DE20122834U1

DE20122834U1 - Auftragsvorrichtung

Info

Publication number: DE20122834U1
Application number: DE20122834U
Authority: DE
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2011-04-13
Also published as: DE50214254D1; EP1392926B1; JP2004524966A; EP1392926A2; US20040074442A1; WO2002083324A3; US6902621B2; US20050155546A1; US7279043B2; ATE459754T1; DE10118631A1; WO2002083324A2

Abstract

Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit einem als Auftragsdüse ausgebildeten Dosierspalt (5), der zwischen einer zulaufseitigen Lippe (6) und einer ablaufseitigen Lippe (7) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens eine der Düsenlippen (6, 7) jeweils wenigstens ein, von einem Fluid durchströmter Temperierkanal (11, 12) integriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit einem als Auftragsdüse ausgebildeten Dosierspalt, der zwischen einer zulaufseitigen Lippe und einer ablaufseitigen Lippe gebildet ist.
Eine solche gattungsgemäße Auftragsvorrichtung ist bekannt aus der EP-A 0701022 . In dieser Druckschrift ist eine sogenannte "Freistrahldüse" offenbart, wo ein von der Abgabedüse unter Druck ausgestoßener Strahl frei und ungestützt durch die Umgebung direkt oder in indirekter Weise auf die laufende Materialbahn auftrifft.
Eine weitere gattungsgemäße Auftragsvorrichtung ist beispielsweise in der noch unveröffentlichten DE 100 12 345 beschrieben.
Es handelt sich hierbei um einen sogenannten "Curtain Coater", also eine Vorhangs-Auftragsvorrichtung, wo das Auftragsmedium im wesentlichen der Schwerkraft folgend, aus einer Abgabedüse auf die laufende Materialbahn gelangt.
Beide Typen der Auftragsvorrichtungen besitzen ein Verteilrohr für das Auftragsmedium. Vom Verteilrohr aus gelangt das Medium über Durchtrittsöffnungen in einen Zufuhrspalt und von da aus in den, die Abgabedüse bildenden Dosierspalt, aus dem das Medium anschließend austritt. Der Dosierspalt wird dabei von zwei Düsenlippen gebildet. Durch Verstellung einer der Lippen oder auch beider Lippen kann die Austrittsweite variiert werden.
Beim direkten Auftrag des Mediums läuft eine Materialbahn an der Abgabedüse vorbei und wird direkt mit dem Medium beaufschlagt.
Die Materialbahn läuft dabei meistens über eine Stützfläche, beispielsweise eine Stützwalze.
Beim indirekten Auftragen des Mediums wird das Auftragsmedium zunächst auf die Oberfläche eines Gegenelementes (z. B. eine Auftragswalze oder ein endloses umlaufendes Band) aufgebracht, um von dort in einem Nip, durch den die Materialbahn hindurchläuft, vom Gegenelement auf die Materialbahn übertragen zu werden.
Diejenige der beiden, den Dosierspalt bildenden Lippen, die auf der Seite des Dosierspaltes liegt, auf der die Materialbahn auf die Auftragsvorrichtung zuläuft, wird als zulaufseitige Lippe bezeichnet. Entsprechend wird diejenige Lippe, die auf der Seite des Dosierspaltes liegt, auf der die Materialbahn von der Auftragsvorrichtung wegläuft, als ablaufseitige Lippe bezeichnet.
All diese genannten Bauteile sind maschinenbreit ausgeführt und entsprechen im Wesentlichen der Breite der zu behandelnden Materialbahn, wobei heutzutage eine Breite von ca. 10 m keine Seltenheit ist und sich auch bei den immer höher geforderten Maschinengeschwindigkeiten ein gleichmäßiges Auftragen des Mediums zunehmend schwieriger gestaltet. Außerdem neigen derartige langgestreckte Bauteile zu Durchbiegungen.
Mit derartigen Düsen-Auftragsvorrichtungen sind gute Auftragsergebnisse erreichbar. Die Auftragsvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie sehr empfindlich gegenüber Verstopfungen am Abgabebereich des maschinenbreiten Dosierspaltes sind, wobei dieser ja nur eine sehr geringe Öffnungsweite von wenigen Millimetern – sogar < 1 mm – besitzt.
Dadurch können sich im Laufe der Zeit kleine Partikel – das sind Verunreinigungen und vor allem aber Teilchen des Auftragsmediums – an den mediumsführenden Seiten des Dosierspaltes festsetzen und verhärten.
Dadurch kann sich die Düse bzw. der Dosierspalt zusetzen, zumindest aber kann der Auftrag über die gesamte Breite der Materialbahn hinweg nicht mehr gleichmäßig ge nug erfolgen.
Deshalb waren bisher sehr aufwändige Reinigungsmaßnehmen notwendig, um die "Anbackungen" mechanisch oder mit hydraulischen Mitteln direkt zu entfernen. Oftmals mußte dazu sogar die Maschine abgestellt werden, was natürlich einen erheblichen Produktionsausfall und hohe Kosten verursachte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Auftragsvorrichtung weiter zu entwickeln, bei der zum Einen das Festsetzen von Partikeln am Abgabebereich des Auftragsmediums und zum Anderen eine thermische Durchbiegung von Bauteilen der Auftragsvorrichtung vermieden, zumindest aber minimiert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem in wenigstens eine der beiden Düsenlippen der Auftragsvorrichtung jeweils wenigstens ein, von einem Fluid durchströmter Termperierkanal integriert ist.
Das Temperierfluid, vorzugsweise Wasser, aber auch Luft, ist kühl, wogegen das Auftragsmedium heiß bzw. warm ist und dadurch sich die Düsenlippen einschließlich der Seiten des Dosierspaltes erwärmen.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch Erzeugen eines Temperaturunterschiedes zwischen Außenflächen und Innenflächen der Düsenlippen, eine Kondensatbildung an den mediumsführenden Seiten des Dosierspaltes zustande kommt, welche das "Festbacken" von Partikeln verhindert, zumindest aber erheblich vermindert.
Die Vorrichtung arbeitet damit quasi selbstreinigend, ohne dass Maschinenabschaltungen notwendig sind und selbst bei längerer Betriebspause die Auftragsvorrichtung sofort wieder einsatzbereit ist.
Wird ein an die Temperatur des Auftragsmediums angepasstes Fluid verwendet, so kann damit die thermische Durchbiegung minimiert werden.
Die Wahl von kühlem oder erwärmten Fluid hängt somit davon ab, welche Aufgabe man vorrangig lösen will.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wandstärke der Düsenlippe im Bereich des Temperierkanals auf der Seite zur freien Umgebung hin, geringer ist als auf der vom Medium berührten Seite.
Das hat den Vorteil, dass dadurch die jeweilige Düsenlippe sich nur unwesentlich thermisch verforment, was ja ansonsten bei den heutigen breiten Maschinen ein großes Problem darstellt.
Zweckmäßig ist es, wenn dieser Wandungsabschnitt der Düsenlippe ein dünnwandiges Bauteil bildet, welches zudem den Temperierkanal nach außen hin abdichtet. Das Bauteil braucht nur eine Stärke von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 0,2 bis 1 mm aufzuweisen.
Weitere Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktiv einfach aufgebaut. Sie benötigt außer Fluidzuführungen, die ohnehin an Maschinen zur Herstellung oder Veredelung einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, beispielweise zur Kühlung von Rinnen und/oder Wänden vorhanden sind, keine extra Bauteile.
Eine entsprechende Abzweigung der Fluidzuleitung lässt sich auf einfache Weise bewerkstelligen.
Bestehende Auftragsvorrichtungen, das heißt die Düsenlippen der bestehenden Vorrichtungen lassen sich mit den erfindungsgemäß ausgestalteten Düsenlippen ebenfalls in einfacher Weise umrüsten.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: eine schematisierte Gesamt-Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung in Form einer Freistrahldüse.
2: eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Düsenlippen in Detaildarstellung.
3: eine stark schematisierte Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung in Form einer Vorhang-Auftragsdüse.
4: eine dritte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Düsenlippen in Detaildarstellung.
Wie aus der 1 hervorgeht, umfasst die Auftragsvorrichtung zur Beschichtung einer laufenden Papierbahn B einen Tragbalken 1, der sich über die gesamte Maschinenbreite (Breite der Papier-Herstellungs- oder Veredelungsmaschine, bzw. Breite der Auftragsvorrichtung) erstreckt.
Im gewählten Beispiel läuft die Papierbahn über eine Stützwalze W und soll direkt mit dem Auftragsmedium M beschichtet werden.
Der Tragbalken 1 enthält ein Verteilrohr 2 (sogenanntes Farbverteilrohr) für das aufzutragende flüssige oder pastöse Auftragsmedium M, wie Streichfarbe, Leim oder Stärke.
An dieses Verteilrohr schließt sich ein Ausgleichsraum 3 an, der sich in einen Zufuhrkanal 4 fortsetzt. Der Zufuhrkanal 4 mündet in einen Dosierspalt 5, der zwischen einer zulaufseitigen Lippe 6 und einer ablaufseitigen Lippe 7 gebildet ist. Am freien Ende der zulaufseitigen Lippe 6, das sich in 1 über das freie Ende der ablaufseitigen Lippe 7 hinaus erstreckt, ist eine konkav gekrümmte Umlenkfläche 8 ausgebildet.
Besonders in diesem Bereich, das heißt hier im Abgabebereich der Düse, kann sich im Laufe der Zeit ein Bestandteil an Auftragsmedium M oder sonstige Verunreinigungen absetzen und dort festbacken.
Um dies zu vermindern oder sogar gänzlich zu vermeiden, ist jeweils an der Spitze der Düsenlippe 6 und 7, also auslaufseitig und an der von der mediumberührten Seite 5a und 5b des Dosierspaltes 5 abgewandten Seite 9 und 10 (d. h. der Außenseite 9 der Düsenlippe 6 und Außenseite 10 der Düsenlippe 7) wenigstens ein Temperierkanal 11 und 12 vorgesehen. In den 1 bis 4 ist jeweils nur ein Kanal in die entsprechende Düsenlippe integriert. Denkbar wäre aber auch die Anordnung einzelner Kammern oder parallel verlaufender Kanäle.
Besonders aus der Detaildarstellung in 2 ist entnehmbar, dass die Wandstärke W₁ der Düsenlippe 6 und 7 im Bereich des Temperierkanales 11 und 12 auf der zur freien Umgebung weisenden Seite geringer ist, als die Wandstärke W₂ der Düsenlippe 6 und 7 auf der mediumberührenden Seite 5a bzw. 5b.
Stellvertretend für alle Figuren sind nur in 2, Pfeile Z eingezeichnet, die die Zufuhr von Kühlfluid oder erwärmten Fluid angeben sollen, je nachdem ob das Fluid vorrangig zur Verhinderung von Anbackungen oder zur Verminderung der thermischen Durchbiegung eingesetzt werden soll.
Die oben genannten Wandstärken W₁ werden vorteilhaft gebildet von dünnen Bauteilen 14 und 15, welche bewirken, dass sich die gesamte erwärmte Düsenlippe beim Durchfluss des Kühlfluides durch die Temperierkanäle 11 und 12 thermisch nur unwesentlich verformt.
Solche Verformungen würden ohne diese Ausgestaltung das Auftragsergebnis über die Breite der Materialbahn negativ beieinträchtigen.
Mit zunehmender Breite der Auftragsvorrichtung würde dieser Negativeffekt noch verstärkt.
Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung ist somit: Je dünner also das Bauteil, bzw. die Wandstärke ist, desto geringer sind die Verformungen.
Aus der Detaildarstellung gem. 1 ist außerdem entnehmbar, dass das Bauteil 14 zweigeteilt ist und bei dieser gezeigten Einbauvariante aus einem waagerechten Schenkel 14a und einem senkrechten Schenkel 14b besteht. Der Schenkel 14b dient zugleich als Angriffsstelle für eine an sich bekannte Verstellvorrichtung 16, mit welcher der Abstand der zulaufseitige Lippe 6 zur ablaufseitigen Lippe 7 und damit die Weite des Dosierspaltes 5 einstellbar und veränderbar ist.
Selbstverständlich kann das Bauteil 14 aber auch einstückig ausgebildet sein, wie in 2 bis 4 dargestellt ist.
Die Länge der beiden Düsenlippen 6 und 7 kann gleich lang (siehe 3 und 4) oder auch derart ausgebildet sein, indem die zulaufseitige Lippe 6 – wie 1 und 2 zeigt – sich über das freie Ende der ablaufseitigen Lippe 7 hinaus erstreckt.
In der 3 ist eine Vorhang-Auftragsvorrichtung dargestellt, die im Wesentlichen gleich wie die Vorrichtung gem. 1 aufgebaut ist und deshalb mit denselben Bezugszeichen versehen ist.
Die Düsenlippen 6 und 7 mit Temperierkanälen 11 und 12 sowie dünnen Außenwänden 14 und 15 sind hierbei senkrecht nach unten weisend angeordnet und sind gleichlang ausgebildet.
Der zwischen den Lippen 6 und 7 bestehende Dosierspalt gibt das Auftragsmedium nach unten auf die Materialbahn ab, wobei das Medium M unter Einfluss der Schwerkraft abfließt.

Claims

Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit einem als Auftragsdüse ausgebildeten Dosierspalt (5), der zwischen einer zulaufseitigen Lippe (6) und einer ablaufseitigen Lippe (7) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens eine der Düsenlippen (6, 7) jeweils wenigstens ein, von einem Fluid durchströmter Temperierkanal (11, 12) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierkanal (11, 12) auslaufseitig und an der, von der mediumberührten Seite (5a, 5b) des Dosierspaltes (5) abgewandten Seite (9, 10), bzw. Außenseite (9, 10) der Düsenlippen (6, 7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (W₁, W₂) der beiden Düsenlippen (6, 7) im Bereich des jeweiligen Temperierkanals (11, 12) auf der zur freien Umgebung weisenden Seite (9, 10) geringer ist als auf der mediumberührten Seite (5a, 5b) des Dosierspaltes (5).
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierkanal (11, 12) zur freien Umgebung hin mit einem dünnwandigen Bauteil (14, 15) verschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das das Bauteil (14, 15) eine Stärke von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 0,2 bis 1 mm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierfluid gekühltes oder erwärmtes Wasser ist.