DE3335252C2 - Vorrichtung zum gleichmäßigen Verteilen einer Flüssigkeit in vorgegebener Breite - Google Patents
Vorrichtung zum gleichmäßigen Verteilen einer Flüssigkeit in vorgegebener BreiteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleich
mäßigen Verteilen einer Flüssigkeit in vorgegebener
Breite auf ein relativ zur Vorrichtung bewegtes bahnför
miges Substrat bzw. eine ebene Fläche, bestehend aus
einem Körper, in dem ein Kanalsystem vorhanden ist, das
stufenweise verdoppelnd, verzweigt und sich von einer
Eintrittsöffnung zu einer Vielzahl von Austrittsöffnun
gen erstreckt, die in einer Reihe quer zur Richtung der
relativen Bewegung des bahnförmigen Substrats bzw. einer
ebenen Fläche angeordnet sind.
Zum Bedrucken oder Einfärben von Warenbahnen, z. B. beim
Textildruck, aber auch zum Beschichten, ist es notwen
dig, das Auftragsmedium gleichmäßig über die Arbeits
breite zu verteilen. Es sind bereits eine Reihe von
Maßnahmen bekannt, wie man den Auftragseinrichtungen,
also z. B. Rakelanordnungen oder den Austrittsschlitzen
von Düsen, das fließfähige Material möglichst gleich
mäßig zuführt. Die Gleichmäßigkeit des Auftrages und
damit auch die Qualität der hergestellten Ware hängt
stark von der gleichmäßigen Druckverteilung des fließfä
higen Mediums über die Arbeitsbreite ab. Dazu ist es
aber wiederum erforderlich, daß über die gesamte Ar
beitsbreite an jeder Stelle die gleiche Menge an fließ
fähigem Material zur Verfügung steht. Das Problem ist
sehr schwierig zu lösen, insbesondere wenn man bedenkt,
daß z. B. bei Schablonendruckmaschinen Arbeitsbreiten von
mehr als 5 m vorhanden sein können. Noch größer werden
diese Schwierigkeiten, wenn man auf die Warenbahn nur
geringe Mengen des fließfähigen Mediums auftragen will,
da hier Ungleichmäßigkeiten in der Abgabe des fließfähi
gen Mediums sich sehr viel stärker bemerkbar machen.
Eine Vorrichtung mit den eingangs erwähnten Merkmalen
ist beispielsweise in der US 30 20 579 beschrieben.
Bei dieser zum Auftragen von Farbe auf eine ebene Fläche
gedachten Vorrichtung sind die Strömungskanäle zwischen
zwei parallelen Platten angeordnet. Sie liegen daher im
wesentlichen in einer Ebene. Bei Vorrichtungen, bei
denen die Strömungskanäle in einer Ebene liegen, besteht
eine Schwierigkeit darin, daß die jeweiligen Verzweigun
gen wirklich symmetrisch ausgebildet sein müssen, damit
am Austrittsschlitz über die gesamte Breite gleiche
Druckverhältnisse herrschen und gleiche Materialmengen
abgegeben werden. Dies spielt insbesondere beim Be
drucken und Beschichten von Warenbahnen eine große
Rolle, da hier bereits geringste Unterschiede sichtbar
werden können.
Es ist weiterhin aus der US 38 90 926 eine Vorrich
tung zum Auftragen eines Klebstoffes auf ein Substrat
bekannt, bei der ebenfalls Verzweigungskanäle in eine
Platte eingearbeitet sind.
Der Klebstoff wird in einzelnen Streifen auf das Sub
strat aufgetragen. Das Auftragen eines gleich- und
regelmäßigen Films ist mit dieser bekannten Vorrichtung
nicht zu erreichen.
Aus der älteren gegenüber dem Prioritätstag des vorlie
genden Patents nicht vorveröffentlichten DE- 32 00 171
A1 ist schließlich eine Vorrichtung zum Auftragen von
flüssigen, pastösen oder verschäumten Medien auf eine
Ware, vorzugsweise mittels einer Schlitzrakel, bekannt,
bei der das Medium in den Schlitz- oder Zuflußkanal über
Speiserohre zugeführt wird, die kaskadenförmig ausgebil
det sind, wobei in jeder Stufe Kanäle mit gleichem
Durchmesser verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung zum gleichmäßigen Verteilen einer Flüssigkeit mit
den eingangs erwähnten Merkmalen so auszugestalten, daß
mit ihr eine Flüssigkeit gleichmäßig über eine große
Breite verteilt werden kann, derart, daß trotz der
Verteilung über die große Breite der Druck nicht oder
nur geringfügig abfällt und an jeder Stelle gleichmäßig
bleibt. Die Vorrichtung sollte einfach herstellbar sein,
d. h. ein Kanalsystem besitzen, das in die Vorrichtung in
kostensparender Weise eingebracht werden kann und trotz
dem die erwünschte gleichmäßige Verteilung der Flüssig
keit gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß mit
den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentan
spruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungs
gemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen be
schrieben.
Mit der Erfindung ist die gleichmäßige Verteilung von
Flüssigkeiten verschiedener Viskositätsgrade und aufge
schäumten Flüssigkeiten gewährleistet. Durch das erfin
dungsgemäße Konstruktionsprinzip ist auch die Gleich
mäßigkeit für jede beliebige Breite gegeben. Die erfin
dungsgemäße Vorrichtung läßt sich leicht mit anderen
Einrichtungen kombinieren.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung konnten bisher
überraschende Ergebnisse erzielt werden, so war die
mögliche Breitenverteilung bei z. B. 2 m Arbeitsbreite
1 : 1000, d. h. bei einem Zulauf ergaben sich mit 2mm
Teilungsabstand 1000 Ausströmkanäle. Bei 6m Arbeitsbrei
te entspricht dies einer Teilungsmöglichkeit von
1 : 3000. Es ist ferner möglich, durch zwei parallel
angeordnete, mit dem halben Teilungsabstand gegeneinan
der versetzte Leisten den konstruktionsbedingten Tei
lungsabstand auf die Hälfte zu reduzieren bzw. durch
drei oder vier parallel nebeneinander gesetzte Leisten
zu dritteln oder zu vierteln. Es ist daher mit der
erfindungsgemäßen Einrichtung erstmals eine echte Brei
tenfeinverteilung mit absoluter Gleichmäßigkeit möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch in umgekehr
ter Strömungsrichtung, z. B. als Absaugvorrichtung oder
zur Rückführung von nicht verbrauchtem Überschuß, einge
setzt werden. Auch hier sei darauf hingewiesen, daß die
Absaugung bzw. Rückführung mittels entsprechender Pumpen
mengenmäßig dosiert werden kann. Aber nicht nur der
Einsatz mit einer umkehrbaren Pumpe, sondern auch in
Verbindung mit höhenverstellbaren kommunizierenden
Gefäßen kann die Erfindung sowohl für einen breitenver
teilten Auftrag als auch zur Rückführung eingesetzt
werden.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispiels
weise beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum
gleichmäßigen Verteilen einer Flüssigkeit, bei
welcher der das Kanalsystem aufnehmende Körper
durch geschichtete Platten gebildet wird;
Fig. 2 zeigt die Anordnung der Verzweigungskanäle in
einem zylindrischen Körper;
Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung
kombiniert mit einer besonderen Einrichtung zum
Aufbringen eines Druckes auf die Flüssigkeit;
Fig. 4 zeigt eine Kombination der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer Rollrakel bei einer
Schablonendruckmaschine;
Fig. 5 zeigt die Kombination der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer Streichrakel, ebenfalls
bei einer Schablonendruckmaschine und
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfin
dung.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vertei
lungsvorrichtung. Hier sind übereinandergeschichtete
Platten 10 bis 14 vorgesehen, in deren einer Fläche
jeweils die Verzweigungskanäle 15 bis 19 einer Verzwei
gungsstufe angeordnet sind. Die einzelnen Verzweigungs
kanäle können hier geradlinig vorgesehen sein, wobei der
Eintritt für die Flüssigkeit bei jedem Verteilungskanal
in der Mitte und die Austritte an den Enden liegen. Wie
man aus der Fig. 1 erkennen kann, wird der obere Ab
schluß jedes Verzweigungskanales durch die untere Fläche
der darüberliegenden Platte gebildet. Bei dem hier
dargestellten Beispiel wird die Flüssigkeit über ein
Rohr 20 der Vorrichtung zugeführt, wo sie dann erst
einmal in eine Kammer 21 eintritt. Von hier tritt sie
dann in die erste Verzweigungsstufe in der Platte 14
ein, die z. B. zwei Verzweigungskanäle 19 aufweisen kann,
von dort dann in vier Verzweigungskanäle 18 in der
Platte 13 usw., bis sie dann zur letzten Verzweigungs
stufe mit den Verzweigungskanälen 15 in der Platte 10
kommt. Aus den Verzweigungskanälen 15 strömt die
Flüssigkeit dann in das düsenartig ausgebildete Unter
teil ein, von wo aus der Austritt in die Warenbahn 22
erfolgt. Zusätzlich kann in diesem düsenförmigen Unter
teil 23 eine Masseleiste 24 vorgesehen sein, die mit
einem Magneten 25 zur Lageanordnung und Anpressung
zusammenwirkt. Zwischen dem Düsenunterteil 23 kann auch
eine Schablone, im vorliegenden Fall ist eine Rund
schablone 26 dargestellt, vorgesehen sein. Die Platten
10, 11, 12, 13, 14 und die Kammer 21 können von einem
Gehäuse 27 umgeben sein, das vertikal in einer Halterung
28 bewegbar angeordnet sein kann.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vertei
lungsvorrichtung. Hier sind in einem zylindrischen
Körper 29 Kammern 30 bis 37 eingearbeitet; diese Kammern
bilden die Verzweigungskanäle, wobei die Kanäle einer
Verzweigungsstufe immer mit den Kanälen der nächst
höheren und nächst tieferen Verzweigungsstufe verbunden
sind. Bei der Kammer 30, die die erste Verzweigungsstufe
darstellt, befindet sich der Anschluß an das Zufuhr
system für die Flüssigkeit. Nach außen werden die Kam
mern durch ein Rohr 38 abgeschlossen. Mit der Kammer 37
ist der Austritt 38 verbunden.
Gemäß Fig. 3 ist die Verteilungsvorrichtung einer Ver
drängerpumpenanordnung 39 vorgeschaltet. Diese Verdrän
gerpumpenanordnung 39 dient dazu, die Flüssigkeit unter
gleichmäßigem Druck über die gesamte Arbeitsbreite einem
Austritt zuzuführen. Die Verteilungsvorrichtung ist hier
wiederum etwas anders ausgebildet, und zwar so, daß die
einzelnen Verzweigungskanäle von den Oberflächen her in
einen Körper 40 eingearbeitet sind. Die Abdeckung er
folgt mittels Platten 41 und 42, wobei jedoch der erste
Verzweigungskanal 43 in ein Rohr 44 mündet. Dieses Rohr
44 ist drehbar in einer Schale 45 gelagert, so daß sich
das Rohr 44 zusammen mit der Verteilungsvorrichtung
verschwenken kann. Die Verschwenkung erfolgt in Abhän
gigkeit vom Druck im Raum 46. Die Flüssigkeit wird über
das Rohr 44 der ersten Verzweigungsstufe 43 zugeführt
und tritt über die Kante 47 gleichmäßig verteilt in den
Raum 46 ein.
Die Fig. 4 zeigt die Kombination der Verteilungsvorrich
tung 48 gemäß Fig. 1 mit einer Rollrakel. Die Rollrakel
ist mit 49 bzw. 49′ und die Halteleiste mit 50 bezeich
net. In Fig. 5 ist die Vorrichtung gemäß Fig. 2 mit
einer Streichrakel 51 kombiniert, wobei in Fig. 5 eine
Rundschablone 26 angedeutet ist. Selbstverständlich kann
aber auch eine Flachschablone verwendet werden. Fig. 6
schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform der
Verteilungsvorrichtung wieder in Kombination mit einer
Verdrängerpumpe 39. In diesem Fall sind die Verzwei
gungskanäle 52 in eine Gehäusehälfte 53 des Gehäuses für
die Verdrängerpumpe 39 eingearbeitet.
Wie man bereits aus den Darstellungen erkennen kann,
läßt sich die Verteilungsvorrichtung leicht mit anderen
Geräten kombinieren. So ist eine Kombination mit einer
Dosierpumpe für eine dosierte bzw. mengenmäßig definier
te Breitenverteilung, insbesondere bei der Geringmengen
auftragung, möglich. Es ist auch möglich, in der ersten
Verzweigungsstufe, d. h. bei der Grobverzweigung, eine
übliche Verrohrung vorzusehen und erst dann, wenn eine
weitere Verteilung mit Rohren nicht mehr möglich ist,
die Verteilungsvorrichtung zu verwenden. Zur Anpassung
an verschiedene Gerätekonstruktionen können die einzel
nen Verzweigungsstufen auch in beliebigem Winkel zuein
ander versetzt werden. Die Austrittsöffnung der Vertei
lungsvorrichtung kann als Schlitzdüse ausgebildet sein,
in der sich wiederum, wie bereits erwähnt, Kanäle mit
feinstem Durchmesser befinden können. Ein Druckaufbau
kann aber auch durch Kontakt oder Annäherungskontakt mit
einer zu beaufschlagenden glatten oder strukturierten,
durchlässigen oder porösen Fläche erfolgen. Macht man
mindestens eine der Verzweigungsstufen von außen zugäng
lich, so kann z. B. über Schieber die Arbeitsbreite der
Verteilungsvorrichtung verstellt werden. Es ist auch
möglich, die Verteilungsvorrichtung mit sich konisch
verjüngendem Breitenverteilungsquerschnitt auszubilden.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum gleichmäßigen Verteilen einer Flüssigkeit in vorge
gebener Breite auf ein relativ zur Vorrichtung bewegtes, bahnförmiges
Substrat bzw. eine ebene Fläche, bestehend aus einem Körper, in dem
ein Kanalsystem vorhanden ist, das, stufenweise verdoppelnd, verzweigt
und sich von einer Eintrittsöffnung zu einer Vielzahl von Austritts
öffnungen erstreckt, die in einer Reihe quer zur Richtung der relati
ven Bewegung des bahnförmigen Substrates bzw. einer ebenen Fläche an
geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem aus Strö
mungskanälen (15-19) und Verbindungskanälen besteht, die in
Teile des Körpers eingearbeitet sind, wobei die Verbindungskanäle die
Strömungskanäle (15-19) zweier Stufen miteinander verbinden und wobei gegebe
nenfalls die Querschnittsflächen der Strömungskanäle (15-19) von Stufe
zu Stufe kleiner werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe
der Strömungskanalquerschnittsflächen in jeder Verzweigungsstufe annä
hernd gleich groß ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strö
mungskanalquerschnittsflächen in jeder Verzweigungsstufe so dimensio
niert sind, daß die Flüssigkeit mit gleichbleibend großem
Strömungswiderstand die Vorrichtung durchfließen kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß übereinan
dergeschichtete Platten (10-14) vorgesehen sind, bei denen in minde
stens einer Oberfläche mindestens ein Strömungskanal, (15-19) eingear
beitet ist, der mit mindestens zwei Verbindungskanälen verbunden ist,
von denen jeder mit einem der darunterliegenden Strömungskanäle (15-19) bzw.
dem Austritt verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß zur Einstellung der Arbeitsbreite der Einrichtung mindestens
eine der Verteilungskanalebenen von außen zugänglich ist und mit ei
ner, allenfalls die Auslaßbreite verändernden oder schließenden Ein
richtung, z. B. einem Schieber (67), versehen ist.
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