本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的、用于连续生产材料、较佳地是用于生产由基本上非金属材料制成的材料板的设备。
本发明进一步涉及一种根据权利要求16前序部分的、用于连续生产材料、较佳地是用于生产由基本上非金属材料制成的材料板的方法。
将粉粹或制浆生物质、木材或类木材材料压制成材料板是众所周知的。此类材料板的示例是中密度纤维的mdf板、定向刨花板(osb)、胶合板(lvl、osl)、纤维绝缘板/垫等等。为了增大连续操作压力机的生产能力，还已知在材料进入到压力机之前利用合适的设备来加热材料，该材料被散布以形成非织造物或条带。由于在压制开始时的较高热量，压力机花费较短的时间来彻底地加热非织造物。因此，该压力机能设计成更短或更快地操作。热空气或蒸汽预加热器或使用高频辐射(hf、mw)用以在连续微波炉中预热已被证明是成功的，该连续微波炉在下文称为连续炉。物理原理是基于在由待加热材料吸收微波期间、电磁能量向热能量的转换。
wo2005046950a1披露一种颗粒板或刨花板及其生产方法。此种颗粒板由至少三个层构成，其中，外层由细材料制成，而中间层由较粗糙的材料构成。为了最大程度地节省材料，可设想主要以低比例材料来生产该板，其中，较高比例的材料仅仅需散布在板的如下位点处：这些位点之后用于装入装配件或紧固构件，以与其它部件形成连接部。为此，提出将较高比例的材料沿纵向方向或者沿生产压制材料垫的方向连续地散布到成形带或者已存在的底部覆盖层上，从而在压制材料垫的较高材料输入的情形下获得沿生产方向相互隔开的各列，其在生产长度和宽度上厚度均匀的板之后具有较高的密度。此外，借助能横向于生产方向运动的喷嘴，材料也可较佳地沿横向方向施加在某些位点处。这用于从可分板条中获得刨花板，这些刨花板具有较高的密度来用于组装装配件或连接装置，但这些刨花板在表面上使用较少材料和密度。
在非织造物的生产期间，在非织造物的整个宽度或长度之上产生单位面积重量分布，这自然也可产生不同的非织造物高度。在此种情形中，(不同高度处的)密度并非必须是不同的。然而，如果非织造物在宽度上均匀地压制或者通过宽度上均匀的压制间隙，则该非织造物会由于不同的单位面积重量而具有不同的密度。
除了制造非织造物方面的问题以外，在压制具有不同单位面积重量的非织造物方面已产生困难。具体地说，有问题地是，对于周向钢条的连续操作压制趋向于使钢条偏移，因为不同的压力作用在钢条的长度和宽度上并且可能作用在滚动支承件上。另一方面，从热钢条向非织造物进行热传递出现问题，因为非织造物的均匀压制间隙中的紧密度不同的区域也会在热传递方面不同地起作用。已示出的是，尽管平均密度较低，但在长度和/或宽度上具有差异化密度的压制材料垫与不具有密度减小的压制材料垫大致需要一样长的固化时间。
即使在循环压力机的情形中，钢条偏移的问题不仅在第一位置中发生，而且问题还在于，压制须持续，直到材料板已在所有区域中完全固化为止。
从ep2247418b1中已知用于在压力机之前加热非织造物的方法和设备。在该文献中提出，20至300个具有磁控管的微波发生器设置在连续炉中用于每个压制表面，这些磁控管具有3至50kw的功率并且具有2400至2500mhz的频率范围。较大数量的发生器以及设备和方法所需的频率有利地致使在所使用的微波频率下、加热腔室中的较小尺寸辐射开口。该文献仅向本领域技术人员教示了使用具有相等功率的多个微波发生器并且因此还均匀地控制这些微波发生器。
在该专利文献中描述的设备和方法已证明它们在工业应用中有价值，但对于某些工业应用能得以进一步改进。
通常还已知借助合适的设备来使得在下文中被称为辐射腔室的加热腔室内的微波均匀化。此类设备例如是金属旋转叶片。替代地，能将待加热材料放置在旋转转台上。使得辐射腔室内辐射的此种均匀化也可用在具有多个微波发生器(之后称为磁控管)的连续炉中，即使借助传送器带将待加热材料持续地引导通过辐射腔室仍如此。
与安全相关实施例或者用于引入和移除材料的连续炉闸门技术的其它实施例相关的细节在其它现有技术中进行描述并且并非是本发明的主题。
在上述现有技术中，多个磁控管用于产生对材料的所需加热。此种努力似乎是合理的，因为能在不将湿气引入到材料中的情形下加热该材料，如例如在利用蒸汽的情形下会引入湿气。通过降低每单位最终产品的比能量消耗来补偿较高的能量输入和相关联的成本。
上述现有技术的缺点在于，例如在一个或多个磁控管故障的情形下，操作须中断，因为会不均匀地加热材料。
上述设备还具有如下缺点：并不提供宽度调节，因为假定除了吸收器中的辐射损失以外，辐射主要且基本上均匀地吸收在材料中。
此外，上述设备具有如下缺点：借助闸门所建议的所述宽度和高度调节，不同的材料和宽度能容易地进出连续炉运动，但在狭窄宽度且同时大体积材料的情形下，连续炉的功率损失不成比例地高。
本发明的目的是进一步开发一种设备和方法，以使得能避免上述缺点。具体地说，应可以利用连续炉可选地加热不同高度和/或宽度的材料条带，并且避免不必要的功率损失。在该目的的扩展中，通过在一个或一些磁控管故障的情形中建立应急运行程序来降低该设备的故障概率。
本发明基于一种用于连续地生产材料、较佳地用于生产由基本上非金属材料制成的材料板的设备，该设备至少包括连续炉并且进一步包括压力机，该连续炉用于连续地加热无中止循环传送器带上的材料，该压力机沿生产方向设置在下游，其中，该连续炉具有多个磁控管和波导管，这些磁控管用于产生电磁波，这些波导管具有用于将波馈送到辐射腔室中的排出开口。
根据本发明，实现该设备的目的在于，设有用于控制各个或成组磁控管的控制或调节设备，以利用不同的功率来操作这些磁控管，用以较佳地沿生产方向和/或横向于生产方向产生差异化的功率分布。
本发明已认识到，取决于设备的应用和实施例，可适于仅仅相对于生产方向成角度地、纵向地和/或横向地设置一列或一排排出开口。该材料较佳地呈传送器带上环形条带的形式并且具有两个表面，其中，这些表面的一个支承在传送器带上并且沿生产方向具有至少两个边缘。
例如现有技术中所描述地，本领域技术人员迄今为止假定地是，电磁辐射在离开波导管之后或多或少均匀地分配在辐射腔室中。然而，(散开的)主要波(在无反射的情形下离开之后)有针对地照射到材料中会引起相对集中的局部加热。未经吸收的辐射最终偏转或反射，并且作为次级波吸收在材料中某一位置处或者由吸收器所捕集。
较佳地是，波导管的排出开口设置在相对于传送器带的至少一个基本上平行的平面中。可能存在相距材料不同距离的若干平面。
较佳地是，除了圆形波导管以外，设置矩形和/或椭圆形的波导管。
除了最简单的变型以外，一系列排出开口在材料之上以任何布置、即横向地、纵向地、对角线地设置，针对多个磁控管的对应排出开口能以排rn、rn+1以及列sn、sn+1相对于生产方向纵向地和横向地设置。
在排出开口沿生产方向的偏移布置的情形中，相邻列sn、sn+1的排出开口的表面能相对于纵向方向以纵向的方式隔开地、毗邻地或交迭地设置。为了均匀地或有针对性地加热，可建议设置尽可能多的列(平行于生产方向)。在此种意义上，可能有用地是，使得相继的排具有偏移的排出开口，从而使得两个或更多的排可各自限定单独的列组。
控制或调节设备较佳地设计成基于待生产的材料和/或产品适当地调用预定功率分布，并且在连续炉中调节该预定功率分布。所述工业生产设备通常适用于生产各种不同的产品以及此外不同尺寸的单个产品。在此种考虑上，有利地是，操作者或者对于进入材料的自动识别能经由控制或调节设备提供磁控管的可调用基本设置。
至少一个用于测试材料和/或产品的测量设备能设置成与控制或调节设备可操作地连接，用以控制或调节磁控管或功率分布的功率。在此种情形中，尤其有利地是，测量装置能在宽度上分段地调节，尤其较佳地是在与连续炉具有磁控管/排出开口相同的列中调节。附加地或替代地，生产设施的其它前述设备或者系统的控制站能操作地连接于控制或调节设备，用以控制或调节磁控管的功率或功率分布。
较佳地是，针对传送器带上材料的单位面积重量、密度、湿度、温度、体积和/或位置，测量设备设置在连续炉之前和之后。由压力机之后的测量设备来测量相同或类似的参数。因此，每个现有的测量设备将所测得的数值传递至控制或调节设备，用以使得实际数值与预定设定点自动地匹配。具体地说，连续炉之前和之后的温度差δt是重要的，该温度差具体地说在不同高度和/或单位面积重量下在宽度之上也是差异化的。
从现有技术中众所周知的是，材料能改变其尺寸并且具体地说改变该材料在传送器带上的位置，其中迄今为止闸门技术仅仅在连续炉的入口和出口处有所控制。采用根据本发明的设备，现在还可能地是，在材料相对狭窄地设置在传送器带上的情形中，例如仅仅通过操作材料之上的磁控管来对可获得的磁控管具有影响。将无材料传输到其排出开口之下的磁控管关闭。借助材料在传送器带上的偏移或者传送器带自身的偏移，将位于外侧的磁控管列自动地关闭或接通。
然而，在现有功率分布的情形中，还会需要通过对应数量的列来根据材料的位置切换该功率分布。
尤其较佳地使用具有从0.5至20kw、较佳地高达6kw的功率的磁控管。
用于电磁波的被动和/或主动分配装置设置在辐射腔室中。此种分配装置在现有技术中称为摇摆件(英文)，并且通常是具有一定几何形状的板，该板以主动的方式可动地(可转动地)设置。采用此种分配装置的布置，尤其较佳地是，用于启用或停用分配装置的装置设置在连续炉中。这些装置可例如适用于覆盖分配装置或者从辐射腔室移除这些分配装置。
尤其较佳地是，传送器带的驱动件或该驱动件的控制件或者针对成形带的速度的测量设备能设置成与控制和调节设备可操作地连接。这会经由数值来用于执行对磁控管针对材料馈给的功率循环和/或使用循环的校准(用于执行磁控管的功率循环和/或使用循环相对于材料的进给量的平衡)。在此种情形中，应避免由于磁控管的锁定操作而在材料中产生局部过热或不充分加热区域。
为了使得连续炉适应于不同的宽度和/或材料在传送器带上的改变位置，设置在材料外侧的磁控管列能对应地设置成在这些磁控管的容量方面是可减小或可断开的。
针对方法的设定目的的解决方案在于，利用不同的功率单独地或者以成组的方式控制磁控管，从而利用差异化的功率分布、较佳地沿生产方向和/或横向于生产方向操作这些磁控管。
较佳地是，借助控制或调节设备来控制磁控管。这尤其适用于调用和设定由材料和/或待生产产品所预定的功率分布。
较佳地是，能借助至少一个测量设备、较佳地纵向地和/或横向地分段地检查材料和/或产品，且对应的测得数值能分配至控制或调节设备，用以控制或调节磁控管或功率分布。
当设定不同磁控管的功率分布或差异化性能时，在材料的加热期间，能停用针对辐射腔室中的电磁波的被动和/或主动分配装置。此种停用能例如通过覆盖辐射腔室或者通过将辐射腔室移出来执行。
可能有利地是，在材料的后续压制中，横向于生产方向调节磁控管的功率分布，以使得较高温度的材料从边缘开始一直设定至材料的纵向中心线。在由于材料、粘合剂、材料中或上的湿气而在压制期间产生指向材料狭窄侧部的流动时，这会是尤为期望的。在此种情形中，材料由在边缘附近的经加热流体流附加地加热。该经加热流体流现可以引导至在均匀加热材料的情形中过热的材料边缘。为了避免此种情形，强度较低地加热这些边缘。
在宽度上具有不同单位面积重量分布的材料的情形中，有利地是，替代地或组合地，横向于生产方向调节磁控管的功率分布，这考虑到不同的单位面积重量分布。不同单位面积重量的区域由此经受不同功率的电磁波，或者定位在上方的排出开口的磁控管以不同的功率操作。
替代地或组合地，当使用在宽度上具有不同单位面积重量分布的木材或类木材材料时，与所具有的排出开口位于较低单位面积重量的区域之上的磁控管相比，所具有的排出开口基本上位于较高单位面积重量之上的磁控管以较高的功率操作。
替代地或组合地，在沿生产方向设置若干排磁控管的布置的情形中并且在磁控管故障且缺少其向材料的能量输入的情形中，一个或多个其它相关联的磁控管和/或相邻的列能通过增大这些磁控管的功率来补偿此种故障。如果磁控管或连续炉已利用最大可能功率操作，则通过关闭整个排以致传送器带的速度对应地减小来补偿该故障。这不会在预加热中引起不期望的结果，例如热巢或局部过低加热。
此外有利地是，在材料的不同宽度处和/或在材料于传送器带上的变化位置处，设置在边缘处、即外侧的至少一列磁控管对应地减小其功率或者停用。
替代地或组合地，设置其它磁控管、较佳地是整排(rx)磁控管，以增大设备的冗余度，上述磁控管在常规操作中并不使用并且能在磁控管故障的情形下接通。
替代地或组合地，该控制或调节设备能够借助在磁控管处进行监控或检测或者监控或检测这些磁控管的功率消耗来检测是否确保功能实现，且如果否的话，则会自动地接通具有所需功率的其它磁控管。
该控制或调节设备能够经由辐射腔室中的路径/时间追踪对于材料中的局部单位面积重量增大、具体地说横向于生产方向产生的单位面积重量增大施加较高的功率，并且能够为此以对应的时间和几何形状布置来控制磁控管。
该设备适合于执行该方法，但也可独立地操作。
参照附图，更详细地解释本发明的细节和示例性实施例，其中，附图如下示出：
图1示出具有材料条带的设备的示意侧视图(顶部)和相关联示意图(底部)，该材料条带沿生产方向引导通过连续炉和双带式压力机，
图2示出连续炉的辐射腔室的覆盖件的俯视图，该连续炉具有示例性布置的波导管，
图3示出剖过辐射腔室的根据图2的沿生产方向的截面x3，以及
图4示出用于生产木质纤维素材料的材料板的功率分布和外侧各列磁控管的对应边缘的切除的示例性图。
图1在顶部示出设备的示意侧视图并且在底部示出设备的对应示意俯视图，其中，钢条沿生产方向15行进通过连续炉1和连续操作压力机2，该连续操作压力机具有两个环形循环钢条，这两个环形循环钢条将条带状材料3拉过压力机2。在该情形中，材料3在传送器带10上从左侧输送通过连续炉1，在此，该材料在辐射腔室14中加热、传递至压力机2并且经压制并在这里固化成产品8。
取决于设备的实施例，出于更高效率起见，不仅能从上表面侧或下表面侧设置辐射腔室14，而且材料3能经受来自辐射腔室14’的另一表面侧的微波。如果来自一侧的微波的渗透深度无法充分地热透材料3或者须增大用于加热的功率时，这会是尤为必须的。除了屏蔽壳体11以外，连续炉1还围绕辐射腔室14具有吸收器12，该吸收器吸收入口和出口侧上的过量微波，并且除了这里仅仅示出的闸门以外也防止微波从连续炉1离开。闸门和/或吸收器12设计成是高度可调节的和/或宽度可调节的，以适应于连续材料3的不同高度和宽度。
根据本发明的设备具有控制或调节设备17，该控制或调节设备能够控制多个磁控管4，用以关于这些磁控管的功率来产生微波。具体地说，该控制或调节设备17能控制个别的或成组的磁控管4。该控制或调节设备17较佳地可操作地连接于存储设备和/或计算单元，该存储设备和/或计算单元已包含用于设定连续炉1或磁控管4的公式(程序)或预定帧数据。具体地说，这里能存储计算基础，基于这些计算基础，该控制或调节设备17结合来自操作人员的输入来实施关于材料3和/或待生产产品8的类型的方案或设定，连续炉1能借助上述方案或设定、结合下游压力机2以对于材料3无害的较佳范围来操作。
在替代的或组合的实施例中，测量设备16能沿生产方向15设置在连续炉1上游，且测量设备18设置在连续炉1的下游以及用于材料3的压力机2的上游。替代地或组合地，能提出将用于产品8的测量设备20设置在压力机2的出口处。对于所有这些测量设备或者可能还有的其它测量设备共同地是，这些测量设备能与控制或调节设备17可操作地连接，并且能将这些测量设备的测量结果传递至该控制或调节设备。这些测量值形成用于控制或调节算法的基础，并致使在控制或调节设备17中产生对应的控制指令并且将这些控制指令传递至设置在这里的连续炉1或磁控管4。
替代地或组合地，生产设施的其它上游设备或用于传递数据的系统的控制站能与控制或调节设备17可操作地连接。
这些测量设备16、18、20可较佳地适合于分段地测量材料3或产品8的宽度19。
例如图1中进一步示出地是，材料3以一高度施加于传送器带10，该高度与宽度19相比较小。较佳地是，材料3以该宽度19在后续压力机2中压制成产品8。因此，材料3较佳地是条带状的，在该情形中具有上表面侧(上平坦面)和下表面侧(下平坦面)，其中，一个表面侧抵靠在传送器带10上并且形成两个边缘7。边缘7在传送器带10上的位置根据经验而改变，具体地说通过在将材料3施加到传送器带10期间的带偏移(bandverlauf)、通过在修整时的改变或产品转换而改变。带在连续炉1的区域中的后续偏移也会致使传送器带10并不总是在同一位置引导通过连续炉1。
图2示出以图3所示截面x2-x2对辐射腔室14的覆盖件22沿生产方向15剖取的从下往上的俯视图。图3示出剖过根据图2的辐射腔室14的截面x3-x3的对应视图，其中，生产方向15指入绘制平面中。
从两个图2和3的组合中获得辐射腔室14的以下实施例。磁控管4较佳地单独地设置在储柜13中，并且为了更佳的可触及性、尤其是便于维护或更换目的，设置到辐射腔室14的侧面。储柜13具有开口，连接于磁控管4的波导管5通过该开口将微波传导至辐射腔室14，并使得微波在这里经由与覆盖件22中开口相对应的排出开口6进入辐射腔室14。在俯视图中可观察到的是，排出开口6以横向于生产方向15的多个排r(rn、rn+1)以及纵向于生产方向15的多个列s(sn、sn+1)设置。
排出开口6在辐射腔室14上设置的方式取决于连续炉1的应用场合、微波辐射的频率且具体地说还取决于待加热材料3的类型和体积，微波辐射的频率对于波导管5且由此对于排出开口6的尺寸具有影响。因此，可仅仅使用少量磁控管4，其中，须设置至少两个磁控管。这些磁控管则形成沿任何方向的排。然而，较佳地是，至少多个磁控管4设置成排r，并且能借助控制或调节设备17以差异化的功率分布9来控制。已经设置的一个排r使得能够在整个宽度19上差异化地加热材料3，该排可能但并非必须相对于生产方向横向地设置而是可相对于生产方向成角度地(除了平行以外)设置。
具体地说，采用波导管5的排出开口6的对应布置和/或对准，能控制材料3中的差异化加热分布或磁控管4的差异化功率分布9。这样做的可能性是多种多样的。
根据图3，能设有第二辐射腔室14’，该第二辐射腔室相对于材料3与第一辐射腔室14相对并且由此设置在传送器带10下方。该第二辐射腔室较佳地在磁控管/波导管/排出开口方面具有与辐射腔室14相同的构造。待加热材料3在这里具有预定宽度19并且抵靠在通过连续炉1的传送器带10上。材料3基本上具有条带状构造，且具有两个表面侧(平坦面)和相应的边缘7。
使用单个列s，其中，在各种情形下，每排r具有一个排出开口6：
可利用差异化的功率l、例如升高的功率级别(在至少5排情形下，r1＝20％、r2＝40％、r3＝60％、r4＝80％、r5＝100％)沿生产方向15控制材料3。如果材料例如以超冷却或冷冻方式存在且如果合适的话已利用水浸渍，则这可能是有利的。替代地，如果须支持首先进行强加热且然后利用低微波强度来使得材料3中的热量均匀化，则也可反向地使用该功率级别。
使用单个排r，其中，在各种情形下，每列s具有一个排出开口6：
可利用差异化的功率l、例如从材料3的边缘7向纵向中心线21增强的加热(至少5列情形下，s1＝25％、s2＝50％、s3＝75％、s4＝50％、s5＝25％)来横向于生产方向15控制材料3。如上文已提及地，可能性是多种多样的并且并不对所有这些可能性均进行最终描述。
根据图2使用具有排出开口6的多个排rn、rn+1和若干列sn、sn+1：
能沿生产方向并且横贯该生产方向设定极为复杂的功率分布l。因此，在3d视图中，通过在不同的磁控管4中设定不同的功率来获得三维功率分布。具体地说，为了优化加热，还应考虑空间-时间分量和加热期间或者控制或调节设备17中的加热程度以及产出速度。
在根据针对功率分布9的图4的简单示例性实施例中，如图3所示，将具有宽度19的材料3传送通过辐射腔室14。根据图4和2，列s的数量等于16。由于单独地或成组地控制所有磁控管4的可能性，磁控管4停用并且具有功率l＝0％，因为这些磁控管设置在并未由材料3所占据的区域正上方，这些磁控管与左侧的列s1、s2和右侧的s15、s16的排出开口可操作地连接。为了确保仅仅轻微地加热材料3的边缘区域，仅仅利用所需的一半功率l＝40％来操作排出开口6的左侧列s3、s4和右侧列s13、s14的磁控管4，这些磁控管设置在材料3的边缘7上。材料3的相对于纵向中心线21更靠内的区域经受磁控管的功率l＝80％且因此进行加热。针对此种简单的应用，如图4中所示，后续排rn+1因此能呈现相同的功率分布9。
有利地是，通过交替地接通和关闭磁控管4，在用于保护磁控管4的方法中可使用多个排r和列s。接通和关闭并不表述为通常用于调节磁控管的功率l的功率循环，而是实施磁控管的暂停以维持性能能力并且避免过热、即使用周期。
在简单的合理示例中，连续炉可如下操作：
当计算用于将材料加热至预定温度的所需功率时，在使用所有可用磁控管4的情形下，需要以额定功率的35％来操作这些磁控管，其中，出于简化起见，会利用相同的功率l来操作所有的磁控管4。现确定地是，采用排出开口6如图2中所示的布置，n＝6应用于rn和sn。因此，针对六个排r和六个列s存在36个排出开口6。为了保护磁控管4，现提出这样的运行操作，其中，使用所有列s的磁控管4，但交替地接通偶数n的排r和奇数n的排r。为此，启用的18个磁控管4(36/2)的额定功率翻倍，以使得这些磁控管利用70％的标称功率操作。因此，避免磁控管4的不必要连续操作。
附图标记列表
1连续炉
2压力机
3材料
4磁控管
5波导管
6排出开口
7边缘
8产品
9功率分布
10传送器带
11壳体
12吸收器
13储柜
14辐射腔室
15生产方向
16测量设备
17控制或调节设备
18测量设备
19宽度
20测量设备
21纵向中心线
22覆盖件
r横向于生产方向15的排出开口排
s沿生产方向15的排出开口列
l磁控管4的功率。