DE202015102404U1

DE202015102404U1 - Vorrichtung zum Beleimen von Fasern oder faserähnlichem Material

Info

Publication number: DE202015102404U1
Application number: DE202015102404.5U
Authority: DE
Original assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2016-08-12
Anticipated expiration: 2025-05-12

Abstract

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, aufweisend einen Refiner (1) zum Erzeugen der Fasern oder dem faserähnlichen Material durch Zerfaserung; ein Blasventil (2); ein dem Blasventil (2) nachgelagertes Transportrohr (3); und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung, wobei der Refiner (1), das Blasventil (2) und das Transportrohr (3) derart miteinander verbunden sind, dass die in dem Refiner (1) erzeugten Fasern oder das erzeugte faserähnliche Material durch das Blasventil (2) in das Transportrohr (3) eingebracht werden können, wobei das Transportrohr (3) eine Beleimungszone (5) aufweist, in der zumindest eine Düse (7) zum Einbringen von Bindemittel in das Transportrohr (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass weiter zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung (10) vorgesehen ist, welche entlang des Transportrohrs (3) angeordnet ist und von der Steuereinrichtung angesteuert wird, derart, einen verstellbaren Widerstand für eine die Fasern oder das faserähnliche Material durch das Transportrohr (3) transportierende Strömung zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern oder faserähnlichem Material im Zuge der Herstellung von Werkstoffplatten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
Die Herstellung von Werkstoffplatten aus zum Beispiel Spänen, 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 der Beleimung von Fasern oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel. 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 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.
Die Beleimung in einer Blow Line bzw. einem Transportrohr wird vielfach eingesetzt und hat sich in der Praxis bewährt. Die Transportrohr-Beleimung wird auch häufig gegenüber einer Trockenbeleimung bevorzugt, da die Transportrohr-Beleimung geringere Investitionskosten und Betriebskosten erfordert. Sie bietet jedoch weiterhin Raum zur Verbesserung und Optimierung.
So besteht der Nachteil, dass die Transportrohr-Beleimung einen erhöhten Bedarf an Bindemittel aufweist. Es besteht daher der Wunsch, den Bindemittelverbrauch zu optimieren und damit einhergehend auch Energiekosten einzusparen. 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.
Im Stand der Technik wurden daher bereits verschiedene Ansätze verfolgt, den Beleimungsprozess zu optimieren, um auf diese Weise den Bedarf an Bindemittel zu verringern.
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, eine Größe der Öffnung der Düse zu steuern in Abhängigkeit unter anderem von einem Druck in dem Transportrohr.
Zur Optimierung des Bindemittelverbrauchs wird in dem Dokument DE 10 2006 013 567 vorgeschlagen, dass das Bindemittel zusammen mit einem gasförmigen Fördermedium mittels einer Düse bei einem Druckverhältnis zwischen dem Druck des gasförmigen Fördermediums und dem Druck in dem Transportrohr von mindestens 2 zu 1 einzubringen, damit das Bindemittel sehr fein zerstäubt und weit in den Faserstrom hinein getragen wird. Es wird auch beschrieben, dass der freie Querschnitt des Transportrohrs in oder vor dem Bereich der Düsenmündung vorübergehend verengt sein kann, durch stromaufwärts der Düse angeordnete Schikanen mit trapezförmigem, in der Strömungsrichtung ansteigendem Querschnitt, um durch die anschließende Aufweitung einerseits Turbulenzen in dem Faserstrom zu erzeugen, welche die Verteilung der feinen Bindemitteltröpfchen über die Fasern fördern, und um andererseits Kräfte zu erzeugen, die in dem Faserstrom vorhandene Faseragglomerate desintegrieren.
Aus dem Dokument DE 20 2013 105 332 U1 ist ebenfalls eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern bekannt, wobei vorgeschlagen wird, mittels Röntgensensoren einen momentanen Faserdurchsatz im Transportrohr zu messen. Der gemessene Faserdurchsatz kann von einer Steuereinrichtung dazu verwendet werden, um basierend auf dem Messergebnis die Menge an Bindemittel zu steuern, welche mittels Düsen in das Transportrohr eingebracht wird. Es wird ebenso vorgeschlagen, mittels der Steuereinrichtung den Faserdurchsatz auf einen konstanten Sollwert zu regeln, wobei als mögliche Stellgrößen für den Regelungseingriff eine Fördergeschwindigkeit einer Fördereinrichtung, welche zu zerfaserndes Material einem Refiner zuführt, eine Mahlspaltbreite des Refiners und die Öffnung des Blasventils genannt werden.
In dem Dokument EP 0 951 977 für die Herstellung von Faserplatten aus von einem Refiner erzeugten Holzstoff ein Verfahren zur Prozessführung und Prozessoptimierung vorgeschlagen. Es wird hierzu ein Refiner-Modell verwendet, das durch datengetriebene Modellierungsmethoden erstellt wird, und dem als Eingangssignale Werte für die Umdrehungszahl der Transportschnecke, den Dampfdruck, das Holzalter und die verwendete Holzmischung bereitgestellt werden, wobei das Refiner-Modell basierend darauf Ausgangswerte für die Biegefestigkeit, die Wasseraufnahme, die Energiekosten und die Rohstoffkosten bestimmen kann. Diese Werte fließen zur Berechnung einer Gesamtgütefunktion ein, die zu optimieren ist, um einen geeigneten Arbeitspunkt zu ermitteln, um die Kosten für die Produktion von Hartfaserplatten unter Berücksichtigung der Randbedingungen an die Qualität der Platten zu minimieren.
In dem Dokument EP 2 213 431 B1 wird daher vorgeschlagen, die Transportstrecke an unterschiedliche Durchsatzmengen anpassbar zu machen. Hierzu wird vorgeschlagen, eine Weiche vorzusehen, mittels der zwischen zwei unterschiedlichen Transportrohren umgeschaltet werden kann. Ebenso wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil des Transportrohres mit zumindest einem zweiten, unterschiedlichen Transportrohr ausgetauscht wird.
Auch wenn die in den genannten Dokumenten vorgeschlagenen Maßnahmen zu einer Reduzierung an Bedarf an Bindemittel führen, weist die Transportrohr-Beleimung verglichen mit einer Trockenbeleimung immer noch einen Mehrverbrauch an Bindemittel von bis zu 25% auf.
Darüber hinaus besteht das Problem, dass sich die Inbetriebnahme und Optimierung einer Anlage zur Transportrohr-Beleimung aufwendig gestaltet. Dies aus dem Grund, dass zur Erzielung eines möglichst optimalen Betriebs einer Anlage zur Transportrohr-Beleimung eine Vielzahl von Betriebsparametern für die unterschiedlichen Einheiten der Anlage, wie Dampfdruck im Refiner, Öffnung des Blasventils, Bindemittelmenge, etc., genau eingestellt und jeweils optimiert werden müssen. Auf Grund der inhärent großen und vielschichtigen Wechselwirkungen im System der Transportrohr-Beleimung kann jedoch die Änderung einer Einstellung eines Elements dazu führen, dass der Betrieb anderer Einheiten, und somit der Anlage insgesamt, signifikant beeinflusst und verändert wird. Als besonders kritisch erweist sich hierbei oftmals die Einstellung einer Öffnungsweite des Blasventils, wobei selbst kleine und kleinste Veränderungen der Öffnungsweite des Blasventils großen Einfluss auf das Strömungsverhalten im nachgelagerten Transportrohr haben können, und damit direkt auf die Güte der Beleimung oder die Bildung von Agglomeraten von Fasern oder faserähnlichem Material beeinflussen können. Gleichzeitig üben derartige kleine und kleinste Änderungen der Öffnungsweite des Blasventils auch eine signifikante Rückwirkung auf den vorgelagerten Refiner und dessen Betrieb aus. In der Praxis zeigt sich daher die Erfahrung, dass es in den meisten Situation vorteilhaft ist, mit einem möglichst weit geöffneten Blasventil zu arbeiten. Es zeigt sich jedoch, dass in manchen Betriebssituationen eine Verkleinerung der Öffnungsweite des Blasventils notwendig ist, um die Strömung in das Transportrohr zu verkleinern bzw. zu reduzieren. Aus diesen Gründen wird in der Praxis die Erfahrung gemacht, dass eine Optimierung eines Elementes der Anlage leicht zu einer nachteiligen Betriebssituation für ein anderes Element der Anlage führen kann, so dass es schwierig ist, eine für die Anlage insgesamt optimale Einstellung zu finden.
Darüber hinaus zeigt sich in der Praxis häufig, dass eine Optimierung, die in einer Anlage zum Erfolg führt, in einer anderen Anlage nicht oder nicht denselben Erfolg zeigt, ohne dass der Grund dafür ersichtlich wäre. Für jede Anlage, und für jeden möglichen Betriebspunkt der Anlage, ist daher eine gesonderte und zeitaufwändige Optimierung notwendig, die nur begrenzt auf Erfahrungen mit anderen Anlagen oder Betriebspunkten zurückgreifen kann. Diese Problematik wird zunehmend dadurch verstärkt, dass auf Grund des zunehmenden Wettbewerbs Betreiber von Faserherstellungsanlagen heutzutage auch für kleine Aufträge dankbar sind, um sicherzustellen, dass die Produktion in einem 24/7-Rhythmus ausgelastet ist. Dementsprechend ist es nicht mehr üblich über mehrere Stunden oder sogar Tage die gleiche Produktart zu fahren, sondern es werden mehrmals täglich die Produktionsdicke und/oder die Produktionsdichte der herzustellenden Werkstoffplatten geändert. Das bedeutet, dass regelmäßig die Durchsatzmengen an Fasern im Transportrohr an die benötigte Menge beleimten Materials angepasst werden müssen und die Anlagen entsprechend in häufig wechselnden und unterschiedlichen Arbeitspunkten betrieben werden müssen. All dies führt dazu, dass Anlagen zur Transportrohr-Beleimung häufig nur in einem suboptimalen Arbeitspunkt betrieben werden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Beleimung von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel anzugeben, welche die vorstehenden Nachteile überwindet.
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 weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Beleimung von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel anzugeben, welche die Möglichkeit zu einer leichteren und insbesondere reproduzierbaren Einstellung und Optimierung bietet.
Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Beleimung von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel anzugeben, welche eine weitere Reduzierung des Einsatzes von Bindemittel erlaubt.
Es ist ferner eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Beleimung von Fasern und/oder faserähnlichem Material mit einem Bindemittel anzugeben, welche einen ruhigeren und gleichmäßigeren Lauf, insbesondere unter weitgehender Minimierung der Bildung von Agglomeraten, ermöglicht.
Als eine Lösung dieser Aufgaben 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, aufweisend einen Refiner zum Erzeugen der Fasern oder dem faserähnlichen Material durch Zerfaserung; ein Blasventil; ein dem Blasventil nachgelagertes Transportrohr; und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung, wobei der Refiner, das Blasventil und das Transportrohr derart miteinander verbunden sind, dass die in dem Refiner erzeugten Fasern oder das erzeugte faserähnliche Material durch das Blasventil in das Transportrohr eingebracht werden können, und wobei das Transportrohr eine Beleimungszone aufweist, in der zumindest eine Düse zum Einbringen von Bindemittel in das Transportrohr angeordnet ist. Weiter ist zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung vorgesehen, welche entlang des Transportrohrs angeordnet ist und von der Steuereinrichtung angesteuert wird, derart, einen verstellbaren Widerstand für eine die Fasern oder das faserähnliche Material durch das Transportrohr transportierende Strömung zu bilden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei einer Transportrohr-Beleimung drei Phasen gleichzeitig nebeneinander vorliegen: Eine Gasphase in Form des Wasserdampfes, welcher dazu dient, die Fasern bzw. das faserähnliche Material durch das Transportrohr zu transportieren, einer Flüssigkeitsphase, in Form des Bindemittels, das üblicher Weise als kleine und kleinste Tröpfchen eingebracht wird, und einer Feststoffphase, in Form der zu beleimenden Fasern bzw. dem zu beleimenden faserähnlichem Material. Für die Beleimung muss das Bindemittel mit den zu beleimenden Fasern bzw. dem zu beleimenden faserähnlichem Material zusammentreffen. Dies setzt jedoch voraus, dass die Flugbahnen des Bindemittels, bzw. der Bindemitteltröpfchen, und die Flugbahnen der zu beleimenden Fasern bzw. dem zu beleimenden faserähnlichen Material sich kreuzen. Eine große Geschwindigkeitsdifferenz kann zum Beispiel am Ort der Eindüsung des Bindemittels vorliegen, wenn zum Beispiel das Bindemittel mittels geeigneter Einspritzdüsen annähernd senkrecht, oder auch in einem Winkel von beispielsweise 45° zur Strömungsrichtung der Fasern bzw. dem faserähnlichen Material eingespritzt wird. Auf Grund der großen Geschwindigkeitsdifferenz kommt ein großer Anteil der Bindemitteltröpfchen bereits nach einer relativ kleinen Flugstrecke in Kontakt mit den Fasern bzw. dem faserähnlichen Material, um dieses zu beleimen. Ein verbleibender Anteil an Bindemitteltröpfchen trifft jedoch nicht direkt auf Fasern bzw. faserähnliches Material und wird stattdessen mit dem Dampf des Drei-Phasen-Gemischs „mitgerissen“, so dass diese Bindemitteltröpfchen nur dann zur Beleimung der Fasern bzw. des faserähnlichen Materials beitragen können, wenn sich im weiteren Verlauf des Transports des Drei-Phasen-Gemischs wiederum Situationen einstellen, in denen sich die Flugbahnen der Bindemitteltröpfchen mit denen der Fasern bzw. des faserähnlichen Materials kreuzen.
Signifikante Geschwindigkeitsunterschiede können sich auch als Ergebnis von Druckänderungen des Drei-Phasen-Gemischs aus Dampf, Bindemittel und Fasern bzw. faserähnlichem Material einstellen. Wenn sich auf Grund derartiger Druckänderungen der Dampf entspannt und ein entsprechend größeres Volumen einnimmt, wird der Dampf auf Grund des Druckverlusts beschleunigt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes sich erhöht. In Konsequenz dessen übt der Dampf, als Transportmedium, auch entsprechende Beschleunigungskräfte auf die im Drei-Phasen-Gemisch enthaltenen Tröpfchen aus Bindemittel, sowie die weiter enthaltenen Fasern bzw. das faserähnliche Material aus. Auf Grund der unterschiedlichen Eigenschaften in Größe, Form und Dichte der Tröpfchen aus Bindemittel, einerseits, und der Fasern bzw. dem faserähnlichem Material, andererseits, erfahren diese dabei unterschiedliche Beschleunigungen, so dass sich temporär signifikante Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Tröpfchen aus Bindemittel, einerseits, und der Fasern bzw. dem faserähnlichem Material, andererseits, einstellen können. Dieser Effekt ist dabei umso größer, je größer die Druckdifferenz ist. Bei besonders rapiden und großen Druckänderungen kann es auch zur Ausbildung von Turbulenzen kommen, welche ebenfalls die Ausbildung von signifikanten Geschwindigkeitsunterschieden zwischen den Tröpfchen aus Bindemittel und den Fasern bzw. dem faserähnlichen Material hervorrufen.
Aus diesen Erkenntnissen ergibt sich, dass Änderungen im Strömungsverhalten innerhalb des Transportrohres große Auswirkungen auf den Prozess der Beleimung haben, wobei mit den herkömmlich zur Verfügung stehenden Eingriffsmöglichkeiten, wie Änderungen der Einstellungen des Blasventils oder des Refiners, nur unzureichend und nur indirekt auf das Strömungsverhalten innerhalb des Transportrohrs eingegriffen werden kann.
Die vorliegende Erfindung schlägt daher vor, eine oder mehrere verstellbare Strömungswiderstandseinrichtungen vorzusehen, die entlang des Transportrohrs angeordnet sind und die in der Lage sind, direkten Einfluss zu nehmen auf das Strömungsverhalten innerhalb des Transportrohrs. Auf diese Weise ist es möglich, mittels der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung(en) auf direkte Weise das Strömungsverhalten innerhalb des Transportrohrs gezielt zu verändern, und insbesondere darauf hinzuwirken, dass sich in dem Transportrohr ein gewünschtes, reproduzierbares Strömungsverhalten einstellt, das eine möglichst optimale und gleichmäßige Beleimung erlaubt. Die verstellbare(n) Strömungswiderstandseinrichtung(en) stellen dabei zusätzliche Stellglieder dar, welche zusätzlich zu den bekannten Eingriffsmöglichkeiten der Transportrohr-Beleimung, wie Einstellungen des Refiners oder des Blasventils, hinzu treten, und die eine weitgehende Entkopplung von, bzw. Reduzierung der Einflüsse der Einstellung der anderen Einrichtungen der Vorrichtung, insbesondere Refiner und Blasventil, auf das Strömungsverhalten im Transportrohr erlauben. Die macht es leichter, für die einzelnen Einrichtungen Optimierungen der Einstellungen zu finden.
Die zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung kann eine Vielzahl von Düsen umfassen, welche eingerichtet sind, über jeweilige Düsenöffnungen Dampf und/oder Druckluft in das Transportrohr einzublasen. Vorzugsweise kann weiter eine Dampf- und/oder Druckluftzufuhrleitung vorgesehen sein, und die Düsen können über ein jeweiliges steuerbares Ventil mit der Dampf- und/oder Druckluftzufuhrleitung verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet sein kann, die Ventile jeweils so zu steuern, dass mit den Düsen jeweils ein gewünschter Durchfluss an Dampf und/oder Druckluft in das Transportrohr eingeblasen wird. Die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung kann so als eine Dampf- bzw. Drucklufteinblasung realisiert werden, wobei die Düsen die bevorzugt nahe zueinander und ringförmig um und/oder in Längsrichtung entlang dem Transportrohr angeordnet sind. Diese Dampf- bzw. Druckluft-Einblasung haben die Wirkung von Dampfschwertern bzw. Luftschwertern, die die in das Transportrohr hineinragen. Diese Dampf- bzw. Luftschwerterstellen bilden einen Widerstand, der der Strömung der Fasern und/oder dem faserähnlichem Material, sowie dem diese transportierenden Dampf entgegenwirkt. Diese Widerstandswirkung kann mit der Wirkung eines je nach Durchsatz des eingeblasenen Dampfes bzw. Druckluft mehr oder weniger durchlässigen „Propfens“ verglichen werden, der den effektiven offenen Querschnitt des Transportrohrs entsprechend verringert und zu einer entsprechenden Druckdifferenz vor und hinter den Dampf- bzw. Druckluftschwertern führt, und damit einhergehend zu einer entsprechenden Änderung der Strömungsgeschwindigkeit.
Die zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung kann auch zumindest ein mechanisches Element, insbesondere eine Klappe und/oder einen Bolzen, aufweisen, welches mittels eines zugeordneten Aktuators verstellt werden kann, um in das Innere des Transportrohrs eingebracht zu werden und/oder innerhalb diesem verstellt zu werden, um entsprechend der Stellung des zumindest einen mechanischen Elements einen offenen Querschnitt des Transportrohrs zu vergrößern oder zu verkleinern.
Vorzugsweise kann die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung, oder eine der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen, in Strömungsrichtung der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials nach der Beleimungszone angeordnet sein. Bevorzugt ist die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung dabei so angeordnet, dass sie in einem Abstand von weniger als 10 m, besonders bevorzugt weniger als 5 m und insbesondere bevorzugt weniger als 2 m Entfernung von einem Ende der Beleimungszone angeordnet ist. Die Steuereinrichtung kann die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung dabei insbesondere so ansteuern, dass ein Druckabfall im Transportrohr im Wesentlichen nach der zumindest eine verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung erfolgt. Entsprechend kann die Ansteuerung dabei insbesondere so erfolgen, dass unmittelbar vor der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung der Druck einen Wert von wenigstens 70%, bevorzugt wenigstens 80% und besonders bevorzugt von wenigstens 85% des maximalen Drucks im Transportrohr annimmt.
Indem die verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung einen Widerstand gegen das Drei-Phasen-Gemisch aus Dampf, Bindemittel und Fasern bzw. faserähnlichem Material ausübt, wird verhindert, dass sich das Drei-Phasen-Gemisch zu früh bzw. zu schnell entspannt. Dementsprechend herrscht innerhalb der Beleimungszone ein relativ hoher Druck, mit dem Vorteil, dass in der Beleimungszone das Bindemittel an einem Ort eingebracht wird, an dem das Drei-Phasen-Gemisch unter einem relativ hohen Druck steht. An dieser Stelle weist der Dampf eine vergleichsweise geringe Strömungsgeschwindigkeit auf und nimmt entsprechend dem hohen Druck ein vergleichsweise kleines Volumen ein, so dass die Fasern bzw. das faserähnliche Material entsprechend langsam und mit hoher Dichte (Anteil an Fasern bzw. faserähnlichem Material pro Volumeneinheit des Drei-Phasen-Gemischs) durch die Beleimungszone transportiert werden. Dies vergrößert die Wahrscheinlichkeit, dass Bindemitteltröpfchen, die an dieser Stelle eingebracht bzw. eingespritzt werden, bereits nach kurzer Flugstrecke auf Fasern bzw. faserähnliches Material treffen und diese(s) beleimen können. Beim anschließenden Passieren der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung erfährt das Drei-Phasen-Gemisch dann einen rapiden Druckabfall, der zu einer entsprechenden Geschwindigkeitsänderung führt. Der Druckabfall und die damit verbundene Geschwindigkeitsänderung von (noch im Drei-Phasen-Gemisch verbleibenden, noch nicht zur Beleimung der Fasern bzw. dem faserähnlichem Material beitragenden) Bindemitteltröpfchen, einerseits, und Fasern bzw. faserähnlichem Material, andererseits, führt dabei in vorteilhafter Weise dazu, dass sich deren Flugbahnen erneut kreuzen können. Auch kommt es in vorteilhafter Weise zum Kontakt beleimter und unbeleimter Fasern und einer entsprechenden Übertragung des Bindemittels. Auf diese Weise kann mit der vorliegenden Erfindung der Anteil an Bindemittel, der tatsächlich zu einer Beleimung der Fasern bzw. des faserähnlichen Materials führt, vergrößert werden, und damit die für die Beleimung erforderliche Menge an Bindemittel reduziert werden.
Alternativ oder ergänzend kann die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung, oder eine der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen, zwischen dem Blasventil und der Beleimungszone angeordnet sein. Es ist dabei bevorzugt, dass die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung in einem Abstand von weniger als 10 m, besonders bevorzugt weniger als 5 m und insbesondere bevorzugt weniger als 2 m Entfernung von einem Anfang der Beleimungszone angeordnet ist. Die Steuereinrichtung kann die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung dabei insbesondere so ansteuern, dass der Druck in dem Transportrohr und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials an einer Stelle unmittelbar nach der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung oder an einer Stelle unmittelbar vor oder innerhalb der Beleimungszone auf einen im Wesentlichen konstanten Wert, insbesondere auf einen vorgegebenen Sollwert, eingestellt oder eingeregelt wird.
Indem eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung unmittelbar vor der Beleimungszone angeordnet wird, lässt sich für die Beleimungszone eine wohldefinierte Strömungssituation einstellen. Dies lässt sich bevorzugt und vorteilhaft mit einer zweiten verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung kombinieren, die unmittelbar hinter der Beleimungszone angeordnet wird. Es kann so beispielsweise ein vorgegebenes Druckgefälle über die Beleimungszone hinweg eingestellt werden, so dass die Fasern bzw. das faserähnliche Material mit einer vorgebbaren und gleichbleibenden Geschwindigkeit, und insbesondere möglichst gleichmäßig, durch die Beleimungszone transportiert werden. Es ist so möglich, eine gleichmäßigere Beleimung der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials zu erzielen und erlaubt es so, die Menge an für die Beleimung erforderlichem Bindemittel zu reduzieren und damit die Wirtschaftlichkeit und die Qualität des Beleimungsprozesses zu verbessern.
Alternativ oder ergänzend kann die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung, oder eine der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen auch so angeordnet und von der Steuereinrichtung so angesteuert sein, eine Turbulenz in dem durch das Transportrohr strömende Gemisch aus Fasern und/oder faserähnlichem Material, Dampf und Bindemittel hervorzurufen. Diese Turbulenzen können gezielt dazu hervorgerufen werden, um etwaige Agglomerate von Fasern bzw. faserähnlichem Material aufzulösen. Auch können diese Turbulenzen dazu genutzt werden, um eine Durchmischung des Drei-Phasen-Gemischs und entsprechenden Geschwindigkeitsänderungen hervorzurufen. Noch im Drei-Phasen-Gemisch verbleibende, noch nicht zur Beleimung der Fasern bzw. dem faserähnlichem Material beitragende Bindemitteltröpfchen und Fasern bzw. faserähnliches Material können daher ihre Flugbahnen erneut kreuzen. Auf diese Weise kann der Anteil an Bindemittel, der tatsächlich zu einer Beleimung der Fasern bzw. des faserähnlichen Materials führt, vergrößert werden, und damit die für die Beleimung erforderliche Menge an Bindemittel weiter reduziert werden.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Mehrzahl von verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen auf, die an unterschiedlichen Stellen des Transportrohrs angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass zwei oder mehr verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen hintereinander angeordnet sind. In diesem Fall kann weiter vorgesehen sein, dass jeweils zwei aufeinander folgende verstellbare Strömungswiderstandseinrichtungen in ihrer Ausrichtung und/oder in ihrer Wirkungsrichtung um einen Winkel verdreht angeordnet sind. Mit anderen Worten ist eine der zwei aufeinander folgenden verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen um einen Winkel von beispielsweise 30°, 60° oder 90° um eine Drehachse parallel zur Längsachse des Transportrohrs gedreht relativ zur Ausrichtung bzw. zur Wirkungsrichtung der anderen der zwei aufeinander folgenden verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen. Die Verwendung mehrerer verstellbarer Strömungswiderstandseinrichtungen erlaubt ein differenzierteres und feineres Beeinflussen und Einstellen des Strömungsverhaltens innerhalb des Transportrohrs. Insbesondere kann es so möglich sein, durch geeignete Ansteuerung der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen, über den gesamten Verlauf des Transportrohrs hinweg ein gewünschtes Strömungsprofil vorzugeben und einzustellen, um so den Betrieb der Vorrichtung weiter zu optimieren.
Bevorzugt ist weiter eine Vielzahl von Sensoren vorgesehen zur Erfassung des Betriebszustandes der Vorrichtung, wobei insbesondere im Wesentlichen alle erfassbaren Betriebszustände der Vorrichtung erfasst werden. Die Sensoren können dabei einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung des Drucks im Refiner, einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung der Fasergeschwindigkeit im Refiner, zumindest einen am Refiner angeordneten Vibrationssensor, und/oder einen oder mehrere am Transportrohr angeordnete Sensoren zur Erfassung des Drucks und/oder der Temperatur in dem Transportrohr umfassen. Zusätzlich kann auch vorgesehen sein, Sensoren für dem Refiner vorgelagerte Einrichtungen vorzusehen, zum Beispiel um die Temperaturen und/oder Massendurchflüsse in einem Vorkocher, einer Stopfschnecke, einem Kocher und einer Hackschnitzel-Zuführung zum Refiner zu erfassen, und/oder Sensoren, um die Menge und/oder den Ph-Wert des Quetschwassers zu erfassen. Besonders bevorzugt ist es, zudem einen oder mehrere an dem Transportrohr angeordnete Vibrationssensoren vorzusehen, der bzw. die bevorzugt an einem Krümmungsbereich des Transportrohrs angeordnet ist bzw. sind, besonders bevorzugt auf einer äußeren Krümmungsseite, und/oder einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit im Transportrohr vorzusehen, und/oder einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung einer Durchflussmenge von Fasern bzw. faserähnlichem Material durch das Transportrohr vorzusehen. Die von den Sensoren erfassten Messwerte werden der Steuereinrichtung bereitgestellt und können insbesondere dazu dienen, basierend auf einem oder mehreren der Messwerte die zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung anzusteuern.
Mittels der Drucksensoren und der Temperatursensoren kann vorzugsweise ein Druckverlauf und/oder ein Temperaturverlauf über den Verlauf des Transportrohrs hinweg erfasst werden. Aus diesen Daten kann auf das Strömungsverhalten des Drei-Phasen-Gemischs entlang des Transportrohrs geschlossen werden und es kann so verifiziert werden, wie gut das tatsächliche Strömungsverhalten einem gewünschten, als Sollzustand angestrebtem Strömungsverhalten entspricht. Das tatsächliche Strömungsverhalten lässt sich nochmals besser erfassen, wenn zusätzlich Sensoren für die Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen sind, welche eine direkte Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit erlauben. Die Durchflussmengensensoren können vorteilhaft verwendet werden, um den Massestrom bzw. Durchsatz an Fasern bzw. faserähnlichem Material zu erfassen. Dies kann es der Steuereinrichtung erlauben, über verschiedene Stellgrößen so auf die Vorrichtung einzuwirken, dass sich ein annähernd konstanter Massestrom einstellt. Die Verwendung von Vibrationssensoren schließlich kann dazu dienen, zu erfassen, ob der Materialstrom durch das Transportrohr gleichmäßig ist, oder ob es zur Bildung von Agglomeraten bzw. Materialpropfen kommt, welche sich in einem „Rumpeln“ und einem ungleichmäßigen Lauf der Vorrichtung bemerkbar machen und den Beleimungsprozess negativ beeinträchtigen können. Die Erfassung dieser Größen ermöglicht es einem Maschinenführer und/oder der Steuereinrichtung diesen nachteiligen Betriebszustand zu erkennen und gegebenenfalls durch Ändern verschiedener Stellgrößen so auf die Vorrichtung einzuwirken, dass sich ein möglichst gleichmäßiger und „ruhiger“ Betrieb der Vorrichtung einstellt und die Bildung von Agglomeraten möglichst vermieden wird, mit einem entsprechend gleichmäßigerem und verbesserten Verhalten des Beleimungsprozesses.
Mit der Vielzahl an Sensoren und den von diesen erfassten Messwerten, sowie weiter in Verbindung mit der verfügbaren Information über Stellgrößen, welche von der Steuereinrichtung an die verschiedenen Einheiten der Vorrichtung ausgegeben werden, wie Mahlspaltbreite, Motorleistung des Refiners, Öffnungsweite des Blasventils, Bindemitteldurchsatz der Düsen in der Beleimungszone und so weiter, kann ein umfassendes Bild vom tatsächlichen Betriebszustand der Vorrichtung gewonnen werden, das es erlaubt, die Wirksamkeit der Beeinflussung der Strömung im Transportrohr durch den oder die verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen zu erkennen oder zu bewerten. Bevorzugt wird dabei die gesamte Strecke vom Refiner bis in einen nachgelagerten Trockner als ein ganzheitliches System betrachtet, dessen Ist-Zustand möglichst weitgehend durch entsprechende Sensoren erfasst wird.
Vorzugsweise ist weiter eine Datenbank vorgesehen und die Steuereinrichtung ist eingerichtet, Daten bezüglich des Betriebszustands der Vorrichtung, insbesondere die von der Vielzahl von Sensoren erfassten Messwerte und Einstellungs- und/oder Steuerparameter von Einheiten der Vorrichtung, in der Datenbank zu speichern, bevorzugt mit einem Zeitstempelinformation, wobei die Speicherung kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen und/oder nach jeder erfolgten Änderung einer Einstellung der Vorrichtung erfolgt. Weiter bevorzugt kann auch eine Einrichtung zum Ermitteln und/oder Eingeben von Labordaten vorgesehen sein. Die Labordaten können dabei einen oder mehrere Qualitätsparameter der hergestellten Faser-, MDF, HDF, Holzwerkstoff- oder Kunststoffplatten umfassen, insbesondere eine Biegefestigkeit, eine Wasseraufnahme, einen chemischen Sauerstoffbedarf, und einen Elastizitätsmodul. Die ermittelten und/oder eingegebenen Labordaten können bevorzugt ebenfalls in der Datenbank gespeichert werden, insbesondere mit einer zeitlichen Zuordnung zu den entsprechenden Daten bezüglich des Betriebszustands der Vorrichtung.
Die Aufzeichnung der Daten bezüglich des Betriebszustands der Vorrichtung in der Datenbank, insbesondere angereichert mit den zeitlich zugeordneten, in einem Labor oder andernorts gewonnenen Qualitätsparametern von fertig hergestellten Faser-, MDF, HDF, Holzwerkstoff- oder Kunststoffplatten, erlaubt eine nachträgliche Off-Line Analyse des Betriebsverhaltens der Vorrichtung. Insbesondere lässt sich auf diese Weise ermitteln, welche Auswirkungen eine Änderung einer Einstellung des Gesamtsystems mit sich bringt, das heißt, welche anderen Parameter der Vorrichtung, insbesondere das Strömungsverhalten im Transportrohr, und/oder welche Qualitätseigenschaften des fertig hergestellten Endprodukts durch die vorgenommene Einstellungsänderung auf welche Weise beeinflusst wird. Diese Information kann dazu verwendet werden, um das Verhalten der Vorrichtung zu modellieren, und/oder um optimale Einstellungen für verschiedene Arbeitspunkte der Vorrichtung zu identifizieren, um so eine weitere Optimierung des Betriebs der Vorrichtung zu erlauben. Diese Informationen können es erlauben, eine gezieltere und verbesserte Reproduzierbarkeit der Optimierung der Einstellungen der Vorrichtung zu ermöglichen.
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 verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3a und 3b stellen schematische Ansichten einer verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dar; und
4a und 4b stellen schematische Ansichten einer verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dar; und
In der 1 ist schematisch eine Vorrichtung zum Beleimen von Fasern 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. 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, wie beispielsweise einem Schraubenförderer, einem Refiner 1 zugeführt werden.
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, beispielsweis im Bereich von etwa 0,1 mm. In dem Mahlspalt findet eine thermomechanische Zerfaserung des zu zerfasernden Materials statt, wobei Fasern 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 2 verbunden, durch welches die Fasern beziehungsweise das faserähnliche Material in ein Transportrohr 3 geblasen werden. Der unter Überdruck stehende Dampf im Refiner 1 stellt dabei das Transportmedium für den Transport der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials durch das Transportrohr 3 dar.
Im Transportrohr 3 werden die Fasern und/oder das faserähnliche Material transportiert, in während des Transports in einer Beleimungszone 5 mittels mehrerer Düsen 7 mit dem Bindemittel beleimt. und dann in einen Trockner 9 zur Trocknung gefördert und nachfolgend auf Unterlagen gestreut, um mittels Pressen zu Werkstoffplatten verpresst zu werden.
Wie in der 1 weiter dargestellt, sind im Verlauf des Transportrohrs 3 mehrere verstellbare Strömungswiderstandseinrichtungen 10 angeordnet. Die verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen 10 werden von einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) angesteuert und dienen dazu, auf das Strömungsverhalten innerhalb des Transportrohrs 3 Einfluss zu nehmen und dieses gezielt zu verändern.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung 10 ist in der 2 schematisch dargestellt. In diesem ersten Ausführungsbeispiel kann eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung 10 eine Vielzahl von Düsen 11 umfassen, welche eingerichtet sind, über jeweilige Düsenöffnungen 11a, 11b, 11c Dampf in das Transportrohr 3 einzublasen. Die Düsen 11 bzw. deren Düsenöffnungen 11a, 11b, 11c können dabei spinal- und ringförmig um und/oder in Längsrichtung entlang des Transportrohrs 3 angeordnet sein. Um die Düsen 11 mit Dampf zu versorgen, kann eine gemeinsame Dampfzuleitung 14 vorgesehen sein, welche über jeweilige Ventile 12 die Düsen 11 mit Dampf speist. Die Ventile 12 sind als steuerbare Ventile ausgeführt, die von der Steuereinrichtung so angesteuert werden können, dass mit den Düsen 11 jeweils ein gewünschter Durchfluss an Dampf in das Transportrohr 3 eingeblasen werden kann. Diese Dampfeinblasung hat die Wirkung von Dampfschwertern, die in das Transportrohr 3 hineinragen und die einen Widerstand bilden, der der Strömung der Fasern und/oder dem faserähnlichem Material, sowie dem diese transportierenden Dampf entgegenwirkt. Statt einer Einblasung von Dampf mittels der Düsen 11 kann auch eine Einblasung von Druckluft vorgesehen sein. Dies kann insbesondere bei einer verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung 10 sinnvoll sein, die in einem nahe dem Ende des Transportrohrs 3 in Nähe des Trockners 9 angeordnet ist. Es kann so mittels der Druckluft gezielt eine Verwirbelung der Strömung im Transportrohr 3 hervorgerufen werden, ohne dass dabei zusätzlicher Dampf eingebracht wird, der im Trockner 9 wieder ausgetrocknet werden müsste.
Ein zweites Ausführungsbeispiel einer verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung 10 ist in den 3a und 3b schematisch dargestellt, wobei die 3a und 3b die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiel in einer Längsschnittansicht (3a) bzw. in einer Querschnittsansicht (3b) darstellen. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel kann eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung 10 ein Gehäuse 20 aufweisen, innerhalb welchem eine oder mehrere Klappen 21 angeordnet sind, die um eine Drehachse 22 drehbar gelagert sind, und die mittels eines durch die Steuereinrichtung angesteuerten Aktuators (nicht dargestellt) verstellt werden können. Die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels wird im Verlauf des Transportrohrs 3 angeordnet, so dass die Strömung des Drei-Phasen-Gemischs bzw. der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials durch das Gehäuse 20 hindurch strömt, wobei die verstellbaren Klappen 21 eine je nach Stellung der Klappen 21 größere oder kleinere offene Querschnittsbreite innerhalb des Gehäuses 20 definieren, wobei die Klappen 21 die Wirkung einer hinterspülten Klappe entfalten. Mit einer umso kleineren offenen Querschnittsbreite, die durch die Stellung der Klappen 21 definiert wird, stellt sich ein umso größerer Widerstand ein, der der Strömung entgegenwirkt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel einer verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung 10 ist in den 4a und 4b schematisch dargestellt, wobei die 4a und 4b die verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiel in einer Längsschnittansicht (4a) bzw. in einer Querschnittsansicht (4b) darstellen. In diesem dritten Ausführungsbeispiel kann eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung 10 einen oder mehrere Bolzen 31 aufweisen, die mittels eines durch die Steuereinrichtung angesteuerten Aktuators 32 in einer Längsrichtung der Bolzen 31 verstellt werden können, um durch eine jeweilige Durchtrittsöffnung 33 in dem Transportrohr 3 mehr oder weniger tief eingebracht zu werden. Je nach Tiefe der Einführung der Bolzen 31 in das Transportrohr 3 und Breite bzw. Dicke der Bolzen 31 wird dadurch entsprechend die offene Querschnittsbreite des Transportrohrs 3 verkleinert, so dass sich eine entsprechender Widerstandswirkung ergibt, die der Strömung des Drei-Phasen-Gemischs bzw. der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials entgegenwirkt. Es kann dabei bevorzugt vorgesehen sein, dass wie in der 4a dargestellt die Bolzen 31 kreisförmig um das Transportrohr 3 herum und in einem Winkel zur Längsachse des Transportrohrs 3 geneigt angeordnet sind. Dies ist jedoch nicht beschränkend, und es ist auch möglich, die Bolzen 31, bzw. die jeweiligen Durchtrittsöffnungen 33 entlang der Längsrichtung des Transportrohrs 3 anzuordnen, oder diese auf andere Weise versetzt voneinander anzuordnen, beispielsweise in Form einer eingängigen oder zweigängigen Schraubenwindung um das Transportrohr 3. Auch kann vorgesehen sein, dass die Bolzen 31 senkrecht zur Längsachse des Transportrohrs 3 angeordnet sind, oder dass verschiedene Bolzen 31 in unterschiedlichen Winkeln zueinander und/oder zur Längsachse des Transportrohrs 3 angeordnet sein.
Es wird sich nun wieder auf die 1 bezogen. Wie in der 1 dargestellt, kann vorzugsweise vorgesehen sein, mehrere verstellbare Strömungswiderstandseinrichtungen 10 an unterschiedlichen Stellen entlang des Verlaufs des Transportrohrs 3 anzuordnen. Beispielsweise kann eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung 10 unmittelbar vor der Beleimungszone 5 angeordnet sein, und es kann eine weitere verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung 10 unmittelbar nach der Beleimungszone 10 angeordnet sein. Der Abstand der verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen 10 vom jeweiligen Beginn bzw. Ende der Beleimungszone 5 kann dabei weniger als 10 m, bevorzugt weniger als 5 m und besonders bevorzugt weniger als 2 m betragen. Mittels der Steuerungseinrichtung können die verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen 10 dabei so angesteuert werden, dass sich im Transportrohr 3 ein vorgegebenes Druckgefälle über die Beleimungszone hinweg einstellt, so dass die Fasern bzw. das faserähnliche Material mit einer vorgebbaren und gleichbleibenden Geschwindigkeit, und insbesondere möglichst gleichmäßig, durch die Beleimungszone 5 transportiert werden. Die Steuerung kann dabei insbesondere und bevorzugt so erfolgen, dass sich am Ende der Beleimungszone 5, bzw. unmittelbar vor der der Beleimungszone 5 nachgelagerten verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung 10 ein Druck einstellt, der einen Wert von wenigstens 70%, bevorzugt wenigstens 80% und besonders bevorzugt von wenigstens 85% des maximalen Drucks im Transportrohr 3 annimmt, wobei der maximale Druck im Transportrohr 3 üblicher Weise der Druck ist, der sich im Transportrohr 3 unmittelbar angrenzend dem Blasventil 2 einstellt. Mit dieser Maßnahme kann erzielt werden, dass das Drei-Phasen-Gemisch aus Dampf, Bindemittel und Fasern bzw. faserähnlichem Material am Ende der Beleimungszone 5 noch unter einem sehr hohen Druck steht und nach Passieren der der Beleimungszone 5 nachgelagerten verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung 10 eine sehr starke Beschleunigung und damit Geschwindigkeitsänderung erfährt. Dies führt dazu, dass sich die noch im Drei-Phasen-Gemisch enthaltenen Bindemitteltröpfchen und Fasern bzw. faserähnlichem Material besser durchmischen und in Kontakt gebracht werden, was zu einer besseren Beleimung der Fasern bzw. dem faserähnlichem Material führt.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Mehrzahl von verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen 10 auf, die an unterschiedlichen Stellen des Transportrohrs 3 angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass zwei oder mehr verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen 10 hintereinander angeordnet sind. In diesem Fall kann weiter vorgesehen sein, dass jeweils zwei aufeinander folgende verstellbare Strömungswiderstandseinrichtungen 10 in ihrer Ausrichtung und/oder in ihrer Wirkungsrichtung um einen Winkel verdreht angeordnet sind. Mit anderen Worten ist eine der zwei aufeinander folgenden verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen um einen Winkel von beispielsweise 30°, 60° oder 90° um eine Drehachse parallel zur Längsachse des Transportrohrs 3 gedreht relativ zur Ausrichtung bzw. zur Wirkungsrichtung der anderen der zwei aufeinander folgenden verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen 10. Auf diese Weise können die verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen 10 in unterschiedlichen Wirkungsrichtungen auf die Strömung innerhalb des Transportrohrs 3 einwirken, um so beispielsweise für eine bessere Durchmischung oder zur Auflösung von Agglomeraten zu dienen.
Um das tatsächliche Verhalten der Strömung zu erfassen ist weiter bevorzugt vorgesehen, am Transportrohr 3 Sensoren 6 für den Druck und/oder die Temperatur innerhalb des Transportrohrs 3 vorzusehen. Insbesondere können diese Sensoren 6 in einer Anzahl und so angeordnet vorgesehen werden, um vorzugsweise ein Druckverlauf und/oder einen Temperaturverlauf über den Verlauf des Transportrohrs 3 hinweg erfassen zu können. Aus diesen Daten kann auf das Strömungsverhalten des Drei-Phasen-Gemischs entlang des Transportrohrs 3 geschlossen werden und es kann so verifiziert werden, wie gut das tatsächliche Strömungsverhalten einem gewünschten, als Sollzustand angestrebtem Strömungsverhalten entspricht.
Besonders bevorzugt ist es, zudem einen oder mehrere an dem Transportrohr 3 angeordnete Vibrationssensoren 8 vorzusehen, der bzw. die bevorzugt an einem Krümmungsbereich 4 des Transportrohrs 3 angeordnet ist bzw. sind, besonders bevorzugt auf einer äußeren Krümmungsseite, und/oder einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit (nicht dargestellt) im Transportrohr 3 vorzusehen, und/oder einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung einer Durchflussmenge (nicht dargestellt) von Fasern bzw. faserähnlichem Material durch das Transportrohr 3 vorzusehen. Die Sensoren zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit und zur Erfassung der Durchflussmenge sind vorzugsweise ebenfalls bevorzugt an einem Krümmungsbereich 4 des Transportrohrs 3 und insbesondere auf einer äußeren Krümmungsseite angeordnet. Mit den Sensoren für die Strömungsgeschwindigkeit lässt sich eine direkte und damit verbesserte Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit realisieren. Die Durchflussmengensensoren können vorteilhaft verwendet werden, um den Massestrom bzw. Durchsatz an Fasern bzw. faserähnlichem Material zu erfassen, was insbesondere eine Massestromregelung durch die Steuereinrichtung möglich machen kann. Die Vibrationssensoren können dazu dienen, zu erfassen, ob der Materialstrom durch das Transportrohr gleichmäßig ist, oder ob es zur Bildung von Agglomeraten bzw. Materialpropfen kommt, welche sich in einem „Rumpeln“ und einem ungleichmäßigen Lauf der Vorrichtung bemerkbar machen und den Beleimungsprozess negativ beeinträchtigen können, und um es einem Maschinenführer und/oder der Steuereinrichtung zu erlauben, diesen Betriebszustand zu erkennen und gegebenenfalls durch Ändern verschiedener Stellgrößen der Vorrichtung auf einen möglichst gleichmäßigen und „ruhigen“ Betrieb der Vorrichtung hinzuwirken, wobei die Bildung von Agglomeraten möglichst verringert wird.
Um ein möglichst umfassendes Abbild des tatsächlichen Betriebszustands der Vorrichtung zu erhalten, ist es bevorzugt, dass der Steuereinrichtung auch Informationen anderer Sensoren bereitgestellt werden, die an Einheiten der Vorrichtung, und/oder an anderen, der Vorrichtung vorgelagerten Einrichtungen, wie einem Kocher, einem Vorkocher, einer Stopfschnecke und so weiter bereitgestellt werden. Insbesondere können dies Sensoren zur Erfassung des Drucks im Refiner, Sensoren zur Erfassung der Fasergeschwindigkeit im Refiner am Refiner angeordnete Vibrationssensoren, Sensoren für die Temperaturen und/oder Massendurchflüsse im Vorkocher, der Stopfschnecke, dem Kocher und einer Hackschnitzel-Zuführung zum Refiner, und/oder Sensoren zur Erfassung der Menge und/oder den Ph-Wert des Quetschwassers umfassen.
Vorzugsweise ist weiter eine Datenbank vorgesehen und die Steuereinrichtung ist eingerichtet, Daten bezüglich des Betriebszustands der Vorrichtung, insbesondere die von der Vielzahl von Sensoren erfassten Messwerte, sowie Einstellungs- und/oder Steuerparameter von Einheiten der Vorrichtung, in der Datenbank zu speichern, bevorzugt mit einem Zeitstempelinformation, um eine zeitliche Zuordnung der Daten zu erlauben. Die Art und Weise wie diese Daten verwertet werden können ist weiter oben bereits ausführlich beschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Refiner
2: Blasventil
3: Transportrohr
4: Krümmungsabschnitt
5: Beleimungszone
6: Sensor
7: Düsen
8: Vibrationssensor
9: Trockner
10: Strömungswiderstandseinrichtung
11: Dampfdüse
11a, 11b, 11c: Öffnung
12: Ventil
14: Zuleitung für Dampf und/oder Druckluft
20: Gehäuse
21: Klappe
22: Drehachse
31: Bolzen
32: Aktuator
33: Durchtrittsöffnung

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 102008059877 A1 [0008]
DE 102006013567 [0009]
DE 202013105332 U1 [0010]
EP 0951977 [0011]
EP 2213431 B1 [0012]

Claims

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, aufweisend einen Refiner (1) zum Erzeugen der Fasern oder dem faserähnlichen Material durch Zerfaserung; ein Blasventil (2); ein dem Blasventil (2) nachgelagertes Transportrohr (3); und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung, wobei der Refiner (1), das Blasventil (2) und das Transportrohr (3) derart miteinander verbunden sind, dass die in dem Refiner (1) erzeugten Fasern oder das erzeugte faserähnliche Material durch das Blasventil (2) in das Transportrohr (3) eingebracht werden können, wobei das Transportrohr (3) eine Beleimungszone (5) aufweist, in der zumindest eine Düse (7) zum Einbringen von Bindemittel in das Transportrohr (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass weiter zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung (10) vorgesehen ist, welche entlang des Transportrohrs (3) angeordnet ist und von der Steuereinrichtung angesteuert wird, derart, einen verstellbaren Widerstand für eine die Fasern oder das faserähnliche Material durch das Transportrohr (3) transportierende Strömung zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung (10) eine Vielzahl von Düsen (11) umfasst, welche eingerichtet sind, über jeweilige Düsenöffnungen (11a, 11b, 11c) Dampf und/oder Druckluft in das Transportrohr (3) einzublasen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampf- und/oder Druckluftzufuhrleitung (14) vorgesehen ist, und die Düsen (11) über ein jeweiliges steuerbares Ventil (12) mit der Dampf- und/oder Druckluftzufuhrleitung (14) verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die Ventile (12) jeweils so zu steuern, dass mit den Düsen (11) jeweils ein gewünschter Durchfluss an Dampf und/oder Druckluft in das Transportrohr (3) eingeblasen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung (10) zumindest ein mechanisches Element, insbesondere eine Klappe (21) und/oder einen Bolzen (31), aufweist, welches mittels eines zugeordneten Aktuators verstellt werden kann, um in das Innere des Transportrohrs (3) eingebracht zu werden und/oder innerhalb diesem verstellt zu werden, um entsprechend der Stellung des zumindest einen mechanischen Elements einen offenen Querschnitt des Transportrohrs (3) zu vergrößern oder zu verkleinern.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung (10) in Strömungsrichtung der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials nach der Beleimungszone (5) angeordnet ist, bevorzugt in einem Abstand von weniger als 10 m, besonders bevorzugt weniger als 5 m und insbesondere bevorzugt weniger als 2 m Entfernung von einem Ende der Beleimungszone (5), und von der Steuereinrichtung so angesteuert wird, dass ein Druckabfall im Transportrohr (3) im Wesentlichen nach der zumindest eine verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung (10) erfolgt, wobei vorzugsweise die Ansteuerung der zumindest einen verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung (10) so erfolgt, dass unmittelbar vor der zumindest einen verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung (10) der Druck einen Wert von wenigstens 70%, bevorzugt wenigstens 80% und besonders bevorzugt von wenigstens 85% des maximalen Drucks im Transportrohr (3) annimmt; und/oder die zumindest eine verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung (10) in Strömungsrichtung der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials zwischen dem Blasventil (2) und der Beleimungszone (5) angeordnet ist, bevorzugt in einem Abstand von weniger als 10 m, besonders bevorzugt weniger als 5 m und insbesondere bevorzugt weniger als 2 m Entfernung von einem Anfang der Beleimungszone (5), und von der Steuereinrichtung so angesteuert wird, dass der Druck in dem Transportrohr (3) und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit der Fasern und/oder des faserähnlichen Materials an einer Stelle unmittelbar nach der zumindest einen verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung (10) oder an einer Stelle unmittelbar vor oder innerhalb der Beleimungszone (5) auf einen im Wesentlichen konstanten Wert, insbesondere auf einen vorgegebenen Sollwert, eingestellt oder eingeregelt wird; und/oder die zumindest eine verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtung (10) von der Steuereinrichtung so angesteuert wird, eine Turbulenz in dem durch das Transportrohr (3) strömende Gemisch aus Fasern und/oder faserähnlichem Material, Dampf und Bindemittel hervorzurufen, insbesondere zur Durchmischung des Gemischs und/oder zur Auflösung von Agglomeraten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr verstellbaren Strömungswiderstandseinrichtungen (10) hintereinander angeordnet sind, wobei bevorzugt jeweils zwei aufeinander folgende verstellbare Strömungswiderstandseinrichtungen (10) in ihrer Ausrichtung und/oder in ihrer Wirkungsrichtung um einen Winkel verdreht angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensoren vorgesehen ist zur Erfassung des Betriebszustandes der Vorrichtung, wobei die Vielzahl von Sensoren umfasst: zumindest einen Sensor zur Erfassung eines Drucks im Refiner (1), zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Durchflussrate von dem Refiner (1) zugeführten Dampf; zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Fasergeschwindigkeit im Refiner (1), zumindest einen am Refiner (1) angeordneten Vibrationssensor, einen oder mehrere am Transportrohr (3) angeordnete Sensoren (6) zur Erfassung eines Drucks und/oder einer Temperatur in dem Transportrohr (3); einen oder mehrere an dem Transportrohr (3) angeordnete Vibrationssensoren (8); zumindest einen Sensor zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit im Transportrohr (3); und/oder zumindest einen Sensor zur Erfassung einer Durchflussmenge von Fasern bzw. faserähnlichem Material durch das Transportrohr (3), wobei die von den Sensoren erfassten Messwerte der Steuereinrichtung bereitgestellt werden, und wobei die Steuereinrichtung die zumindest eine verstellbare Strömungswiderstandseinrichtung (10) ansteuert basierend auf zumindest einem Messwert, der von zumindest einem der Vielzahl der Sensoren erfasst wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiter ein Datenbank vorgesehen ist, und die Steuereinrichtung eingerichtet ist, Daten bezüglich des Betriebszustands der Vorrichtung, insbesondere die von der Vielzahl von Sensoren erfassten Messwerte und Einstellungs- und/oder Steuerparameter von Einheiten der Vorrichtung, in der Datenbank zu speichern, bevorzugt mit einem Zeitstempelinformation, wobei die Speicherung bevorzugt in regelmäßigen Zeitabständen und/oder nach jeder erfolgten Änderung einer Einstellung der Vorrichtung erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei weiter eine Einrichtung zum Ermitteln und/oder Eingeben von Labordaten vorgesehen ist, wobei die Labordaten zumindest einen Qualitätsparameter der hergestellten Faser-, MDF, HDF, Holzwerkstoff- oder Kunststoffplatten umfassen, insbesondere eine Biegefestigkeit, eine Wasseraufnahme, einen chemischen Sauerstoffbedarf, und einen Elastizitätsmodul, und wobei die Einrichtung zum Ermitteln und/oder Eingeben von Labordaten eingerichtet ist, die ermittelten und/oder eingegebenen Labordaten in der Datenbank zu speichern mit einer zeitlichen Zuordnung zu den entsprechenden Daten bezüglich des Betriebszustands der Vorrichtung.