-
HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung
zum Auftragen einer fließfähigen Behandlungsflüssigkeit
in geschäumter
oder nicht-geschäumter
Form, wie etwa Färbe-,
Schlicht-, Beizmittel oder andere Behandlungsmittel, auf die Breite
eines durchlaufenden Substrats, das z. B. aus Bahnen oder Flächen von
textilem oder nicht-textilem Material, gewobenen oder nicht-gewobenen
oder mehrsträngigem
Material, aus flexiblen oder unflexiblen Flächen oder plattenähnlichem
Material bestehen kann. Weitere Beispiele von Substraten, die mit
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum kontrollierten Auftragen von Flüssigkeiten behandelt werden
können,
sind z. B. Maschenwaren- Substrate, vernetzte Zellulose, Substrate
aus losen Fasern oder imprägnierte
Substrate, Substrate aus dünnem
Stoff oder Gewebe, Teppiche oder andere Bodenbeläge, Substrate mit kontinuierlichen
Filamenten oder eine beliebige andere Vielfalt von den Fachleuten
bekannten flächigen
Materialien.
-
Die
Endbearbeitung von Textilien oder anderen flächigen Substraten erstreckt
sich typischerweise auf das Auftragen von Färbe-, Schlicht- und Beizmitteln
oder anderen "Appreturen" oder Behandlungsflüssigkeiten
auf das Gewebe oder das Substrat. Zu diesem Zweck wurden verschiedene
Methoden und Vorrichtungen benutzt, wie etwa das Eintauchen des
Substrats in ein Flüssigkeitsbad,
bei dem dieses eine erhebliche Menge der Flüssigkeit aufnimmt. In diesen
Fällen
musste die von der Fläche oder
dem Gewebe zuviel adsorbierte oder absorbierte Flüssigkeit
wieder entfernt und ordnungsgemäß entsorgt
werden, was kostspielige, zeitaufwändige oder energieverschwendende
Maschinen und Verfahren wie etwa Trocknen oder Aushärten des
Substrats erforderte.
-
Auch
die Entsorgung des Abwassers ist in Textilbetrieben ein wichtiges
Thema, insbesondere wenn im Abwasser Färbemittel oder andere umweltschädliche Chemikalien
enthalten sind.
-
Weiterhin
spielen Argumente wie Kosteneffizienz, Auftragsgeschwindigkeit,
Energieeffizienz und verbesserte Gleichmäßigkeit des Auftrags der Behandlungsflüssigkeit
in der Textilherstellung oder bei anderen Fertigungsprozessen eine
immer größere Rolle.
Aus diesem Grunde wurden andere Verfahren zum Auftragen von Behandlungsflüssigkeiten
auf Substrate vorgeschlagen, um die Nachteile des Trocknens von
tauchbehandelten Substraten zu vermeiden oder wenigstens zu verringern.
Eine der üblichen
alternativen Techniken besteht darin, die Färbe- oder Schlichtmittel oder
anderen Behandlungsflüssigkeiten
als Schaum aufzutragen, damit das Gewebe bzw. das Substrat nicht
mehr so viel nasse Flüssigkeit
aufnimmt, so dass sich der Bedarf an Substrat, sowie die Probleme
des Abfalls und der Abfallbeseitigung auf das notwendige Mindestmaß verringern.
-
Viele
der üblichen
Verfahren und Maschinen zum Aufbringen der Behandlungsflüssigkeiten
in Schaumform verwenden eine Verteilerkammer mit mehreren Anschlüssen, um
die aufgeschäumte
Behandlungsflüssigkeit
zu verteilen und an eine längliche,
quer zum durchlaufenden Substrat angeordnete Düse abzugeben, die dann die
aufgeschäumte
Flüssigkeit
auf das Substrat aufträgt.
Beispiele hierfür
finden sich in den
US-Patenten
Nr. 4.237.818 und
4.402.200 ,
die ebenfalls dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehören. Insbesondere
offenbart
US-Patent-Nr. 4.237.818 eine
aufrecht stehende Verteilerkammer, die sich quer zu einem mittleren
Sammelabschnitt und mit der Zunahme der vertikalen Höhe der Kammer
aufweitet, um die aufgeschäumte Behandlungsflüssigkeit
auf die Unterseite eines durchlaufenden Substrats aufzutragen. Im
Gegensatz dazu offenbart
US-Patent-Nr.
4.404.200 eine aufgeweitete Verteilerkammer, die um den
Umfang eines zylindrischen Trägerteils
montiert ist, um die Verteilung des Schaums in Querrichtung zu erreichen,
solange die aufgeschäumte
Behandlungsflüssigkeit
von oben auf das Substrat aufgetragen wird.
-
Bei
jedem dieser früheren
Applikatoren bewirkt die aufgeweitete Form der Verteilungskammer, dass
das aufgeschäumte
Behandlungsgemisch, Farbe oder andere Flüssigkeit vom Einlassrohr aus
bis zu den entfernten Enden der Düse einen längeren Weg zurücklegen
muss als bis zum mittleren Teil der Düse. Da die aufgeschäumten Flüssigkeiten
dazu neigen, sich aus dem Schaumzustand recht schnell wieder in
Flüssigkeiten
zu verwandeln, sind solche aufgeweiteten Verteilerkammern die Ursache
dafür, dass
der aus den Düsen
fließende
Schaum sich entlang der Längsausdehnung
der Düse
in verschiedenen Zuständen
des Schaum-Verfalls befindet. Bei vielen Anwendungen führt dies
zu unerwünschten Veränderungen
der Flüssigkeitsaufnahme über die Breite
des Substrats und damit zu ebenso unerwünschten Veränderungen des Behandlungserfolgs, sowie
des Aussehens des Substrats. Diese Unregelmäßigkeiten oder Mängel in
der gleichmäßigen Verteilung
machen sich besonders bemerkbar bei Verteilerkammern größerer Höhe oder
Breite, so wie sie für die
Behandlung von Substraten großer
Breite notwendig sind.
-
Bei
einem besonders erfolgreichen Versuch diese Nachteile zu vermeiden,
enthält
der Applikator zum Auftragen einer aufgeschäumten Behandlungsflüssigkeit
auf die flachliegende Breite eines durchlaufenden textilen Substrats
oder bahnenähnlichen Materials
ein teilweise gebogenes Gehäuse
mit einer gebogenen inneren Trennwand zwischen dem Schaumeinlass
und der Schaumauslassdüsenöffnung im
Gehäuse.
-
Diese
gebogene innere Trennwand erzeugt zusammen mit der gegenüberliegenden
flachen Wand eine Verteilerkammer, die einen gekrümmten Weg
des Schaums vom Einlass um die gebogene Kante der Trennwand herum
zur Auslassöffnung
aufweist. Diese gebogene äußere Kante
der inneren Trennwand hat vorzugsweise eine parabolische Form, damit
alle Fließwege
des Schaums vom Einlass bis zur Auslassöffnung im Wesentlichen dieselbe
Länge haben.
Als Folge davon ist die Verweilzeit des Schaums innerhalb der Verteilerkammer
im Wesentlichen entlang aller angenommenen Fließwege gleich lang. Dadurch
ist das Ausmaß des Schaum-Verfalls über die
gesamte Länge
des Applikators gleichmäßig, so
dass auch die Behandlung des durchlaufenden Gewebes oder Substrats
gleichmäßiger erfolgt.
Ein solcher einzelner parabolischer Applikator ist im Einzelnen
in
US-Patent Nr. 4.655.056 beschrieben,
das ebenfalls dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehört.
-
Obwohl
diese Verbesserung einen wesentlichen Fortschritt in der Technologie
von Substrat-Behandlungen darstellt, machte es gesteigertes Umweltbewusstsein
in vielen Fällen
wünschenswert,
die Menge der für
den Behandlungsprozess eingesetzten Flüssigkeit weiter zu verringern,
um die zu entsorgende Menge Abwasser oder Restflüssigkeit ebenfalls zu verringern.
Zusätzlich
führten
wirtschaftliche und einbautechnische Überlegungen dazu, dass man
die Größe der Applikatoren
verringern wollte, um sie in bereits vorhandenen Behandlungsanlagen einsetzen
zu können,
wohingegen einzelne parabolische Applikatoren, wie die im oben genannten
US-Patent Nr. 4.655.056 beschriebenen,
manchmal umfangreiche Änderungen
oder Umbauarbeiten der Anlage erforderten, um deren größere Höhe und Breite
in ihnen unterzubringen.
-
Außerdem werden
eine Vielzahl von Behandlungsanlagen für die Behandlung einer Vielfalt unterschiedlich
breiter Substrate verwendet, die folglich den Einsatz von Endverschlüssen der
Düsen erfordert,
wenn das durchlaufende Substrat nicht so breit ist wie der Applikator.
-
Das
führt zu
relativ tiefen "Taschen" an den Enden des
Applikators, welche ihrerseits zur Ungleichmäßigkeit oder anderen unerwünschten Schwankungen
des Auftrags der Behandlungsflüssigkeit
beitragen können.
Zusätzlich
wird ein Teil des Schaums oder der Behandlungsflüssigkeit dazu gezwungen, an
der flachen Wand des oben beschriebenen "halb-parabolischen" oder "einzel-parabolischen" Applikators entlang zu kriechen, damit
die äußeren Enden
des Applikators richtig versorgt werden. Dies kann ebenfalls dazu
beitragen, dass diverse Nachteile in punkto Gleichmäßigkeit
oder Mangel an exakter Verteilung und Verfall der aufgeschäumten Behandlungsflüssigkeit
entstehen.
-
Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden
und die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zum Auftragen einer
Flüssigkeit
aus einem Flüssigkeitsbehälter in Querrichtung
auf ein in Längsrichtung
durchlaufendes Substrat weiter zu verbessern. Diese Verbesserung
wird durch den Applikator nach Anspruch 1 erreicht.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die vorliegende Erfindung einen Applikator mit einem Applikatorkörper, der
ein Paar von beabstandeten Körperwänden besitzt,
die an ihren peripheren oder "radialen" Rändern vorzugsweise,
jedoch nicht notwendigerweise, allgemein eine parabolische Form
aufweisen. Ein Flüssigkeitseinlass
ist in einer dieser Körperwände ausgebildet
und erstreckt sich axial durch sie hindurch, wobei der Flüssigkeitseinlass
mit dem Flüssigkeitsbehälter kommuniziert.
Die beabstandeten Körperwände an beiden
radialen Außenseiten
relativ zum Flüssigkeitseinlass
werden durch radial außenliegende
Körperkanten,
die vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, eine parabolische
Form aufweisen, miteinander verbunden, so dass eine hohle innere
Flüssigkeits-Verteilerkammer
entsteht. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die
Flüssigkeitskammer
im wesentlichen gegenüberliegende
und gleich lange Radial-, Längs-
und Querrichtungen in Bezug zum Flüssigkeitseinlass, und zwar
im Allge meinen entlang einer im Wesentlichen zum durchlaufenden
Substrat parallelen Ebene und die Flüssigkeitskammer ist dabei in
Längs-
und Querrichtung im Wesentlichen symmetrisch in Bezug zum Flüssigkeitseinlass.
-
Bei
dieser bevorzugten Ausführungsform
ist ein flaches Teilungsstück
oder eine Umlenkplatte in der oben genannten parallelen Ebene im
Inneren der Flüssigkeitskammer
angeordnet und weist gegenüberliegende
Umlenkplattenseitenwände
auf, die von den Körperwänden beanstandet
und bevorzugt im Wesentlichen in komplimentärer Form dazu ausgebildet sind.
Dieses Teilungsstück
bzw. diese Umlenkplatte hat gegenüberliegende Seitenwände, die
eine zu den Körperwänden im
Wesentlichen korrespondierende Form mit einem Abstand zu ihnen aufweisen.
Ein oder mehrere Trägerteil(e)
verbinden Teilungsstück
bzw. Umlenkplatte mit dem Körper,
so dass Teilungsstück
bzw. Umlenkplatte in einem Abstand zu den besagten Körperwänden und
den besagten Körperkanten
gehalten werden und dadurch zwischen ihnen einen ringförmigen oder
peripheren Flüssigkeitsdurchlass
bilden.
-
Weiterhin
ist bei dieser Ausführungsform
in der gegenüberliegenden
Körperwand
auf der dem Flüssigkeitseinlass
gegenüberliegenden
Seite von Teilungsstück
bzw. Umlenkplatte ein in der Länge
gestreckter und mit der Flüssigkeit
kommunizierender Flüssigkeitsauslass
angebracht, der im Wesentlichen in Längs- und Querrichtung symmetrisch
zum Flüssigkeitseinlass
angeordnet ist. Aus diesem Grund lenkt der Applikator für Flüssigkeit
diese ausgehend vom Flüssigkeitseinlass
in Radial-, Längs-
und Querrichtung nach außen
durch den Raum zwischen Teilungsstück bzw. Umlenkplatte und der
ersten Körperwand,
dann wird die Flüssigkeit
umgelenkt und durch den Raum zwischen Körperkante und Außenrand des
Teilungsstücks
bzw. der Umlenkplatte geleitet, und schließlich wieder konvergent in
Radial- und Längsrichtung
nach innen geführt
bzw. in Querrichtung nach außen,
um die Flüssigkeit
durch den Flüssigkeitsauslass
auf das in Längsrichtung
durchlaufende Substrat aufzutragen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform
sind deshalb die serpentinenartigen Fließwege der Flüssigkeit
vom Flüssigkeitseinlass
bis zum Flüssigkeitsauslass
in Radial-, Längs- und
Querrichtung im Wesentlichen gleich lang.
-
Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf den Einsatz eines Applikators mit relativ großem Volumen,
sondern schlägt
auch die Verwendung von einem oder mehreren kleineren Applikatoren
in einer gegebenen Anlage vor, um so die Abmessungen (besonders
in der Höhe
und Breite) jedes Applikators sowie das Gesamtvolumen der so kombinierten
Applikatoren im Vergleich zu einem relativ großen einzelnen Applikator zu
verringern, mit welchem vergleichbar breite Substrate behandelt
werden könnten.
Dadurch verringert sich die im System oder in der Baugruppe zu einem
bestimmten Zeitpunkt befindliche Menge an Behandlungsflüssigkeit
(und damit auch die Abfallmenge) und die Baugruppe mit einem einzelnen
oder einer Mehrzahl von Applikator(en) lässt sich einfacher in vorhandene
Anlagen einsetzen.
-
In
diesem Zusammenhang kann die Verwendung von relativ kleinen Applikatoren
im Vergleich zu einem relativ großen einzelnen Applikator, mit
welchem vergleichbar breite Substrate behandelt werden könnten, auch
die Gesamtlänge
des Fließweges der
Behandlungsflüssigkeit
durch das Applikatorsystem verringern und damit die Verweilzeit
der Behandlungsflüssigkeit
verkürzen,
sowie das Ausmaß des Schaum-Verfalls einschränken Die
in einer gegebenen Anlage einzusetzende Anzahl solcher Applikatoren
hängt natürlich von
mehreren Faktoren und Überlegungen
ab, wie z. B. dem verfügbaren
Platz, der Art der am Standort benutzten Ausrüstungen, dem Schwankungsbereich
der zu behandelnden Substrat-Breiten und dem erwünschten Grad der Gleichmäßigkeit
des Auftrags (oder der Genauigkeit des Auftrags) der Flüssigkeit
auf die Substrat-Breite.
-
Bei
solchen Anlagen mit mehreren Applikatoren lässt sich eine Anpassung an
schwankende Substrat-Breiten auch dadurch erreichen, dass man einzelne
Applikatoren an quer oder seitlich liegenden äußeren Enden abschaltet. Dadurch
lässt sich
die Menge an Behandlungsflüssigkeit,
die sich in den "End-Taschen" ansammelt, erheblich
reduzieren, unabhängig
davon, ob dazu Endverschlüsse
erforderlich sind oder nicht. An einer solchen Anlage können auch
Ablass- oder Umleitungsventile oder beide Ventilarten zumindest
an den äußersten
Applikatoren vorgesehen werden, um die Behandlungsflüssigkeit mit
einer relativ geringen Fließrate
abfließen
zu lassen oder um das System mit einer Spülflüssigkeit zu spülen.
-
Diese
und weitere Vorzüge
lassen sich durch die vorliegende Erfindung eines Applikators mit
kontrolliertem Durchfluss erreichen, unabhängig davon ob die Behandlungsflüssigkeit
aufgeschäumt
ist oder nicht und unabhängig
davon, ob in einer gegebenen Anlage nur einer oder eine Vielzahl
von Applikatoren verwendet wird. Auch kann jeder erfindungsgemäße Applikator
wie oben ausgeführt
eine bevorzugte doppelt parabolische Form aufweisen, oder eine beliebige
Anzahl anderer Formen, wenn solche alternativen Formen dazu führen, dass
die serpentinenartigen Fließwege
der Flüssigkeit
vom Flüssigkeitseinlass bis
zum Flüssigkeitsauslass
im Wesentlichen in allen Richtungen im Wesentlichen gleich lang
sind. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass erfindungsgemäße Applikatoren
mit exakt kontrolliertem Durchfluss sich auch vorteilhaft dann einsetzen
lassen, wenn vorgegebene Änderungen
beim Auftrag einer Behandlungsflüssigkeit
erwünscht
oder notwendig sind. Eine solche optional kontrollierte Änderung
des Auftrags einer Behandlungsflüssigkeit
quer oder längs
zu einem Substrat lässt
sich durch Modulation des Durchflusses der Behandlungsflüssigkeit (z.
B. nach einer numerisch gesteuerten Folge oder Vorlage) erreichen,
solange das Substrat unter dem Auslass hindurchläuft, oder indem man Flüssigkeitskammern
und/oder Umlenkplatten unterschiedlicher Größe oder Form in einer vorgegebenen
Reihenfolge quer zum Substrat in die Applikatoren einbaut, und/oder
indem man in die Applikatoren Flüssigkeitskammern
und/oder Umlenkplatten mit unregelmäßiger Form einbaut oder welche
in anderer Weise für einen
vorgegebenen ungleichmäßigen Durchfluss über deren
Breite sorgen.
-
Weitere
Bestandteile, Vorzüge
und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung und den angehängten
Ansprüchen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung zum Verteilen von Flüssigkeiten, um Behandlungsflüssigkeiten
erfindungsgemäß aufzutragen.
-
2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Mehrfach-Applikatorsystems der Vorrichtung nach 1,
wobei äußere Bauteile
teilweise aufgeschnitten sind, um deren innere Bauteile sehen zu
können.
-
3 ist
eine beispielhafte schematische Darstellung eines typischen Fließweges der
Behandlungsflüssigkeit
(mit einem nach unten, nach oben oder horizontal ausgerichteten
Auslass) durch einen Flüssigkeits-Applikator
bei dem die Behandlungsflüssigkeit
von oben auf das durchlaufende Substrat der 1 aufgetragen
wird.
-
3A ist
eine schematische Darstellung des Fließweges der Behandlungsflüssigkeit
durch optionale oder alternative Applikatoren, um auf Wunsch und
in einer besonderen Anordnung ein kontrolliertes, vorgegebenes,
ungleichmäßiges Auftragen
quer zum Substrat zu erreichen.
-
4 zeigt
eine schematische Darstellung der Seite des Flüssigkeitsauslasses oder der
länglichen
Düse eines
Flüssigkeits-Applikatorsystems nach 2.
-
5 zeigt
eine schematische Darstellung eines anderen erfindungsgemäßen Mehrfach-Applikatorsystems,
das für
das Auftragen einer Behandlungsflüssigkeit auf ein relativ breites
durchlaufendes Substrat benutzt wird.
-
6 zeigt
ein schematisches Fließdiagramm
eines Flüssigkeits-Applikatorsystems
mit einer erfindungsgemäßen Endablassvorrichtung.
-
Die 7A bis 7C zeigen
optionale Applikatoren für
die Benutzung in einer Vielfalt von kontrollierten, jedoch ungleichmäßigen Applikator-Anwendungen.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die 1 bis 7C der
beigefügten
Zeichnungen zeigen lediglich beispielhafte Ausführungsformen einer Baugruppe
von Flüssigkeits-Applikatoren, die
aus einem oder mehreren Flüssigkeits-Applikatoren
bestehen, um ein durchlaufendes Flächengebilde, eine durchlaufende
Gruppe von verseiltem Material oder andere durchlaufende flache
Substrate mit einer aufgeschäumten
oder nicht-geschäumten Behandlungsflüssigkeit
erfindungsgemäß zu behandeln.
Diese Zeichnungen dienen lediglich der bildlichen Darstellung. Der
mit der Technik vertraute Fachmann wird schnell erkennen, dass erfindungsgemäß andere
Applikatoren und Applikator-Ausführungsformen
ebenfalls benutzt werden können
und dass sich die Erfindung gleichermaßen vorteilhaft bei anderen Auftrags-Vorrichtungen
einsetzen lässt,
bei denen ein exakt kontrolliertes gleichmäßiges (oder auch ungleichmäßiges) Auftragen
von Flüssigkeit
erforderlich ist.
-
Unter
anfänglicher
Bezugnahme auf 1 zeigt die Abbildung eine Baugruppe
zur Verteilung und zum Auftragen von Flüssigkeiten einschließlich der
vorliegenden Erfindung unter dem Bezugszeichen 10, welche
vorzugsweise in eine frei stehende Vorrichtung 12 eingebaut
ist, um textile Flächengebilde,
Bahnen oder andere durchlaufende flache Substrate S zu behandeln.
Wie oben ausgeführt,
kann die vorliegende Erfindung zur Behandlung einer großen Vielfalt
von Substraten verwendet werden, darunter im Wesentlichen kontinuierliche
Flächengebilde
oder Bahnen, gewebte oder nichtgewebte Flächen oder auch flache Anordnungen
von Strängen,
Fasern oder Filamenten aus den verschiedensten Materialien.
-
Die
in den Zeichnungen gezeigte beispielhafte Vorrichtung 12 hat
ein auf dem Boden stehendes Gestell 14 mit den beiden im
Allgemeinen parallel angeordneten, sich gegenüber stehenden Rahmenelementen 16,
die in einem ausreichenden Abstand zueinander stehen, um das Substrat
zwischen ihnen hindurch zu lassen. Die Verteiler-Baugruppe 10 kann an die Rahmenelementen 16 angeschweißt oder
sonstwie an ihnen befestigt sein, so dass sich ein oder mehrere
Applikatoren 18 quer oder seitlich zur Laufrichtung des
längs durchlaufenden
Substrats S erstrecken. Obwohl das in 1 gezeigte
Beispiel eine Baugruppe 10 enthält, welche das Substrat S von
oben behandelt, können
der oder die Applikator(en) 18 alternativ auch so angeordnet
werden, dass sie die Flüssigkeit
auf eine beliebige Seite eines senkrecht stehenden Substrats oder
von unten auf ein waagerecht liegendes Substrat auftragen, wie dies
unten näher
beschrieben und in den 6A bis 6C schematisch gezeigt wird.
-
Wie
in den 2 bis 6 gezeigt, enthält die Baugruppe 10 im
Grundsatz einen oder mehrere Flüssigkeits-Applikator(en) 18,
von denen jeder ein Gehäuse
oder einen Körper 20 mit
einem Flüssigkeitseinlass 22 auf
einer Seite besitzt, um eine Behandlungsflüssigkeit (aufgeschäumt oder
nicht-geschäumt)
aus einem Flüssigkeitsbehälter 24 (sie he
z. B. 5) in diesen Applikatorkörper zu leiten, wobei der Flüssigkeitsbehälter 24 aus
einem oder mehreren Tanks bestehen kann, aus einem Schaumerzeuger
oder anderen Behältnissen
oder Gefäßen, die Farben,
Schäume,
Schlichtmittel oder andere Behandlungsflüssigkeiten enthalten. Ein Flüssigkeitsauslass
oder eine Applikatordüse 26 befindet
sich auf der anderen Seite des Applikatorkörpers 20 jedes Applikators 18 und
ist in unmittelbarer Nähe
zum Substrat S so angeordnet, dass sie die Behandlungsflüssigkeit
auf das quer zum Applikator 18 durchlaufende Substrat aufträgt. Die
Applikatordüse 26 ist
bevorzugt als eine gemeinsame längliche
Düse in
einem oder in allen Applikator(en) 18 ausgeführt und erstreckt
sich quer zur Laufrichtung des längs
durchlaufenden Substrats S. Die Applikatordüse 26 kann alternativ
allerdings auch separate einzelne Düsen in jedem Applikator 18 enthalten,
wenn dies in einer bestimmten Anlage wünschenswert oder vorteilhaft
ist und für
eine entsprechende Abdichtung zwischen den einzelnen Düsen gesorgt
wird.
-
Der
Applikatorkörper 20 jedes
Applikators 18 enthält
weiterhin ein Paar von beabstandeten Körperwänden 28 und 30,
die über "radiale" äußere Körperkanten 32 miteinander
verbunden sind, die ihrerseits vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, eine
im Wesentlichen gebogene oder im Wesentlichen parabolische Form
besitzen. Die Körperwände 28 und 30 und
die Körperkante 32 bilden
eine Flüssigkeitskammer 34,
welche zwischen den Flüssigkeitseinlässen 22 und
der oder den Applikatordüse(n) 26 eine
Verbindung herstellt. Diese Flüssigkeitskammer 34 erstreckt
sich vorzugsweise in jeweils gegenüberliegende und im Wesentlichen
gleich lange Radial-, Längs-
und Querrichtungen und ist damit in Bezug auf den Flüssigkeitseinlass 22 in
diesen Richtungen im Wesentlichen symmetrisch angeordnet.
-
Innerhalb
jeder Flüssigkeitskammer 34 ist ein
plattenförmiges
Teil 36 vorzugsweise in einer zum durchlaufenden Substrat
S im Wesentlichen parallelen Ebene angeordnet. Das plattenförmige Teil 36 ent hält seinerseits
zwei sich gegenüberliegende
Plattenseiten 38 und 40, die zu den jeweiligen
Körperwänden 28 und 30 einen
Abstand haben, der zwischen ihnen einen Flüssigkeitsdurchlass bildet.
In ähnlicher
Weise enthält
das plattenförmige
Teil 36 radial gegenüberliegende äußere Plattenkanten 42,
die von den jeweiligen äußeren Körperkanten 32 einen Abstand
und eine im Wesentlichen komplementäre Form haben. Um das plattenförmige Teil 36 in
dieser räumlichen
Beziehung innerhalb der Flüssigkeitskammer 34 zu
halten, verbinden ein oder mehrere Trägerteil(e) 44 dieses
plattenförmige
Teil 36 mit dem Applikatorkörper 20 und sind vorzugsweise
so klein wie möglich,
um den Durchfluss der Behandlungsflüssigkeit durch den Flüssigkeitsdurchlass
zwischen Plattenkanten 42 und Körperkanten 32 so wenig
wie möglich
zu behindern. Es ist darauf hinzuweisen, dass die beispielhaft in
den Zeichnungen gezeigten Plattenseitenwände 38 und 40 sowie
die beispielhaften Körperwände 28 und 30 zwar
im Allgemeinen flach sind, alternativ jedoch ebenso gut eine nicht
flache Form haben können,
so lange diese Teile eine zueinander komplementäre Form aufweisen, so dass sie
einen im Wesentlichen gleichförmigen
Flüssigkeitsdurchlass
zwischen sich und einen im Wesentlichen gleichförmigen Flüssigkeitsdurchlass zwischen Plattenkante 42 und
Körperkante 32 gewährleisten.
-
Es
ist darauf hinzuweisen, dass falls in einer bestimmten Anlage mehr
als ein Applikator 18 benutzt wird, diese vorzugsweise
mit ihren Enden in Längsrichtung
aneinander gefügt
werden und dass diese in Reihe hintereinander angeordneten Applikatoren 18 benachbart
und abgedichtet ausgerichtete Endanschlüssen 46 aufweisen.
-
Es
ist ebenfalls darauf hinzuweisen, dass die Körperwände 28 und 30 als
Ganzes als eine Vertiefung in der jeweiligen Seite des Körpers 20 geformt sein
können
oder alternativ aus einem Stapel von drei oder mehr dicht miteinander
verbundenen Platten bestehen können,
wobei die dazwischen befindliche Platte eine Vertiefung oder einen
Ausschnitt besitzt, welche(r) den äußeren Umfang der Flüssigkeitskammer 34 bildet.
Bei dieser alternativen Konstruktion kann das plattenförmige Teil 36 von
Trägerteilen 44 fixiert
werden, die sich aus der dazwischen befindlichen Platte oder aus
einer der beiden Deckplatten erstrecken.
-
Die
oben beschriebenen Formen und Anordnungen ergeben vorzugsweise einen
serpentinenartigen Fließweg
der Behandlungsflüssigkeit
durch den bzw. die Applikator(en) 18 wie in 3 dargestellt. Die
Behandlungsflüssigkeit
wird zuerst vom Flüssigkeitseinlass 22 ringsum
in gleich langen und sich gegenüberliegenden
Radial-, Längs-
und Querrichtungen zwischen Körperwand 28 und
Plattenseite 38 (siehe 4) nach
außen
geleitet, danach vorzugsweise durch den Raum zwischen äußerer Körperkante 32 und äußerer Plattenkante 42 umgelenkt
und anschließend
wieder in sich gegenüberliegenden
Radial-, Längs-
und Querrichtungen durch den Raum zwischen Körperwand 30 und Plattenseite 40 (siehe 4)
nach innen geleitet, von wo die Flüssigkeit schließlich durch
den Flüssigkeitsauslass
oder die Applikatordüse 26 auf
das durchlaufende Substrat S aufgetragen wird. Wegen der vorzugsweisen
und im Wesentlichen "doppelt
parabolischen" Form
des plattenförmigen
Teils 36 und der Flüssigkeitskammer 34 ist
die unendliche Zahl von Fließwegen
der Behandlungsflüssigkeit
vom Flüssigkeitseinlass 22 bis
zum länglichen
Flüssigkeitsauslass
oder der Applikatordüse 26 im
Wesentlichen in sämtlichen
Radial-, Längs-
und Querrichtungen jeweils im Wesentlichen gleich lang.
-
Es
ist zu unterstreichen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
die oben beschriebenen gebogenen oder im Wesentlichen parabolischen
Formen begrenzt ist. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass sich
die im Wesentlichen gleich langen Fließwege auch durch andere nicht-parabolische
oder sogar nicht-gebogene Formen erreichen lassen. Ebenfalls ist
anzumerken, dass der Applikator 18 auch so angeordnet werden
kann, dass er zusätzlich
zu der in 3 gezeigten senkrecht nach unten
gerichteten Richtung, die Flüssigkeit
in jeder Richtung ausfließen lässt.
-
Als
Ergebnis dieser Anordnung ist bei jedem der Applikatoren 18 die
Verweilzeit des durch ihn fließenden
Behandlungsmittels im Wesentlichen konstant. Ebenso wichtig ist,
dass die Versorgungsleitungen 23 zwischen Flüssigkeitsbehälter 24 und
jedem der Flüssigkeitseinlässe 22 gleich
lang sind, so dass die gesamte Verweilzeit der Flüssigkeit
zwischen Flüssigkeitsbehälter 24 und
den Flüssigkeitseinlässen 22 bis
zu den Applikatordüsen 26 ausgeglichen ist.
Dies ist besonders bei aufgeschäumten
Behandlungsflüssigkeiten
kritisch, da die schaumförmigen Behandlungsflüssigkeiten
auf ihrem Fließweg
von den Verteilerkammern über
die Flüssigkeitseinlässe 22 bis
zu den Applikatordüsen 26 dazu
neigen, gleichmäßig wieder
zu einer Flüssigkeit
zu verfallen. Ein aufgeschäumtes
Behandlungsmittel, das durch einen beliebigen Teil der länglichen
Applikatordüse 26 abgegeben
wird, befindet sich daher, wenn überhaupt,
in einem annähernd
gleichen Verfallszustand. Die sich dadurch ergebende Gleichmäßigkeit
des Zustands der Behandlungsflüssigkeit
führt zu
einer entsprechend gleichmäßigen Behandlung
des Substrats S, wobei im Wesentlichen keine Schwankungen über die
Breite bei der Flüssigkeitsaufnahme
des Substrats S oder im Behandlungserfolg des Substrats S und seines
Aussehens auftreten. Diese ausgeprägte Gleichmäßigkeit des Flüssigkeitsauftrags über die gesamte
Breite der Applikatordüse 26 ist
von großem Vorteil
bei Anlagen, die schaumförmige
oder nicht-aufgeschäumte
Färbemittel
verwenden und bei denen eine gleichmäßige Farbgebung über die
gesamte Breite des Substrats S von großer Wichtigkeit ist.
-
Der
Fließweg
mit der erfindungsgemäßen Richtungsumkehr
in der Flüssigkeitskammer 34 ergibt
eine in senkrechter Richtung kompakt aufgebaute Applikatoreinheit,
besonders wenn für
die Behandlung von breiteren Substraten mehr als ein Applikator 18 anstelle
eines sehr viel breiteren und damit auch höheren einzelnen Applikators
benutzt wird, der sich mit seinen Abmessungen über die gesamte Breite des
Substrats S erstrecken müsste.
Außerdem
zeigen die 3 und 6 schematisch,
dass die Erfindung auch das Auftragen von schaumförmigen oder nicht-aufgeschäumten Behandlungsflüssigkeiten
von oben, von unten oder von jeder Seite eines durchlaufenden Substrats
S mit ähnlichen
Ergebnissen in Erwägung
zieht. Benachbarte Applikatoren 18 können bei Bedarf plattenförmige Teile 36 und/oder Flüssigkeitskammern 34 in
verschiedener Größe oder
Form besitzen, wie in 3A gezeigt, wenn ein kontrolliertes,
jedoch ungleichmäßiges Auftragen
der Behandlungsflüssigkeit
gewünscht
wird.
-
Unter
hauptsächlicher
Bezugnahme auf 5 ist ersichtlich, dass die
Applikator- oder Verteiler-Baugruppe 10 an die Behandlung
einer Vielfalt von Substraten S mit unterschiedlichen Breiten angepasst
werden kann. Obwohl diese Möglichkeit
auch bei Baugruppen mit nur einem Applikator 18 vorhanden
ist, ist sie besonders bei Anlagen mit mehreren Applikatoren 18 von
hohem Nutzen. Dazu können
die Flüssigkeitseinlässe 22 je
nach Bedarf einzeln geöffnet
oder geschlossen werden (siehe 6), so dass nur
die für
die Breite des Substrats S erforderlichen Applikatoren 18 in
Betrieb genommen werden. Außerdem
lässt sich
die zu den einzelnen Flüssigkeitseinlässen 22 fließende Flüssigkeitsmenge über die
Breite des Substrats S verändern,
so dass kontrollierte, vorgegebene, exakt wiederholbare und über die
Breite des Substrats S ungleichmäßig verteilte
Muster erzielt werden, oder sie lässt sich auch modulieren, so
dass wiederholbare, ungleichmäßige Muster über die
Länge des
Substrats S entstehen.
-
Wie
beispielhaft in 5 gezeigt, können, falls das Substrat S
schmaler ist als die maximal mögliche
Behandlungsbreite von Baugruppe 10, flexible, dichte Endverschlüsse 56 an
den äußeren Enden
eines oder mehrerer äußeren Applikatoren 18 angebracht
werden, um sich an die geringere Breite eines gegebenen Substrats
S anzupassen. Die Endverschlüsse 56 sind
seitlich beweglich und vorzugsweise nach innen versetzt, um der
Kante des durchlaufenden Substrats S folgen zu können. Dadurch bilden sich allerdings
die "End-Taschen" 58, in
welche die Behandlungsflüssigkeit
einfließen
kann, auch wenn die äußeren Applika toren 18 durch
Schließen der
betreffenden Zuflussventile 48 abgeschaltet sind.
-
Um
diese und andere Situationen zu bereinigen, kann die Erfindung alternativ
die in 6 beispielhaft gezeigte Anordnung bereitstellen,
bei welcher ein vorzugsweise nur mit zwei Stellungen (offen/geschlossen)
versehenes und zumindest am äußersten
der Applikatoren 18 angebrachtes Spülventil 52 geöffnet werden
kann, um die Behandlungsflüssigkeit
aus der Baugruppe 10 z. B. beim Stillstand der Anlage,
bei Wartungs- oder Reinigungsarbeiten abfließen zu lassen oder ausspülen zu können. Dadurch
lässt sich
die Ungleichmäßigkeit
des Auftrags verhindern oder wenigstens wesentlich verringern (oder
kontrollierte Ungleichmäßigkeit),
wie gewünscht.
-
Wie
weiterhin als Beispiel in 6 gezeigt, kann
die vorliegende Erfindung auch ein allgemein mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnetes
Rückflusssystem
in Form eines Tanks oder Behälters
enthalten, das ausgeflossene oder ausgespülte Behandlungsflüssigkeit
für die
spätere
Wiederverwendung aufnehmen kann, bevor sie wieder in die Applikator-Baugruppe 10 zurückgeleitet
wird (evtl. nachdem diese Flüssigkeit
wieder aufbereitet, oder wenn nötig für Behandlungsanlagen
mit Schaum wieder aufgeschäumt
wurde). Um das System wieder mit neuer Flüssigkeit aufzufüllen, nachdem
der Vorrat in Flüssigkeitsbehälter 24 durch
Auftrag auf das Substrat S erschöpft
ist, kann ein Einfüllventil 62 vorgesehen werden.
-
In 6 sind
auch die Einlassventile 48 gezeigt, mit denen sich der
Flüssigkeitszulauf
zu den verschiedenen in Reihe benachbarten Applikatoren 18 schließen, öffnen oder
auch modulieren lässt,
je nachdem wie es von einer gegebenen kontrolliert gleichmäßigen (oder
kontrolliert ungleichmäßigen) Behandlungsanwendung
gefordert wird.
-
Die 7A bis 7B enthalten
Bezugszeichen, die denen in den 1 bis 6 entsprechen, jedoch
zusätzlich
mit den Endungen "A", "B" und "C" versehen
sind. Die 7A bis 7B zeigen
lediglich repräsentative
Beispiele für
Applikatoren mit anderen Formen und Anordnungen der plattenförmigen Teile
und/oder der Flüssigkeitskammern,
um je nach Bedarf unterschiedliche, kontrolliert gleichmäßige oder
kontrolliert ungleichmäßige Aufträge von Behandlungsflüssigkeit
zu erzielen. Der Fachmann wird leicht weitere Beispiele finden können.
-
Für den mit
der Materie vertrauten Fachmann ist leicht ersichtlich, dass die
vorliegende Erfindung von breitem Nutzen ist und viele Anwendungsmöglichkeiten
birgt. Zahlreiche andere als die hierin beschriebenen Ausführungsformen
und Anpassungen der vorliegenden Erfindung, so wie sie in den Zeichnungen,
der vorstehenden Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Ansprüchen beschrieben
ist, sowie viele Änderungen
und gleichwertige Anordnungen werden ersichtlich oder lassen sich
aus der vorliegenden Erfindung vernünftigerweise ableiten, ohne
das Wesen oder den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Detail im Hinblick auf ihre bevorzugten
Ausführungsformen
beschrieben, deswegen ist darauf hinzuweisen, dass diese Offenlegung lediglich
eine bildhafte und beispielhafte Darstellung der vorliegenden Erfindung
ist und lediglich dem Zweck der Vorlage einer vollständigen und
nachvollziehbaren Offenlegung der Erfindung dient. Die Offenlegung
beabsichtigt keinesfalls eine Einschränkung der vorliegenden Erfindung,
durch die sich andere Ausführungsformen,
Anpassungen, Variationen, Modifikationen und gleichwertige Anordnungen ausschließen ließen und
darf auch nicht so verstanden werden.