WO2016180886A1 - Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen herstellung von werkstoffen - Google Patents

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WO2016180886A1
WO2016180886A1 PCT/EP2016/060574 EP2016060574W WO2016180886A1 WO 2016180886 A1 WO2016180886 A1 WO 2016180886A1 EP 2016060574 W EP2016060574 W EP 2016060574W WO 2016180886 A1 WO2016180886 A1 WO 2016180886A1
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WO
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magnetrons
power
control
conveyor belt
production
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Application number
PCT/EP2016/060574
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reto PATTIS
Helmut Bauser
Original Assignee
Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/18—Auxiliary operations, e.g. preheating, humidifying, cutting-off
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/24—Moulding or pressing characterised by using continuously acting presses having endless belts or chains moved within the compression zone

Definitions

  • the invention relates to a device for the continuous production of materials, preferably for the production of material plates of substantially non-metallic material, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a process for the continuous production of materials, preferably for the production of material plates of substantially non-metallic material, according to the preamble of claim 16.
  • WO 2005 046 950 A1 has disclosed a particle or chipboard and a method for its production.
  • This particle plate consists of at least three layers, the outer layers are made of fine material, whereas the middle layer consists of coarser material.
  • it is intended to produce the plate basically with low material content, only a higher proportion of material to be scattered at the points of the plate, which is later required for the incorporation of fittings or fasteners to compounds to make with other parts.
  • a basis weight profile is produced across the width or length of the nonwoven, which of course can also generate different nonwoven heights in consequence.
  • the density does not necessarily have to be different. If, however, the nonwoven is pressed uniformly across the width, or passes through a press nip which is uniform across the width, it will have different densities due to the different basis weights.
  • a method and a device for heating a nonwoven in front of a press is known from EP 2 247 418 B1.
  • 20 to 300 microwave generators with a magnetron power of 3 to 50 kW and a frequency range of 2400 - 2500 MHz are to be arranged in a continuous furnace per press surface side.
  • the large number of generators and the frequency used, which are necessary for the device and the method advantageously result in a small size of the radiation openings in the boiler room at the microwave frequency used.
  • the disclosure teaches the skilled person only that a plurality of microwave generators are used with the same power and should be controlled accordingly evenly.
  • microwave space it is also generally known to homogenize the microwaves within a heating chamber, hereinafter called radiation space, by means of suitable devices.
  • suitable devices are for example metallic rotary blades.
  • the material to be heated can stand on rotating turntables.
  • magnetrons Even in a continuous furnace charged with several microwave generators, hereafter called magnetrons, such a homogenization of the radiation within the radiation space may be useful, even if the material to be heated is continuously guided by a conveyor belt through the radiation space.
  • the above device also has the disadvantage that no width adjustment is provided, since it is assumed that in addition to the loss of radiation in the absorbers, the radiation is predominantly and substantially evenly absorbed in the material.
  • the above device has the disadvantage that different material widths and heights can be driven by the proposed width and height adjustment of the locks easily in and out of the continuous furnace, but at narrow widths and at the same time large volume of the material, the power loss of the continuous furnace is disproportionate is high.
  • the object of the present invention is to develop the device and the method so that the disadvantages described above can be avoided.
  • the probability of failure of the device is to be reduced by an emergency program in case of failure of one or a few magnetrons is established.
  • the invention is based on a device for the continuous production of materials, preferably for the production of material plates of substantially non-metallic material, comprising at least one continuous furnace for the continuous heating of material on an endlessly circulating conveyor belt and further comprises a downstream in the production direction press, wherein the continuous furnace has a plurality of magnetrons for generating electromagnetic waves and waveguides with outlet openings for feeding the waves into a radiation space.
  • the stated object is achieved for the device in that a control or regulating device is arranged for controlling individual or grouped magnetrons in order to operate them with different powers for producing a differentiated power profile, preferably in and / or transversely to the production direction.
  • the invention has recognized that, depending on the application and the embodiment of the device, it may be appropriate to arrange only one track or row of outlet openings at an angle, along and / or transversely to the production direction.
  • the material is preferably present as an endless strand on the conveyor belt and has two surface sides, wherein one of these surface sides rests on the conveyor belt and has at least two edges in the production direction.
  • outlet openings of the waveguide are arranged in at least one substantially parallel plane to the conveyor belt. There may be several levels provided with different distances to the material.
  • rectangular and / or oval waveguides are preferably arranged.
  • the surfaces of the outlet openings of the adjacent tracks S n , S n + 1 spaced along the production direction are arranged adjacent or overlapping.
  • control or regulating device starting from the material and / or the product to be produced suitably retrieve given power profiles and set in a continuous furnace.
  • the industrial production plants in question are usually suitable for producing a variety of different products as well as different sizes of a single product.
  • the operator or an automated detection of the incoming material via a control or regulating device can specify a retrievable default setting of the magnetrons.
  • At least one measuring device for testing the material and / or the product can be arranged in operative connection with the control or regulating device for controlling or regulating the power of the magnetrons or the power profile. It is particularly advantageous if the measuring device has sections over the width, particularly preferably in the same tracks as the continuous furnace magnetrons / outlet openings, is adjustable. Additionally or alternatively, further preceding devices of the production facility or the control station of the plant can be arranged in operative connection with the control or regulating device for controlling or regulating the power of the magnetrons or the power profile.
  • the measuring device will lift before and after the continuous furnace on the basis weight, the density, the humidity, the temperature, the volume and / or the position of the material on the conveyor belt.
  • the same or similar parameters are measured by the measuring device after the press.
  • Each existing measuring device transmits the measured values to the control or regulating device for automated comparison of the actual values with the predetermined desired values.
  • the temperature difference T before and after the continuous furnace of importance which in particular also differentiated across the width at different heights and / or basis weights
  • the material can change its size and in particular its position on the conveyor belt, wherein so far only the lock technology at the inlet and at the outlet of the continuous furnace have been controlled.
  • an influence on the existing magnetrons can now be taken even with a relatively narrow arranged on the conveyor belt material by, for example, operated only the magnetrons above the material.
  • the magnetrons, under whose outlet openings no material is transported, are switched off.
  • possibly outside tracks of the magnetrons are automatically switched off or on.
  • magnetrons with a power of 0.5 to 20 kW, preferably used up to 6 kW.
  • a passive and / or active distribution means for the electromagnetic waves can be arranged in the radiation space.
  • a distribution means is known as a wobbler (engl.) In the art and usually a sheet of geometric shape, which is arranged in an active version movable (rotatable).
  • means for activating or deactivating the distribution means are arranged in the continuous furnace.
  • these means may be suitable for covering or removing the distribution medium from the radiation chamber.
  • the drive, or its control, of the conveyor belt or a measuring device for the speed of the forming belt be arranged in operative connection with the control and regulating device. This should be used to perform a balance between the power clocking and / or the use timing of the magnetrons versus the feed of the material. It should be avoided that caused by the intermittent operation of the magnetron local overheating or insufficiently heated areas in the material.
  • the magnetrons of the tracks arranged outside the material can be correspondingly arranged to be reducible or switchable in their power.
  • the solution of the stated problem for a method is that the magnetrons are individually or grouped controlled with different powers to operate them with a differentiated power profile, preferably in and / or transverse to the production direction.
  • the magnetrons are driven by a control or regulating device. This is particularly suitable for retrieving and setting predefined power profiles based on the material and / or the product to be produced.
  • the material and / or the product can be checked by means of at least one measuring device, preferably in sections longitudinally and / or transversely, and the corresponding measured values of the control or regulating device for controlling or regulating the magnetrons or the power profile can be transmitted.
  • a passive and / or active distribution means for the electromagnetic waves in the radiation space can be deactivated during the heating of the material. This deactivation can be carried out, for example, by covering or by moving out of the radiation space.
  • a power profile of the magnetrons is adjusted so that sets a higher temperature of the material, starting from the edges to the longitudinal center line of the material. This is particularly desirable when due to the material, the binder, the moisture in or on the material forms a flow during the pressing, which is directed towards the narrow sides of the material.
  • the material is additionally heated by the heated fluid flow in the vicinity of the edges. It can now cause the edges of the material to overheat on a uniformly heated material. To avoid this, the edges are heated less strongly.
  • At least one track on the edge, ie the outside of the track, is correspondingly reduced or switched off in its power.
  • magnetrons preferably entire rows (Rx) of magnetrons, may be arranged which are not used in regular operation and can be connected in the event of the failure of a magnetron.
  • control or regulating device is suitable for detecting via a monitoring or detection on the magnetrons or their power consumption, whether the function is guaranteed and will automatically switch on further magnetrons with the necessary power, if not.
  • the control or regulating device is suitable for applying local surface weight increases, in particular surface weight increases occurring transversely to the production direction, in the material via a path / time tracking in the radiation space with a higher power and to control the magnetrons in a corresponding temporal and geometric arrangement.
  • the device is suitable for carrying out the method but also independently operable.
  • FIG. 1 schematic side view (top) and an associated schematic plan view (bottom) of a device with a guided in the direction of production through a continuous furnace and a double belt press strand of material
  • 2 is a plan view of the lid of the radiation space of the continuous furnace with an exemplary arrangement of the waveguide
  • Fig. 3 shows a section X3 in the production direction of Figure 2 through the radiation space
  • 4 shows an exemplary representation of a power profile for producing a material plate made of lignocellulosic material and corresponding edge deactivation of the outer rows of magnetrons.
  • Figure 1 shows above a schematic side view and below an associated schematic plan view of a device with a production direction 15 through a continuous furnace 1 and a continuously operating press 2 with two endlessly rotating and the strand-like material 3 by the press 2 pulling steel strips.
  • the material 3 is transported on a conveyor belt 10 from the left through the continuous furnace 1, there heated in a radiation space 14, passed the press 2 and there pressed into a product 8 and cured.
  • the material 3 to apply microwaves. This may be necessary in particular if, due to the lack of penetration of the microwaves from one side, the material 3 can not sufficiently heat through or if the power for heating purposes is to be increased.
  • the continuous furnace 1 has around the radiation space 14 in addition to a shielding housing 11 nor absorber 12, the inlet and outlet side absorb excess microwaves and prevent the leakage of microwaves from the continuous furnace 1 in addition to the only indicated there locks.
  • the locks and / or the absorber 12 are height and / or width adjustable.
  • the device according to the invention has a control or regulating device 17 which is capable of controlling the majority of magnetrons 4 for the production of microwaves in their power.
  • the control or regulating device 17 can control individual or grouped magnetrons 4.
  • the control or regulating device 17 is in operative connection with a storage device and / or a computing unit that already contains prescriptions or predetermined frame data for setting the continuous furnace 1 or the magnetrons 4.
  • calculation bases can be stored here on the basis of which the control or regulating device 17, in conjunction with inputs of the operating personnel with respect to the type of material 3 and / or the product 8 to be produced, realizes proposals or settings with which the continuous furnace 1 in conjunction with the following Press 2 can work in an optimal and harmless for the material 3 area.
  • measuring devices 16 can be arranged in front of the continuous furnace 1, measuring devices 18 after the continuous furnace 1 and in front of the press 2 for the material 3 in the production direction.
  • measuring devices 20 for the product 8 may be provided to arrange a measuring device 20 for the product 8 at the outlet of the press 2. All these mentioned or possibly further measuring devices have in common that they are in operative connection with the control or regulating device 17 and can transmit their measurement results to them. These measurements are the basis for control or regulating algorithms and causes in the control or regulating device 17 the generation and transmission of corresponding control commands to the continuous furnace 1 or the magnetrons 4 arranged there.
  • further preceding devices of the production site or the control station of the installation for transmitting data may be in operative connection with the control or regulating device 17.
  • These measuring devices 16, 18, 20 may preferably be suitable for making measurements in sections over the width 19 of the material 3 or of the product 8.
  • the material 3 is applied to the conveyor belt 10 in a height which is small relative to the width 19.
  • the material 3 is pressed in this width 19 in the subsequent press 2 to the product 8.
  • the material 3 is therefore preferably strand-shaped, has an upper and a lower surface side, wherein a surface side rests on the conveyor belt 10 and forms two edges 7.
  • the position of the edges 7 on the conveyor belt 10 is known to vary, in particular by the belt during the task of the material 3 on the conveyor belt 10, by changes in the trimming or product conversion.
  • the later band profile in the area of the continuous furnace 1 can lead to the fact that the conveyor belt 10 is not always guided in the same position through the continuous furnace 1.
  • Figure 2 shows a plan view in the production direction 15 from bottom to top on the cover 22 of the radiation space 14 in a section X2-X2 of Figure 3.
  • Figure 3 shows the corresponding view of a section X3-X3 through the radiation space 14 of Figure 2, wherein the Production direction 15 is directed to the drawing plane.
  • the combination of the two FIGS. 2 and 3 results in the following embodiment of the radiation space 14.
  • the magnetrons 4 are preferably arranged separately in a cabinet 13 and laterally of the radiation space 14 for better accessibility, in particular for maintenance or replacement purposes.
  • the cabinet 13 has openings through which the waveguides 5 connected to the magnetrons 4 guide the microwaves to the radiation space 14 and enter them there via the outlet openings 6, corresponding to openings in the lid 22 into the radiation space 14.
  • the outlet openings 6 are arranged in several rows R (R n , R n + 1 ) transversely to the production direction 15 and tracks S (S n , S n + 1 ) along the production direction 15.
  • the manner of arrangement of the outlet openings 6 on the radiation space 14 is dependent on the use of the continuous furnace 1, the frequency of the microwave radiation, which has an influence on the size of the waveguide 5 and thus on the outlet openings 6, and in particular of the It may therefore be possible to use only a small number of magnetrons 4, wherein at least two must be arranged. These then form a row in any direction. Preferably, however, it is provided that at least a plurality of magnetrons 4 are arranged in a row R and can be controlled by means of the control or regulating device 17 with a differentiated power profile 9. Already a row R, if necessary not necessarily transverse but angular (except parallel) to the production direction allows the differentiated heating of the material 3 across the width 19.
  • a differentiated heating profile in the material 3 or a differentiated power profile 9 of the magnetrons 4 can be controlled.
  • the possibilities are manifold.
  • a second radiation space 14 ' can be provided, the first radiation space 14 being arranged opposite to the material 3 and thus below the conveyor belt 10.
  • This can preferably have the same configuration of magnetrons / waveguides / outlet openings as the radiation space 14.
  • the material 3 to be heated here has a predetermined width 19 and lies on the moving through the continuous furnace 1 conveyor belt 10.
  • the material 3 is formed substantially strand-shaped has two surface sides and one edge 7 each.
  • the magnetrons 4 of the tracks S 3 , S 4 left and S 13 , S 14 right of the outlet openings 6, which are arranged on the edge 7 of the material 3, with only half the power required L 40% operated.
  • the subsequent rows Rn + 1 can correspondingly map the same power profile 9 as shown in FIG.
  • the use of a plurality of rows R and tracks S in a method for protecting the magnetrons 4 by alternately switching on and off of the magnetrons 4 is possible. Turning on and off does not describe the power timing that is usually used to set the power L of a magnetron, but pausing the magnetrons to maintain performance and prevent overheating, ie, use timing.
  • the continuous furnace could be operated as follows:

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren 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. Die Erfindung soll die Aufgabe lösen auf verschiedene Betriebsmodi für den Durchlaufofen reagieren zu können und insbesondere das verwendete Material in einer möglichst optimalen Art und Weise für die spätere Verpressung aufzuwärmen. Die Erfindung besteht darin, 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. (1491)

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR KONTINUIERLICHEN HERSTELLUNG VON WERKSTOFFEN
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 Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 16.
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 und das Verfahren 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 Rn, Rn+1 und Spuren Sn, Sn+1 angeordnet sein.
Bei einer versetzten Anordnung der Austrittsöffnungen in Produktionsrichtung können die Flächen der Austrittsöffnungen der benachbarter Spuren Sn, Sn+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
Figure eolf-appb-I000001
T 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.
Die Lösung der gestellten Aufgabe für ein Verfahren besteht darin, dass die Magnetrone einzeln oder gruppiert mit verschiedenen Leistungen angesteuert werden, um diese mit einem differenzierten Leistungsprofils, bevorzugt in und/oder quer zur Produktionsrichtung, zu betreiben.
Bevorzugt werden die Magnetrone durch eine Steuer- oder Regelungsvorrichtung angesteuert. Diese ist insbesondere dazu geeignet ausgehend vom Material und/oder dem herzustellenden Produkt vorgegebene Leistungsprofile abzurufen und einzustellen.
Bevorzugt kann mittels zumindest einer Messvorrichtung, bevorzugt abschnittsweise längs und/oder quer, das Material und/oder das Produkt überprüft werden und die entsprechenden Messwerte der Steuer- oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Magnetrone respektive des Leistungsprofiles übermittelt werden.
Bei Einstellung eines Leistungsprofiles oder differenzierter Leistungen verschiedener Magnetrone kann während der Erwärmung des Materials ein passives und/oder aktives Verteilungsmittel für die elektromagnetischen Wellen im Strahlungsraum deaktiviert werden. Diese Deaktivierung kann beispielsweise durch Abdecken oder durch Herausfahren aus dem Strahlungsraum durchgeführt werden.
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.
Die Vorrichtung ist zur Durchführung des Verfahrens geeignet aber auch eigenständig betreibbar.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden Einzelheiten und Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 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,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Deckel des Strahlungsraumes des Durchlaufofens mit einer beispielhaften Anordnung der Hohlleiter,
Fig. 3 einen Schnitt X3 in Produktionsrichtung nach Figur 2 durch den Strahlungsraum und
Fig. 4 eine beispielhafte Darstellung eines Leistungsprofils zur Herstellung einer Werkstoffplatte aus lignozellulosem Material und entsprechender Randabschaltung der außen liegenden Reihen an Magnetronen.
Figur 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 Figur 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.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht in Produktionsrichtung 15 von unten nach oben auf den Deckel 22 des Strahlungsraumes 14 in einem Schnitt X2-X2 aus Figur 3. Figur 3 zeigt die korrespondierende Ansicht eines Schnittes X3-X3 durch den Strahlungsraum 14 nach Figur 2, wobei die Produktionsrichtung 15 in die Zeichenebene gerichtet ist.
In der Zusammenschau der beiden Figuren 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 (Rn, Rn+1) quer zur Produktionsrichtung 15 und Spuren S (Sn, Sn+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 Figur 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 Rn, Rn+1 mit Austrittsöffnung 6 und mehreren Spuren Spur Sn, Sn+1 nach Fig. 2:
Es lassen sich sehr komplexe Leistungsprofile L in und quer zur Produktionsrichtung 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 Figur 4 für ein Leistungsprofil 9 wird wie in Figur 3 dargestellt ein Material 3 einer Breite 19 durch den Strahlungsraum 14 gefördert. Nach Figur 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 Figur 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 Figur 2 n=6 für RN und Sn 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

Claims (30)

  1. 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.
  2. 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.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass runde, rechteckige und/oder ovale Hohlleiter (5) angeordnet sind.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Aktivierung oder Inaktivierung des Verteilungsmittel angeordnet sind.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten aus im Wesentlichen nichtmetallischem 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 die Magnetrone (4) einzeln oder gruppiert mit verschiedenen Leistungen (L) angesteuert werden, um diese mit einem differenzierten Leistungsprofils (9), bevorzugt in und/oder quer zur Produktionsrichtung (15), zu betreiben.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetrone (4) durch eine Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) angesteuert werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) geeignet ist ausgehend vom Material (3), dem Aufbau des Materials (3) und/oder dem herzustellenden Produkt (8) vorgegebene Leistungsprofile (9) abzurufen und einzustellen.
  19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Messvorrichtung (16, 18, 20), bevorzugt abschnittsweise längs und/oder quer, das Material (3) und/oder das Produkt (8) überprüft wird und die entsprechenden Messwerte der Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) zur Steuerung oder Regelung der Magnetrone (4) respektive des Leistungsprofiles (9) übermittelt werden.
  20. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetrone (4) mit einer Leistung von 0,5 bis 20 kW, vorzugsweise bis 6 kW, zur Erwärmung verwendet werden.
  21. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Erwärmung des Materials (3) mit unterschiedlichen Leistungen (L) der Magnetrone (4) ein passives und/oder aktives Verteilungsmittel im Strahlungsraum (14) für die elektromagnetischen Wellen deaktiviert wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass über den Antrieb des Transportbandes (10) oder eine Messvorrichtung die Geschwindigkeit des Transportbandes (10) ermittelt und der Messwert der Steuer- und Regelvorrichtung (17), insbesondere zum Abgleich der Leistungstaktung und/oder der Verwendungstaktung der Magnetrone (4) gegenüber dem Vorschub des Materials (3), übermittelt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass quer zur Produktionsrichtung ein Leistungsprofil (9) der Magnetrone (4) eingestellt wird, das sich ausgehend von den Rändern (7) bis hin zur Längsmittenlinie (21) des Materials (3) eine höhere Temperatur des Materials (3) einstellt.
  24. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Material (3) mit unterschiedlichem Flächengewichtsprofil über die Breite (19) ein entsprechendes Leistungsprofil (9) der Magnetrone (4) quer zur Produktionsrichtung (15) eingesteuert wird, wobei die Bereiche unterschiedlichen Flächengewichts mit unterschiedlichen Leistungen der elektronmagnetischen Wellen beaufschlagt werden.
  25. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von Holz oder holzähnlichem Material (3) mit einem unterschiedlichem Flächengewichtsprofil über die Breite (19) die Magnetrone (4) mit Austrittsöffnungen (6) im Wesentlichen oberhalb der Bereiche höheren Flächengewichts mit einer höheren Leistung (L) betrieben werden als die Magnetrone (4) mit Austrittsöffnungen (6) oberhalb der Bereiche geringeren Flächengewichts.
  26. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anordnung von mehreren Reihen (R ) an Magnetronen (4) bei Ausfall eines Magnetrons (4) und dessen Energieeintrags in das Material (3) ein oder mehrere andere Magnetrone (4) der zugehörigen und/oder der benachbarten Spuren (S) durch Steigerung ihrer Leistung (L) den Ausfall kompensieren oder bei bereits bei maximaler Leistung (L) der Magnetrone (4) durch Abschaltung der ganzen Reihe (R) der Ausfall kompensiert wird und die Geschwindigkeit des Transportbandes (10) entsprechend reduziert wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei verschiedenen Breiten (19) des Materials (3) und/oder variierender Position des Materials (3) auf dem Transportband (10) zumindest eine am Rand (7) angeordnete Spur (S) der Magnetrone (4) entsprechend in ihrer Leistung (L) reduziert oder abgeschaltet wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Redundanz der Vorrichtung weitere Magnetrone, bevorzugt ganze Reihen (Rx) an Magnetronen, angeordnet sind, die nicht im Regulärbetrieb Verwendung finden und beim Ausfall eines Magnetrons zuschaltbar sind.
  29. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuer- oder Regelungsvorrichtung (17) über eine automatisierte Überwachung oder Erkennung an den Magnetronen respektive deren Leistungsaufnahme erkannt wird und die Zuschaltung der notwendigen Leistung oder weitere Magnetrone automatisch erfolgt.
  30. Verfahren nach Anspruch 16, 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 hierzu die Magnetrone (4) in entsprechender zeitlicher und geometrischer Anordnung ansteuert.
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