WO2016180889A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen erwaermen von material - Google Patents

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WO2016180889A1
WO2016180889A1 PCT/EP2016/060580 EP2016060580W WO2016180889A1 WO 2016180889 A1 WO2016180889 A1 WO 2016180889A1 EP 2016060580 W EP2016060580 W EP 2016060580W WO 2016180889 A1 WO2016180889 A1 WO 2016180889A1
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outlet openings
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magnetrons
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continuous
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PCT/EP2016/060580
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Helmut Bauser
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Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B32B37/1027—Pressing using at least one press band
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for continuously heating materials of substantially non-metallic material, according to the preamble of claim 1.
  • Hot air or steam preheating or the use of high-frequency radiation (HF, MW) for preheating in microwave continuous furnaces, referred to below as the continuous flow furnace, have proven successful.
  • the physical principle is based on the conversion of electromagnetic energy into heat energy in the absorption of microwaves by the material to be heated.
  • 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 already the material to be heated is continuously guided by a conveyor belt through the radiation space.
  • a disadvantage of the above-mentioned prior art is that despite the above-mentioned possibilities to even out the radiation in the radiation space, z. Wobble, moving material, the result of heating is too irregular. Emerging heat or under heated areas cause problems in the curing of the material in the press. In particular, in the production of material plates such inhomogeneities in the temperature profile lead to reduced transverse tensile strength of the material plate and thus to rejects or inferior material.
  • the object of the present invention is to develop the device and the method so that the uniform heating of the material is ensured.
  • the invention relates to a device for continuously heating materials of substantially non-metallic material, comprising a continuous furnace for the continuous heating of material on an endlessly circulating conveyor belt, wherein the continuous furnace a plurality of magnetrons for generating electromagnetic waves and waveguides with outlet openings for feeding the waves in a radiation space, and wherein the outlet openings of the waveguides have a major axis.
  • the stated object of the device is achieved in that at least two outlet openings, which are arranged in and / or transverse to the production direction as next neighbor, the main axes of the outlet openings form an angle greater than 0 ° and / or the line connecting the centers of gravity of the surfaces the outlet openings forms an angle greater than 0 ° to the perpendicular to the production direction.
  • the main axis is understood to mean the longest axis of the outlet openings of the waveguides, unless otherwise defined.
  • the main axis is understood to mean the longer perpendicular bisector, the perpendicular bisector in the case of square outlet openings, the longest diameter for oval outlet openings, and the diameter for round outlet openings.
  • the distance between the centers of gravity of the surfaces of the outlet openings in and across the production direction is considered for this purpose alone. From the smallest distance of the focal points across the production direction, the next neighbor results across the production direction, from the smallest distance in the production direction results in the nearest neighbor in the direction of production.
  • the invention has recognized that the arrangement of the outlet openings of the waveguide in radiant space is of particular importance.
  • the present invention thus has the advantage that by selectively rotating the main axes of outlet openings, and / or rotating the line connecting the centers of gravity of the surfaces of the outlet openings relative to the vertical to the production direction of at least two outlet openings, which as the nearest neighbor in and / or across are arranged to the production direction, the heat input into the material can be influenced to a particular extent and in particular leads to a homogenization of the heat input.
  • the temperature distribution in the material thus becomes more homogeneous, which ultimately also affects the properties of the material.
  • Hitzeester thus area in which an increased energy input takes place during the transport of the material in the continuous furnace, can be prevented in an advantageous manner.
  • the material is thoroughly heated, which also has a beneficial effect on subsequent processes.
  • the number of outlet openings or the magnetrons is ultimately dependent on the material to be heated.
  • the arrangement of the outlet openings according to the present invention also enables a targeted incorporation of heat tailored to the material.
  • the vectors of the microwave radiation now enter at different angles in the material, which can lead to different levels of excitation in the material itself. It is also advantageous that areas which were not previously detected by microwave radiation or which were heated only indirectly by means of microwave radiation can now also be exposed to microwave radiation by the targeted arrangement of the outlet openings, which are arranged as nearest neighbors.
  • 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.
  • the angle between the main axes of the outlet openings is chosen to be less than or equal to 180 °, preferably less than or equal to 90 °.
  • the angle between the connecting line of the centers of gravity of the surfaces of the outlet openings is selected to the vertical to the production direction less than 90 °.
  • the measurement of the angle of the connecting line of the centers of gravity of the surfaces of the outlet openings can be carried out from the perpendicular to the production direction to the connecting line as well as from the connecting line to the perpendicular to the production direction.
  • the main axes of the outlet openings are perpendicular to each other.
  • This "pattern" of the outlet openings, which are arranged as nearest neighbors, on the one hand can be limited only locally, but also be arranged in the entire continuous furnace.
  • a press is downstream of the continuous furnace in the production direction.
  • the transport distance between the continuous furnace and the press should be as short as possible, whereby the material suffers only a minimal heat loss.
  • the device may be suitable for the continuous production of materials, preferably for the production of material plates.
  • material boards are understood in particular wood-based panels such as chipboard, fiber or OSB boards, but also plastic plates or other plates, which can be produced by means of a press, in particular by means of a continuous press.
  • plastic plates or other plates which can be produced by means of a press, in particular by means of a continuous press.
  • a control or regulating device for controlling individual or grouped magnetrons is arranged in order to operate these with different powers for producing a differentiated power profile, preferably in and / or transversely to the production direction.
  • the microwave input can thus be controlled or regulated not only on the arrangement of the outlet openings, but also on the performance.
  • the outlet openings of the waveguide are arranged in one or more planes parallel or at an angle to the plane of the conveyor belt.
  • round, square, rectangular and / or oval waveguides are arranged with corresponding outlet openings. Only waveguides of a cross section or a variety of outlet openings, but also different waveguides can be mixed.
  • the outlet openings are arranged longitudinally and transversely to the production direction in rows and tracks. It can thus be a global or regular arrangement of the outlet openings, which is interrupted locally by the arrangement of the outlet openings at an angle of their semi-axes or the line connecting the centers of gravity perpendicular to the direction of production.
  • control or regulating device is suitable to retrieve predetermined power profiles based on the material and / or the product to be manufactured and set in the continuous furnace.
  • the magnetrons Preferably have the magnetrons have a different performance. Depending on the material, it may be advantageous, in particular from an energetic point of view, to equip individual magnetrons with lower power in advance.
  • magnetrons with a power of 0.5 to 20 kW, preferably up to 6 kW, arranged.
  • a passive and / or active distribution means for the electromagnetic waves is arranged in the radiation space. In this way, a further homogenization of the distribution of the waves can be achieved, which ultimately beneficial effect on the heat input into the material.
  • outlet openings are arranged rotatably manually or by means of the control and regulating device. This allows targeted control of the outlet openings and thus the energy input into the material. This opens up the possibility that the material may change during the process and the device can be changed accordingly adapted to the new material without set-up times.
  • 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 and
  • 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 may include a control device 17 capable of driving the plurality of magnetrons 4 to produce 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.
  • 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.
  • the main axes 23 of two outlet openings 6 are shown by way of example in FIG. 2 in the lower left corner.
  • the main axes 23 of the rectangular outlet openings 6 form an angle of 90 ° to each other. Seen from the lower left outlet opening 6, the outlet opening 6 arranged next door in the same row R1 forms the next neighbor transversely to the production direction 15; the outlet opening 6 arranged in the row S2, in which the main axis 23 is drawn, forms the next neighbor in the production direction 15 ,
  • connection line 25 encloses an angle to the perpendicular to the production direction 15.
  • 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.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erwärmen von Materialien aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, umfassend einen Durchlaufofen (1) zur kontinuierlichen Erwärmung von Material (3) auf einem endlos umlaufenden Transportband (10), 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, und wobei die Austrittsöffnungen (6) der Hohlleiter (5) eine Hauptachse besitzen. Die Erfindung zeichnet aus, dass bei zumindest zwei Austrittsöffnungen (6), welche in und/oder quer zur Produktionsrichtung (15) als nächster Nachbar angeordnet sind, die Hauptachsen (23) der Austrittsöffnungen (6) einen Winkel größer 0° einschließen und/oder die Verbindungslinie (25) der Schwerpunkte (24) der Flächen der Austrittsöffnungen (6) einen Winkel größer 0° auf die Senkrechte zur Produktionsrichtung (15) einschließt.

Description

VORRICHTUNG ZUM KONTINUIERLICHEN ERWAERMEN VON MATERIAL
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Erwärmen von Materialien aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Dem kontinuierlichen Erwärmen von Material, insbesondere aus im Wesentlichen nicht metallischem Material, kommt in vielen Bereichen der Herstellung von Produkten und Zwischenprodukten eine entscheidende Rolle zu.
Insbesondere bei der Verpressung von zerkleinerter respektive aufgeschlossener Biomasse, Holz oder holzähnlichen Werkstoffen zu Werkstoffplatten ist das kontinuierliche Erwärmen des Materials von entscheidender Bedeutung. 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.
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 bereits 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, dass trotz der oben genannten Möglichkeiten die Strahlung im Strahlungsraum zu vergleichmäßigen, z. B. Wobbler, bewegtes Material, das Ergebnis der Erwärmung zu unregelmäßig ist. Entstehende Hitzenester oder zu wenig erwärmte Bereiche sorgen für Probleme bei der Aushärtung des Materials in der Presse. Insbesondere bei der Herstellung von Werkstoffplatten führen derartige Inhomogenitäten im Temperaturprofil zu verminderten Querzugfestigkeiten der Werkstoffplatte und damit zu Ausschuss oder minderwertigem Material.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Vorrichtung und das Verfahren so weiter zu entwickeln, dass die gleichmäßige Erwärmung des Materials sichergestellt wird.
Die Erfindung geht dabei von einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Erwärmen von Materialien aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, umfassend einen Durchlaufofen zur kontinuierlichen Erwärmung von Material auf einem endlos umlaufenden Transportband, wobei der Durchlaufofen eine Mehrzahl an Magnetronen zur Erzeugung von elektromagnetischen Wellen und Hohlleiter mit Austrittsöffnungen zur Einspeisung der Wellen in einen Strahlungsraum aufweist, und wobei die Austrittsöffnungen der Hohlleiter eine Hauptachse besitzen.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe für die Vorrichtung dadurch gelöst, dass bei zumindest zwei Austrittsöffnungen, welche in und/oder quer zur Produktionsrichtung als nächster Nachbar angeordnet sind, die Hauptachsen der Austrittsöffnungen einen Winkel größer 0° einschließen und/oder die Verbindungslinie der Schwerpunkte der Flächen der Austrittsöffnungen einen Winkel größer 0° auf die Senkrechte zur Produktionsrichtung einschließt.
Unter der Hauptachse wird im Folgenden die längste Achse der Austrittsöffnungen der Hohlleiter verstanden soweit nichts anderweitig definiert. Unter Hauptachse ist bei rechteckigen Austrittsöffnungen die längere Mittelsenkrechte, bei quadratischen Austrittöffnungen die Mittelsenkrechte, bei ovalen Austrittsöffnungen der längste Durchmesser und bei runden Austrittsöffnungen der Durchmesser zu verstehen. Für die Anordnung als nächster Nachbar wird hierfür allein der Abstand der Schwerpunkte der Flächen der Austrittsöffnungen in und quer zur Produktionsrichtung betrachtet. Aus dem geringsten Abstand der Schwerpunkte quer zur Produktionsrichtung ergibt sich der nächste Nachbar quer zur Produktionsrichtung, aus dem geringsten Abstand in Produktionsrichtung ergibt sich der nächste Nachbar in Produktionsrichtung.
Die Erfindung hat erkannt, dass die Anordnung der Austrittsöffnungen der Hohlleiter in Strahlungsraum besondere Bedeutung zukommt. Die vorliegende Erfindung hat somit den Vorteil, dass durch ein gezieltes verdrehen der Hauptachsen von Austrittsöffnungen, und/oder verdrehen der Verbindungslinie der Schwerpunkte der Flächen der Austrittsöffnungen gegenüber der Senkrechten auf die Produktionsrichtung von zumindest zwei Austrittsöffnungen, welche als nächster Nachbarn in und/oder quer zur Produktionsrichtung angeordnet sind, der Wärmeeintrag in das Material im besonderen Maße beeinflusst werden kann und insbesondere zu einer Homogenisierung des Wärmeeintrages führt. Die Temperaturverteilung im Material wird somit homogener, was sich letztendlich auch auf die Eigenschaften des Materials ausübt. Hitzenester, somit Bereich, in welche ein erhöhter Energieeintrag während des Transports des Material im Durchlaufofen stattfindet, können in vorteilhafter Weise unterbunden werden. Das Material wird gleichmäßig durchgewärmt, was sich auch für daran anschließende Prozesse vorteilhaft auswirkt. Die Anzahl der Austrittsöffnungen respektive der Magnetrone ist letztendlich abhängig von dem zu erwärmenden Material. Die Anordnung der Austrittsöffnungen nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht aber auch ein auf das Material abgestimmtes gezieltes Einbringen von Wärme. Durch eine so versetzte Anordnung der Austrittsöffnungen nach der vorliegenden Erfindung treten die Vektoren der Mikrowellenstrahlung nun unter unterschiedlichen Winkeln in das Material ein, was zu unterschiedlich starken Anregungen im Material selbst führen kann. Weiterhin vorteilhaft ist auch, dass Bereiche, die bisher nicht durch Mikrowellenstrahlung erfasst wurden oder welche nur indirekt mittels Mikrowellenstrahlung erwärmt wurden, nun auch durch die gezielte Anordnung der Austrittsöffnungen, welche als nächste Nachbarn angeordnet sind, mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt werden können.
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.
In bevorzugter Weise wird der Winkel zwischen den Hauptachsen der Austrittsöffnungen kleiner oder gleich 180°, vorzugsweise kleiner oder gleich 90° gewählt.
Alternativ oder kombinierbar wird der Winkel zwischen der Verbindungslinie der Schwerpunkte der Flächen der Austrittsöffnungen auf die Senkrechte zur Produktionsrichtung kleiner 90° gewählt. Die Messung des Winkels der Verbindungslinie der Schwerpunkte der Flächen der Austrittsöffnungen kann von der Senkrechten auf die Produktionsrichtung zur Verbindungslinie wie auch von der Verbindungslinie zur Senkrechten auf die Produktionsrichtung erfolgen.
Insbesondere bevorzugt stehen die Hauptachsen der Austrittsöffnungen senkrecht aufeinander. Dieses „Muster“ der Austrittsöffnungen, welche als nächste Nachbarn angeordnet sind, kann einerseits nur lokal begrenzt, aber auch im gesamten Durchlaufofen angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in Produktionsrichtung eine Presse dem Durchlaufofen nachgeschaltet. Die Transportstrecke zwischen dem Durchlaufofen und der Presse sollte möglichst kurz gewählt werden, wodurch das Material nur einen minimalen Wärmeverlust erleidet.
Alternativ oder in Kombination kann die Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten geeignet sein. Unter Werkstoffplatten verstehen sich insbesondere Holzwerkstoffplatten wie Span-, Faser- oder OSB-Platten, aber auch Kunststoffplatten oder andere Platten, welche mittels einer Presse, insbesondere mittels einer kontinuierlichen Presse hergestellt werden können. Gerade bei der Herstellung von Werkstoffplatten in einer kontinuierlichen Presse ermöglicht ein durch die Vorrichtung zum Erwärmen homogen erwärmtes Ausgangsmaterial ein schnelleres Verpressen des Material durch eine erhöhte Geschwindigkeit des Transportbandes oder die Presse kann an sich kürzer ausgeführt werden.
Alternativ oder ergänzend ist 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. Der Mikrowelleneintrag kann somit nicht nur über die Anordnung der Austrittsöffnungen, sondern auch über die Leistung gesteuert oder geregelt werden.
In vorteilhafter Weise sind die Austrittsöffnungen der Hohlleiter in einer oder mehreren Ebenen parallel oder winkelig zur Ebene des Transportbandes angeordnet sind.
Bevorzugt sind runde, quadratische, rechteckige und/oder ovale Hohlleiter mit entsprechenden Austrittsöffnungen angeordnet. Es können nur Hohlleiter eines Querschnittes bzw. einer Sorte an Austrittsöffnungen, aber auch verschiedene Hohlleiter gemischt angeordnet sein.
Alternativ oder ergänzend sind die Austrittsöffnungen längs und quer zur Produktionsrichtung in Reihen und Spuren angeordnet sind. Es kann somit eine globale bzw. regelmäßige Anordnung der Austrittsöffnungen bestehen, welche lokal durch die Anordnung der Austrittsöffnungen unter einem Winkel derer Halbachsen oder der Verbindungslinie der Schwerpunkte senkrecht auf die Produktionsrichtung unterbrochen ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist die Steuer- oder Regelungsvorrichtung geeignet ausgehend vom Material und/oder dem herzustellenden Produkt vorgegebene Leistungsprofile abzurufen und im Durchlaufofen einzustellen.
Vorzugsweise weisen die Magnetrone eine unterschiedliche Leistung auf. Es kann abhängig vom Material insbesondere aus energetischer Sicht vorteilhaft sein, einzelne Magnetrone mit geringerer Leistung bereits vorab auszustatten.
Bevorzugt sind Magnetrone mit einer Leistung von 0,5 bis 20 kW, vorzugsweise bis 6 kW, angeordnet.
Alternativ oder in Kombination ist im Strahlungsraum ein passives und/oder aktives Verteilungsmittel für die elektromagnetischen Wellen angeordnet. Hierdurch kann eine weitere Homogenisierung der Verteilung der Wellen erzielt werden, was sich letztendlich vorteilthaft auf den Wärmeeintrag in das Material auswirkt.
In einer weiteren Ausgestaltungsform sind Austrittsöffnungen manuell oder mittels der Steuer- und Regelvorrichtung drehbar angeordnet. Dies ermöglicht ein gezieltes Steuern der Austrittsöffnungen und damit des Energieeintrages in das Material. Es wird dadurch die Möglichkeit eröffnet, dass das Material sich während des Prozesses ändern und die Vorrichtung entsprechend ohne Rüstzeiten auf das neue Material angepasst geändert werden kann.
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
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 Vorrichtung kann eine Steuer- oder Regelvorrichtung 17 aufweisen, 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.
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.
Weiterhin sind in Figur 2 im linken unteren Eck beispielhaft die Hauptachsen 23 von zwei Austrittsöffnungen 6 eingezeichnet. In dieser beispielhaften Ausführung bilden die Hauptachsen 23 der rechteckigen Austrittsöffnungen 6 einen Winkel von 90° zueinander. Von der linken unteren Austrittsöffnung 6 aus gesehen bildet die nebenan angeordnete Austrittsöffnung 6 in derselben Reihe R1 den nächsten Nachbarn quer zur Produktionsrichtung 15, die in der Reihe S2 angeordnete Austrittsöffnung 6, in welcher die Hauptachse 23 eingezeichnet ist, bildet den nächsten Nachbarn in Produktionsrichtung 15.
Ebenso in Figur 2 in der rechten oberen Ecke beispielhaft eingezeichnet sind zwei benachbarte Austrittsöffnungen 6 angedeutet, deren Schwerpunkte 24 (durch Punkte dargestellt) der Flächen der Austrittsöffnungen 6 mit der Verbindungslinie 25 verbunden sind. Diese Verbindungslinie 25 schließt einen Winkel zur Senkrechten auf die Produktionsrichtung 15 ein.
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.
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
23 Hauptachse
24 Schwerpunkt
25 Verbindungslinie
R Reihe der Austrittsöffnungen quer zu 15
S Spur der Austrittsöffnungen in 15
L Leistung von 4

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Erwärmen von Materialien aus im Wesentlichen nichtmetallischen Material, umfassend
    einen Durchlaufofen (1) zur kontinuierlichen Erwärmung von Material (3) auf einem endlos umlaufenden Transportband (10)
    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,
    wobei die Austrittsöffnungen (6) der Hohlleiter (5) eine Hauptachse besitzen
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei zumindest zwei Austrittsöffnungen (6), welche in und/oder quer zur Produktionsrichtung (15) als nächster Nachbar angeordnet sind, die Hauptachsen (23) der Austrittsöffnungen (6) einen Winkel größer 0° einschließen und/oder die Verbindungslinie (25) der Schwerpunkte (24) der Flächen der Austrittsöffnungen (6) einen Winkel größer 0° auf die Senkrechte zur Produktionsrichtung (15) einschließt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Hauptachsen (23) der Austrittsöffnungen (6) kleiner oder gleich 180°, vorzugsweise kleiner oder gleich 90° ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Verbindungslinie (25) der Schwerpunkte (24) der Flächen der Austrittsöffnungen (6) auf die Senkrechte zur Produktionsrichtung (15) kleiner 90° ist.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptachsen (23) der Austrittsöffnungen (6) senkrecht aufeinander stehen.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Produktionsrichtung (15) eine Presse (2) nachgeschaltet ist.
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, bevorzugt zur Herstellung von Werkstoffplatten geeignet ist.
  7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, 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.
  8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (6) der Hohlleiter (5) in einer oder mehreren Ebenen parallel oder winkelig zur Ebene des Transportbandes (10) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass runde, quadratische, rechteckige und/oder ovale Hohlleiter (5) mit entsprechenden Austrittsöffnungen (6) angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (6) längs und quer zur Produktionsrichtung (15) in Reihen (R) und Spuren (S) angeordnet sind.
  11. 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.
  12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetrone (4) unterschiedliche Leistungen aufweisen.
  13. 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.
  14. 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.
  15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (6) manuell oder mittels der Steuer- und Regelvorrichtung (17) drehbar angeordnet sind.
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