DE202011004143U1

DE202011004143U1 - Pumping device for a liquid curtain and coating device

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Publication number: DE202011004143U1
Application number: DE202011004143U
Authority: DE
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2021-03-19
Also published as: CN202628425U; AT12893U1

Abstract

Pumpeinrichtung für eine Flüssigkeit, die aus einer Abgabeeinrichtung in Form eines Flüssigkeitsvorhangs abgegeben und auf ein sich relativ zu dem Vorhang und durch den Vorhang hindurch bewegendes Material aufgetragen wird, gekennzeichnet durch mindestens zwei Verdrängerpumpen (P1, P2, P3, P4; P5, P6), von denen jede zyklisch ein veränderliches Volumen abwechselnd zwischen einem Maximalvolumen und einem Minimalvolumen maximiert und minimiert, wobei die Volumenminimierung jeder der Verdrängerpumpen (P1, P2, P3, P4; P5, P6) die zu pumpende Flüssigkeit zu der Abgabeeinrichtung hin fördert, und wobei die Verdrängerpumpen miteinander gekoppelt sind, um ihr Minimalvolumen zu verschiedenen Zeitpunkten einzunehmen.Pumping device for a liquid dispensed from a dispenser in the form of a liquid curtain and applied to a material moving relative to the curtain and through the curtain, characterized by at least two positive displacement pumps (P1, P2, P3, P4, P5, P6) each of which cyclically maximizes and minimizes a variable volume alternately between a maximum volume and a minimum volume, wherein the volume minimization of each of the positive displacement pumps (P1, P2, P3, P4, P5, P6) promotes the liquid to be pumped to the dispenser, and wherein the positive displacement pumps are coupled together to take their minimum volume at different times.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a pumping device according to the preamble of claim 1.

In der Beschichtung von Materialbahnen, insbesondere Papier und Karton, kommt es üblicherweise darauf an, eine möglichst gleichmäßige Beschichtung der Materialbahn zu erzielen. Das Beschichten mit einem Beschichtungsmittel wird in der Papier- und Kartonfertigung regelmäßig auch als Streichen mit einem Streichmittel, einer Streichfarbe oder auch allgemeiner mit einer Flüssigkeit bezeichnet. Deshalb werden in der nachfolgenden Beschreibung die genannten Begriffe Beschichten und Streichen bzw. Beschichtungsmittel, Streichmittel, Streichfarbe und Flüssigkeit synonym verwendet.In the coating of material webs, in particular paper and cardboard, it is usually important to achieve the most uniform possible coating of the material web. Coating with a coating agent in paper and board production is also regularly referred to as painting with a coating agent, a coating color or more generally with a liquid. Therefore, in the following description, the terms coating and brushing or coating agent, coating agent, coating color and liquid are used synonymously.

Es gibt verschiedene Verfahren zum Beschichtungsauftrag auf eine Materialbahn. Beispielsweise kann man einen Beschichtungsfilm auf eine oder mehrere Übertragungswalzen aufbringen, die auf der zu beschichteten Bahn abrollen und den Beschichtungsfilm auf die Materialbahn übertragen. Die Dicke des Beschichtungsfilms auf der Übertragungswalze kann beispielsweise mit einer Rakel gesteuert und/oder vergleichmäßigt werden.There are various methods of coating on a web. For example, one can apply a coating film to one or more transfer rollers which roll on the web to be coated and transfer the coating film to the web. The thickness of the coating film on the transfer roller can be controlled and / or equalized, for example, with a doctor blade.

Es ist auch ein Verfahren üblich, bei dem ein sich über die Bahnbreite erstreckender Schlitzdüsenbalken vorgesehen ist, der einen Düsenschlitz aufweist, aus dem das Beschichtungsmaterial in Form eines Breitstrahls austritt. Mit einer solchen Schlitzdüse arbeitende Beschichtungseinrichtungen haben einen sehr hohen Druckverlust an der Schlitzdüse, um einen gleichmäßigen Beschichtungsmaterialfluss zu gewährleisten, d. h. Massenstromschwankungen aus der Schlitzdüse werden durch ein großes Druckgefälle in der Düse vermieden. Folglich wird eine Pumpe mit entsprechender Leistung benötigt. Eine solche starke Pumpe kann starke Druckspitzen in den Zuleitungen zur Schlitzdüse erzeugen, wodurch in den Zuleitungen Leitungsplatzer oder Undichtigkeiten auftreten können. Man hat versucht dieses Problem dadurch zu entschärfen, dass zwei Pumpen verwendet wurden, von denen die eine in Antwort auf die Druckmessung in den Zuleitungen erforderlichenfalls gerade so in ihrer Drehphase verschoben wird, dass der Druck in den Leitungen den Berstdruck nicht erreicht.A method is also common, in which a slot nozzle beam extending over the web width is provided, which has a nozzle slot from which the coating material emerges in the form of a broad jet. Coaters operating with such a slot die have a very high pressure loss at the slot die to ensure uniform flow of coating material, i. H. Mass flow fluctuations from the slot nozzle are avoided by a large pressure gradient in the nozzle. Consequently, a pump with appropriate power is needed. Such a strong pump can generate strong pressure peaks in the supply lines to the slot nozzle, which can lead in the supply lines or leaks occur. It has been attempted to alleviate this problem by using two pumps, one of which, in response to the pressure measurement in the supply lines, is just shifted in its rotational phase if necessary so that the pressure in the lines does not reach the bursting pressure.

Es gibt noch ein weiteres Beschichtungsverfahren, das einen Flüssigkeitsvorhang verwendet, wobei der Flüssigkeitsvorhang im Wesentlichen drucklos ist. Der Flüssigkeitsvorhang kann mittels Schlitzdüse oder mittels Überlaufwehr oder ähnlichen Mitteln erzeugt werden. Trifft dieser Flüssigkeitsvorhang, der selber eine geringe Geschwindigkeit hat, auf die zu beschichtenden Bahn auf, so wird die hohe Geschwindigkeit der Bahn genutzt, um den mit geringer Geschwindigkeit zugeführten Flüssigkeitsvorhang zu strecken und damit die gewünschte geringe Beschichtungsdicke einzustellen. Durch die drucklose Technik und die geringe Fließgeschwindigkeit des Flüssigkeitsvorhangs fällt der den Durchfluss vergleichmäßigende hohe Druckverlust an der Breitstrahldüse weg und Druckschwankungen in der Materialzuführung zu der den Vorhang erzeugenden Einrichtung wirken sich unmittelbar auf die Dicke der erzeugten Beschichtung aus.There is still another coating method which uses a liquid curtain wherein the liquid curtain is substantially depressurized. The liquid curtain can be created by means of a slot or overflow weir or similar means. If this liquid curtain, which itself has a low velocity, hits the web to be coated, the high speed of the web is used to stretch the low-speed liquid curtain and thus to set the desired low coating thickness. Due to the non-pressurized technology and the low flow velocity of the liquid curtain, the high pressure loss at the wide-jet nozzle that is equal to the flow drops away and pressure fluctuations in the material supply to the curtain-producing device have a direct effect on the thickness of the coating produced.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpeinrichtung und eine mit der Pumpeinrichtung versehene Streicheinrichtung bereitzustellen, mit der ein gleichmäßiger Materialfluss in einem Flüssigkeitsvorhang erzielt werden kann.The object of the invention is to provide a pumping device and a coating device provided with the pumping device, with which a uniform flow of material can be achieved in a liquid curtain.

Diese Aufgabe wird mit einer Pumpeinrichtung nach Anspruch 1 und einer Streicheinrichtung nach Anspruch 12 gelöst.This object is achieved with a pumping device according to claim 1 and a coating device according to claim 12.

Erfindungsgemäß ist eine Pumpeinrichtung für eine Flüssigkeit vorgeschlagen, wobei die Flüssigkeit aus einer Abgabeeinrichtung in Form eines Flüssigkeitsvorhangs abgegeben und auf ein sich relativ zu dem Vorhang und durch den Vorhang hindurch bewegendes Material aufgetragen wird, wobei mindestens zwei Verdrängerpumpen vorgesehen sind, von denen jede zyklisch ein veränderliches Volumen abwechselnd zwischen einem Maximalvolumen und einem Minimalvolumen maximiert und minimiert, wobei die Volumenminimierung jeder der Verdrängerpumpen die zu pumpende Flüssigkeit zu der Abgabeeinrichtung hin fördert, und wobei die Verdrängerpumpen miteinander gekoppelt sind, um ihr Minimalvolumen zu verschiedenen Zeitpunkten einzunehmen.According to the invention, a liquid pump means is proposed, the liquid being dispensed from a liquid curtain delivery means and applied to a material moving relative to the curtain and curtain, at least two positive displacement pumps each of which cyclically engage variable volume is maximized and minimized alternately between a maximum volume and a minimum volume, wherein the volume minimization of each of the positive displacement pumps delivers the liquid to be pumped to the dispenser, and wherein the positive displacement pumps are coupled together to occupy their minimum volume at different times.

Die in der erfindungsgemäßen Pumpeinrichtung verwendbaren Pumpen sind Verdrängerpumpen jedweder Bauart. Insbesondere können dies Exzenterschneckenpumpen, Kolbenpumpen, Zahnradpumpen, Schraubenspindelpumpen, Membranpumpen oder dergleichen sein. Auch Mischformen, die dynamische Pumpwirkung und Verdrängungseffekte nutzen, wie z. B. Propellerpumpen, sind von dem Begriff Verdrängerpumpen hier umfasst.The pumps which can be used in the pumping device according to the invention are positive displacement pumps of any type. In particular, these can be eccentric screw pumps, piston pumps, gear pumps, screw pumps, diaphragm pumps or the like. Also mixed forms that use dynamic pumping action and displacement effects, such. As propeller pumps, are included in the term positive displacement pump here.

In der erfindungsgemäßen Lösung ist angestrebt, mit mehreren Verdrängerpumpen die Flüssigkeit bei annährend gleichem Druck zum Vorhang zu liefern, um einen Flüssigkeitsvorhang mit möglichst konstanter Dicke zu erhalten, mit dem sich dann ein gleichmäßiger Strich auf der Bahn erreichen lässt. Indem die Verdrängerpumpen erfindungsgemäß gekoppelt werden, lassen sich Druckmaxima, oder Fördermengenmaxima der einzelnen Verdrängerpumpen in dem Verlauf der Druckerzeugung der Verdrängerpumpen miteinander so staffeln oder verschieben, dass sich ein gleichmäßiger Massenförderstrom der Flüssigkeit bei gleichbleibendem Förderdruck zu dem den Flüssigkeitsvorhang erzeugenden Element erreichen lässt. Gewissermaßen wird das Druck- und Fördermengenmaximum einer Verdrängerpumpe in das Druck- und Fördermengenminimum zwischen Druck- und Fördermengenmaxima einer oder mehrere anderer Verdrängerpumpen verschoben, und die Verdrängerpumpen werden gekoppelt, um mit dem so festgelegten Drehwinkelversatz zu laufen.In the solution according to the invention, the aim is to supply the liquid at approximately the same pressure to the curtain with a plurality of positive displacement pumps in order to obtain a liquid curtain with a thickness which is as constant as possible, with which a uniform line can then be achieved on the web. By virtue of the positive-displacement pumps being coupled according to the invention, maximum pressures or delivery maximums of the individual positive displacement pumps can be staggered or shifted with one another in the course of the pressure generation of the positive displacement pumps so that a uniform mass flow rate of the liquid at the same delivery pressure to the liquid curtain generating element can achieve. To a certain extent, the pressure and flow rate maximum of a positive displacement pump is shifted into the pressure and delivery minimum between pressure and delivery maximums of one or more other positive displacement pumps, and the positive displacement pumps are coupled to run with the rotational angle offset thus determined.

Es ist möglich, dass jede Verdrängerpumpe einen eigenen Antrieb hat, der mit dem Antrieb der anderen Verdrängerpumpe oder den Antrieben der anderen Verdrängerpumpen gekoppelt ist und zeitabgestimmt betrieben wird.It is possible that each positive displacement pump has its own drive, which is coupled to the drive of the other positive displacement pump or the drives of the other positive displacement pumps and is operated in time.

Die Antriebe können Elektromotoren sein, die elektrisch miteinander gekoppelt sind, um mit einer vorgegebenen Drehwinkeldifferenz betrieben zu werden. Vorzugsweise kann die Drehstellung eines Antriebs erfasst werden, und die Drehung des anderen Antriebs oder der anderen Antriebe kann in Abhängigkeit von der erfassten Drehstellung gesteuert werden. Mit einer solchen Lösung kann ein verstellbarer Drehstellungsversatz der Pumpen realisiert werden, beispielsweise würde es genügen, einen Drehgeber für die Drehwinkelstellung des ersten Antriebs der ersten Pumpe bezüglich der Drehstellung der Pumpe verstellbar auszuführen, auf diese Weise kann der Versatz der Drehwinkelstellungen der beiden Pumpen zueinander verstellt werden, wenn der Antrieb der zweiten Pumpe synchron zu dem Drehgebersignal betrieben wird.The drives may be electric motors that are electrically coupled together to operate at a predetermined rotational angle difference. Preferably, the rotational position of a drive can be detected, and the rotation of the other drive or the other drives can be controlled in dependence on the detected rotational position. With such a solution, an adjustable rotational position offset of the pumps can be realized, for example, it would be sufficient to adjust a rotary encoder for the rotational angle position of the first drive of the first pump with respect to the rotational position of the pump adjustable, in this way, the offset of the rotational angular positions of the two pumps can be adjusted to each other when the drive of the second pump is operated in synchronism with the encoder signal.

Es ist auch möglich, dass die Verdrängerpumpen von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben und mechanisch miteinander gekoppelt sind, wobei die mechanische Kopplung derart ausgestaltet ist, dass die Verdrängerpumpen ihr jeweiliges Minimalvolumen zeitversetzt erreichen.It is also possible that the displacement pumps are driven by a common drive and mechanically coupled to each other, wherein the mechanical coupling is designed such that the displacement pumps reach their respective minimum volume with a time delay.

Die mechanische Kopplung der Pumpen kann durch eine gemeinsame Welle, durch (Zahn-)Riemen oder Gliederketten, durch Zahnräder, durch Kurbeln oder andere geeignete Mittel erfolgen.The mechanical coupling of the pumps may be through a common shaft, through (toothed) belts or link chains, through gears, through cranks or other suitable means.

Es ist auch möglich, dass der Druckverlauf jeder der Verdrängerpumpen einen sinusoidalen Verlauf hat, wobei die Phasenverschiebung der einzelnen Verdrängerpumpen zueinander gleich der Periode einer Verdrängerpumpe geteilt durch die Anzahl der Verdrängerpumpen gewählt ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Pumpen, einen welligen Druckverlauf am Lieferausgang der Pumpeinrichtung zu erhalten, wobei die Schwankungsbreite des Drucks je geringer wird, je größer die Anzahl der Pumpen gewählt wird. Hier ist zwischen konstruktiven Gesichtspunkten, wirtschaftlichen Gesichtspunkten und der akzeptablen Druckschwankungsbreite zu optimieren.It is also possible that the pressure profile of each of the positive displacement pumps has a sinusoidal course, wherein the phase shift of the individual positive displacement pumps is selected equal to the period of a positive displacement pump divided by the number of positive displacement pumps. In this way, it is possible, by using a corresponding number of pumps, to obtain a wavy pressure curve at the delivery outlet of the pumping device, the fluctuation width of the pressure becoming smaller as the number of pumps is selected. Here is to optimize between constructive aspects, economic aspects and the acceptable pressure fluctuation range.

Es ist auch möglich, dass die Anzahl der Verdrängerpumpen zwei beträgt und die beiden Verdrängerpumpen gegenläufig betrieben werden, so dass, wenn eine Verdrängerpumpe das Minimalvolumen einnimmt, zum gleichen Zeitpunkt die andere Verdrängerpumpe der Pumpeinrichtung ihr Maximalvolumen einnimmt.It is also possible that the number of positive displacement pumps is two and the two positive displacement pumps are operated in opposite directions, so that when one positive displacement pump occupies the minimum volume, at the same time the other positive displacement pump of the pumping device assumes its maximum volume.

Es ist auch möglich, dass die Verdrängerpumpen mit einer gemeinsamen Welle angetrieben sind, wobei die Verdrängerpumpen baugleich sind und in unterschiedlicher Drehstellung der Welle mit der Welle gekoppelt sind.It is also possible that the displacement pumps are driven by a common shaft, wherein the positive displacement pumps are identical in construction and are coupled in different rotational position of the shaft with the shaft.

Die Welle kann beispielsweise eine Kurbelwelle mit Kurbelzapfen in verschiedenen Drehlagen sein und die Verdrängerpumpen können mit der Welle gekoppelte, in zugeordneten Zylindern verschiebbare Kolben haben, die mit den jeweiligen Kurbelzapfen wirkverbunden sind. Es ist auch möglich, dass die Welle an ihrem Umfang in Umfangsrichtung der Welle zueinander versetzte Nocken hat, die mit in zugeordneten Zylindern verschiebbaren Kolben zusammenwirken. Es ist auch möglich, dass die Verdrängerpumpen Radialkolbenpumpen sind, die gegeneinander drehrichtungsversetzt einer gemeinsamen Exzenterwelle zugeordnet sind.The shaft may, for example, be a crankshaft with crankpins in different rotational positions, and the positive displacement pumps may have pistons, coupled to the shaft, displaceable in associated cylinders, which are operatively connected to the respective crankpins. It is also possible that the shaft has at its circumference in the circumferential direction of the shaft staggered cams, which cooperate with displaceable in associated cylinders piston. It is also possible that the displacement pumps are radial piston pumps, which are assigned to each other with respect to the direction of rotation of a common eccentric shaft.

Die Verdrängerpumpen können Exzenterschneckenpumpen sein. Die Exzenterschneckenpumpe hat einen exzentrisch gelagerten, schneckenförmigen Rotor, der innerhalb eines geeignet geformten elastischen Stators gedreht wird. Im Zusammenwirken von Rotor und Stator werden Teilvolumina von der Exzenterschnecke als dem Rotor durch die Pumpe gefördert.The positive displacement pumps can be progressing cavity pumps. The eccentric screw pump has an eccentrically mounted helical rotor that is rotated within a suitably shaped resilient stator. In cooperation of rotor and stator, partial volumes are conveyed by the eccentric screw as the rotor through the pump.

Obwohl Exzenterschneckenpumpen einen relativ gleichmäßigen Volumenstrom liefern, können Förderstromschwankungen entstehen, so dass die Erfindung mit dieser Pumpenbauart von besonderem Vorteil ist. Exzenterschneckenpumpen sind für die Anwendung in einer Pumpeinrichtung für eine Streicheinrichtung besonders geeignet, weil dieser Pumpentyp sich für feststoffhaltige Suspensionen oder dickflüssige Stoffe als robust und zuverlässig gezeigt hat.Although progressing cavity pumps provide a relatively uniform volume flow, flow fluctuations can arise, so that the invention is of particular advantage with this type of pump. Eccentric screw pumps are particularly suitable for use in a pumping device for a coating device, because this type of pump has proven to be robust and reliable for solids-containing suspensions or viscous substances.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen Antriebs, der eine Mehrzahl von Pumpen zeitversetzt betätigt, können mehrere Pumpen mit geringem technischen Aufwand miteinander gekoppelt werden, so dass auch Lösungen mit drei, vier oder mehr Pumpen auf einfache Weise zu einer Pumpeinrichtung gekoppelt werden können.By using a common drive, which operates a plurality of time-displaced pumps, multiple pumps can be coupled with little technical effort, so that even solutions with three, four or more pumps can be easily coupled to a pumping device.

Die mechanische Kopplung der Pumpen mit einem gemeinsamen Antrieb kann auch verstellbar ausgeführt sein, dadurch genügt es, die einzelnen Pumpen bezüglich ihrer Drehstellung relativ zueinander in Laufrichtung des gemeinsamen Antriebs, beispielsweise in der Umfangsrichtung der gemeinsamen Welle, verstellbar auszuführen. Auf diese Weise ist es möglich, die jeweils gelieferten Druckmaxima, die sich bei den einzelnen Pumpen unterscheiden können, zeitlich abzustimmen bzw. anzupassen und auf diese Weise Fertigungsunterschiede oder anderweitig bedingte Unterschiede im Druckverlauf der einzelnen Pumpen auszugleichen.The mechanical coupling of the pump with a common drive can also be made adjustable, thereby it is sufficient, the individual pumps relative to their rotational position relative to each other in the direction of the common drive, for example, in the circumferential direction of the common shaft to perform adjustable. In this way, it is possible, the respective delivered maximum pressure, which can differ in the individual pumps, tune or adjust in time and compensate for manufacturing differences or otherwise caused differences in the pressure curve of the individual pumps.

Die erfindungsgemäße Streicheinrichtung zum Streichen einer Materialbahn die einen von der Streicheinrichtung abgegebenen Vorhang aus einem flüssigen Streichmittel durchquert, wobei das Streichmittel aus dem Vorhang auf der Materialbahn abgelegt und von dieser mitgenommen wird, hat eine Pumpeinrichtung wie sie zuvor erläutert wurde und wie sie in den Ansprüchen 1 bis 11 beschrieben ist.The coating device according to the invention for coating a material web which traverses a dispensed by the coater curtain from a liquid coating agent, wherein the coating agent is deposited from the curtain on the web and taken away by this, has a pumping device as described above and as in the claims 1 to 11 is described.

In der Streicheinrichtung wird der Vorhang aus flüssigem Streichmittel vorzugsweise an einer Gleitfilmdüse erzeugt und die Pumpeinrichtung ist mit einer der Gleitfilmdüse zugeordneten Verteilkammer eines Gießkopfs verbunden. Es ist aber auch möglich, zur Erzeugung des Flüssigkeitsvorhangs andere Mittel zu verwenden; beispielsweise ein Überlauf oder Wehr könnte hier eingesetzt werden.In the coating device, the curtain of liquid coating agent is preferably produced on a sliding film nozzle and the pumping device is connected to a distribution chamber of a casting head associated with the sliding film nozzle. But it is also possible to use other means for generating the liquid curtain; For example, an overflow or weir could be used here.

Vorzugsweise ist die Materialbahn eine Papier- oder Kartonbahn. Es können grundsätzlich auch andere bahn- oder plattenförmige Materialen beschichtet werden, das Streichen der genannten Papier- oder Kartonbahnen ist sehr verbreitet, um die gewünschten Oberflächeneigenschaften zu erzielen. Deshalb ist das Streichen von Papier oder Karton eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The material web is preferably a paper or board web. In principle, it is also possible to coat other sheet-like or plate-like materials, and the coating of said paper or board webs is very widespread in order to achieve the desired surface properties. Therefore, the coating of paper or cardboard is a preferred application of the device according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawing.

In den Figuren zeigtIn the figures shows

1 die Bewegung der Kolben sowie die Förder- und Ansaugverläufe von zwei erfindungsgemäß zeitversetzt betriebenen Verdrängerpumpen; 1 the movement of the piston and the delivery and intake of two according to the invention operated time-displacer positive displacement pump;

2 eine beispielhafte mechanische Kopplung von vier Verdrängerpumpen mit einer gemeinsamen Antriebswelle; 2 an exemplary mechanical coupling of four positive displacement pumps with a common drive shaft;

3 eine qualitative Darstellung der Wirkungsweise der gekoppelten Verdrängerpumpen aus 2; und 3 a qualitative representation of the operation of the coupled displacement from 2 ; and

4 eine schematische Darstellung einer Pumpeinrichtung mit zwei gekoppelten Exzenterschneckenpumpen. 4 a schematic representation of a pumping device with two coupled eccentric screw pumps.

Der zeitversetzte Betrieb mehrerer Verdrängerpumpen kann erfindungsgemäß an beliebigen Verdrängerpumpen eingesetzt werden.The time-shifted operation of multiple displacement pumps can be used according to the invention at any displacement.

Zum Fördern von Streichfarbe als die Flüssigkeit werden verbreitet Exzenterschneckenpumpen eingesetzt, die in 4 beispielhaft gezeigt sind und die später unter Bezugnahme darauf noch erläutert werden. Zur vereinfachten Veranschaulichung der Wirkungsweise der Erfindung wird diese nachfolgend anhand von einfachen oszillierenden Kolbenpumpen im Ausführungsbeispiel genauer erläutert.For the promotion of coating color as the liquid widespread progressive cavity pumps are used, which in 4 are shown by way of example and will be explained later with reference thereto. For a simplified illustration of the operation of the invention, this will be explained in more detail below with reference to simple oscillating piston pumps in the embodiment.

1 zeigt auf einer horizontalen Zeitachse t aufgetragen den Hub oder die Verdrängungsbewegung des Verdrängers von zwei Pumpen P1 und P2. Die Hin- und Herbewegung eines Kolbens als den Verdränger lässt sich als sinusförmige oder sinusoidale Kurve darstellen, deren Periode 2π ist. Die Bewegungskurve des Verdrängers der Pumpe P1 ist in 1 mit P1 bezeichnet und die Bewegungskurve des Verdrängers der Pumpe P2 ist in 1 mit P2 bezeichnet. Im einfachsten Fall ist die Verdrängerpumpe eine Kolbenpumpe. Der Verdränger oder Kolben der Pumpe P1 bewegt sich in einem Zylinder hin und her, so dass sich das Zylindervolumen der Pumpe P1 entsprechend der Kolbenstellung zwischen einem Maximalwert (unterer Totpunkt UT) und einem Minimalwert (oberer Totpunkt OT) periodisch verändert. 1 shows on a horizontal time axis t plotted the stroke or the displacement movement of the displacer of two pumps P1 and P2. The reciprocation of a piston as the displacer can be represented as a sinusoidal or sinusoidal curve whose period is 2π. The movement curve of the displacer of the pump P1 is in 1 denoted by P1 and the movement curve of the displacer of the pump P2 is in 1 denoted by P2. In the simplest case, the positive displacement pump is a piston pump. The displacer or piston of the pump P1 reciprocates in a cylinder, so that the cylinder volume of the pump P1 periodically changes according to the piston position between a maximum value (bottom dead center UT) and a minimum value (top dead center TDC).

Eine qualitativ ähnliche Kurve erhält man, wenn man zwei Exzenterschneckenpumpen miteinander koppelt.A qualitatively similar curve is obtained by coupling two progressing cavity pumps together.

Die Pumpen P1 und P2 sind nun so miteinander gekoppelt, dass sie ihre Totpunkte um eine halbe Periode (π) gegeneinander versetzt durchlaufen. Wie in 1 zu sehen ist, durchläuft der Kolben der Pumpe P1 zum Zeitpunkt π/2 seinen oberen Totpunkt OT, während der Kolben der anderen Pumpe P2 zu dieser Zeit, d. h. zum Zeitpunkt π/2 seinen unteren Totpunkt UT durchläuft.The pumps P1 and P2 are now coupled to each other so that they pass through their dead centers by half a period (π) offset from each other. As in 1 can be seen, the piston of the pump P1 at time π / 2 passes through its top dead center OT, while the piston of the other pump P2 at this time, ie at time π / 2 passes through its bottom dead center UT.

In faktisch inkompressiblen Flüssigkeiten und unter Vernachlässigung von Ventilträgheiten, Trägheit der Flüssigkeitssäulen etc. kann man sagen, dass der Verdränger oder Kolben bei der Bewegung von dem unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT das Zylindervolumen gleichmäßig verkleinert und dabei die zu fördernde Flüssigkeit gegen den entgegenstehenden Druck ausschiebt, während bei der Bewegung vom oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt UT der Kolben in dem Zylinder das Zylindervolumen vergrößert, d. h. es wird zu fördernde Flüssigkeit angesaugt.In fact, incompressible liquids and neglecting valve inertia, inertia of the liquid columns, etc. can be said that the displacer or piston in the movement from the bottom dead center UT to top dead center TDC evenly reduces the cylinder volume and thereby the liquid to be delivered against the opposing pressure during the movement from top dead center OT to bottom dead center UT, the piston in the cylinder increases the cylinder volume, d. H. it is sucked in to be conveyed liquid.

Rein schematisch (also qualitativ aufgetragen) gehorcht die Förderung der Flüssigkeit, die hier mit m für Massenstrom bezeichnet ist, ebenfalls einer Kurve, die durch Bewegung des entsprechenden Verdrängers vorgegeben ist. Im Fall der sinusförmigen Bewegungskurve des Verdrängers erfolgt die Volumenveränderung und damit Ansaug- und Ausschub aus dem Pumpenzylinder ebenfalls sinusförmig. Dabei kann die sinusförmige Kurve, wenn die Fläche unter den entsprechenden Kurvenabschnitten die tatsächliche Fördermenge von Flüssigkeit angeben soll, einen andere Kurvenform haben, wobei aber die Nulldurchgänge erhalten bleiben. Dies gilt für die Exzenterschneckenpumpe analog.The delivery of the liquid, which is denoted here by m for mass flow, also obeys a curve which is determined by movement of the liquid is specified corresponding displacer. In the case of the sinusoidal motion curve of the displacer, the change in volume and thus intake and exhaust from the pump cylinder is also sinusoidal. In this case, if the area under the corresponding curve sections is to indicate the actual delivery rate of liquid, the sinusoidal curve may have a different curve shape, but the zero crossings are retained. This applies analogously to the eccentric screw pump.

In dem schematischen Diagramm der 1 sind die Bewegungen der Kolben von zwei Pumpen P1 und P2 als Sinuskurve dargestellt. Betrachtet man nun einmal die Kurve der Pumpe P1, so bewegt sich der Kolben von UT (3π/2) nach OT (5π/2) Im Punkt UT (3π/2) beginnt die Bewegung mit der der Kolben das Zylindervolumen verkleinert. Weil hier eine inkompressible Flüssigkeit gefördert wird, beginnt gleichzeitig oder fast gleichzeitig eine Volumenverschiebung, in der die Pumpe P1 einen Massenstrom ausstößt, der der schraffierten Fläche unter der Kurve m1 oberhalb der X-Achse entspricht. Nach Durchlaufen des OT der Pumpe 1 wird das Zylindervolumen wieder größer, d. h. die Pumpe saugt nun an, was mit der Kurve m1 unterhalb der x-Achse angedeutet ist.In the schematic diagram of 1 The movements of the pistons of two pumps P1 and P2 are shown as a sinusoid. Looking at the curve of the pump P1, the piston moves from UT (3π / 2) to TDC (5π / 2). At the point UT (3π / 2) the movement begins with which the piston reduces the cylinder volume. Because an incompressible fluid is delivered here, a volume displacement begins simultaneously or almost simultaneously, in which the pump P1 emits a mass flow which corresponds to the hatched area under the curve m1 above the X-axis. After passing through the TDC of the pump 1, the cylinder volume is again larger, ie the pump sucks now, which is indicated by the curve m1 below the x-axis.

In der 1 ist nun gut zu erkennen, dass die Ausschubphase (Förderphase) und die Ansaugphase der beiden Pumpen P1 und P2 so gegeneinander versetzt sind, dass praktisch gesehen stets eine Pumpe in der Förderphase ist, während die andere Pumpe in der Ansaugphase ist. Indem Verdrängerpumpen gekoppelt werden, die praktisch inkompressible Flüssigkeiten fördern sollen, sind die Volumenverschiebungen zum Erreichen des gewünschten Förderdrucks relativ klein, so dass schon mit zwei Pumpen eine sehr gleichmäßige Förderung der Flüssigkeit erreicht werden kann.In the 1 It is now easy to see that the Ausschubphase (delivery phase) and the suction phase of the two pumps P1 and P2 are offset from each other so that practically always one pump is in the delivery phase, while the other pump is in the intake phase. By coupling positive displacement pumps, which are intended to convey practically incompressible liquids, the volume displacements to achieve the desired delivery pressure are relatively small, so that even with two pumps a very uniform delivery of the liquid can be achieved.

Die Massenstromkurven m1 und m2 in 1 sind schematisch dargestellt, je nach Druck, Pumpenbauart, Trägheiten der Ventile der Pumpen, Trägheit von Flüssigkeitssäulen etc. kann sich eine andere Kurvenform ergeben. Die Bauart, Anzahl und Koppelung der Pumpen sollte jedoch so gewählt sein, dass angestrebt wird, mit einer Pumpe auszustoßen, während die andere Pumpe ansaugt. Bei mehr als zwei Pumpen, wird die Phaseverschiebung der Drehwinkel der Pumpen so gewählt, dass stets mindestens eine Pumpe im Förderhub ist.The mass flow curves m1 and m2 in 1 are shown schematically, depending on the pressure, pump design, inertia of the valves of the pump, inertia of liquid columns, etc. may result in a different waveform. However, the design, number and coupling of the pumps should be chosen so that one endeavor to eject with one pump while the other pump sucks. With more than two pumps, the phase shift of the rotation angle of the pumps is selected so that there is always at least one pump in the delivery stroke.

2 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in dem vier Kolbenpumpen P1, P2, P3 und P4 mit einem Phasenwinkel von 90° um eine Exzenterwelle 4 angeordnet sind. Leitungen und Ventile wurden der Übersicht halber weggelassen. Die Pumpen P1, P2, P3 und P4 sind baugleich und jede der Pumpen hat einen Zylinderblock 1 in dem ein Kolben 2 einen Zylinderraum 3 variabel begrenzt. Die Kolben 2 liegen unter Vorspannung durch die Feder 5 an der Exzenterwelle 4 an und können darauf gleiten. Es können auch geeignete Lager vorgesehen sein. Die Kopplung der Kolben 2 mit der Exzenterwelle 4 kann auch durch eine andere Lösung als die Feder 5 ausgestaltet sein. Dies kann eine Zwangskopplung sein mit der der Kolben 2 sowohl in den Zylinder 1 gedrückt, als auch aus diesem herausgezogen wird; eine solche Steuerung ist beispielsweise als desmodromische Steuerung bekannt. Wichtig ist, dass der umlaufende Exzenter 4 bei einem Umlauf in jeder Pumpe P1, P2, P3 und P4 einmal bewirkt, dass der Kolben sich vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt und wieder zum unteren Totpunkt bewegt, also einen vollen Ansaughub und einen vollen Förderhub (d. h. insgesamt einen vollen Zyklus) ausführt, wobei es gleichgültig ist, in welcher Stellung begonnen wird, solange insgesamt der volle Zyklus ausgeführt wird. 2 shows schematically a further embodiment of the invention in the four piston pumps P1, P2, P3 and P4 with a phase angle of 90 ° about an eccentric shaft 4 are arranged. Pipes and valves have been omitted for clarity. The pumps P1, P2, P3 and P4 are identical and each pump has a cylinder block 1 in which a piston 2 a cylinder space 3 variable limited. The pistons 2 are under bias by the spring 5 at the eccentric shaft 4 and you can slide on it. It can also be provided suitable bearings. The coupling of the pistons 2 with the eccentric shaft 4 can also be by a different solution than the spring 5 be designed. This can be a positive coupling with the piston 2 both in the cylinder 1 pressed as well as pulled out of this; such control is known, for example, as desmodromic control. It is important that the revolving eccentric 4 with one revolution in each pump P1, P2, P3 and P4 once causes the piston to move from bottom dead center to top dead center and back to bottom dead center, that is to say one full intake stroke and one full delivery stroke (ie a total of one full cycle), it does not matter which position is started as long as the full cycle is completed.

In der in 2 gezeigten Pumpe arbeiten die jeweils gegenüberliegenden Pumpen gegenläufig, während die Pumpen so betrieben werden, dass jede Pumpe mit einem Phasenwinkel von 90° gegenüber der in Umlaufrichtung des Exzenters 4 gesehen vorhergehenden Pumpe versetzt angeordnet ist und auch entsprechend arbeitet.In the in 2 The opposite pumps work in opposite directions while the pumps are operated in such a way that each pump has a phase angle of 90 ° with respect to the direction of rotation of the eccentric 4 seen previous pump is arranged offset and also works accordingly.

In 3 ist in analoger Darstellung zur 1 die Kolbenbewegung der vier Pumpen P1, P2, P3 und P4 gezeigt eine Kurvenschar ergeben, die zwischen 0 und 2π vier obere Totpunkte zeigt. Dabei kommt es zu deutlicher Überlappung der Förderkurven m1, m2, m3 und der vier Pumpen. Die Überlappung der Förderkurven m1 und m2 ist in 3 kreuzschraffiert, d. h. zu diesem Zeitpunkt fördern beide Pumpen P1 und P2.In 3 is in analogous representation to 1 the piston movement of the four pumps P1, P2, P3 and P4 shown result in a family of curves showing between 0 and 2π four top dead centers. There is a clear overlap of the delivery curves m1, m2, m3 and the four pumps. The overlap of the conveyor curves m1 and m2 is in 3 cross-hatched, ie at this time both pumps promote P1 and P2.

Wenn die Pumpen passend ausgelegt werden, kann im Idealfall erreicht werden, dass die kreuzschraffierte Fläche gerade so groß ist, wie der Zwickel zwischen den beiden Kurven m1 und m2. In diesem Fall wird der Zwickel in dem keine Förderung der Flüssigkeit erfolgt, durch die Überlappung kompensiert und die beiden Pumpen fördern zusammen einen gleichmäßigen permanenten Massenstrom. Dies setzt sich auch mit der benachbarten Pumpe (hier P3 mit m3) fort, so dass eine völlig oder nahezu völlig gleichmäßige Förderung der Flüssigkeit erhalten werden kann. Damit lässt sich ein Flüssigkeitsvorhang konstanter Dicke erzielen und das Beschichtungs- oder Streichergebnis einer diese Pumpeinrichtung verwendenden Streicheinrichtung ist ausgezeichnet.Ideally, if the pumps are designed properly, the cross-hatched area can be just as large as the gusset between the two curves m1 and m2. In this case, the gusset in which no promotion of the liquid takes place, compensated by the overlap and the two pumps together promote a uniform permanent mass flow. This is also continued with the adjacent pump (here P3 with m3), so that a completely or almost completely uniform delivery of the liquid can be obtained. Thus, a liquid curtain of constant thickness can be obtained, and the coating or coating result of a coating device using this pumping device is excellent.

4 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpeinrichtung, die zwei gekoppelte Exzenterschneckenpumpen P5 und P6 aufweist. Hier ist nur die Pumpe P5 in einer schematischen Schnittansicht geöffnet dargestellt; die Pumpe P6 ist gleich aufgebaut. Die Pumpe P5 hat eine Exzenterschnecke 14, die bezüglich der Drehachse einer Welle 13 exzentrisch an der Welle 13 angeflanscht ist und von dieser innerhalb eines Stators 12 aus elastischem Material gedreht wird. In Zusammenwirken mit dem Stator 12 fördert jede der Pumpen Flüssigkeit vom Einlass 10 zum Auslass 11. 4 schematically shows an embodiment of the pump device according to the invention, which has two coupled progressing cavity pumps P5 and P6. Here, only the pump P5 is shown in a schematic sectional view open; the pump P6 has the same structure. The pump P5 has an eccentric screw 14 related to the axis of rotation of a shaft 13 eccentric to the shaft 13 flanged and from within a stator 12 made of elastic material is rotated. In cooperation with the stator 12 Each of the pumps delivers fluid from the inlet 10 to the outlet 11 ,

Die beiden Pumpen P5 und P6 tragen an der Welle 13 jeweils eine Zahnriemenscheibe 15, die durch einen Zahnriemen 16 zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt sind. Alternativ können die Kopplungsmittel 15, 16 der Pumpen P5, P6 auch durch eine Kette, einen entsprechenden Zahnradsatz oder dergleichen ersetzt werden.The two pumps P5 and P6 bear on the shaft 13 one toothed pulley each 15 through a toothed belt 16 coupled to the joint movement. Alternatively, the coupling agents 15 . 16 the pumps P5, P6 are also replaced by a chain, a corresponding gear set or the like.

Die Auslässe 11 der beiden Pumpen P5 und P6 sind zu einer Förderleitung 17 zusammengefasst. Indem die beiden Pumpen P5 und P6 durch die Kopplungsmittel 15, 16 zur geeignet gewählten drehwinkelversetzten (zeitversetzten) Arbeitsweise gezwungen sind, können sie gegenseitig Druckschwankungen ausgleichen, so dass in der Förderleitung 17 ein konstanter oder nahezu konstanter Massenstrom mit ausgeglichenem Druck (konstant) geliefert wird. Der Antrieb (nicht gezeigt) kann an einer der Pumpen angeschlossen sein; es kann aber auch das Kopplungsgetriebe den Antrieb haben. Die Pumpeinrichtung gemäß obiger Beschreibung unter Bezugnahme auf 4 kann in der erfindungsgemäßen Streicheinrichtung eingesetzt werden.The outlets 11 the two pumps P5 and P6 are to a delivery line 17 summarized. By the two pumps P5 and P6 through the coupling means 15 . 16 are forced to suitably selected angle of rotation offset (time-delayed) operation, they can compensate each other pressure fluctuations, so that in the delivery line 17 a constant or nearly constant mass flow with balanced pressure (constant) is delivered. The drive (not shown) may be connected to one of the pumps; but it can also drive the coupling gear. The pumping device as described above with reference to 4 can be used in the coating device according to the invention.

Claims

Pumping device for a liquid dispensed from a dispenser in the form of a liquid curtain and applied to a material moving relative to the curtain and through the curtain, characterized by at least two positive displacement pumps (P1, P2, P3, P4, P5, P6) each of which cyclically maximizes and minimizes a variable volume alternately between a maximum volume and a minimum volume, wherein the volume minimization of each of the positive displacement pumps (P1, P2, P3, P4, P5, P6) promotes the liquid to be pumped to the dispenser, and wherein the positive displacement pumps are coupled together to take their minimum volume at different times.

Pumping device according to claim 1, characterized in that each positive displacement pump has its own drive, which is coupled to the drive of the other positive displacement pump or the drives of the other positive displacement pumps and is operated in a time-coordinated manner.

Pumping device according to claim 1 or 2, characterized in that the drives are electric motors which are electrically coupled to each other to be operated with a predetermined rotational angle difference.

Pumping device according to claim 3, characterized in that the rotational position of a drive is detected, and the rotation of the other drive or the other drives in response to the detected rotational position is controlled.

Pumping device according to claim 1, characterized in that the positive-displacement pumps (P1, P2, P3, P4, P5, P6) are driven by a common drive and mechanically coupled to one another, the mechanical coupling ( 4 ; 15 . 16 ) is configured such that the displacement pumps reach their respective minimum volume with a time delay.

Pumping device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the pressure profile of each of the positive displacement pumps has a sinusoidal profile, wherein the phase shift of the individual pumps to each other equal to the period of a pump divided by the number of pumps is selected.

Pumping device according to claim 6, characterized in that the number of displacement pumps is two and the two positive displacement pumps are operated in opposite directions, so that when a positive displacement pump occupies the minimum volume, at the same time the other positive displacement pump of the pumping device occupies its maximum volume.

Pumping device according to claim 1 and / or 5 to 7, characterized in that the positive displacement pumps (P1, P2, P3, P4) with a common shaft ( 4 ), wherein the positive displacement pumps are identical and in different rotational position of the shaft with the shaft ( 4 ) are coupled.

Pumping device according to claim 1 and / or 5 to 7, characterized in that the positive displacement pumps are eccentric screw pumps (P5, P6) with a common drive whose rotors ( 14 ) are mechanically coupled together in different rotational position.

Pumping device according to claim 9, characterized in that the rotors ( 14 ) of the two progressing cavity pumps (P5, P6) for common rotation through a transmission ( 15 . 16 ) are interconnected.

Pumping device according to claim 10, characterized in that the transmission is a gear transmission, a belt transmission ( 15 . 16 ), a chain transmission or a crank mechanism.

Coating device for coating a material web which traverses a curtain delivered by the coater from a liquid coating agent, wherein the coating agent is deposited from the curtain on the material web and taken away by the latter, characterized by a pumping device according to one or more of the preceding claims 1 to 11.

Coating device according to claim 12, characterized in that the curtain of liquid coating agent is produced on a Gleitfilmdüse and the pumping device is connected according to claim 1 to 11 associated with the Gleitfilmdüse distribution chamber of a casting head.

Coating device according to claim 12 or 13, characterized in that the material web is a paper or board web.