit zumindest einem ersten Transportrohrsegment (4a) und einem zweiten Transportrohrsegment (4b), die jeweils einen Befestigungsflansch (4c) aufweisen zum Befestigen des ersten Transportrohrsegments (4a) an das zweite Transportrohrsegment (4b), und die Durchstrahlungseinrichtung (20) weiter ein für die von der Strahlungseinrichtung (21) abgegebenen Strahlung zumindest teilweise transparentes Kunststoffrohr (23) aufweist, das zwischen der Strahlungsquelle (21) und dem Strahlungssensor (22) angeordnet ist und das wischen dem ersten Transportrohrsegment (4a) und dem zweiten Transportrohrsegment (4b) eingesetzt ist, um ein Segment des Transportrohrs (4) zu bilden.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, als den zumindest einen Parameter, eine Bindemittelmenge, welche von der zumindest einen Düse (15) abgegeben wird, zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, zur Steuerung der von der zumindest einen Düse (15) abgegeben Bindemittelmenge weiter eine Flugzeit der Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials zwischen der Durchstrahlungssensoreinrichtung und der zumindest einen Düse (15) berücksichtigt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleimungszone eine Erstreckung von zwischen 5 und 15m, bevorzugt zwischen 8 und 12m, besonders bevorzugt von 10m aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleimungszone (5) in eine Mehrzahl von Beleimungszonenabschnitten, insbesondere 2, 3, 4, 5 oder mehr Beleimungszonenabschnitten, untergliedert ist, wobei jeder der Beleimungszonenabschnitte jeweils zumindest eine Düse (15) aufweist, und wobei die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, die Düsen unterschiedlicher Beleimungszonenabschnitte getrennt anzusteuern.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Längen beziehungsweise Erstreckungen in Transportrichtung des Transportrohrs (4) der Beleimungszonenabschnitte jeweils paarweise unterschiedlich bemessen sind, wobei insbesondere für eine Anzahl von n Beleimungszonenabschnitten, die Längen in Verhältnissen von 1:2:4:...:n² stehen, oder die Längen so bemessen sein, dass die Beleimungszonenabschnitte als ein Golomb-Lineal bildend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) eingerichtet ist, die von der zumindest einen Düse (15) abzugebende Bindemittelmenge so zu steuern, dass eine im Wesentlichen gleichmäßige Beleimung der Fasern (17) und/oder des faserähnlichen Materials stattfindet.