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Dokumentenidentifikation DE102006000841A1 12.07.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Aushärten von Strängen aus Kleinteilen mit höherer Feuchte
Anmelder Schedlbauer, Karl, 86570 Inchenhofen, DE
Erfinder Schedlbauer, Karl, 86570 Inchenhofen, DE
DE-Anmeldedatum 05.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006000841
Offenlegungstag 12.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.07.2007
IPC-Hauptklasse B27N 3/28(2006.01)A, F, I, 20060209, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem in einer Strangpresse endlose Stränge aus bis zu über 10% atro feuchten Holzkleinteilen gepresst und in einem Aushärtekanal ausgehärtet werden, wobei die Aufheizzone des Aushärtekanals von einem Wärmeträgermedium in turbulenter Strömung durchflossen wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit dem Stränge aus Kleinteilen, insbesondere Holzkleinteilen mit einer höheren Feuchte hergestellt werden.

Bei vorbekannten Verfahren wie DE 29 32 406 in Verbindung mit Heizkanälen gemäß DE 25 35 989 werden zur Aushärtung des, in der Presse verdichteten Stranges, im Heizkanal ca. 8 bis 11 sec/mm Strangdicke benötigt. Die Leistungsfähigkeit der Anlagen ist also relativ beschränkt. Diese Pressen werden sucessive durch das Verfahren EP 1 198 330 B1 modernisiert bzw. abgelöst. Gegenüber den erstgenannten, technisch veralteten Verfahren bringt die Lösung des zweitgenannten Verfahrens jedoch nur bedingte Fortschritte und im Energiebedarf sogar erhebliche Nachteile. Der Ausstoß steigt zwar um bis zu etwa 40%, es wird jedoch ein Vielfaches an Heizenergie benötigt.

Das noch unveröffentlichte Verfahren DE 10 2005 037 765.3-15 erreicht einen Ausstoß bis zu etwa 160 000 Palettenklötzen in 24 Stunden. Im Gegensatz zu anderen Verfahren wird dem verdichteten Strang statt Wasserdampf Wasser zugeführt, welches im Strang verdampft.

Die Kleinteile werden bei allen bekannten Verfahren auf eine Feuchte von ca. 2% atro (absolut trocken) herabgetrocknet und im Heizkanal bei den Verfahren, die die Aushärtung durch Dampf beschleunigen durch die Zugabe von H2O auf eine höhere Feuchte gebracht. Da bei DE 10 2005 036 765.3-15 ein Dampfdruck im Bereich der Aufheizzone aufgebaut wird, ergibt sich bei einer vielfachen Leistung ein wesentlich geringerer Energiebedarf als bei EP 1 198 330 B1.

Die Trocknung auf etwa 2%. verursacht einen erheblichen Teil der Herstellkosten der Stränge der Holzkleinteile Bei einer Trocknung auf etwa 8% sinken die Trocknungskosten um ca. 1/3, oder die Herstellkosten um etwa 10%.

Die Verwendung von Kleinteilen mit einer höheren Feuchte ist jedoch ausgeschlossen, da diese, insbesondere im Vorheizkanal einen zu starken radialen Druck, quer zur Pressrichtung erzeugen würden. Die Holzkleinteile verhalten sich bei einer höheren Feuchte quasi mehr hydraulisch als bei einer Feuchte von etwa 2%. Dadurch gelangt die Presse aus dem Verdichtungs-Reibungs-Gleichgewicht, in dem die Strangdichte durch Veränderung der Reibkräfte gesteuert werden kann. Sie würde unweigerlich festfahrend, da sich die Reibung des Stranges gegen die Wände des Vorheizkanals zu sehr erhöht. Bei der üblichen Feuchte von etwa 2% wird die Kraft des Pressstempels mehr in Pressrichtung und nicht so stark radial nach außen projiziert.

Der Erfindung ist deshalb die Aufgabe gestellt, ein Verfahren mit den zugehörigen Vorrichtungen aufzuzeigen, mit dem einerseits Holzkleinteile mit einer höheren Feuchte verarbeitet werden können und bei dem andererseits kein H2O, gleichgültig in welcher Form dem verdichteten Strang zugeführt werden muss.

Die Aufgaben der Erfindung wurden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Die Erfindung geht von folgenden Erkenntnissen aus:

Bei den sich in Betrieb befindlichen Strangpressanlagen erfolgt die Beheizung der Heizkanäle durch Wärmeträgeröl. Es versorgen 3 Heizkreise jeweils einen Abschnitt aller Strangpressen.

Z.B. versorgt der erste Heizkreis die ersten ca. 10 Meter Stranglänge aller ungefähr 20 Strangpressen eines Werkes. Das Wärmeträgeröl wird von jeweils einer Pumpe durch einen Heizkreislauf gepumpt.

Das Wärmeträgeröl nimmt, es ist bei einer Temperatur von ca. 180°C sehr dünnflüssig, den Weg des geringsten Widerstandes. Dies bedeutet, dass in den einzelnen Abschnitten der Heizkanäle unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten des Wärmeträgeröls anliegen, da sie nicht baugleich sind und unterschiedliche Durchflusswiderstände aufweisen. Der vorhandenen geringen Pumpenleistung entsprechend, herrscht im gesamten System eine laminare Strömung.

Weiter, dass sich die Wärmeabgabeleistung der Heizkanäle um das Vielfache steigern lässt, wenn das Wärmeträgeröl in turbulenter Strömung durch die Heizkanäle fließt.

Weiter, dass der Druckverlust in den Heizkanälen im Bereich der turbulenten Strömung etwa im Quadrat ansteigt, wenn sich die Fließgeschwindigkeit verdoppelt.

Weiter, dass die Durchheizleistung auf Abbindetemperatur gegenüber ca. 21 sec/mm bei den Heizkanälen gemäß DE 25 35 989 auf bis zu etwa 0,3 sec/mm gesteigert werden kann, wenn im Bereich der Aufheizzone ein ausreichender Dampfdruck anliegt.

Trotz dem das Problem der geringen Heizleistung der Heizkanäle bereits seit mehr als 30 Jahren ansteht und die Lösung von EP 1 198 330 B1 mehr Nach- als Vorteile insbesondere wesentlich höhere Herstellkosten des Produktes brachte, konnte keine brauchbare Lösung der Probleme aufgezeigt werden. Da die Palettenklötze bei EP 1 198 330 B1 nach dem Sägen nicht vollständig abgebunden sind, bauchen sie auf und die Späne der Randschicht stehen schuppenförmig ab. Der Versuch DE 25 35 989 und DE 29 32 406 mit EP 1 198 330 B1 zu verbessern, ist gründlich misslungen.

Die Erfindung beseitigt die anstehenden Probleme wie folgt:

Sie verwendet eine Strangpresse beliebiger Bauart und schließt an diese einen Heizkanal an. Diesen unterteilt sie in eine Aufheizzone, eine Überganszone und eine Abbindezone.

Die Aufheizzone besteht aus einem Vorheizkanal mit starren Wänden in bekannter Ausführung und abhängig von der Leistungsfähigkeit der Strangpresse einem oder mehreren Heizkanalabschnitten mit beweglichen Wänden. Bei Hochleistungspressen kann die Länge der Aufheizzone bis zu etwa 10,5 bis ca. 14 Meter betragen. Sowohl der Vorheizkanal als auch die beweglichen Wände werden mit temperaturbeständigen Dichtungen hermetisch gegen ein Entweichen von Gasen aus der Vorrichtung abgedichtet. Die Dichtungen zwischen den beweglichen Wänden sind derart ausgeführt, dass die Dichtigkeit des Systems aufrecht erhalten bleibt, auch wenn sich die Wände winkelrecht zur Pressrichtung geringfügig bewegen. Das Maß dieser geringfügigen Bewegung liegt bei unter ca. 2 mm. Selbstverständlich sieht die Erfindung auch Dichtungen in Pressrichtung zwischen den Heizkanalabschnitten vor. In der Aufheizzone sieht die Erfindung eine Begrenzung des sich ergebenden Dampfdruckes durch ein Überdruckventil mit Ableitung in die Absaugung oder Vakuumeinrichtung vor. Der Druck im Innenbereich der Aufheizzone und damit im Strang ergibt sich daraus, dass die Erfindung Holzkleinteile mit einer höheren Feuchte vorschlägt. Die Feuchte kann gemäß dem Ergebnis von Versuchen bei bis zu über 10 % atro liegen. Der schnelle Eintrag der Wärmeenergie aus den Wänden des Heizkanals in den Strang erfolgt durch die Bewegung der H2O Moleküle im Strang und dem ständigen Ändern des Aggregatzustandes. Hierzu ist es notwendig, dass die Wände ihre Heizleistung sehr schnell, quasi sehr aggressiv, über das H2O in den Strang abgeben. Mit laminaren Geschwindigkeiten des Wärmeträgeröls wie in den sich in Betrieb befindlichen Heizkanälen wird der Effekt der schnellen Dampfbildung und des Druckaufbaues und damit der sehr schnellen Strangerwärmung auf Abbindetemperatur nicht oder nur in einem unzureichendem Maß erreicht. Die Erfindung lehrt, die Geschwindigkeit des Wärmeträgeröls derart zu erhöhen, dass sich eine turbulente Strömung einstellt. Abhängig von der Viskosität des Wärmeträgeröls liegt sie im Bereich von etwa über 8 m/s. Überraschenderweise konnte festgestellt werden, dass durch den sehr schnellen Wärmeeintrag bereits im Vorheizkanal eine unelastische, trockene Randzone erzeugt wird, wodurch sich keine Nachteile aus dem mehr hydraulischen Verhalten der feuchteren Holzkleinteile ergeben. Die Randzone bildet quasi ein Stützgerüst für die noch feuchten, elastischen inneren Kleinteile. Vereinfacht ausgedrückt: Durch die turbulente Strömung und den sehr schnellen Wärmeeintrag werden die feuchteren Späne an der Randzone sehr schnell getrocknet und in ihrer Lage gehärtet. Sie beseitigen das hydraulische Verhalten der feuchteren Späne. Erst dadurch lassen sich diese in einer Strangpresse verarbeiten.

Strangpressen für Palettenklötze und Balken sind seit 1977 im Einsatz. Seit dieser Zeit besteht das Problem, dass nur Kleinteile mit einer genau definierten Feuchte von ca. 2% verarbeitet werden können. Es war zwar bekannt, dass sich feuchtere Späne mehr elastisch verhalten als trockene, nicht jedoch, wie diese Elastizität bei feuchteren Spänen beseitigt werden kann. Erst die Erfindung erkannte, dass durch die sehr schnelle Erwärmung der Späne der Randzone auf über 100°C das im Strang, unter Druck zirkulierende H2O am Eindringen in die Späne ge- und eine Erhöhung der inneren Feuchte der Holzkleinteile verhindert wird. Weiter wird neben der äußeren Feuchte auch die innere Feuchte herabgesetzt. Den Durchschnittsfachleuten mag bekannt gewesen sein, dass eine turbulente Strömung des Wärmeträgeröls eine bessere Heizleistung ergibt. Wie die Praxis beweist, wurden von ihnen jedoch die Zusammenhänge zwischen der Elastizität der Kleinteile und der schnellen Aufheizung auf über 100°C nicht erkannt, ebenso wenig die Möglichkeit, mit der schnellen Aufheizung durch die erfindungsgemäße turbulente Strömung Kleinteile höherer Feuchtigkeit verarbeiten zu können. Die einschlägige Literatur gibt hierzu ebenfalls keine Hinweise.

Die Erfindung schlägt im Bereich der Aufheizzone keine gleich hohe Druckabsicherung vor. Am Beginn des Vorheizkanals ist der Strang noch kühl und er wird erst in ihm zunehmend erwärmt. Es wird sich deshalb im Vorheizkanal noch kein, oder kein hoher Dampfdruck ergeben, da der in der Randzone entstehende Dampf zum großen Teil im Stranginneren unter Energieabgabe kondensiert. Die Erfindung schlägt in diesem Bereich eine Druckabsicherung mit 1,2 bis etwa 2 bar vor. Im Bereich des Vorheizkanals darf nur ein relativ geringer Druck anliegen, damit kein Dampf in die Strangpresse entweicht und hier die Befüllung erschwert. Die Druckabsicherung ist vor allem bei einem Stillstand der Presse oder bei Störungen notwendig. Hier beachtet die Erfindung, dass der Diffusionswiderstand der Stränge aus Holzkleinteilen gering ist. Für den restlichen Bereich der Aufheizzone sieht die Erfindung Drücke im Innenraum bzw. im Strang von bis zu etwa 8 bar vor. Am Ende der Aufheizzone hat der Strang seine günstige Abbindetemperatur erreicht. Sie liegt je nach verwendeter Bindemitteleinstellung bei bis zu etwa 140 °C.

An die Aufheizzone schließt sich die Überganszone an. Im Allgemeinen handelt es sich dabei um einen oder zwei Heizkanalabschnitte in einer üblichen Länge von etwa 3 m. In ihnen wird in einer oder in bis zu etwa 4 Stufen der im Inneren bzw. im Strang herrschende Dampf- bzw. Gasdruck herabgesetzt. Er sollte am Ende der Übergangszone möglichst nahe am Umgebungsdruck liegen. Der Aufbau ist identisch mit den Heizkanalabschnitten mit beweglichen Wänden des Aufheizkanals. Selbstredend verfügt die Übergangszone über die im Aufheizkanal beschriebenen Dichtungen um ein Entweichen von Gasen und Dämpfen in die Umgebung zu verhindern. In der Übergangszone tritt der überwiegende Teil der Gase und Dämpfe aus dem Strang.

An die Übergangszone schließt sich die Abbindezone an. Beim Verlassen der Aufheizzone hat der Strang zwar seine Abbindetemperatur erreicht, er ist aber im Inneren noch nicht abgebunden. Auch nach dem Verlassen der Übergangszone ist, durch die Kürze dieser Zone, noch keine Abbindung über den gesamten Querschnitt erreicht. Die Zeit, die das Bindemittel zum Abbinden benötigt ist von seiner Art und Einstellung abhängig. Sie liegt bei üblichen Spanplattenleimen mit Melaminzugabe bei ca. 50 bis etwa 100 Sekunden. Bei einer Abbindezeit von 80 sec. und einer Leistung der Strangpresse von 0,16 m/s ergibt sich eine Länge von 13,33m. Da die Übergangzone hier mitzählt, schlägt die Erfindung eine Länge der Abbindezone von etwa 12 m vor. Die Gesamtlänge des Heizkanals kann in der beschriebenen Ausführung bei ca. 1,5 m Vorheizkanal + ca. 6 m Aufheizzone + 3 m Übergangszone + 12 m Abbindezone bei 21,5 m liegen. Es handelt sich hier um Richtmaße.

In der Abbindezone treten die restlichen Gase und Dämpfe aus dem Strang aus. Sie werden weitgehend drucklos abgeführt. Im Gegensatz zu Heizkanälen mit einer Vakuumeinrichtung, sie erwärmen den Strang auf unter 100°C, bildet sich bei der Erfindung in dieser Zone kein Wasser im Strang, da die Temperatur deutlich über 100°C liegt und kein Oberdruck anliegt.

In der Übergangs- und der in der Abbindezone sieht die Erfindung vor, den Strang nicht mehr zu erwärmen. Er wird in diesem Bereich lediglich noch temperiert. D. h. in etwa auf seiner erlangten Temperatur von beispielsweise 110°C gehalten.

Um in der Aufheizzone eine turbulente, möglichst in etwa gleich hohe Geschwindigkeit des Wärmeträgeröls zu erreichen, lässt es die Erfindung durch miteinander verbundene Bohrungen fließen. Dabei werden die die Längsbohrungen des Vorheizgangs und der Heizkanalabschnitte mit beweglichen Wänden mit Stichbohrungen und Schlauchverbindungen derart verbunden, dass der Vorheizkanal und die Heizkanalabschnitte jeweils einen Zufluss und einen Abfluss aufweisen.

Allgemein wird der erste Abschnitt aller oder mehrerer Heizkanäle von einem Heizkessel aus mit einer einzelnen Pumpe mit Wärmeträgeröl beaufschlagt. Die einzelnen Heizkanalabschnitte werden vorzugsweise parallel durchflossen. Das Wärmeträgeröl hat die Eigenschaft, dass es stets den Weg des geringsten Widerstandes wählt. Diese Eigenschaft wirkt sich besonders im laminaren Bereich nachteilig aus. Da sich in jedem Heizkanalabschnitt ein etwa gleich hohes Druckgefälle einstellt, ergeben sich erhebliche Unterschiede in der Geschwindigkeit mit der das Wärmeträgeröl durch die Heizkanäle fließt und damit Unterschiede in der übertragenen Wärmeenergie. Bei den sich im Einsatz befindlichen Pressen kann dieser große Unterschied in der Aushärteleistung deutlich beobachtet werden. Beispielsweise vermögen einzelne Pressen lediglich etwa 1200 Klötze je Stunde aushärten, andere Pressen mit gleichlangen Heizkanälen erreichen hingegen bei gleichem Strangquerschnitt bis zu 2400 Klötze pro Stunde.

Im turbulenten Bereich steigt der Durchflusswiderstand etwa im Quadrat, wenn sich die Geschwindigkeit des Wärmeträgeröls verdoppelt. Die Wärmeübertragung steigt gegenüber laminarer Strömung bei turbulenter Strömung des Wärmeträgeröls um ein Vielfaches. Je nach Auslegung der Bohrungen vom Zehn- bis weit über das Hundertfache.

Die vorgenannten Eigenschaften des Wärmeträgeröls, es kann sich bei neu zu bauenden Strangpressen aber auch um Heißwasser handeln, weiß die Erfindung vorteilhaft zu nutzen. Bei neuen Pressen lehrt sie, die Abschnitte der Aufheizzone derart auszubilden, dass jeder Abschnitt einen etwa gleich hohen Durchflusswiderstand besitzt. Die Fördermenge der Umwälzpumpe für das Wärmeträgeröl bzw. des Heißwassers bemisst sie derart, dass sich insgesamt eine Strömungsgeschwindigkeit gut im turbulenten aber in einem noch wirtschaftlich günstigen Bereich ergibt. Da sich einerseits, wie bereits ausgeführt, bei einer Verdoppelung der Durchflussgeschwindigkeit eine Steigerung des Druckverlustes im Quadrat ergibt, und andererseits die Druckdifferenz vom Vorlauf und Rücklauf in etwa gleich ist, werden sich zwar nur annähernd gleich hohe Geschwindigkeiten im den einzelnen Aufheizzonen der Strangpressanlagen einstellen, aber alle Abschnitte vom Wärmeträgeröl oder Heißwasser in turbulenter Strömung durchflossen werden. Diese nicht allzu großen Unterschiede der örtlichen Heizleistung können im Normalfall hingenommen werden. Damit aber erfindungsgemäße Vorrichtung gemeinsam mit älteren Vorrichtungen eingesetzt werden können, sieht die Erfindung vor, dass die Leistung der Umwälzpumpe den vorher benannten Wert erbringt. In die Abzweigleitung zu jeder erfindungsgemäßen Presse wird eine eigene Umwälzpumpe montiert, die sicherstellt, dass in den Aufheizzonen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen die besagte turbulente Strömung anliegt. Selbstverständlich kann die zwischengeschaltete Unwälzpumpe auch mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen versorgen, wenn in etwa gleiche Durchflusswiderstände vorliegen. Es kann auch durchaus von Vorteil sein, wenn einzelne Abschnitte der Aufheizzone z.B. ein Vorheizkanal von einer eigenen Umwälzpumpe versorgt werden.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist, dass sie ein wesentlich feuchteres Gemenge aus Holzkleinteilen verwenden kann und im Gegensatz zu den vorbekannten Lehren kein H2O in den verdichteten Strang einbringt. Insgesamt kann mit einer Kostenersparnis bei der Herstellung von beispielsweise Palettenklötzen von deutlich über 10% gerechnet werden. Bei Palettenklötzen handelt es sich um ein ausgesprochenes Massenprodukt. Eine Verringerung der Herstellkosten von über 10% ist äußerst bedeutend.

Es ist bereits vorteilhaft, wenn erfindungsgemäße Pressen den vorhandenen Pressen beigestellt werden. Die nach den veralteten Verfahren arbeitenden Vorrichtungen können zwar keine Kleinteile mit einer höheren Feuchte verarbeiten, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen aber solche mit einer Feuchte von wie üblich ca. 2%. Da das Palettenklotzwerk aber nur mit einer Feuchte der Kleinteile arbeiten kann, in diesem Fall also um ca. 2% atro, lehrt die Erfindung für diesen Anwendungsfall die Länge der Aufheizzone zu modifizieren. Zwar ergibt sich eine wesentlich schnellere Aufheizung der Stränge, jedoch keineswegs derart schnell wie bei Kleinteilen mit der höheren Feuchte von bis zu über 10% atro. Es kann sich kein Dampfdruck, wie bei den bis zu mehr als 10% atro feuchten Spänen die die Erfindung verarbeiten kann, aufbauen. In den jetzigen Produktionsanlagen ist Raum für etwa 34 m Heizkanallänge. Die Erfindung nutzt diese Länge und unterteilt die Heizkanäle in Abschnitte etwa folgender Längen: Aufheizzone bis ca. 24 m, davon ca. 1 bis 2m Vorheizkanal, Übergangszone 3 m und Abbindezone 6 m. Die Längen können an den Strangquerschnitt angepasst werden. Berechnungen und Durchheizversuche haben für ein Palettenklotzprofil von 100 × 145 mm haben ein mögliche Strangproduktion von mehr als 0,075 m/s ergeben. Diese Leistung ist deutlich höher, als die nur selten erreichte Höchstleistung von Heizkanälen gemäß EP 1 198 330 B1 mit etwa 0,055 m/s. Die in dieser Lehre vorgeschlagene Dampfstation entfällt völlig und damit die extrem hohen Kosten für die Bedampfung des Stranges mit einem Dampfgewicht von bis zu über 20% er Kleinteilegewichtes.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, wobei auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich hingewiesen wird.

Es zeigen:

1 zeigt eine Seitenansicht einer Strangpressanlage

1 zeigt eine Seitenansicht einer Strangpressanlage

3 zeigt einen Heizkanalabschnitt in perspektivischer Darstellung.

4 zeigt ein Detail in Kreis I gemäß 3.

Ausführungsbeispiel

1 zeigt eine Seitenansicht einer Strangpressanlage. Das Gemenge aus Kleinteilen mit Bindemitteln, insbesondere Holzkleinteilen gelangt von einem Querförderer 1 über einen Einlaufschacht 2 in die Strangpresse 3, wird in ihr durch den Pressstempel 4 verdichtet und in Verdichtungsrichtung transportiert. Der sich an die Strangpresse 3 anschließende Heizkanal 5 setzt sich aus einer Aufheizzone 6, einer Übergangszone 7 und einer Abbindezone 8 zusammen. Die Aufheizzone 6 besteht aus einem Vorheizkanal 9 und einen oder mehreren Heizkanalabschnitten mit beweglichen Wänden 10. Der Vorheizkanal ist in üblicher Bauweise mit starren Wänden ausgeführt. Seine Länge im Maß 11 beträgt, abhängig von Querschnitt des Stranges 12, 1 bis 2 m. Die Länge der Aufheizzone kann im Maß 13 bei einer Hochleistungspresse beispielsweise ca. 10,5 bis 14 m betragen die Länge der Übergangszone im Maß 14 kann der eines einzelnen Heizkanalabschnittes von allgemein 3 m betragen, als Länge im Maß 15 für die Abbindezone wird etwa 12 m vorgeschlagen. Es handelt sich hierbei um Richtwerte, die an die Leistungsfähigkeit der Presse und an das Strangprofil angepasst werden. Das Wärmeträgeröl wird in bekannter Weise mittels miteinander verbundener Bohrungen durch die einzelnen Wände 16 des Heizkanals 5 geführt. Das Wärmeträgeröl wird im Ausführungsbeispiel von einer nicht dargestellten Pumpe umgewälzt und versorgt alle Heizkanäle im Strangpresswerk über die zentrale Zufuhrleitung 17. Die Stichleitung 18 verzweigt sich in Zuleitung 19 für die Aufheizzone und die Zuleitung 20 für die Übergangszone 7 und Abbindezone 8. Die Zuleitung 19 für die Abbindezone 6 führt zur Pumpe 21, die der Aufheizzone eine derartige Ölmenge zuführt, dass die Bohrungen im turbulenten Bereich durchströmt werden. Bei gleicher Druckdifferenz zwischen der Zuleitung 22 und der Ablaufleitung 23 ergeben sich bei unterschiedlichen Durchflusswiderständen im Vorheizkanal 9 und in den Heizkanalabschnitten 10 unterschiedliche Geschwindigkeiten des Wärmeträgeröls. Da in allen Bohrungen eine turbulente Strömung anliegt können kleinere Unterscheide in der Geschwindigkeit des Wärmeträgeröls hingenommen werden. Bei größeren Unterschieden lehrt die Erfindung entweder für den Vorheizkanal 9 und den Heizkanalabschnitten 10 separate Umwälzpumpen einzusetzen, oder für den Vorheizkanal 9 als auch für jeden Heizkanalabschnitt 10 in der Aufheizzone 6 eine eigene Umwälzpumpe zu verwenden. Der Strang hat am Ende 24 der Aufheizzone 6 eine zur Abbindung günstige Temperatur von über 100°C bis zu etwa 140°C erreicht. Eine Temperatur von über 100°C ist notwendig, damit in der Aufheizzone 8 ein Dampfdruck ansteht. Pressen mit einer Vakuumentgasung hingegen arbeiten bis zu 100°C und geben die Kondensationsenergie des H2O an den Strang ab.

In der Übergangs- 7 und der Abbindezone 8 bindet der Strang ab. Er muss also lediglich temperiert und nicht weiter erwärmt werden. Die Erfindung sieht deshalb in der Abbindezone 6 eine Temperaturmesseinrichtung 25 mit einem integrierten Schaltgerät vor. Von diesem wird das Ventil 26 auf Sperrstellung geschaltet, wenn die Temperatur der Wände 16 der gewünschten Strangtemperatur entspricht. Bei einer guten Isolierung, wie sie die Erfindung für den gesamten Heizkanal 5 vorsieht, wird nur eine sehr geringe Wärmezufuhr in die Übergangs- 7 und in die Abbindezone 8 erforderlich sein. Die Erfindung lehrt aber auch in der Übergangs- 7 und in der Abbindezone 8 oder in der Abbindezone gänzlich auf eine Beheizung zu verzichten. Bei dieser Ausführung werden die Wände 16 der Übergangs- 7 und der Abbindezone 8 vom Strang erwärmt. Die Strangpresse wird am Produktionsbeginn mit verringerter Geschwindigkeit gefahren, bis sich die Wände 16 annähernd auf Strangtemperatur erwärmt haben. Das Wärmeträgeröl wird über die Rücklaufleitung 23 und 27 über die zentrale Rücklaufleitung 28 aller Strangpressen der Heizeinrichtung zugeführt. Durch die Rückschlagventile 29 erfolgt eine gegenseitige Absicherung.

Der Strang 12 gelangt mit einer Temperatur von ca. 30°C bis 40°C in aus der Strangpresse 3 in den Vorheizkanal und wird erwärmt. Allgemein besitzen die Vorheizkanäle im Maß 11 eine Länge von 1 bis 2m. Ein Strangprofil von 100 × 145 mm beispielsweise meist um 1,50 m. Im Vorheizkanal wird sich, durch die kurze Durchlaufzeit des Stranges, kein oder nur ein geringer Dampfdruck aufbauen. Trotzdem sieht die Erfindung, insbesondere als Absicherung bei einem Stillstand oder bei Störungen, eine Druckabsicherung durch das Druckbegrenzungsventil 30 von 1,2 bis etwa 2 bar vor. Damit wird verhindert, dass Dampf in die Presse oder in den Einlaufschacht 2 gelangt und die Zufuhr von Kleinteilen behindert. Im Bereich des Maßes 31 werden sich höhere Dampfdrücke einstellen. Die Erfindung begrenzt sie durch die Druckbegrenzungsventile 32 auf bis zu etwa 8 bar. Dieser Druck ist ein Richtwert. Je nach Profilquerschnitt können andere, insbesondere niedrigere Drücke vorteilhaft sein. Ebenso kann es vorteilhaft sein, die Druckbegrenzungsventile 32 verschieden einzustellen. Am Ende 24 der Aufheizzone 6 ist der Strang 12 auf seine günstige Abbindetemperatur von bis zu etwa 140°C erwärmt. Die Druckbegrenzungsventile 30 und 32 könnten, nach ihrer Wirkung auch als Vorspannventile bezeichnet werden.

Würde die Aufheizzone und insbesondere der Vorheizkanal vom Wärmeträgeröl mit laminarer Strömung durchströmt, also nur eine relativ geringe Heizleistung in den Strang 12 abgeben, wie bei den sich im Einsatz befindlichen Pressen, würden sich die Kleinteile des Stranges bei einer Feuchte von bis zu über 10% atro mehr hydraulisch verhalten als bei der üblichen Feuchte von ca. 2% atro und einen größeren Teil der Kraft des Pressstempels nach außen, an die Wände des Heizkanals, insbesondere des Vorheizkanals 9 projizieren. Wird bei einer der sich im Einsatz befindlichen Pressen die Feuchte der Kleinteile nur gering, z.B. auf 4 % atro erhöht, ist die Presse im Pressdruck nicht mehr steuerbar. Der Pressdruck wird mit jedem Presshub höher, bis die Strangpresse nach einigen Hüben festfährt. Bei der Erfindung erfolgt der Wärmeeintrag jedoch derart intensiv und schnell, quasi aggressiv, dass die Randzone des relativ weichen, noch teilhydraulischen Stranges sofort getrocknet wird. Im trockenen Zustand sind die Kleinteile starr und weniger biegsam. Dies gilt besonders, wenn es sich um Stiftspäne handelt, aus denen Palettenklötze zum Großteil bestehen. Die Späne sind quer zur Pressrichtung zweidimensional verfilzt. Eine dreidimensionale Verfilzung durch einen längeren Presshub wie in DE 29 32 406 beschrieben, gibt es nicht. Überraschenderweise bleiben die Kleinteile starr, trotzdem sie von Dampf durchströmt werden.

In der Übergangszone 7 wird der im Heizkanal 5 bzw. im Strang 12 herrschende Dampfdruck auf annähernd Umgebungsdruck herabgesetzt. Im Ausführungsbeispiel geschieht dies in zwei Stufen und mit den zugehörigen zwei Druckbegrenzungsventilen 33. Je nach Strangquerschnitt können aber auch eine oder bis zu etwa 4 Stufen besonders vorteilhaft sein. Die Erfindung verwendet die Übergangszone zu einem kontrollierten Druckabbau, da der Strang 12 nur einen geringen Diffusionswiderstand besitzt. Vor allem bei einem großen Strangquerschnitt und einer hohen Feuchte könnte sich, wenn die Übergangszone entfällt und sich an die Aufheizzone unmittelbar die Abbindezone anschließt, in der Aufheizzone u.U. kein ausreichender Dampfdruck aufbauen. Daraus ergibt sich, dass die Übergangszone bei einzelnen Anwendungen, z.B. bei kleineren Strangprofilen und geringerer Feuchte der Kleinteile, z.B. 7% die Übergangszone durchaus entfallen kann.

An die Übergangszone 7 schließt sich der Abbindekanal 8 an. In der Übergangszone und in der Abbindezone bindet das erhitzte Bindemittel der Kleinteile ab. Je nach Einstellung des normalerweise verwendeten, wasserfesten Spanplattenleimes dauert der Abbindevorgang ca. 50 bis etwa 100 Sekunden. Das Ausführungsbeispiel sieht 3 Heizkanalabschnitte 10 vor. Die Länge der Abbindezone im Maß 15 richtet sich nach der Leistungsfähigkeit der Strangpresse 3. In der Übergangszone 7 erfolgt ebenfall bereits eine Abbindung. Die Länge der Abbindezone 8 entspricht in etwa der Entfernung, die ein Partikel im Strang in der Abbindezeit zurücklegt, abzüglich der Länge der Übergangszone 7 im Maß 14. In der Aufheizzone findet bereits eine Teilabbindung vor. Diese Länge kann zu etwa 1/4 bei größeren und bis zu 1/2 bei kleineren Strangquerschnitten berücksichtigt werden. Aus der Abbindezone austretende Gase und Dämpfe gelangen über die Leitungen 34 frei in die Abdampfleitung 35 und werden über das zentrale Abzugsrohr 36 entsorgt. Beim Verlassen des Heizkanals 5 ist der Strang vollkommen abgebunden und entgast. Es traten aus ihm keine nennenswerten Gase und Dämpfe mehr aus. Er kann unmittelbar abgelängt werden, z.B. zu Palettenklötzen.

2 zeigt eine Seitenansicht einer Strangpressanlage. Das Ausführungsbeispiel behandelt eine Strangpressanlage die beispielsweise in einem Werk mit bereits sich im Einsatz befindlichen Strangpressen nach DE 29 32 406 mit Heizkanälen gemäß DE 25 35 989 und auch gemäß EP 1 198 330 B1 arbeiten kann. Die vorgenannten Pressen können kein Gemenge an Kleinteilen von bis zu über 10% atro verarbeiten. Sie sind auf eine Spanfeuchte von etwa 2 % atro angewiesen. Eine erfindungsgemäße Strangpressanlage kann jedoch Späne mit 2 % atro sehr wohl verarbeiten und eine höheren Aushärteleistung und damit einen höheren Ausstoß erzielen. Mit Aushärtekanälen gemäß DE 25 35 989 lassen sich durchschnittlich lediglich 0,026 m/s aushärten. Mit Vorrichtungen nach EP 1 198 330 B1 werden bestenfalls Leistungen von 0,055 m/s erzielt. Ein erfindungsgemäßer Aushärtekanal vermag jedoch, wie Durchheizversuche und Berechnungen ergaben, über 0,075 m/s bei einer Länge im Maß 37 von ca. 35 m auszuhärten. Die Erfindung baut den Aushärtekanal 38 aus einem Vorheizkanal 39 von z.B. 1,5 m im Maß 40, in einer Aufheizzone 41 mit einer Länge von 24 m im Maß 42 und einer Abbindezone 43 von 9 m im Maß 44 auf. Auf eine Übergangszone wird im Ausführungsbeispiel verzichtet. Die Heizkanalabschnitte 45 in der Aufheizzone 41 werden durch Wärmeträgeröl erwärmt, welches in bereits beschriebener Weise in turbulenter Strömung durch die Bohrungen in den Wänden fließt. Vom 1. Umwälzkreis 46 führt eine Stichleitung 47 über eine Umwälzpumpe 48 zum Vorheizkanal 39 und zu den Heizkanalabschnitten 45. Wie bereits beschreiben können auch mehrere Umwälzpumpen zwischengeschaltet werden. In der Abbindezone 43 wird wie bekannt lediglich temperiert. Es genügt hier eine laminare Strömung. Der Anschluss erfolgt vom vorhandenen 2. Umwälzkreis 49 über das 2/2-Wegeventil 50 zum ersten Heizkanalabschnitt 45 in der der Abbindezone 43. Die Temperatureinstellung erfolgt in bekannter Weise gem. 1. U.U. kann auch im Ausführungsbeispiel auf eine Beheizung der Abbindezone verzichtet werden. Der Rücklauf des Wärmeträgeröls erfolgt über die Leitungen 51, 52 und 53 zur zentralen Rücklaufleitung 54.

Bereits durch die geringe Restfeuchte von ca. 2% atro und der Feuchte des Bindemittels von etwa 4 % des Stranggewichtes stellt sich ein Dampfdruck im Aushärtekanal 38 ein. Der Druck wird im Vorheizkanal 39 durch das Druckbegrenzungsventil 55 auf ein geringes Maß von z.B. 1,2 bis 2 bar und in der restlichen Aufheizzone 41 durch das Druckbegrenzungsventil 56 auf bis zu etwa 8 bar begrenzt. In Abbindekanal können die Gase und Dämpfe frei in die Abgasleitung 57 abströmen.

3 zeigt einen Heizkanalabschnitt in perspektivischer Darstellung. Die Darstellung ist nicht schematisch. Sie zeigt den Heizkanalabschnitt geöffnet. Er wird geöffnet, um z.B. bei einer Störung den Strang entnehmen zu können. Die aus dem Strang austretenden Gase und Dämpfe gelangen über Vertiefungen (Nuten) 58 in eine Abgasleitung 59 und von hier, teilweise über ein Druckbegrenzungsventil, welches sich sehr einfach an die Verschraubung 60 anschrauben lässt, in eine Abgasleitung. Die Abdichtung der Heizkanalabschnitte untereinander erfolgt durch wärmebeständige Dichtschnüre 61, die in Nuten 62 einlegt sind. Der Strang bewegt sich zwischen einem starren Heizwinkel 63 und einem beweglichen Heizwinkel 64 wobei der bewegliche Heizwinkel 64 reibungs- und damit dichtebestimmend durch die Zylinder 65 gegen den Strang gedrückt wird. Im Gegensatz zu vorbekannten Heizwinkeln gelingt der Erfindung eine allseitige Isolierung der Heizwinkel 63 und 64 im geschossenen Zustand. Um die Heizwinkel 63 und 64 werden Isolierschichten gelegt, z.B. aus Steinwolle. Diese schützt die Erfindung durch Metallabdeckungen 66. Die Dichtungen 67 verhindern ein Austreten von Gasen und Dämpfen aus dem Strang bzw. aus dem Inneren des Heizkanals. Temperaturbeständige Dichtbänder 68 verhindern einen Austritt von Wärme aus den Spalten zwischen den Metallabdeckungen 66. Als Stärke der Isolierung im Maß 69 schlägt die Erfindung bei Steinwolle ca. 50 bis etwa 100 mm vor. Der Wärmeverlust durch Abstrahlung kann gegenüber ausgeführten Heizkanälen gemäß DE 25 35 989 oder nach EP 1 198 330 B1 um 50% bis über 80% reduziert werden.

Das Gewicht der bewegten Teile beim Öffnen wird durch Gasfedern 70 kompensiert. Sie sind derart angeordnet, dass der bewegliche Heizkanalwinkel 64 in geöffneter und in geschlossener Stellung sicher an Begrenzungen ansteht, aber trotzdem von einer Person leicht geschlossen und geöffnet werden kann. Im geschlossenen Zustand ist allerdings eine Sicherung durch Schrauben 71 erforderlich. Zum Öffnen schlägt die Erfindung Hilfstangen vor, die in die Öffnungen 72 gesteckt werden. Die Klappbügel 73 sind über eine Welle 74 verdrehgesichert.

4 zeigt ein Detail in Kreis I gemäß 3. Die Heizwinkel werden im Ausführungsbeispiel durch temperaturbeständige Dichtungen 75 gegeneinander gegen den Austritt von Dämpfen oder Gasen oder dem Eindringen von Fremdluft abgedichtet. Die Dichtung ist stranggepresst und besteht aus einem elastischen Grundkörper 76 mit einer Härte von etwa 30 bis ca. 50 Shore und einem aufvulkanisiertem oder geklebten Dichtkörper 77 mit einer Härte von ca. 60 bis etwa 90 Shore. Der Dichtkörper 77 stützt sich bei horizontaler und vertikaler Bewegung des beweglichen Heizwinkels an den Flanken 78 ab. Der elastische Grundkörper drückt den Dichtkörper gegen die Dichtfläche des beweglichen Heizwinkels. Erfindungsgemäß liegen die Dichtungen 75 und 79 spaltlos und dicht aneinander an.

Bei Klötzen für Euro-Paletten werden die Ecken 15 × 15 mm gebrochen. Da die Stränge im Laufe der Zeit durch Verschleiß oder aber durch verschiedene Späne die Maße im Querschnitt geringfügig ändern, Nach sind Norm +3 mm zulässig, können die Heizwinkel den Strang nur an zwei Flächen umschließen. Um die anderen zwei Ecken abzudichten schlägt die Erfindung quer zur Pressrichtung bewegliche Dichtecken 80 vor. Diese sind in T-Nuten geführt und durch Bleche 81 abgedichtet. In Pressrichtung genügt eine Länge der Dichtecken 80 von ca. 50 bis zu etwa 300 mm, da die Stränge nur einen geringen Diffusionswiderstand besitzen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Strangpressen von Strängen aus Holzkleinteilen mit Bindemitteln, bei dem die Kleinteile in einer Strangpresse (3) verdichtet werden und durch einen Presstempel (4) verdichtet und in einen Aushärtekanal (5) transportiert werden und in diesem aushärten, bei dem die Feuchte der Holzkleinteile bis zu über 10 % atro beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Wände (16) der Aufheizzone (6) als Wärmeträgermedium Wärmeträgeröl oder Heißwasser in turbulenter Strömung bewegt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium in den Wänden mit einer Geschwindigkeit von über ca. 8 m/s bewegt wird. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aushärtekanal aus einer Aufheizzone, einer sich daran anschließenden Übergangszone und einer Abbindezone besteht, wobei in der Aufheizzone der Strang auf seine Abbindetemperatur von über 100 bis ca. 140°C gebracht wird und in der Übergangszone und der Abbindezone das Bindemittel abbindet. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang aus einer Aufheizzone und einer sich daran anschließenden Abbindezone besteht, wobei der Strang in der Aufheizzone der Strang auf seine Abbindetemperatur von über 100 bis ca. 140°C gebracht wird und in der Abbindezone das Bindemittel abbindet. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umwälzpumpe das Wärmeträgermedium durch die Aufheizzonen mehrerer Strangpressen in turbulenter Strömung fördert. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium aus einer zentralen Zufuhrleitung (17) in einer Pumpe (22) gelangt und von dieser in einer derartigen Menge durch die Bohrungen der Aufheizzone gefördert wird, dass sich in allen Bohrungen eine turbulente Strömung ergibt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium von separaten Pumpen durch den Vorheizkanal (9) und die Heizkanalabschnitte (10) in turbulenter Strömung gefördert wird. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang in der Übergangszone (7) und im Abbindekanal (8) in etwa auf seiner im Aufheizkanal erlangten Temperatur gehalten wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen in der Übergangszone (7) und in der Abbindezone (8) vom Wärmeträgermedium in laminarer Strömung durchflossen werden. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangszone (7) und die Abbindezone (8) nicht beheizt sind. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aushärtekanal gegen ein Entweichen von Gasen und Dämpfen abgedichtet ist. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, der durch das Aufheizen des Stranges in der Aufheizzone (6) und in der Übergangszone (7) entstehende Dampf- und Gasdruck begrenzt wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas- oder Dampfdruck im Vorheizkanal (9) auf ca. 1,2 bis etwa 2 bar begrenzt ist. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas- oder Dampfdruck im den Heizkanalabschnitten 10 der Aufheizzone durch ein Druckbegrenzungsventil (56) begrenzt wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas- oder Dampfdruck im den Heizkanalabschnitten 10 der Aufheizzone durch mehrere Druckbegrenzungsventile (32) begrenzt wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas- oder Dampfdruck in der Übergangszone (7) durch ein Druckbegrenzungsventil (32) begrenzt wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas- oder Dampfdruck in der Übergangszone (7) durch zwei bis etwa vier Druckbegrenzungsventile (33) begrenzt und zum Abbindekanal der Gas- oder Dampfdruck stufenweise in etwa auf den Umgebungsdruck abgesenkt wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase und Dämpfe der Abbindezone weitgehend drucklos in eine Abgasleitung (36 und 57) gelangen. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Aushärtekanal (5) aus einem Vorheizkanal mit starren Wänden und mehreren Heizkanalschnitten (10) mit beweglichen Wänden besteht. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (22 oder 48) das Wärmeträgermedium in turbulenter Geschwindigkeit von ca. 8 bis etwa 16 m/s durch die Bohrungen der Wände der Aufheizzone fördert. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Pumpe das Wärmeträgermedium durch die Bohrungen des Vorheizkanals (9) und der Heizkanalabschnitte (10) in der Aufheizzone (7) fördert. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium aus der zentralen Zufuhrleitung (17) in die Bohrungen das Abbindekanals (8) gelangt. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium aus einem 2. Umwälzkreis (49) in die Bohrungen das Abbindekanals (8) gelangt. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass Druckbegrenzungsventile (30, 32, 33, 55 und 56) den Gas und Dampfdruck in der Aufheizzone (6, 41) und der Übergangszone (7) begrenzen. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturmesseinrichtung (25) die Temperatur der Wände (16) des Abbindekanals (8) misst und durch Schaltung des Ventils der Durchfluss des Wärmeträgermediums in der Übergangszone (7) und der Abbindezone (8) derart geregelt wird, dass der Strang temperiert aber nicht weiter erwärmt wird. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung der Heizkanalabschnitte (10) untereinander durch in Nuten (62) eingelegte Dichtschnüre (61) erfolgt. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (75) die die Heizwinkel (63; 64) zueinander abdichten aus einem elastischen Grundkörper (76) mit einer Härte von ca. 30 bis etwa 50 Shore und einem härteren Dichtkörper (77) mit einer Härte von ca. 60 bis etwa 90 Shore bestehen, die miteinander verklebt oder vulkanisiert sind. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen den Heizwinkeln (63 und 64) und der abgeschrägten Fläche des Stranges durch, quer zur Pressrichtung bewegliche Dichtdreiecke, von ca. 50 bis etwa 300 m Länge, an den Enden des Heizkanalabschnittes (10) verschlossen wird. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappbügel (73) durch eine Welle (74) gegeneinander verdrehgesichert werden. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwinkel (63 und 64) nach außen vollständig isoliert sind und die Schlitze zwischen den Metallabdichtungen (66) durch elastische Dichtbänder (68) im zugeklappten Zustand verschlossen werden. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Isolierung im Maß (69) ca. 50 bis etwa 100 mm beträgt.






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