CN104661760A - 用于涂覆系统的可切换槽阀、涂覆系统和涂覆方法 - Google Patents

Abstract

已知一种用于涂覆设备（10）的用于控制浆状涂覆材料的输送的可切换槽阀（30）。所述阀（30）具有阀孔（32），其结合于阀主体（24）中并在阀长度方向（4）上定向，阀控制杆（40）位于该阀孔中。该阀控制杆可旋转以在通过位置与关闭位置之间切换并且通过支承面（44）安装在阀孔（32）中。为了缓和由进入阀孔（32）与支承面（44）之间的支承间隙的涂覆材料引起的故障，根据本发明，至少一个接收空间（60a、60b、60c）结合于阀孔（32）的在供应通道（18）与冲模通道（20）之间的内圆周面（34）中，以接收涂覆材料。所述阀可具体用于电池制造中，用于涂覆含有电化学活性粒子的涂覆材料。

Description

用于涂覆系统的可切换槽阀、涂覆系统和涂覆方法

技术领域

本发明涉及用于涂覆设备的可切换出口阀，用于控制浆状涂料的输送。此外，本发明还涉及具有可切换槽阀的涂覆设备和用于涂覆表面的方法。

背景技术

现有技术中已知用于涂覆设备的普通的可切换槽阀。这个类型的阀具有阀孔，在阀延伸方向上对齐，位于阀主体中，并且供应通道通入其而喷嘴通道从其引出，从而连接到涂覆设备的槽式喷嘴。布置在已知槽阀的阀孔中的是阀控制杆，其安装在阀孔中，从而围绕旋转轴可旋转，该旋转轴在阀延伸方向上延伸并且被阀通道穿入，该阀通道设置有沿着阀控制杆的外侧沿轴向延伸的通道入口和同样的相对的通道出口，前者和后者通过穿过阀控制杆的阀通道互相连接。

在这些已知的槽阀的情况下，通过电机，阀控制杆能够在通过位置与关闭位置之间旋转。在通过位置时，阀控制杆布置成使得通过供应通道供应的涂覆材料能够行进通过通道入口到阀通道中，并且从那里通过通道出口到喷嘴通道中，从这按照对涂覆设备的槽式喷嘴的预期使用进行供应。相反地，在关闭位置时，通过阀控制杆，喷嘴通道与供应通道隔离，这样就中断了涂覆材料的配置。

为了安装阀控制杆在阀孔中，阀控制杆在其外侧上具有支承面，用于安装在阀控制杆的两个部分圆周的区域中，在通道入口与通道出口之间，支撑在阀孔的圆周面上。因为阀控制杆是可旋转的，在支承区域中仍然有在这些支承面与阀孔的内圆周面之间的最大为100微米的支承间隙。

普通的槽阀用于以目标方式控制涂覆材料通过槽式喷嘴的输送。为此目的，它们在槽式喷嘴的上游，并且，通过阀控制杆的旋转，实现涂覆材料向槽式喷嘴供应的暂时中断。具体地，这用来通过槽式喷嘴输送涂覆材料并且用来以替代方式中断输送。

具体地，具有普通槽阀的普通涂覆设备用在电池的制造中。在这个内容中，它们用作配置浆状涂覆材料，其具体包含电化学活性粒子，例如石墨粒子，例如薄层形式的。具体地，该层可以用作电极层，直接在电池的适当集电极上。然而，在本发明的情境中，涂覆还可以理解成暂时应用到支撑基底上，例如辊子或平坦的支撑基底上，例如，按照预期用途，由涂覆材料形成的层在稍后的生产步骤中从该基底被再次去除，例如，可以设想用于然后应用到集电极条上。

除了配置具有电化学活性粒子的涂覆材料用于电池的制造，这个类型的涂覆设备也可以用于以这种方式制造燃料电池的电催化层。在这种情况下，具体地，包含催化剂粒子（贵金属、拉内镍、碳化钨、硫化钼、硫化钨或类似的合适材料）作为电化学活性粒子且可以催化燃料例如氢或甲醇的低温燃烧的涂覆材料可以被处理。

在普通涂覆设备的情况中，浆料贮存槽通常安置在槽式喷嘴的上游，涂覆材料从浆料贮存槽供应给槽阀和下游的槽式喷嘴。这里能想得到两种结构设计，其中浆料贮存槽自身受压力冲击以把涂覆材料压向槽阀的方向的设计以及其中独立的电机驱动的输送装置（例如泵）安置在浆料贮存槽与槽阀之间的设计。

在本发明的情境中，槽阀被理解成这样的阀，其中，供应通道、喷嘴通道和阀通道穿过阀控制杆，在横向于输送方向的维度中呈现比在相对于其以垂直方式延伸且同样横向于输送方向的维度中大得多的长度。根据本发明的槽阀的定义，各个通道在阀长度方向上的长度至少比横向于阀长度方向的长度大4的因数。对于阀控制杆，假设它在阀长度方向上的长度呈现为至少是阀控制杆的平均半径的4倍，沿着该阀长度方向，阀通道穿过所述阀控制杆。优选且最普遍地，阀控制杆的长度（沿着其被阀通道穿过）比阀控制杆的半径大更大的因数，优选大至少为10的因数。

阀控制杆的半径与一方面是直径之间，另一方面是与长度之间的所提相关性实际上引起难题。例如，已经显现出来，随着工作时段增长，进入阀孔的内圆周与阀控制杆的支承面之间的狭窄空隙的涂覆材料引起重新调整槽阀所需的动量波动。

这是由许多涂覆材料特别是在电池制造环境中使用的涂覆材料在高剪切载荷下粘度增大的趋势所引起的，取决于剪切的程度和持续时间（抗流变形态）。涂覆材料保持在阀孔的内圆周面与支承面之间的残余越久，它们的粘度就越大。实际上，在一定的工作时段之后，设在普通槽阀上的用于切换该槽阀的致动器不再能够实现可靠的阀切换操作，从而，必须中断涂覆设备的使用并且必须清理阀孔。

发明内容

本发明的目的是改进普通类型的可切换槽阀，从而，所述槽阀以免维护的方式更长时段地工作。

根据本发明实现这个目的，为了从支承面与阀孔内圆周面之间的支承间隙接收涂覆材料，在供应通道与喷嘴通道之间在阀孔内圆周面中结合有至少一个接收空间。

根据本发明的槽阀呈现普通槽阀的上述特征。阀主体优选为金属主体，阀孔具体使用金属切削加工而结合于其中。阀孔自身是旋转对称的，并且优选为圆柱形空隙，其长度是平均半径的至少4倍。阀孔不是不可避免地必须呈现圆柱形状，而是也可以是例如锥形。供应通道通向阀孔，喷嘴通道从阀孔开始，其中，这两个通道经由槽型孔口连接到阀孔，该孔口基本上在阀长度方向上延伸。阀孔的绝对长度以及供应通道和喷嘴通道在阀孔和阀通道圆周面的区域中的大致相同的宽度是至少30毫米，优选为至少100毫米。取决于应用的目的，阀孔的长度或者各个通道的宽度分别可以高达2000毫米和更大。阀孔的平均直径特别是圆柱形阀孔的直径优选为小于30毫米。供应通道的口和通入喷嘴通道的出口的宽度优选为分别超过或者至少是相应的口或出口的高度的4倍。

按照本发明提供的该至少一个接收空间设置为阀孔圆周面区域中的凹陷，并且因此从支承间隙和阀控制杆的外支承面向外延伸。虽然支承间隙优选地显示出小于100微米的平均宽度，特别优选为小于50微米，但是它在至少一个接收空间的区域中扩大了该接收空间的深度。该接收空间优选地显示出在径向方向上的至少1毫米的深度，优选为至少3毫米。

由于该至少一个接收空间，在阀孔内圆周面上设置至少另一个点，在供应通道的孔口与喷嘴通道的孔口之间，在此，阀孔的内圆周面被中断。这里，该接收空间优选地由在阀长度方向延伸且具有所提深度的接收凹槽形成。作为替代，也可以在阀孔内圆周面上设置多个接收空间，它们互相对齐或者布置成沿着圆周方向相互偏置。优选地，一个接收空间或多个接收空间延伸经过阀长度方向上的支承面长度的至少80%的长度，在这种意义上讲，当从阀长度方向看时，支承面被看做仅仅是设置在阀通道的互相对立的端部之间的面。

在实践中，该至少一个接收空间或多个接收空间具有的效果是，最开始描述的由于阀控制杆的剪切和由此导致的刚性移动而引起的涂覆材料变僵硬的问题不出现或者不会相同程度地出现。该接收空间或多个接收空间允许先前受大剪切应力的涂覆材料得以接收并且由此从支承间隙中被去除。

防止或缓解目前所提问题的接收空间的存在的理由不能明确地陈述。在不受到下面将陈述的有关效率的考虑的限制的情况下，本发明的作用方式部分地可以暂时地解释成先前受特别大的剪切应力作用的涂覆材料能够转移到接收空间。这个效果还能够部分地解释成，特别地，积聚在接收空间中的弹性涂覆材料在槽阀的通过位置和关闭位置上不同地受压缩和/或加压，从而，由于以固定的暂时循环发生的接收空间中的涂覆材料的松弛，也引起涂覆材料在支承间隙中的移动，归因于此，先前受大的剪切应力作用的涂覆材料被压回到涂覆材料的流动通路中。

已经证明，几乎不受接收空间布置在阀孔内圆周上的位置的限制可实现有利效果，该接收空间优选地构造成连续的接收凹槽。通过这种方式，本发明包括结构实施例，它们具有总是仅仅可连通地连接支承间隙的接收空间，与阀位置无关。然而，还包括这样的结构实施例，其中在关闭位置或通过位置中的至少一个接收空间连通地连接到阀控制杆的通道入口或通道出口。在这些结构实施例的情形中，所提的积极效果大概至少可以解释成，在槽阀的各个其它位置中，在两侧连通地仅仅连接到支承间隙的接收空间在关闭位置或通过位置中直接连接到通道入口或通道出口并且由此可以被流入通过位置的涂覆材料冲洗。这可能导致涂覆材料的先前受大剪切应力作用的部分重新加入到涂覆材料流中并因此被带走。

其中至少一个接收空间的配置和阀通道的通道入口的结构实施例构造且相互适应成是的在阀控制杆的关闭位置中在所提接收空间与供应通道之间存在连通连接的结构实施例由于特别有效而显现出来。在实验中，这类配置正好已经引起切换阀所需的动量随着运行时段增长仅仅稍微增大，并且因此能够实现涂覆设备的长期无中断操作。

为了实现这个连通连接，特别是在供应通道与接收空间之间，阀控制杆上的圆周方向上的槽状通道入口的高度优选为大于阀控制杆上的槽状通道出口的高度。阀通道因此优选为呈现逐渐变小的截面面积。

本发明此外还涉及以连续方法用浆状涂覆材料涂覆表面的涂覆设备。这个设备包括用于经由供应通道供应涂覆材料的供应单元，这个供应单元优选为包括增压的浆料贮存槽或无压力的浆料贮存槽和泵装置。这样的涂覆设备还包括可切换阀、喷嘴通道和槽式喷嘴，该喷嘴通道在槽阀的下游，该槽式喷嘴在喷嘴通道的下游用于姜涂覆材料配置到要涂覆的表面上或有时到要涂覆的基底上。槽阀以上面描述的方式配置。

该供应单元优选为包括浆料贮存槽，在其中保持准备适合于电池的制造的涂覆材料，也就是说，具体为具有可用在电极制造中的电化学活性粒子的涂覆材料。

本发明此外还涉及一种涂覆表面的方法，在其中，使用所描述的涂覆设备。这是优选为一种输送形成电池电极的涂覆材料的方法。

附图说明

除权利要求之外，还从本发明的用附图描述的优选示范性实施例的下列描述获得本发明的更多方面和优点，其中：

图1以截面视图示出按照本发明的一种涂覆设备， 和

图2a、2b以截面侧视图示出图1的涂覆设备的槽阀，处于通过状态和关闭状态。

具体实施方式

图1以截面视图示出按照本发明的一种涂覆设备10。

涂覆设备10用于配置涂覆材料，其在被配置之前存储在浆料贮存槽12中。按照预期用途，涂覆材料涂在基底14上，沿着箭头2的方向把基底连续传输通过涂覆设备10。 涂覆设备10设置有槽状配置喷嘴16用于配置涂覆材料，在当前情况下，该喷嘴呈现300毫米的宽度。 取决于应用目的，此处，30毫米与2000毫米之间和更大的宽度是可能的。

可切换槽阀30设在浆料贮存槽12与槽式喷嘴16之间。 所述可切换槽阀30主要由主体24中的大致圆柱形阀孔32以及插在阀孔32中的阀控制杆40形成。

通过致动器（未示出）例如电动机、液压致动器或气动致动器，阀控制杆40可以围绕在阀长度方向上对齐的阀轴线4旋转。由于此，槽阀30可以选择性地处于通过位置（在图2a中示出）或关闭位置（图2b中示出）。为此，设定穿过阀控制杆40的阀通道42随着阀控制杆40一起旋转。所述阀通道42因此可以达到与从浆料贮存槽18引导到阀孔32的供应通道18和从阀孔32引导到槽式喷嘴16的喷嘴通道20的相关的连通连接。

图2a示出通过状态，其中，通道入口42a对齐供应通道18，同时，通道出口42b对齐喷嘴通道20。 浆状涂覆材料因此可以以不受阻碍的方式从浆料贮存槽12行进到槽式喷嘴16。

与此相反的，在图2b的关闭位置时，通道出口42b不再对齐喷嘴通道20，因此，中断了涂覆材料向喷嘴通道20和喷嘴16的供应。

如能从图2a和2b得到的，狭窄的支承间隙36保持在阀控制杆40的圆柱外支承面44与阀孔32的内圆周34之间。 为了清楚起见，图中，所述支承间隙36示出得比实际更大。虽然支承间隙36通常不超过20微米至30微米的宽度，但是不能阻止涂覆材料行进到支承间隙36中。

用作例如电池制造中的电极材料且按照预期用途使用涂覆设备10配置在基底14上的涂覆材料具有在剪切作用下粘度极大增加的趋势，取决于所述涂覆材料的结构。在此，剪切作用非常强，特别是在支承间隙36中，因为支承面44与阀孔32的内圆周面34之间的距离在此是非常小的。布置在支承间隙36中的涂覆材料因此可能有引起阀控制杆40卡滞的危险，这能够仅仅通过首先清理阀孔32来消除。

为了不允许发生这个结果或缓和它，总共三个凹槽型接收空间60a、60b、60c，优选为在阀长度方向4上延伸经过阀控制杆40的几乎整个长度（> 80%），设在阀孔的内圆周面34上。这些接收空间60a、60b、60c分别仅仅通过阀孔32连接到供应通道18或喷嘴通道20。通过阀控制杆40，它们相对于供应通道18和喷嘴通道20至少以定相的方式被隔离。如通过比较图2a和图2b阐明的，接收空间60a，在槽阀30的通过位置时，连接到阀入口，这是通过通道入口42a在阀通道42的入口处的漏斗形变宽来实现。 同时，在图2a的通过位置时，接收空间60b、60c被相对于供应通道18、阀通道42和喷嘴通道20隔离。

在图2b的关闭位置时，仅仅接收空间60b连通地连接到阀通道42和供应通道18，同时，接收空间60a、60c相对于供应通道18隔离。

接收空间60a、60b、60c的存在在延长的无中断操作时引起刚性移动增加的极大缓和。为了看得清楚，这三个接收空间60a、60b、60c在此仅仅实施在公共示范性实施例中。这些接收空间中的每个都还可以设置为单个接收空间并且会引起所提刚性移动的减少。

这些接收空间60a、60b、60c都用于接收通过支承间隙36供应的涂覆材料。虽然接收空间60c总是仅仅通过支承间隙36连通连接到供应通道18，独立于阀控制杆的位置，但是，基于具体不同情况，接收空间60a和60b连接到阀通道42。这引起冲洗过程，通过这个过程，先前已经行进到各个接收空间中的受非常高剪切应力作用的涂覆材料被再次从相应接收空间60a、60b压出去和/或冲出去并且供应给喷嘴通道20。

与接收空间60b的布置对应的接收空间的布置已经显现为特别有利，也就是说，接收空间60b布置成使得接收空间60b在槽阀30的关闭位置时连通地连接到阀通道42。

Claims (8)

1.一种用于涂覆设备（10）的控制浆状涂覆材料的输送的可切换槽阀（30），具有

-阀孔（32），其结合于阀主体（24）中并且在阀长度方向（4）上对齐，

-供应通道（18），其布置在阀孔（32）的内圆周面（34）的区域中并且通向阀孔（32），

-喷嘴通道（20），其布置在阀孔（32）的内圆周面（34）的区域中并且从阀孔（32）引出，和

-阀控制杆（40），其布置在阀孔（32）中并且安装在阀孔（32）中，从而围绕在阀长度方向（4）上延伸的可旋转的旋转轴线（4）可旋转且被阀通道（42）穿过，该阀通道设置有槽状通道入口（42a）和槽状通道出口（42b），

其中

-阀孔（32）中的阀控制杆（40）在通过位置与关闭位置之间可旋转，其中，在通过位置时，供应通道（18）和喷嘴通道（20）互连从而通过阀通道（42）连通，并且其中，在关闭位置时，喷嘴通道（20）通过阀控制杆（40）与供应通道（18）隔离，并且

-阀控制杆（40）包括外支承面（44），其为了安装在阀控制杆（40）的在通道入口（42a）与通道出口（42b）之间的部分圆周区域中，支撑在阀孔（32）的内圆周面（34）上，

其特征在于

-为了接收涂覆材料，至少一个接收空间（60a、60b、60c）结合在阀孔（32）的在供应通道（18）与喷嘴通道（20）之间的内圆周面（34）中。

2.如权利要求1所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

该至少一个接收空间（60a、60b、60c）配置成在阀长度方向上延伸的接收凹槽（60a、60b、60c）。

3.如权利要求1或2所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

该接收空间（60a、60b、60c）延伸经过阀长度方向（4）上的支承面（44）的长度的至少80%的长度。

4.如在前任一项权利要求所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

至少一个接收空间（60b）的布置和阀通道（42）的通道入口（42a）的结构被构造成且相互适应成在阀控制杆（40）的关闭位置时连通连接存在于这个接收空间（60b）与供应通道（18）之间。

5.如在前任一项权利要求所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

圆周方向上的阀控制杆（40）上的槽状通道入口（42a）的高度大于阀控制杆（40）上的槽状通道出口（42b）的高度。

6.一种以连续方法用浆状涂覆材料涂覆表面的涂覆设备，包括

-供应单元（12、18），经由供应通道（18）供应涂覆材料，

-可切换槽阀（30），其在供应通道（18）的下游，

-喷嘴通道（20），其在槽阀（30）的下游，和

-槽式喷嘴（16），其在喷嘴通道（20）的下游，用于配置涂覆材料到要涂覆的表面（14）上，

其特征在于

-槽阀（30）如在前任一项权利要求所述的被配置。

7.如权利要求6所述的涂覆设备，其特征在于

该供应单元包括浆料贮存槽（12），在其中保持有准备用于电池的制造的涂覆材料。

8.一种在表面上配置涂覆材料的方法，

其特征在于

利用如权利要求6或7所述的涂覆设备（10）来配置涂覆材料。