WO2018154094A1 - Verfahren zum betreiben eines durchlaufofens und durchlaufofen - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines durchlaufofens und durchlaufofen Download PDF

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WO2018154094A1
WO2018154094A1 PCT/EP2018/054617 EP2018054617W WO2018154094A1 WO 2018154094 A1 WO2018154094 A1 WO 2018154094A1 EP 2018054617 W EP2018054617 W EP 2018054617W WO 2018154094 A1 WO2018154094 A1 WO 2018154094A1
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continuous furnace
absorption
radiation
temperature
power
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PCT/EP2018/054617
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Inventor
Ulrich Wilmsen
Volker Reichardt
Original Assignee
Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/76—Prevention of microwave leakage, e.g. door sealings
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    • H05B2206/04—Heating using microwaves
    • H05B2206/046—Microwave drying of wood, ink, food, ceramic, sintering of ceramic, clothes, hair

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a continuous furnace for continuous flow furnace
  • the heat applied substantially from the outside whereby a complete penetration of the product to be manufactured with this heat can not always be guaranteed.
  • a heat distribution is to be ascertained in the heated press in which the core of a product also reaches a desired temperature, without critical temperatures already being exceeded during pressing on the areas lying further outside.
  • the use of microwaves has the advantage that no additional moisture is introduced into the material to be compacted during preheating.
  • the material Due to the additional moisture which is introduced with the Dampfvor-40rmsystemen, the material is to be dried prior to application to the conveyor belt such that the maximum moisture content of the material before pressing by adding moisture, such as steam, is not exceeded. This leads already in the pretreatment of the material to an intensive drying of the material and a high
  • Continuous furnace for heating the material can be dispensed with intensive drying of the material under maximum moisture in advance, which has a positive effect on the energy balance.
  • the continuous furnace also has a certain amount of power, which, depending on the material and area of application, can range from a few kW up to several hundred MW or more.
  • the power input is determined for one or more materials and the corresponding "recipe" is stored, but the material may also be subject to certain material fluctuations, so that not always the optimum temperature of the material can be achieved after exiting the continuous furnace or a large part of the microwave radiation in the absorption area is destroyed.
  • Object of the present invention is therefore to provide a method for operating a continuous furnace and a continuous furnace, with the energy efficiency of the continuous furnace can be optimized, tuned and adjusted.
  • the object of the method is inventively achieved in that the
  • Power input to microwave power is controlled or regulated in the treatment room as a function of the temperature of the material after passing through the continuous furnace and / or in dependence on the measured in the absorption region residual radiation.
  • the task for the device is further by a continuous furnace for
  • Heating of material dissolved by microwaves comprising one or more microwave generators for generating radiation; a treatment room for Heating the material, wherein one or more openings for introducing the radiation are arranged in the treatment room via waveguides in the treatment room and / or the microwave generators are arranged directly in the treatment room, an endless circulating conveyor belt for transporting the material through the continuous furnace; and at least one absorption area, which is arranged before and / or after the treatment space, wherein in the absorption area at least one absorption element for absorbing residual radiation is arranged, wherein a measuring device for determining the temperature of the material after passing through the continuous furnace and / or a measuring device for determining the residual radiation in the absorption region are arranged, which with a control device for controlling or regulating the power input to microwave power in the
  • the energy input into the material via the microwave generators can be controlled or regulated directly or via the waveguides, so that the material can be precisely adjusted to a desired temperature after the continuous furnace or that the residual radiation in the absorber is reduced to a minimum.
  • the temperature of the material and the residual radiation can be measured and recorded at several points along the production direction as well as transversely to the production direction in order to control or regulate the energy distribution within the continuous furnace in addition to monitoring the temperature, for example with these measured values and the absorption behavior of the To be able to improve materials accordingly.
  • the absorption elements are preferably formed as absorption plates, which are arranged in a regular or irregular pattern in the absorption chamber. Suitable absorption elements are all materials which
  • a water tank can be arranged as absorption element.
  • the power loss in the absorption region is measured to determine the residual radiation.
  • the power loss is the amount of power generated by the residual radiation in the absorption region.
  • the power loss thus indicates the amount of power that was not absorbed by the material itself.
  • Absorption range can be determined how much power was not absorbed by the material or could not be recorded.
  • Control device may be allowed to reduce the power loss, for example, if the temperature of the material after passing through the
  • the temperature of the at least one absorption element can be measured to determine the power loss.
  • Absorption elements absorb the residual radiation in the absorption region, which is then converted into heat in the absorption elements and leads to a heating of these.
  • the residual radiation in the absorption region is preferably distributed in such a way that the absorption elements heat up uniformly.
  • the speed of the conveyor belt is controlled or regulated as a function of the temperature of the material.
  • Power controller is controlled and / or regulated in the waveguide.
  • the power input can be controlled or regulated by changing the power of the microwave generators, so that already less power input is provided by the microwave generators.
  • these power regulators can be introduced which minimize the power generated by the microwave generators in the waveguide so that less microwave power is introduced into the treatment space.
  • the temperature of the material is measured while passing through the continuous furnace.
  • the power input can be controlled or regulated by means of the control device such that the material forms a desired temperature profile, for example, a homogeneous heating or a decreasing to the outer surfaces of the material heating.
  • the material is formed as a mat or fleece.
  • the continuous furnace is the
  • Measuring device as a temperature sensor for determining the temperature of the material and / or formed in the absorption region for determining the temperature of the at least one absorption element.
  • a measuring device for determining the temperature of the material in front of the continuous furnace and / or in the material itself is arranged. This allows the
  • An alternative embodiment is characterized in that for controlling or regulating the power input, power regulators are arranged in the waveguide and / or the power of the microwave generator can be controlled or regulated.
  • the speed of the conveyor belt can preferably be controlled or regulated as a function of the temperature of the material after the continuous furnace. Choosing the right speed at which the material is transported through the continuous furnace can also influence the absorption of the material.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a continuous furnace
  • FIG. 2 shows a further schematic diagram of a continuous furnace
  • FIG. 3 shows a third schematic diagram of a continuous furnace
  • Fig. 4 shows a partial section of Figure 3 with the absorption area
  • FIG. 5 is a plan view of the partial section of Figure 4.
  • Fig. 6 is a detailed view of an absorption chamber.
  • Fig. 1 shows a section through a continuous furnace 24 for heating a material, which is formed in the present case as a non-woven or a mat 1, by means of high-frequency radiation or microwave energy in the side view.
  • a mat 1 which is usually endlessly scattered in a scattering station, is guided from a lignocellulose-containing material by means of two conveyor belts 2, 3 endlessly around deflection rollers through a treatment space 4, in which the mat 1 is exposed to radiation 5, in particular microwave radiation. is irradiated from below and / or above.
  • the two conveyor belts 2, 3 endlessly around deflection rollers
  • a treatment space 4 in which the mat 1 is exposed to radiation 5, in particular microwave radiation. is irradiated from below and / or above.
  • Conveyor belts 2, 3 are made of a permeable material for the radiation 5 and run parallel to each other, wherein the lower conveyor belt 2 carries the mat 1 and the upper conveyor belt 3 covers the mat 1 upwards.
  • the use of an upper conveyor 3 is optional, but offers some advantages.
  • the upper conveyor belt 3, which rests on the mat 1, on the one hand has the function of protecting the surface of the mat 1 as it passes through the continuous oven 24, and on the other hand also prevents material such as product fibers, dust, etc. , easily from the mat 1 triggers, fly around and then reflected in the continuous furnace 24, in particular in the area of the treatment room 4, in some places or
  • the radiation 5 is preferably introduced above and below the mat 1 in order to ensure a uniform heating of the mat 1.
  • the radiation 5 can be generated by means of microwave generators (not shown) outside the continuous furnace 24 and coupled by means of waveguides via openings 6 into the treatment chamber 4 of the continuous furnace 24.
  • the radiation 5 can also be generated within the treatment space 4, whereby waveguides and the corresponding openings 6 can be dispensed with.
  • the radiation generator in the generation of radiation within the treatment chamber 4 and the openings 6 for the entry of the radiation 5 in the treatment chamber 4 are preferably arranged at a distance from the mat 1 to a spatial
  • Treatment chamber 4 Propagation of the radiation 5 in the entire treatment room 4 to allow.
  • the Treatment chamber 4 therefore has a clear height 10, which indicates the vertical distance between the openings 6 and the microwave generator above and below the mat 1.
  • the clear height 10 of the treatment space 4 can also be seen as the distance of the surfaces of the treatment space 4, which are aligned parallel to the surface side of the mat 1.
  • the lower conveyor belt 2 runs with its underside over a permeable for the radiation 5 or microwaves plate 7.
  • a plate 7 made of microwave-permeable material can also be a
  • Grid structure or similar be provided, which can pass through the radiation 5 and at the same time can take a carrying function, so that the lower conveyor belt 2, which is loaded with the weight of the mat 1, does not sag.
  • the radiation 5 causes in the mat 1 a substantially over the residence time in the continuous furnace 24 continuous preheating.
  • the thus pre-heated mat 1 is pressed after leaving the continuous furnace 24 in a press, not shown, to a material plate, in particular chip, MDF or OSB board and
  • the mat 1 is subjected to pressure and heat, so that the binder present in the mat 1 is fully activated, hardens and connects the materials or particles present in the mat. Due to the pre-heating already effected in the continuous furnace 24, the temperature required for the activation of the binder in the press is reached more quickly. This has a positive effect on the production process in many ways.
  • the mat 1 can be driven through the press at a higher speed, because due to the higher temperature of the mat 1 when entering the press, the dwell time in the press can be reduced until the mat has completely hardened. This can lead to a further increase in production.
  • the heat inside the mat 1 applied to the further heating within the press can no longer produce a temperature gradient in which the temperature in the outer region of the mat 1 already reaches a value harmful to the binder or the surface, while innermost Core of the mat 1 a necessary for the activation of the binder minimum temperature has not been reached.
  • Production direction 8 before and / or behind the continuous furnace 24 sluices 9 provided by the leakage of microwaves from the continuous furnace 24 is to be prevented in the environment.
  • the position of the lock 9 is adaptable for each mat height 15 and width of the mat 1 such that only a minimal gap arises between the lock 9 and the mat 1, which is not passable for the radiation 5.
  • the radiation 5 is thus reflected at the lock again in the direction of the treatment room.
  • a channel 1 1 is arranged in the direction of production 8 before and / or after the treatment chamber 4, the wall 12 of which is microwave-tight and thus reflects the residual radiation 13 that has occurred in the channel 11, for example by reflection from the treatment space 4 ,
  • incoming residual radiation 13 is, as far as it is not absorbed in the running through this channel 1 1 mat 1, reflected on the wall 12 and again introduced into the mat 1, where it is then at least partially absorbed under thermal heating of Mat 1.
  • the clear height 14 of the channel 1 1 is adaptable to the mat height 15, so that the reflected residual radiation 13 is reflected immediately into the mat 1 and the possibility for further absorption of the residual radiation 13 through the mat 1 is.
  • the present in the channel 1 1 residual radiation 13 is thereby mainly passed through the mat 1, whereby the absorption rate increases significantly.
  • the above the mat 1 arranged wall 12 of the channel 1 1 can be lowered independently of the treatment room, so that it rests flat on the surface of the mat 1 or on the top covering this up Conveyor belt 3.
  • Conveyor belt 3 it may also be useful to form a minimum distance less 5 cm, preferably less than 3 cm, more preferably less 1, 5 cm, for example, to avoid friction between the wall 12 and conveyor belt 3.
  • the wall 12 in particular the wall 12 above the mat 1 with elements for reflection, which reflect the residual radiation 13 present in the channel 1 1 in such a way that it is scattered or reflected in the direction of the treatment space 4 ,
  • the microwave reflective wall 12 of the channel 1 1 is required
  • a change in the length of the channel 1 1 offers the advantage that the existing in the channel 1 1 residual radiation 13 can be reflected over a longer distance and thus there is an increased absorption of the residual radiation 13 in the mat 1.
  • the length of the channel 1 1 is such
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a continuous furnace 24 which, in addition to the elements already described in FIG.
  • Absorption region 16 which is disposed directly adjacent to the channel 1 1 and in which the channel 1 1 expands.
  • radiation 5, in particular microwave radiation is introduced into a treatment space 4 of a clear height 10.
  • the radiation 5 can be generated directly in the treatment room 4 or outside the
  • Continuous furnace 24 generated radiation 5 are introduced via waveguide and openings 6 in the treatment room 4.
  • the entry of radiation 5 can only on one side of the treatment room 4 or from two or all sides of the
  • Treatment room 4 done.
  • the entry of the radiation 5 or the generation of the radiation 5 should take place at a certain distance from the mat 1, so that the radiation 5 can propagate in the treatment space 4.
  • a radiation-transparent, in particular microwave-transparent plate 7 above the openings 6 and below the lower conveyor belt 2 is arranged to avoid sagging of the mat 1.
  • a plate 7 may also be a grid structure or the like, which is permeable to the radiation 5, may be arranged.
  • a channel 1 1 extends with a wall 12, which reflects the emerging from the treatment chamber 4 both in and against the direction of production 8 and entering the channel 1 1 residual radiation 13.
  • the residual radiation 13 present in the channel 11 is again reflected in the direction of the mat 1 in order to be at least partially absorbed there, resulting in a total absorption rate or absorption
  • Both the length and the clear height 14 of the channel 1 1 can be changed and adjusted to the mat height 15, so that the existing residual radiation 13 is immediately reflected back into the mat 1 for increased absorption.
  • an absorption region 16 is formed adjacent to the channel 1 1, in which the emerging from the channel 1 1 and not absorbed by the mat 1 residual radiation 13 can be converted into heat.
  • the absorption region 16 comprises an absorption chamber 17, in which
  • the absorption chamber 17 may be arranged on one side or on both sides of a surface side of the mat 1. In an arrangement below the mat 1, the opening to the absorption chamber should be covered with a radiation-transparent plate to avoid sagging of the mat 1, comparable to the plate 7 in the Treatment space 4.
  • a plate 7 can optionally also be used for an absorption chamber 17 arranged above the mat 1. Thus, particles originating from the mat 1 and further particles do not reach the absorption chamber 17, where they accumulate and could lead to malfunctions, for example by being ignited.
  • the absorption chamber 17 can be made up of a plurality of segments 21, wherein the number of absorption elements 18 can vary from segment 21 to segment 21.
  • the individual segments 21 may be separated from each other by a partition wall 19 which is perpendicular to the production direction 8
  • the partitions 19 have openings 20, so that within a segment 21 residual radiation 13 is partially reflected on the partition wall 19, but also partially can penetrate into another segment 21 to be converted there at the absorption elements 18 into heat.
  • the openings 20 of two adjacent partition walls 19 should have a slight, preferably no overlap, in or against the production direction 8, so that upon entry of residual radiation 13 through an opening 20 into a segment 21, this also with a high probability in this segment 21 reflected becomes.
  • the absorption elements 18 are preferably arranged parallel to one another in a segment. Especially when using absorption plates as
  • Absorption elements 18 should be aligned in such a way that the surface sides of the absorption plates are arranged perpendicular to the production plane in which the conveyor belt 2, 3 is also running. This allows spreading of the residual radiation 13 in the absorption chamber 17 also in the vertical direction. Therefore, absorption elements 18 can furthermore be arranged one above the other in several layers in order to enable absorption of the residual radiation 13 also in the vertical direction. The absorption elements 18 in the individual layers can in turn be arranged offset from one another. Alternatively, the individual segments 21 may be arranged not only horizontally but also vertically one above the other. Within the absorption region 16, in particular within the
  • one or more measuring devices 23 may be arranged, which serve to determine the residual radiation 13 or generated by the residual radiation 13 power loss or heat at the absorption elements 18.
  • a further measuring device 22 can be arranged directly after the exit of the mat 1 from the continuous furnace 24 for determining the temperature of the mat 1 after the heating by the radiation 5.
  • Via a control device 25 can on the basis of the measured values of the measuring devices 22 and / or 23 of Power entry
  • Microwave power can be controlled or regulated in the treatment room 4 by the measured values are adjusted with predetermined setpoints and the
  • control or regulation of the power input to microwave power can be done in various ways. On the one hand, it is possible by means of the control device 25 to change the power of the individual radiation generators and in such a way
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a continuous furnace 24 which, similar to FIG. 2, is formed with a treatment chamber 4, a channel 1 1 adjoining thereto and an absorption region 16, wherein channel 1 1 and
  • Absorption region 16 are arranged on both sides of the treatment chamber 4.
  • an absorption chamber 17 extends above the mat 1 for receiving residual radiation 13.
  • the reflective wall 12 of the channel 11 is continued in the absorption region 16, so that the residual radiation 13 in the direction of the mat 1 and the absorption chamber 17 is reflected.
  • the absorption chamber 17 includes a plurality of segments 21, in which
  • Absorption elements 18 are arranged for absorbing residual radiation 13, wherein individual segments 21 of the absorption chamber 17 are arranged above the channel 1 1 in the example shown here. A in this above the channel 1 1 arranged segments 21 incoming residual radiation 13 of microwaves can thus only through the opening to the absorption region 16 and the immediately in
  • Absorption region 16 arranged segments 21 of the absorption chamber 17 therethrough.
  • the presence of these segments 21 improves the absorption possibilities in the absorption chamber 17, wherein the arrangement of a portion of the segments 21 of the absorption chamber 17 above the microwave-tight wall 12 of the channel 1 1 is a space-saving solution.
  • the opening in the absorption region 16 to the absorption chamber 17 can be changed by changing the length of the channel 1 1, and so influence the
  • the absorption chamber 16 is designed to be altogether adjustable in height and can thus adjust the mat height 15, as indicated by the arrow in the figure 3.
  • FIG. 4 shows a detail of a detail of the treatment space 4
  • the introduced into the treatment room 4 of the continuous furnace 24 radiation 5 can be partially reflected within the treatment room 4 and absorbed by the mat 1.
  • a portion of the radiation 5 can be scattered out of the treatment room 4 and is further reflected in the adjoining the treatment room 4 channel 1 1 and absorbed to other parts of the mat 1.
  • the remaining radiation remaining 13 in the absorption region 16 enter the absorption chamber 17, where this through the partitions 19 and the chamber wall in the various segments 21 of the absorption chamber 17, in particular in the segments 21, which above the channel 1 1 are arranged, scattered or reflected and can be converted to the absorption elements 18 in heat.
  • At the absorption elements 18 and / or in The absorption chamber 17 itself can be arranged one or more measuring devices 23 for determining the residual radiation 13 or by the
  • Residual radiation 13 generated at the absorption elements 18 heat.
  • the clear height 14 of the channel 1 1 as well as the distance of the absorption chamber 17 to the mat 1 can be adjusted to the individual mat height 15 regardless of the height 10 of the
  • Treatment room 4 can be adjusted. Optionally, on the outside, from
  • Treatment room 4 remote end of the absorption area 16 a lock 9 may be arranged to completely shield the continuous furnace 24 from the environment.
  • Figure 5 shows a plan view of the section shown in Figure 4 through a portion of a continuous furnace 24.
  • the absorption elements 18 are arranged differently in the segments 21 for optimum absorption of the entering into the absorption chamber 17 residual radiation 13.
  • the density of absorbent elements 18 should on the Segment 21, which is farthest from the treatment room 4 and adjacent to the environment to ensure that the residual radiation located therein 13 is converted into heat in the absorption elements 18 and can not escape from the absorption chamber 17 and the continuous furnace 24.
  • a lock 9 can be arranged for further shielding of the continuous furnace 24, which can be set to a minimum gap to the mat 1, so that no residual radiation 13 can escape from the absorption region 16 or the continuous furnace 24 and is reflected back again.
  • the density of absorption elements 18 per segment 21 can decrease, in order to allow there a partial propagation of the residual radiation 13 in the absorption chamber 17 and to scatter the residual radiation 13 into the further segments 21.
  • the arrangement of the absorption elements 18 from segment 21 to segment 21 may preferably be offset from one another.
  • the absorption elements 18 should preferably not be mounted in front of an opening 20 of the partition wall 19 in order to propagate the residual radiation 13 from one to the other segment 21
  • a plurality of openings 20 are provided. Through these openings 20, the residual radiation 13, in particular microwaves, in a further segment 21 of the absorption chamber 17th pass through and be directed to the absorption elements 18. In this way, the absorption already described by the absorption elements 18 distributed as evenly as possible and everywhere causes approximately the same temperatures, so that any measuring devices 23 determine a similar within the measurement accuracy measurement.
  • the absorption elements 18 are arranged substantially perpendicular and normal to the partition 19, so that they are each parallel to each other. In adjacent, partitioned by the partition walls 19 segments 21 of the absorption chamber 17, the absorption elements 18 can be arranged both with different distances and offset from each other, the latter brings thermal benefits. In particular, the incoming residual radiation 13 in the segments 21 by reflection on the walls of the
  • Absorption chamber 17 and be distributed to the partitions 19 evenly on a plurality of absorption elements 18, whereby they heat up evenly without creating undesirable hot spots.
  • the absorption elements 18 may be arranged at a certain angle to the dividing wall 19 and to the production direction 8 in order to achieve increased absorption.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Durchlaufofens (24) zur Erwärmung eines auf einem endlos umlaufenden Transportband (2) aufliegenden Materials mittels Mikrowellen, umfassend: einen Behandlungsraum (4) und zumindest einen Absorptionsbereich (16), wobei Strahlung (5) mittels Mikrowellenerzeugern erzeugt und mittels Wellenleiter über Öffnungen (6) in der Wandung des Behandlungsraumes (4) in den Behandlungsraum (4) eingeleitet wird und/oder die Strahlung (5) mittels Mikrowellenerzeugern direkt im Behandlungsraum (4) erzeugt wird, wobei eine Reststrahlung (13) im Absorptionsbereich (16) von zumindest einem Absorptionselement (18) absorbiert wird. Die Erfindung zeichnet aus, dass der Leistungseintrag an Mikrowellenleistung in den Behandlungsraum (4) in Abhängigkeit von der Temperatur des Materials nach dem Durchlaufen des Durchlaufofens (24) und/oder in Abhängigkeit von der in dem Absorptionsbereich (16) gemessenen Reststrahlung (13) gesteuert oder geregelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Durchlaufofen zur Erwärmung von Material mittels Mikrowellen.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Durchlaufofens und Durchlaufofen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Durchlaufofens zur
Erwärmung eines Materials mittels Mikrowellen nach Anspruch 1 sowie einen
Durchlaufofen zur Erwärmung von Material mittels Mikrowellen nach Anspruch 8.
Bei der Herstellung von Werkstoffplatten, insbesondere Holzwerkstoffplatten aus lignozellulosehaltigem Material ist es bekannt das zu einem Vlies gestreute Material vor dem Verpressen in einer Presse vorzuwärmen. Durch die höhere Wärme zu Beginn der Verpressung benötigt die Presse weniger Zeit um das Vlies vollständig durchzuheizen. Entsprechend kann die Presse kürzer ausgelegt oder schneller betrieben werden. Bewährt haben sich insbesondere Heißluft- oder
Dampfvorwärmsysteme oder die Verwendung von hochfrequenter Strahlung, beispielsweise Mikrowellen, zur Vorwärmung in Mikrowellen-Durchlauföfen, im folgenden Durchlaufofen genannt. Das physikalische Prinzip beruht auf der
Umwandlung elektromagnetischer Energie in Wärmeenergie bei der Absorption der Mikrowellen durch das zu erwärmende Material.
So ist es beispielsweise aus der DE 197 18 772 A1 bekannt, das zu einem Vlies gestreute Material vor einem Einführen in eine beheizte, vorzugsweise kontinuierlich arbeitende Presse Mikrowellen auszusetzen, um so einen anschließenden Aufheiz- und Pressvorgang zu beschleunigen. Das Erwärmen mit Mikrowellen hat den Vorteil, dass die gewünschte Wärme unmittelbar im Produkt erzeugt wird, indem die
Mikrowellen in das Produkt eindringen, absorbiert werden und dort vorhandene Wassermoleküle oder andere elektrische Dipole zu Schwingungen anregen. Im Gegensatz dazu wird bei der Verwendung von Heizplatten oder
Heißluftvorwärmsystemen oder ähnlichem die Wärme im Wesentlichen von außen aufgebracht, wodurch eine vollständige Durchdringung des zu fertigenden Produktes mit dieser Wärme nicht immer gewährleistet sein kann. Bei mittels Mikrowellen vorgewärmten Produkten ist in der beheizten Presse eine derartige Wärmeverteilung festzustellen, bei der auch der Kern eines Produktes eine gewünschte Temperatur erreicht, ohne dass beim Verpressen an den weiter außenliegenden Bereichen bereits kritische Temperaturen überschritten sind. Gegenüber der Verwendung von Dampfvorwärmsystemen hat die Verwendung von Mikrowellen den Vorteil, dass keine zusätzliche Feuchtigkeit in das zu verpressende Material während der Vorwärmung eingebracht wird. Bedingt durch die zusätzliche Feuchtigkeit, welche mit den Dampfvorwärmsystemen eingebracht wird, ist das Material vor dem Aufbringen auf das Transportband derart zu trocknen, dass die Maximalfeuchte des Materials vor dem Verpressen durch Hinzufügen von Feuchtigkeit, beispielsweise Dampf, nicht überschritten wird. Dies führt bereits in der Vorbehandlung des Materials zu einer intensiven Trocknung des Materials und einen hohen
Energieverbrauch. Bei der Verwendung von Mikrowellen oder Hochfrequenzstrahlung in einem
Durchlaufofen zur Erwärmung des Materials kann auf ein intensives Trocknen des Materials unter Maximalfeuchte im Vorfeld verzichtet werden, was sich positiv auf die Energiebilanz auswirkt. Doch auch der Durchlaufofen weist eine gewisse Leistung auf, die je nach Material und Einsatzgebiet von wenigen kW bis hin zu einigen hundert MW oder mehr liegen kann. Der Leistungseintrag wird für ein oder mehrere Materialien bestimmt und das entsprechende„Rezept" hinterlegt. Das Material kann jedoch auch gewissen Materialschwankungen unterliegen, so dass nicht immer die optimale Temperatur des Materials nach Austritt aus dem Durchlaufofen erreicht werden kann oder ein Großteil der Mikrowellenstrahlung im Absorptionsbereich vernichtet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben eines Durchlaufofens sowie einen Durchlaufofen anzugeben, mit dem die Energieeffizienz des Durchlaufofens optimiert, abgestimmt und angepasst werden kann. Die Aufgabe für das Verfahren wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der
Leistungseintrag an Mikrowellenleistung in den Behandlungsraum in Abhängigkeit von der Temperatur des Materials nach dem Durchlaufen des Durchlaufofens und/oder in Abhängigkeit von der in dem Absorptionsbereich gemessenen Reststrahlung gesteuert oder geregelt wird.
Die Aufgabe für die Vorrichtung wird weiterhin durch einen Durchlaufofen zur
Erwärmung von Material mittels Mikrowellen gelöst, umfassend ein oder mehrere Mikrowellenerzeuger zur Erzeugung von Strahlung; einen Behandlungsraum zur Erwärmung des Materials, wobei im Behandlungsraum ein oder mehrere Öffnungen zur Einleitung der Strahlung in den Behandlungsraum über Wellenleiter angeordnet sind und/oder die Mikrowellenerzeuger im Behandlungsraum direkt angeordnet sind, ein endlos umlaufendes Transportband zum Transport des Materials durch den Durchlaufofen; und zumindest einen Absorptionsbereich, welcher vor und/oder nach dem Behandlungsraum angeordnet ist, wobei im Absorptionsbereich zumindest ein Absorptionselement zur Absorption von Reststrahlung angeordnet ist, wobei eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Materials nach dem Durchlaufen des Durchlaufofens und/oder eine Messvorrichtung zur Ermittlung der Reststrahlung im Absorptionsbereich angeordnet sind, welche mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Leistungseintrages an Mikrowellenleistung in den
Behandlungsraum zusammenwirkt.
So kann mit einem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung über eine Steuervorrichtung mit den sich ergebenden Messwerten dann die Energiezufuhr in das Material über die Mikrowellenerzeuger direkt oder über die Wellenleiter so gesteuert oder geregelt werden, dass das Material entweder präzise auf eine gewünschte Temperatur nach dem Durchlaufofen gebracht wird oder aber dass die Reststrahlung im Absorber auf ein Minimum reduziert wird. Grundsätzlich kann an mehreren Stellen entlang der Produktionsrichtung als auch quer zur Produktionsrichtung die Temperatur des Materials und die Reststrahlung gemessen und aufgenommen werden, um neben der Überwachung der Temperatur auch beispielsweise mit diesen Messwerten die Energieverteilung innerhalb des Durchlaufofens steuern oder regeln zu können und das Absorptionsverhalten des Materials entsprechend verbessern zu können.
Die Absorptionselemente sind bevorzugt als Absorptionsplatten ausgebildet, welche in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Muster in der Absorptionskammer angeordnet sind. Als Absorptionselemente eignen sich alle Materialien, welche
Mikrowellenstrahlung aufnehmen und in Wärme oder anderweitig umwandeln können. Beispielsweise kann als Absorptionselement auch ein Wassertank angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Ermittlung der Reststrahlung die Verlustleistung im Absorptionsbereich gemessen. Als Verlustleistung wird diejenige Leistungsmenge bezeichnet, welche durch die Reststrahlung im Absorptionsbereich erzeugt wird. Die Verlustleistung gibt damit die Leistungsmenge an, welche nicht von Material selbst aufgenommen wurde. Durch die Messung der Reststrahlung im
Absorptionsbereich kann festgestellt werden, wie viel Leistung nicht vom Material aufgenommen wurde bzw. nicht aufgenommen werden konnte. Durch die
Steuervorrichtung kann es ermöglicht werden die Verlustleistung zu reduzieren, sofern beispielsweise die Temperatur des Materials nach dem Durchlaufen des
Durchlaufofens immer noch der gewünschten Materialtemperatur entspricht.
Alternativ oder in Kombination kann zur Ermittlung der Verlustleistung die Temperatur des mindestens einen Absorptionselements gemessen werden. Die
Absorptionselemente nehmen die Reststrahlung im Absorptionsbereich auf, welche in den Absorptionselementen dann zu Wärme umgesetzt wird und zu einer Erwärmung dieser führt. Bevorzugt wird dabei die Reststrahlung im Absorptionsbereich derart verteilt, dass sich die Absorptionselemente gleichmäßig erwärmen.
Vorzugsweise wird in Abhängigkeit der Temperatur des Materials die Geschwindigkeit des Transportbandes gesteuert oder geregelt.
In einer alternativen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der
Leistungseintrag über die Leistung der Mikrowellenerzeuger und/oder über
Leistungsregler im Wellenleiter gesteuert und/oder geregelt wird. Der Leistungseintrag kann durch Änderung der Leistung der Mikrowellenerzeuger gesteuert oder geregelt werden, so dass bereits weniger Leistungseintrag von den Mikrowellenerzeugern bereitgestellt wird. Alternativ oder in Kombination können bei der Verwendung von Wellenleitern in diese Leistungsregler eingebracht werden, welche die von den Mikrowellenerzeugern erzeugte Leistung im Wellenleiter minimieren, so dass weniger Mikrowellenleistung in den Behandlungsraum eingebracht wird.
Bevorzugt wird die Temperatur des Materials während des Durchlaufens durch den Durchlaufofen gemessen. Anhand des Temperaturverlaufes kann der Leistungseintrag mittels der Steuervorrichtung derart gesteuert oder geregelt werden, dass das Material ein gewünschtes Temperaturprofil ausbildet, beispielweise eine homogene Erwärmung oder eine zu den Außenflächen des Materials abnehmende Erwärmung.
Vorzugsweise ist das Material als Matte oder Vlies ausgebildet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Durchlaufofens ist die
Messvorrichtung als ein Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des Materials und/oder im Absorptionsbereich zur Bestimmung der Temperatur von dem zumindest einen Absorptionselement ausgebildet. Optional ist eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Materials vor dem Durchlaufofen und/oder im Material selbst angeordnet. Dies erlaubt die
Bestimmung eines zeitlichen Temperaturverlaufes für das Material während dem Durchlaufen des Durchlaufofens. Mittels des Temperaturverlaufs kann der
Leistungseintrag entsprechend angepasst werden, so dass das Material ein gewünschtes Temperaturprofil nach Austritt aus dem Durchlaufofen aufweist.
Eine alternative Ausführungsform zeichnet aus, dass zur Steuerung oder Regelung des Leistungseintrages Leistungsregler im Wellenleiter angeordnet sind und/oder die Leistung der Mikrowellenerzeuger steuerbar oder regelbar ist.
Vorzugsweise ist die Geschwindigkeit des Transportbandes in Abhängigkeit von der Temperatur des Materials nach dem Durchlaufofen steuerbar oder regelbar. Durch die Wahl der richtigen Geschwindigkeit, mit welcher das Material durch den Durchlaufofen transportiert wird, kann auch die Absorption des Materials beeinflusst werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Durchlaufofens;
Fig. 2 eine weitere Prinzipskizze eines Durchlaufofens;
Fig. 3 eine dritte Prinzipskizze eines Durchlaufofens; Fig. 4 einen Teil-Ausschnitt der Figur 3 mit dem Absorptionsbereich
Fig. 5 eine Aufsicht auf den Teil-Ausschnitt aus Figur 4;
Fig. 6 eine detaillierte Ansicht einer Absorptionskammer.
In Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Durchlaufofen 24 zur Erwärmung eines Materials, welches im vorliegenden Falle als ein Vlies bzw. eine Matte 1 ausgebildet ist, mittels Hochfrequenzstrahlung oder Mikrowellenenergie in der Seitenansicht. In diesem Durchlaufofen 24 wird kontinuierlich eine in einer Streustation meist endlos gestreute Matte 1 aus mit einem Bindemittel versetzten lignozellulosehaltigem Material mittels zweier um Umlenkrollen endlos umlaufende Transportbänder 2, 3 durch einen Behandlungsraum 4 geführt, in welcher die Matte 1 mit Strahlung 5, insbesondere Mikrowellenstrahlung, von unten und/oder oben bestrahlt wird. Die beiden
Transportbänder 2, 3 sind aus einem für die Strahlung 5 durchlässigen Material und laufen parallel zueinander, wobei das untere Transportband 2 die Matte 1 trägt und das obere Transportband 3 die Matte 1 nach oben abdeckt. Die Verwendung eines oberen Transportbandes 3 ist optional, bietet jedoch einige Vorteile. Das obere Transportband 3, das auf der Matte 1 aufliegt, hat zum einen die Funktion, die Oberfläche der Matte 1 zu schützen, wenn dieses durch den Durchlaufofen 24 hindurchläuft, und andererseits verhindert es auch, dass sich Material, beispielsweise Produktfasern, Staub etc., leicht aus der Matte 1 löst, umherfliegen und sich dann im Durchlaufofen 24, insbesondere im Bereich des Behandlungsraumes 4, an einigen Stellen niederschlagen bzw.
absetzen kann und so zu Betriebsstörungen führen kann.
Im Behandlungsraum 4 wird die Strahlung 5 vorzugsweise oberhalb und unterhalb der Matte 1 eingebracht um eine gleichmäßige Erwärmung der Matte 1 zu gewährleisten. Die Strahlung 5 kann mittels (nicht dargestellten) Mikrowellenerzeugern außerhalb des Durchlaufofens 24 erzeugt werden und mittels Wellenleiter über Öffnungen 6 in den Behandlungsraum 4 des Durchlaufofens 24 eingekoppelt werden. Alternative kann die Strahlung 5 auch innerhalb des Behandlungsraumes 4 erzeugt werden, wodurch auf Wellenleiter und die korrespondierenden Öffnungen 6 verzichtet werden kann. Die Strahlungserzeuger bei Strahlungserzeugung innerhalb des Behandlungsraumes 4 bzw. die Öffnungen 6 für den Eintritt der Strahlung 5 in den Behandlungsraum 4 sind bevorzugt in einem Abstand von der Matte 1 angeordnet um eine räumliche
Ausbreitung der Strahlung 5 im kompletten Behandlungsraum 4 zu ermöglichen. Der Behandlungsraum 4 weist daher eine lichte Höhe 10 auf, welche den vertikalen Abstand der zwischen den Öffnungen 6 bzw. der Mikrowellenerzeuger oberhalb und unterhalb der Matte 1 angibt. Die lichte Höhe 10 des Behandlungsraumes 4 kann auch als Abstand der Oberflächen des Behandlungsraumes 4 gesehen werden, welche parallel zur Flächenseite der Matte 1 ausgerichtet sind.
Im Bereich des Behandlungsraumes 4 läuft das untere Transportbandband 2 mit seiner Unterseite über eine für die Strahlung 5 bzw. Mikrowellen durchlässige Platte 7. Statt einer Platte 7 aus für Mikrowellen durchlässigen Material kann auch eine
Gitterkonstruktion oder vergleichbares vorgesehen sein, welches die Strahlung 5 durchtreten lässt und gleichzeitig eine Tragefunktion übernehmen kann, so dass das untere Transportband 2, das mit dem Gewicht der Matte 1 belastet ist, nicht durchhängt.
Die Strahlung 5 bewirkt in der Matte 1 eine im Wesentlichen über die Verweildauer im Durchlaufofen 24 durchgängige Vorerwärmung. Die derart vorerwärmte Matte 1 wird nach Verlassen des Durchlaufofens 24 in einer nicht dargestellten Presse zu einer Werkstoffplatte, insbesondere Span-, MDF- oder OSB-Platte verpresst und
ausgehärtet. In dieser Presse wird die Matte 1 mit Druck und Wärme beaufschlagt, so dass das in der Matte 1 vorhandene Bindemittel vollständig aktiviert wird, aushärtet und die in der Matte vorhandenen Materialien bzw. Partikel verbindet. Aufgrund der im Durchlaufofen 24 bereits bewirkten Vorerwärmung wird die für die Aktivierung des Bindemittels benötigte Temperatur in der Presse schneller erreicht. Dies wirkt sich in vielerlei Hinsicht positiv auf den Produktionsprozess aus. So kann beispielsweise die Matte 1 mit einer höheren Geschwindigkeit durch die Presse gefahren werden, da auf Grund der höheren Temperatur der Matte 1 bei Eintritt in die Presse die Verweildauer in der Presse bis zum vollständigen Aushärten der Matte reduziert werden kann. Dies kann zu einer weiteren Produktionssteigerung führen. Gleichzeitig kann aufgrund der Vorerwärmung die für die Weitererwärmung innerhalb der Presse von außen aufgebrachte Wärme innerhalb der Matte 1 keinen Temperaturgradienten mehr erzeugen, bei dem im äußeren Bereich der Matte 1 die Temperatur bereits einen für das Bindemittel bzw. die Oberfläche schädlichen Wert erreicht, während im innersten Kern der Matte 1 eine für die Aktivierung des Bindemittels notwendige Mindesttemperatur noch nicht erreicht ist.
Damit die Strahlung 5 aus dem Behandlungsraum 4, in der sie in die Matte 1 eingebracht wurde, nicht in unerwünschter Weise emittiert werden, sind in
Produktionsrichtung 8 vor und/oder hinter dem Durchlaufofen 24 Schleusen 9 vorgesehen, durch die ein Austreten von Mikrowellen aus dem Durchlaufofen 24 in die Umgebung zu verhindern ist. Die Position der Schleuse 9 ist für jede Mattenhöhe 15 und Breite der Matte 1 derart anpassbar, dass zwischen der Schleuse 9 und der Matte 1 nur ein minimaler Spalt entsteht, welcher für die Strahlung 5 nicht passierbar ist. Die Strahlung 5 wird somit an der Schleuse wieder in Richtung des Behandlungsraumes reflektiert.
Zur Erhöhung der Absorptionsrate an Strahlung 5 ist in Produktionsrichtung 8 vor und/oder nach dem Behandlungsraum 4 direkt angrenzend ein Kanal 1 1 angeordnet, dessen Wandung 12 mikrowellendicht ist und somit die im Kanal 1 1 beispielsweise durch Reflektion aus dem Behandlungsraum 4 eingetretene Reststrahlung 13 reflektiert. In diesen Kanal 1 1 eintretende Reststrahlung 13 wird, soweit sie nicht in dem durch diesen Kanal 1 1 laufenden Matte 1 absorbiert wird, an der Wandung 12 reflektiert und erneut in die Matte 1 eingebracht, wo sie dann zumindest teilweise absorbiert wird unter thermischer Erwärmung der Matte 1 .
Dies geschieht sowohl in Produktionsrichtung 8 in den, dem Behandlungsraum 4 nachgeschalteten Kanal 1 1 als auch entgegen der Produktionsrichtung 8 in dem, dem Behandlungsraum 4 vorgeschalteten Kanal 1 1 .
Die lichte Höhe 14 des Kanals 1 1 ist an die Mattenhöhe 15 anpassbar, so dass die reflektierte Reststrahlung 13 unverzüglich in die Matte 1 reflektiert wird und die Möglichkeit zur weiteren Absorption der Reststrahlung 13 durch die Matte 1 besteht. Die im Kanal 1 1 vorhandene Reststrahlung 13 wird hierdurch vorwiegend durch die Matte 1 geleitet, wodurch sich die Absorptionsrate deutlich erhöht. Hierzu kann insbesondere die oberhalb der Matte 1 angeordnete Wandung 12 des Kanals 1 1 unabhängig vom Behandlungsraum abgesenkt werden, so dass sie flächig auf der Oberfläche der Matte 1 aufliegt bzw. auf dem diesen nach oben abdeckenden oberen Transportband 3. Je nach verwendeten Materialien von Wandung 12 und
Transportband 3 kann es auch sinnvoll sein, einen minimalen Abstand geringer 5 cm, bevorzugt geringer 3 cm, besonders bevorzugt geringer 1 ,5 cm auszubilden, um beispielsweise eine Reibung zwischen Wandung 12 und Transportband 3 zu vermeiden.
Alternativ oder in Kombination ist es auch denkbar die Wandung 12, insbesondere die Wandung 12 oberhalb der Matte 1 mit Elementen zur Reflektion auszubilden, welche die im Kanal 1 1 vorhandene Reststrahlung 13 derart reflektieren, dass diese in Richtung des Behandlungsraumes 4 gestreut bzw. reflektiert wird.
Die Mikrowellen reflektierende Wandung 12 des Kanals 1 1 ist bedarfsweise
teleskopartig in ihrer aktiven Länge verstellbar, was in der hier vorliegenden Zeichnung nicht detailliert dargestellt ist. Eine Veränderung der Länge des Kanals 1 1 bietet den Vorteil, dass die im Kanal 1 1 vorhandene Reststrahlung 13 über eine längere Strecke reflektiert werden kann und es somit zu einer erhöhten Absorption der Reststrahlung 13 in der Matte 1 kommt. Vorzugsweise ist die Länge des Kanals 1 1 derart
abgestimmt, dass am Ende des Kanals 1 1 keine Schleuse 9 mehr notwendig ist und alle Reststrahlung 13 in der Matte 1 absorbiert wurde. In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Durchlaufofens 24 dargestellt, welcher neben den bereits in Figur 1 beschriebenen Elementen einen
Absorptionsbereich 16 aufweist, welcher direkt angrenzend an den Kanal 1 1 angeordnet ist bzw. in welchen sich der Kanal 1 1 erweitert. Wie bereits in Figur 1 erläutert wird Strahlung 5, insbesondere Mikrowellenstrahlung, in einen Behandlungsraum 4 einer lichten Höhe 10 eingebracht. Die Strahlung 5 kann dabei direkt im Behandlungsraum 4 erzeugt werden oder außerhalb des
Durchlaufofens 24 erzeugte Strahlung 5 über Wellenleiter und Öffnungen 6 in den Behandlungsraum 4 eingebracht werden. Der Eintrag an Strahlung 5 kann nur an einer Seite des Behandlungsraumes 4 oder auch von zwei oder allen Seiten des
Behandlungsraumes 4 erfolgen. Der Eintrag der Strahlung 5 bzw. die Erzeugung der Strahlung 5 sollte in einem gewissen Abstand zur Matte 1 erfolgen, so dass sich die Strahlung 5 im Behandlungsraum 4 verbreiten kann. Bei Einbringung von Strahlung 5 unterhalb der zu erwärmenden Matte 1 , welche über Transportbänder 2, 3 durch den Durchlaufofen 24 transportiert wird, ist zur Vermeidung einer Durchhängung der Matte 1 eine strahlungstransparente, insbesondere mikrowellentransparente Platte 7 oberhalb der Öffnungen 6 und unterhalb des unteren Transportbandes 2 angeordnet. Anstatt einer Platte 7 kann auch eine Gitterstruktur oder ähnliches, welche für die Strahlung 5 durchlässig ist, angeordnet sein.
Direkt anschließend an den Behandlungsraum 4 erstreckt sich ein Kanal 1 1 mit einer Wandung 12, welche die aus dem Behandlungsraum 4 sowohl in als auch entgegen der Produktionsrichtung 8 austretende und in den Kanal 1 1 eintretende Reststrahlung 13 reflektiert. Durch die Reflektion wird die im Kanal 1 1 vorhandene Reststrahlung 13 wieder in Richtung der Matte 1 reflektiert, um dort zumindest teilweise absorbiert zu werden, wodurch sich insgesamt die Absorptionsrate bzw. Aufnahme an
Strahlungsleistung der Matte 1 erhöht. Sowohl die Länge als auch die lichte Höhe 14 des Kanals 1 1 ist veränderbar und auf die Mattenhöhe 15 einstellbar, so dass die vorhandene Reststrahlung 13 unverzüglich wieder in die Matte 1 reflektiert wird für eine erhöhte Absorption.
Um den Austritt von Strahlung 5 aus dem Durchlaufofen 24 zu vermeiden ist angrenzend an den Kanal 1 1 ein Absorptionsbereich 16 ausgebildet, in welchem die aus dem Kanal 1 1 austretende und nicht von der Matte 1 aufgenommen Reststrahlung 13 in Wärme umgewandelt werden kann.
Der Absorptionsbereich 16 umfasst eine Absorptionskammer 17, in welcher
Absorptionselemente 18, welche vorzugsweise als Absorptionsplatten ausgeführt sind, zur Aufnahme der Reststrahlung 13 angeordnet sind. Durch die Aufnahme der Reststrahlung 13 erwärmen sich die Absorptionselemente 18, wobei diese Wärme durch Konvektion oder thermischer Abstrahlung wieder abgegeben wird oder durch eine Belüftung oder Kühlung abgeführt werden kann. Die Absorptionskammer 17 kann einseitig oder beidseitig einer Flächenseite der Matte 1 angeordnet sein. Bei einer Anordnung unterhalb der Matte 1 sollte die Öffnung zur Absorptionskammer mit einer strahlungstransparenten Platte abgedeckt sein um ein Durchhängen der Matte 1 zu vermeiden, vergleichbar mit der Platte 7 in dem Behandlungsraum 4. Eine solche Platte 7 kann optional auch für eine oberhalb der Matte 1 angeordnete Absorptionskammer 17 verwendet werden. Von der Matte 1 stammende und weitere Partikel gelangen somit nicht in die Absorptionskammer 17, wo sie sich ansammeln und zu Betriebsstörungen führen könnten, beispielsweise indem sie sich entzünden.
Weiterhin kann die Absorptionskammer 17 aus mehreren Segmenten 21 aufgebaut sein, wobei die Anzahl an Absorptionselementen 18 von Segment 21 zu Segment 21 variieren kann. Die einzelnen Segmente 21 können über eine Trennwand 19 voneinander getrennt sein, welche senkrecht auf die Produktionsrichtung 8
ausgerichtet sind und in Längsausrichtung im Wesentlichen quer zur
Produktionsrichtung 8 verlaufen. Die Trennwände 19 weisen Öffnungen 20 auf, so dass innerhalb eines Segmentes 21 Reststrahlung 13 an der Trennwand 19 teilweise reflektiert wird, aber auch teilweise in ein weiteres Segment 21 vordringen kann, um dort an den Absorptionselementen 18 in Wärme umgewandelt zu werden. Die Öffnungen 20 von zwei benachbarten Trennwänden 19 sollten in bzw. entgegen der Produktionsrichtung 8 eine geringe, vorzugsweise keine Überlappung aufweisen, so dass bei Eintritt von Reststrahlung 13 durch eine Öffnungen 20 in ein Segment 21 diese mit einer hohen Wahrscheinlichkeit in diesem Segment 21 auch reflektiert wird. Die Absorptionselemente 18 sind in einem Segment vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Insbesondere bei der Verwendung von Absorptionsplatten als
Absorptionselemente 18 sollten diese derart ausgerichtet sein, dass die Flächenseiten der Absorptionsplatten senkrecht auf der Produktionsebene, in weicher auch das Transportband 2, 3 läuft, angeordnet sind. Dies ermöglicht ein Ausbreiten der Reststrahlung 13 in der Absorptionskammer 17 auch in vertikaler Richtung. Daher können weiterhin auch Absorptionselemente 18 in mehreren Lagen übereinander angeordnet sein, um auch in vertikaler Richtung eine Absorption der Reststrahlung 13 zu ermöglichen. Die Absorptionselemente 18 in den einzelnen Lagen können wiederum versetzt zueinander angeordnet sein. Alternativ können die einzelnen Segmente 21 nicht nur horizontal, sondern auch vertikal übereinander angeordnet sein. Innerhalb des Absorptionsbereiches 16, insbesondere innerhalb der
Absorptionskammer 17 können eine oder mehrere Messvorrichtungen 23 angeordnet sein, welche zur Bestimmung der Reststrahlung 13 oder der durch die Reststrahlung 13 erzeugte Verlustleistung bzw. Wärme an den Absorptionselementen 18 dienen. Eine weitere Messvorrichtung 22 kann direkt nach dem Austritt der Matte 1 aus dem Durchlaufofen 24 angeordnet sein zur Bestimmung der Temperatur der Matte 1 nach der Erwärmung durch die Strahlung 5. Über eine Steuervorrichtung 25 kann auf Basis der Messwerte der Messvorrichtungen 22 und/oder 23 der Leistungseintrag an
Mikrowellenleistung in den Behandlungsraum 4 gesteuert oder geregelt werden, indem die Messwerte mit vorbestimmten Sollwerten abgeglichen werden und der
Leistungseintrag entsprechend verändert wird.
Die Steuerung oder Regelung des Leistungseintrages an Mikrowellenleistung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum einen ist es möglich mittels der Steuervorrichtung 25 die Leistung der einzelnen Strahlungserzeuger zu verändern und derart
anzupassen, dass an den Messvorrichtungen 22 und/oder 23 ein gewünschter Sollwert erreicht wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit den Strahlungseintrag in den
Behandlungsraum 4 zu reduzieren, im dem der Strahlungseintrag an Strahlung 5 über einzelne Öffnungen 6 komplett abgeschaltet wird. Alternativ besteht die Möglichkeit den Leistungseintrag über Leistungsregler innerhalb der Wellenleiter zu steuern oder zu regeln. Leistungsregler sind beispielsweise bestimmte Stopps, welche in den Wellenleiter eingebracht werden können zu Reduzierung der Leistung.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Durchlaufofens 24, welcher ähnlich zu Figur 2 mit einem Behandlungsraum 4, einem sich daran anschließend Kanal 1 1 und einem Absorptionsbereich 16 ausgebildet ist, wobei Kanal 1 1 und
Absorptionsbereich 16 beidseits des Behandlungsraumes 4 angeordnet sind. Im vorliegenden Fall erstreckt sich eine Absorptionskammer 17 oberhalb der Matte 1 zur Aufnahme von Reststrahlung 13. Unterhalb der Matte 1 ist im Absorptionsbereich 16 die reflektierende Wandung 12 des Kanals 1 1 weitergeführt, so dass die Reststrahlung 13 in Richtung der Matte 1 und der Absorptionskammer 17 reflektiert wird.
Die Absorptionskammer 17 umfasst mehrere Segmente 21 , in welchen
Absorptionselemente 18 zur Absorption von Reststrahlung 13 angeordnet sind, wobei einzelne Segmente 21 der Absorptionskammer 17 im hier dargestellten Beispiel oberhalb des Kanals 1 1 angeordnet sind. Eine in diese oberhalb des Kanals 1 1 angeordneten Segmente 21 eintretende Reststrahlung 13 an Mikrowellen kann damit nur durch die Öffnung zum Absorptionsbereich 16 und die unmittelbar im
Absorptionsbereich 16 angeordneten Segmente 21 der Absorptionskammer 17 hindurch in diese eintreten. Das Vorhandensein dieser Segmente 21 verbessert die Absorptionsmöglichkeiten in der Absorptionskammer 17, wobei die Anordnung eines Teil der Segmente 21 der Absorptionskammer 17 oberhalb der mikrowellendichten Wandung 12 des Kanals 1 1 eine raumsparende Lösung ist.
Die Öffnung im Absorptionsbereich 16 zur Absorptionskammer 17 kann durch eine Veränderung der Länge des Kanals 1 1 verändert werden, und so Einfluss auf die
Absorption der Matte 1 und die in die Absorptionskammer 17 eintretende Reststrahlung 13 genommen werden. Weiterhin können auch weitere Segmente 21 vertikal übereinander angeordnet werden, wenn dies zur Absorption der Reststrahlung 13 nötig ist oder der Platzbedarf in horizontaler Richtung bzw. in Produktionsrichtung 8 beschränkt ist.
Zur Anpassung der lichten Höhe 14 des Kanals 1 1 ist im hier dargestellten Beispiel die Absorptionskammer 16 insgesamt höhenverstellbar ausgeführt und kann sich so der Mattenhöhe 15 anpassen, wie dies durch den Pfeil in der Figur 3 angedeutet ist.
In Figur 4 ist ein detaillierter Ausschnitt eines an den Behandlungsraum 4
anschließenden Bereiches umfassend einen Kanal 1 1 und den Absorptionsbereich 16 aus Figur 3 näher dargestellt. Die in den Behandlungsraum 4 des Durchlaufofens 24 eingebrachte Strahlung 5 kann wird teilweise innerhalb des Behandlungsraumes 4 reflektiert und durch die Matte 1 absorbiert. Ein Teil der Strahlung 5 kann aus dem Behandlungsraum 4 herausgestreut werden und wird im an den Behandlungsraum 4 anschließenden Kanal 1 1 weiter reflektiert und zu weiteren Teilen von der Matte 1 absorbiert. Nach dem Kanal 1 1 kann die noch vorhandene Reststrahlung 13 im Absorptionsbereich 16 in die Absorptionskammer 17 eintreten, wo diese durch die Trennwände 19 sowie die Kammerwandung in die verschiedenen Segmente 21 der Absorptionskammer 17, insbesondere in die Segmente 21 , welche oberhalb des Kanals 1 1 angeordnet sind, gestreut bzw. reflektiert und an den Absorptionselementen 18 in Wärme umgewandelt werden kann. An den Absorptionselementen 18 und/oder in der Absorptionskammer 17 selbst können eine oder mehrere Messvorrichtungen 23 angeordnet sein zur Bestimmung der Reststrahlung 13 bzw. der durch die
Reststrahlung 13 an den Absorptionselementen 18 erzeugten Wärme. Die lichte Höhe 14 des Kanals 1 1 wie auch der Abstand der Absorptionskammer 17 zur Matte 1 kann auf die individuelle Mattenhöhe 15 unabhängig von der Höhe 10 des
Behandlungsraums 4 angepasst werden. Optional kann am äußeren, vom
Behandlungsraum 4 entfernten Ende des Absorptionsbereiches 16 eine Schleuse 9 angeordnet sein zur vollständigen Abschirmung des Durchlaufofens 24 gegenüber der Umgebung. Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf den in Figur 4 dargestellten Schnitt durch einen Teil eines Durchlaufofens 24. Die Absorptionselemente 18 sind in den Segmenten 21 unterschiedlich angeordnet für eine optimale Absorption der in die Absorptionskammer 17 eintretenden Reststrahlung 13. Die Dichte an Absorptionselementen 18 sollte an dem Segment 21 am höchsten sein, welches am weitesten vom Behandlungsraum 4 entfernt liegt und an die Umgebung grenzt, um sicherzustellen, dass die dort befindliche Reststrahlung 13 in den Absorptionselementen 18 in Wärme umgewandelt wird und nicht aus der Absorptionskammer 17 und dem Durchlaufofen 24 austreten kann. Optional kann zur weiteren Abschirmung des Durchlaufofens 24 eine Schleuse 9 angeordnet sein, welche auf einen minimalen Spalt zur Matte 1 eingestellt werden kann, so dass keine Reststrahlung 13 aus dem Absorptionsbereich 16 bzw. dem Durchlaufofen 24 austreten kann und wieder zurück reflektiert wird. In den weiteren Segmenten 21 kann die Dichte an Absorptionselementen 18 pro Segment 21 abnehmen, um dort eine Ausbreitung der Reststrahlung 13 in der Absorptionskammer 17 teilweise zu ermöglichen und die Reststrahlung 13 in die weiteren Segmente 21 zu streuen. Die Anordnung der Absorptionselemente 18 von Segment 21 zu Segment 21 kann bevorzugt versetz zueinander gestaltet sein. Die Absorptionselemente 18 sollten bevorzugt nicht vor einer Öffnung 20 der Trennwand 19 angebracht sein um eine Ausbreitung der Reststrahlung 13 von einem in das andere Segment 21 zu
ermöglichen.
In diesen Trennwänden 19 ist, wie in der Fig. 6 zu erkennen ist, eine Mehrzahl von Öffnungen 20 vorgesehen. Durch diese Öffnungen 20 kann die Reststrahlung 13, insbesondere Mikrowellen, in ein weiteres Segment 21 der Absorptionskammer 17 hindurchtreten und auf die Absorptionselemente 18 gelenkt werden. Auf diese Weise verteilt sich die bereits beschriebene Absorption durch die Absorptionselemente 18 möglichst gleichmäßig und verursacht überall in etwa gleiche Temperaturen, so dass etwaige Messvorrichtungen 23 einen im Rahmen der Messgenauigkeit ähnlichen Messwert ermitteln.
Die Absorptionselemente 18 sind dabei im Wesentlichen senkrecht und normal zu der Trennwand 19 angeordnet, so dass sie jeweils parallel zueinander stehen. In benachbarten, durch die Trennwände 19 voneinander abgeteilten Segmenten 21 der Absorptionskammer 17 können die Absorptionselemente 18 dabei sowohl mit unterschiedlichen Abständen als auch versetzt zueinander angeordnet werden, wobei letzteres thermische Vorteile mit sich bringt. Insbesondere kann die eintretende Reststrahlung 13 in den Segmenten 21 durch Reflektion an den Wänden der
Absorptionskammer 17 und an den Trennwänden 19 gleichmäßig auf eine Vielzahl von Absorptionselemente 18 verteilt werden, wodurch diese sich gleichmäßig erwärmen ohne dabei unerwünschte Hot-Spots zu erzeugen. Alternativ oder in Kombination können die Absorptionselemente 18 in einem bestimmten Winkel zur Trennwand 19 und zur Produktionsrichtung 8 angeordnet sein, um eine erhöhte Absorption zu erzielen.
Bezugszeichenliste P1543: Matte
Transportband Transportband Behandlungsraum Strahlung
Öffnung
Platte
Produktionsrichtung Schleuse
0 Höhe
1 Kanal
2 Wandung
3 Reststrahlung4 lichte Höhe
5 Mattenhöhe
6 Absorptionsbereich 7 Absorptionskammer 8 Absorptionselement 9 Trennwand
0 Öffnung
1 Segment
2 Messvorrichtung 3 Messvorrichtung 4 Durchlaufofen 5 Steuervorrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Durchlaufofens (24) zur Erwärmung eines auf einem endlos umlaufenden Transportband (2) aufliegenden Materials mittels Mikrowellen, umfassend: einen Behandlungsraum (4) und zumindest einen Absorptionsbereich (16), wobei Strahlung (5) mittels Mikrowellenerzeugern erzeugt und mittels Wellenleiter über Öffnungen (6) in der Wandung des Behandlungsraumes (4) in den Behandlungsraum (4) eingeleitet wird und/oder die Strahlung (5) mittels Mikrowellenerzeugern direkt im Behandlungsraum (4) erzeugt wird, wobei eine Reststrahlung (13) im Absorptionsbereich (16) von zumindest einem Absorptionselement (18) absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungseintrag an Mikrowellenleistung in den Behandlungsraum (4) in Abhängigkeit von der Temperatur des Materials nach dem Durchlaufen des Durchlaufofens (24) und/oder in Abhängigkeit von der in dem Absorptionsbereich (16) gemessenen Reststrahlung (13) gesteuert oder geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Reststrahlung (13) die Verlustleistung im Absorptionsbereich (16) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Verlustleistung die Temperatur des mindestens einen Absorptionselements (18) gemessen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Temperatur des Materials die Geschwindigkeit des Transportbandes (2) gesteuert oder geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Leistungseintrag über die Leistung der
Mikrowellenerzeuger und/oder über Leistungsregler im Wellenleiter gesteuert und/oder geregelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Temperatur des Materials während des
Durchlaufens durch den Durchlaufofen (24) gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Material als Matte (1 ) oder Vlies ausgebildet ist.
8. Durchlaufofen (24) zur Erwärmung von Material mittels Mikrowellen, umfassend ein oder mehrere Mikrowellenerzeuger zur Erzeugung von Strahlung (5);
einen Behandlungsraum (4) zur Erwärmung des Materials, wobei im
Behandlungsraum (4) ein oder mehrere Öffnungen (6) zur Einleitung der Strahlung in den Behandlungsraum (4) über Wellenleiter angeordnet sind und/oder die Mikrowellenerzeuger im Behandlungsraum (4) direkt angeordnet sind,
ein endlos umlaufendes Transportband (2) zum Transport des Materials durch den Durchlaufofen (24);
und zumindest einen Absorptionsbereich (16), welcher vor und/oder nach dem Behandlungsraum (4) angeordnet ist, wobei im Absorptionsbereich (16) zumindest ein Absorptionselement (18) zur Absorption von Reststrahlung (13) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Messvorrichtung (22) zur Bestimmung der Temperatur des Materials nach dem Durchlaufen des Durchlaufofens (24) und/oder eine Messvorrichtung (23) zur Ermittlung der Reststrahlung (13) im Absorptionsbereich (16) angeordnet sind, welche mit einer Steuervorrichtung (25) zur Steuerung oder Regelung des Leistungseintrages an Mikrowellenleistung in den Behandlungsraum (4) zusammenwirkt.
9. Durchlaufofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Messvorrichtung (22, 23) als ein Temperatursensor zur Bestimmung des Materials und/oder im Absorptionsbereich (16) zur Bestimmung der
Temperatur von dem zumindest einen Absorptionselement (18) ausgebildet ist.
10. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur des Materials vor dem Durchlaufofen (24) und/oder im Material selbst angeordnet ist.
1 1 . Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung des Leistungseintrages Leistungsregler im Wellenleiter angeordnet sind und/oder die Leistung der Mikrowellenerzeuger steuerbar oder regelbar ist.
12. Durchlaufofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Transportbandes (2) in Abhängigkeit von der Temperatur des Materials nach dem Durchlaufofen (24) steuerbar oder regelbar ist.
PCT/EP2018/054617 2017-02-27 2018-02-26 Verfahren zum betreiben eines durchlaufofens und durchlaufofen WO2018154094A1 (de)

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