DE10353784A1

DE10353784A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen keramischer Formgegenstände

Info

Publication number: DE10353784A1
Application number: DE10353784A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kariya Ishikawa; Hiromi Kariya Katou; Shoichi Kariya Goto; Tomio Fujimi Minobe
Original assignee: Micro Denshi Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Micro Denshi Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: JP2004167809A; JP4133252B2; CN1502585A; DE10353784B4; CN1293013C; US7087874B2; US20040104514A1

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Trocknen keramischer Formgegenstände. Die Trockenvorrichtung (1) umfasst eine Trockenkammer (10) zur Aufnahme keramischer Formgegenstände (8), eine Vielzahl von Mikrowellengeneratoren (20) zum Zuführen von Mikrowellenenergie in die Trockenkammer (10) und eine Transporteinrichtung (30), um die keramischen Formgegenstände (8) kontinuierlich in die Trockenkammer (10) einzuspeisen, durch sie hindurchzutransportieren und aus ihr auszuspeisen. In der Trockenkammer (10) sind die Mikrowellengeneratoren (20) und mindestens ein Sensor (40) zum Erfassen der Verteilung der keramischen Formgegenstände (8) in der Trockenkammer (10) angeordnet. Jeder Mikrowellengenerator (20) ist dazu geeignet, seine Ausgangsleistung entsprechend der von dem Sensor (40) erfassten Verteilung der keramischen Formgegenstände (8) zu ändern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen stranggepresster Keramikgegenstände.
Bei der Fertigung keramischer Formgegenstände wird ein tonartiges Keramikmaterial extrudiert, getrocknet und gebrannt.

Eine herkömmliche Vorrichtung zum Trocknen keramischer Formgegenstände ist beispielsweise aus der JP 2000-44326 A bekannt, bei der ein Teil des zum Transport extrudierter keramischer Formgegenstände dienenden Wegs von einer Trockenkammer bedeckt ist und die durch die Trockenkammer transportierten keramischen Formgegenstände durch Bestrahlung mit Mikrowellenenergie getrocknet werden.

In dieser herkömmlichen Trockenvorrichtung muss die Mikrowellenenergie langsam und gleichmäßig abgestrahlt werden, damit die keramischen Formgegenstände gleichmäßig und spannungsfrei getrocknet werden. Zu diesem Zweck ist es übliche Praxis, einen Trocknungsvorgang durchzuführen, in dem eine Vielzahl von keramischen Formgegenständen kontinuierlich eingespeist und in einem Trockenbad längs der Transportrichtung transportiert wird, um über eine lange Zeitdauer mit geringer Energiedichte Mikrowellenenergie abzustrahlen.

Diese herkömmliche Trockenvorrichtung ist mit dem folgenden Problem behaftet. Falls die keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer der Trockenvorrichtung in unregelmäßigen Abständen angeordnet sind, fehlt der in den keramischen Formgegenständen absorbierten Mikrowellenenergiemenge nämlich die Gleichmäßigkeit.

Insbesondere dann, wenn die Folge keramischer Formgegenstände in der Trockenkammer zeitweilig unterbrochen ist, können die benachbarten keramischen Formgegenstände durch Absorbieren einer erhöhten Mikrowellenenergiemenge übertrocknen. In der herkömmlichen Trockenvorrichtung müssen die keramischen Formgegenstände daher kontinuierlich ohne irgendwelche Abstände in das Trockenbad eingespeist werden.

Dies trifft insbesondere im Fall eines keramischen Formgegenstands mit einem wabeförmigen Aufbau zu, bei dem die Zellenwände, die zur Trennung der Zellen in einem Wabenmuster angeordnet sind, durch ungleichmäßige Trocknung leicht unter Spannung gesetzt werden.

Falls der Strangpressvorgang nicht kontinuierlich ausgeführt werden kann, muss das durch Extrusion hergestellte tonartige Keramikmaterial daher, um eine vorbestimmte Menge des tonartigen Keramikmaterials in der Trockenvorrichtung sicherzustellen, zeitweilig verwahrt werden, damit es kontinuierlich in die Trockenvorrichtung eingespeist wird.

Angesichts dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen keramischer Formgegenstände zur Verfügung zu stellen, bei denen im Wesentlichen gleichmäßig Mikrowellenenergie auf jeden keramischen Formgegenstand abgestrahlt wird, der in die Trockenkammer eingespeist und durch die Trockenkammer transportiert wird, so dass die keramischen Formgegenstände mit hoher Qualität und spannungsfrei getrocknet werden.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Trocknen keramischer Formgegenstände vorgesehen, die eine Trockenkammer zur Aufnahme keramischer Formgegenstände, eine Vielzahl von Mikrowellengeneratoren zum Zuführen von Mikrowellenenergie mit einer Frequenz von 300 MHz bis 300 GHz in die Trockenkammer und eine Transporteinrichtung umfasst, durch die die keramischen Formgegenstände kontinuierlich in die Trockenkammer eingespeist, durch sie hindurchtransportiert und aus ihr ausgespeist werden, wobei in der Trockenkammer die Mikrowellengeneratoren in Transportrichtung der Transporteinrichtung angeordnet sind und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Verteilung der keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer angeordnet ist und jeder Mikrowellengenerator dazu geeignet ist, seine Ausgangsleistung entsprechend der Verteilung der keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer zu ändern.

Die Trockenvorrichtung gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist so gestaltet, dass die Ausgangsleistung jedes in der Trockenkammer angeordneten Mikrowellengenerators entsprechend der Verteilung der keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer gesteuert wird.

Mit dieser Trockenvorrichtung lassen sich die keramischen Formgegenstände daher auch in dem Fall, dass die keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer verschiedene Dichten haben, gleichmäßig mit Mikrowellenenergie bestrahlen, indem die Ausgangsleistung der Mikrowellengeneratoren gesteuert wird, und können die keramischen Formgegenstände daher im Großen und Ganzen gleichmäßig getrocknet werden. Dadurch werden die keramischen Formgegenstände unmittelbar nach dem Strangpressvorgang unter Beibehaltung einer hohen Genauigkeit getrocknet und durch den sich anschließenden Brennvorgang zu keramischen Formgegenständen hoher Qualität gefertigt.

Diese Ausgestaltung der Erfindung sieht also eine Trockenvorrichtung vor, bei der die in die Trockenkammer eingespeisten und durch die Trockenkammer transportierten keramischen Formgegenstände gleichmäßig mit Mikrowellenenergie bestrahlt werden, um so im Großen und Ganzen spannungsfreie keramische Formgegenstände hoher Qualität herzustellen.

Die Ausgangsleistung der Mikrowellengeneratoren kann geändert werden, indem entweder die Mikrowellenenergieabstrahldichte geändert wird oder indem durch Steuerung der relativen Einschaltdauer die Dauer der Mikrowellenenergieabstrahlung pro Zeiteinheit geändert wird.

Die oben angesprochene Erfassungseinrichtung kann einer Vielzahl von Sensoren entsprechen, die an verschiedenen Punkten in der Trockenkammer angeordnet sind, um die in die Trockenkammer eingespeisten keramischen Formgegenstände zu erfassen. In diesem Fall können die an verschiedenen Punkten in der Trockenkammer angeordneten Sensoren die Verteilung der keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer direkt erfassen.

Wahlweise kann die Trockeneinrichtung auch ein am Eingang der Trockenkammer angeordneter Sensor sein. In diesem Fall lässt sich die Verteilung der keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer anhand der Zeitdauer, die seit der Einspeisung des jeweiligen keramischen Formgegenstands in die Trockenkammer verstrichen ist, und der Geschwindigkeit, mit der der jeweilige keramische Formgegenstand von der Transporteinrichtung transportiert wird, indirekt erfassen.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum durch Mikrowellenenergie erfolgenden Trocknen einer Vielzahl tonartiger, wabenförmiger keramischer Formgegenstände in einer Trockenvorrichtung vorgesehen, die eine Trockenkammer zur Aufnahme der keramischen Formgegenstände, eine Vielzahl von in der Trockenkammer in Transportrichtung angeordneten Mikrowellengeneratoren zum Abstrahlen einer Mikrowellenenergie mit einer Frequenz von 300 MHz bis 300 GHz und eine Transporteinrichtung umfasst, um die keramischen Formgegenstände kontinuierlich in die Trockenkammer einzuspeisen, durch diese hindurchzutransportieren und aus dieser auszuspeisen, wobei die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators entsprechend der Verteilung der keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer geändert wird.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird die Ausgangsleistung jedes in der Trockenkammer in Transportrichtung angeordneten Mikrowellengenerators entsprechend der Verteilung der keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer eingestellt.

Gemäß diesem Trockenverfahren kann daher eine Folge von durch die Trockenkammer transportierten keramischen Formgegenständen auch dann sehr gleichmäßig getrocknet werden, wenn diese in unregelmäßigen Abständen angeordnet sind. Die keramischen Formgegenstände können daher unmittelbar nach dem Strangpressvorgang unter Beibehaltung ihrer hohen Genauigkeit getrocknet werden.

Diese Ausgestaltung der Erfindung sieht also ein Verfahren zum Trocknen keramischer Formgegenstände vor, bei dem die Mikrowellenenergie auf die keramischen Formgegenstände, die in die Trockenkammer eingespeist und durch sie hindurchtransportiert werden, gleichmäßig abgestrahlt wird und die keramischen Formgegenstände daher im Großen und Ganzen spannungsfrei mit hoher Qualität getrocknet werden können.

Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt eine Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist. Es zeigen:

1 eine Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung keramischer Formgegenstände gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

2 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Trocknen keramischer Formgegenstände gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

3 eine Schnittansicht einer Strangpressvorrichtung für keramische Formgegenstände gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

4 in Perspektivansicht einen keramischen Formgegenstand gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

5 ein Ablaufdiagramm mit den Berechnungsschritten für den Ausgangsleistungswert jedes Mikrowellengenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

6 eine im Großen und Ganzen im rechten Winkel zur Transportrichtung verlaufende Schnittansicht, die die Anordnung von Mikrowellenenergieabstrahlöffnungen einer Trockenkammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

7 eine im Großen und Ganzen im rechten Winkel zur Transportrichtung verlaufende Schnittansicht, die die Anordnung von Mikrowellenenergieabstrahlöffnungen einer weiteren Trockenkammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

8 eine im Großen und Ganzen im rechten Winkel zur Transportrichtung verlaufende Schnittansicht, die die Anordnung von Mikrowellenenergieabstrahlöffnungen einer weiteren Trockenkammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

9 eine im Großen und Ganzen im rechten Winkel zur Transportrichtung verlaufende Schnittansicht, die die Anordnung von Mikrowellenenergieabstrahlöffnungen einer weiteren Trockenkammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

10 im Schnitt eine Trockenvorrichtung für keramische Formgegenstände gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 10, die die Trockenvorrichtung für keramische Formgegenstände gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

12 ein Ablaufdiagramm mit den Berechnungsschritten für den Ausgangsleistungswert jedes Mikrowellengenerators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und

13 im Schnitt eine Trockenvorrichtung für keramische Formgegenstände gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird nun eine Trockenvorrichtung für keramische Formgegenstände gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Die Trockenvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst, wie in 2 gezeigt ist, eine Trockenkammer 10 zur Aufnahme einer Vielzahl von keramischen Formgegenständen 8 (vgl. 4), eine Vielzahl von Mikrowellengeneratoren 20 zum Zuführen von Mikrowellenenergie in einem Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz in die Trockenkammer 10 und eine Transporteinrichtung 30, durch die die keramischen Formgegenstände 8 kontinuierlich in die Trockenkammer 10 eingespeist, durch sie hindurchtransportiert und aus ihr ausgespeist werden.
In der Trockenkammer 10 sind in Transportrichtung der Transporteinrichtung 30 die Mikrowellengeneratoren 20 angeordnet und ist ein Sensor 40 zum Erfassen der Verteilung der keramischen Formgegenstände 8 angeordnet.
Die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators 20 lässt sich entsprechend der Verteilung der keramischen Formgegenstände 8 ändern, die von dem Sensor 40 erfasst wird.
Der Aufbau dieser Vorrichtung wird nun genauer beschrieben.
Jeder der gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch Extrusion hergestellten keramischen Formgegenstände 8 hat einen wie in 4 gezeigten Wabenaufbau und wird als Katalysatorträger eines Kraftfahrzeug-Abgasreinigungssystems verwendet.
Die den Wabenaufbau aufweisenden keramischen Formgegenstände 8 bestehen aus einer großen Anzahl Zellen 8, die voneinander durch Keramiktrennwände 81 getrennt sind, und haben eine im Großen und Ganzen zylinderförmige Kontur.
Um als wabenförmiger Formgegenstand ein hohes Reinigungsvermögen zu bewahren und um gleichzeitig den Strömungswiderstand gegenüber dem Abgas zu senken, sind bei dem keramischen Formgegenstand 8 insbesondere die Trennwände 81 höchstens 150 μm dick und haben die Zellen 88 einen Durchmesser von nicht mehr als 300 mm. Außerdem beträgt die Axiallänge der keramischen Formgegenstände 8 nicht mehr als 1000 mm.
Abgesehen von der Trockenvorrichtung 1 enthält die Vorrichtung 7 zur Herstellung der keramischen Formgegenstände 8 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie in 1 gezeigt ist, eine Strangpressmaschine 75 zum Strangpressen eines stabförmigen Formgegenstands 82, der einen Wabenaufbau hat und wie ein Stab gestreckt ist, eine Schneidemaschine 71 zum Herausschneiden der keramischen Formgegenstände 8 aus dem durch Extrusion angefertigten stabförmigen keramischen Formgegenstand 82 und eine (nicht gezeigte) Brenneinheit zum Brennen der getrockneten keramischen Formgegenstände 8.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält die Strangpressmaschine 75 einen zweistufigen Extruder 751, 752. die Strangpressmaschine 75 ist so aufgebaut, dass das dem oberen Schraubenextruder 751 zugeführte Keramikmaterial 80, während es geknetet wird, vorgetrieben und durch einen Filter 753 dem unteren Schraubenextruder 752 zugeführt wird.
Die Anzahl der Schraubenextruderstufen der Strangpressmaschine 75 ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann auch drei oder mehr oder lediglich eine betragen.
Der Bereich der unteren Stufe der Strangpressmaschine 75 enthält, wie in 3 gezeigt ist, eine Pressform 754 zum Strangpressen des Keramikmaterials 80, einen Schraubenextruder 752, um der Pressform 754 das Keramikmaterial 80 zuzuführen, und eine Filtereinrichtung 755, um das Keramikmaterial 80 am Auslass des Schraubenextruders 752 zu filtern.
Wie in 3 gezeigt ist, dient die Pressform 754 dazu, das ihr zugeführte Keramikmaterial 80 zu einem stabförmigen keramischen Formgegenstand 82 zu formen. Zwischen der Pressform 754 und dem Schraubenextruder 752 befindet sich ein in Längsrichtung hohles Widerstandsrohr 756 mit einem im Großen und Ganzen kreisförmigen Querschnitt, dessen Innendurchmesser von dem Schraubenextruder 752 aus zur Pressform 754 hin in zunehmendem Maße abnimmt.
Die Filtereinrichtung 755 enthält, wie in 3 gezeigt ist, ein Filternetz 757 und ein Tragebauteil 758, das das Filternetz 757 trägt. Das Tragebauteil 758 besteht aus Metall und hat eine große Anzahl Durchgangslöcher, die das Keramikmaterial 80 hindurchlassen. Das Filternetz 758 besteht aus dünnen Edelstahladern, die feinmaschig verwebt sind.
Der Schraubenextruder 752 enthält, wie in 3 gezeigt ist, ein in Längsrichtung hohles Schraubengehäuse 759 mit einer darin eingebauten Extrusionsschraube 750.
Die Extrusionsschraube 750 weist auf dem Außenumfang einer sich drehenden Schraubenwelle eine spiralförmig angeordnete Druckwindungsspur auf. Diese Druckwindung bringt auf das Keramikmaterial 80 Druck auf und treibt das Keramikmaterial 80, während dieses geknetet wird, zur Pressform 754 vor.
Die in 1 gezeigte Schneideeinrichtung 71 weist einen (nicht gezeigten) Schneidedraht auf, der in Horizontalrichtung im Wesentlichen im rechten Winkel zur Achse des stabförmigen keramischen Formgegenstands 82 aufgehangen ist. Der Schneidedraht wird entlang seiner Längsrichtung hin und her und gleichzeitig vertikal nach unten bewegt, um den stabförmigen keramischen Formgegenstand 82 zu durchschneiden.
Die Schneideeinrichtung 71 ist bei diesem Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass sie aus dem stabförmigen keramischen Formgegenstand 82, der aus der Strangpressmaschine 75 extrudiert wird, keramische Formgegenstände 8 herausschneidet, die jeweils eine Axiallänge von nicht mehr als 1000 mm haben.
Wir in 2 gezeigt ist, ist die Trockenvorrichtung 1 ist so gestaltet, dass in der Trockenkammer 10, die maximal 50 tonartige, keramische Formgegenstände 8 aufnehmen kann, in Transportrichtung zehn Mikrowellengeneratoren 20 angeordnet sind. Die Trockenkammer 10 ist in der Trockenvorrichtung 1 so positioniert, dass sie die Transporteinrichtung 30 umgibt, die die keramischen Formgegenstände 8 transportiert.
Die Transporteinrichtung 30 enthält, wie in 2 gezeigt ist, zwei in Transportrichtung an den Längsenden angeordnete Walzen 325, ein um die Walze- herum aufgehängtes Endlosband 320, und eine Vielzahl von Ausgleichswalzen 327, um das Band in horizontaler Lage zu halten.
Die Walzen 325 und 327 haben eine horizontale Drehwelle, die im Wesentlichen im rechten Winkel zur Extrusions richtung des stabförmigen keramischen Formgegenstands 82 und parallel zur nicht gezeigten Bodenfläche verläuft. Die Walzen 325 sind mit einem nicht gezeigten Drehmotor verbunden, um dessen Drehmoment auf das Band 320 zu übertragen und um Auflagen 310 auf der Transportfläche 323 der Bahn 320 in die Extrusionsrichtung des stabförmigen keramischen Formgegenstands 82 vorwärts zu bewegen.
Die in 2 gezeigten Auflagen 310 haben einen konkaven Querschnitt, der um den Außenumfang der tonartigen, keramischen Formgegenstände 8 passt. Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Auflagen 310 aus einem nachgiebigen Material, etwa einem schwammförmigen, porösen Polyurethanharz. Die Axiallänge der Auflage 310 beträgt 80 bis 980 mm.
Das schwammförmige, poröse Material dient dazu, die Zerstreuung des in den keramischen Formgegenständen 8 enthaltenen Wassers in der Trockenvorrichtung 1 zu verhindern. Der Querschnitt der Auflage 310 ist so geformt, dass er um die Außenumfangsfläche der keramischen Formgegenstände 8 passt, damit durch Erhöhen der Kontaktfläche und dementsprechendes Senken des Kontaktflächendrucks zwischen der Auflage 310 und dem entsprechenden keramischen Formgegenstand 8 die Verformung der keramischen Formgegenstände 8 verringert wird.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die Auflagen 310 auch aus einem anderen Material bestehen können, dessen durch die Mikrowellenenergie bedingter Temperaturanstieg geringer als der der keramischen Formgegenstände 8 ist. Genauer gesagt kann die Auflage 310 zweckmäßig aus einem Material gebildet werden, dessen Verlustfaktor (Produkt aus spezifischer Dielektrizitätskonstante und Verlusttangens Delta) gegenüber der Mikrowellenenergie geringer als der des Keramikmaterials 80 ist. Je kleiner der Verlustfaktor ist, umso mehr wird der durch die Mikrowellenenergie bedingte Temperaturanstieg unterdrückt, so dass die Auflagen 310 bei einer geringeren Temperatur als die keramischen Formgegenstände 8 gehalten werden können.
Beispiele für weitere anwendbare Materialien sind neben dem in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Polyurethanharz Melaminharz, Teflon^TM-Harz, Mikaharz, Aluminiumoxidharz, Polyethylenharz und Silikonharz.
Die Trockenkammer 10 ist ein röhrenförmiger Körper mit im Großen und Ganzen rechteckigem Querschnitt, in dem die Transporteinrichtung 30 angeordnet ist. An den Endflächen des röhrenförmigen Körpers sind eine Einlasswand 101 und eine Auslasswand 109 ausgebildet. Die Wände 101, 109, durch die die Transporteinrichtung 30 hindurchgeht, haben eine Einlassöffnung 102 und eine Auslassöffnung 108 mit im Wesentlichen gleicher Form, um die auf die Transporteinrichtung 30 gesetzten keramischen Formgegenstände 8 hindurchzulassen.
Von der Einlassöffnung 102 und der Auslassöffnung 108 geht jeweils eine zylinderförmige Röhre 105 aus, deren Querschnitt im Wesentlichen die gleiche Form wie die Einlassöffnung 102 und die Auslassöffnung 108 hat. Ein auf der inneren Außenwand der Röhren 105 angeordneter Radiowellenabsorber verringert den Austritt von Mikrowellenenergie aus dem Innern des Trockenbads 10 nach außen.
In der Trockenkammer 10 sind im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung der Transporteinrichtung 30 mehrere Trennwände 110 ausgebildet. Die Trennwände 110 haben jeweils eine Öffnung 111 mit im Wesentlichen der gleichen Form wie die Einlassöffnung 102 und die Auslassöffnung 108, und ihre äußere Kante ist so geformt, dass sie eng entlang der inneren Außenwand des Trockenbads 10 eingepasst ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in Transportrichtung vier Trennwände 110 im gleichen Abstand angeordnet. Diese Trennwände 110 bilden fünf Trockenblöcke 130, wobei sich der erste Trockenblock an der Einlassseite und der fünfte an der Auslassseite der Trockenkammer 10 befindet. In diesem Ausführungsbeispiel bezeichnet Lb die Länge jedes Trockenblocks 130 in Transportrichtung.
Die Trockenblöcke 130 können in Transportrichtung unterschiedliche Längen haben. Solange die Position jedes Trockenblocks 130 in der Trockenkammer 10 bekannt ist, lässt sich jeder Mikrowellengenerator 20 durch das später beschriebene erfindungsgemäße Steuerungsverfahren (vgl. 5) passend steuern.
Wie in 2 gezeigt ist, weist jeder Trockenblock 130 zwei Mikrowellengeneratoren 20 auf. Jeder Mikrowellengenerator 20 ist mit einer später beschriebenen Steuerungseinheit verbunden und dazu geeignet, auf Grundlage eines Steuerungssignals von der Steuerungseinheit Mikrowellenenergie abzustrahlen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist jeder Trockenblock 130 zwei in Transportrichtung angeordnete Mikrowellengeneratoren 20 auf. Jeder Mikrowellengenerator 20 ist so gestaltet, dass er Mikrowellenenergie aus einer entsprechenden Abstrahlöffnung 210 abstrahlt, die in der oberen inneren Außenwand der Trockenkammer 10 ausgebildet ist.
An den beiden Seiten des Eingangs der Trockenkammer 10 sind im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung eine lichtemittierende Einheit und ein Fotodetektor angeordnet, die einen fotoelektrischen Röhrensensor 40 bilden. Dieser Sensor 40 ist so gestaltet, dass er die in die Trockenkammer 10 eingespeisten keramischen Formgegenstände 8 erfasst, die den von der lichtemittierenden Einheit abgestrahlten Infrarotlichtstrahl gegenüber dem Fotodetektor abschirmen.
Eine (nicht gezeigte) Steuerungseinheit hat einen Eingang/Ausgang (E/A) zum Übertragen und Empfangen von Signalen zu und von externen Einrichtungen wie dem Sensor 40 und den Mikrowellengeneratoren 20, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) zum Speichern des Erfassungssignals des Sensors 40, einen Festwertspeicher (ROM) zum Speichern eines Berechnungsprogramms und eine Zentraleinheit (CPU) zur Ausführung des Berechnungsprogramms.
Dem E/A werden das Erfassungssignal des Sensors 40 und die Transportgeschwindigkeitsdaten der Transporteinrichtung 30 zugeführt, und er gibt an jeden Mikrowellengenerator 20 Steuerungssignale ab.
Die CPU berechnet auf Grundlage der Einspeisedaten, die anhand des Erfassungssignals des Sensors 40 und der Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung 30 gewonnen werden, die zu jedem Trockenblock 130 zugehörige Menge der keramischen Formgegenstände 8. Außerdem berechnet die CPU für jeden Mikrowellengenerator 20 einen passenden Ausgangsleistungswert und gibt entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände 8 des jeweiligen Trockenblocks 130 an jeden Mikrowellengenerator 120 ein Steuerungssignal aus.
Die Steuerungseinheit gemäß diesem Ausführungsbeispiel dient zum einen als Erfassungseinrichtung, um im Ansprechen auf das Erfassungssignal des Sensors 40 die Verteilung der keramischen Formgegenstände 8 in der Trockenkammer 10 zu berechnen, und zum anderen als Steuerungseinrichtung, um die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators 20 passend zu steuern.
Abgesehen davon ist die nicht gezeigte Brenneinheit so gestaltet, dass sie die getrockneten keramischen Formgegenstände 8 bei einer vorbestimmten Brenntemperatur brennt.
Davon abgesehen enthält eine nicht gezeigte Endflächenbearbeitungseinheit ein Futter zum Fixieren der gebrannten keramischen Formgegenstände 8 und einen Schneidedraht, der in dem Futter im Wesentlichen im rechten Winkel zur Achse der keramischen Formgegenstände 8 geführt wird. Der Schneidedraht schneidet die Endfläche jedes keramischen Formgegenstands 8 ab, um aus dem keramischen Formgegenstand 8 das Endprodukt herzustellen.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Anfertigung der keramischen Formgegenstände 8 durch die den oben beschriebenen Aufbau aufweisende Herstellungsvorrichtung 7 erläutert.
Um gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die Strangpressmaschine 75 den stabförmigen keramischen Formgegenstand 82 herzustellen, wird zunächst, wie in 3 gezeigt ist, das von dem oberen Schraubenextruder 751 geknetete Keramikmaterial 80 auf der stromaufwärtigen Seite des unteren Schraubenextruders 752 eingespeist. Das durch die Extrusionsschraube 750 unter Druck gesetzte Keramikmaterial 80 wird zur Pressform 754 vorgetrieben und der Pressform 754 zugeführt, um dadurch den tonartigen, stabförmigen keramischen Formgegenstand 82 zu extrudieren.
Der stabförmige keramische Formgegenstand 82 wird durch die in 1 gezeigte Schneideeinrichtung 71 als nächstes in eine Vielzahl von keramischen Formgegenständen 8 geschnitten, die jeweils eine Axiallänge von nicht mehr als 1000 mm haben. Danach werden die auf die Auflagen 310 gesetzten tonartigen, keramischen Formgegenstände 8 auf die Transporteinrichtung 30 der Trockenvorrichtung 1 gesetzt und hintereinander transportiert.
Die auf die Transporteinrichtung 30 gesetzten keramischen Formgegenstände 8 werden, wie in 2 gezeigt ist, in die Trockenkammer 10 eingespeist und durch die Trockenkammer 10 hindurchtransportiert. Währenddessen erfasst der am Eingang der Trockenkammer 10 angeordnete Sensor 40 das Vorhandensein oder Fehlen des keramischen Formgegenstands 8 und gibt ein Erfassungssignal aus, das für "Vorhandensein" oder "Fehlen" steht.
Die Steuerungseinheit speichert beim Empfang eines Erfassungssignals von dem Sensor, das für "Vorhandensein" steht, die aktuelle Zeit im RAM. Auf diese Weise werden im RAM die Einspeisedaten erzeugt, die den Zeitverlauf darstellen, der den Zeitpunkten entspricht, an denen die keramischen Formgegenstände 8 eingespeist wurden.
Die CPU der Steuerungseinheit verarbeitet die Einspeisedaten gestützt auf die Transportgeschwindigkeit (m/s) der Transporteinrichtung 30 und berechnet die Verteilung der keramischen Formgegenstände 8 in der Trockenkammer 10 zum aktuellen Zeitpunkt. Auf diese Weise wird die Menge der in jedem Trockenblock 130 enthaltenen keramischen Formgegenstände 8 berechnet.
Schließlich überträgt die Steuerungseinheit einen Ausgangsleistungswert zu den in jedem Trockenblock 130 angeordneten Mikrowellengeneratoren 20, der proportional zur Menge der keramischen Formgegenstände 8 ist. Die Mikrowellengeneratoren 20 werden auf diese Weise jeweils auf einen bestimmten Ausgangsleistungswert eingestellt und führen jedem Trockenblock 130 eine vorbestimmte Menge Mikrowellenenergie zu.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die in dem Ablaufdiagramm von 5 gezeigte Prozessabfolge ausgeführt. Und zwar wird auf Grundlage der Einspeisedaten die Menge der keramischen Formgegenstände 8 in jedem Trockenblock 130 berechnet und entsprechend dieser Menge jeder Mikrowellengenerator 20 betätigt.
Gemäß dem in dem Ablaufdiagramm gezeigten Prozess wird in dem ersten Schritt S110 die Transportgeschwindigkeit v (m/s) der Transporteinrichtung 30 bestimmt. Wenn die Transporteinrichtung 30 still steht, werden die Ausgangsleistungen B1_OUT bis B5_OUT der in den Trockenblöcken 130 angeordneten Mikrowellengeneratoren 20 in Schritt S115 auf null gestellt und wird das Programm beendet.
Die Variable B1_OUT steht für die eingestellte Ausgangsleistung jedes in dem ersten Trockenblock installierten Mikrowellengenerators 20. Entsprechend stehen die Variablen B2_OUT bis B5_OUT für die eingestellten Ausgangsleistungen der jeweils in dem zweiten bis fünften Trockenblock installierten Mikrowellengeneratoren 20.
Wenn andererseits die Transporteinrichtung 30 in Betrieb ist, werden die Variablen B1 bis B5, die die Menge der keramischen Formgegenstände 8 in dem in der Trockenkammer 10 von der Pressform 754 aus in Transportrichtung angeordneten ersten bis fünften Trockenblock angeben, und die Variable i, die den Zähler für die keramischen Formgegenstände 8 in der Trockenkammer 10 darstellt, in Schritt S120 auf die Anfangswerte eingestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Anfangswerte der Variablen B1 bis B5 und der Variable i auf null eingestellt.
In Schritt S130 wird die Variable i hochgezählt und der Zusammenhang zwischen der auf diese Weise hochgezählten Variable i und der Konstanten SUM bestimmt, die die maximale Anzahl der keramischen Formgegenstände 8 angibt, die in der Trockenkammer 10 untergebracht werden kann. Im vorliegenden Fall wird die in Schritt S140 beginnende Berechnungsprozessabfolge wiederholt, bis die Variable i größer als die Konstante SUM ist. Bei dieser Berechnungsprozessabfolge ergibt sich der zu dem i-ten eingespeisten keramischen Formgegenstand 8 zugehörige Trockenblock 130 nachträglich aus dem aktuellen Zeitpunkt und wird die entsprechende Variable der Variablen B1 bis B5 aufgerechnet, die die Menge der keramischen Formgegenstände 8 in diesem Trockenblock 130 angibt.
Wenn andererseits die Variable i größer als die Konstante SUM ist, fährt der Prozess mit Schritt S135 fort, in dem die Ausgangsleistungswerte der Mikrowellengeneratoren 20 entsprechend den Mengen B1 bis B5 der keramischen Formgegenstände 8 in den jeweiligen Trockenblöcken 130 auf B1_OUT bis B5_OUT gesetzt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Ausgangsleistungswert jedes Mikrowellengenerators 20 berechnet, indem die Menge der keramischen Formgegenstände 8 in dem bestimmten Trockenblock mit einer Konstante K multipliziert wird.
Die Konstante K entspricht dem experimentell bestimmten, passenden Ausgangsleistungswert eines gegebenen, in dem Trockenblock 130 angeordneten Mikrowellengenerators 20 für den Fall, dass sich in diesem Trockenblock 130 nur ein keramischer Formgegenstand 8 befindet.
In Schritt S140 wird auf die Einspeisedaten in dem RAM der Steuerungseinheit zugegriffen und nachträglich aus der aktuellen Zeit Tnow (s) die Zeit Ti (s) abgelesen, wann der i-te keramische Formgegenstand 8 in die Trockenkammer 10 eingespeist wurde. Die Differenz zwischen der Zeit Tnow und Ti wird mit der Transportgeschwindigkeit v (m/s) der Transporteinrichtung 30 multipliziert. Auf diese Weise wird die Position des i-ten keramischen Formgegenstands 8 in der Trockenkammer berechnet, also der Abstand Li (m) in Transportrichtung von der Position des Sensors 40 aus.
Darüber hinaus wird in Schritt S150 die Position Li (m) eines gegebenen keramischen Formgegenstands 8 mit den Grenzpositionen (0, Lb, 2Lb, 3Lb, 4Lb, 5Lb) der Trockenblöcke 130 verglichen, um dadurch den zu dem i-ten keramischen Formgegenstand 8 zugehörigen Trockenblock 130 zu identifizieren.
Sobald der zu diesem keramischen Formgegenstand 8 zugehörige Trockenblock 130 identifiziert ist, wird die entsprechende Variable der Variablen B1 bis B5, die die Menge der keramischen Formgegenstände 8 angibt, die sich in diesem Trockenblock 130 befindet, in dem entsprechenden Schritt der Schritte S161 bis S165 aufgerechnet. Wenn andererseits dieser bestimmte keramische Formgegenstand 8 zu keinem der Trockenblöcke 130 gehört, wird keine der Variablen B1 bis B5 aufgerechnet und kehrt der Prozess zu Schritt S130 zurück.
In der Steuerungseinheit gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Prozess in dem Ablaufdiagramm von 5 parallel zur Erzeugung der Einspeisedaten in dem RAM wiederholt in Steuerungszyklen von 0,2 Sekunden ausgeführt. Mit dem Vorankommen der keramischen Formgegenstände 8 in der Trockenkammer 10 wird auch die sich fortwährend ändernde Menge der keramischen Formgegenstände 8 in jedem Trockenblock 130 erfasst. Entsprechend dieser Menge werden die Ausgangsleistungen B2_OUT bis B5_OUT der Mikrowellengeneratoren 20 passend geändert und eingestellt.
Auf diese Weise bewegt sich jeder keramische Formgegenstand 8, beginnend von dem Zeitpunkt, zu dem er in die Trockenkammer 10 eingespeist wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem er aus der Trockenkammer 10 ausgespeist wird, durch die fünf Trockenblöcke 130, also den ersten bis fünften Trockenblock, hindurch, während er weiter mit der passenden Menge Mikrowellenenergie bestrahlt wird. Die auf diese Weise mit Mikrowellenenergie bestrahlten keramischen Formgegenstände werden unter Abgabe von inwendigem Wasser getrocknet und gehärtet.
Die getrockneten keramischen Formgegenstände 8 werden von den Auflagen 310 entfernt und in die Brenneinheit eingespeist. Die Enden der auf diese Weise gebrannten keramischen Formgegenstände 8 werden durch die Endflächenbearbeitungseinrichtung abgeschnitten. Auf diese Weise ergibt sich aus dem keramischen Formgegenstand 8 ein Endprodukt.
Selbst wenn bei der Trockenvorrichtung 1 für die keramischen Formgegenstände 8 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Folge der keramischen Formgegenstände 8 in der Trockenkammer 10 in unregelmäßigen Abständen angeordnet ist, wird auf jeden keramischen Formgegenstand 8 eine im Großen und Ganzen gleichmäßige Menge Mikrowellenenergie abgestrahlt, indem der Ausgangsleistungswert der Mikrowellengeneratoren 20 passend eingestellt wird. Dadurch werden die keramischen Formgegenstände 8 in der Trockenvorrichtung 1 weder übertrocknet, noch bleiben sie ungetrocknet.
In der Trockenvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel können die extrudierten keramischen Formgegenstände 8 mit hoher Genauigkeit getrocknet und gehärtet werden. Die getrockneten keramischen Formgegenstände 8 werden dann mit noch höherer Genauigkeit dem Brennvorgang und dem Endbearbeitungsvorgang unterzogen. Auf diese Weise lassen sich keramische Formgegenstände 9 hoher Qualität anfertigen.
Die Mikrowellengeneratoren 20, deren Mikrowellenenergie-Abstrahlleistung gemäß diesem Ausführungsbeispiel änderbar ist, können mit gleicher Wirkung durch Mirkowellengeneratoren fester Ausgangsleistung ersetzt werden.
Falls Mikrowellengeneratoren fester Ausgangsleistung eingesetzt werden, werden vorzugsweise Einschalt-/ Ausschaltzyklen vorbestimmter Dauer wiederholt, während gleichzeitig die relative Einschaltdauer gesteuert wird, die das Verhältnis der Einschalt-/Ausschaltzeit in jedem Zyklus darstellt. Indem die relative Einschaltdauer der Mikrowellengeneratoren fester Ausgangsleistung gesteuert wird, lässt sich die pro Zeiteinheit abgestrahlte Menge Mikrowellenenergie ändern.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Mikrowellenenergieabstrahlöffnung 210 jedes Mikrowellengenerators 20 in der Oberseite der Trockenkammer 10 ausgebildet.
Wahlweise können die Mikrowellengeneratoren 20 aber auch, wie in 6 gezeigt ist, in der Ober- und Unterseite der Trockenkammer 10 angeordnet sein und die Abstrahlöffnungen 210 jedes Mikrowellengenerators 20 in der Decke und dem Boden der Trockenkammer 10 ausgebildet sein.
In diesem Fall wird jeder keramische Formgegenstand 8 von oben und unten mit Mikrowellenenergie bestrahlt und können daher die Abschnitte des keramischen Formgegenstands 8 mit noch höherer Gleichmäßigkeit getrocknet werden.
Wie in 7 gezeigt ist, können die Mikrowellengeneratoren 20 wahlweise auch auf der Ober- und Unterseite der Trockenkammer 10 angeordnet sein und befinden sich die Enden von jeweils zwei mit dem jeweiligen Mikrowellengenerator 20 verbundenen Wellenleitern 220, die von dem entsprechenden Mikrowellengenerator 20 entfernt sind und eine Abstrahlöffnung 210 bilden, nahe am Ende der Decke und des Bodens der Trockenkammer 10.
In diesem Fall wird die Mikrowellenenergie von den Punkten nahe an den vier Ecken eines im Großen und Ganzen rechteckigen Querschnitts der Trockenkammer 10 abgestrahlt, deren Ober- und Unterseite im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung steht, so dass sämtliche Abschnitte des keramischen Formgegenstands 8 mit noch höherer Gleichmäßigkeit getrocknet werden können.
Darüber hinaus können die Mikrowellengeneratoren 20, wie in 8 gezeigt ist, auch jeweils an den Seiten der Trockenkammer 10 angeordnet sein und die Abstrahlöffnungen 210 der Mikrowellengeneratoren 20 in den Seitenflächen der Trockenkammer 10 ausgebildet sein.
In diesem Fall wird jeder keramische Formgegenstand 8 von den beiden Seiten aus mit Mikrowellenenergie bestrahlt, weswegen sämtliche Abschnitte von ihm mit noch höherer Gleichmäßigkeit getrocknet werden können.
Schließlich können die Mikrowellengeneratoren 20 auch, wie in 9 gezeigt ist, an den beiden Seiten der Trockenkammer 10 angeordnet sein, wobei die Abstrahlöffnungen 210 der Mikrowellengeneratoren 20 jeweils nahe an dem oberen und unteren Ende der Seiten der Trockenkammer 10 angeordnet sind.
In diesem Fall wird die Mikrowellenenergie von Punkten nahe an den vier Ecken eines im Großen und Ganzen rechteckigen Querschnitts abgestrahlt, der in der Trockenkammer 10 im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung steht. Dadurch können die Abschnitte des keramischen Formgegenstands 8 mit sogar noch höherer Gleichmäßigkeit getrocknet werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind anstelle der in dem ersten Ausführungsbeispiel fest in der Trockenkammer angeordneten Trockenblöcke mehrere Trockenbereiche ausgebildet, die dazu geeignet sind, sich bei Betrieb der Transporteinrichtung zu bewegen.
Wie in 10 gezeigt ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel anstelle der Trennwände der Trockenkammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel an einem Teil der Auflagen 341, 342 eine Vielzahl von Reflektoren 345 befestigt, um die Mikrowellenenergie zu reflektieren. Die Reflektoren 345 bilden in der Trockenkammer 10 Trockenbereiche 340. Abgesehen davon sind die auf die Auflagen 341, 342 gesetzten keramischen Formgegenstände 8 vertikal statt horizontal ausgerichtet.
Dieses Ausführungsbeispiel wird nun genauer beschrieben.
In der Trockenvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist entlang der Transportrichtung an dem Endabschnitt von mindestens einem Teil der Auflagen 341, 342 im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung ein im Großen und Ganzen tafelförmiger Reflektor 345 befestigt, um die Mikrowellenenergie zu reflektieren.
Jeder Mikrowellengenerator 20 ist dazu geeignet, seine Ausgangsleistung entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände 8 zu ändern, die sich in den zwischen den benachbarten Reflektoren 345 in der Trockenkammer 10 gebildeten Trockenbereich 340 befindet.
In der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels werden die Auflagen, die den Reflektor 345 aufweisen, als erste Auflagen 341 und die ohne den Reflektor 345 als zweite Auflagen 342 bezeichnet.
Wie in 11 gezeigt ist, hat jeder Reflektor 345 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Größe, die den Querschnitt der keramischen Formgegenstände 8 überdeckt, die sich in Transportrichtung auf den Auflagen 341, 342 befinden, während sie sich gleichzeitig durch die in
11 gezeigte Einlassöffnung 102 und die Auslassöffnung 108 einholen lassen.
Anders als die in der Trockenkammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel fest angeordneten Trockenblöcke bewegen sich die Trockenbereiche 340 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der Transporteinrichtung 30 mit.
Dadurch unterliegt der Zusammenhang zwischen einem gegebenen Trockenbereich 340 und dem Mikrowellengenerator 20, der diesem Trockenbereich 340 Mikrowellenenergie zuführt, dauernd einer Änderung. Andererseits bleibt die Menge der keramischen Formgegenstände 8, die sich in dem Trockenbereich 340 befindet, unverändert.
Wie in 10 gezeigt ist, enthält die Trockenkammer 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zudem nahe der Einlassöffnung 102 einen Sensor 42 zur Erfassung der keramischen Formgegenstände 8 und einen Sensor 41 zur Erfassung der Reflektoren 345. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Sensoren 41, 42 auf verschiedenen Höhen angebracht und machen sich den Vorteil der Höhendifferenz zwischen dem keramischen Formgegenstand 8 und dem Reflektor 345 zunutze. Während der untere Sensor 42 geeignet ist, die keramischen Formgegenstände 8 zu erfassen, ist der obere Sensor 41 zur Erfassung der Reflektoren 345 geeignet.
In der Trockenkammer 10 sind in Transportrichtung fünf Mikrowellengeneratoren 20 im gleichen Abstand angeordnet, die von der Einlassseite aus als erster bis fünfter Mikrowellengenerator bezeichnet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel befinden sich die Mikrowellengeneratoren 20, also der erste bis fünfte Mikrowellengenerator, in Transportrichtung von der Einlassseite der Trockenkammer 10 aus über die Länge LE der Trockenkammer 10 hinweg an den Positionen P1, P2, P3, P4 und P5.
Die Mikrowellengeneratoren müssen nicht unbedingt gleich beabstandet sein, sondern können auch unregelmäßige Abstände haben. Solange die Position jedes Mikrowellengenerators 20 in der Trockenkammer 10 bekannt ist, können die Mikrowellengeneratoren 20 jeweils passend durch das später beschriebene Steuerungsverfahren (vgl. 12) gesteuert werden.
In der Trockenvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Mikrowellengeneratoren 20 in regelmäßigen Abständen P angeordnet.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Trocknen der keramischen Formgegenstände 8 durch die den oben beschriebenen Aufbau aufweisende Trockenvorrichtung 10 erläutert.
Die ungetrockneten keramischen Formgegenstände 8 werden auf die ersten Auflagen 341 oder die zweiten Auflagen 342 gesetzt und nacheinander in die Trockenkammer 10 eingespeist. Die ersten Auflagen 341 mit dem daran befestigten Reflektor 345 werden in vorbestimmten Zeitabständen eingespeist, wobei während dieser Zeitabstände von Zeit zu Zeit die zweiten Auflagen 342 eingespeist werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die ersten Auflagen 341 mit den darauf befindlichen keramischen Formgegenständen 8 so eingespeist, dass der Abstand zwischen den Reflektoren 345 der hintereinander transportierten ersten Auflagen 341 im Bereich 30% bis 200% des Abstands P zwischen den benachbarten Mikrowellengeneratoren 20 liegt. Während dieses Zeitabstands der Reflektoren 345 werden von Zeit zu Zeit die den keramischen Formgegenstand 8 tragenden zweiten Auflagen 342 eingespeist.
Der am Einlass der Trockenkammer 10 angeordnete Sensor 41 erfasst, ob der Reflektor 345 vorhanden ist oder nicht und gibt ein Erfassungssignal aus, das für "Vorhandensein" oder "Fehlen" steht.
Der untere Sensor 42 erfasst dagegen, ob der keramische Formgegenstand 8 vorhanden ist und gibt ein Erfassungssignal aus, das für "Vorhandensein" oder "Fehlen" steht.
Die nicht gezeigte Steuerungseinheit speichert bei Erhalt des Erfassungssignals "Vorhandensein" von dem zur Erfassung des Reflektors 345 dienenden Sensor 41 den aktuellen Zeitpunkt in dem RAM als eine Bereichsanfangszeit, die den Kopf des Trockenbereichs 340 bezeichnet.
Außerdem rechnet die Steuerungseinheit die Anzahl der Zeitpunkte auf, an denen die keramischen Formgegenstände 8 von dem Sensor 42 erfasst wurden, also die Anzahl der keramischen Formgegenstände 8, die den Sensor 42 passiert haben, und stellt diese Anzahl als in dem Bereich befindliche Menge Si ein.
Bei Erfassung eines neuen Reflektors 345 durch den Sensor 41 wird der aktuelle Zeitpunkt mit der zu der Bereichsanfangszeit in Bezug stehenden, in dem Bereich befindlichen Menge Si in dem RAM als Bereichsendzeit gespeichert, die das hintere Ende des Trockenbereichs 340 bezeichnet.
Die Bereichsendzeit entspricht wiederum der Bereichsanfangszeit, die den Kopf des nächsten Trockenbereichs 340 bezeichnet.
Während die keramischen Formgegenstände 8 transportiert werden, speichert die Steuerungseinheit auf diese Weise nacheinander die einzelnen Informationen für die Trockenbereiche 340 in dem RAM ab und erzeugt somit eine Reihe von Bereichsdaten.
Die einzelnen Information in den Bereichsdaten schließen, da sie untereinander in Bezug stehen, die Bereichsanfangszeit, zu der der Kopf des Trockenbereichs 340 in die Trockenkammer 10 eingespeist wird, die in dem Bereich befindliche Menge Si, die die Menge der keramischen Formgegenstände 8 in dem Trockenbereich 340 angibt, und die Bereichsendzeit ein, zu der das hintere Ende des Trockenbereichs 340 in die Trockenkammer 10 eingespeist wird.
Darüber hinaus berechnet die Steuerungseinheit anhand der Bereichsdaten den Ausgangsleistungswert für jeden Mikrowellengenerator 20 und betätigt die Mikrowellengeneratoren 20 auf Grundlage der Ausgangsleistungswerte der Mikrowellengeneratoren 20.
Die Kontrolleinheit verarbeitet die Bereichsdaten, einschließlich der Bereichsanfangszeit und der Bereichsendzeit, anhand der Transportgeschwindigkeit (m/s) der Transporteinrichtung 30. Es werden also einerseits zum aktuellen Zeitpunkt die Positionen des Kopfes und des hinteren Endes des Trockenbereichs 340 in der Trockenkammer 10 berechnet und andererseits die Mikrowellengeneratoren 20 für die Zufuhr der Mikrowellenenergie zu den Trockenbereichen 340 festgelegt.
Darüber hinaus überträgt die Steuerungseinheit zum Mikrowellengenerator 20 einen Ausgangsleistungswert, der zu der in dem Bereich befindlichen Menge proportional ist, die die Menge der keramischen Formgegenstände 8 in einem gegebenen Trockenbereich 340 angibt, um diesem Trockenbereich 340 die Mikrowellenenergie zuzuführen. Jeder Mikrowellengenerator 20 wird dann auf diesen bestimmten Ausgangsleistungswert eingestellt und führt jedem Trockenbereich 340 eine vorbestimmte Menge Mikrowellenenergie zu.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Mikrowellengeneratoren 20 also anhand der Bereichsdaten gesteuert, wobei dies entsprechend dem in 12 gezeigten Ablaufdiagramm geschieht. Dieser Prozess wird nun genauer erläutert.
Zunächst wird in Schritt S210 bestimmt, ob die Transportgeschwindigkeit v (m/s) der Transporteinrichtung 30 null ist oder nicht, wobei in dem Fall, dass die Transporteinrichtung 30 still steht, die Ausgangsleistungen M1_OUT bis M5_OUT von den Mikrowellengeneratoren in Schritt S215 auf null eingestellt werden, um das Programm dadurch zu beenden.
Wenn andererseits die Transporteinrichtung 30 in Betrieb ist, fährt das Verfahren mit Schritt S220 fort. In Schritt S220 werden die Variablen M1 bis M5, die die Menge der keramischen Formgegenstände 8 pro Mikrowellengenerator 20 in jedem der von dem ersten bis fünften Mikrowellengenerator mit der Mikrowellenenergie versorgten Trockenbereiche 340 angeben, auf null gelöscht. Außerdem wird die Variable i, die dem Zähler für den Trockenbereich 10 entspricht, auf null zurückgestellt.
In Schritt S230 wird die hochgezählte Variable i mit der Konstanten SUM verglichen, die der maximalen Anzahl der keramischen Formgegenstände entspricht, die auf den ersten Auflagen 341 in der Trockenkammer 10 zulässig ist. Bis die Variable i größer als die Konstante SUM ist, wird von Schritt S240 beginnend wiederholt eine Reihe von Berechnungsvorgängen ausgeführt, um dadurch die Variablen M1 bis M5 zu berechnen.
Wenn andererseits die Variable i größer als die Konstante SUM ist, fährt der Prozess mit Schritt S235 fort. In Schritt S235 werden die Ausgangsleistungswerte für den ersten bis fünften Mikrowellengenerator jeweils entsprechend den Variablen M1 bis M5, die die Menge der keramischen Formgegenstände pro Mikrowellengenerator 20 angeben, auf M1_OUT bis M5_OUT eingestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Variablen M1 bis M5 wie im ersten Ausführungsbeispiel mit der Konstante K multipliziert, um die Ausgangsleistungswerte M1_OUT bis M5_OUT der Mikrowellengeneratoren 20 zu berechnen.
In Schritt S240 wird anhand des aktuellen Zeitpunkts Tnow (s) nachträglich auf die einzelnen Informationen in den Bereichsdaten für den i-ten eingespeisten Trockenbereich 340 zugegriffen. Zunächst wird aus den einzelnen Informationen die Zeit Ti_s (s), zu der der Kopf des Trockenbereichs 340 in die Trockenkammer eingespeist wurde, und die Zeit Ti_e (s) ausgelesen, zu der das hintere Ende des Trockenbereichs 340 in die Trockenkammer eingespeist wurde.
Die Differenz zwischen der Zeit Tnow und Ti_s wird mit der Geschwindigkeit v (m/s) der Transporteinrichtung 30 multipliziert, um dadurch die Kopfposition Ri (m) des i-ten Trockenbereichs 340 in der Trockenkammer 10 zu berechnen. Außerdem wird die Differenz zwischen der Zeit Tnow und Ti_e mit der Geschwindigkeit v (m/s) der Transporteinrichtung 30 multipliziert, um dadurch die Position des hinteren Endes Ki (m) des i-ten Trockenbereichs 340 in der Trockenkammer 10 zu berechnen.
Des weiteren wird in Schritt S250 anhand der auf diese Weise berechneten Werte Ri und Ki bestimmt, welchen Zustand der i-te Trockenbereich 340 in der in Tabelle 1 gezeigten Matrize einnimmt oder ob der i-te Trockenbereich 340 keinen der Zustände der Matrize einnimmt. In dieser Tabelle bezeichnen die Spalten jeweils die Kopfposition Ri des Trockenbereichs 340, während die Zeilen jeweils die Position des hinteren Endes Ki des Trockenbereichs bezeichnen.
Die schrägen Linien in der Matrize von Tabelle 1 stehen für den "unmöglichen" Zustand, dass sich die Position des hinteren Endes Ki vor der Kopfposition Ri des Trockenbereichs 340 befindet. Die Bindestriche in der Matrize bezeichnen dagegen den Zustand, in dem sich der i-te Trockenbereich 340 zwischen den benachbarten Mikrowellengeneratoren 20 befindet und mit Mikrowellenenergie von keinem der Mikrowellengeneratoren 20 versorgt wird.
In Schritt S260 werden dieser Matrize entsprechend jeweils die Variablen M1 bis M5 berechnet, die die Menge der keramischen Formgegenstände 8 pro Einheit des ersten bis fünften Mikrowellengenerators angeben. Falls der i-te Trockenbereich 340 zu mindestens einem der in der Matrize beschriebenen Zustände gehört, werden die Variablen M1 bis M5 entsprechend der zu diesem Zustand zugehörigen Berechnungsgleichung berechnet. Wenn der i-te Trockenbereich 340 zu keinem der Zustände in der Matrize gehört, wird dagegen keine der Variablen M1 bis M5 berechnet.
Angenommen, dass in Schritt S250 bestimmt wird, dass der i-te Trockenbereich 340 zu dem Zustand gehört, der in der Matrize durch die Strichellinie gekennzeichnet ist, dann befindet sich der Kopf Ri des Trockenbereichs 340 zwischen dem ersten Mikrowellengenerator und dem zweiten Mikrowellengenerator und das hintere Ende Ki zwischen dem dritten Mikrowellengenerator und dem vierten Mikrowellengenerator.
In diesem Zustand wird dem i-ten Trockenbereich 340 gleichzeitig von dem zweiten Mikrowellengenerator und dem dritten Mikrowellengenerator Mikrowellenenergie zugeführt. Wird zum Beispiel angenommen, dass die Menge Si der keramischen Formgegenstände 8, die sich in dem Trockenbereich 340 befindet, vier beträgt, wird in Schritt S260 die von dem zweiten Mikrowellengenerator abgedeckte Menge M2 und die von dem dritten Mikrowellengenerator abgedeckte Menge M3 wie folgt berechnet.
Und zwar wird die Menge der keramischen Formgegenstände 8 in dem Trockenbereich 240, also 4, durch die Anzahl der zu diesem Trockenbereich 240 zugehörigen Mikrowellengeneratoren 20, also 2, geteilt. Die Berechnung erfolgt somit unter der Annahme, dass die beiden keramischen Formgegenstände von beiden Mikrowellengenerator abgedeckt werden.
Parallel zur Erzeugung der Bereichsdaten wird in der Steuerungseinheit gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem Steuerungszyklus von 0,2 Sekunden eine Reihe von Vorgängen ausgeführt, bevor die Mikrowellengeneratoren 20 mit dem vorbestimmten Ausgangssignalwert betrieben werden.
Nachdem der Zusammenhang zwischen den Mikrowellengeneratoren 20 und den Trockenbereichen 340 festgelegt wurde, der während des Betriebs der Transporteinrichtung 30 dauernd einer Änderung unterliegt, wird die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators 20 geändert und wunschgemäß eingestellt.
Bei der Trockenvorrichtung 1 für die keramischen Formgegenstände 8 gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die keramischen Formgegenstände 8 also in der Trockenkammer 10 im Wesentlichen gleichmäßig mit Mikrowellenenergie bestrahlt. Auch dann, wenn die keramischen Formgegenstände 8 in unregelmäßigen Abständen in der Trockenkammer 10 angeordnet sind, wird auf die keramischen Formgegenstände 8 im Wesentlichen gleichmäßig Mikrowellenenergie abgestrahlt, indem die Ausgangsleistungs werte der Mikrowellengeneratoren 20 geeignet eingestellt werden. Dadurch ist es weniger wahrscheinlich, dass es übertrocknete oder untertrocknete keramische Formgegenstände 8 gibt.
Der Aufbau, die Funktionsweise und die Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels entsprechen ansonsten denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel können die die keramischen Formgegenstände 8 tragenden ersten Auflagen 341 anstatt zu vorbestimmten Zeitabständen zufällig in die Trockenkammer 10 eingespeist werden. Die auf dem Ablaufdiagramm (vgl. 12) und der Matrize (vgl. Tabelle) basierenden Steuerungsspezifikationen können eine große Anzahl Einspeisemuster der keramischen Formgegenstände 8 bewältigen.
Drittes Ausführungsbeispiel
Dieses Ausführungsbeispiel betrifft den Fall, dass anstelle der Trennwände, die in der Trockenvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel den Bereich der Mikrowellenenergieabstrahlung begrenzen, an den Innenwänden der Trockenkammer mindestens ein Radiowellenabsorber angeordnet ist.
Wie in 13 gezeigt ist, ist in der Trockenvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel an der inneren Außenwand der Trockenkammer 10 eine Vielzahl von Radiowellenabsorbern 440 angebracht. Die Radiowellenabsorber 440 begrenzen den Bereich der Mikrowellenabstrahlung für jeden Mikrowellengenerator 20.
Und zwar ist es in der Trockenkammer 10 mit dem an ihrer inneren Außenwand angebrachten Radiowellenabsorber 440 weniger wahrscheinlich, dass die in die Trockenkammer 10 eingeleiteten Mikrowellen durch wiederholte Reflexion einen entfernten Punkt erreichen. Wie in 12 dargestellt ist, kann bei dieser Trockenkammer 10 nur die von den Mikrowellengeneratoren erzeugte Mikrowellenenergie, die eine direkte Welle bildet, die keramischen Formgegenstände 8 trocknen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Höhe jedes Mikrowellengenerators 20 und der Abstrahlungswinkel der Mikrowellenenergie so eingestellt, dass die von einem bestimmten Mikrowellengenerator 20 ausgehende Mikrowellenenergieabstrahlung von –La (m) bis La (m) reicht, wobei die Position des Mikrowellengenerators 20 der Mitte entspricht. Diese Einstellung ist im Großen und Ganzen mit der festen Anordnung der Trockenblöcke im Bereich von –La (m) bis La (m) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vergleichbar, bei der jeder Mikrowellengenerator 20 die Mitte bildet.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Mikrowellengeneratoren 20 auf im Großen und Ganzen die gleiche Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel gesteuert. Und zwar wird die Mikrowellenenergieabstrahlleistung jedes Mikrowellengenerators 20 entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände 8 gesteuert, die sich in dem Bereich –La (m) bis La (m) befinden, in dem jeder Mikrowellengenerator 20 die Mitte bildet.
Bei der Trockenvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden also die durch die Trockenkammer 10 hindurchtransportierten keramischen Formgegenstände 8 wie bei der Trockenvorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleichmäßig mit Mikrowellenenergie bestrahlt und können daher mit hoher Gleichmäßigkeit getrocknet werden.
Der Aufbau, die Funktionsweise und die Wirkungen entsprechen ansonsten denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Wie oben beschrieben wurde, ist bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung die Trockenvorrichtung vorzugsweise so gestaltet, dass in der Trockenkammer durch die Trennwände, die Öffnungen haben, um die keramischen Formgegenstände auf der Transporteinrichtung hindurchzulassen, eine Vielzahl von in der Transportrichtung in Segmente unterteilten Trockenblöcken gebildet werden und dass einer oder mehrere der in jedem Trockenblock angeordneten Mikrowellengeneratoren eine Ausgangsleistung erzeugt/erzeugen, die sich entsprechend der Menge der in jedem Trockenblock befindlichen keramischen Formgegenstände ändert.
In diesem Fall kann das Innere der Trockenkammer durch die fest angeordneten Trockenblöcke in mehrere Zonen unterteilt werden.
Entsprechend der Anzahl der in jedem Trockenblock befindlichen keramischen Formgegenstände wird die Ausgangsleistung der in jedem Trockenblock angeordneten Mikrowellengeneratoren passend eingestellt. Auf diese Weise können die Mikrowellen im Wesentlichen gleichmäßig auf sämtliche keramische Formgegenstände abgestrahlt werden.
Die Ausgangsleistung der in jedem Trockenblock angeordneten Mikrowellengeneratoren wird passend entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände in den Trockenblöcken geändert, die sich beim Transport der keramischen Formgegenstände ändert. Auf diese Weise kann die Mikrowellenenergie beim Transport weiter mit einer im Wesentlichen konstanten Rate auf jeden keramischen Formgegenstand abgestrahlt werden.
Daher wird die Folge der transportierten keramischen Formgegenstände auch dann, wenn diese in unregelmäßigen Abständen angeordnet sind, weder übertrocknet noch ungetrocknet gelassen.
Darüber hinaus wird jeder keramische Formgegenstand mit einer im Wesentlichen konstanten Rate mit Mikrowellenenergie bestrahlt, während er durch die Trockenkammer hindurchtransportiert wird. Die keramischen Formgegenstände können daher mit einer im Wesentlichen konstanten Rate getrocknet werden, weswegen es weniger wahrscheinlich ist, dass die keramischen Formgegenstände unter Spannung gesetzt werden.
Indem außerdem bei Bedarf Radiowellenabsorber am Innenrand der Trockenkammer angeordnet werden, um Mikrowellenenergie zu absorbieren, wird der Übertritt von Mikrowellenenergie zwischen benachbarten Trockenblöcken reduziert, was die Wirkungen der ersten Ausgestaltung der Erfindung weiter verbessert.
Es sind verschiedene Verfahren denkbar, um die Trockenblöcke zu bestimmen, die zu einem gegebenen keramischen Formgegenstand gehören, der von einem Trockenblock zu einem benachbarten Trockenblock wechselt.
So kann ein gegebener keramischer Formgegenstand als in einem gegebenen Trockenblock befindlich angesehen werden, wenn er sich zu dem Zeitpunkt, zu dem der gesamte Formgegenstand von diesem Trockenblock abgedeckt wird, in Transportrichtung vorne befindet. Wahlweise kann ein gegebener keramischer Formgegenstand auch als in einem gegebenen Trockenblock befindlich angesehen werden, wenn er sich zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Teil des keramischen Formgegenstands von diesem Trockenblock abgedeckt wird, in Transportrichtung vorne befindet. Weiterhin kann auch ein keramischer Formgegenstand als in dem Anteil zu den benachbarten Trockenblöcken zugehörig angesehen werden, der jeweils zu den benachbarten Trockenblöcken gehört.
Davon abgesehen können an dem Innenrand der Trockenkammer die Radiowellenabsorber ausgebildet sein und ist jeder Mikrowellengenerator vorzugsweise so gestaltet, dass sich seine Ausgangsleistung entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände ändert, die sich in einem vorbestimmten, von diesem Mikrowellengenerator ausgehenden Bereich befindet.
In diesem Fall kann der Mikrowellenenergieabstrahlbereich jedes Mikrowellengenerators begrenzt werden, ohne in dem Innenraum der Trockenkammer irgendwelche physikalischen Trennwände oder dergleichen zu installieren.
Ohne neue Bauteile wie die Trennwände oder dergleichen zur Trockenkammer oder Transporteinrichtung hinzufügen zu müssen, lässt sich also durch die einfache Anordnung von Radiowellenabsorbern am Innenrand der Trockenkammer eine erfindungsgemäße Trockenvorrichtung realisieren.
Die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators wird entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände eingestellt, die sich in dem vorbestimmten, vom jeweiligen Mikrowellengenerator ausgehenden Bereich befindet. Auf diese Weise können die keramischen Formgegenstände mit höherer Gleichmäßigkeit getrocknet werden und werden auch dann, wenn die Folge der in der Trockenkammer transportierten keramischen Formgegenstände in unregelmäßigen Abständen angeordnet ist, weder übertrocknet, noch bleiben sie ungetrocknet.
Der wie oben angesprochen eingestellte vorbestimmte, von jedem Mikrowellengenerator ausgehende Bereich kann ein Bereich sein, der von der Mikrowellenenergie direkt erreicht werden kann, wie sich anhand des Zusammenhangs zwischen der Anordnung der Mikrowellenenergieabstrahlöffnung und dem Abstrahlwinkel bestimmen lässt.
Je höher die Genauigkeitsschätzung für den vorbestimmten Bereich ist und je mehr sich der vorbestimmte Bereich dem tatsächlichen Mikrowellenabstrahlbereich des Mikrowellengenerators nähert, umso höher ist die Gleichmäßigkeit, mit der die keramischen Formgegenstände getrocknet werden können.
Die keramischen Formgegenstände können auf die Auflagen gesetzt und durch die Trockenkammer hindurchtransportiert werden.
Auf mindestens einen Teil der Auflagen kann an entweder dem vorderen oder hinteren Endabschnitt im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung ein im Großen und Ganzen tafelförmiger Reflektor befestigt werden, um die Mikrowellenenergie zu reflektieren.
Die Mikrowellengeneratoren sind vorzugsweise so gestaltet, dass sich ihre Ausgangsleistung entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände ändert, die sich in dem Trockenbereich befinden, der in der Trocken kammer zwischen zwei benachbarten Reflektoren gebildet ist.
In diesem Fall kann das Innere der Trockenkammer durch die benachbarten Reflektoren in einen Trockenbereich oder mehrere Trockenbereiche unterteilt werden. Diese Trockenbereiche bewegen sich anders als die Trockenblöcke gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die das Innere der Trockenkammer fest unterteilen, beim Betrieb der Transporteinrichtung im Trockenbad vorwärts. Entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände, die sich in einem gegebenen Trockenbereich befindet, wird die Ausgangsleistung der Mikrowellengeneratoren eingestellt, die die Mikrowellenenergie auf diesen bestimmten Trockenbereich abstrahlen. Auf diese Weise werden die in der Trockenkammer transportierten keramischen Formgegenstände im Wesentlichen gleichmäßig getrocknet.
Außerdem wird die Ausgangsleistung der Mikrowellengeneratoren entsprechend der Bewegung der Trockenbereiche in der Trockenkammer geändert und eingestellt. Auf diese Weise werden die Mikrowellen mit einer im Wesentlichen konstanten Rate auf die keramischen Formgegenstände abgestrahlt.
Darüber hinaus kann die Anordnung mindestens eines Radiowellenabsorbers, der die Mikrowellenenergie am Innenrand der Trockenkammer absorbieren soll, den Mikrowellenenergieübertritt zwischen benachbarten Trockenblöcken verringern und daher die Wirkungen der Erfindung, die oben im Zusammenhang mit der ersten Ausgestaltung beschrieben wurden, weiter verbessern.
Es sind verschiedene Verfahren denkbar, um zu bestimmen, welcher Trockenbereich durch einen gegebenen Mikrowellen generator mit Mikrowellenenergie versorgt wird, wenn die Trockenbereiche bei Betrieb der Transporteinrichtung bezüglich des Mikrowellengenerators wechseln.
So kann, wenn beispielsweise ein in Transportrichtung vorne befindlicher Reflektor den Abstrahlbereich eines Mikrowellengenerators erreicht, festgestellt werden, dass die Mikrowellen dem hinter diesem bestimmten Reflektor befindlichen Trockenbereich zugeführt werden. Wahlweise kann auch bestimmt werden, dass dann, wenn ein in Transportrichtung vorne befindlicher Reflektor den Abstrahlbereich eines gegebenen Mikrowellengenerators passiert hat, der hinter diesem Reflektor befindliche Trockenbereich mit Mikrowellenenergie versorgt wird. Schließlich kann auch, während ein gegebener, in Transportrichtung vorne befindlicher Reflektor durch den Abstrahlbereich eines gegebenen Mikrowellengenerators hindurchgeht, bestimmt werden, dass die vor und hinter diesem Reflektor befindlichen Trockenbereiche beide in dem Anteil, in dem der Abstrahlbereich von dem Reflektor geteilt wird, mit Mikrowellenenergie versorgt werden.
Die Abstrahlöffnung, die zur Abstrahlung der Mikrowellenenergie von den Mikrowellengeneratoren in die Trockenkammer dient, öffnet sich vorzugsweise zur Decke und zum Boden der Trockenkammer hin.
In diesem Fall wird jeder keramische Formgegenstand von oben und unten mit Mikrowellenenergie bestrahlt, so dass der obere und untere Abschnitt des keramischen Formgegenstands im Wesentlichen ohne Abstrahlungsunregelmäßigkeiten gleichmäßig getrocknet werden kann.
Die Abstrahlöffnung öffnet sich außerdem vorzugsweise im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung zu den beiden Endabschnitten der Decke und des Bodens hin.
In diesem Fall werden die keramischen Formgegenstände quer zur Transportrichtung von oben und unten von jeweils zwei Punkten der Decke und des Bodens aus bestrahlt, wodurch jeder keramische Formgegenstand insgesamt gleichmäßig getrocknet wird.
Auch öffnet sich die Abstrahlöffnung, die zum Abstrahlen von Mikrowellenenergie von den Mikrowellengeneratoren in das Trockenbad dient, in der Trockenkammer vorzugsweise quer zur Transportrichtung zu den Seiten hin.
In diesem Fall wird jeder keramische Formgegenstand quer zur Transportrichtung von den beiden Seiten aus mit Mikrowellen bestrahlt, weswegen die beiden Seitenabschnitte jedes keramischen Formgegenstands gleichmäßig getrocknet werden können.
Darüber hinaus öffnet sich die Abstrahlöffnung vorzugsweise zum oberen und unteren Endabschnitt der beiden Seiten hin.
In diesem Fall wird jeder keramische Formgegenstand quer zur Transportrichtung von den beiden Seitenabschnitten aus von oben und unten mit Mikrowellenenergie bestrahlt, weswegen der keramische Formgegenstand insgesamt im Wesentlichen gleichmäßig getrocknet wird.
Auch hat der keramische Formgegenstand vorzugsweise einen Wabenaufbau mit einer großen Anzahl Zellen, die von in Form einer Wabe angeordneten Zellenwänden gebildet werden.
In diesem Fall werden die keramischen Formgegenstände beim Trocknen leicht unter Spannung gesetzt, weswegen die Funktionsmerkmale, die im Zusammenhang mit der ersten Ausgestaltung der Erfindung beschrieben wurden, besonders wirksam sind.
Gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird die Trockenkammer durch die Trennwände, die jeweils eine Öffnung haben, um die in der Trockenkammer transportierten keramischen Formgegenstände hindurchzulassen, in der Transportrichtung in mehrere Trockenblöcke unterteilt. In jedem der Trockenblöcke ist ein Mikrowellengenerator oder sind mehrere Mikrowellengeneratoren angeordnet, dessen/deren Ausgangsleistung vorzugsweise entsprechend der Menge der in jedem Trockenblock befindlichen keramischen Formgegenstände geändert wird.
In diesem Fall wird die Ausgangsleistung der in jedem Trockenblock angeordneten Mikrowellengeneratoren passend entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände eingestellt, die sich in jedem der fest in der Trockenkammer angeordneten Trockenblöcke befindet. Auf diese Weise kann die Mikrowellenenergie im Wesentlichen gleichmäßig über sämtliche keramischen Formgegenstände abgestrahlt werden.
Daher können die keramischen Formgegenstände, während die hohe Genauigkeit der extrudierten keramischen Formgegenstände beibehalten wird, mit hoher Qualität getrocknet und fertiggestellt werden.
Außerdem kann der Innenrand der Trockenkammer mindestens mit einem Radiowellenabsorber ausgebildet sein, wobei die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators vorzugsweise entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände geändert wird, die sich in einem vorbestimmten Bereich von diesem bestimmten Mikrowellengenerator befindet.
In diesem Fall kann der Mikrowellenenergieabstrahlbereich der Mikrowellengeneratoren ohne irgendwelche physikalischen Trennwände oder dergleichen in dem Innenraum der Trockenkammer eingegrenzt werden.
Die Ausgangsleistung dieses Mikrowellengenerators wird entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände eingestellt, die sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von einem bestimmten Mikrowellengenerator befindet, wodurch die keramischen Formgegenstände mit höherer Gleichmäßigkeit getrocknet werden können. Selbst dann, wenn die Folge der keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer in unregelmäßigen Abständen angeordnet ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass die keramischen Formgegenstände übertrocknet werden oder ungetrocknet bleiben.
Der vorbestimmte, von einem Mikrowellengenerator ausgehende Bereich ist als der Bereich definiert, der von der Mikrowellenenergie erreicht wird, die eine direkte Welle bildet, die durch den Zusammenhang zwischen der Anordnung der Mikrowellenenergieabstrahlöffnung und dem Abstrahlwinkel bestimmt ist.
Je höher die Genauigkeit ist, mit der der vorbestimmte Bereich geschätzt wird und je näher dieser dem tatsächlichen Mikrowellenenergieabstrahlbereich des Mikrowellengenerators ist, umso höher ist die Gleichmäßigkeit, mit der jeder keramische Formgegenstand getrocknet wird.
Die auf den Auflagen befindlichen keramischen Formgegenstände können in die Trockenkammer eingespeist und in einem Zustand getrocknet werden, in dem sich an entweder dem in Transportrichtung vorderen oder hinteren Ende von mindestens einem Teil der Auflagen im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung ein im Großen und Ganzen tafelförmiger Reflektor befestigt ist, um die Mikrowellenenergie zu reflektieren, und in dem die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators vorzugsweise entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände, die sich in einem zwischen jeweils benachbarten Reflektoren gebildeten Trockenbereich befinden, und der Anzahl der Mikrowellengeneratoren geändert wird, die die Mikrowellenenergie diesem bestimmten Trockenbereich in der Trockenkammer zuführen.
In diesem Fall wird entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände, die sich in einem zwischen benachbarten Reflektoren in der Trockenkammer gebildeten Trockenbereich befinden, die Ausgangsleistung des Mikrowellengenerators eingestellt, der die Mikrowellenenergie auf den Trockenbereich abstrahlt, wodurch die keramischen Formgegenstände in der Trockenkammer im Wesentlichen gleichmäßig getrocknet werden können.
Auch kann die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators entsprechend der Bewegung des Trockenbereichs in der Trockenkammer geändert und eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Mikrowellenenergie weiter mit einer im Wesentlichen konstanten Rate auf die keramischen Formgegenstände abgestrahlt werden.
Es sind verschiedene Verfahren denkbar, um zu bestimmen, welcher Trockenbereich durch einen gegebenen Mikrowellengenerator mit Mikrowellenenergie versorgt wird, während sich ein Reflektor an der Stelle dieses Mikrowellengenerators befindet und sich ein durch diesen Mikrowellengenerator mit Mikrowellenenergie versorgter Trockenbereich vorwärts bewegt.
So kann, wenn ein in der Transportrichtung vorne liegender Reflektor an einem Mikrowellengenerator ankommt, bestimmt werden, dass einem hinter dem Reflektor befindlichen Trockenbereich Mikrowellenenergie zugeführt wird. Andererseits kann auch, wenn ein in Transportrichtung vorne liegender Reflektor die Position eines Mikrowellengenerators passiert hat, bestimmt werden, dass einem hinter diesem Reflektor liegenden Trockenbereich Mikrowellenenergie zugeführt wird. Schließlich kann, während ein in Transportrichtung vorne liegender Reflektor durch die Position dieses bestimmten Mikrowellengenerators hindurchgeht, bestimmt werden, dass beiden vor und hinter dem Reflektor befindlichen Trockenbereichen Mikrowellenenergie zugeführt wird.
Die keramischen Formgegenstände werden so in die Trockenkammer eingespeist, dass der Abstand zwischen jeweils benachbarten Reflektoren vorzugsweise in einem Bereich von 30% bis 200% des Abstands zwischen den Mikrowellengeneratoren liegt, die in der Trockenkammer in Transportrichtung gleichmäßig beabstandet sind.
In diesem Fall wird jeder Trockenbereich passend mit Mikrowellenenergie bestrahlt und kann jeder keramische Formgegenstand in jedem Bereich mit hoher Gleichmäßigkeit getrocknet werden.
Wenn andererseits der Abstand zwischen den benachbarten Reflektoren in der Trockenkammer mehr als 200% des Abstands zwischen den Mikrowellengeneratoren beträgt und die Länge des Trockenbereichs in Transportrichtung zunimmt, kann eine Anordnung der keramischen Formgegenstände in unregelmäßigen Abständen in dem Trockenbereich dazu führen, dass die Mikrowellenenergie in diesem bestimmten Trockenbereich ungleichmäßig auf die keramischen Formgegenstände abgestrahlt wird.
Wenn der Abstand zwischen den benachbarten Reflektoren dagegen weniger als 30% des Abstands zwischen den Mikrowellengeneratoren beträgt, befindet sich der Trockenbereich zwischen benachbarten Mikrowellengeneratoren und wird möglicherweise für längere Zeit von keinem der Mikrowellengeneratoren mit Mikrowellenenergie versorgt.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben, die aus Gründen der Veranschaulichung gewählt wurden, doch ist dem Fachmann ersichtlich, dass verschiedene weitere Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundkonzept und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8), mit einer Trockenkammer (10) zur Aufnahme der keramischen Formgegenstände (8), einer Vielzahl von Mikrowellengeneratoren (20) zum Zuführen von Mikrowellenenergie im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz in die Trockenkammer (10) und einer Transporteinrichtung (30), um die keramischen Formgegenstände (8) kontinuierlich in die Trockenkammer (10) einzuspeisen, durch sie hindurchzutransportieren und aus ihr auszuspeisen, wobei in der Trockenkammer (10) die Mikrowellengeneratoren (20) in der Transportrichtung der Transporteinrichtung (30) angeordnet sind und mindestens ein Sensor (40; 41, 42) zur Erfassung der Verteilung der keramischen Formgegenstände (8) angeordnet ist und jeder Mikrowellengenerator (20) dazu geeignet ist, seine Ausgangsleistung entsprechend der Verteilung der keramischen Formgegenstände (8) in der Trockenkammer (10) zu ändern.
Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 1, bei der in der Trockenkammer (10) durch eine Vielzahl von Trennwänden (110), die jeweils eine Öffnung (111) haben, durch die die von der Transporteinrichtung (30) transportierten keramischen Formgegenstände (8) hindurchgehen, eine Vielzahl von in Transportrichtung unterteilter Trockenblöcke (130) gebildet wird und einer oder mehrere der in jedem Trockenblock (130) angeordneten Mikrowellengeneratoren (2) dazu geeignet ist/sind, seine/ihre Ausgangsleistung entsprechend der Menge der in diesem Trockenblock (130) befindlichen keramischen Formgegenstände (8) zu ändern.
Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 1, bei der an der inneren Außenwand der Trockenkammer (10) mindestens ein Radiowellenabsorber (440) ausgebildet ist und jeder Mikrowellengenerator (20) dazu geeignet ist, seine Ausgangsleistung entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände (8) zu ändern, die sich in einem vorbestimmten, vom jeweiligen Mikrowellengenerator (20) ausgehenden Bereich (La) befindet.
Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 1, bei der jeder keramische Formgegenstand (8) dazu geeignet ist, auf eine Auflage (341, 342) gesetzt und durch die Trockenkammer (10) transportiert werden, an entweder dem in Transportrichtung vorderen oder hinteren Endabschnitt von mindestens einem Teil der Auflagen (341, 342) im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung ein im Großen und Ganzen tafelförmiger Reflektor (345) zum Reflektieren der Mikrowellenenergie befestigt ist und jeder Mikrowellengenerator (20) dazu geeignet ist, seine Ausgangsleistung entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände (8) zu ändern, die sich in einem in der Trockenkammer (10) zwischen jeweils benachbarten Reflektoren (345) gebildeten Trockenbereich (340) befinden.
Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 1, bei der sich in der Trockenkammer (10) eine Abstrahlöffnung (210), die zum Abstrahlen der Mikrowellenenergie vom jeweiligen Mikrowellengenerator (20) in die Trockenkammer (10) dient, zur Decke und zum Boden hin öffnet.
Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 5, bei der sich die Abstrahlöffnung (210) zu den beiden im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung verlaufenden Endabschnitten der Decke und des Bodens hin öffnet.
Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 1, bei der sich in der Trockenkammer (10) eine Abstrahlöffnung (210), die zum Abstrahlen der Mikrowellenenergie vom jeweiligen Mikrowellengenerator (20) in die Trockenkammer (10) dient, zu den beiden in der Trockenkammer (10) parallel zur Transportrichtung verlaufenden Seitenflächen hin öffnet.
Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 7, bei der sich die Abstrahlöffnung (210) zum oberen und unteren Endabschnitt der beiden Seitenflächen hin öffnet.
Vorrichtung (1) zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 1, bei der jeder keramische Formgegenstand (8) einen wabenförmigen Aufbau hat, der durch eine Vielzahl von wabenförmig angeordneten Zellenwänden (81) mit einer großen Anzahl Zellen (88) ausgebildet ist.
Verfahren zum durch Mikrowellenenergieabstrahlung erfolgenden Trocknen tonartiger, wabenförmiger Formgegenstände (8), die in einer Trockenkammer (10) transportiert werden, unter Verwendung einer Trockenvorrichtung (1), die die zur Aufnahme der keramischen Formgegenstände (8) dienende Trockenkammer (10), eine Vielzahl von in der Trockenkammer (10) in Transportrichtung angeordneter Mikrowellengeneratoren (20) zum Zuführen von Mikrowellenenergie in einem Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz in die Trockenkammer (10) und eine Transporteinrichtung (30) umfasst, um die keramischen Formgegenstände (8) kontinuierlich in die Trockenkammer (10) einzuspeisen, durch sie hindurchzutransportieren und aus ihr auszuspeisen, wobei die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators (20) entsprechend der Verteilung der keramischen Formgegenstände (8) in der Trockenkammer (10) geändert wird.
Verfahren zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 10, bei dem die Trockenkammer (10) eine Vielzahl von Trockenblöcken (130) enthält, die in der Transportrichtung durch eine Vielzahl von Trennwänden (110) unterteilt sind, die jeweils eine Öffnung (111) haben, um die in der Trockenkammer (10) transportierten keramischen Formgegenstände (8) hindurchzulassen, in jedem der Trockenblöcke (130) mindestens ein Mikrowellengenerator (20) angeordnet ist und die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators (20) entsprechend der Menge der im jeweiligen Trockenblock (130) befindlichen keramischen Formgegenstände (8) geändert wird.
Verfahren zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 10, bei dem auf der inneren Außenwand der Trockenkammer (10) mindestens ein Radiowellenabsorber (440) ausgebildet ist und die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators (20) entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände (8) geändert wird, die sich in einem vorbestimmten, vom jeweiligen Mikrowellengenerator (20) ausgehenden Bereich (La) befindet.
Verfahren zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 10, bei dem jeder keramische Formgegenstand (8) auf eine Auflage (341, 342) gesetzt, eingespeist und in der Trockenkammer (10) getrocknet wird, an entweder dem in Transportrichtung vorderen oder hinteren Endabschnitt von mindestens einem Teil der Auflagen (341, 342) im Wesentlichen im rechten Winkel zur Transportrichtung ein im Großen und Ganzen tafelförmiger Reflektor (345) zum Reflektieren der Mikrowellenenergie befestigt ist und die Ausgangsleistung jedes Mikrowellengenerators (20) entsprechend der Menge der keramischen Formgegenstände (8), die sich in einem zwischen jeweils benachbarten Reflektoren (345) gebildeten Trockenbereich (340) befinden, und der Anzahl der Mikrowellengeneratoren (20) geändert wird, die in der Trockenkammer (10) zum Zuführen von Mikrowellenenergie in diesen Trockenbereich (340) dienen.
Verfahren zum Trocknen keramischer Formgegenstände (8) nach Anspruch 13, bei dem die keramischen Formgegenstände (8) so in die Trockenkammer (10) eingespeist werden, dass der Abstand zwischen jeweils benachbarten Reflektoren (345) in einem Bereich von 30% bis 200% des Abstands (P) zwischen den Mikrowellengeneratoren (20) liegt, die in der Trockenkammer (10) in Transportrichtung gleichmäßig beabstandet sind.