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Vorrichtung zum Auftragen einer heissen Flüssigkeit
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Auftragen einer heissen Flüssigkeit, insbesondere einer Schmelze von Wachs, auf z. B. bedruckte Bögen.
In der Drucktechnik ist es vielfach gebräuchlich, die bedruckten Blätter oder Bögen mit Wachs zu überziehen, um den Druck gegen Beschädigung durch Verwischen, bei der Berührung mit andern Blättern od. dgl., zu schützen. Die bisher zu diesem Zwecke verwendeten Vorrichtungen sind jedoch nicht genügend wirksam und haben deshalb in der Praxis nicht vollständig entsprochen.
Bei einer bekannten Vorrichtung zum Spritzen von thermoplastischen Materialien wird die von einem beheizten Vorratskessel für das Spritzgut kommende Flüssigkeit über einen Verbindungsschlauch einer Spritzvorrichtung (Spritzpistole) zugeführt und von dieser mittels eines Druckluftstromes versprüht. Infolge der erheblichen Länge des Verbindungsschlauches muss dieser beheizt werden, um eine Verstopfung durch Erstarren des Materials zu vermeiden. Ferner lässt es sich hiebei nicht vermeiden, dass beim Abschalten der Vorrichtung noch Flüssigkeit im Schlauch zurückbleibt und gegebenenfalls nachtropft, was zu Verunreinigungen führen kann.
Die Erfindung bezweckt in erster Linie die Schaffung einer Vorrichtung zum Auftragen einer heissen Flüssigkeit, die sich durch hohe Leistungsfähigkeit auszeichnet und es ermöglicht, ein Abfärben von bedrucktem Material durch Aufbringen von Schutzüberzügen zuverlässig zu verhindern. Ferner löst die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung der erwähnten Art intermittierend bedienen zu können, ohne dass in den Arbeitspausen die Gefahr des Nachtropfens der Flüssigkeit auftritt. Dies wird erfindunggemäss dadurch erreicht, dass dem beheizten Vorratskessel ein von diesem vorzugsweise getrennt angeordneter Speisebehälter zugeordnet ist, an welchem Sprühköpfe befestigt sind, die unter der Wirkung des Druckluftstromes nach dem Saugheberprinzip arbeiten.
Unter nach dem Saugheberprinzip arbeitenden Sprühköpfen sind solche zu verstehen, von denen ein Saugrohr von oben her in die in einem Behälter befindliche Flüssigkeit hineinragt, so dass bei Aufhören der Saugwirkung die Flüssigkeit zur Gänze in den Behälter zurückströmt.
Die Verbindungsleitung vom Vorratsbehälter zum Speisebehälter enthält zweckmässig einen Regler, z. B. ein von einem Schwimmer betätigtes Ventil, welcher im Speisebehälter in an sich bekannter Weise einen im wesentlichen konstanten Flüssigkeitsstand aufrechterhält, so dass die Saugrohre der Sprühköpfe ständig in Flüssigkeit eintauchen. Der Vorratsbehälter kann im Wirkungsbereich seiner Heizeinrichtung eine Rohrleitung zum Erwärmen der Druckluft aufweisen. Der Speisebehälter ist zweckmässig als länglicher Trog ausgebildet, der sich im wesentlichen über die ganze Breite des zu besprühenden Gegenstandes erstreckt und in den die Saugrohre der Sprühköpfe hineinragen.
Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung hervor.
In dieser stellt Fig. 1 eine Aufsprühvorrichtung im Aufriss dar. Fig. 2 zeigt den Vorratskessel und Steuerungsteile dieser Vorrichtung, teilweise im Vertikalschnitt und teilweise im Aufriss.
Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2. Fig. 4 zeigt einen Sprühkopf im Querschnitt. Fig. 5 ist ein Schaltschema einer elektrischen Steuerung für die Vorrichtung.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Auftragen von heissen Flüssigkeiten ist mit einem Vorratskessel 10 ausgestattet, der mittels eines elektrischen Heizelementes 12 oder einer andern rasch regelbaren Wärmequelle aufgeheizt wird. Der Vorratskessel ist von einem Mantel 16 umschlossen, der auf einer Stütze 14 oberhalb eines als Hohlbalken 18 ausgebildeten langgestreckten Speisetroges montiert ist. Im Vorratskessel 10 ist ein Thermostat 20 angeordnet, der mit dem Heizelement 12 verbunden ist, um den Inhalt des Vorratskessels auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten. Ferner befindet sich im Vorratskessel ein Schwimmer 22, der durch eine Stange 24 mit einem Anzeigeorgan 26 verbunden ist.
Durch einen an der Stange 24
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befestigten Finger 30 kann ein Schalter 28 geschlossen werden, der eine am Mantel 16 oder an einer andern geeigneten, entfernten Stelle angebrachte Anzeigelampe 32 einschaltet.
Der Zwischenraum zwischen dem Vorratskessel 10 und dem Mantel 16 wird zum Erhitzen der zu den Sprühköpfen geführten Druckluft benützt. Gemäss Fig. 2 kann zu diesem Zwecke ein schraubenförmig gewundenes Rohr 34 verwendet werden, durch das die von einer (nicht gezeichneten) Quelle gelieferte Luft nach ihrem Einlass durch ein Ventil 36 strömt. Man erkennt, dass dieser Zwischenraum auch allseits bis auf einen Einlass und einen Auslass für die Luft geschlossen werden kann, wobei sich dann die Rohrschlange 34 erübrigt. In diesem Falle nimmt die durchströmende Luft unmittelbar von den Wänden des heissen Vorratskessels 10 und von dem Heizelement 12 Wärme auf. Hiebei können die Ein- und Auslassöffnungen für die Druckluft den die Rohrleitung 34 aufnehmenden Öffnungen 38 und 40 im Mantel 16 entsprechen.
Die heisse oder erhitzte Luft verlässt den beheizten Zwischenraum und gelangt durch ein Rohr 42 zu einem mittels eines Solenoids betätigbaren Ventil 44, das von einer entfernten Stelle her durch elektrische Signale geöffnet oder geschlossen werden kann. Im vorliegenden Falle werden die elektrischen Signale mittels eines nicht gezeichneten Schalters gegeben, der beim Durchgang eines bedruckten und zu besprühenden Bogens durch eine bestimmte Stelle der Druck- und Aufsprühmaschine betätigt wird.
Zu diesem Zwecke kann beispielsweise durch einen auf einem Förderband 48 liegenden Bogen 46 aus Papier oder Karton ein nicht gezeichneter, schräg stehender Hebel nach unten gedrückt werden, der einen Schalter betätigt, der seinerseits das Solenoid des Ventils 44 erregt, wodurch das Ventil geöffnet wird, so dass Luft zu den Sprühköpfen strömen kann. Wenn das Ende des Bogens 46 die Steuerstelle verlassen hat, kehrt der Hebel in seine Ruhelage zurück, wodurch, wie später noch genauer erläutert wird, die Zufuhr von Luft zu den Sprühköpfen gesperrt wird.
Bei einer andern Ausführungsform der Erfindung werden ein elektronisches Auge (lichtelektrische Zelle) und ein Lichtstrahl verwendet, der beim Durchgang eines Druckbogens durch den Strahlenweg unterbrochen wird, wobei die Erregung des Solenoids des Ventils 44 in an sich bekannter Weise durch die Unterbrechung des Lichtstrahles ausgelöst wird.
Im Vorratskessel 10 wird Paraffinwachs geschmolzen, das durch ein Rohr 50 und ein handbetätigtes Ventil 52 zu einem durch ein Solenoid betätigbaren Ventil 54 fliesst, dessen Solenoid mit einem Schalter 55 (Fig. 5) an der Druckpresse in der Weise verbunden ist, dass das Ventil 54 bei laufender Druckpresse offengehalten wird und bei Stillsetzung der Druckpresse schliesst. Diese Sicherheitsmassnahme verhütet ein gelegentliches Überlaufen von Wachs aus dem Speisetrog 18 auf das Gestell oder das Werk der Druckpresse.
Das geschmolzene'Wachs fliesst von dem Solenoidventil 54 zu einem Auslassventil 56 (Fig. 2), das von einem mit einem Schwimmer 58 verbundenen Hebelsystem gesteuert wird. Der Schwimmer schwimmt auf der Oberfläche der im Speisetrog 18 befindlichen Flüssigkeit 60 und bewirkt, dass sich bei Verbrauch von Schmelzflüssigkeit das Ventil 56 öffnet und aus dem Vorratskessel 10 weitere Flüssigkeit zufliesst. Der Trog 18 hat in der praktischen Ausführung vorzugsweise quadratischen Querschnitt, z. B. mit einer Seitenlänge von etwa 5 cm, und wird während des Betriebes etwa bis zur halben Höhe (etwa 2, 5 cm) mit Flüssigkeit (geschmolzenes Wachs) gefüllt gehalten.
An einem Ende des Troges 18 ist eine Öffnung 62 vorgesehen, die als Zugang zum Schwimmer 58 und zum Auslassventil 56 und für die Entlüftung des Troges 18 dient, um einen einwandfreien Betrieb der Sprühvorrichtung zu gewährleisten. Der Trog 18 ruht beispielsweise auf Stützen 63.
An einer Seitenwand des Troges 18, vorzugsweise an der den Sprühdüsen gegenüberliegenden Seitenwand, sind streifenförmige Heizelemente 64 und 66 befestigt. Eines dieser Heizelemente, zweckmässig das untere 64, ist mit dem Heizkörper 12 des Vorratskessels 10 parallel geschaltet und so bemessen, dass im Trog 18 im wesentlichen die gleiche Temperatur wie im Vorratskessel herrscht. Das andere Heizelement, zweckmässig das obere 66, ist an einen Zeitschalter angeschlossen und wird hauptsächlich zur Aufheizung oder Vorheizung verwendet. Beispielsweise kann der Zeitschalter so eingestellt werden, dass er das Heizelement 66 etwa 30 Minuten vor der beabsichtigten Inbetriebnahme der Druckpresse und der Aufsprühvorrichtung einschaltet.
Die eigentliche Sprühvorrichtung umfasst, wie die Fig. 1, 2 und 3 erkennen lassen, einen oder mehrere Sprühköpfe 68, die am Speisetrog 18 befestigt sind, wobei sich von jedem Sprühkopf ein Rohr 70 bis unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Trog 18 erstreckt. Am Sprühkopf ist ausser der Rohrleitung 72 für die Flüssigkeit noch eine Rohrleitung 74 für Druckluft vorgesehen, die an eine Hauptleitung 76 angeschlossen ist, welche ihrerseits mit dem solenoidbetätigten Luftventil 44 verbunden ist.
Fig. 4 zeigt den Aufbau des Sprühkopfes 68 mit seinen Einzelteilen im Querschnitt. Die Druckluft wird dem Sprühkopf 68 durch die Rohrleitung 74 zugeführt und strömt durch einen Kanal 78 im Oberteil 80 des Sprühkopfes.
Der Kanal 78 mündet in eine zwischen einem unteren Ringteil 84 des Sprühkopfes und dem Oberteil 80 ausgebildete Kammer 82. In einem Innenteil 88 des Sprühkopfes ist ein enger Kanal 86 (oder mehrere) zur Verbindung der Ringkammer 82 mit einer Innenkammer 90 vorgesehen. Die Druckluft tritt aus der Kammer 90 durch die enge Kreisöffnung 92 des Innenteiles 88 aus.
Aus dem Flüssigkeitsvorrat im Trog 18 wird durch das Rohr 70 geschmolzenes Wachs oder
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eine andere heisse Flüssigkeit angesaugt (Fig. 3).
Das Wachs gelangt durch das Rohr 72 zum Sprühkopf 68 und tritt in diesen durch einen Kanal 94 ein. Durch einen Verengungseinsatz 98 wird eine Kammer 96 gebildet, deren Weite bis zum Auslassende stufenweise abnimmt. Die an der Düsenöffnung 100 sehr rasch vorbeiströmende Luft erzeugt einen Unterdruck, durch den das geschmolzene Wachs aus der Düse herausgesaugt wird, um sodann ausserhalb des Sprühkopfes zerstäubt zu werden.
Die Druckluft strömt ausserdem aus der Kammer 82 durch Kanäle 102 in der Mitte von vorragenden Sprühkopfansätzen 104, welche die Düsenöffnung 100 mit Abstand umgeben, und tritt aus jedem dieser Ansätze durch eine gegen die Sprühkopfachse geneigte Öffnung 106 aus.
Der auf diese Weise entstehende Luftstrom schneidet den aus der Mitte des Sprühkopfes austretenden Kegel von Luft und Wachs und verbreitert ihn zu einem weiten, aber sehr feinen Sprühkegel. In Fig. 3 ist beispielsweise angenommen, dass der Sprühkegel 1 08 Wachs auf einen mittels eines Förderbandes 48 vorgeschobenen bedruckten Papierbogen 46 aufsprühen soll.
Bei einer bevorzugten Art des Betriebes der erfindungsgemässen Vorrichtung wird der Vorratskessel 10 mit dem zu erhitzenden Material, z. B. Paraffinwachs, beschickt. Das Wachs wird in den Vorratskessel'in Form von Flocken, Stücken oder Spänen eingebracht. Sodann wird das Heizelement 12 unter Strom gesetzt, um das Wachs zu schmelzen, und gleichzeitig wird auch das Heizelement 64 des Troges 18 eingeschaltet, um den Trog 18 und die Sprühdüsen vorzuwärmen. Wenn die Vorrichtung über Nacht mit Wachs gefüllt ausser Betrieb war und wieder in Betrieb genommen werden soll, kann der Zeitschalter (Fig. 5) so eingestellt werden, dass das Vorheizelement 66 im Trog 18 schon früher eingeschaltet wird.
Wenn das Wachs in der Vorrichtung geschmolzen ist und die richtige Verarbeitungstemperatur, die zwischen etwa 43 C und 205 C liegen kann, erreicht hat, wird die Druckpresse angelassen, und das Bedrucken der Bögen beginnt.
Sobald der erste bedruckte Bogen die bereits erwähnte Steuerstelle erreicht, bewegt er einen Druckhebel oder unterbricht er einen Lichtstrahl, wodurch ein Schalter 110 (Fig. 5) betätigt wird, der einen Stromkreis schliesst, über den das Solenoid des Luftventils 44 erregt wird. Das Ventil 44 gibt dann den Weg der Druckluft von der Quelle in die Druckleitung 76 frei, aus der die Druckluft zu den einzelnen Sprühköpfen 68 gelangt. Jeder Sprühkopf kann gegebenenfalls mit Hilfe eines Ventils 112 (Fig. 1 und 2) einzeln abschaltbar sein, so dass nach Belieben jeweils ein einzelner Sprühkopf oder eine gewünschte Vielzahl davon betrieben werden kann.
Wenn die Druckluft durch den Sprühkopf 68 strömt, entsteht an der Wachsausströmdüse 100 ein Unterdruck, durch den aus dem Trog 18 Wachs zur Düse gesaugt wird. An der Düse wird das Wachs in feine Kügelchen zerstäubt, die an der Luft vor dem Auftreffen auf den Papierbogen 46 erstarren. Die feinen Wachskügelchen haften an dem bedruckten Bogen und verhindern wirkungsvoll ein Abfärben der nur teilweise getrockneten Druckfarbe und ein Zusammenkleben der Bögen. Die Wachskügelchen verleihen dem bedruckten Bogen Glätte und Glanz und bewirken ein leichtes Gleiten der Bögen aneinander.
Wenn aus dem Trog 18 geschmolzenes Wachs abgesaugt wird, wird der Vorrat in dem Trog unter der Steuerwirkung des vom Schwimmer 58 betätigten Ventils 56, welches aus dem Vorratskessel 10 Wachs nachströmen lässt, fortlaufend ergänzt. Sobald der Stand im Vorratskessel 10 niedrig wird, schaltet der Schwimmerstab 24 das Anzeigelicht 32 ein und macht dadurch auf die Notwendigkeit des Nachfüllens von Wachs in den Vorratskessel aufmerksam.
Wenn das Ende des bedruckten Bogens, der natürlich sehr klein sein kann, aber auch grössere Abmessungen bis zur Grösse breiter Papierrollen od. dgl. haben kann, die Steuerstelle durchläuft, bewirkt der freigegebene Druckhebel oder Lichtstrahl das Schliessen des Solenoidventils 44, wodurch der Zustrom von Druckluft zu den Sprühköpfen unterbrochen wird. Infolgedessen wird die Sprühwirkung an den Sprühköpfen augenblicklich beendet, wodurch einer der Hauptvorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielt wird, nämlich die Vermeidung des Aufsprühens von Flüssigkeit über den Papierrand hinaus und die Ausschaltung jeglichen Nachtropfens.
Dies ist deshalb möglich, weil das Wachs durch Unterdruck zur Sprühdüse emporgehoben wird und im Augenblick des Aufhörens des Unterdruckes das Gewicht der Wachssäule in dem Rohr 70 ein Zurückfliessen des Wachses von der Düse in den Trog 18 zur Folge hat.
Wie bereits erwähnt, erstarrt das aus der Düse 100 ausströmende Wachs schnell an der Luft und trifft auf dem Bogen in Form feiner Kügelchen auf, die an dem Bogen in einer dünnen Schicht haften bleiben. In der Zeichnung ist zwar eine den Papierbogen von oben her besprühende Vorrichtung dargestellt, doch kann die Anordnung selbstverständlich auch so getroffen werden, dass die Sprühköpfe das Wachs auf die Unterseite eines oberhalb der Vorrichtung vorbeigeführten Bogens oder auf einen an der Längsseite bzw. vor der Vorrichtung vorbeigeführten Bogen aufsprühen.
Die Menge des auf einen Bogen aufgetragenen Wachses kann in einfacher Weise durch Erhöhen oder Erniedrigen des Druckes der Förderluft verändert werden. Eine Erhöhung des Luftdruckes bewirkt den Durchgang einer grösseren Luftmenge durch die Düse, wodurch auch eine grössere Wachsmenge angesaugt und versprüht wird. Eine Erniedrigung des Luftdruckes hat natürlich die gegenteilige Wirkung.
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Obgleich als Ausführungsbeispiel der Erfindung besonders eine Vorrichtung zum Aufsprühen von Wachs beschrieben worden ist, kann eine solche Vorrichtung ebenso für ähnliche andere Zwecke angewendet werden. Mit der beschriebenen Vorrichtung können Flüssigkeiten, Emulsionen, Suspensionen und Dispersionen, sowohl heiss als auch kalt, aufgesprüht werden. So können gemäss der Erfindung, die sich besonders, aber nicht ausschliesslich für die Anwendung in der Drucktechnik eignet, z. B. Wachsemulsionen, Farben, Lacke, Firnisse, heisses oder kaltes Wasser u. dgl. aufgetragen werden.
Das Besprühen kann im Rahmen der Erfindung auf Papier, Karton, Pappe, Kunststoffblätter, Hartfaserplatten und ähnliche Materialien erfolgen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Auftragen von Überzugsmaterialien weist hinsichtlich ihres Aufbaues, ihrer Steuerung und ihrer Arbeitsweise neuartige Merkmale auf, die im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens verschiedentlich abgewandelt werden können.
Nach der Erfindung können in der Praxis ausser geschmolzenem Paraffinwachs auch andere Stoffe, wie geschmolzene Pflanzenwachse (Car- nauba), Bienenwachs, die unter normalen Bedingungen festen Kunstwachse der Polyäthylenglykoltype und andere Kunstwachsstoffe, aufgesprüht werden. Eine andere im Rahmen der Erfindung verwendbare wichtige Stoffklasse sind Kunstharze, die bei wesentlich höheren Temperaturen als Zimmertemperatur schmelzen, aber bei Zimmertemperatur fest sind. Polyäthylen, Polyamid und eine grosse Zahl von andern Kunstharzen haben diese erwünschten Eigenschaften und können entweder für sich allein oder mit einem andern Kunststoff gemischt oder auch in Gemischen mit einem natürlichen oder synthetischen Wachs verwendet werden.
Die Kunststoffe haben den Vorteil, dass sie sich mit den Druckfarben vertragen und daher sehr bald überdruckt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Auftragen einer heissen Flüssigkeit, insbesondere einer Schmelze von Wachs od. dgl., auf z. B. bedruckte Bögen, welche die von einem beheizten Vorratskessel kommende Flüssigkeit mittels eines Druckluftstromes versprüht, dadurch gekennzeichnet, dass dem beheizten Vorratskessel (10) ein von diesem vorzugsweise getrennt angeordneter Speisebehälter (18) zugeordnet ist, an welchem Sprühköpfe (68) befestigt sind, die unter der Wirkung des Druckluftstromes nach dem Saugheberprinzip arbeiten.