DE10316861A1

DE10316861A1 - Jet Flow-Cleaner

Info

Publication number: DE10316861A1
Application number: DE10316861A
Authority: DE
Inventors: Karl Josef Böck
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-10-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Oberfläche, die bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn (3), ist und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselementes, beispielsweise eine Auftragswalze, ist, welche das Medium (M) an die Materialbahn überträgt. Die Vorrichtung umfasst eine Auftragsdüse (1), wobei diese Auftragsdüse (1) über die gesamte Breite (B) der laufenden Oberfläche (4) reicht und aus einer zulaufseitigen (5) und einer ablaufseitigen Düsenlippe (6) besteht, wobei die Düsenlippen (5, 6) jeweils eine nach außen weisende Oberseite (8, 9) aufweisen und zwischen den Düsenlippen (5, 6) ein Dosierspalt (7) gebildet ist, der in eine Austrittsöffnung (10) zur Abgabe des Mediums (M) an die laufende Oberfläche (4) übergeht. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens ein Abtragselement (12) vorhanden ist, welches geeignet ist, Verunreinigungen (V), insbesondere sich festsetzende Partikel des Auftragsmediums (M), aufzunehmen und aus der Auftragsdüse (1) zu schaffen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Oberfläche, die bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn ist und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselementes, beispielsweise eine Auftragswalze ist, welche das Medium an die Materialbahn überträgt.
Die Vorrichtung umfasst eine Auftragsdüse, wobei diese über die gesamte Breite der laufenden Oberfläche reicht. Die Auftragsdüse besteht aus einer zulaufseitigen und einer ablaufseitigen Düsenlippe. Zwischen den Düsenlippen besteht ein Dosierspalt, der in eine Austrittsöffnung zur Abgabe des Mediums an die laufende Oberfläche mündet.

Eine solche gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der WO 95/12031. Bei dieser genannten Auftragsvorrichtung handelt es sich um eine sogenannte Freistrahlauftragsdüse, wo das Auftragsmedium in freiem, also ungestütztem Strahl und unter hohem Druck, entgegen der Schwerkraft auf die laufende Oberfläche aufgebracht wird.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung kann auch eine sogenannte Vorhang-Beschichtungsdüse (Curtain Coating – Düse) sein, mit der im Wesentlichen unter Einfluss der Schwerkraft das Auftragsmedium aus der Düse ausfließt.

Eine solche Düse ist aus der DE 19716647 A1 bekannt.

Bei beiden Arten an Auftragsdüsen wird diejenige der beiden, den Dosierspalt bildenden Düsenlippen als zulaufseitige Lippe bezeichnet, weil auf dieser Seite die laufende und zu beschichtende Oberfläche zuerst dem Dosierspalt zuläuft.

Entsprechend bezeichnet man die Düsenlippe, die auf der Seite des Dosierspaltes liegt, von der die laufende Oberfläche vom Dosierspalt wegläuft, als ablaufseitige Düsenlippe.

Beide Arten an Auftragsdüsen, also Freistrahl- und Vorhangdüsen arbeiten berührungslos. Das heißt, mechanische Teile berühren die Materialbahn nicht, was sich besonders schonend auf die Materialbahn auswirkt.

Dennoch sind oftmals Fehler im Strichbild, d.h. in der aufgebrachten Mediumsschicht feststellbar. Solche Fehler, wie Streifen oder andere Fehlstellen, wirken sich auf die spätere Bedruckbarkeit der Materialbahn negativ aus.

Bisher wurde angenommen, die Ursache der genannter Strichbildfehler sei hauptsächlich in Verschmutzungen, Anbackungen oder Verstopfungen innerhalb des Dosierspaltes zu suchen.

In der Vergangenheit mussten diese Verschmutzungsansammlungen von Hand beseitigt werden, wozu ein Abstellen der Maschine notwendig war und dadurch Produktionsverluste verursacht wurden.

Es wurde auch vorgeschlagen Produktionsparameter zu beeinflussen oder zu verändern.

Beispielsweise wurde an die Beeinflussung von Maschinenparametern, wie die Veränderung des Querschnittes der Austrittsöffnung der Düse aber auch an die Beeinflussung der Parameter des Auftragsmediums, wie zum Beispiel die Viskosität oder die Strömungsgeschwindigkeit gedacht.

Diese ins Auge gefassten Möglichkeiten sind aber nur mit sehr hohem Aufwand realisierbar.

Um diese Verunreinigungen bzw. Verschmutzungsansammlungen beseitigen oder verhindern zu können ist in der DE 198 14 491 A1 vorgeschlagen worden, kurzzeitig und gewünschtenfalls wiederholt eine der Reinigung dienende Flüssigkeit in den Dosierspalt hinein zu spritzen. Dabei wird die Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung des Auftragsmediums gespritzt. Eine gewisse Verdünnung des Auftragsmediums bei dieser Methode nimmt man dabei in Kauf.

In der DE 198 14 490 A1 werden mechanisch wirkende Mittel vorgeschlagen.

Dafür ist wenigstens ein spezielles Formteil als Schaber vorgesehen, welches translatorisch entlang des Dosierspaltes in Maschinenquerrichtung verschiebbar ist. Als Schaber dient hierbei, ein an die Querschnittsform der Düsenaustrittsöffnung angepasstes Formteil, das die Verunreinigungen abschabt und zu den stirnseitigen Rändern der Auftragsvorrichtung hinschiebt.

Diese beiden letztgenannten Lösungen können zwar bereits während des Betriebes der Auftragsvorrichtung angewendet werden, aber man muss dabei immer noch kurzzeitige Störungen im Strichbild hinnehmen. Diese Störungen bleiben solange bestehen, solange die genannten Einrichtungen wirken, sind im Endeffekt aber erheblich geringer als zuvor.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln mit der ein weiter verbessertes Auftragsergebnis erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Der Erfinder hat erkannt, dass Strichbildfehler vor allem durch eine verunreinigte Oberfläche bzw. eine verunreinigte Außenkante der Austrittsdüse an einer oder beiden Düsenlippen verursacht werden. Das ist sowohl möglich bei Freistrahldüsen, wo das flüssige bis pastöse Auftragsmedium unter hohem Druck von der Düse abgegeben wird, als auch bei Vorhangdüsen denkbar, wo das Medium im wesentlichen und zumeist nur der Schwerkraft folgend abgegeben wird.

Der Erfinder hat weiterhin erkannt, dass diese Verunreinigungen zumeist an der zulaufseitigen Düsenlippe einer Freistrahlauftragsdüse (auch als JetFlow F-Düse oder Fountain-Düse bezeichnet) auftreten, weil von dieser Lippe das Auftragsmedium abreißt und ggf. teilweise über diese Lippe nach außen hin überströmt. Dabei können gewisse Rückstände an der Außenfläche der betreffenden Düsenlippe verbleiben und/oder abspritzende Auftragsmediumspartikel sich dort sammeln und sich zu Verkrustungen aufbauen.

Erfindungsgemäß ist deshalb ein Abtragselement vorgesehen, welches die besagten unerwünschten Mediumspartikel aufnimmt und aus der Düse und damit dem gesamten Auftragsbereich entfernt. Das geschieht im Gegensatz zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Lösung, wo die Mediumspartikel nur abgeschabt und zu Seite hin transportiert werden.

Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass wenigstens ein Abtragselement der Oberseite wenigstens einer Düsenlippe zugeordnet ist.

Das Abtragselement ist derart ausgebildet, dass es geeignet ist, an der Abrisskante der Austrittsöffnung die genannten anhaftenden Verunreinigungen, insbesondere Partikel des Auftragsmediums, aufzunehmen.

Eine zweckmäßige Ausbildung des Abtragselementes kann darin bestehen, dass das Schaberelement bandartig ausgebildet ist.

Damit ist es in der Lage, um über die gesamte Breite der Auftragsvorrichtung bzw. der Auftragsdüse gleichmäßig wirken zu können. Es versteht sich, dass das Abtragselement ausreichend geführt und gestützt ist, um seine parallele Lage über die gesamte Länge der Düse bzw. der Düsenlippe zu behalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Abtragselementes besteht darin, dass es in einer im wesentlichen parallel zu seiner Längserstreckung verlaufenden Richtung beweglich angeordnet ist.

Das hat den Vorteil, dass die vom bandartigen Abtragselement aufgenommenen Verunreinigungen nach außen hin, also außerhalb der Beschichtungsbreite, transportierbar sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abtragselement mit einer Laufgeschwindigkeit von ca. 1 cm/ min entlang der Oberseite der jeweiligen Düsenlippe traversiert.

Dabei traversiert das bandartige Abtragselement über die gesamte Länge der jeweiligen Düsenlippe. Die Bewegung kann kontinuierlich oder auch diskontinuierlich erfolgen, wobei eine oszillierende, eine periodische oder eine schrittweise Bewegung denkbar sind.

Die Laufrichtung des Abtragselementes verläuft quer zur Strömungsrichtung des im Dosierspalt strömenden und aus der Austrittsöffnung tretenden Mediums.

Sehr zweckmäßig ist es, wenn das Abtragselement an wenigstens einem seiner beiden stirnseitigen Enden über die Länge der Dosierlippe, oder der laufenden Oberfläche (Materialbahn und/oder Auftragswalze) hinaus eine Verlängerung aufweist.

An dieser beidseitigen Verlängerung lässt sich jeweils eine Reinigungseinrichtung, beispielsweise Bürsten, Luft- oder Wasserstrahler anordnen, so dass die nach außen transportierten Verunreinigungen entfernt werden. Die Reinigung des Abtragselementes erfolgt somit außerhalb der Auftragsvorrichtung, wodurch der eigentliche Streichprozess nicht gestört wird.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn das Abtragselement an der besagten beidseitigen, stirnseitigen Verlängerung jeweils auf eine vorhandene Spule oder Trommel nach seiner Reinigung aufwickelbar und für eine weitere Abtrageverwendung wieder abwickelbar ist.

Anstelle der Aufwickelung kann das Abtragselement auch als endlose, umlaufende Schlaufe zusammengefügt sein.

Zur translatorischen Bewegung des Abtragselementes können eine oder mehrere Antriebsmechanismen vorhanden sein, mit denen auch das Aufwickeln oder das Bewegen der Schlaufe realisierbar ist. Infolge der Bewegung bzw. des damit verbundenen Nachrückens eines "sauberen, frischen" Teils des Abtragselementes, wird über einen langen Zeitraum eine gleichmäßige und nur geringe Abnutzung des gesamten Abtragselementes erreicht.

Der oder die Antriebsmechanismen sind bevorzugt außerhalb der Länge der Auftragsdüse, d.h. der jeweiligen Düsenlippe angeordnet und sind von der Führer- oder Triebseite der Streichmaschine aus bedienbar.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass diese problemlos während des Auftragsprozesses kontinuierlich oder auch diskontinuierlich betrieben werden kann, ohne Fehler im aufgebrachten Strich auf der Materialbahn zu verursachen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben werden.
Es zeigen
1: einen Querschnitt einer grobschematisch dargestellten Auftragsdüse mit erfindungsgemäßem Abtragselement
2 : die Draufsicht auf die Auftragsdüse gemäß 1
Aus der 1 ist eine sogenannte Freistrahldüse 1 zu entnehmen, mit der ein über die gesamte Breite der Düse reichender Strahlvorhang 2 eines Auftragsmediums M auf eine laufende Oberfläche aufbringbar ist. Das Auftragsmedium wird dabei entgegen der Schwerkraft und unter Druck auf eine laufende Papierbahn 3 aufgebracht, wobei die Papierbahn 3 über eine Stützwalze 4 läuft.
Bei einer nicht in Figuren dargestellten sogenannten Curtain Coating – Düse, wird dagegen der Mediumsvorhang im wesentlichen nur unter dem Einfluss der Schwerkraft oder auch mit Hilfe von elektrostatischen Kräften aufgebracht. Die Gestaltung der Auftragsdüse gleicht im Prinzip der Freistrahldüse, zumindest was die den Dosierspalt bildenden Düsenlippen betrifft.
Ein Einsatz der Erfindung bei dieser Art Auftragsdüse wäre ebenfalls denkbar.
Die nachstehend beschriebene Freistrahldüse 1 ist von der laufenden zu beschichtenden Fläche, also der Papierbahn 3, einige Millimeter beabstandet angeordnet, so dass sich der Strahl 2 des Auftragsmediums M frei und ungestützt bewegt, bevor er auf die Papierbahn 3 auftrifft.
Man erkennt in der 1, eine zulaufseitige Düsenlippe 5 und eine ablaufseitige Düsenlippe 6. Zwischen diesen beiden Lippen 5 und 6 besteht ein Dosierspalt 7.
Der Dosierspalt 7 zweigt von einer im Inneren der Auftragsdüse 1 vorhandenen Düsenkammer ab. Diese genannte Düsenkammer ist mit einer Zuführungsleitung für das Auftragsmedium M und einem Bypass, z.B. für Reinigungszwecke des Mediums M, verbunden, aber nicht in der Figur dargestellt.
Der Dosierspalt 7 bildet an den Enden der Düsenlippen 5 und 6 eine Austrittsöffnung 10 in Form eines der Breite B (bzw. Längserstreckung L_D der Düse 1) der Düsen 5 und 6 angepassten langen Austrittsschlitzes, der der zu beschichtenden Papierbahn 3 zugewandt ist.
Zur Vermeidung oder Entfernung von unerwünschten Verunreinigungen V, die sich während des Beschichtens bevorzugt auf den Oberseiten 8 und/oder 9, insbesondere an der ablaufseitigen Austrittskante 11 der Austrittsöffnung 10 der Freistrahldüse 1 ansetzen, dient ein Abtragselement 12. Dieses Abtragselement 12 ist zumindest der ablaufseitigen Düsenlippe 6 zugeordnet und überspannt in seiner Längserstreckung die entsprechende Lippen – Oberseite 9, wo es anstelle der besagten Oberseite nun die Mediumspartikel aufnehmen und abtragen, das heißt wegtransportieren kann.
Das Abtragselement 12 ist aus Metall oder einem Kunststoff gefertigt und darüber hinaus bandartig ausgebildet. Es ist bei entsprechender Führung und Halterung mit Halteelementen 13 bestens geeignet, um kontinuierlich oder diskontinuierlich über die Oberseite 9 einschließlich der Austrittskante 11 parallel zu seiner Längserstreckung in Richtung des gezeigten Doppelpfeiles bewegt zu werden, wodurch die Verunreinigungen bzw. Mediumsansammlungen V aus dem Auftragsbereich geschafft werden.
Das Abtragselement 12 wird mit einer Laufgeschwindigkeit von ca. 1 cm/ min angetrieben. Seine Bewegung verläuft damit quer zur Strömungsrichtung (SM) des im Dosierspalt 7 strömenden und aus der Austrittsöffnung 10 tretenden Mediums.
Aus 2 ist erkennbar, dass das Abtragselement 12 an wenigstens einem seiner beiden stirnseitigen Enden 12a und 12b jeweils eine über die Länge L_D der Düsenlippe 6 hinaus reichende Verlängerung 12c und 12d aufweist.
Das Abtragselement 12 ist somit auf eine vorhandene Spule oder Trommel 14 aufwickelbar.
Anstelle der Spule bzw. Spulen 14 ist das Abtragselement 12 in einer Ausführungsvariante auch als endlose Schlaufe 15 zusammenfügbar, wie in gestrichelten Linien in 2 eingezeichnet ist.
Mit wenigstens einem Antriebsmechanismus 16 kann das Abtragselement 12, wie ebenfalls in der 2 gezeigt ist, bewegt oder aufgewickelt werden.
Dieser Antriebsmechanismus 16 ist gut zugänglich, außerhalb der Länge (L_D) der Düsenlippe 6 angeordnet.
Das Abtragselement 12 lässt sich vor dem Aufwickeln oder dem Weiterrücken der Endlosschlaufe 15 außerhalb der Düsenbreite B bzw. der Länge L_D der Düsenlippe 6 reinigen. Der normale Auftragsprozess wird dadurch nicht beeinträchtigt. Außerdem können die vom Abtragselement 12 aufgenommenen Partikel V außerhalb leichter entfernt werden.
Zur Reinigung dienen Reinigungseinrichtungen 17, die vorteilhafterweise an beiden stirnseitigen Enden 12a und 12b des verlängerten Abtragselementes 12 angeordnet sind. Bürsten und/oder Flüssigkeits- und/oder Luftstrahler 17a oder auch Schaber 17b sind dafür gut geeignet. Die Bürsten oder Strahler 17a sowie die Schaber 17b können sowohl einzeln als auch in beliebiger, gewünschter Kombination miteinander betrieben werden und gewährleisten gute Reinigungseffekte. Nur symbolhaft sind diese Reinigungseinrichtungen jeweils paarweise zu beiden Seiten des Abtrageelementes dargestellt.

Claims

Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Oberfläche, die bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn (3) ist und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselementes, beispielsweise eine Auftragswalze ist, welche das Medium (M) an die Materialbahn überträgt, mit einer Auftragsdüse (1), wobei diese Auftragsdüse (1) über die gesamte Breite (B) der laufenden Oberfläche (4) reicht und aus einer zulaufseitigen (5) und einer ablaufseitigen Düsenlippe (6) besteht, wobei die Düsenlippen (5, 6) jeweils eine nach außen weisende Oberseite (8, 9) aufweisen und zwischen den Düsenlippen (5, 6) ein Dosierspalt (7) gebildet ist, der in eine Austrittsöffnung (10) zur Abgabe des Mediums (M) an die laufende Oberfläche (4) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abtragselement (12) vorgesehen ist, welches geeignet ist, Verunreinigungen (V), insbesondere sich festsetzende Partikel des Auftragsmediums (M) aufzunehmen und aus der Auftragsdüse (1) zu schaffen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragselement (12) die Oberseite (8, 9) der wenigstens einen Düsenlippe (5, 6), vorzugsweise der ablaufseitigen Düsenlippe (6), überspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragselement (12) bandartig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragselement (12) in einer im wesentlichen parallel zu seiner Längserstreckung und zur Längserstreckung der Düsenlippe (5,6) verlaufenden Richtung beweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragselement (12) mit einer Laufgeschwindigkeit von ca. 1 cm/ min quer zur Strömungsrichtung (SM) des im Dosierspalt (7) strömenden und aus der Austrittsöffnung (10) tretenden Mediums (M) entlang der Oberseite (8, 9) der Düsenlippe (12) traversiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bandartige Abtragselement (12) über die gesamte Länge (L_D) der Düsenlippe (5, 6) traversiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragselement (12) an wenigstens einem seiner beiden stirnseitigen Enden (12a, 12b) über die Länge (L_D) der Düsenlippe (5, 6) hinaus eine Verlängerung (12c, 12d) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragselement (12) an seiner Verlängerung (12c, 12d) auf eine vorhandene Spule (14) aufwickelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragselement (12) als endlose Schlaufe (15) zusammen fügbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antriebsmechanismus (16) zum Bewegen und /oder Aufwickeln des Abtragselementes (12) vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (16) außerhalb der Länge (L_D) der Düsenlippe (5, 6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragselement (12) außerhalb der Länge (L_D) der Düsenlippe (5, 6) reinigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungseinrichtung (17) für das Abtragselement (12) Bürsten und/oder Flüssigkeits- und/oder Luftstrahler (17a) und/ oder Schaberelemente (17b) vorgesehen sind.