CN104661761B - 用于涂覆系统的可切换槽阀、涂覆系统和涂覆方法 - Google Patents

Abstract

已知一种用于涂覆系统（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，凹陷区域（46）设置在外圆周表面部分（44a，44b）上在槽状通道入口（42a）和槽状通道出口（42b）之间，在凹陷区域的附近，相应的外圆周表面部分（44a，44b）并不抵靠阀孔（32）的内圆周面（34）。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，排列在阀长度方向上，其在阀主体中且供应管道通向其，喷嘴管道从其引出，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，从而围绕在阀长度方向上延伸的旋转轴线可旋转并且被阀管道穿入，该阀管道设置有沿着阀控制杆的外侧沿轴向延伸的管道入口和同样的相对的管道出口，前者和后者通过穿过阀控制杆的阀管道互相连接。

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管道供应的涂覆材料能够行进通过管道入口到阀管道中，并且从那里通过管道出口到喷嘴管道中，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，喷嘴管道与供应管道隔离，这样，就中断了涂覆材料的配置。

为了支撑阀控制杆支撑在阀孔的圆周面上的支承面设在阀控制杆上，在两个外圆周局部面的区域中，在槽状管道入口与槽状管道出口之间。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。

普通的槽阀用作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，它们用于配置浆状涂覆材料，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，在本发明的内容中，涂层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再次被去除，例如，可设想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。这里想得到两种结构设计，其中浆料贮存槽自身受压力冲击从而把涂覆材料压向槽阀的方向的结构设计以及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结构设计。

在本发明的情境中，槽阀被理解成这样的阀，其中，供应管道、喷嘴管道和穿过阀控制杆的阀管道，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，各个管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，阀管道穿过所述阀控制杆。优选且最普遍地，阀控制杆的长度（沿着其被阀管道穿过）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，在相应外圆周局部面上设置凹陷区域，在这个区域中，相应外圆周局部面没有支撑在阀孔的内圆周面上。该凹陷区域的底部与阀孔的内圆周面之间的间距至少为0.5毫米。

根据本发明的槽阀呈现普通槽阀的上述特征。阀主体本身优选为金属主体，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。供应管道通向阀孔，喷嘴管道从阀孔开始，其中，这两个管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管道和喷嘴管道在阀孔和阀管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管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。供应管道的口和通入喷嘴管道的出口的宽度分别优选为口或出口的高度的至少4倍。

本发明内容中的外圆周局部面是两个局部面，它们在圆周方向上延伸并且相反于圆周方向从阀管道的管道入口到管道出口。本发明内容中的外圆周局部面的宽度对应于阀长度方向上的阀管道的最大宽度。

虽然在已知的槽阀中，这两个外圆周局部面完全落在共同的假想圆柱面上，并且因此，在每种情况下，它们整体用作支承面，在按照本发明的结构中，设定至少一个凹陷区域优选为多个凹陷区域设在外圆周局部面的区域中。虽然阀控制杆的外圆周局部面上的支承面适合于阀孔，从而，它们呈现相对于它们的旋转对称内圆周面的小于100微米的间距，该间距在凹陷区域中更大。本发明内容中的凹陷区域理解成间距至少为0.5毫米的区域。这样的间距足以极大地减少粘度增加的结果，在通常使用槽阀配置的涂覆材料的情况中。

按照本发明，槽阀的阀控制杆的外圆周局部面因此被细分成支承面和凹陷区域。为了确保对阀控制杆的自由运动的特别好的测量，显现有利的是，阀控制杆的外圆周局部面上的凹陷区域的比例至少为20%。优选地，这个比例甚至更高，具体为至少50%，特别优选为80%。

支承面和凹陷区域可以以许多不同的方式分配。基本上，支承面的特定配置不是获得有利效果必须的。

然而，在每种情况中，已经显现有利的是，至少一个在阀管道的管道入口与管道出口之间的圆周方向上延伸的支承环部分设在外圆周局部面上。特别有利的是，在每种情况中，至少两个支承环部分设在外圆周局部面上，在阀长度方向和轴向上间隔开的这至少两个支承环部分一起围绕布置在它们之间的凹陷区域。在此，第一和第二外圆周局部面上的支承环部分优选地布置在相对于阀长度方向上的相同高度上，这样，它们形成至少几乎环绕的支承面。然后，这样的几乎环绕的支承面可以可选地被与凹陷区域相关的凹槽中断，这样的支承面有助于阀控制杆在阀孔中的高稳定性。

环绕的支承环设在阀控制杆上是特别有利的，该支承环的外表面形成环绕的支承面，其中这些支承环跨过管道入口和管道出口。在这样的结构的情况下，因此提供环绕的支承面，其即使在管道入口和管道出口的区域中也没有被中断，并且作为替代，其自身中断槽状管道入口和槽状管道出口。这类环绕的支承面有效地降低涂覆材料量，使其在这个支承面区域中行进在支承面与阀孔内圆周面之间。

更有利的是，在入口管道的两侧和/或出口管道的两侧上，阀控制杆设有至少两个支承辐板，这些支承辐板延伸成从而平行于阀长度方向并且与支承面相关。在阀控制杆的关闭位置时，这些支承辐板与阀孔的内圆周面合作中断从供应管道到喷嘴管道的通道，绕过阀管道。这些支承辐板优选地设成紧邻着管道入口和/或管道出口。凹陷区域优选地相对于圆周方向在管道入口的支承辐板和管道出口的支承辐板之间延伸。

由于按照本发明的结构具有凹陷区域，大区域和狭窄支承间隙的问题实际上已经大大减小了，从而，阀控制杆卡滞的趋势同样大大减小。为了另外减小卡滞的趋势，然而可以有利的是，用于接收涂覆材料的接收空间容纳在阀孔的内圆周面中。这个接收空间优选地可以在阀长度方向上排列的凹槽形式延伸经过阀孔的整个长度或几乎整个长度（>80%）。然而，也可以提供没有直接互连的多个接收空间。这个或这些接收空间相应地允许由于其先前在支承间隙中的存在位置而已经受到严重的剪切应力并且因此已经获得高粘度的涂覆材料被接收。特别有利的是，这样的接收空间设在已经提到的支承环的区域中。

为了按照本发明制造可切换槽阀的阀控制杆，首先，便利的是，以整体方式生产阀控制杆，从而，所有支承面和形成阀管道的壁整体地互连。出自圆柱形坯，特别便利的是，合并槽状阀管道并且从这个坯的外侧移除材料，具体为通过金属切削加工，从而由其形成凹陷区域。

然而，在替代结构的情况中，还可以提供环绕的支承环，配置成独立部件，特别热收缩地安置在形成阀管道的公共部件上，或者以另一形式的配合或摩擦配合方式连接到所述公共部件。

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，其中，该涂覆设备包括供应单元、可切换槽阀、喷嘴管道和槽式喷嘴，该供应单元用于经由供应管道供应涂覆材料，该可切换槽阀在该供应管道的下游，该喷嘴管道在槽阀的下游，该槽式喷嘴在喷嘴管道的下游。这里，槽阀以上面描述的方式配置。在按照本发明的这类涂覆设备的情况中，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池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，还从用附图描述的两个变形的优选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示出按照本发明的涂覆设备，

图2示出按照图1的涂覆设备的阀控制杆， 和

图3a至3c示出按照本发明的槽阀的剖面，使用图1和2的实施例的例子及其两个替代。

具体实施方式

图1示出按照本发明的涂覆设备10。 涂覆设备用作从浆料贮存槽12把涂覆材料涂在基底14上，在涂覆过程期间，基底14在箭头2的方向上连续地移动。为此目的，提供槽状喷嘴16，通过这个喷嘴，能够把涂覆材料涂到宽涂膜形式的基底14上。用作交替地实现和中断涂覆材料向槽式喷嘴16的供应的槽阀30设在浆料贮存槽12与槽式喷嘴16之间。

槽阀30设有阀孔32，阀孔结合于主体24中并且在当前情况下构造成圆柱形孔。从浆料贮存槽12供应增压涂覆材料到槽阀30的供应管道18通向这个孔。在该阀孔32的对边上，阀孔32通过槽状出口连接到通向槽式喷嘴16的喷嘴管道20。

在沿着阀长度方向4延伸的阀孔中，采用围绕在阀长度方向4上对齐的旋转轴线4可旋转的阀控制杆40。取决于阀控制杆40在阀孔32内的旋转位置，分别实现或中断涂覆材料向槽式喷嘴16的供应。

图3a在右边示出关闭状态。在这个关闭状态下，在阀控制杆40内从管道入口42a一致延伸到管道出口42b的阀管道42没有对齐供应管道18和喷嘴管道20。 从供应管道18供应的涂覆材料因此不能行进到喷嘴管道20中。中断涂覆材料的输送。

然而，在图3a左边的打开位置，阀管道42对齐供应管道18和喷嘴管道20，由此可能发生涂覆材料的输送。

在已知的普通槽阀中已经存在一种缺陷，实际上不可能防止涂覆材料行进到阀孔32的内圆周面34与阀控制杆的圆柱形支承面之间的狭窄支承间隙36中。已经行进到支承间隙中的这个涂覆材料在其中受到非常高的剪切应力，并且，根据材料的类型，粘度可能极度增大，这可能导致阀控制杆40的卡滞。

为了使这个问题受到控制，在按照本发明的所示结构实施例的情形中，在两个支承面的情况下，也就是说，从管道入口42a到管道出口42b顺时针和逆时针延伸的那些面，设置引起涂覆材料的剪切载荷极度减小的凹陷46。

图2示出阀控制杆40。 此处能够看到被反复中断以提高抗扭刚度的阀管道42及其管道入口42a。管道出口42b设在其对边上并且不能在图2的视图中看到。阀控制杆的分别在顺时针和逆时针方向从管道入口42a延伸到管道出口42b的外表面44a、44b称作外圆周局部面44a、44b。如能容易从图2获知的，这些外圆周局部面44a、44b设有凹陷区域46，也就是说，设有外圆周局部面44a、44b相对于具有圆柱形截面的形状凹陷的区域。在图2中，适合于阀孔32的这些支承面48a、48b用虚线标记标出。这些包括分别邻近管道入口或管道出口的环绕的支承面48a和支承辐板48b。在每种情况下，凹陷区域46分别通过支承环47和支承辐板48b的区域中的支承面48a相对于管道入口42a和管道出口42b隔离。

归因于所描述的外圆周局部面44a、44b的超过90%呈现比阀孔32的内圆周面34更大的间距的结构，引起控制杆40上的向刚性移动的趋势极度减小。支承间隙36的在其中涂覆材料的残余可引起刚性移动的那些区域极度减少并且限制在支承环47和支承辐板48b上的支承面48a处。对支承环47而言，更有利的是，其支承面48a以环绕方式闭合，甚至在管道入口42a和管道出口42b的区域中，跨过后两者。因此，可能增加支承面48a的区域中的刚性移动的涂覆材料的进入处于更低的水平。接下来，支承辐板48b足够狭窄，从而有效防止同一涂覆材料在支承辐板48b的区域中反复受到剪切应力并且由于此变得非常粘。相反地，在阀控制杆40的每个定位移动的情况下，先前存在于阀孔32的内圆周面34与支承辐板48b之间的涂覆材料要么被压入由供应管道、阀管道42和喷嘴管道20形成的流动通路中，要么被压入其中一个凹陷46的区域中。

所示和所描述的可切换槽阀30因此容易用于维持装备有其的涂覆设备的持久运行。

如所提到的，图3a示出图1和2所示槽阀30的截面，处于关闭位置（右边）和通过位置（左边）。 在此能够看到，凹陷46极大地扩大了支承间隙36并且因此有效地抵抗布置在凹陷区域46中的涂覆材料的剪切力。还能从图3a得知的是，凹陷区域46的区域中的截面外轮廓是大致椭圆形的，也就是说，它从管道入口42a和管道出口42b的区域中的最大半径连续地逐渐朝着最小的变小。根据这个生产工艺，能够特别有利的实施。

对应于图3b的变形，原则上还可能再次极大地扩大凹陷46，从而，仅壁保持在阀管道42的两侧。归因于此，然而，阀控制杆40的抗扭刚度减弱，从而，这样的结构仅仅是在所使用的材料或者阀长度方向4上的控制阀的较短长度仍然允许阀控制杆40有足够的无扭转定位操作的情况下是便利的。

在按照图3c的结构实施例中，提供下列特定特征：接收空间60设置在阀孔32的内圆周面34上，从而相对于供应管道18偏移。这个接收空间优选地延伸经过供应管道18的、阀管道42的和/或喷嘴管道20的整个宽度。 所述接收空间用作接收涂覆材料，其已经具体行进到环形支承面48a的在它们与阀孔32的内圆周面34之间的区域中。一旦正处于阀30的关闭位置，如图3c的右边所示，这个接收空间60通过变宽的管道入口42a协作地连接到供应管道18和阀管道42，并且由于此而被冲洗。归因于此，先前已经尤其受到重剪切应力的材料被冲到阀管道42中，并且，一旦槽阀30再次被打开，就被压入喷嘴管道20中。

Claims (10)

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，

-供应管道（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），

-喷嘴管道（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，安装成在阀孔（32）中围绕在阀长度方向（4）上延伸的旋转轴线可旋转且被设置有槽状管道入口（42a）和槽状管道出口（42b）的阀管道（42）穿过，

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，供应管道（18）和喷嘴管道（20）互连从而通过阀管道（42）连通，并且其中在关闭位置，喷嘴管道（20）通过阀控制杆（40）与供应管道（18）隔离，并且

-为了支撑阀控制杆而支撑在阀孔（32）的内圆周面（34）上的支承面（48a、48b）设在阀控制杆（40）上，在两个外圆周局部面（44a、44b）的区域中，在槽状管道入口与槽状管道出口之间，

其特征在于

-在外圆周局部面（44a、44b）上设置凹陷区域（46），在凹陷区域的区域中，各个外圆周局部面（44a、44b）没有支撑在阀孔（32）的内圆周面（34）上。

2.如权利要求1所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

-阀控制杆（40）的外圆周局部面（44a、44b）上的凹陷区域（46）形成总外圆周局部面（44a、44b）的面积的至少20%。

3.如权利要求1或2所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

在外圆周局部面（44a、44b）上设置至少两个支承环部分（47），它们在圆周方向上在管道入口（42a）与管道出口（42b）之间延伸并且被凹陷区域（46）相互中断。

4.如权利要求3所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

设置环绕的支承环（47），其外表面形成环绕的支承面（48a），其中，这些支承环（47）跨过管道入口（42a）和管道出口（42b）。

5.如项权利要求1所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

在入口管道（42a）的两侧和/或出口管道（42b）的两侧，控制杆（40）设置有至少两个支承辐板（48b），这些支承辐板延伸成平行于阀长度方向（4）并且在阀控制杆（40）的关闭位置时与阀孔的内圆周面（34）协作中断从供应管道（18）到喷嘴管道（20）的通道，绕过阀管道（42）。

6.如权利要求1所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

为了接收已经行进到支承面（48a、48b）与阀孔（32）的内圆周面（34）之间的涂覆材料，至少一个接收空间（60）结合于阀孔（32）的内圆周面（34）中。

7.如权利要求1所述的可切换槽阀（30），

其特征在于

阀控制杆（40）的所有支承面（48a、48b）和形成阀管道（42）的壁配置成彼此一体。

8.一种以连续方法用浆状涂覆材料涂覆表面（14）的涂覆设备（10），包括

-供应单元，用于经由供应管道（18）供应涂覆材料，

-可切换槽阀（30），其在供应管道（18）的下游，

-喷嘴管道（20），其在可切换槽阀（30）的下游，和

-槽式喷嘴（16），其在喷嘴管道（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

-可切换槽阀（30），如在前任一项权利要求所述配置的。

9.如权利要求8所述的涂覆设备，其特征在于

供应单元包括浆料贮存槽（12），在其中保持准备用于蓄电池的制造的涂覆材料。

10.一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8或9所述的涂覆设备（10）配置涂覆材料。