Vorhangbeschichter mit poröser Vorhangführungsstruktur,
Vorhangführungsstruktur für einen Vorhangbeschichter und
Verfahren zur Herstellung der Vorhangführungsstruktur
Die Erfindung betrifft einen Vorhangbeschichter für die Beschichtung eines Substrats, der für eine seitliche Führung eines ein- oder mehrschichtigen Vorhangs an wenigstens einem Seitenrand des Vorhangs eine poröse und deshalb flüssigkeitsdurchlässige Vorhangführungsstruktur aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Vorhangführungsstruktur und eine Vorhangführungsstruktur als solche.
Ein Vorhangbeschichter der genannten Art ist aus der DE 10 2004 016 923 Al bekannt. Die poröse Vorhangführungsstruktur ist hohlzylindrisch. Im Betrieb des Vorhangbeschichters ist der Hohlraum der Vorhangführungsstruktur mit einer Hilfsflüssigkeit gefüllt, die aufgrund der Porosität durch die Vorhangführungsstruktur von innen nach außen dringt und an einer äuße- ren Führungsfläche austritt. Der Vorhang wird an der Führungsfläche geführt, wobei die dort austretende Hilfsflüssigkeit eine Grenzschicht zwischen der Führungsfläche und der Vorhangflüssigkeit bildet. Die bekannte Vorhangführungsstruktur ist ein Rohr mit überall dem gleichen Außendurchmesser und einem Innendurchmesser, der sich von einem oberen Ende der Vorhangführungsstruktur bis zu dem unteren Ende kontinuierlich verringert, so der Hohlraum konisch ist. Aufgrund der damit einhergehenden Variation der Wandstärke kann über die Fallhöhe des Vorhangs die Grenzschichtstörung so eingestellt werden, dass die Hilfsflüssigkeit im äußeren Grenzschichtbereich, wo die Hilfsflüssigkeit die Beschichtungsflüssigkeit kontaktiert, die gleiche Strömungsgeschwindigkeit wie die freifallende Vorhangflüssigkeit aufweist. Auf diese Weise können von der seitlichen Führung auf die Beschichtungsflüssig- keit ausgeübte Störeffekte, insbesondere Bremseffekte, verhindert werden. Die Herstellung der porösen Vorhangführungsstruktur ist jedoch diffizil und teuer. Probleme bereitet auch die Präzision.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Herstellung einer porösen Vorhangführungsstruktur zu vereinfachen und den Preis zumindest ohne Einbuße hinsichtlich der Präzision der Geometrie, vorzugsweise bei erhöhter Präzision, zu verringern.
Ein Vorhangbeschichter, wie die Erfindung ihn betrifft, umfasst eine Düseneinrichtung für die Erzeugung eines auf das Substrat fallenden Vorhangs aus wenigstens einer Beschichtungs- flüssigkeit und eine Führungseinrichtung mit einer porösen Vorhangführungsstruktur, die für eine seitliche Führung des Vorhangs eine Führungsfläche aufweist. Die Führungsfläche ist breiter als der Vorhang dick ist, d.h. die parallel zu der Dicke des Vorhangs gemessene Breite der Führungsfläche übertrifft die Dicke des Vorhangs. Die Führungsfläche ist über diese Breite zu dem Vorhang konvex rund gewölbt, d.h. sie wölbt sich auf den Vorhang bauchig vor. Längs der Vorhangführungsstruktur erstreckt sich ein Hohlraum für die Aufnahme einer Hilfsflüssigkeit. Der Hohlraum kann sich insbesondere über die gesamte Länge der Vorhang- führungsstruktur erstrecken, grundsätzlich ist jedoch denkbar, dass sich der Hohlraum nur über einen größeren Teil, vorzugsweise den größten Teil der Länge der Vorhangführungs- struktur erstreckt. Eine Längsachse der Vorhangführungsstruktur ist zumindest im wesentlichen parallel zu der Fallrichtung des Vorhangs, wenn der Vorhang nicht durch äußere Einflüsse gestört wird.
Nach der Erfindung bildet die Vorhangführungsstruktur nur ein Umfangsegment einer den Hohlraum umgebenden Hohiraumwandung und nicht umlaufend die gesamte Hohlraumwandung, wie dies bei der Vorhangführungsstruktur der DE 10 2004 016 923 Al der Fall ist. Insbesondere ist das von der Vorhangführungsstruktur gebildete Umfangsegment, das einen Teil der Seitenwandung des Hohlraums bildet, Teil einer um die Längsachse umlaufenden Außenkontur der Vorhangführungsstruktur, d.h. Teil einer äußeren Oberfläche der Vorhangführungsstruktur. Die äußeren Oberflächen, die die Außenkontur bilden, sind abgesehen von der auf die Porosität zurückzuführenden Rauheit vorzugsweise glatte Oberflächen. Die Flächen- normalen dieser Oberflächen weisen längs der Außenkontur vorzugsweise überall voneinan- der weg oder sind über je eine der Oberflächen zueinander parallel. Bevorzugt kann das Unifangssegment in einem oder mehreren Querschnitten beispielsweise quer, bevorzugt normal zur Längsrichtung stehen. Obgleich weniger bevorzugt, soll dennoch nicht ausgeschlossen
werden, dass an den Oberflächen Rinnen oder andersartig geformte Vertiefungen gebildet sein können.
Die Vorhangfuhrungsstruktur ist somit nicht mehr als Rohr geformt, dessen Innendurchmes- ser im Falle einer bevorzugten Variation der Wandstärke aufwändig gebohrt werden muss. Um die Wandstärke zur Führungsfläche hin wie bevorzugt zu variieren, muss lediglich eine oder können gegebenenfalls auch mehrere von außen frei zugängliche Oberfläche oder Oberflächen der Vorhangfuhrungsstruktur bearbeitet oder in einem einfachen Trennverfahren hergestellt werden. Ferner können aus einem einzigen vollzylindrischen oder hohlzylindrischen Ausgangskörper mittels eines Trennverfahrens mehrere Umfangsegmente, zumindest zwei Umfangsegmente, erhalten werden, die je eine Vorhangführungsstruktur bilden können. Es wird somit nicht nur die Bearbeitung vereinfacht, sondern es kann auch Material eingespart werden. Die Bearbeitung nur noch von Oberflächen oder an Oberflächen, die von außen frei zugänglich sind, ist auch der Präzision zuträglich. Schließlich kann die Wandstärke gegenüber einem aus porösem Werkstoff bestehenden Rohr, das gebohrt oder ausgebohrt werden muss, verringert werden.
Eine von der Führungsfläche abgewandte rückwärtige Oberfläche, im folgenden äußere Rückfläche genannt, ist im Querschnitt vorzugsweise gerade. Vorzugsweise ist sie in jedem Quer- schnitt gerade und besonders bevorzugt ist sie plan, d.h. auch in Längsrichtung der Vorhangfuhrungsstruktur gerade, so dass die Führungsstruktur in einem Längsschnitt sich teilförmig von einem Ende zu dem anderen verjüngt und die in dem Längsschnitt gemessene Wandstärke linear abnimmt. Gegebenenfalls kann die Wandstärke jedoch auch progressiv oder degressiv in Längsrichtung abnehmen. In derartigen Ausführungen ist die äußere Rückfläche konvex oder konkav rund gewölbt. Grundsätzlich ist sogar denkbar, dass die Wandstärke bzw. Dicke der Vorhangführungsstruktur in diskreten Schritten, d.h. stufig variiert. Da die Erfindung die Rückfläche als freie, insbesondere bei der Bearbeitung von außen frei zugängliche Oberfläche bildet und nicht als umlaufende Mantelinnenfläche eines Rohrs, lässt sich die Rückfläche frei von Behinderungen bearbeiten, insbesondere auf jegliche Weise spanend abtragen, insbeson- dere Fräsen, und auch fein bearbeiten, beispielsweise Schleifen. Die Dicke der Vorhangführungsstruktur kann auf diese Weise frei von fertigungsbedingten Einschränkungen präzise
eingestellt werden, um das Ziel der Angleichung der Strömungsgeschwindigkeit der Hilfs- flüssigkeit an die Vorhangfallgeschwindigkeit zu erreichen.
In bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen weist die Vorhangfuhrungsstruktur um ihre Längsach- se umlaufend eine Außenkontur auf, die aus der rund vorgewölbten Führungsfläche und weiteren, jeweils voneinander abgewandten Außenflächen besteht. Die weiteren Außenflächen sind vorzugsweise jeweils plan, unumgänglich erforderlich ist dies jedoch nicht. In den bevorzugten Ausführungen ist die Vorhangführungsstruktur somit abgesehen von der Führungs- fläche, die einen endlichen Krümmungsradius aufweist, ein Mehrflach. Im mathematischen Sinne ähnelt die Vorhangführungsstruktur einem Prisma. Von einem Prisma unterscheidet sich die Vorhangführungsstruktur allerdings wegen der gekrümmten Führungsfläche und in den bevorzugten Ausführungen mit variierender Wandstärke durch die vorzugsweise nicht kongruenten Stirnflächen. Im ganzen gesehen ist sie jedoch zumindest im wesentlichen prismatisch. Die Außenfläche der Vorhangführungsstruktur sind in bevorzugter Ausführung mit Ausnahme der Rückfläche zueinander parallel.
Die Vorhangführungsstruktur wird gleichmäßig von feinen Kapillaren durchzogen, d.h. sie ist offen porös. Vorzugsweise weist sie überall den gleichen Porositätsgrad auf. Hinsichtlich des Materials kann sie insbesondere aus einem keramischen Werkstoff bestehen. Die Porosität ist vorteilhafterweise so fein, dass die an einer von der Führungsfläche abgewandten Oberfläche, vorzugsweise der äußeren Rückfläche, zugeführte Hilfsflüssigkeit die Vorhangfuhrungsstruktur durchdringt und gleichmäßig über die gesamte Führungsfläche aus dieser austritt. Die Vorhangführungsstruktur kann dann abgesehen von ihrer Porosität makroskopische Hohlräume aufweisen, beispielsweise eine Bohrung, bevorzugt weist sie jedoch keine Hohlräume zu- sätzlich zu ihren Kapillarporen auf und ist in diesem Sinne ein Vollkörper.
Die Führungsfläche wölbt sich von einer gedachten Sehnenfläche in Richtung auf den Vorhang vor. Die Sehnenfläche ist eine innere Fläche der Vorhangführungsstruktur, die in jedem Querschnitt gerade ist und sich von einem Seitenrand der Führungsfläche bis zu dem anderen Seitenrand erstreckt. Die Sehnenfläche ist vorzugsweise plan. Die in seitlicher Verlängerung des Vorhangs gemessene Dicke oder Wandstärke der Vorhangführungsstruktur setzt sich zusammen aus der als Abstand zwischen der Führungsfläche und der Sehnenfläche gemessenen
Wölbungsdicke und einer als Abstand zwischen der Sehnenfläche und der Rückfläche gemessenen Restdicke. In bevorzugten Ausführungen ist die Restdicke größer als die Wölbungsdicke. Falls die Gesamtdicke oder Wandstärke wie bevorzugt über die Länge der Vorhangführungsstruktur variiert, ist die kleinste Restdicke vorzugsweise größer als die Wölbungsdicke oder, falls diese variiert, als die größte Wölbungsdicke. Die Wölbungsdicke ist allerdings über die Länge der Vorhangführungsstruktur in jedem Längsschnitt konstant und variiert nur im Querschnitt. Die Restdicke ist vorzugsweise überall oder zumindest in dem von der Hilfsflüs- sigkeit in den bevorzugten Ausführungen durchströmbaren Bereich wenigstens 1,5 Mal, bevorzugter wenigstens zweimal so groß wie die größte Wölbungsdicke. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die in Richtung auf die Führungsfläche durch das poröse Material fließende Hilfsflüssigkeit gleichmäßig verteilt und so über die gesamte Führungsfläche verteilt gleichmäßig austritt und auf jeder Höhenlinie über die Breite der Führungsfläche ein gleichmäßiger Volumenstrom erzielt wird. Um eine mit der Wölbung einhergehende Variation des Strömungswiderstands durch die Vorhangfuhrungsstruktur zu kompensieren, kann alternativ oder zusätzlich zu solch einer Ausgestaltung auch der Anteil der unmittelbar mit der Hilfsflüssigkeit in Kontakt stehenden Rückfläche oder Seitenfläche gewählt werden. In einer Variante ist die Rückfläche, an der die Hilfsflüssigkeit bevorzugt zugeführt wird, nicht gerade, sondern kongruent zu der Führungsfläche geformt, so dass Führungsfläche und Rückfläche im Querschnitt parallel zueinander verlaufen. In Längsrichtung ist die Rückfläche jedoch auch in der- artigen Ausführungen vorzugsweise zu der Führungsfläche geneigt.
Die Führungsfläche ist vorzugsweise wie in der DE 10 2004 016 923 Al geformt, die diesbezüglich in Bezug genommen wird. Sie beschreibt daher über ihre Breite einen Bogen, der über die Breite überall einen Krümmungsradius von vorzugsweise wenigstens 5 mm aufweist. Zu- mindest beträgt der Krümmungsradius längs des Bogens überall wenigstens 4 mm. Der Krümmungsradius ist vorzugsweise längs des Bogens konstant. Desweiteren entspricht es den bevorzugten Ausführungen, wenn der Krümmungsradius längs des Bogens überall das gleiche Vorzeichen hat. Um die in der DE 10 2004 016 923 Al beschriebene Wirkung zu erzielen, sollte die Breite der Führungsfläche wenigstens das 1,5-fache vorzugsweise wenigstens das doppelte der Dicke des Vorhangs betragen. Anstatt des bevorzugten Kreisbogens kann die Führungsfläche grundsätzlich aber beispielsweise auch einen Ellipsenbogen oder einen anders oval geformten Bogen beschreiben. Ein Kreisbogen wird aber sowohl im Hinblick auf die
Fertigung und damit die Kosten als auch im Hinblick auf die zu erzielende Wirkung, nämlich die Rückführung des Vorhangs zur geraden, idealen Falllinie bevorzugt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Vorhangführungsstruktur für einen Vorhangbeschichter, insbesondere zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Vorhangführungsstruktur in ihren unterschiedlichen Ausgestaltungen. Die Vorhangführungsstruktur wird aus einem Zylinder aus porösem, für Flüssigkeiten, nämlich der Hilfsflüssigkeit der jeweiligen Anwendung, durchlässigen Werkstoff geformt. Aus diesem Halbzeug wird erfindungsgemäß mittels eines Trennverfahrens, vorzugsweise Sägen oder Schneiden, wenigstens ein Mehrflächner mit einer Zylinderoberfläche und wenigstens zwei planen äußeren Seitenflächen geformt. Vorzugsweise werden aus dem zylindrischen Halbzeug durch das Trennen wenigstens zwei oder noch mehr derartiger Mehrflächner erzeugt. Bei dem Halbzeug kann es sich insbesondere um einen Vollzylinder oder um einen Hohlzylinder mit einer einfachen, geraden Bohrung handeln. Die Zylinderoberfläche des Mehrflächners kann die Führungsflä- che unmittelbar bereits bilden. Falls erforderlich, wird die Zylinderoberfläche einer Feinbearbeitung unterzogen, beispielsweise geschliffen oder poliert. Der Zylinder ist vorzugsweise ein Kreiszylinder.
Falls die Dicke der Vorhangführungsstruktur in Längsrichtung variieren soll, wird nach dem Trennen vorzugsweise die von der Zylinderoberfläche abgewandte äußere Rückfläche des Mehrflächners materialabtragend bearbeitet, vorzugsweise durchspanende Bearbeitung, beispielsweise gefräst. Alternativ zu einem derartigen, sich an den Trennschritt anschließenden Bearbeitungsschritt, kann die Dickenvariation auch unmittelbar bei dem Trennen erzeugt werden, indem das zylindrische Halbzeug in Längsrichtung gleich entsprechend der ge- wünschten Dickenvariation zertrennt wird, beispielsweise durch einen schrägen Sägeschnitt.
In bevorzugten Ausgestaltungen weist die Vorhangführungsstruktur zu beiden Seiten der Führungsfläche Seitenflächen auf, die in Querschnitten der Vorhangführungsstruktur, vorzugsweise in jedem Querschnitt der Vorhangführungsstruktur, gerade sind. Ferner sollten die Sei- tenflächen in Querschnitten zumindest im Wesentlichen parallel sein. In Längsrichtung der Vorhangführungsstruktur können die Seitenflächen eine Neigung aufweisen, insbesondere
eine konstante Neigung. Bevorzugten Ausführungen entspricht es, wenn die Seitenflächen insgesamt jeweils plan sind.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorhangführungsstruktur als solche, die noch nicht in einem Vorhangbeschichter montiert, aber insbesondere für die Verwendung in einem Vorhangbe- schichter der beschriebenen Art vorgesehen sein kann. Desweiteren betrifft die Erfindung einen Fügeverbund aus der Vorhangführungsstruktur und einer Lagerstruktur, in oder an der die Vorhangführungsstruktur montiert ist. Die Vorhangführungsstruktur als solche und auch ihr Fügeverbund mit der Lagerstruktur weist oder weisen vorteilhafterweise eines oder mehre- re der zuvor für die betreffende Komponente des Vorhangbeschichters beschriebenen Merkmale auf.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Vorhangführungsstruktur. Nach dem Verfahren wird die Vorhangführungsstruktur als ein Mehrflächner geformt, der eine um eine Längsachse umlaufende Außenkontur aufweist, die sich aus einer Zylinderoberfläche, d.h. einem Umfangsegment einer Zylinderoberfläche, und wenigstens zwei in Querschnitten der Vorhangführungsstruktur geraden, vorzugsweise insgesamt planen Oberflächen zusammensetzt. Die axialen Enden der Vorhangführungsstruktur sind vorzugsweise ebenfalls je plan. In bevorzugten Ausführungen wird die Vorhangführungsstruktur mittels eines Trenn- Verfahrens aus einem zylindrischen Halbzeug geformt, entweder aus einem vollzylindrischen oder einem halbzylindrischen Halbzeug. Geeignete Trennverfahren sind Sägen und Schneiden. Fails die Vorhangführungsstruktur wie bevorzugt eine in Längsrichtung variierende Dicke aufweisen soll, wird sie nach dem Trennen in einem materialabtragenden Verfahren weiterbearbeitet. Bevorzugt werden spanende Verfahren, insbesondere Fräsen, oder ein Schleif- verfahren. Soweit erforderlich, wird eine oder werden mehrere der Oberflächen anschließend fein bearbeitet, d.h. fein geschliffen, poliert oder dergleichen. Grundsätzlich ist alternativ jedoch ebenfalls denkbar, dass die Vorhangstruktur unmittelbar in einem Verfahren der Urfor- mung, beispielsweise durch Sintern in der gewünschten Porosität und mit den genannten O- berflächen geformt wird. Gegenüber einem derartigen Verfahren hat das bevorzugte Verfah- ren der Verwendung eines zylindrischen Halbzeugs jedoch einen erheblichen Preisvorteil, da das Halbzeug vergleichsweise preiswert in einer Standardlänge zugekauft, auf die für die Vorhangführungsstruktur erforderliche Länge gestückelt und die so erhaltenen Längenstücke
mittels des Trennverfahrens gleich in mehrere Umfangsegmente oder -Sektoren zerteilt und dadurch pro Längenstück mehrere Vorhangführungsstrukturen erhalten werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben. Die dort beschriebenen Merkmale und die vorstehend offenbarten ergänzen einander vorteilhaft.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An dem Ausführungsbeispiel offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merk- malskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
Figur 1 einen Vorhangbeschichter mit einer als Schlitzdüse gebildeten Düseneinrichtung, Figur 2 einen Vorhangbeschichter mit einer als Kasdadendüse gebildeten Düseneinrichtung,
Figur 3 den Vorhangbeschichter der Figur 2 mit einer Führungseinrichtung, die für eine seitliche Führung einer Vorhangflüssigkeit eine poröse Vorhangführungsstruktur aufweist, Figur 4 die Führungseinrichtung,
Figur 5 die Vorhangführungsstruktur in einem Querschnitt,
Figur 6 die Führungseinrichtung mit der Vorhangführungsstruktur in einem Querschnitt,
Figur 7 die Führungseinrichtung mit der Vorhangführungsstruktur in einem Längsschnitt, Figur 8 ein zylindrisches Halbzeug für die Herstellung der Vorhangführungsstruktur,
Figur 9 ein mittels eines Trenn Verfahrens aus dem Halbzeug erhaltenes Zylindersegmet und
Figur 10 die durch Nachbearbeitung des Zylindersegments erhaltene Vorhangführungsstruktur in einem Längsschnitt
Figur 1 zeigt einen Vorhangbeschichter mit einer Düseneinrichtung 4, die in einem lichten
Abstand vertikal über einer Walze 3 angeordnet ist. Die Walze 3 dient als Umlenkeinrichtung,
oder allgemeiner ausgedrückt als Abstützeinrichtung, für ein zu beschichtendes Substrat 1, das umschlingend über die Walze 3 gefördert wird. Das Substrat 1 ist eine endlos geförderte, flexible Bahn. Die Düseneinrichtung 4 ist eine Schlitzdüse, in der getrennte Zuführungen für mehrere verschiedene Beschichtungsflüssigkeiten gebildet sind. Die Zuführungen laufen an einem dem Substrat 1 zugewandten unteren Ende der Düseneinrichtung 4 in einer Düsenaustrittsöffnung zusammen. Die Beschichtungsflüssigkeiten verlassen die Austrittsöffnung der Düseneinrichtung 4 freifallend als mehrschichtiger Flüssigkeitsvorhang V.
Figur 2 zeigt einen Vorhangbeschichter mit einer Düseneinrichtung 4, die als Kaskadendüse gebildet ist. Sie weist eine Düsenoberfläche 5 auf, die zur Horizontalen geneigt ist, so dass eine der Düsenoberfläche 5 zugeführte Beschichtungsflüssigkeit auf der Düsenoberfläche 5 abwärts bis zu einer Düsenlippe 6 und über die Düsenlippe 6 hinausströmend in den freifallenden Vorhang V übergeht. Der Düsenoberfläche 5 werden über Austrittsöffnungen 7 mehrere Beschichtungsflüssigkeiten zugeführt, die auf der Düsenoberfläche eine mehrschichtige Filmströmung F bilden, die über die Düsenlippe 6 in den Vorhang V abströmt. Substrat 1 und Walze 3 entsprechen dem Ausführungsbeispiel der Figur 1.
Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung einen seitlichen Randbereich des Vorhangbe- schichters der Figur 2. Gezeigt wird nur der Teil des Vorhangbeschichters, der über der Walze 3 angeordnet ist. Zwischen der Düseneinrichtung 4 und der nicht dargestellten Walze 3 ist eine Führungseinrichtung 9 angeordnet. Die Führungseinrichtung 9 umfasst eine Vorhangführungsstruktur 10, die der Führung des Vorhangs V dient. Die Vorhangführungsstruktur 10 ist in Fallrichtung des Vorhangs V langgestreckt und weist eine zu der gewünschten idealen Fallrichtung parallele Längsachse L auf. Die Vorhangführungsstruktur 10 ist in einer mehrteiligen Lagerstruktur der Führungseinrichtung 9 gehalten. Die Lagerstruktur fasst die Vorhangführungsstruktur 10 mit Ausnahme einer dem Vorhang V zugewandten freien Führungsfläche 11 positionsgenau ein. Die Lagerstruktur besteht aus zwei in Längsrichtung der Vorhangführungsstruktur 10 erstreckten Seitenteilen 16 und 17, welche die Vorhangführungsstruktur 10 längsseits zwischen sich einfassen, und einem oberen Deckel 18 und einem unteren Deckel 19, die den beiden Stirnseiten der Vorhangführungsstruktur 10 zugewandt sind. Die Führungseinrichtung 9 umfasst ferner eine Zuführung 20 und eine Abführung 21 für eine Hilfs- flüssigkeit.
Die Vorhangführungsstruktur 10 ist über ihre gesamte Länge von offener Porosität. Den porösen Werkstoff durchsetzen Mikrokapillaren, die makroskopisch eine gleichmäßige Porosität ergeben. Die Vorhangführungsstruktur 10 steht an einer von der Führungsfläche 11 abge- wandten Außenfläche über ihre gesamte Länge mit einem Reservoir der Hilfsflüssigkeit in Kontakt. Das Reservoir wird über die Zuführung 20 mit der Hilfsflüssigkeit gespeist. Die Hilfsflüssigkeit durchdringt die Vorhangführungsstruktur 10 und tritt an deren Führungsfläche 11 aus, so dass sich über der Führungsfläche 11 vollflächig eine in Fallrichtung des Vorhangs V an der Führungsfläche 11 abwärts strömende Grenzschichtströmung aus der Hilfs- flüssigkeit bildet. Die Grenzschichtströmung steht mit der oder den mehreren Beschichtungs- flüssigkeiten des Vorhangs V in Kontakt, trennt den Vorhang V jedoch von der Führungsfläche 11. Die Hilfsflüssigkeit der Grenzschicht bildet somit eine Art Schmierfilm zwischen dem Vorhang V und der Vorhangfuhrungsstruktur 10. Wegen der seitlichen Führung auf den Vorhang V wirkende Reibungskräfte können auf diese Weise verringert werden. Die Grenz- Schichtströmung wird vorzugsweise so erzeugt, dass die Hilfsflüssigkeit im Kontaktbereich mit dem Vorhang V längs der Vorhangfuhrungsstruktur 10 in Fallrichtung des Vorhangs V überall die gleiche Strömungsgeschwindigkeit hat wie die freie, von der Seitenführung nicht beeinflusste Vorhangströmung. Dies entspricht zumindest dem angestrebten optimalen Zustand.
Figur 4 zeigt die Führungseinrichtung 9 herausgelöst aus dem Vorhangbeschichter. Die beiden Seitenteile 16 und 17 der Lagerstruktur sind in einem Drehgelenk 27 klappbar miteinander verbunden. Figur 4 zeigt die Führungseinrichtung 9 mit aufgeklappten Seitenteilen 16 und 17 und noch nicht montiertem Deckel 18. Die Vorhangfuhrungsstruktur 10 ist in dem Seiten- teil 16 passgenau positioniert, indem die Vorhangführungsstruktur 10 über ihre gesamte Länge schlanke Kontaktflächen des Seitenteils 16 kontaktiert. Das Seitenteil 17 ist in dem Drehgelenk 27 um ein zu der Längsachse L parallele Dreh- oder Klappachse gegen die Vorhangfuhrungsstruktur 10 klappbar und kontaktiert im zugeklappten Zustand die Vorhangführungsstruktur 10 ebenfalls über deren gesamte Länge in schlanken Kontaktflächen. Im montierten Zustand werden die Seitenteile 16 und 17 mit einer gewissen Zugkraft aufeinander zu gespannt, so dass sie die Vorhangfulirungsstruktur 10 zwischen sich klemmend halten. Die Deckel 18 und 19 werden mittels Positionierstiften zu den Seitenteilen 16 und 17 positioniert
und an diesen befestigt. Sie dichten im montierten Zustand die Vorhangführungsstruktur 10 an ihrem oberen und ihrem unteren Ende ab. Im Ergebnis bilden die Lagerstruktur 16-19 und die Vorhangführungsstruktur 10 einen nur auf Form- und Kraftschluss beruhenden Fügeverbund.
Figur 5 zeigt die Vorhangführungsstruktur 10 in einem Querschnitt, herausgelöst aus der Führungseinrichtung 9, und Figur 6 zeigt die Vorhangführungsstruktur 10 und den unmittelbar an die Vorhangführungsstruktur 10 angrenzenden, die Vorhangführungsstruktur 10 einfassenden Bereich der Seitenteile 16 und 17 ebenfalls in einem Querschnitt.
Die Vorhangführungsstruktur 10 weist im Ganzen im Wesentlichen die Form eines Prismas auf, dessen um die Längsachse (L) umlaufende Außenkontur sich aus vier winkelig zueinander weisenden Oberflächen zusammensetzt, die in Längskanten aneinander stoßen, nämlich aus der Führungsfläche 11, zwei planen Seitenflächen 12 und 13 und einer planen Rückfläche 14, die z. B. ein Umfangssegment eines Hohlraums 24 bildet. Die Seitenflächen 12 und 13 sind zu der Längsachse L parallel und zu der Rückfläche 14 rechtwinklig. Die Führungsfläche 11 ist kreiszylindrisch und wölbt sich im montierten Zustand auf den Vorhang V zu, d.h. sie ist zu dem Vorhang V konvex gewölbt. Auch die Führungsfläche 11 weist zu der Längsachse L der Vorhangführungsstruktur 10 parallel. Ihre Sehnenfläche 15, die in Figur 5 als gestri- chelte Linie dargestellt ist, ist plan und bildet mit den Seitenflächen 12 und 13 und der Rückfläche 14 in jedem Querschnitt ein Rechteck. Die Breite der Sehnenfläche 15 entspricht der parallel zu der Dicke des Vorhangs V gemessenen Breite B der Vorhangführungsstruktur 10.
Die Dicke D der Vorhangführungsstruktur 10 wird in der Verlängerung der Vorhangebene gemessen und bezeichnet pro Querschnitt den jeweils größten Abstand zwischen der Führungsfläche 11 und der Rückfläche 14. Die Dicke D ist im jeweiligen Querschnitt die Summe aus einer Wölbungsdicke D1 und einer Restdicke D2. Die Wölbungsdicke D1 ist im jeweiligen Querschnitt der größte Abstand zwischen der Führungsfläche 11 und der Sehnenfläche 15. Die Restdicke D2 ist der Abstand zwischen der Sehnenfläche 15 und der Rückfläche 14 im jeweiligen Querschnitt.
Das Seitenteil 16 liegt mit zwei schmalen Längsstreifen an der Rückfläche 14 über die gesamte Länge der Vorhangführungsstruktur 10 an. Zwischen den beiden Längsstreifen ist im Seitenteil 16 eine Vertiefung gebildet, die sich ebenfalls über die gesamte Länge der Vorhangführungsstruktur 10 erstreckt und im Ausführungsbeispiel als Rechtecknut gebildet ist. Mit- tels der Vertiefung wird an der Rückfläche 14 ein Hohlraum 24 geschaffen, dessen Seitenwandungen die Rückfläche 14 und im übrigen das Seitenteil 16 bilden. Auf die gleiche Weise werden an die Seitenflächen 12 und 13 angrenzend weitere Hohlräume 22 und 23 erhalten, deren Seitenwandungen einmal die Seitenfläche 13 und im übrigen wieder das Seitenteil 16 und im Falle des Hohlraums 22 die Seitenfläche 12 und im übrigen das Seitenteil 16 bilden.
Figur 7 zeigt die Führungseinrichtung 9 mit der Vorhangführungsstruktur 10 in perspektivischer Darstellung in der Sicht auf eine Längsschnittebene durch die Vorhangführungsstruktur 10 und den rückwärtig angrenzenden Hohlraum 24. Die Zuführung 20 mündet in den Hohlraum 24. Die Abführung 21 mündet an dem unteren Ende der Führungsfläche 11, nämlich über einen Abzugskanal 25, der allerdings der Einfachheit wegen als zu der Abführung 21 gehörig gerechnet wird. Der Hohlraum 24 und auch die Hohlräume 22 und 23 sind fluidisch von der Abführung 21 getrennt, d.h. sie stehen nicht in unmittelbarer Verbindung mit dem Abzugskanal 25. Die Trennung erfolgt über die Vorhangführungsstruktur 10 und den unteren Deckel 19. Der Deckel 19 dichtet die Hohlräume 22, 23 und 24 nach unten ab. Der obere De- ekel 18, der im montierten Zustand dicht an dem oberen Ende der Vorhangführungsstruktur 10 anliegt und auch die Hohlräume 22 bis 24 nach oben abdichtet, ist in Figur 7 nicht dargestellt.
Wie Figur 7 erkennen lässt, variiert die Dicke D der Vorhangführungsstruktur 10 in Längs- richtung. Die Dickenvariation ist derart, dass die Dicke D der Vorhangführungsstruktur 10 (Figur 5) sich von dem oberen Ende bis zu dem unteren Ende der Vorhangführungsstruktur 10 monoton, bevorzugt kontinuierlich vergrößert, im Ausführungsbeispiel linear. Die Rückfläche 14 weist zu der Längsachse L über die gesamte Länge des Hohlraums 24 dementsprechend eine konstante Neigung auf. Die Dicke des Hohlraumes 24 verringert sich dieser Neigung entsprechend von dem oberen Ende zum unteren Ende. Die beiden anderen Hohlräume 22 und 23 verändern sich über ihre Länge hingegen nicht. Die Dickenvariation der Vorhangführungsstruktur 10 ist so gewählt, dass sich im Betrieb in dem äußeren Randbereich der an der
Führungsfläche 11 aus der Hilfsflüssigkeit gebildeten Grenzschicht in Längsrichtung lokal die Fallgeschwindigkeit der freien Vorhangströmung einstellt. Mit der Dickenvariation wird bezogen auf die Längsrichtung der Strömungswiderstand der Vorhangführungsstruktur 10 in diesem Sinne beeinflusst und in der Folge der Volumenstrom der pro Flächeneinheit an der Führungsfläche 11 austretenden Hilfsflüssigkeit.
Für einen in Breitenrichtung gleichmäßigen Volumenstrom sorgt zum einen die im Vergleich zu der größten Wölbungsdicke Dj größere Restdicke D2 (Figur 5) und zum anderen auch die Ausformung von Hohlräumen 22 und 23 an den Seitenflächen 12 und 13, in denen sich nach einer kurzen Anlaufphase die Hilfsflüssigkeit jedenfalls sammelt. Mit der größeren Restdicke werden im jeweiligen Querschnitt der Vorhangführungsstruktur 10 aufgrund der Wölbung der Führungsfläche 11 sich ergebende unterschiedliche Strömungslängen im Einfluss reduziert. Durch die seitlichen Hohlräume 22 und 23 werden von den Seitenflächen 12 und 13 ausgehend kurze Strömungswege zur Führungsfläche 11 geschaffen. Allerdings herrscht in den Hohlräumen 22 und 23 aufgrund der Drosselwirkung der Vorhangführungsstruktur 10 ein gegenüber dem Hohlraum 24 verminderter Flüssigkeitsdruck.
Figur 8 zeigt in einer Draufsicht auf eine plane Stirnfläche einen Kreiszylinder 30 aus einem porösen Werkstoff mit offener Porosität. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Vollzylinder, d.h. der Zylinder 31 weist im Rahmen seiner Porosität eine über seinen gesamten Querschnitt gleichmäßige Dichte auf, und besitzt abgesehen von seinen Kapillarporen keine inneren makroskopischen Hohlräume. Der Zylinder 31 wird als Halbzeug geliefert, auf Länge geschnitten, vorzugsweise die Länge der Vorhangführungsstruktur 10, und anschließend mittels eines geeigneten Trennverfahrens in mehrere gleiche Zylindersegmente 31 zer- teilt. Im Ausfuhrungsbeispiel wird er in vier gleiche Zylindersegmente 31 zerteilt. Die geraden Trennfugen sind in der Draufsicht eingezeichnet.
Figur 9 zeigt stellvertretend für die anderen eines der durch den Trennschritt erhaltenen Zylindersegmente 31. Das Zylindersegment 31 weist eine kreiszylindrische Außenfläche auf, die unmittelbar oder gegebenenfalls nach einer Feinbearbeitung die Führungsfläche 11 der zu schaffenden Vorhangführungsstruktur 10 bildet. Durch das Trennen werden drei plane, zu der Längsachse L des Zylinders 31 parallele Außenflächen 12, 13 und 14' erhalten, die zusammen
mit der Zylinderoberfläche bzw. Führungsfläche 11 die Außenkontur des Zylindersegments 31 bilden. Die Außenflächen 12 und 13 können die Seitenflächen der Vorhangfuhrungsstruk- tur 10 unmittelbar bilden oder werden gegebenenfalls noch fein bearbeitet. Die Rückfläche 14' wird jedoch einem spanenden oder schleifenden Materialabtrag unterzogen.
Um die in Figur 10 nochmals gezeigte Dickenvariation zu erhalten, kann das Zylindersegment 31 der Figur 9 an seiner Rückfläche 14' abgefräst werden, bis die beschriebene Dickenvariation der Vorhangführungsstruktur 10 mit einer kleinsten Dicke Do an dem oberen Ende und einer größten Dicke Du an dem unteren Ende der Vorhangführungsstruktur 10 eingestellt ist. Gegebenenfalls wird die Rückfläche anschließend noch feinbearbeitet.
In dem anhand der Figuren 8 bis 10 geschilderten Ausfuhrungsbeispiel wird das Halbzeug, nämlich der Zylinder 30, in vier gleiche Zylindersegmente 31 zerteilt. Hiervon abweichend ist auch eine Teilung in nur zwei einander gegenüberliegende Zylindersegmente 31 und grund- sätzlich auch ein Heraustrennen nur eines einzigen Zylindersegments 31 denkbar.
In noch einer Variation wird als Halbzeug nicht ein Vollzylinder 30, sondern ein Hohlzy linder verwendet. Die Mantelinnenfläche des Hohlzylinders bildet in den durch das beschriebene Trennverfahren erhaltenen Zylinderumfangssegmenten eine runde Rückfläche. Die runde Rückfläche kann in einem nachgelagerten Verfahrensschritt begradigt oder zu der späteren Unterseite der Vorhangfuhrungsstruktur hin auch unter Ausbildung einer runden Rückfläche materialabtragend bearbeitet werden. Eine runde Rückfläche kann sogar vorteilhaft sein, insbesondere wenn sie kongruent, d.h. parallel zu der Führungsfläche 11 verläuft, da in diesem Falle der Strömungsweg innerhalb der Vorhangfuhrungsstruktur 10 über die Breite der Vor- hangführungsstruktur 10 überall gleichlang ist. Der Kosten wegen wird jedoch einer planen Rückfläche 14 der Vorzug gegeben.
Bezugszeichen:
1 Substrat
Beschichtung
Walze
Düseneinrichtung
Düsenoberfläche
Düsenlippe
Austrittsöffnung
8 -
Führungseinrichtung
10 Vorhangführungsstruktur
11 Führungsfläche
12 Seitenfläche
13 Seitenfläche
14 Rückfläche
15 Sehnenfläche
16 Lagerstruktur, Seitenteil
17 Lagerstruktur, Seitenteil
18 Lagerstruktur, Deckel
19 Lagerstruktur, Deckel
20 Zuführung
21 Abführung
22 Hohlraum
23 Hohlraum
24 Hohlraum
25 Abzugskanal
26 -
27 Drehgelenk
28 -
29 -
30 Zylinder
31 Zylindersegment
B Breite
D Dicke
D1 Wölbungsdicke
D2 Restdicke
D0 obere Dicke
Du untere Dicke
F Filmströmung
L Längsachse
V Vorhang