DE102010041706A1

DE102010041706A1 - Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium und Vorrichtung

Info

Publication number: DE102010041706A1
Application number: DE201010041706
Authority: DE
Inventors: Christoph Henninger; Franz Fischer; Tadashi Sasa
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-05
Also published as: WO2012041662A1; EP2622136A1; CN103140628A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) und eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegbare Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn (F) in Form zumindest eines frei fallenden Vorhanges (3) mittels zumindest eines Auftragswerkes (2) und mit einem, dem Auftragswerk (2) zugeordneten Auftragsmedium-Versorgungssystem (6), umfassend zumindest eine mit dem Auftragswerk (2) strömungstechnisch verbundene Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit (7) und eine Entgasungseinrichtung (8). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T3) des Auftragsmediums in der strömungstechnischen Verbindung (12) im Bereich der Entgasungseinrichtung (8) niedriger eingestellt wird als die Temperatur (T4) im Bereich des Auftragswerkes (2), wobei die Temperatur (T3) im Bereich der Entgasungseinrichtung (8) im Bereich von einschließlich 5°C bis 35°C, bevorzugt einschließlich 15°C bis 30°C und die Temperatur (T4) im Bereich des Auftragswerkes (2) zwischen einschließlich 25°C bis 45°C, vorzugsweise einschließlich 30°C bis 40°C eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegbare Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn in Form zumindest eines frei fallenden Vorhanges mittels zumindest eines Auftragswerkes und mit einem, dem Auftragswerk zugeordneten Auftragsmedium-Versorgungssystem, umfassend zumindest eine mit dem Auftragswerk strömungstechnisch verbundene Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit und eine Entgasungseinrichtung.
Die Erfindung betrifft ferner die Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium.
Unter einer Materialbahn im Sinne der Erfindung wird ein flächiges Gebilde mit erheblich größerer Erstreckung in Längsrichtung und Breitenrichtung als in Höhenrichtung verstanden, wobei die Erstreckung in Längsrichtung ebenfalls erheblich größer als in Breitenrichtung ist. Bei diesen kann es sich um Faserstoffbahnen, Kunststoffbahnen oder Textilbahnen handeln.
Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise für die Beschichtung und/oder Veredelung von Materialbahnen in Form von Faserstoffbahnen geeignet. Die Faserstoffbahn kann in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn vorliegen.
Als Auftragsmedien finden flüssige bis pastöse Medien Verwendung, die geeignet sind, die Oberfläche einer Materialbahn zu veredeln und/oder dieser bestimmte Funktionen hinsichtlich des späteren Verwendungszweckes aufzuprägen. Vorzugsweise findet ein Auftragsmedium in Form von Pigmente, Additive und andere Zusatzstoffe enthaltender Streichfarbe Verwendung. Ferner denkbar sind aber auch Auftragsmedien, wie Leim oder Stärke oder mit Eignung zur Erzeugung thermischer oder anderer Funktionsschichten.
Vorrichtungen zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium in Form zumindest eines ein- oder mehrschichtigen frei fallenden Vorhanges auf eine bewegbare Materialbahn sind in den unterschiedlichsten Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Bei direktem Auftrag wird der frei fallende Vorhang direkt auf die Oberfläche der Materialbahn aufgebracht. Bei indirektem Auftrag wird der Vorhang beispielsweise an ein, eine bewegbare Oberfläche aufweisendes Übertragungselement berührungsfrei abgegeben, welches dann das Auftragsmedium auf die Materialbahn überträgt. In Abhängigkeit der Ausbildung des einzelnen Auftragswerkes erfolgt die Ausbildung des frei fallenden Vorhanges entweder direkt an einer Abgabeöffnung des Auftragswerkes bei Ausrichtung dieser in vertikaler Richtung nach unten, d. h. in Schwerkraftrichtung oder an einer Abrisskante nach vorheriger Führung des Auftragsmediums an zumindest einer geneigten Ebene. In der letztgenannten Ausführung kann der Austritt aus einer einzelnen Düse des Auftragswerkes ebenfalls in vertikaler Richtung in Schwerkraftrichtung betrachtet oder entgegengesetzt zu dieser erfolgen. Des Weiteren vorbekannt sind Ausführungen, bei welchen die Abrisskante von einer separat im Abstand zum Auftragswerk angeordneten geneigten Ebene gebildet wird. Derartige Ausführungen sind insbesondere zur Ausbildung eines mehrschichtigen Auftragsvorhanges geeignet.
Zur Einhaltung einer konstanten Temperatur des Auftragsmediums im Vorhang und Vermeidung von Oberflächenspannungsunterschieden am Vorhang, die zum Abriss des Vorhanges führen können, ist ein derartiges Auftragswerk vorzugsweise in einer Klimakammer angeordnet. Bei dieser handelt es sich um einen gegenüber der Umgebung abgegrenzten, das Auftragswerk, insbesondere den aus diesem austretenden, zumindest einen frei fallenden Vorhang umgebenden und klimatisierbaren Raum. Eine weitere Nebenfunktion derartiger Klimakammern besteht in der Schwächung von mit der Materialbahn mitgeführten Luftströmungen und des dadurch erfolgenden Wärme- und Feuchtigkeitseintrages.
Das Auftragsmedium wird mit konstanter Temperatur auf die bewegbare Oberfläche aufgetragen. Diese ist relativ niedrig eingestellt aufgrund der geforderten hohen Entgasbarkeit des Auftragsmediums in der dem Auftragswerk vorgeordneten Entgasungseinrichtung. Um unerwünschte mechanische Deformationen aufgrund von Temperaturdifferenzen zu vermeiden wird angestrebt, die Lufttemperatur in der Klimakammer und die Temperatur des Auftragsmediums im Auftragswerk möglichst gleich einzustellen, wozu die Lufttemperatur in der Klimakammer auf die Temperatur des Auftragsmediums abgesenkt wird. Dies ist relativ aufwendig und kostenintensiv.
Auch hat es sich gezeigt, dass trotz konstant eingestellter klimatischer Bedingungen im Bereich des Auftragwerkes und damit im Bereich des frei fallenden Vorhanges Fehlstellen in der Beschichtung oder andere Defekte auftreten, die nicht zuverlässig ausgeschlossen werden können. Fehlstellen und Defekte in der Beschichtung können auch aus Störungen im Bereich des Auftragsvorhanges resultieren. Wenn die Ausbildung und der Eintrag von Luftgrenzschichten in die Klimakammer nicht zuverlässig ausgeschlossen werden kann, wird mit der Materialbahn Wärme und Feuchtigkeit in diese eingetragen. Die bei niedriger Temperatur des Auftragsmediums resultierende Temperaturdifferenz zwischen dem Auftragsmedium und der eingetragenen Wärme resultiert in der Kondensation von Flüssigkeit am Auftragswerk, insbesondere im Bereich der Abgabeöffnung der Düse. Das abgelagerte Kondensat beeinträchtigt dabei die Ausbildung des Vorhanges. Der erforderliche Klimatisierungsaufwand zur Reduzierung dieses Effektes ist relativ hoch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegbare Oberfläche derart weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile vermieden werden und mit Sicherheit ein geschlossener Vorhang auf die Oberfläche aufgetragen wird. Der erforderliche Klimatisierungsaufwand für den das Auftragswerk umgebenden Raum soll möglichst gering gehalten werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegbare Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn in Form zumindest eines frei fallenden Vorhanges mittels zumindest eines Auftragswerkes und mit einem, dem Auftragswerk zugeordneten Auftragsmedium-Versorgungssystem, umfassend zumindest eine mit dem Auftragswerk strömungstechnisch verbundene Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit und eine Entgasungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese derart betrieben wird, dass die Temperatur des Auftragsmediums in der strömungstechnischen Verbindung im Bereich der Entgasungseinrichtung niedriger ist als die Temperatur des Auftragsmediums im Bereich des Auftragswerkes, wobei die Temperatur im Bereich der Entgasungseinrichtung im Bereich von einschließlich 5°C bis 35°C, bevorzugt einschließlich 15°C bis 30°C und im Bereich des Auftragswerkes zwischen einschließlich 25°C bis 45°C, vorzugsweise einschließlich 30°C bis 40°C beträgt.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine einfache Möglichkeit der Erfüllung der gestellten Anforderungen in den unterschiedlichsten Bereichen der Vorrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium in einer jeweils gesondert örtlich erfolgenden Anpassung der Zustandsgrößen des Auftragsmediums in diese besteht. Insbesondere ist es zweckmäßig, dem Auftragsmedium in den unterschiedlichen Strömungsbereichen zwischen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit und Auftragswerk unterschiedliche Temperaturen aufzuprägen, wobei die jeweiligen Temperaturbereiche in den einzelnen Strömungsabschnitten an die konkreten Anforderungen der jeweiligen in diesen wirksamen Baueinheiten und Funktionselemente angepasst werden können. Erfindungsgemäß wird daher die Temperaturdifferenz zwischen Auftragsmedium und Umgebung im Bereich des Auftragswerkes möglichst gering gehalten, indem die Temperatur im Bereich des Auftragswerkes, insbesondere des Austrittes aus diesem, erhöht wird. Dadurch können eine unerwünschte Kondensation im Bereich des Auftragswerkes und die mit dieser einhergehende Beeinflussung der Verhältnisse im Umgebungsbereich des Auftragswerkes reduziert oder vermieden werden. Die klimatischen Bedingungen im Auftragsbereich können somit mit geringem Aufwand frei von aufwendigen Maßnahmen innerhalb des das Auftragswerk umgebenden Raumes optimiert, insbesondere konstant gehalten werden. Andererseits wird die Temperatur im Bereich der Entgasungseinrichtung möglichst gering gehalten, um optimal entgasen zu können.
Das Auftragswerk ist vorzugsweise in einem von einer Umhausung begrenzten Raum angeordnet. Bei der Umhausung im Sinne der Erfindung kann es sich um sogenannte Klimakammern handeln, welche hinsichtlich der klimatischen Verhältnisse in dem von dieser umschlossenen Raum steuer-, vorzugsweise regelbar sind. Insbesondere sind derartige Klimakammern thermisch isoliert und die Innentemperatur sowie die Innenluftfeuchtigkeit sind regelbar. Bei der Umhausung im Sinne der Erfindung kann es sich ferner aber auch um Umhausungen handeln, welche frei von einer Steuerung/Regelung der Temperatur im von diesem umschlossenen Raum und/oder frei von einer Steuerung/Regelung der Feuchtigkeit im von diesem umschlossenen Raum und/oder frei von einer thermischen Isolierung sind. Die Umhausungen können begehbar oder unbegehbar in Form platzsparender Abdeckungen ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Lösung stellt dabei eine einfache und besonders kostengünstige Möglichkeit mit minimalem oder keinem Klimatisierungsaufwand innerhalb einer das Auftragswerk umgrenzenden Umhausung dar.
Ist das Auftragswerk in einem abgeschirmten Raum angeordnet, wird das Auftragsmedium vorzugsweise vor dem Eintritt in diesen auf die am Auftragswerk einzustellende höhere Temperatur verbracht. Die räumlich nahe Einwirkung auf das Auftragsmedium reduziert mögliche Wärmeverluste durch Wärmestrahlung oder Übertragung an die Umgebung bei der weiteren Führung des Auftragsmediums.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird zumindest die Temperatur des Auftragsmediums im Bereich der Entgasungseinrichtung, insbesondere vor der Entgasungseinrichtung oder in dieser eingestellt, vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt.
In einer weiteren Weiterentwicklung wird zusätzlich oder alternativ die Temperatur des Auftragsmediums in der strömungstechnischen Verbindung zwischen der Entgasungseinrichtung und dem Auftragswerk eingestellt, vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt.
Durch diese Maßnahmen einzeln oder in Kombination können auf einfache Art und Weise zeitnah mögliche Temperaturschwankungen ausgeglichen werden. Ferner können die derart eingestellten Temperaturwerte selbst wiederum als Eingangsgröße, Regel- oder Stellgröße in Steuer- und/oder Regelverfahren fungieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Verfahrens erfolgt die Temperierung des Auftragsmediums in Abhängigkeit von zumindest einer die Materialbahn und/oder die diese mitführenden Luftschichten und/oder den das Auftragswerk umgrenzenden Raum wenigstens mittelbar charakterisierenden Zustands- und/oder Prozessgröße. Im Einzelnen bedeutet dies, dass bei der Temperierung des Auftragsmediums beispielhaft zumindest eine der nachfolgend genannten Größen berücksichtigt wird:

– zumindest eine Zustandsgröße der Materialbahn oder eine diese wenigstens mittelbar beschreibenden Größe
– zumindest eine Prozessgröße der Materialbahn oder eine diese wenigstens mittelbar beschreibenden Größe
– zumindest eine Zustandsgröße einer mit der Materialbahn geführten Luftgrenzschicht oder eine diese wenigstens mittelbar beschreibenden Größe
– zumindest eine Zustandsgröße des das Auftragswerk umgrenzenden Raumes oder eine diese wenigstens mittelbar beschreibenden Größe
– zumindest eine Prozessgröße zur Einstellung einer Zustandsgröße des das Auftragswerk umgrenzenden Raumes oder eine diese wenigstens mittelbar beschreibenden Größe

In einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens werden die Zustandsgrößen des das Auftragswerk umgebenden Raumes in Abhängigkeit der der Istgrößen dieser und eines zu erwartenden Wärme- und/oder Feuchtigkeitseintrages durch mit der Materialbahn bewegte Luftgrenzschichten eingestellt, vorzugsweise gesteuert, besonders bevorzugt geregelt. Dabei fungiert in diesem Prozess die Temperatur des Auftragsmediums im Bereich des Auftragswerkes als wesentliche Stellgröße. Diese Ausführung bietet den Vorteil einer schnellen Reaktion auf sich ändernde Randbedingungen.
Denkbar ist auch die Steuerung/Regelung der Temperatur des aus dem Auftragswerk austretenden Auftragsmediums in Abhängigkeit der Temperatur des dem Auftragswerk zugeführten Auftragsmediums, insbesondere unter Berücksichtigung der Verhältnisse im von der Umhausung umgrenzten Raum.
Bezüglich der konstruktiven Ausgestaltung der Vorrichtung besteht zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens grundsätzlich eine Vielzahl von Möglichkeiten. Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegbare Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn, in Form zumindest eines frei fallenden Vorhanges auf eine bewegbare Oberfläche der Materialbahn oder eines Übertragungselementes mit zumindest einem Auftragswerk und einem dem Auftragswerk zugeordneten Auftragsmedium-Bereitstellungssystem, umfassend eine Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit und eine dieser in Durchströmungsrichtung nachgeordnete Entgasungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der einzelnen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit und der Entgasungseinrichtung und/oder zwischen der Entgasungseinrichtung und dem Auftragswerk zumindest eine Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt die Erfüllung konträrer Anforderungen in den einzelnen Funktionsbereichen hinsichtlich der Eigenschaften des Auftragsmediums. Ferner werden wesentliche Maßnahmen zur Beeinflussung der klimatischen Verhältnisse aus dem Bereich der Umgebung des Auftragswerkes in das Auftragsmedium-Versorgungssystem verlagert. Diese sind einfach realisierbar und können auch in bestehenden Auftragsmedium-Versorgungssystemen ohne erheblichen Mehraufwand nachgerüstet werden.
Dabei kann die einzelne Wärmeübertragungseinrichtung vielgestaltig ausgeführt sein, wobei unter anderem zwischen Einrichtungen zur direkten oder indirekten Wärmeübertragung sowie Einrichtungen, die auf Wärmeübertragung oder Wärmestrahlung basieren, unterschieden werden kann. Der Begriff Wärmeübertragung beinhaltet dabei alle Prozesse eines Überganges von Wärme, d. h. sowohl eine Erwärmung als auch Kühlung.
Die direkte Wärmeübertragung ist durch die direkte Einwirkung zumindest einer Wärmeübertragungseinrichtung als Heizeinrichtung oder Kühleinrichtung charakterisiert. Bei der Heizeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Infrarot-Heizeinrichtung oder induktive Heizeinrichtung handeln. Andere Ausführungen sind denkbar.
Bei der indirekten Wärmeübertragung erfolgt der Wärmeübergang über zumindest einen Wärmeträger. Als diese können Festkörper, Fluide, insbesondere Flüssigkeiten und/oder Gase oder Gemische aus diesen und Dampf fungieren. Die Wärmeübertragung erfolgt dazu beispielsweise direkt an Medien führenden Leitungen, Wärmetauschern e. t. c. Als Wärmeträger kann dabei in besonders vorteilhafter Weise auf in der Vorrichtung zum Auftrag oder einer vorgeordneten Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen anfallende Prozessmedien zurückgegriffen werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist die einzelne Wärmeübertragungseinrichtung als Wärmetauscher ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung anhand einer Funktionsskizze den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftrag von Auftragsmedium mit einem Auftragsmedium-Versorgungssystem und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben dieser;
2a und 2b verdeutlichen beispielhaft unterschiedliche Möglichkeiten der Ausbildung einer Wärmeübertragungseinrichtung;
3 verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Signalflußbildes;
4 zeigt anhand einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung die zur Einstellung der unterschiedlichen Temperaturniveaus erforderlichen Größen.
Die 1 verdeutlich in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung 1 zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegbare Materialbahn in Form einer Faserstoffbahn F. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist beispielhaft ein Koordinatensystem an die Vorrichtung 1 angelegt. Die X-Richtung beschreibt dabei die Längsrichtung der Vorrichtung 1, welche mit der Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn F durch diese zusammenfällt. Die Y-Richtung beschreibt die Breitenrichtung, d. h. die Richtung quer bzw. senkrecht zur Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn F. Die Z-Richtung entspricht der Höhenrichtung und damit Erstreckung in vertikaler Richtung.
Die Vorrichtung 1 ist hier als separate Einrichtung dargestellt. Diese kann entweder als Online-Vorrichtung einer Maschine zur Herstellung von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen F, unmittelbar nachgeschaltet sein, wobei die Überführung der Faserstoffbahn dann direkt aus der Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen in die Vorrichtung 1 erfolgt. Alternativ kann die Vorrichtung 1 als Offline-Vorrichtung ausgeführt werden. In diesem Fall ist diese als separate Vorrichtung räumlich getrennt von der Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen F angeordnet und die durch den Auftrag vorzunehmende Beschichtung erfolgt zeitlich und örtlich getrennt von der Herstellung der Faserstoffbahn F selbst. Die Beschichtung kann einseitig oder beidseitig, jeweils ein- oder mehrschichtig erfolgen. Die Vorrichtung 1 umfasst dazu zumindest ein Auftragswerk 2 zum Aufbringen zumindest eines ein- oder mehrschichtigen frei fallenden Vorhanges 3 auf eine zu beschichtende Oberfläche 4. Dabei kann der Auftrag direkt auf die Oberfläche 4 der Faserstoffbahn F erfolgen. In diesem Fall entspricht die Oberfläche 4 einer der Faserstoffbahnseiten beim Durchlaufen durch die Vorrichtung 1. Bei indirektem Auftrag erfolgt die Beschichtung auf eine bewegbare Oberfläche, beispielsweise ein Band oder Walze, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche 4 der Faserstoffbahn F transportiert und abgibt. Andere Ausführungen sind denkbar. In der 1 ist ein Auftragswerk 2 dargestellt, welches derart angeordnet und ausgebildet ist, die Faserstoffbahnoberseite F_O direkt durch Auftreffen eines frei fallenden Vorhanges 3 auf diese zu beschichten. Das Auftragswerk 2 ist dazu oberhalb der Führungsbahn der Faserstoffbahn F und damit der Faserstoffbahn F bei Durchführung durch die Vorrichtung 1 angeordnet. Dargestellt ist ein Auftragskopf des Auftragswerks 2 mit in Schwerkraftrichtung ausgerichteter Abgabeöffnung 5 für Auftragsmedium. Das Auftragsmedium tritt aus dieser hier im freien Fall in Form des frei fallenden Vorhanges 3 aus. Denkbar ist auch eine Ausführung mit der Schwerkraftrichtung entgegengesetzt ausgerichteter Anordnung der Abgabeöffnung 5 und Führung des Auftragsmediums an einer geneigten Ebene bis zu einer Abrisskante, die am Auftragskopf ausgebildet ist. Eine weitere alternative Ausführung besteht in der Anordnung bzw. Zwischenordnung eines Übertragungselementes, beispielsweise einer geneigten Ebene in. Form eines eine Gleitplatte bildenden plattenförmigen Elementes, das zwischen Abgabeöffnung 5 aus dem Auftragswerk 2 und zur Beschichtung der Oberfläche 4 geschaltet ist.
Dem zumindest einen Auftragswerk 2 ist ein Auftragsmedium-Versorgungssystem 6 zugeordnet. Dieses umfasst eine mit dem zu versorgenden Auftragswerk 2 zumindest mittelbar strömungstechnisch koppelbare Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 zur Bereitstellung des erforderlichen Auftragsmediums. In dieser wird das Auftragsmedium hinsichtlich der Anforderung an die zu erzeugende Beschichtung der Faserstoffbahn F erzeugt bzw. aus den erforderlichen. Bestandteilen zusammengestellt, vermischt oder gesammelt und/oder gespeichert. Dieses wird über zumindest eine Entgasungseinrichtung 8 zum Auftragswerk 2 geführt. In der Entgasungseinrichtung 8 wird das Auftragsmedium durch Variation der dessen Zustand beschreibenden Zustandsgrößen Druck p und Temperatur T zum Sieden gebracht. Durch den Siedeprozess steigen Gasblasen im Auftragsmedium nach oben entgegen der Förderrichtung des Auftragsmediums auf. Das Auftragsmedium wird dann wieder direkt oder indirekt über weitere zwischengeschaltete Einrichtungen dem Auftragswerk 2 zugeführt. Die Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 umfasst im dargestellten Fall dazu neben einer Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 zur Bildung. beziehungsweise Erzeugung und/oder Speicherung des Auftragsmediums auch beispielsweise eine Auffangeinrichtung 10 für Auftragsmedium bei Führung dessen in einem geschlossenen Kreislauf vom Auftragswerk 2 zur Entgasungseinrichtung 8. Mit der Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 erfolgt die Bereitstellung des Auftragsmediums aus einer separaten Einheit, während die Auffangeinrichtung 10 als Bereitstellungseinheit für wiederverwertbares Auftragsmedium, welches bereits das Auftragswerk 2 verlassen hat, jedoch nicht aufgetragen wird, fungiert. Der geschlossene Kreislauf ist mit 11 bezeichnet und verbindet die Auffangeinrichtung 10 mit dem Auftragswerk 2, wobei die Verbindung unter Ausnutzung von Bestandteilen einer strömungstechnischen Verbindung zwischen der Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 und dem Auftragswerk 2 erfolgt. Die Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 ist über eine strömungstechnische Verbindung 12 mit dem Auftragswerk 2 verbunden.
Das Auftragsmedium, welches das Auftragswerk 2 passiert, jedoch nicht aufgetragen wird, läuft in die Auffangeinrichtung zurück. Dieses kann Medium umfassen, welches anfällt, wenn nicht aufgetragen wird und/oder Medium, das von den Seiten während des Auftragsvorganges anfällt. Dies kann entweder Ausschuss sein oder wiederverwendet werden. Bei hier dargestellter unmittelbarer Wiederverwendung wird dieses direkt in die Entgasungseinrichtung 8 geleitet. Im anderen Fall erfolgt eine Rückführung in die Auftragsmedium-Bildungseinheit 9, um dort noch einmal gefiltert zu werden.
Zur Gewährleistung stabiler Verhältnisse am aus dem Auftragswerk 2 austretenden frei fallenden Vorhang 3 ist das Auftragswerk 2 vorzugsweise in einem von einer Umhausung 14 begrenzten Raum angeordnet. Erfindungsgemäß wird das Auftragsmedium zwischen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 und dem Auftragswerk 2 mit zumindest zwei unterschiedlichen Temperaturen in unterschiedlichen Abschnitten in der strömungstechnischen Verbindung 12 beziehungsweise dem Kreislauf 11 geführt. Dabei wird zur Vermeidung der Kondensation von Fluid aus dem Auftragsmedium am Auftragswerk 2 und anderen Bauteilen der Vorrichtung 1 gegenüber Ausführungen aus dem Stand der Technik das Auftragsmedium innerhalb der strömungstechnischen Verbindung 12 zwischen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 und dem Auftragswerk 2 mit zwei unterschiedlichen Temperaturniveaus in unterschiedlichen Strömungsabschnitten geführt. Erfindungsgemäß wird die das Auftragsmedium charakterisierende Temperatur im Bereich des Auftragswerkes 2 gegenüber der Temperatur im Bereich der Entgasungseinrichtung 8, vorzugsweise innerhalb eines Strömungsabschnittes zwischen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 und Entgasungseinrichtung 8, angehoben.
Bezüglich der Realisierung dieser beiden unterschiedlichen Temperaturniveaus in den einzelnen Abschnitten der strömungstechnischen Verbindung 12 zwischen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 und Auftragswerk 2 besteht grundsätzlich eine Vielzahl von Möglichkeiten. Im einfachsten Fall werden diese durch die geeignete Anordnung zweier Wärmeübertragungseinrichtungen 15 und 16 realisiert. Eine erste Wärmeübertragungseinrichtung 15 ist dabei zwischen der Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 und einem Auslauf bzw. Austritt 17 aus der zumindest einen Entgasungseinrichtung 8 vorgesehen. Diese dient der Einstellung der Temperatur des Auftragsmediums auf eine Temperatur T₃ im Bereich der Entgasungseinrichtung 8. Im Bereich der Entgasungseinrichtung 8 bedeutet, dass diese Temperatur des Auftragsmediums entweder vor und/oder in dieser vorliegt. Die Wärmeübertragungseinrichtung 15 ist dazu zwischen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 und Entgasungseinrichtung 8 angeordnet, vorzugsweise dieser unmittelbar vorgeordnet. Die Temperatur T₃ ist dabei bereits am Eintritt in die Entgasungseinrichtung 8 gegeben. Die Temperatur T₃ wird im Bereich zwischen einschließlich 5°C bis 35°C, bevorzugt 15°C bis 30°C gewählt. Zur Verringerung des Kondensationsgrades im Bereich des Auftragswerks 2 oder Bestandteilen dessen wird dem Auftragsmedium im Bereich des Auftragswerkes 2 eine Temperatur T₄ aufgeprägt, die höher als die im Bereich der Entgasungseinrichtung 8 vorliegende Temperatur T₃ ist und im Bereich von einschließlich 25°C bis 45°C, besonders bevorzugt 30°C bis 40°C liegt. Daher wird beim Einschleppen warmer, feuchter Luftgrenzschichten in die klimatisierbare Kammer in den Auftragsbereich des Auftragswerkes 2 aufgrund der geringen Temperaturdifferenz kein Fluid aus diesen auskondensiert.
Das Auftragsmedium-Versorgungssystem 6 ist in der dargestellten Form sowohl in der auftragsfreien Betriebsweise der Vorrichtung 1 zum Führen von Auftragsmedium im geschlossenen Kreislauf 11 zwischen Auffangeinrichtung 10 und Auftragswerk 2 bis zur Ausbildung eines stabilen Vorhanges 3 als auch zur Bereitstellung von Auftragsmedium in der durch den Auftrag auf die Materialbahn charakterisierten Betriebsweise geeignet. Dabei kann das Auftragsmedium je nach Herkunft – Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 und/oder Auffangeinrichtung 10 – durch unterschiedliche Ausgangstemperaturen T₁ und T₂ charakterisiert sein. Die Temperatur des Auftragsmediums aus einer Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 ist hier mit T₁ bezeichnet. Die Temperatur des Auftragsmediums aus der Auffangeinrichtung 10 ist mit T₂ bezeichnet. Um das Auftragsmedium aus der Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 und der Auffangeinrichtung 10 mit konstanter und gleicher Temperatur der Entgasungseinrichtung 8 zuzuführen, werden diese von der Auffangeinrichtung 10 und der Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 zu dieser über eine von beiden strömungstechnischen Verbindungen 11, 12 gemeinsam nutzbaren Wärmeübertragungseinrichtung 15 geführt, an dieser auf die Temperatur T₃ gebracht und der Entgasungseinrichtung 8 zugeführt. Denkbar ist auch die Anordnung der Wärmeübertragungseinrichtung 15 in der Entgasungseinrichtung 8 oder die Zuordnung jeweils einzelner Wärmeübertragungseinrichtungen zu den jeweiligen strömungstechnischen Verbindungen zwischen Auffangeinrichtung 10 und Entgasungseinrichtung 8 sowie Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 und Entgasungseinrichtung 8.
Die zweite Wärmeübertragungseinrichtung 16 ist zwischen dem Eintritt 18 des Auftragsmediums in das Auftragswerk 2 und dem Austritt 17 aus der Entgasungseinrichtung 8 angeordnet. Mittels dieser wird das aus der Entgasungseinrichtung 8 austretende Auftragsmedium auf die Temperatur T₄ gebracht. Die einzelnen Temperaturniveaus werden dabei durch Erwärmen und/oder Abkühlen realisiert. Diese Vorgänge können direkt oder indirekt realisiert werden. Dabei kann gemäß einer ersten beispielhaften Ausbildung in 2a die Wärmeübertragung direkt frei von einem Wärmeübertragungsmedium erfolgen. In diesem Fall ist den einzelnen strömungstechnischen Verbindungsabschnitten, hier am Beispiel der Wärmeübertragungseinrichtung 15 der strömungstechnischen Verbindung zwischen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 und Entgasungseinrichtung 8 beispielsweise eine Kühleinrichtung 19 zugeordnet, die der direkten Kühlung des Auftragsmediums dient. Beispielhaft ist in der 2a ein Ausschnitt aus der strömungstechnischen Verbindung 12 wiedergegeben, wobei die Wärmeübertragungseinrichtung 15 hier als Kühleinrichtung 19 ausgeführt ist.
Ist eine Temperaturerhöhung zu erzielen, wie beispielsweise mit der zweiten Wärmeübertragungseinrichtung 16 zwischen Entgasungseinrichtung 8 und Auftragswerk 2 möglich, kann eine einzelne Wärmeübertragungseinrichtung 16 auch als reine. Heizeinrichtung ausgeführt werden. Als Heizeinrichtungen sind induktive Heizeinrichtungen, Infrarotheizeinrichtungen e. t. c denkbar.
Eine alternative Ausführung besteht in der Erwärmung/Abkühlung mittels zumindest eines Wärmeübertragungsmediums. In diesem Fall ist der Wärmeüberträger beispielsweise als Wärmetauscher 20 ausgeführt, über welcher das Wärmeübertragungsmedium 21 und das Auftragsmedium im Gleich- oder Gegenstrom oder Kreuzstrom geführt werden. Dargestellt ist beispielsweise eine Ausführung im Gleichstrom. Dabei kann die Führung einander entgegengesetzt oder aber in gleicher Richtung erfolgen. Allen Ausführungen gemeinsam ist, dass das Auftragsmedium nach Austritt aus dem Wirkbereich mit der Wärmeübertragungseinrichtung 15 die erforderliche Temperatur T₃ aufweist, mit der diese in die Entgasungseinrichtung 8 eingeleitet wird bzw. in der Entgasungseinrichtung 8 vorliegt.
Vorzugsweise erfolgt die Anordnung der Wärmeübertragungseinrichtungen 15 bzw. 16 möglichst räumlich nah zum jeweiligen Bereich, innerhalb dessen die erforderliche Temperatur des Auftragsmediums vorliegen soll. Dies bedeutet eine räumliche nahe Anordnung zur Entgasungseinrichtung 8 bzw. eine räumlich nahe Anordnung zum Auftragswerk 2.
Als Wärmeübertragungseinrichtung ferner können Wärmetauscher, lange Rohrleitungen zum Einsatz gelangen. Als Wärmeübertragungsmedium bei indirekter Wärmeübertragung sind Warmluft, Dampf und/oder Flüssigkeiten, die beispielsweise in anderen, einer vorgeordneten Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen erforderlichen Prozessschritten als Abfallprodukt anfallen, denkbar, wodurch hier ein optimales Energie-Management realisiert werden kann.
Die 3 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand eines Signalflussbildes ein mit der Vorrichtung 1 realisierbares erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben dieser. Dabei erfolgt bei Vorliegen einer auf eine gewünschte Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 und damit einen Start des Auftrages wenigstens mittelbaren charakterisierenden Größe in einem Verfahrensschritt A. Im Verfahrensschritt B erfolgt die Bereitstellung des erforderlichen Auftragsmediums in der für den jeweiligen Anwendungszweck erforderlichen Zusammenstellung in der Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 9 und Führung zur Entgasungseinrichtung 8 unter Zwischenschaltung des Verfahrensschrittes C zur Erwärmung/Abkühlung auf die erforderliche, gewünschte, in oder vor der Entgasungseinrichtung 8 vorliegende Temperatur T₃. In der Entgasungseinrichtung 8 erfolgt im Verfahrensschritt D die Entgasung. Das aus dieser austretende Auftragsmedium wird zum Auftragswerk 2 im Verfahrensschritt E geführt, wobei die Führung unter Erwärmung/Abkühlung in F auf die gewünschte Temperatur T₄ erfolgt. Aus dem Auftragswerk 2 tritt das Auftragsmedium dann in Form eines frei fallenden Vorhanges 3 im Verfahrensschritt G aus. Dabei wird nach dem Anlaufen bis zum Einstellen stabiler Verhältnisse, deren Vorliegen im Verfahrensschritt H geprüft wird, das Auftragsmedium in einen Kreislauf 11 vom Auftragswerk 2 zum Auftragswerk 2 geführt. Dazu wird in einem Verfahrensschritt I die Auffangeinrichtung 10 gegenüber dem Austrittsbereich des frei fallenden Vorhanges 3 zum Aufnehmen dessen positioniert und an die Entgasungseinrichtung 8 angekoppelt und das Auftragsmedium im Verfahrensschritt C an der Wärmeübertragungseinrichtung 15 gekühlt.
Liegen stabile Verhältnisse am Vorhang vor, kann die Auffangeinrichtung 10 in J deaktiviert und das Auftragsmedium kann nur noch über die Auftragsmedium-Bildungseinheit 9 bereitgestellt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die hier vorliegende Ausführung beschränkt. Entscheidend ist, dass zwischen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit 7 und Auftragswerk 2 das Auftragsmedium mit zwei unterschiedlichen Temperaturen in den einzelnen Abschnitten der strömungstechnischen Verbindung geführt wird, wobei im Bereich der Entlüftungseinrichtung 8 eine niedrigere Temperatur als gegenüber dem Auftragswerk 2 eingestellt wird.
Die einzelnen Temperaturen in den einzelnen Strömungsabschnitten können dabei gesteuert oder geregelt werden. Dazu ist gemäß 4 zumindest eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung 22 vorgesehen, welche beispielhaft für die Steuerung der Temperatur T₃ als Eingangsgrößen X_Ist eine, die Temperatur T₂ des Auftragsmediums in der Auffangeinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe und/oder eine die Temperatur T₁ des Auftragsmediums aus der Auftragsmedium-Bildungseinheit 7 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe sowie den Sollwert X_Soll des einzustellenden Temperaturwertes T₃ aufweist. Als Ausgangsgröße wird eine Stellgröße Y zur Einstellung der erforderlichen Temperatur T₃ in der Entgasungseinrichtung ausgegeben. Mit der Steuerung erfolgt kein Rücklauf bzw. keine Rückkopplung zwischen den Ist-Werten und den einzustellenden Sollwerten. Dazu sind ein Rücklauf bzw. eine Rückkopplung durch Vergleich des Ist- mit dem Sollwert und ein Ausgleich der Differenz erforderlich.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Auftrag von flüssigem bis pastösem Auftragsmedium auf eine Materialbahn
2: Auftragswerk
3: frei fallender Vorhang
4: Oberfläche
5: Ausgabeöffnung
6: Auftragsmedium-Versorgungssystem
7: Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit
8: Entgasungseinrichtung
9: Auftragsmedium-Bildungseinheit
10: Auffangeinrichtung
11: Kreislauf
12: strömungstechnische Verbindung
13: Raum
14: Umhausung
15: erste Wärmeübertragungseinrichtung
16: zweite Wärmeübertragungseinrichtung.
17: Austritt
18: Eintritt
19: Kühleinrichtung/Heizeinrichtung
20: Wärmetauscher
21: Wärmeübertragungsmedium
22: Steuer- und/oder Regeleinrichtung
X_ist: Ist-Wert
Y: Stellgröße
X_soll: Soll-Wert
F: Faserstoffbahn
T₁: Temperatur des Auftragsmediums der Auftragsmedium-Bildungseinheit
T₂: Temperatur des Auftragsmediums in der Auffangeinrichtung
T₃: Temperatur des Auftragsmediums im Bereich der Entgasungseinrichtung
T₄: Temperatur des Auftragsmediums im Bereich des Auftragswerkes
A–J: Verfahrensschritte
X, Y, Z: Koordinaten

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegbare Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn (F) in Form zumindest eines frei fallenden Vorhanges (3) mittels zumindest eines Auftragswerkes (2) und mit einem, dem Auftragswerk (2) zugeordneten Auftragsmedium-Versorgungssystem (6), umfassend zumindest eine mit dem Auftragswerk (2) strömungstechnisch verbundene Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit (7) und eine Entgasungseinrichtung (8); dadurch gekennzeichnet, dass diese derart betrieben wird, dass die Temperatur (T₃) des Auftragsmediums in der strömungstechnischen Verbindung (12) im Bereich der Entgasungseinrichtung (8) niedriger ist als die Temperatur (T₄) im Bereich des Auftragswerkes (2), wobei die Temperatur (T₃) im Bereich der Entgasungseinrichtung (8) im Bereich von einschließlich 5°C bis 35°C, bevorzugt einschließlich 15°C bis 30°C und die Temperatur (T₄) im Bereich des Auftragswerkes (2) zwischen einschließlich 25°C bis 45°C, vorzugsweise einschließlich 30°C bis 40°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragswerk (2) in einem von einer Umhausung (14) begrenzten Raum (13) angeordnet wird und das Auftragsmedium vor dem Eintritt in diesen auf die am Auftragswerk (2) einzustellende Temperatur (T₄) gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T₃) des Auftragsmediums im Bereich der Entgasungseinrichtung (8), insbesondere vor der Entgasungseinrichtung (8) oder in dieser eingestellt, vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T₄) des Auftragsmediums in der strömungstechnischen Verbindung (12) zwischen der Entgasungseinrichtung (8) und dem Auftragswerk (2) eingestellt, vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung des Auftragsmediums in Abhängigkeit von zumindest einer die Materialbahn und/oder die diese mitführenden Luftschichten und/oder den das Auftragswerk umgrenzenden Raum wenigstens mittelbar charakterisierenden Zustands- und/oder Prozessgröße erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsgrößen des das Auftragswerk (2) umgebenden Raumes in Abhängigkeit der Istgrößen (X_IST) dieser und eines zu erwartenden Wärme- und/oder Feuchtigkeitsgrades durch mit der Materialbahn bewegte Luftgrenzschichten eingestellt, vorzugsweise gesteuert, besonders bevorzugt geregelt werden.
Vorrichtung (1) zum direkten oder indirekten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegbare Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn (F), in Form zumindest eines frei fallenden Vorhanges (3) auf eine bewegbare Oberfläche (4) der Materialbahn oder eines Übertragungselementes mit zumindest einem Auftragswerk (2) und einem dem Auftragswerk (2) zugeordneten Auftragsmedium-Versorgungssystem (6), umfassend zumindest eine Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit (7) und eine dieser in Durchströmungsrichtung nachgeordnete Entgasungseinrichtung (8); dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der einzelnen Auftragsmedium-Bereitstellungseinheit (7) und der Entgasungseinrichtung (8) und/oder zwischen Entgasungseinrichtung (8) und. Auftragswerk (2) wenigstens eine Wärmeübertragungseinrichtung (15, 16) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7; dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Wärmeübertragungseinrichtung (15, 16) als Heizeinrichtung, insbesondere Infrarot-Heizeinrichtung, induktive Heizeinrichtung oder Kühleinrichtung (19) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8; dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Wärmeübertragungseinrichtung (15, 16) als Wärmeübertragungseinrichtung mit indirekter Wärmeübertragung über ein Wärmeübertragungsmedium (20), insbesondere Fluid, Gas, Wasser, Dampf, vorzugsweise als Wärmetauscher ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Wärmeübertragungseinrichtung (15, 16) separat steuerbar und/oder regelbar ist.