DE10012257A1 - Auftragsvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (10) zum direkten oder indirekten Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium (16) mittels eines Auftragswerks (12) auf eine Materialbahn (20), insbesondere aus Papier oder Karton, umfasst in Laufrichtung (L) des Untergrundes (U) vor dem Auftragswerk (12) eine Vorrichtung (26) zur Schwächung der von dem Untergrund (U) mitgeführten Luftgrenzschicht (G). Die Schwächungsvorrichtung kann dabei eine Absaugvorrichtung (26) umfassen, der wenigstens ein elastisch verformbares Element (28, 30, 32) zugeordnet ist, das mit dem Untergrund (U) in Gleitkontakt steht, oder/und eine Blasvorrichtung umfassen, welche einen der Luftgrenzschicht (G) entgegen gerichteten Luftstrom erzeugt und diesen auf die Luftgrenzschicht (G) einwirken lässt, oder/und eine Elektrodenanordnung umfassen oder/und eine Ultraschallquelle umfassen oder/und ein Abdichtelement umfassen, welches dichtend gegen den Untergrund (U) angedrückt ist und an diesem im Wesentlichen schlupffrei abrollt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von flüssigem oder
pastösem Auftragsmedium mittels eines Auftragswerks auf einen laufenden
Untergrund, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer
Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem
Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Über
tragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der
Materialbahn überträgt, und wobei in Laufrichtung des Untergrundes vor
dem Auftragswerk eine Vorrichtung zur Schwächung der von dem Unter
grund mitgeführten Luftgrenzschicht angeordnet ist.
Obgleich die vom Untergrund mitgeführte Luftgrenzschicht auch bei anderen
Typen von Auftragswerken das Auftragsergebnis nachteilig beeinflussen
kann, wird die Erfindung nachfolgend am Beispiel einer Vorhang-Auftrags
vorrichtung näher diskutiert werden, d. h. einer Auftragsvorrichtung, bei
welcher das Auftragswerk das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen
schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier an den Untergrund
abgibt.
Bei der Beschichtung von Materialbahnen unter Einsatz eines Vorhang-
Auftragswerks (in der Fachwelt auch als "Curtain Coating" bekannt) wird
das Auftragsmedium an den Untergrund in Form eines Auftragsmedium-
Vorhangs abgegeben, der sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt vom
Auftragswerk zum Untergrund bewegt. Dass das Vorhang-Auftragswerk
sich dabei in einem vorbestimmten Abstand vom Untergrund befindet, hat
unter anderem den Vorteil, dass es beispielsweise bei einem Bahnabriss
einem geringeren Beschädigungsrisiko ausgesetzt ist. Vorhang-Auftrags
werke unterscheiden sich von anderen "kontaktlosen" Auftragswerken,
beispielsweise Freistrahl-Düsenauftragswerken, bei welchen die Bewegung
des Auftragsmediums vom Auftragswerk zum Untergrund hauptsächlich
vom Ausstoßimpuls aus der Abgabedüse des Auftragswerks herrührt,
grundlegend, da die Gestalt des aus der Abgabedüse austretenden Vorhangs
lediglich dem Wechselspiel zwischen der Oberflächenspannung des
Auftragsmediums und der Schwerkraft ausgesetzt ist. Die Oberflächen
spannung versucht dabei, den Vorhang, der bezogen auf sein Volumen bzw.
seine Querschnittsfläche eine sehr große Oberfläche bzw. Umfangslänge
aufweist, zusammenzuziehen, um so seine Oberfläche zu verringern. Diesem
Effekt widersetzt sich lediglich die Schwerkraft, die den Vorhang zu
strecken sucht. Es ist daher leicht einzusehen, dass es umso schwieriger ist,
einen über die gesamte Arbeitsbreite gleichmäßig dicken Auftrgasmedium-
Vorhang zu erhalten, je größer diese Arbeitsbreite ist.
Die Beschichtung von Materialbahnen mittels eines Vorhang-Auftragswerks,
das der Materialbahn das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwer
kraftbedingt bewegenden Auftragsmedium-Vorhang bzw. -Schleier zuführt,
ist von der Beschichtung von photographischen Filmen, Tonbändern und
dergleichen seit langem bekannt. Allerdings weisen die Materialbahnen auf
diesen Anwendungsgebieten eine erheblich geringere Breite auf, als dies bei
moderenen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Pappebahnen der Fall
ist, bei denen Materialbahnbreiten von mehr als 10 m gefordert werden.
Einen über diese Breite gleichmäßig dicken Auftragsmedium-Vorhang bilden
und stabil halten zu können, ist eine Aufgabe, bei der es alles andere als
naheliegt, sich von den vergleichsweise einfach zu kontrollierenden
bekannten schmalen Auftragsmedium-Vorhängen Anregungen für eine
funktionstaugliche Lösung zu erwarten. Darüber hinaus bewegen sich die
Materialbahnen in modernen Anlagen zur Herstellung von Papier- und
Pappebahnen mit Geschwindigkeiten von bis zu 3000 m/min, was ein
Vielfaches der Geschwindigkeit ist, mit der sich die bekannten schmalen
Materialbahnen bewegen, und überdies eine weitere hohe Belastung für die
Stabilität des Auftragsmedium-Vorhangs darstellt.
Die DE 199 03 559 A1 stellt eine ganze Reihe von Wirkprinzipien vor,
welche es ermöglichen sollen, die von der Materialbahn mitgeführte
Luftgrenzschicht unmittelbar vor einem Vorhang-Auftragswerk zu
schwächen. Auf die Möglichkeiten, die Effizienz dieser Wirkprinzipien zu
verbessern, geht diese Druckschrift jedoch nicht ein.
Die WO 97/03009 befasst sich mit dem Problem der Trocknung von
Materialbahnen nach dem Auftrag von Medien, nämlich Druckfarben,
insbesondere im Tief- Rollenoffset- und Flexodruck. Sie schlägt vor, die
Gasmoleküle an der Oberfläche der Materialbahn mittels einer Korona-
Entladung zu ionisieren und zu einer Elektrode hin zu beschleunigen, um
durch den mit diesem "Ionenwind" einhergehenden Gasaustausch an der
Materialbahnoberfläche die Trocknungseffizienz zu erhöhen.
Zum weiteren Stand der Technik sei der Vollständigkeit halber noch auf die
DE 198 03 240 A1 und die DE 198 29 449 A1 verwiesen.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Auftrags
vorrichtungen für den Einsatz in Anlagen zur Herstellung oder/und
Veredelung von breiten und sich schnell bewegenden Materialbahnen,
vorzugsweise aus Papier oder Karton, weiter zu verbessern, insbesondere
was die Schwächung des Einflusses der Luftgrenzschicht anbelangt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum
Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium mittels eines
Auftragswerks auf einen laufenden Untergrund, wobei der Untergrund bei
direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier
oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertrags
elements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftrags
medium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, wobei in
Laufrichtung des Untergrundes vor dem Auftragswerk eine Vorrichtung zur
Schwächung der von dem Untergrund mitgeführten Luftgrenzschicht angeordnet
ist, und wobei die Schwächungsvorrichtung eine Absaugvorrichtung
umfasst, der wenigstens ein elastisch verformbares Element zugeordnet ist,
das mit dem Untergrund in Gleitkontakt steht.
Mit Hilfe der Absaugvorrichtung kann die Luftgrenzschicht aktiv vom
umlaufenden Untergrund entfernt werden, wobei das wenigstens eine
elastisch verformbare Element die Absaugvorrichtung zur Umgebung hin
abdichtet und hierdurch die Saugeffizienz der Absaugvorrichtung erhöht.
Somit kann die Luftgrenzschicht durch die erfindungsgemäß ausgebildete
Absaugvorrichtung besonders wirksam geschwächt, wenn nicht gar voll
ständig vom Untergrund entfernt werden.
Das wenigstens eine elastische Element kann beispielsweise einen
Schleppschaber umfassen, der vorzugsweise am auslaufseitigen Ende der
Absaugvorrichtung angeordnet ist. Dieser Schleppschaber behindert die
Weiterbewegung der Luftgrenzschicht zum Auftragswerk hin und führt
somit zu einem Aufstauen der in der Luftgrenzschicht mitgeführten Luft.
Dies zerstört den laminaren Charakter der Strömung der Luftgrenzschicht
und führt zu deren zumindest teilweiser Umwandlung in eine turbulente
Strömung, was das Absaugen erleichtert.
Der Schleppschaber kann als flexible Folie, vorzugsweise aus Kunststoff,
Metallblech oder einem Verbundwerkstoff, ausgebildet sein. Die flexible
Folie schmiegt sich unter der Saugwirkung der Absaugvorrichtung gegen
den Untergrund an, was zum einen die Abdichtung verbessert und zum
anderen dem Aufbau einer neuen Luftgrenzschicht vorbeugt. Ist der
Schleppschaber aus Metallblech gefertigt, so wird vorzugsweise Edelstahl
blech mit einer Dicke von höchstens 0,2 mm eingesetzt. Als vorteilhaft
haben sich aber auch Schleppschaber aus Verbundwerkstoff mit einer
Oberflächenbeschichtung aus Teflon erwiesen. Der Verbundwerkstoff sorgt
dabei für die erforderliche Temperaturbeständigkeit und Flexibilität, während
die Oberflächenbeschichtung aus Teflon für eine geringe Reibung zwischen
dem Schleppschaber und dem laufenden Untergrund sorgt. Ferner kann der
Schleppschaber in Laufrichtung gekrümmt sein, was das elastische Aus
weichen erleichtert und die Reibung mit dem Untergrund weiter mindert.
Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine elastische Element aber
auch eine Bürste umfassen, die vorzugsweise am einlaufseitigen Ende der
Absaugvorrichtung angeordnet ist. Bürsten belasten den Untergrund noch
weniger als ein aus einer elastischen Folie gebildeter Schleppschaber. Daher
ist insbesondere bei direktem Auftrag der Einsatz von Bürsten bevorzugt, da
die Materialbahn und insbesondere ihre Oberfläche eines besonderen
Schutzes bedarf.
Die Wirksamkeit der Bürste kann über die Härte ihrer Borsten und deren
Erstreckung in Laufrichtung beeinflusst werden. Bei einem Auftrag in einem
freien Zug der Materialbahn, d. h. einem Abschnitt, in dem die Materialbahn
nicht durch ein Gegenelement, beispielsweise eine Gegenwalze, gestützt ist,
können zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit Bürstenpaare eingesetzt
werden, wobei die Bürsten jedes Bürstenpaares auf entgegengesetzten
Seiten der Materialbahn angeordnet sind. Ferner können die Bürsten Borsten
unterschiedlicher Härte umfassen, wobei die Borstenhärte vorzugsweise in
Laufrichtung des Untergrunds abnimmt. Die harten Borsten im Zulaufbereich
bremsen dabei die Luftgrenzschicht ab, während die nachfolgenden weiche
ren Borsten die laminare Strömung der einlaufenden Luftgrenzschicht nach
und nach in eine turbulente Strömung umwandeln, welche sich leichter vom
Untergrund entfernen lässt. Die weicheren Borsten können vorzugsweise
aus natürlichem Haar, beispielsweise Pferdehaar, gefertigt sein.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Schleppschaber oder/und der Bürste kann
das wenigstens eine elastische Element ferner ein aus Schaumstoff, vor
zugsweise Moosgummi, gefertigtes Element umfassen, welches beispiels
weise an einem seitlichen Rand der Absaugvorrichtung angeordnet ist.
Derartige Schaumstoffelemente können sich in ihrer Form leicht an die sie
umgebenden härteren Teile anpassen. Sie sind daher in besonderer Weise
dafür geeignet, in Zusammenwirkung mit anderen Elementen, wie Schlepp
schaber oder Bürsten, die Abdichtung der Absaugvorrichtung zu vervoll
ständigen.
Alle vorstehend angesprochenen Arten von elastisch verformbaren Elemen
ten können bei einem Abriss der Materialbahn und einem schlimmstenfalls
nachfolgenden Aufwickeln der Materialbahn auf der Gegenwalze dem hier
durch zunehmenden effektiven Durchmesser der Gegenwalze ohne Weiteres
ausweichen, und nach Wiederherstellung des ordnungsgemäßen Betriebs
zustands wieder ihre ursprüngliche Position bzw. Form einnehmen. Sie
unterliegen daher bei einem Abriss der Materialbahn keinem oder einem nur
tolerierbar geringen Beschädigungsrisiko.
Da durch den Einsatz der elastisch verformbaren Elemente die Saugwirkung
der Absaugvorrichtung verbessert wird, kann diese in einen größeren
Abstand vom Untergrund angeordnet sein, so dass sich auch ihr Beschädi
gungsrisiko vermindert. Insbesondere kann der Abstand zwischen den nicht
flexiblen Teilen der Schwächungsvorrichtung und dem Untergrund einen
Wert von zwischen etwa 5 mm und etwa 30 mm, vorzugsweise von etwa
10 mm, aufweisen.
Um einerseits dem Wiederaufbauen einer Luftgrenzschicht auf dem Bahn
abschnitt zwischen der Absaugvorrichtung und dem Auftragswerk vorbeu
gen zu können, um aber andererseits im Falle des Einsatzes eines Vorhang-
Auftragswerks eine physische Störung des Auftragsmedium-Vorhangs durch
die Absaugvorrichtung bzw. ein an dieser angeordnetes Teil verhindern zu
können, wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen dem stromabwärti
gen Ende der Absaugvorrichtung bzw. eines am stromabwärtigen Ende der
Absaugvorrichtung angeordneten elastischen Elements, beispielsweise des
Schleppschabers, und der Auftreffposition des Auftragsmediums auf dem
Untergrund einen Wert von zwischen etwa 1 mm und etwa 100 mm, vor
zugsweise von zwischen etwa 10 mm und etwa 50 mm, aufweist.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt wird die erfindungsgemäße Aufgabe
durch eine Auftragsvorrichtung der gattungsgemäßen Art gelöst, bei
welcher die Schwächungsvorrichtung eine Blasvorrichtung umfasst, welche
einen der Luftgrenzschicht entgegen gerichteten Luftstrom erzeugt und
diesen auf die Luftgrenzschicht einwirken lässt. Der entgegen der Bewegung
der Luftgrenzschicht gerichtete Luftstrom hat in ähnlicher Weise wie die
vorstehend beschriebenen elastisch verformbaren Elemente die Aufgabe, die
laminare Strömung der einlaufenden Luftgrenzschicht so weit wie möglich
in eine turbulente Strömung umzuwandeln, die einfacher vom laufenden
Untergrund entfernt werden kann.
Die Blasvorrichtung kann beispielsweise eine Umlenkleiste umfassen,
welche einen Teil der Luftgrenzschicht vom Untergrund abnimmt, umlenkt
und an einer weiter stromaufwärts gelegenen Position gegen den Unter
grund bzw. die von diesem mitgeführte Luftgrenzschicht leitet. Mit Hilfe
dieser Maßnahme kann die Luftgrenzschicht aber nur zu einem gewissen
Teil geschwächt werden, da eine zu starke Schwächung der einlaufenden
Luftgrenzschicht dazu führen würde, dass nachlaufenden Abschnitten der
Luftgrenzschicht auch nur ein entsprechend schwacher Luftstrom entgegen
geleitet werden könnte.
In der Umlenkleiste kann wenigstens eine Durchgangsöffnung vorzugsweise
einstellbaren Durchlassquerschnitts vorgesehen sein, die einen Teil der der
Luftgrenzschicht entzogenen Luftmasse in den unmittelbar stromaufwärts
des Auftragswerks gelegenen Bereich leitet. Bei Einsatz eines Vorhang-
Auftragswerks kann durch die so erzeugte Überdruckzone der Auftrags
medium-Vorhang stabilisiert und somit gegenüber dem Einfluss der Luft
grenzschicht unempfindlicher gemacht werden.
Anstelle der Umlenkleiste kann die Blasvorrichtung aber auch ein Gebläse
umfassen, welches der Luftgrenzschicht einen von ihr unabhängig erzeugten
Luftstrom entgegenleitet.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt wird die erfindungsgemäße Aufgabe
durch eine Auftragsvorrichtung der gattungsgemäßen Art gelöst, bei
welcher die Schwächungsvorrichtung eine Elektrodenanordnung umfasst.
Diese Elektrodenanordnung kann die Luftgrenzschicht auf unterschiedliche
Art und Weise beeinflussen und somit wenigstens einen Teil der laminaren
Strömung der Luftgrenzschicht in eine turbulente Strömung umwandeln.
Umfasst die Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von in Querrichtung des
Untergrunds einander benachbart angeordneten Einzelelektroden, vorzugs
weise Nadelelektroden, oder umfasst die Elektrodenanordnung wenigstens
eine Flachelektrode, welche an ihrer zum Untergrund hin weisenden Seite
eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Nadelspitzen aufweist, so kann es
zwischen der Elektrode und dem Untergrund zu Entladungen kommen. Die
in diesen Entladungen geladenen Luftmoleküle werden in dem von der
Elektrodenanordnung erzeugten elektrischen Feld beschleunigt und können
dadurch zu einer zumindest teilweisen Zerstörung des laminaren Charakters
der Strömung der Luftgrenzschicht führen.
Zur Erhöhung der Effizienz dieses Effekts kann die Elektrodenanordnung
vom Untergrund einen Abstand von zwischen etwa 2 mm und etwa 30 mm
aufweisen. Ferner kann die Elektrodenanordnung auf einem vorbestimmten
elektrischen Potential gehalten sein, welches beispielsweise einen Wert von
zwischen etwa 5 kV und etwa 60 kV, vorzugsweise etwa 30 kV, aufweist.
Alternativ zu dem vorstehend erläuterten Entladungs-Effekt ist es jedoch
auch möglich, dass die Elektrodenanordnung ein hochfrequentes elektri
sches Wechselfeld abstrahlt. Die Frequenz des Wechselfelds kann dabei
derart gewählt sein, dass wenigstens ein Teil der Luftmoleküle zu
Schwingungen angeregt wird. In Folge dieser Schwingungen wird wiederum
zumindest ein Teil der laminaren Strömung der Luftgrenzschicht in eine
turbulente Strömung umgewandelt.
Die weitere Elektrodenanordnung kann beispielsweise an der Absaugvorrich
tung, vorzugsweise deren stromabwärtigem Ende, und von dieser elektrisch
isoliert angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektroden
anordnung in dem saugaktiven Bereich der Absaugvorrichtung, d. h.
beispielsweise in dem von dem wenigstens einen elastischen Element
umgrenzten Bereich der Absaugvorrichtung, angeordnet ist. In diesem Fall
wirken nämlich die Absaugvorrichtung und die Elektrodenanordnung nicht
unabhängig voneinander, sondern ergänzen sich in der Beeinflussung der
Luftgrenzschicht. So kann beispielsweise der von der Elektrodenanordnung
erzeugte turbulente Anteil der Strömung der Luftgrenzschicht unmittelbar
von der Absaugvorrichtung abgesaugt werden.
Alternativ zu der Schwingungsanregung über ein elektrisches Wechselfeld
kann eine vergleichbare Schwingungsanregung auch mittels einer Schwä
chungsvorrichtung erzielt werden, die eine Ultraschallquelle umfasst. Die
Frequenz dieser Ultraschallquelle kann dabei wiederum derart gewählt sein,
dass wenigstens ein Teil der Luftmoleküle zu Schwingungen angeregt wird.
Schließlich kann nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine gattungsgemäße
Auftragsvorrichtung gelöst werden, bei welcher die Schwächungs
vorrichtung ein Abdichtelement umfasst, das dichtend gegen den Unter
grund angedrückt ist und an diesem im Wesentlichen schlupffrei abrollt.
Dieses Abdichtelement stellt aufgrund seiner Andrückung gegen den Unter
grund eine effektive Barriere für die Luftgrenzschicht dar und stellt aufgrund
des Abrollens auf dem Untergrund sicher, dass die Oberfläche des Unter
grunds nicht allzu sehr belastet wird. Das Abdichtelement kann beispielsweise
eine Abdichtwalze oder/und ein endlos umlaufendes Abdichtband
sein.
Um die Beanspruchung der Oberfläche des Untergrunds weiter mindern zu
können, wird vorgeschlagen, dass das Abdichtelement eine gummierte
Oberfläche aufweist. Um die Barrierenwirkung für die Luftgrenzschicht
weiter erhöhen zu können, kann vorgesehen sein, dass das Abdichtelement
als Saugelement ausgebildet ist. Im Sinne des vorstehend erläuterten
aktiven Anblasens der Luftgrenzschicht kann das Abdichtelement aber auch
als Pumpelement ausgebildet sein, das Gas, vorzugsweise Luft, Wasser
dampf oder dergleichen ausstößt. Sowohl im Fall der Ausbildung als
Saugelement als auch im Fall der Ausbildung als Pumpelement kann der
Mantel des Abdichtelements mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen
versehen sein oder/und aus porösem Material gebildet sein.
Unabhängig von der konkreten Art der Ausbildung der Schwächungsvorrich
tung ist es vorteilhaft, wenn der Schwächungsvorrichtung eine Konditionie
rungsvorrichtung vorgeordnet ist, welche die obersten Schichten der
Luftgrenzschicht im Wesentlichen vollständig entfernt. Üblicherweise hängt
die Effizienz der Schwächungsvorrichtung von verschiedenen Einflüssen ab,
beispielsweise der Laufgeschwindigkeit des Untergrunds. Die Kontitionie
rungsvorrichtung sorgt durch die Entfernung der obersten Bereiche der
Luftgrenzschicht dafür, dass die Abhängigkeit von diesen Einflüssen
gemindert, wenn nicht gar vollständig unterbunden wird. Zudem braucht die
Schwächungsvorrichtung nicht mehr gegen die gesamte Luftgrenzschicht
vorzugehen, sondern nur noch gegen den von der Konditionierungsvorrich
tung durchgelassenen Teil. Hierdurch wird die Schwächungsvorrichtung
entlastet und kann entsprechend leistungsärmer ausgebildet sein.
In einer einfachen Ausführungsform kann die Kontitionierungsvorrichtung
eine sich in Querrichtung des Untergrunds erstreckende Leiste umfassen,
die beispielsweise von einem einfachen Blechstreifen gebildet sein kann. Es
ist jedoch auch möglich, dass die Konditionierungsvorrichtung aerodynami
sche Effekte ausnutzt, beispielsweise indem sie in Querrichtung gesehen
einen Querschnitt aufweist, der die Gestalt eines auf dem Kopf stehenden
Tragflächenprofils hat.
Gute Ergebnisse können beispielsweise dann erzielt werden, wenn die
Konditionierungsvorrichtung vom Untergrund in einem Abstand von zwi
schen etwa 3 mm und etwa 10 mm angeordnet ist. Die Konditionierungs
vorrichtung kann selbsttragend ausgebildet oder auch an der Schwächungs
vorrichtung angebracht sein.
Wie vorstehend bereits erwähnt, können die erfindungsgemäßen Schwä
chungsvorrichtungen insbesondere bei einer Auftragsvorrichtung eingesetzt
werden, welche ein Vorhang-Auftragswerk aufweist, d. h. ein Auftragswerk,
welches das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt
bewegenden Vorhang oder Schleier an den Untergrund abgibt.
Die Erfindung wird im Folgenden an einigen Ausführungsbeispielen anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:
Fig. 1 bis 5 grobschematische Seitenansichten verschiedener Ausführungs
formen erfindungsgemäßer Auftragsvorrichtungen.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung allgemein mit 10
bezeichnet. Sie umfasst ein Vorhang-Auftragswerk 12, aus dessen Abgabe
düse 14 Auftragsmedium 16 als Auftragsmedium-Vorhang 18 an einen sich
in Laufrichtung L bewegenden Untergrund U abgegeben wird. Im dargestell
ten Ausführungsbeispiel ist der Untergrund U von der Oberfläche 20a einer
Materialbahn 20 gebildet, auf die das Auftragsmedium 16 als Auftrags
schicht 22 aufgebracht wird.
Zur Schwächung einer Luftgrenzschicht G ist in Laufrichtung L vor dem
Auftragswerk 12 eine Absaugvorrichtung 24 mit einem Saugkasten 26
vorgesehen, der in einem vorbestimmten Abstand vom Untergrund U
angeordnet ist. Um trotz dieses Abstands eine wirksame Absaugung
sicherstellen zu können, ist der Saugbereich 26a des Saugkastens 26 in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Umgebung hin mittels einer
Mehrzahl unterschiedlich ausgebildeter Abdichtelemente 28, 30 und 32
abgedichtet, die sämtlich als elastisch verformbare Elemente ausgebildet
sind.
Bezüglich der Laufrichtung L auslaufseitig ist an dem Saugkasten 26 eine
elastische Folie 28 angebracht, die beispielsweise aus einem Verbund
werkstoff gefertigt sein kann, der an seiner Oberfläche mit Teflon
beschichtet ist. Die Folie 28 nimmt einen von oben nach unten und rechts
nach links getrümmten Verlauf und schmiegt sich an die Oberfläche 20a der
Materialbahn 20 an, wobei sie aufgrund ihrer Eigenelastizität gegen die
Materialbahn 20 vorgespannt ist. Des Weiteren wird die Folie 28 durch die
Saugwirkung des Saugkastens 26 gegen den Untergrund U angedrückt, was
ihr Dichtwirkung verbessert. Vor der Folie 28 staut sich die in den
Saugbereich 26a des Saugkastens 26 eingedrungene Luftgrenzschicht G,
was den laminaren Charakter der Strömung dieser Luftgrenzschicht G
zumindest teilweise zerstört und das Absaugen der in der Luftgrenzschicht
G mitgeführten Luft durch den Saugkasten 26 erleichtert. Das strom
abwärtige Ende 28a der Folie 28 hat von der Auftreffposition P des
Vorhangs 18 auf dem Untergrund U einen Abstand d. Dieser Abstand d ist
derart bemessen, dass einerseits der Wiederaufbau einer Luftgrenzschicht
auf dem Bahnabschnitt zwischen dem Saugkasten 26 und der Auftreff
position P und ein physischer Kontakt zwischen Folie 28 und Vorhang 18
verhindert werden kann.
Eingangsseitig ist der Saugbereich 26a des Saugkastens 26 von der Bürste
30 begrenzt. Diese Bürste 30 bremst die in den Saugbereich 26a eintretende
Luftgrenzschicht G ab und schwächt deren laminaren Charaktert zu
Gunsten turbulenter Strömungsanteile. Zur Erhöhung der Effizienz der
Wirkung der Bürste 30 kann die Härte der Borsten 30a dieser Bürste 30 in
Laufrichtung L abnehmen, was in Fig. 1 durch eine von rechts nach links
abnehmende Strichdicke der die einzelnen Borsten 30a der Bürste 30 dar
stellenden Striche angedeutet ist. Harte Borsten eignen sich insbesondere
zum Abbremsen der Luftgrenzschicht G, da sie von dieser nicht so leicht
ausgelenkt werden können, während sich weiche Borsten aufgrund ihrer
höheren Beweglichkeit eher dazu eignen, die laminare Strömung in eine
turbulente Strömung umzuwandeln.
Schließlich sind durch relativ lange Striche noch zur Querrichtung Q im
Wesentlichen orthogonal verlaufende seitliche Begrenzungselemente 32
angedeutet, welche beispielsweise aus Moosgummi gefertigt sein können
und zur vollständigen Abdichtung des Saugbereichs 26a relativ zur
Umgebung dienen.
Schließlich ist in Fig. 1 stromaufwärts der Absaugvorrichtung 24 noch eine
Konditioniereinrichtung in Form einer Dreieckskeil-Leiste angeordnet. Diese
Konditionierleiste 36 hat die Aufgabe, die obersten Schichten der Luft
grenzschicht G abzuheben, bevor die untergrundnahen Bereiche der Luft
grenzschicht dem Saugkasten 26 zugeführt werden. In Folge dieser relativ
einfach vorzusehenden Schwächung der Luftgrenzschicht G kann die
Absaugvorrichtung 24 leistungsärmer und somit kostengünstiger bereit
gestellt werden. Darüber hinaus variiert die Stärke der Luftgrenzschicht G
im Anschluss an die Konditionierleiste 36 nicht mehr so stark in Abhängig
keit von den Betriebsparametern der Auftragsvorrichtung 10, als dies ohne
die Konditionierleiste 36 der Fall ist.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Auftragsvorrichtung dargestellt. Diese ist in Fig. 2 allgemein mit 110
bezeichnet. In Laufrichtung L vor dem Vorhang-Auftragswerk 112 ist dabei
eine Umlenkleiste 140 vorgesehen, deren eines Ende 140a einen Teil der
Luftgrenzschicht G vom Untergrund U abgreift. Darüber hinaus ist die
Umlenkleiste 140 derart gekrümmt ausgebildet, dass sie einen Teil G' des
abgegriffenen Luftstroms um im Wesentlichen 180° umlenkt und entgegen
der Laufrichtung L auf die Luftgrenzschicht G einwirken lässt. Hierdurch
kann der laminare Charakter zumindest der oberen Bereiche der Luftgrenz
schicht G geschwächt werden. Eine Trennwand 142 sorgt dafür, dass der
Luftstrom G' im Wesentlichen ungestört gegen die Luftgrenzschicht G
geleitet werden kann. Die Umlenkleiste 140 und die Trennwand 142 haben
vom Untergrund U vorzugsweise einen Abstand von weniger als 1 mm.
Ein weiterer Anteil G" der von der Umlenkleiste 140 abgegriffenen Luft wird
durch eine Öffnung 140b der Umlenkleiste 140 in einen unmittelbar strom
aufwärts des Auftragmedium-Vorhangs 118 geleitet. Der hierdurch zulauf
seitig am Vorhang 118 erzeugte Überdruck ist, hilft, diesen gegenüber dem
Einfluss der Luftgrenzschicht G weiter zu stabilisieren.
Bei der Auftragsvorrichtung 210 gemäß Fig. 3 ist in Laufrichtung L strom
aufwärts des Vorhang-Auftragswerks 212 eine Vorrichtung 250 vorge
sehen, welche ein elektrisches Feld erzeugt, durch das sich die Materialbahn
220 hindurch bewegt. Dabei kann das elektrische Feld sowohl zu elektri
schen Entladungen führen, welche die Luftmoleküle der Luftgrenzschicht G
elektrisch laden und orthogonal zum Untergrund U beschleunigen. Es ist
jedoch auch möglich, dass die Vorrichtung 250 mit einem hochfrequenten
elektrischen Wechselfeld auf die Luftgrenzschicht G einwirkt, dessen
Frequenz derart gewählt ist, dass zumindest ein Teil der Luftmoleküle zu
Schwingungen angeregt wird. Beide Effekte führen dazu, dass zumindest
ein Teil der laminaren Strömung der Luftgrenzschicht G in eine turbulente
Strömung umgewandelt wird, was in Fig. 3 durch von rechts nach links
zunehmend gekrümmte Wirbelpfeile angedeutet ist und zu einer Schwä
chung der Luftgrenzschicht G führt.
Eine der Felderzeugungsvorrichtung 250 entsprechende Elektrodenanord
nung 50 kann auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vorgesehen sein,
und zwar vorzugsweise am stromabwärtigen Ende des Saugkastens 26
zwischen dem Saugkasten 26 und der Folie 28. Die von dieser Elektroden
anordnung 50 ausgehenden Entladungsvorgänge e stören den laminaren
Charakter der Luftgrenzschicht G, so dass die von dieser mitgeführte Luft
von dem Saugkasten leichter abgesaugt werden kann.
Die Auftragsvorrichtung 310 gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der
Ausführungsform gemäß Fig. 3 lediglich dadurch, dass die in Laufrichtung
L stromaufwärts des Vorhang-Auftragswerks 312 vorgesehene Vorrichtung
360 zur Schwächung der von der Materialbahn 320 mitgeführten Luftgrenz
schicht G eine Ultraschallquelle umfasst, deren Frequenz derart gewählt ist,
dass zumindest ein Teil der Luftmoleküle in der Luftgrenzschicht G zu
Schwingungen angeregt werden. Hinsichtlich der hieraus resultierenden
Schwächung der Luftgrenzschicht G sei auf die Erläuterungen zu Fig. 3
hingewiesen.
Schließlich kann die Luftgrenzschicht G, wie dies in Fig. 5 für die
Auftragsvorrichtung 410 dargestellt ist, auch mittels einer in Laufrichtung
L stromaufwärts des Vorhang-Auftragswerks 412 angeordneten Abdicht
walze 470 geschwächt werden, welche gegen die Oberfläche 420a der
Materialbahn 420 angedrückt ist und auf dieser abrollt. Der Mantel 470a der
Abdichtwalze 470 ist aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi
oder einem gummiartigen Material, gefertigt, um die Beanspruchung der
Materialbahn 420 in Folge des Andrückens der Walze 470 möglichst gering
halten zu können. Ferner weist der Walzenmantel 470a eine Mehrzahl von
Durchbrechungen 470b auf, und ist die Walze 470 mit einer Saugpumpe
472 verbunden, welche die von der Luftgrenzschicht G mitgeführte Luft
durch die Durchbrechungen 470b zumindest teilweise von der Oberfläche
420a der Materialbahn 420 absaugt.
Claims (37)
1. Vorrichtung (10) zum Auftragen von flüssigem oder pastösem
Auftragsmedium (16) mittels eines Auftragswerks (12) auf einen
laufenden Untergrund (U),
wobei der Untergrund (U) bei direktem Auftrag die Oberfläche (20a) einer Materialbahn (20), insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, und
wobei in Laufrichtung (L) des Untergrundes (U) vor dem Auftragswerk (12) eine Vorrichtung (26) zur Schwächung der von dem Untergrund (U) mitgeführten Luftgrenzschicht (G) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsvorrichtung eine Absaugvorrichtung (26) umfasst, der wenigstens ein elastisch verformbares Element (28, 30, 32) zugeordnet ist, das mit dem Untergrund (U) in Gleitkontakt steht.
wobei der Untergrund (U) bei direktem Auftrag die Oberfläche (20a) einer Materialbahn (20), insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, und
wobei in Laufrichtung (L) des Untergrundes (U) vor dem Auftragswerk (12) eine Vorrichtung (26) zur Schwächung der von dem Untergrund (U) mitgeführten Luftgrenzschicht (G) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsvorrichtung eine Absaugvorrichtung (26) umfasst, der wenigstens ein elastisch verformbares Element (28, 30, 32) zugeordnet ist, das mit dem Untergrund (U) in Gleitkontakt steht.
2. Auftragsvorichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische
Element einen Schleppschaber (28) umfasst, der vorzugsweise am
auslaufseitigen Ende der Absaugvorrichtung (26) angeordnet ist.
3. Auftragsvorichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schleppschaber (28) als flexible
Folie, vorzugsweise aus Kunststoff, Metallblech oder einem
Verbundwerkstoff, ausgebildet ist.
4. Auftragsvorichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schleppschaber (28) in Lauf
richtung (L) gekrümmt ist.
5. Auftragsvorichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische
Element eine Bürste (30) umfasst, die vorzugsweise am einlauf
seitigen Ende der Absaugvorrichtung (26) angeordnet ist.
6. Auftragsvorichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (30) Borsten (30a)
unterschiedlicher Härte umfasst, wobei die Borstenhärte
vorzugsweise in Laufrichtung (L) des Untergrunds (U) abnimmt.
7. Auftragsvorichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische
Element ein aus Schaumstoff, vorzugsweise Moosgummi, gefertigtes
Element (32) umfasst, welches vorzugsweise an einem seitlichen
Rand der Absaugvorrichtung (26) angeordnet ist.
8. Auftragsvorichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den nicht
flexiblen Teilen der Schwächungsvorrichtung (26) und dem Unter
grund (U) einen Wert von zwischen etwa 5 mm und etwa 30 mm,
vorzugsweise von etwa 10 mm, aufweist.
9. Auftragsvorichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) zwischen dem strom
abwärtigen Ende der Absaugvorrichtung (26) bzw. eines am strom
abwärtigen Ende der Absaugvorrichtung (26) angeordneten elasti
schen Elements (28) und der Auftreffposition (P) des Auftrags
mediums (16) auf dem Untergrund (U) einen Wert von zwischen etwa
1 mm und etwa 100 mm, vorzugsweise von zwischen etwa 10 mm
und etwa 50 mm, aufweist.
10. Auftragsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
gewünschtenfalls dem Kennzeichen eines der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsvorrichtung eine
Blasvorrichtung (140, 142) umfasst, welche einen der Luftgrenz
schicht (G) entgegen gerichteten Luftstrom (G') erzeugt und diesen
auf die Luftgrenzschicht (G) einwirken lässt.
11. Auftragsvorichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Blasvorrichtung (140, 142) eine
Umlenkleiste (140) umfasst, welche einen Teil (G') der Luftgrenz
schicht (G) vom Untergrund (U) abnimmt, umlenkt und an einer
weiter stromaufwärts gelegenen Position gegen den Untergrund (U)
leitet.
12. Auftragsvorichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Umlenkleiste (140) wenigstens
eine Durchgangsöffnung (140b) vorzugsweise einstellbaren Durch
trittsquerschnitts vorgesehen ist, die einen Teil (G") der der
Luftgrenzschicht entzogenen Luftmasse in den unmittelbar strom
aufwärts des Auftragswerks (112) gelegenen Bereich leitet.
13. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Blasvorrichtung ein Gebläse
umfasst.
14. Auftragsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
gewünschtenfalls dem Kennzeichen eines der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsvorrichtung eine
Elektrodenanordnung (250) umfasst.
15. Auftragsvorichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) eine
Mehrzahl von in Querrichtung des Untergrunds (U) einander
benachbart angeordneten Einzelelektroden, vorzugsweise
Nadelelektroden, umfasst.
16. Auftragsvorichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) wenig
stens eine Flachelektrode umfasst, welche an ihrer zum Untergrund
(U) hin weisenden Seite eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder
Nadelspitzen aufweist.
17. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) vom
Untergrund (U) einen Abstand von zwischen etwa 2 mm und etwa
30 mm aufweist.
18. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) auf
einem vorbestimmten elektrischen Potential gehalten ist, welches
vorzugsweise einen Wert von zwischen etwa 5 kV und etwa 60 kV
aufweist.
19. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) ein
hochfrequentes elektrisches Wechselfeld abstrahlt.
20. Auftragsvorichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Wechselfeldes derart
gewählt ist, dass wenigstens ein Teil der Luftmoleküle zu Schwin
gungen angeregt wird.
21. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 14 bis
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (50) an der
Absaugvorrichtung (26), vorzugsweise deren stromabwärtigen Ende,
von dieser elektrisch isoliert angeordnet ist.
22. Auftragsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
gewünschtenfalls dem Kennzeichen eines der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsvorrichtung eine
Ultraschallquelle (360) umfasst, deren Frequenz vorzugsweise derart
gewählt ist, dass wenigstens ein Teil der Luftmoleküle zu Schwin
gungen angeregt wird.
23. Auftragsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
gewünschtenfalls dem Kennzeichen eines der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsvorrichtung ein
Abdichtelement (470) umfasst, welches dichtend gegen den Unter
grund (U) angedrückt ist und an diesem im Wesentlichen schlupffrei
abrollt.
24. Auftragsvorichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement eine Abdichtwalze
(470) ist.
25. Auftragsvorichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement ein endlos
umlaufendes Abdichtband ist.
26. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement (470) eine
gummierte Oberfläche (470a) aufweist.
27. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement (470) als Saug
element ausgebildet ist.
28. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement als Pumpelement
ausgebildet ist.
29. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (470a) des Abdicht
elements (470) mit einer Mehrzahl von Durchbrechungen (470b)
versehen ist.
30. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (470a) des Abdicht
elements (470) aus porösem Material gebildet ist.
31. Auftragsvorichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schwächungsvorrichtung (24) eine
Konditionierungsvorrichtung (36) vorgeordnet ist, welche die ober
sten Schichten der Luftgrenzschicht (G) im Wesentlichen vollständig
entfernt.
32. Auftragsvorichtung nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung (36)
eine sich in Querrichtung (Q) des Untergrunds (U) erstreckende Leiste
umfasst.
33. Auftragsvorichtung nach Anspruch 31 oder 32,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung (36)
in Querrichtung (Q) gesehen einen Querschnitt aufweist, der die
Gestalt eines auf dem Kopf stehenden Tragflächenprofils hat.
34. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung (36)
vom Untergrund (U) in einem Abstand von zwischen etwa 3 mm und
etwa 10 mm angeordnet ist.
35. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung (36)
selbsttragend ausgebildet ist.
36. Auftragsvorichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung an der
Schwächungsvorrichtung angebracht ist.
37. Auftragsvorichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragswerk (12) ein Vorhang-
Auftragswerk ist, welches das Auftragsmedium (16) als sich im
Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier
(18) an den Untergrund (U) abgibt.
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