DE202015102417U1

DE202015102417U1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen

Info

Publication number: DE202015102417U1
Application number: DE202015102417.7U
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: 2016-06-14
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: CN205987444U

Abstract

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, umfassend einen Durchlaufofen (1) zur kontinuierlichen Erwärmung von Material (3) auf einem endlos umlaufenden Transportband (10) und einer in Produktionsrichtung (15) nachgeschalteten Presse (2), wobei der Durchlaufofen (1) eine Mehrzahl an Magnetronen (4) zur Erzeugung von elektromagnetischen Wellen und Hohlleiter (5) mit Austrittsöffnungen (6) zur Einspeisung der Wellen in einen Strahlungsraum (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) zur Ansteuerung einzelner oder gruppierter Magnetrone (4) angeordnet ist, um diese mit unterschiedlichen Leistungen (L) zur Erstellung eines differenzierten Leistungsprofils (9), bevorzugt in und/oder quer zur Produktionsrichtung (15), zu betreiben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Verpressung von zerkleinerter respektive aufgeschlossener Biomasse, Holz oder holzähnlichen Werkstoffen zu Werkstoffplatten ist bekannt. Beispiele für derartige Werkstoffplatten sind MDF-Platten aus mitteldichten Fasern, orientierte Schnitzelplatten (OSB), Furnierplatten (LVL, OSL), Faserdämmplatten/-matten oder dergleichen. Zur Erhöhung der Produktionsleistung von kontinuierlich arbeitenden Pressen ist es weiter bekannt das zu einem Vlies oder Strang gestreute Material mit geeigneten Vorrichtungen vor dem Einlauf in die Presse aufzuwärmen. Durch die höhere Wärme zu Beginn der Verpressung benötigt die Presse weniger Zeit um das Vlies durchzuheizen. Entsprechend kann die Presse kürzer ausgelegt oder schneller betrieben werden. Bewährt haben sich Heißluft- oder Dampfvorwärmungen oder die Verwendung von hochfrequenter Strahlung (HF, MW) zur Vorwärmung in Mikrowellen-Durchlauföfen, im folgenden Durchlaufofen genannt. Das physikalische Prinzip beruht auf der Umwandlung elektromagnetischer Energie in Wärmeenergie bei der Absorption der Mikrowellen durch das zu erwärmende Material.
Mit WO 2005 046 950 A1 ist eine Partikel- oder Spanplatte und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt geworden. Diese Partikelplatte besteht dabei aus mindestens drei Schichten, wobei die äußeren Schichten aus feinem Material bestehen, wohingegen die mittlere Schicht aus gröberem Material besteht. Um nun ein Höchstmaß an Material einzusparen, ist vorgesehen, die Platte grundsätzlich mit niedrigem Materialanteil herzustellen, wobei nur an den Stellen der Platte ein höherer Anteil an Material gestreut werden soll, der später für die Einarbeitung von Beschlägen bzw. Befestigungselementen benötigt wird, um Verbindungen mit anderen Teilen herzustellen. Hierzu wird vorgeschlagen, in Längsrichtung bzw. in Produktionsrichtung der Pressgutmatte kontinuierlich einen höheren Anteil an Material auf das Formband bzw. auf die bereits vorhandene untere Deckschicht zu streuen, um in der Produktionsrichtung voneinander beabstandete Spuren mit höherem Materialeintrag der Pressgutmatte zu erhalten, die nach Herstellung einer in Länge und Breite gleichmäßig dicken Platte, eine höhere Dichte aufweisen. Zusätzlich kann durch zumindest eine quer zur Produktionsrichtung bewegbare Düse an bestimmten Stellen, vorzugsweise in Querrichtung fleckenähnlich zusätzlich Material aufgebracht werden. Dies dient dazu, um aus einem aufgeteilten Plattenstrang Spanplatten zu erhalten, die zur Montage von Beschlägen oder Verbindungsmitteln eine höhere Dichte aufweisen, aber in der Fläche weniger Material und Dichte verwenden.
Bei der Herstellung des Vlieses wird ein Flächengewichtsprofil über die Breite oder Länge des Vlieses hergestellt, was in der Folge natürlich auch unterschiedliche Vlieshöhen generieren kann. In diesen Fall muss die Dichte (bei unterschiedlicher Höhe) nicht zwangsläufig unterschiedlich sein. Wird das Vlies aber gleichförmig über die Breite verpresst, bzw. durchläuft einen über die Breite gleichmäßigen Presspalt, wird es unterschiedliche Dichten aufweisen, aufgrund der unterschiedlichen Flächengewichte.
Neben den Problemen bei der Herstellung eines Vlieses haben sich Schwierigkeiten bei der Verpressung eines Vlieses mit unterschiedlichen Flächengewichten gezeigt. Insbesondere ist es problematisch, dass eine kontinuierlich arbeitende Presse mit umlaufenden Stahlbändern zum Stahlbandverlauf neigt, da unterschiedliche Drücke über Länge und Breite auf die Stahlbänder und ggfs. auf die rollende Abstützung wirken. Zum anderen ergeben sich Probleme bei der Wärmeübertragung von den heißen Stahlbändern in das Vlies, weil sich die unterschiedlich dichten Bereiche im gleichmäßigen Pressspalt des Vlieses auch unterschiedlich hinsichtlich der Wärmeübertragung verhalten. Es hat sich gezeigt, dass trotz durchschnittlich geringerer Dichte eine Pressgutmatte mit einem differenziertem Dichteprofil über die Länge und/oder Breite genauso lange zur Aushärtung benötigt, wie bei einer Pressgutmatte ohne Dichtesenken.
Selbst wenn bei einer Taktpresse das Problem des Stahlbandverlaufs nicht in erster Linie auftritt, so kommt es hier auch zu dem Nachteil, dass die Verpressung so lange dauern muss, bis die Werkstoffplatte vollständig in allen Bereichen abgebunden hat.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erwärmung eines Vlieses vor einer Presse ist aus der EP 2 247 418 B1 bekannt. In dieser Offenbarung wird vorgeschlagen dass in einem Durchlaufofen je Pressflächenseite 20 bis 300 Mikrowellenerzeuger mit Magnetronen einer Leistung von 3 bis 50 kW und mit einem Frequenzbereich von 2400–2500 MHz anzuordnen sind. Die große Anzahl an Generatoren und die verwendete Frequenz, die für die Vorrichtung und das Verfahren notwendig sind ergeben in vorteilhafter Weise eine geringe Größe der Strahlungsöffnungen in den Heizraum bei der verwendeten Mikrowellenfrequenz. Die Offenbarung lehrt dem Fachmann nur, dass eine Vielzahl an Mikrowellenerzeuger mit einer gleichen Leistung Verwendung finden und entsprechend auch gleichmäßig angesteuert werden sollen.
Die in diesem Patent beschriebene Vorrichtung und das Verfahren haben sich im industriellen Einsatz bewährt, lassen sich aber für die industrielle Anwendung weiter verbessern.
Es ist weiter allgemein bekannt, die Mikrowellen innerhalb eines Heizraumes, nachfolgend Strahlungsraum genannt, mittels geeigneter Vorrichtungen zu vergleichmäßigen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise metallische Drehflügel. Alternativ kann das zu erwärmende Material auf rotierende Drehteller stehen. Auch in einem Durchlaufofen beaufschlagt mit mehreren Mikrowellenerzeugern, hiernach Magnetrone genannt, kann eine derartige Homogenisierung der Strahlung innerhalb des Strahlungsraumes sinnvoll sein, auch wenn das zu erwärmende Material mittels einem Transportband kontinuierlich durch den Strahlungsraum geführt wird.
Details hinsichtlich sicherheitsrelevanter Ausführungsformen oder sonstiger Ausgestaltungen der Schleusentechnik des Durchlaufofens zur Ein- und Ausbringung des Materials ist in weiterführendem Stand der Technik beschrieben und nicht Gegenstand vorliegender Erfindung.
In oben genanntem Stand der Technik werden eine Vielzahl von Magnetronen verwendet, um die nötige Erwärmung des Materials zu erzeugen. Der Aufwand scheint gerechtfertigt, da das Material durchgewärmt werden kann ohne Feuchte in das Material einzubringen, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Dampf der Fall wäre. Der höhere Energieeintrag und die damit verbundenen Kosten rechnet sich durch den geringeren spezifischen Energieaufwand pro Einheit des Endproduktes.
Nachteilig bei dem oben genannten Stand der Technik ist beispielsweise, dass bei einem Ausfall eines oder mehrere Magnetrone der Betrieb unterbrochen werden muss, da das Material ungleichmäßig erwärmt wird.
Die obige Vorrichtung hat auch den Nachteil, dass keine Breitenverstellung vorgesehen ist, da davon ausgegangen wird, dass neben dem Verlust der Strahlung in den Absorbern die Strahlung überwiegend und im Wesentlichen gleichmäßig in dem Material absorbiert wird.
Weiter hat die obige Vorrichtung den Nachteil, das unterschiedliche Materialbreiten und -höhen zwar durch die vorgeschlagenen Breiten- und Höhenverstellung der Schleusen problemlos in und aus dem Durchlaufofen gefahren werden können, aber bei schmalen Breiten und gleichzeitig großem Volumen des Materials ist die Verlustleistung des Durchlaufofens überproportional hoch ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Vorrichtung so weiter zu entwickeln, dass die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll es möglich sein mit dem Durchlaufofen unterschiedlich hohe und/oder breite Stränge an Materialien optimal zu erwärmen und unnötige Verlustleistung zu vermeiden. In einer Erweiterung der Aufgabe soll die Ausfallwahrscheinlichkeit der Vorrichtung vermindert werden, indem ein Notlaufprogramm bei Ausfall eines oder einiger weniger Magnetrone etablierbar ist.
Die Erfindung geht dabei von einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, aus, die zumindest einen Durchlaufofen zur kontinuierlichen Erwärmung von Material auf einem endlos umlaufenden Transportband umfasst und weiter eine in Produktionsrichtung nachgeschalteten Presse aufweist, wobei der Durchlaufofen eine Mehrzahl an Magnetronen zur Erzeugung von elektromagnetischen Wellen und Hohlleiter mit Austrittsöffnungen zur Einspeisung der Wellen in einen Strahlungsraum aufweist.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe für die Vorrichtung dadurch gelöst, dass eine Steuer- oder Regelungsvorrichtung zur Ansteuerung einzelner oder gruppierter Magnetrone angeordnet ist, um diese mit unterschiedlichen Leistungen zur Erstellung eines differenzierten Leistungsprofils, bevorzugt in und/oder quer zur Produktionsrichtung, zu betreiben.
Die Erfindung hat erkannt, dass je nach Anwendungsfall und nach Ausführungsform der Vorrichtung es angemessen sein mag nur eine Spur respektive Reihe an Auslassöffnungen winkelig, längs und/oder quer zur Produktionsrichtung anzuordnen. Das Material liegt bevorzugt als endloser Strang auf dem Transportband vor und hat zwei Flächenseiten, wobei eine dieser Flächenseiten auf dem Transportband aufliegt und weist in Produktionsrichtung mindestens zwei Ränder auf.
Der Fachmann ist bisher davon ausgegangen, wie auch im Stand der Technik beschrieben, dass sich die elektromagnetische Strahlung nach dem Austritt aus dem Hohlleiter im Strahlungsraum mehr oder weniger gleichmäßig verteilt. Eine gezielte Einstrahlung der (aufgefächerten) Primärwellen (nach dem Austritt ohne Reflektion) in das Material führt aber zu einer relativ konzentrierten lokalen Erwärmung. Nicht absorbierte Strahlung wird schließlich abgelenkt oder reflektiert und als Sekundärwelle entweder irgendwo im Material absorbiert oder durch die Absorber eingefangen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Austrittsöffnungen der Hohlleiter in zumindest einer im Wesentlichen parallelen Ebene zum Transportband angeordnet sind. Es können mehrere Ebenen mit unterschiedlichen Abständen zum Material vorgesehen sein.
Bevorzugt werden neben runden Hohlleitern rechteckige und/oder ovale Hohlleiter angeordnet.
Neben der einfachsten Variante, Anordnung von einer Reihe an Austrittsöffnungen oberhalb des Materials in beliebiger Anordnung, quer, längs, diagonal, können bei einer Vielzahl an Magnetronen die entsprechenden Austrittsöffnungen längs und quer zur Produktionsrichtung in Reihen R_n, R_n+1 und Spuren S_n, S_n+1 angeordnet sein.
Bei einer versetzten Anordnung der Austrittsöffnungen in Produktionsrichtung können die Flächen der Austrittsöffnungen der benachbarter Spuren S_n, S_n+1 längs zur Produktionsrichtung beabstandet, angrenzend oder überlappend angeordnet sind. Es ist für eine einheitliche oder gezielte Erwärmung sinnvoll möglichst viele Spuren (parallel zur Produktionsrichtung) anzuordnen. In diesem Sinne kann es sinnvoll sein, dass aufeinander folgende Reihen versetzte Austrittsöffnungen aufweisen, so dass zwei oder mehr Reihen jeweils eine eigene Spurengruppe definieren könnten.
Bevorzugt ist die Steuer- oder Regelungsvorrichtung ausgehend vom Material und/oder dem herzustellenden Produkt geeignet vorgegebene Leistungsprofile abzurufen und im Durchlaufofen einzustellen. Die in Rede stehenden industriellen Produktionsanlagen sind üblicherweise geeignet eine Vielfalt an unterschiedlichen Produkten und auch unterschiedliche Größen eines einzelnen Produktes herzustellen. Insoweit ist es von Vorteil, wenn das Bedienungspersonal oder eine automatisierte Erkennung des ankommenden Materials über eine Steuer- oder Regelvorrichtung eine abrufbare Grundeinstellung der Magnetrone vorgeben kann.
Es kann zumindest eine Messvorrichtung zur Prüfung des Materials und/oder des Produktes in Wirkverbindung mit der Steuer- oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Leistung der Magnetrone respektive des Leistungsprofiles angeordnet sein. Dabei ist insbesondere von Vorteil, wenn die Messvorrichtung abschnittsweise über die Breite, besonders bevorzugt in den gleichen Spuren wie der Durchlaufofen Magnetrone/Austrittsöffnungen aufweist, einstellbar ist. Zusätzlich oder alternativ können weitere vorhergehende Vorrichtungen der Produktionsstätte respektive der Leitstand der Anlage in Wirkverbindung mit der Steuer- oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Leistung der Magnetrone respektive des Leistungsprofiles angeordnet sein.
Vorzugsweise wird die Messvorrichtung vor und nach dem Durchlaufofen auf das Flächengewicht, die Dichte, die Feuchtigkeit, die Temperatur, das Volumen und/oder die Position des Materials auf dem Transportband abheben. Die gleichen oder ähnliche Parameter werden von der Messvorrichtung nach der Presse gemessen. Jede vorhandene Messvorrichtung übermittelt dabei die Messwerte an die Steuer- oder Regelungsvorrichtung zum automatisierten Abgleich der Istwerte mit den vorgegebenen Sollwerten. Besonders ist die Temperaturdifferenz ΔT vor und nach dem Durchlaufofen von Bedeutung, wobei diese insbesondere auch differenziert über die Breite bei unterschiedlichen Höhen und/oder Flächengewichten
Wie aus dem Stand der Technik bekannt kann das Material seine Größe und insbesondere seine Position auf dem Transportband verändern, wobei bisher nur die Schleusentechnik am Einlauf und am Auslauf des Durchlaufofens angesteuert worden sind. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nun auch bei einem relativ schmal auf dem Transportband angeordneten Material ein Einfluss auf die vorhandenen Magnetrone genommen werden, indem beispielsweise nur die Magnetrone oberhalb des Materials betrieben werden. Die Magnetrone, unter deren Austrittsöffnungen kein Material transportiert wird, werden abgeschaltet. Durch den Verlauf des Materials auf dem Transportband oder einem Verlauf des Transportbands selbst, werden so unter Umständen außen liegende Spuren der Magnetrone automatisch aus- oder angeschaltet.
Bei einem vorhandenen Leistungsprofil wird es indessen auch notwendig sein, dieses entsprechend der Position des Materials um die entsprechende Anzahl an Spuren zu verschieben.
Besonders bevorzugt werden Magnetrone mit einer Leistung von 0,5 bis 20 kW, vorzugsweise bis 6 kW, verwendet.
Im Strahlungsraum kann ein passives und/oder aktives Verteilungsmittel für die elektromagnetischen Wellen angeordnet sein. Ein derartiges Verteilungsmittel ist als Wobbler (engl.) in der Fachwelt bekannt und in der Regel ein Blech geometrischer Form, das in einer aktiven Version beweglich (rotierbar) angeordnet wird. Besonders bevorzugt sind bei Anordnung eines derartigen Verteilungsmittels, dass Mittel zur Aktivierung oder Inaktivierung des Verteilungsmittels im Durchlaufofen angeordnet sind. Diese Mittel können beispielsweise dazu geeignet sein das Verteilungsmittel abzudecken oder aus der Strahlungskammer zu entfernen.
Besonders bevorzugt wird der Antrieb, respektive dessen Steuerung, des Transportbandes oder eine Messvorrichtung für die Geschwindigkeit des Formbandes in Wirkverbindung mit der Steuer- und Regelvorrichtung angeordnet sein. Dies soll verwendet werden um über die Werte einen Abgleich der Leistungstaktung und/oder der Verwendungstaktung der Magnetrone gegenüber dem Vorschub des Materials durchzuführen. Es soll hierbei vermieden werden, dass durch den taktweise Betrieb der Magnetrone lokale Überhitzungen oder nicht ausreichend erwärmte Bereiche im Material entstehen.
Zur Anpassung des Durchlaufofens auf verschiedene Breiten und/oder variierender Position des Materials auf dem Transportband können die Magnetrone der außerhalb des Materials angeordneten Spuren entsprechend in ihrer Leistung reduzierbar oder abschaltbar angeordnet sein.
Es kann von Vorteil bei der späteren Verpressung des Materials sein, wenn quer zur Produktionsrichtung ein Leistungsprofil der Magnetrone derart eingestellt wird, das sich ausgehend von den Rändern bis hin zur Längsmittenlinie des Materials eine höhere Temperatur des Materials einstellt. Dies ist insbesondere dann wünschenswert, wenn aufgrund des Materials, des Bindemittels, der Feuchtigkeit im oder am Material sich eine Strömung während der Verpressung ausbildet, die in Richtung der Schmalseiten des Materials gerichtet ist. Hierbei wird das Material durch die aufgeheizte Fluidströmung in der Nähe der Ränder zusätzlich erwärmt. Es kann nun dazu führen, dass bei einem gleichförmig erhitzten Material die Ränder des Materials überhitzen. Um dies zu vermeiden, werden die Ränder weniger stark beheizt.
Es kann bei einem Material mit unterschiedlichem Flächengewichtsprofil über die Breite alternativ oder in Kombination von Vorteil sein, wenn ein Leistungsprofil der Magnetrone quer zur Produktionsrichtung eingesteuert wird, das dem unterschiedlichen Flächengewichtsprofil Rechnung trägt. Dabei werden die Bereiche unterschiedlichen Flächengewichts mit unterschiedlichen Leistungen der elektronmagnetischen Wellen beaufschlagt bzw. die Magnetrone der darüber liegenden Austrittsöffnungen mit unterschiedlichen Leistungen betrieben.
Alternativ oder in Kombination kann vorgesehen sein, dass bei der Verwendung von Holz oder holzähnlichem Material mit einem unterschiedlichem Flächengewichtsprofil über die Breite die Magnetrone mit Austrittsöffnungen im Wesentlichen oberhalb des höheren Flächengewichts mit einer höheren Leistung betrieben werden als die Magnetrone mit Austrittsöffnungen oberhalb der Bereiche eines geringeren Flächengewichts.
Alternativ oder in Kombination kann bei einer Anordnung von mehreren Reihen an Magnetronen in Produktionsrichtung bei Ausfall eines Magnetrons und mangels dessen Energieeintrags in das Material ein oder mehrere andere Magnetrone der zugehörigen und/oder der benachbarten Spuren durch Steigerung ihrer Leistung den Ausfall kompensieren. Sollten die Magnetrone respektive der Durchlaufofen bereits mit der maximal möglichen Leistung betrieben werden, so durch Abschaltung der ganzen Reihe der Ausfall insoweit kompensiert wird, dass die Geschwindigkeit des Transportbandes entsprechend reduziert wird. Es kommt mithin nicht zu ungewünschten Ergebnissen in der Vorwärmung, wie zum Beispiel Hitzenester oder lokal zu geringe Erwärmung.
Von Vorteil vermag es auch zu sein, wenn bei verschiedenen Breiten des Materials und/oder einer variierenden Position des Materials auf dem Transportband zumindest eine am Rand, also außen angeordnete Spur der Magnetrone entsprechend in ihrer Leistung reduziert oder abgeschaltet wird.
Alternativ oder in Kombination können zur Erhöhung der Redundanz der Vorrichtung weitere Magnetrone, bevorzugt ganze Reihen (Rx) an Magnetronen, angeordnet sein, die nicht im Regulärbetrieb Verwendung finden und beim Ausfall eines Magnetrons zuschaltbar sind.
Alternativ oder in Kombination ist die Steuer- oder Regelungsvorrichtung über eine Überwachung oder Erkennung an den Magnetronen respektive deren Leistungsaufnahme geeignet zu erkennen, ob die Funktion gewährleistet ist und wird automatisch weitere Magnetrone mit der notwendigen Leistung zuschalten, falls nicht.
Die Steuer- oder Regelungsvorrichtung ist geeignet lokale Flächengewichtserhöhungen, insbesondere quer zur Produktionsrichtung auftretende Flächengewichtserhöhungen, in dem Material über eine Weg-/Zeit-Verfolgung im Strahlungsraum mit einer höheren Leistung zu beaufschlagen und hierzu die Magnetrone in entsprechender zeitlicher und geometrischer Anordnung anzusteuern.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden Einzelheiten und Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
1 schematische Seitenansicht (oben) und einer zugehörigen schematischen Draufsicht (unten) einer Vorrichtung mit einem in Produktionsrichtung durch einen Durchlaufofen und eine Doppelbandpresse geführten Strang aus Material,
2 eine Draufsicht auf den Deckel des Strahlungsraumes des Durchlaufofens mit einer beispielhaften Anordnung der Hohlleiter,
3 einen Schnitt X3 in Produktionsrichtung nach 2 durch den Strahlungsraum und
4 eine beispielhafte Darstellung eines Leistungsprofils zur Herstellung einer Werkstoffplatte aus lignozellulosem Material und entsprechender Randabschaltung der außen liegenden Reihen an Magnetronen.
1 zeigt oben eine schematische Seitenansicht und unten eine zugehörige schematischen Draufsicht einer Vorrichtung mit einem in Produktionsrichtung 15 durch einen Durchlaufofen 1 und einer kontinuierlich arbeitenden Presse 2 mit zwei endlos umlaufenden und das strangförmige Material 3 durch die Presse 2 ziehenden Stahlbändern. Das Material 3 wird dabei auf einem Transportband 10 von links durch den Durchlaufofen 1 transportiert, dort in einem Strahlungsraum 14 erwärmt, der Presse 2 übergeben und dort zu einem Produkt 8 verpresst und ausgehärtet.
Je nach Ausführungsform der Vorrichtung kann für einen höheren Wirkungsgrad nicht nur von einer oberen oder unteren Flächenseite aus ein Strahlungsraum 14 angeordnet sein, sondern auch von der andere Flächenseite ein Strahlungsraum 14‘ das Material 3 mit Mikrowellen beaufschlagen. Dies kann insbesondere notwendig sein, wenn mangels Eindringtiefe der Mikrowellen von einer Seite her das Material 3 nicht ausreichend durchwärmen kann oder wenn die Leistung zur Erwärmung erhöht werden soll. Der Durchlaufofen 1 weist um den Strahlungsraum 14 neben einem abschirmenden Gehäuse 11 noch Absorber 12 auf, die ein- und auslaufseitig überschüssige Mikrowellen absorbieren und neben den dort nur angedeuteten Schleusen den Austritt von Mikrowellen aus dem Durchlaufofen 1 verhindern. Zur Anpassung an verschiedene Höhen und Breiten des durchlaufenden Materials 3 sind die Schleusen und/oder die Absorber 12 höhen- und/oder breitenverstellbar ausgeführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Steuer- oder Regelvorrichtung 17 auf, die in der Lage ist die Mehrzahl an Magnetrone 4 zur Herstellung von Mikrowellen in ihrer Leistung anzusteuern. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Steuer- oder Regelvorrichtung 17 einzelne oder gruppierte Magnetrone 4 ansteuern kann. Bevorzugt steht die Steuer- oder Regelvorrichtung 17 in Wirkverbindung mit einer Speichervorrichtung und/oder einer Recheneinheit, die bereits Rezepte oder vorgegebene Rahmendaten zur Einstellung des Durchlaufofens 1 respektive der Magnetrone 4 enthält. Insbesondere können hier Berechnungsgrundlagen abgelegt sein, anhand derer die Steuer- oder Regelvorrichtung 17 in Verbindung mit Eingaben des Bedienpersonals hinsichtlich der Art des Materials 3 und/oder des zu produzierenden Produktes 8 Vorschläge oder Einstellungen verwirklicht, mit denen der Durchlaufofen 1 in Verbindung mit der nachfolgenden Presse 2 in einem optimalen und für das Material 3 unschädlichen Bereich arbeiten kann.
In einer alternativen oder kombinierenden Ausgestaltung können in Produktionsrichtung 15 Messvorrichtungen 16 vor dem Durchlaufofen 1, Messvorrichtungen 18 nach dem Durchlaufofen 1 und vor der Presse 2 für das Material 3 angeordnet sein. Alternativ oder in Kombination kann vorgesehen sein eine Messvorrichtung 20 für das Produkt 8 am Auslauf der Presse 2 anzuordnen. Allen diesen genannten oder evtl. weiteren Messvorrichtungen ist gemein, dass diese in Wirkverbindung mit der Steuer- oder Regelvorrichtung 17 stehen und an diese ihre Messergebnisse übertragen können. Diese Messungen sind die Grundlage für Steuer- oder Regelalgorithmen und verursacht in der Steuer- oder Regelvorrichtung 17 die Generierung und Übertragung entsprechender Steuerbefehle an den Durchlaufofen 1 respektive die dort angeordneten Magnetrone 4.
Alternativ oder in Kombination können weitere vorhergehende Vorrichtungen der Produktionsstätte respektive der Leitstand der Anlage zur Übermittlung von Daten in Wirkverbindung mit der Steuer- oder Regelvorrichtung 17 stehen.
Diese Messvorrichtungen 16, 18, 20 können bevorzugt dafür geeignet sein über die Breite 19 des Materials 3 respektive des Produktes 8 abschnittsweise Messungen vorzunehmen.
Wie aus 1 weiter entnehmbar ist das Material 3 auf dem Transportband 10 in einer gegenüber der Breite 19 geringen Höhe aufgebracht. Bevorzugt wird das Material 3 in dieser Breite 19 in der nachfolgenden Presse 2 zum Produkt 8 verpresst. Das Material 3 ist somit vorzugsweise strangförmig, weist dabei eine obere und eine untere Flächenseite auf, wobei eine Flächenseite auf dem Transportband 10 aufliegt und bildet zwei Ränder 7 aus. Die Position der Ränder 7 auf dem Transportband 10 ist erfahrungsgemäß variierend, insbesondere durch den Bandverlauf während der Aufgabe des Materials 3 auf das Transportband 10, durch Veränderungen bei der Besäumung oder einer Produktumstellung. Auch kann der spätere Bandverlauf im Bereich des Durchlaufofens 1 dazu führen, dass das Transportband 10 nicht immer in der gleichen Position durch den Durchlaufofen 1 geführt wird.
2 zeigt eine Draufsicht in Produktionsrichtung 15 von unten nach oben auf den Deckel 22 des Strahlungsraumes 14 in einem Schnitt X2-X2 aus 3. 3 zeigt die korrespondierende Ansicht eines Schnittes X3-X3 durch den Strahlungsraum 14 nach 2, wobei die Produktionsrichtung 15 in die Zeichenebene gerichtet ist.
In der Zusammenschau der beiden 2 und 3 ergibt sich folgende Ausgestaltung des Strahlungsraumes 14. Die Magnetrone 4 sind bevorzugt separat in einem Schrank 13 und zur besseren Zugänglichkeit, insbesondere für Wartungs- oder Austauschzwecke, seitlich des Strahlungsraumes 14 angeordnet. Der Schrank 13 weist Durchbrechungen auf, durch den die mit den Magnetronen 4 verbundenen Hohlleiter 5 die Mikrowellen zum Strahlungsraum 14 leiten und dort über die Austrittsöffnungen 6, korrespondierend mit Öffnungen im Deckel 22 in den Strahlungsraum 14 eingeben. In der Draufsicht ist erkennbar, dass die Austrittsöffnungen 6 in mehreren Reihen R (R_n, R_n+1) quer zur Produktionsrichtung 15 und Spuren S (S_n, S_n+1) längs zur Produktionsrichtung 15 angeordnet sind.
Die Art und Weise der Anordnung der Austrittsöffnungen 6 an dem Strahlungsraum 14 ist abhängig von der Verwendung des Durchlaufofens 1, von der Frequenz der Mikrowellenstrahlung, welche einen Einfluss auf die Größe der Hohlleiter 5 und damit auf die Austrittsöffnungen 6 hat, und insbesondere auch von der Art und dem Volumen des zu erwärmenden Materials 3. Es kann daher möglich sein nur eine geringe Anzahl von Magnetronen 4 zu verwenden, wobei mindestens zwei angeordnet sein müssen. Diese bilden dann eine Reihe in einer beliebigen Richtung. Bevorzugt wird aber vorgesehen, dass zumindest mehrere Magnetrone 4 in einer Reihe R angeordnet sind und in mittels der Steuer- oder Regelvorrichtung 17 mit einem differenzierten Leistungsprofil 9 angesteuert werden können. Bereits eine Reihe R, ggfs. nicht unbedingt quer aber winkelig (außer parallel) zur Produktionsrichtung ermöglicht die differenzierte Erwärmung des Materials 3 über die Breite 19.
Insbesondere kann mit einer entsprechenden Anordnung und/oder Ausrichtung der Austrittsöffnungen 6 der Hohlleiter 5 ein differenziertes Erwärmungsprofil im Material 3 respektive ein differenziertes Leistungsprofil 9 der Magnetrone 4 eingesteuert werden. Die Möglichkeiten hierfür sind Vielfältig.
Nach 3 kann ein zweiter Strahlungsraum 14‘ vorgesehen sein, der ersten Strahlungsraum 14 hinsichtlich dem Material 3 gegenüberliegend und damit unterhalb des Transportbandes 10 angeordnet ist. Dieser kann vorzugsweise die gleiche Konfiguration an Magnetronen/Hohlleitern/Austrittsöffnungen aufweisen wie der Strahlungsraum 14. Das hier zu erwärmende Material 3 weist eine vorgegebene Breite 19 auf und liegt auf dem durch den Durchlaufofen 1 fahrenden Transportband 10. Das Material 3 ist im Wesentlichen strangförmig ausgebildet, weist zwei Flächenseiten auf und jeweils einen Rand 7.
Verwendung einer einzelnen Spur S mit jeweils einer Austrittsöffnung 6 je Reihe R:
Es ergibt sich die Möglichkeit das Material 3 in Produktionsrichtung 15 mit differenzierten Leistungen L anzusteuern, beispielsweise einer ansteigenden Leistungstreppe (R₁ = 20%, R₂ = 40%, R₃ = 60%, R₄ = 80%, R₅ = 100% bei mind. 5 Reihen). Dies kann von Vorteil sein, wenn das Material 3 beispielsweise unterkühlt oder gefroren vorliegt und ggfs. mit Wasser beaufschlagt wurde. Alternativ kann auch andersherum die Leistungstreppe verwendet werden, wenn erst eine starke Erwärmung und anschließend eine Homogenisierung der Wärme im Material 3 mit geringerer Mikrowellenstärke unterstützt werden soll.
Verwendung einer einzelnen Reihe R mit jeweils einer Austrittsöffnung 6 je Spur S:
Es ergibt sich die Möglichkeit das Material 3 quer zur Produktionsrichtung 15 mit differenzierten Leistungen L anzusteuern, beispielsweise einer vom Rand 7 des Material 3 zur Längsmittenlinie 21 hin ansteigenden Erwärmung (S₁ = 25%, S₂ = 50%, S₃ = 75%, S₄ = 50%, S₅ = 25% bei mind. 5 Spuren). Wie oben bereits ausgeführt sind die Möglichkeiten vielfältig und nicht alle abschließend beschreiben.
Verwendung mehrerer Reihe R_n, R_n+1 mit Austrittsöffnung 6 und mehreren Spuren Spur S_n, S_n+1 nach 2:
Es lassen sich sehr komplexe Leistungsprofile L in und quer zur Produktionsrichung einstellen. Es ergibt sich somit in einer 3D-Ansicht ein dreidimensionales Leistungsprofil durch Einstellung unterschiedlicher Leistungen in verschiedenen Magnetronen 4. Insbesondere wäre zur optimierten Erwärmung auch die Raum-Zeit-Komponente und der Erwärmungsgrad samt Durchlaufgeschwindigkeit bei der Erwärmung respektive in der Steuer- oder Regelungsvorrichtung 17 zu berücksichtigen.
In einem einfachen Ausführungsbeispiel nach 4 für ein Leistungsprofil 9 wird wie in 3 dargestellt ein Material 3 einer Breite 19 durch den Strahlungsraum 14 gefördert. Nach 4 und 2 ist die Anzahl der Spuren S gleich 16. Durch die Möglichkeit alle Magnetrone 4 einzeln oder in Gruppen anzusteuern, werden nun die Magnetrone 4, die mit den Austrittsöffnungen 6 der Spuren S₁, S₂ links und S₁₅, S₁₆ rechts in Wirkverbindung stehen, deaktivert und weisen eine Leistung L = 0 % auf, da sie direkt oberhalb eines Bereiches angeordnet sind, der nicht vom Material 3 belegt wird. Damit der Randbereich des Materials 3 nur geringfügig erwärmt wird, werden die Magnetrone 4 der Spuren S₃, S₄ links und S₁₃, S₁₄ rechts der Austrittsöffnungen 6, die am Rand 7 des Materials 3 angeordnet sind, mit nur der halben notwendigen Leistung L = 40% betrieben. Die weiter innen zur Längsmittenlinie 21 liegenden Bereiche des Materials 3 werden mit einer Leistung L = 80% der Magnetrone beaufschlagt und entsprechend erwärmt. Für diesen einfachen Anwendungsfall können die nachfolgenden Reihen Rn + 1 entsprechend das gleiche Leistungsprofil 9 abbilden, wie in 4 dargestellt.
In vorteilhafter Art und Weise ist die Verwendung einer Vielzahl an Reihen R und Spuren S in einem Verfahren zur Schonung der Magnetrone 4 durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der Magnetrone 4 möglich. Unter dem Ein- und Ausschalten wird nicht die Leistungstaktung beschrieben, die in der Regel zur Einstellung der Leistung L eines Magnetrons verwendet wird, sondern das Pausieren der Magnetrone zum Erhalt der Leistungsfähigkeit und zur Vermeidung von Überhitzungen, also eine Verwendungstaktung.
In einem einfachen plausiblen Beispiel könnte der Durchlaufofen wie folgt betrieben werden:
Bei der Berechnung der notwendigen Leistung zur Erwärmung des Materials auf eine vorgegebene Temperatur ergibt sich bei einer Nutzung aller vorhandenen Magnetrone 4 die Notwendigkeit, diese mit 35% der Nennleistung zu betreiben, wobei der Einfachheit halber davon ausgegangen wird, dass alle Magnetrone 4 mit der gleichen Leistung L arbeiten würden. Es wird nun festgelegt, dass bei einer Anordnung der Austrittsöffnungen 6 wie in 2 n = 6 für R_N und S_n gilt. Es ergeben sich somit 36 Austrittsöffnungen 6 bei sechs Reihen R und sechs Spuren S. Um die Magnetrone 4 zu schonen wird nun ein laufender Betrieb vorgeschlagen, bei dem zwar die Magnetrone 4 aller Spuren S Verwendung finden, aber die Reihen R mit geraden n und die Reihen R mit ungeradem n im Wechsel eingeschaltet werden. Dafür wird die Nennleistung der aktiven 18 Magnetrone 4 (36/2) verdoppelt, so dass diese mit einer Nennleistung von 70% betrieben werden. Ein unnötiger Dauerbetrieb der Magnetrone 4 wird somit vermieden.
Bezugszeichenliste

1: Durchlaufofen
2: Presse
3: Material
4: Magnetron
5: Hohlleiter
6: Austrittsöffnung
7: Rand
8: Produkt
9: Leistungsprofil
10: Transportband
11: Gehäuse
12: Absorber
13: Schrank
14: Strahlungsraum
15: Produktionsrichtung
16: Messvorrichtung
17: Steuer- oder Regelvorrichtung
18: Messvorrichtung
19: Breite
20: Messvorrichtung
21: Längsmittenlinie
22: Deckel
R: Reihe der Austrittsöffnungen quer zu 15
S: Spur der Austrittsöffnungen in 15
L: Leistung von 4

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

WO 2005046950 A1 [0003]
EP 2247418 B1 [0007]

Claims

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, umfassend einen Durchlaufofen (1) zur kontinuierlichen Erwärmung von Material (3) auf einem endlos umlaufenden Transportband (10) und einer in Produktionsrichtung (15) nachgeschalteten Presse (2), wobei der Durchlaufofen (1) eine Mehrzahl an Magnetronen (4) zur Erzeugung von elektromagnetischen Wellen und Hohlleiter (5) mit Austrittsöffnungen (6) zur Einspeisung der Wellen in einen Strahlungsraum (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) zur Ansteuerung einzelner oder gruppierter Magnetrone (4) angeordnet ist, um diese mit unterschiedlichen Leistungen (L) zur Erstellung eines differenzierten Leistungsprofils (9), bevorzugt in und/oder quer zur Produktionsrichtung (15), zu betreiben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (6) der Hohlleiter (5) in zumindest einer im Wesentlichen parallelen Ebene zum Transportband (10) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass runde, rechteckige und/oder ovale Hohlleiter (5) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (6) längs und quer zur Produktionsrichtung (15) in Reihen (R) und Spuren (S) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer versetzten Anordnung der Austrittsöffnungen in Produktionsrichtung (15) die Flächen der Austrittsöffnungen (6) der benachbarter Spuren (S) Sn, Sn±1 längs zur Produktionsrichtung (15) beabstandet, angrenzend oder überlappend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) geeignet ist ausgehend vom Material (3) und/oder dem herzustellenden Produkt (8) vorgegebene Leistungsprofile (9) abzurufen und im Durchlaufofen (1) einzustellen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Messvorrichtung (16, 18, 20) zur, bevorzugt abschnittsweisen, Prüfung des Materials (3) und/oder des Produktes (8) oder weitere vorhergehende Vorrichtungen der Produktionsstätte respektive der Leitstand der Anlage in Wirkverbindung mit der Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) zur Steuerung oder Regelung der Leistung (L) der Magnetrone (4) respektive des Leistungsprofiles (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetrone (4) mit einer Leistung von 0,5 bis 20 kW, vorzugsweise bis 6 kW, angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlungsraum (14) ein passives und/oder aktives Verteilungsmittel für die elektromagnetischen Wellen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Aktivierung oder Inaktivierung des Verteilungsmittel angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Transportbandes (10) oder eine Messvorrichtung für die Geschwindigkeit des Transportbandes (10) in Wirkverbindung mit der Steuer- und Regelvorrichtung (17), insbesondere zum Abgleich der Leistungstaktung und/oder der Verwendungstaktung der Magnetrone (4) gegenüber dem Vorschub des Materials (3), angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des Durchlaufofens (1) auf verschiedene Breiten (19) und/oder variierender Positionen des Materials (3) auf dem Transportband (10) die Magnetrone (4) der außerhalb des Materials (3) angeordneten Spuren (S) entsprechend in ihrer Leistung (L) reduzierbar oder abschaltbar angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Redundanz der Vorrichtung weitere Magnetrone, bevorzugt ganze Reihen (Rx) an Magnetronen, angeordnet sind, die beim Ausfall von Magnetronen entsprechend zuschaltbar sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) für eine Überwachung oder Erkennung von Leistungseinschränkungen respektiver defekter Magnetronen geeignet ist und über diese die Zuschaltung der notwendigen Leistung oder weiterer Magnetrone automatisch erfolgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) geeignet ist lokale Flächengewichtserhöhungen, insbesondere quer zur Produktionsrichtung auftretende Flächengewichtserhöhungen, in dem Material (3) über eine Weg-/Zeit-Verfolgung mit einer höheren Leistung (L) zu beaufschlagen und zu einer entsprechenden Ansteuerung der Magnetrone (4) geeignet ist.