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Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen zur Erwärmung von Material mittels Mikrowellen nach Anspruch 1.
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Bei der Herstellung von Werkstoffplatten, insbesondere Holzwerkstoffplatten aus lignozellulosehaltigem Material ist es bekannt das zu einem Vlies gestreute Material vor dem Verpressen in einer Presse vorzuwärmen. Durch die höhere Wärme zu Beginn der Verpressung benötigt die Presse weniger Zeit um das Vlies vollständig durchzuheizen. Entsprechend kann die Presse kürzer ausgelegt oder schneller betrieben werden. Bewährt haben sich insbesondere Heißluft- oder Dampfvorwärmsysteme oder die Verwendung von hochfrequenter Strahlung, beispielsweise Mikrowellen, 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.
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So ist es beispielsweise aus der
DE 197 18 772 A1 bekannt, das zu einem Vlies gestreute Material vor einem Einführen in eine beheizte, vorzugsweise kontinuierlich arbeitende Presse Mikrowellen auszusetzen, um so einen anschließenden Aufheiz- und Pressvorgang zu beschleunigen. Das Erwärmen mit Mikrowellen hat den Vorteil, dass die gewünschte Wärme unmittelbar im Produkt erzeugt wird, indem die Mikrowellen in das Produkt eindringen, absorbiert werden und dort vorhandene Wassermoleküle oder andere elektrische Dipole zu Schwingungen anregen. Im Gegensatz dazu wird bei der Verwendung von Heizplatten oder Heißluftvorwärmsystemen oder ähnlichem die Wärme im Wesentlichen von außen aufgebracht, wodurch eine vollständige Durchdringung des zu fertigenden Produktes mit dieser Wärme nicht immer gewährleistet sein kann. Bei mittels Mikrowellen vorgewärmten Produkten ist in der beheizten Presse eine derartige Wärmeverteilung festzustellen, bei der auch der Kern eines Produktes eine gewünschte Temperatur erreicht, ohne dass beim Verpressen an den weiter außenliegenden Bereichen bereits kritische Temperaturen überschritten sind.
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Gegenüber der Verwendung von Dampfvorwärmsystemen hat die Verwendung von Mikrowellen den Vorteil, dass keine zusätzliche Feuchtigkeit in das zu verpressende Material während der Vorwärmung eingebracht wird. Bedingt durch die zusätzliche Feuchtigkeit, welche mit den Dampfvorwärmsystemen eingebracht wird, ist das Material vor dem Aufbringen auf das Transportband derart zu trocknen, dass die Maximalfeuchte des Materials vor dem Verpressen durch Hinzufügen von Feuchtigkeit, beispielsweise Dampf, nicht überschritten wird. Dies führt bereits in der Vorbehandlung des Materials zu einer intensiven Trocknung des Materials und einen hohen Energieverbrauch.
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Bei der Verwendung von Mikrowellen oder Hochfrequenzstrahlung in einem Durchlaufofen zur Erwärmung des Materials kann auf ein intensives Trocknen des Materials unter Maximalfeuchte im Vorfeld verzichtet werden, was sich positiv auf die Energiebilanz auswirkt.
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Bei bekannten Mikrowellenöfen, wie sie im Bereich der Gastronomie oder auch im Haushalt zum Einsatz kommen, ist üblicherweise eine hermetisch abgegrenzte Behandlungskammer vorgesehen, die nach außen hin bezüglich des Austretens von Mikrowellen dicht abzuschließen ist.
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Im Gegensatz hierzu wird bei dem hier beschriebenen Durchlaufofen das zu behandelnde Material auf ein für die Strahlung, insbesondere Mikrowellen, durchlässiges Transportband abgelegt und von diesem durch den Behandlungsraum transportiert, wobei das zu behandelnde Material sowohl von unten als auch ggf. von oben gleichmäßig mit Mikrowellen bestrahlt wird.
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Problematisch ist dabei, dass das Transportband auf Grund der Anforderungen der Transparenz für Mikrowellenstrahlung aus Kunststoff besteht, beispielsweise aus Polyester, so dass es bei seiner Bewegung über einen die Wandungskammer nach unten abdeckenden Platte ggf. zu elektrostatischen Aufladungen kommen kann, da derartige Platten ebenfalls aus einem mikrowellendurchlässigen Kunststoff, beispielsweise aus Polypropylen, bestehen, so dass für eine homogene Erwärmung des Materials auch Strahlung unterhalb des Materials und somit unterhalb des Bodenbereiches in den Behandlungsraum eingebracht und von Material absorbiert werden kann.
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Bei der Relativbewegung des Transportbandes gegenüber diesen Bodenbereichen kann es aufgrund triboelektrischer Effekte zur Trennung von Ladungen und damit zu einer elektrostatischen Aufladung kommen. Diese überträgt sich und wirkt sich auch auf das zu behandelnde Material. Dadurch tendieren einzelne aufgeladene Partikel des Materials dazu sich aus der Matte bzw. dem Vlies, insbesondere von dessen Oberfläche, während des Transports durch den Durchlaufofen, zu lösen.
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Derart gelöste Partikel setzen sich dann innerhalb des Behandlungsraumes insbesondere an exponierten Stellen ab. Hier bilden sich entsprechende Agglomerate. Diese können zu Betriebsstörungen unterschiedlichster Art führen, sei es, dass sie eine gleichmäßige Verteilung der Mikrowellen innerhalb des Behandlungsraumes stören, sei es, dass sie wachsen und sich ab einer bestimmten Größe lösen und auf den Materialkuchen zurückfallen, was in diesem zu unerwünschten Ungleichmäßigkeiten führen kann, oder sei es sogar, dass sie sich bei ungünstigen Konstellationen entzünden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein derartiges Ansammeln von elektrostatisch aufgeladenen Partikeln innerhalb des Behandlungsraumes zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird für den Durchlaufofen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Transportband mit wenigstens einem Deionisationselement zusammenwirkt.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass über das Deionisationselement die störenden elektrostatischen Aufladungen von dem Transportband zumindest größtenteils entfernt werden können, so dass die oben beschriebenen negativen Effekte vermieden werden können.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Deionisationselement als eine geerdete metallische Rolle ausgeführt. In einer derartigen Rolle, die über eine Seite des Transportbandes rollt und dabei in engem Kontakt mit diesem ist, können die elektrostatischen Ladungen aufgenommen und über die Erde abgeführt werden.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, auf den beschriebenen Weg bedarfsweise elektrische Ladungen, insbesondere entgegengesetzte Ladungen, dem Transportband zuzuführen.
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Es ist bevorzugt, die metallische Rolle auch als Umlenkrolle des Transportbandes zu verwenden. Zum einen kann auf diese Weise die Anzahl der benötigten Bauelemente innerhalb einer entsprechenden Vorrichtung minimal gehalten werden. Zum anderen wird eine Umlenkrolle vom Transportband über einen größeren Abschnitt dieses Umfanges umgriffen, so dass eine innige Verbindung der Umlenkrolle und des Transportbandes gegeben ist.
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Alternativ als auch zusätzlich kann vorgesehen sein das Deionisationselement bürstenförmig als Bürste auszubilden. Hierfür eignen sich insbesondere Gummi- oder Kohlefaserbürsten. Auch über derartige Bürsten ist eine effektive Deionisation des Transportbandes möglich.
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Alternativ können auch Elektroden in Form von Sprühelektroden und/oder Entladeelektroden vorgesehen sein, um elektrostatische Ladungen kontinuierlich auf das Transportband aufzugeben oder von diesem abzunehmen. Derartige Bauelemente sind als Deionisationselemente zwar etwas aufwendiger in der Konstruktion und Integration in die Gesamtvorrichtung. Sie zeigen aber eine besonders gute Wirkung und sind insbesondere auch bedarfsweise regel- bzw. steuerbar.
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Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass das Deionisationselement oberhalb und/oder unterhalb des Transportbandes angeordnet ist. Hierdurch kann die Ladung von der Oberseite als auch von der Unterseite des Transportbandes abgezogen werden.
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Vorzugsweise sind mehrere Deionisationselemente entlang des Bandweges des Transportbandes, insbesondere vor dem Eintritt des Transportbandes in den Behandlungsraum, angeordnet. Ladungen, die sich zwischenzeitlich auf dem Transportband abgesammelt haben, können so zeitnah wieder abgezogen werden und es kommt zu keinem Aufbau einer großen Ladungsmenge auf dem Transportband. Insbesondere vor dem Eintritt des Transportbandes in die Absorptionskammer bzw. den Behandlungsraum ist eine Deionisierung des Transportbandes vorteilhaft, um mit möglichst geringer Aufladung des Transportbandes in den Behandlungsraum einzutreten.
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Alternativ oder in Kombination liegt das Deionisationselement flächig an dem Transportband an. Hierdurch wird das Transportband auf der gesamten anliegenden Fläche deionisiert.
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Bevorzugt ist entlang des Bandesweges des Transportbandes eine Messvorrichtung zur Messung der Aufladung des Transportbandes angeordnet. Gerade bei der Verwendung von Elektroden, welche auch entgegengesetzte Ladungen auf das Transportband aufbringen können, kann gezielt entgegengesetzte Ladung auf das Transportband aufgebracht werden oder das Transportband sogar entgegengesetzt aufgeladen werden.
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Es ist bevorzugt, dass das Deionisationselement das Transportband vollständig entladen oder mit entgegengesetzter Ladung aufladen kann.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass das Transportband zumindest teilweise antistatisch ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in den Kunststoff des Transportbandes Metall- oder Kohlefaserfäden eingebettet sind oder dass im Transportband Stoffketten zur Leitung der Ladung vorhanden sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt:
- 1 die Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In der 1 erkennt man eine Prinzipskizze eines Durchlaufofens 4 zur Erwärmung von Material 2, insbesondere von lignozellulosehaltigem Material 2, wie es beispielsweise in der Holzwerkstoffindustrie für die Herstellung von Holzwerkstoffplatten eingesetzt wird. Lignozellulosehaltiges Material 2, wie beispielsweise Späne oder Fasern,, wird auf ein endlos umlaufendes Transportband 1 zu einer Matte bzw. einem Vlies gestreut und in Produktionsrichtung 3 einem hier nur symbolisch dargestellten Durchlaufofen 4 zugeführt. Der Durchlaufofen 4 umfasst einen Behandlungsraum 7, in welchem das Material 2, welches hier in Form einer Matte bzw. eines Vlieses vorliegt, mit Strahlung 5, insbesondere mit Mikrowellenstrahlung, von unten und/oder oben bestrahlt wird.
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Bei Bedarf kann dabei die Oberseite des Materials 2 mittels eines weiteren Transportbandes 8 abgedeckt werden, das mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Material 2 durch den Behandlungsraum 7 mitläuft. Das obere Transportband 8, das auf dem Material 2 aufliegt, hat zum einen die Funktion, die Oberfläche des als Matte vorliegenden Materials 2 zu schützen, wenn dieses durch den Durchlaufofen 4 hindurchläuft, und andererseits verhindert es auch, dass sich Partikel, beispielsweise Produktfasern, Staub etc., leicht von der Oberfläche des Materials 2 lösen.
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Im Behandlungsraum 7 wird die Strahlung 5 vorzugsweise oberhalb und/oder unterhalb des Materials 2 eingebracht um eine gleichmäßige Erwärmung des Materials 2 zu gewährleisten. Die Strahlung 5 kann mittels (nicht dargestellten) Mikrowellenerzeugern außerhalb des Durchlaufofens 4 erzeugt werden und mittels Wellenleiter über Öffnungen 6 in den Behandlungsraum 7 des Durchlaufofens 4 eingekoppelt werden. Alternative kann die Strahlung 5 auch innerhalb des Behandlungsraumes 7 erzeugt werden, wodurch auf Wellenleiter und die korrespondierenden Öffnungen 6 verzichtet werden kann. Die Strahlungserzeuger zur Erzeugung der Strahlung 5 innerhalb des Behandlungsraumes 7 bzw. die Öffnungen 6 für den Eintritt der Strahlung 5 in den Behandlungsraum 7 sind bevorzugt in einem Abstand vom Material 2 angeordnet um eine räumliche, insbesondere auch gleichmäßige Ausbreitung der Strahlung 5 im kompletten Behandlungsraum 7 zu ermöglichen.
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In Produktionsrichtung 3 vor und/oder nach dem Behandlungsraum 7 sind im hier dargestellten Beispiel Absorptionskammern 9 angeordnet, mit denen verhindert wird, dass in dem Behandlungsraum 7 eingebrachte Strahlung 5, insbesondere Mikrowellenstrahlung, in ungewünschter Weise aus dem hier dargestellten Durchlaufofen 4 austreten kann. In den Absorptionskammern 9 wird die Rest-Strahlung, welche nicht vom Material 2 absorbiert wurde auf Absorptionselemente, beispielsweise Wasserspeicher oder Platten aus keramischen Materialien, geleitete, an welchen die Rest-Strahlung in Wärme umgewandelt und vernichtet wird.
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Im Bereich des Behandlungsraumes 7 läuft das untere Transportbandband 1 mit seiner Unterseite über eine für die Strahlung 5 bzw. Mikrowellen durchlässige Platte 7. Statt einer Platte 7 aus für Mikrowellen durchlässigen Material kann auch eine Gitterkonstruktion oder vergleichbares vorgesehen sein, welches die Strahlung 5 durchtreten lässt und gleichzeitig eine Tragefunktion übernehmen kann, so dass das untere Transportband 1, das mit dem Gewicht der Matte belastet ist, nicht durchhängt.
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Da das Transportband 1, 8 und die Platte 7 aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, kommt es aufgrund triboelektrischer Effekte zu einer elektrostatischen Aufladung. Die dabei am Transportband 1, 8 auftretenden Ladungen werden von diesem zum Teil an das Material 2 abgegeben, das sich damit ebenfalls elektrostatisch auflädt oder bereits, beispielsweise durch die Streuung, eine elektrostatische Aufladung besitzt. Einzelne Partikel des Materials 2, insbesondere soweit sie am Rand angeordnet sind, lösen sich aufgrund dieser elektrostatischen Aufladung bzw. durch das durch die Ladungstrennung erzeugte elektrische Feld aus dem Material 2 und fliegen dann insbesondere in den Behandlungsraum 7.
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Um dies zu verhindern, werden die das Transportband 1, 8 umlenkenden Rollen 11 mit einer Erdung 12 versehen. Damit werden über die elektrisch leitend ausgebildeten Rollen 11 statische Aufladungen abgeführt. Hierbei ist von Vorteil, dass das Transportband 1, 8 die Rollen 11 in einem größtmöglichen Umschlingungswinkel umgibt, um so einen besonders innigen Kontakt zwischen Transportband 1, 8 und Rollen 11 zu erreichen.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass Bürsten 13 aus Gummi oder aus Kohlefaser mit ihren ggf. elektrisch leitenden Borsten über das Transportband 1, 8 streifen, um so elektrostatische Aufladungen von dem Transportband 1,8 abnehmen zu können. Die Bürsten 13 wie auch die Rollen 11 können sowohl oberhalb als auch unterhalb des Transportbandes 1, 8 angeordnet sein. Hierdurch werden von beiden Flächenseiten des Transportbandes 1, 8 Ladungen abgezogen, da diese sich im Transportband 1, 8 nicht bewegen können und nahezu ortsfest sitzen. Insbesondere die Bürste 13 kann als eine Bürste 13 ausgebildet sein, welche über die gesamte Breite des Transportbandes 1, 8 wirkt. Alternativ können auch mehrere Bürsten 13, welche nebeneinander oder versetzt zueinander angeordnet sind, die Ladungen vom Transportband 1, 8 abziehen.
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Eine Konstruktion dieser Art kann sowohl alternativ als auch zusätzlich zu der Erdung 12 der Rollen 11 vorgesehen werden.
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Als letztes sind in der 1 zwei Elektroden 14, 15 zu erkennen, die sich ebenso wie die Rollen 11 oder die Bürste 13 quer über die gesamte Breite des Transportbandes 1, 8 erstrecken oder zumindest abschnittsweise ausgebildet sind. Diese Elektroden 14, 15 können mit ihren Spitzen 16 entweder mit einem Abstand vom Transportband 1, 8 angeordnet sein oder aber dieses Transportband 1, 8mit ihren Spitzen 16 berühren.
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Im ersteren Fall können die Elektroden 14, 15 als Sprühelektroden genutzt werden. In diesem Fall werden bedarfsweise negative Ladungen auf das Transportband 1, 8 aufgesprüht, während im zweiten Fall, bei der Verwendung der Elektroden 14, 15, als Entladeelektroden, überschüssige Ladungen vom Transportband 1, 8 abgenommen werden.
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Eine vorbeschriebenen Elemente führen dazu, dass die triboelektrisch bedingte elektrostatische Aufladung insbesondere des Transportbandes 1, 8 kompensiert wird, so dass innerhalb des Durchlaufofens 4 die Effekte vermieden werden, die durch Auftreten von elektrostatischen Aufladungen verursacht werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transportband
- 2
- Material
- 3
- Produktionsrichtung
- 4
- Durchlaufofen
- 5
- Strahlung
- 6
- Öffnungen
- 7
- Behandlungsraum
- 8
- Transportband
- 9
- Absorptionskammer
- 10
- Platte
- 11
- Rolle
- 12
- Erdung
- 13
- Bürste
- 14
- Elektrode
- 15
- Elektrode
- 16
- Spitze
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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