DE10057733A1 - Vorhang-Auftragsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorhang-Auftragswerk (10) zum Abgeben von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium (12) in Form eines sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhangs (14) an einen Untergrund, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, wobei das Vorhang-Auftragswerk (10) eine Düsenkammer (16) umfasst, welcher das Auftragsmedium (12) über eine Zufuhrleitung (18) zugeführt wird und welche das Auftragsmedium (12) durch eine Austrittsöffnung (26) als Vorhang (14) abgibt, und wobei in der Düsenkammer (16) ein gegen Federkraft öffnendes Ventil (20) vorgesehen ist, welches die Düsenkammer (16) in eine Vorkammer (22) und eine Hauptkammer (24) unterteilt, wobei die Zufuhrleitung (18) in die Vorkammer (22) mündet, während die Austrittsöffnung (26) an dem strömungsmäßig ventilfernen Ende der Hauptkammer (24) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorhang-Auftragswerk zum Abgeben von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium, insbesondere wässriger Pigmentsuspension, in Form eines sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhangs oder Schleiers an einen Untergrund, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, und wobei das Vorhang-Auftragswerk eine Düsenkammer umfasst, welcher das Auftragsmedium über eine Zufuhrleitung zugeführt wird und welche das Auftragsmedium durch eine Austrittsöffnung als Vorhang bzw. Schleier abgibt.

Bei der Beschichtung von Materialbahnen unter Einsatzes eines Vorhang-Auftragswerks (in der Fachwelt auch als "Curtain Coating" bezeichnet) wird das Auftragsmedium an den Untergrund in Form eines Auftragsmedium-Vorhangs bzw. -Schleiers (der Einfachheit halber werden im Folgenden nur noch die Begriffs "Auftragsmedium-Vorhang" bzw. nur "Vorhang" ver­ wendet) abgegeben, der sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt vom Auftragswerk zum Untergrund bewegt. Dass das Vorhang-Auftragswerk sich dabei in einem vorbestimmten Abstand vom Untergrund befindet, hat unter anderem den Vorteil, dass es beispielsweise bei einem Bahnabriss einem geringeren Beschädigungsrisiko ausgesetzt ist. Vorhang-Auftrags­ werke unterscheiden sich von anderen "kontaktlosen" Auftragswerken, beispielsweise Freistrahl-Düsenauftragswerken, bei welchen die Bewegung des Auftragsmediums vom Auftragswerk zum Untergrund hauptsächlich vom Ausstoßimpuls aus der Abgabedüse des Auftragswerks herrührt, grundlegend, da die Gestalt des aus der Abgabedüse austretenden Vorhangs lediglich dem Wechselspiel zwischen der Oberflächenspannung des Auftragsmediums und der Schwerkraft ausgesetzt ist. Die Oberflächen­ spannung versucht dabei, den Vorhang, der bezogen auf sein Volumen bzw. seine Querschnittsfläche eine sehr große Oberfläche bzw. Umfangslänge aufweist, zusammenzuziehen, um so seine Oberfläche zu verringern. Diesem Effekt widersetzt sich die Schwerkraft, die den Vorhang zu strecken sucht. Es ist daher leicht einzusehen, dass es umso schwieriger ist, einen über die gesamte Arbeitsbreite gleichmäßig dicken Auftragsmedium-Vorhang zu erhalten, je größer diese Arbeitsbreite ist.

Die Beschichtung von Materialbahnen mittels eines Vorhang-Auftragswerks, das der Materialbahn das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwer­ kraftbedingt bewegenden Auftragsmedium-Vorhang zuführt, ist von der Beschichtung von fotografischen Filmen, Tonbändern und dergleichen seit langem bekannt. Allerdings weisen die Materialbahnen auf diesen Anwen­ dungsgebieten eine erheblich geringere Breite auf, als dies bei modernen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Kartonbahnen der Fall ist, bei denen heutzutage Materialbahnbreiten von mehr als 10 m gefordert werden. Einen über diese Breite gleichmäßigen Auftragsmedium-Vorhang bilden und stabil halten zu können, ist eine Aufgabe, bei der es alles andere als naheliegt, sich von den vergleichsweise einfach zu kontrollierenden, bekannten schmalen Auftragsmedium-Vorhängen Anregungen für eine funktionstaugliche Lösung zu erwarten. Darüber hinaus bewegen sich die Materialbahnen in modernen Anlagen zur Herstellung von Papierbahnen mit Geschwindigkeiten von etwa 1.000 m/min bis zu 3.000 m/min. und in Anlagen zur Herstellung von Kartonbahnen mit Geschwindigkeiten ab etwa 200 m/min. was zumeist ein Vielfaches der Geschwindigkeit ist, mit der sich die bekannten schmalen Materialbahnen bewegen. Die hohen Bahn­ geschwindigkeiten stellen überdies eine weitere hohe Belastung für die Stabilität des Auftragsmedium-Vorhangs dar, da der Auftragsmedium-Vorhang nicht nur im freien Fall schwerkraftbedingt gestreckt wird (Schwerkraftstreckung), sondern auch beim Kontakt mit dem Untergrund aufgrund des Unterschieds zwischen der Geschwindigkeit des frei fallenden Auftragsmediums kurz vor dem Auftreffen auf dem Untergrund und der Laufgeschwindigkeit des sich bewegenden Untergrunds (Kontaktstreckung).

Zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Auftragsergebnisses ist es wünschenswert, die Gesamtstreckung (= Schwerkraftstreckung × Kontaktstreckung) möglichst gleichmäßig auf die Schwerkraftstreckung und die Kontaktstreckung zu verteilen. Hierzu ist es insbesondere bei hohen Laufgeschwindigkeiten des Untergrunds erforderlich, dass der Auftrags­ medium-Vorhang kurz vor dem Kontakt mit dem Untergrund eine möglichst hohe Fallgeschwindigkeit aufweist, was eine entsprechend hohe Fallhöhe bedingt. Der Fallhöhe sind jedoch physikalische Grenzen gesetzt. Bei einer zu großen Fallhöhe würde nämlich zum einen der Einfluss der Oberflächen­ spannung des Auftragsmediums und zum anderen der Einfluss von Luft­ bewegungen in der Nähe des Auftragsmedium-Vorhangs zu groß, um einen stabilen Auftragsmedium-Vorhang zuverlässig und reproduzierbar gewähr­ leisten zu können. Die genannten Effekte erlangen einen umso stärkeren Einfluss auf die Qualität des Auftragsmedium-Vorhangs, je kleiner die Durchflussmenge des vom Vorhang-Auftragswerk pro Meter Arbeitsbreite an den Untergrund abgegebenen Auftragsmediums ist, d. h. je dünner der Auftragsmedium-Vorhang ist. Insbesondere in einem Filmdickenbereich von 2 ml/m² bis 50 ml/m², wie sie beim fertigdosierten Auftrag ("1 : 1"-Auftrag) dünner Auftragsmediumschichten keine Seltenheit sind, wird die Schwer­ kraftstreckung durch die vorstehend genannten Effekte begrenzt.

Für die Qualität des Auftragsergebnisses, welches mit einer Vorhang- Auftragsvorrichtung erzielt werden kann, ist darüber hinaus aber auch die Gleichmäßigkeit des Auftragsmedium-Vorhangs von großer Bedeutung, mit der dieser die Austrittsöffnung des Vorhang-Auftragswerk verlässt, und dies insbesondere dann, wenn das Auftragsmedium im Wesentlichen fertig dosiert auf den Untergrund aufgebracht werden soll ("1 : 1"-Auftrag) und wenn zudem nur sehr geringe Mengen an Auftragsmedium auf den Unter­ grund aufgebracht werden sollen, d. h. die auf den Untergrund aufgebrachte Auftragsschicht nur ein geringes Strichgewicht aufweist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Auftragswerk der eingangs genannten Art anzugeben, welches auch bei pro Zeiteinheit und pro Meter Arbeitsbreite geringen Mengen von Auftragsmedium in der Lage ist, das Auftragsmedium als einen über die gesamte Arbeitsbreite im Wesentlichen gleichmäßigen Auftragsmedium-Vorhang abzugeben.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Vorhang-Auftragswerk der gattungsgemäßen Art gelöst, bei welchem in der Düsenkammer ein gegen Federkraft öffnendes Ventil vorgesehen ist, welches die Düsenkammer in eine Vorkammer und eine Hauptkammer unter­ teilt, wobei die Zufuhrleitung in die Vorkammer mündet, während die Aus­ trittsöffnung an dem strömungsmäßig ventilfernen Ende der Hauptkammer vorgesehen ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass ein derartiges gegen Federkraft öffnendes Ventil den Einfluss der Viskosität auf die Druckverteilung in einem unmittelbar vor der Austrittsöffnung angeordneten Abschnitt des Auftragswerks deutlich reduzieren kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß vorgesehenen Ventils ist darin zu sehen, dass die Düsenkammer bzw. Verteilkammer bei einer kurzzeitigen Unterbrechung der Abgabe von Auftragsmedium nicht vollständig entleert zu werden braucht, sondern dass zumindest die Vorkammer, welche volumenmäßig größer ausgebildet sein kann als die Hauptkammer, mit Auftragsmedium gefüllt bleiben kann. Dies ist auch beim Anfahren, d. h. der Inbetriebnahme des Auftragswerks von Vorteil, da zunächst die Vorkammer vollständig mit Auftragsmedium gefüllt werden kann, bevor das Ventil zur Füllung der Hauptkammer geöffnet wird. Hierdurch läßt sich beim Anfahren des Auftragswerks auf dem Untergrund schneller ein gleichmäßiger Strich erzielen. Die pro Zeiteinheit und pro Meter Arbeitsbreite durch das Ventil hindurchtretende Menge an Auftragsmedium kann in einfacher Weise in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen und der Viskosität des Auftrags­ mediums gesteuert bzw. geregelt werden. Je größer der in der Vorkammer herrschende Druck ist und je größer die Viskosität des Auftragsmediums ist, desto größer ist auch die Durchlassöffnung des gegen Federkraft öffnenden Ventils und desto größer ist schließlich auch die Durchflussmenge des Auftragsmediums.

In der Vorkammer auftretende Druckschwankungen können durch das Ventil aufgrund des an ihm in Folge dieser Druckschwankungen auftretenden veränderlichen Druckabfalls zumindest teilweise aufgefangen werden, was zu einer Vergleichmäßigung des Drucks in der Hauptkammer und somit auch an der Austrittsöffnung führt. Das erfindungsgemäße Ventil verleiht dem Auftragswerk somit eine Art "inhärente Anpassungsfähigkeit" an verschie­ dene rheologische Eigenschaften der unterschiedlichen eingesetzten Auftragsmedien.

Schließlich muss die Vorkammer auch bei der Reinigung der Hauptkammer und der Austrittsöffnung mittels eines Reinigungsfluids, beispielsweise Wasser, nicht mehr entleert werden. Gleichwohl ist eine Verdünnung oder Verunreinigung des Auftragsmediums durch das Reinigungsfluids zuverlässig unterbunden.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird die vorstehend angegebene Aufgabe durch ein Vorhang-Auftragswerk der gattungs­ gemäßen Art gelöst, bei welchem die Austrittsöffnung von einem gegen Federkraft öffnenden Ventil gebildet ist. Die Düsenkammer braucht in diesem Fall nicht geteilt ausgebildet zu werden. Allerdings können der Düsenkammer eine oder mehrere Vergleichmäßigungskammern beigeordnet sein.

In einer besonders einfachen Ausführungsform kann das Ventil als Ventil­ körper ein vorzugsweise federelastisches Ventilblatt aufweisen, das beispielsweise aus vorzugsweise rostfreiem Federstahl oder aus vorzugs­ weise glasfaser- oder kohlefaserverstärktem Kunststoff gefertigt sein kann.

Um die gewünschte Ventilfunktion ausüben und die gewünschte Vergleich­ mäßigung des Drucks erzielen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Ventilblatt eine Dicke von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 30 mm, vor­ zugsweise etwa 1,0 mm, aufweist. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn das Ventilblatt im Bereich seines freien Endes über eine Kante einer die Vorkammer umgrenzenden Wandung, mit welcher das Ventilblatt zur Erfüllung der Ventilfunktion zusammenwirkt, um eine Distanz von zwischen etwa 3 mm und etwa 15 mm übersteht.

Die Länge des Ventilblatts sollte dabei derart bemessen sein, dass es im geöffneten Zustand des Ventils einen Spalt freigibt, dessen Weite zwischen etwa 0,05 mm und etwa 3,0 mm beträgt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, das erfindungs­ gemäße Ventilprinzip in Strömungsrichtung des Auftragsmediums mehrmals hintereinander zur Anwendung zu bringen, um in der Druck- oder/und Mengenverteilung des Auftragsmediums in Querrichtung des Auftragswerks die gewünschte Vergleichmäßigung zu erzielen. Hierzu kann beispielsweise in der Hauptkammer ein weiteres Ventil angeordnet sein, welches diese in eine Druckkammer und eine Dosierkammer unterteilt, wobei die Druck­ kammer sich an die Vorkammer anschließt, während die Austrittsöffnung an dem strömungsmäßig ventilfernen Ende der Dosierkammer vorgesehen ist. Dabei kann die Dosierkammer eine Strömungslänge von zwischen etwa 50 mm und etwa 100 mm aufweisen.

Gemäß einer ersten Ausführungsvariante kann auch das weitere Ventil ein gegen Federkraft öffnendes Ventil sein, wobei hinsichtlich der Ausgestal­ tungsmöglichkeiten dieses gegen Federkraft öffnenden Nebenventils auf die vorstehende Diskussion der Ausbildung des Hauptventils verwiesen sei.

Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante kann das Nebenventil aber auch ein Drosselventil sein, das vorzugsweise einen profilierten Ventilkörper aufweisen kann, beispielsweise einen profilierten, im Wesentlichen achs­ rotationssymmetrischen Stab oder eine profilierte Leiste. Das Profil, das vorzugsweise periodisch ausgebildet ist, kann folgende Abmessungen aufweisen:
Profilperiode: 250 µm, 300 µm, 400 µm, 600 µm, 1000 µm;
Profiltiefe: 50 µm, 100 µm, 150 µm, 200 µm, 300 µm, . . ., 1000 µm.

Darüber hinaus können die Spitzen der Profilberge als Plateaus ausgebildet sein, deren Breite zwischen etwa 15% und etwa 20% der Profilperiode beträgt.

Als Alternative zur Anordnung eines Hauptventils und wenigstens eines Nebenventils kann auch vorgesehen sein, dass das Ventilblatt des Haupt­ ventils bzw. des der Austrittsöffnung nächstgelegenen Ventils bis in die Austrittsöffnung hineinreicht. In diesem Fall bildet sich die Hauptkammer des Hauptventils bzw. die Dosierkammer des betreffenden Nebenventils erst im geöffneten Zustand des Ventils zwischen dem Ventilblatt und einer Wandung des Körpers des Vorhang-Auftragswerks. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch die Hauptkammer bzw. die Dosierkammer stets vollständig mit Auftragsmedium gefüllt ist, da sich das Volumen dieser Kammer funktionsabhängig an den Auftragsmediumdurchsatz anpasst bzw. ihr Volumen bei der Unterbrechung der Abgabe von Auftragsmedium zu Null reduziert wird.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hauptkammer bzw. die Druckkammer mit einer Entlüftungsleitung in Verbindung steht, wobei die Entlüftungsleitung im Falle des bis in die Austrittsöffnung hineinreichenden Ventilblatts in einen für die Ausdehnung des Ventilblatts zur Bildung dieser Kammer im Körper des Auftragswerks vorgesehenen Hohlraum mündet.

Im letztgenannten Fall dient diese Entlüftungskammer tatsächlich nur dazu, den an der Rückseite des Ventilblatts vorgesehenen Hohlraum auch bei Verformung des Ventilblatts in diesen Hohlraum hinein auf Umgebungsdruck halten zu können, so dass sich in diesem Hohlraum kein die Funktion des Ventilblatts störender Gegendruck aufbauen kann.

Im erstgenannten Fall kann die Entlüftungsleitung während des Betriebs, d. h. während der Beschickung des Auftragswerks mit Auftragsmedium als Bypass-Leitung genutzt werden, durch welche überschüssiges Auftrags­ medium wieder aus der Druckkammer abgeführt werden kann. Darüber hinaus kann diese Entlüftungsleitung aber nach Schließen des Hauptventils auch zur Zufuhr von Reinigungsfluid, insbesondere Reinigungswasser, ge­ nutzt werden, insbesondere um die Hauptkammer und die Austrittsöffnung zu spülen.

Nachzutragen ist noch, dass die Austrittsöffnung eine Spaltweite von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 4,0 mm aufweisen kann.

Die Erfindung wird im Folgenden an einigen Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine Basisvariante eines erfindungsgemäßen Auftrags­ werks;

Fig. 2 bis 6 abgewandelte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Auftragswerke; und

Fig. 3a eine vergrößerte Darstellung zur Erläuterung der Gestalt des profilierten Drosselelements der Ausführungsform gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Auftragswerk ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Es dient zum Abgeben von flüssigem oder pastösem Auftrags­ medium 12 in Form eines sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewe­ genden Vorhangs 14 an einen in Fig. 1 nicht dargestellten Untergrund, wobei dieser Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, beispielsweise einer Papier- oder Kartonbahn, aber auch einer Folien- oder Textilbahn, sein kann, oder bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, welches das Auftragsmedium 12 dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt.

Derartige Auftragswerke umfassen üblicherweise eine Düsenkammer 16, welche sich in Querrichtung Q der Materialbahn im Wesentlichen über deren gesamte Arbeitsbreite erstreckt, und welcher über eine Zufuhrleitung 18 Auftragsmedium zugeführt wird. Diese Düsenkammer dient zur Vergleich­ mäßigung der mengenmäßigen Verteilung des Auftragsmediums 12 über die gesamte Arbeitsbreite des Auftragswerks 10, aber auch zur Vergleichmäßi­ gung des in dem Auftragsmedium 12 herrschenden Drucks über die Arbeits­ breite. In der dargestellten Ausführungsform ist die Düsenkammer 16 mittels eines federelastischen Blattventils 20 unterteilt in eine Vorkammer 22, die sich an die Zufuhrleitung 18 anschließt, und eine Hauptkammer 24, an deren Ende das Auftragsmedium 12 durch eine Austrittsöffnung 26 als Auftragsmedium-Vorhang 14 abgegeben wird.

Das federelastische Ventilblatt 28 des Blattventils 20 ist mit seinem einen Ende 28a an einer Wandung 30 der Vorkammer 22 befestigt und liegt mit seinem freien Ende 28b in dem in Fig. 1 durchgezogen dargestellten Zustand an einer Kante bzw. Wandung 32 an, welche an die Vorkammer 22 angrenzt und zusammen mit dem Ventilblatt 28 eine Austrittsöffnung 34 des Ventils 20 bildet. Der Überstand D des Ventilblatts beträgt zwischen etwa 3 mm und etwa 15 mm (s. Fig. 2). Ferner weist das Ventilblatt 28 eine Dicke d von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 30 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm, auf. Die Länge des Ventilblatts 28 sollte derart bemessen sein, dass es im geöffneten Zustand des Ventils einen Spalt freigibt, dessen Weite s zwischen etwa 0,05 mm und etwa 3,0 mm beträgt.

Bei Inbetriebnahme des Auftragswerks 10 kann somit zunächst die Vor­ kammer 22 über die Zufuhrleitung 18 vollständig mit Auftragsmedium 12 befüllt werden, ohne dass hierbei Auftragsmedium 12 aus der Austritts­ öffnung 26 des Auftragswerks 10 austreten würde. Ist die Vorkammer 22 vollständig mit Auftragsmedium 12 befüllt, und überschreitet der hydro­ statische Druck in der Vorkammer 22 einen vorbestimmten Wert, so öffnet das Blattventil 20 und läßt Auftragsmedium 12 durch den Spalt 34 in die Hauptkammer 24 austreten, welche es dann durch die Abgabeöffnung 26 in Form eines Auftragsmedium-Vorhangs 14 verlässt. Bei laufendem Auftragsbetrieb des Auftragswerks 10 sorgt das Blattventil 20 längs des Strömungswegs des Auftragsmediums 12 von der Vorkammer 22 durch die Hauptkammer 24 zur Abgabeöffnung 26 für einen Druckabfall, dessen Größe von dem in der Vorkammer 22 herrschenden Druck abhängt. Auf diese Weise sorgt das Blattventil 20 für eine Vergleichmäßigung des Drucks in der an die Abgabeöffnung 26 angrenzenden Hauptkammer 24.

An ihrem der Abgabeöffnung 26 fernen Ende steht die Hauptkammer 24 mit einer Entlüftungsleitung 36 in Verbindung. Über diese Entlüftungsleitung 36 kann im normalen Beschichtungsbetrieb des Auftragswerks 10 überschüssi­ ges Auftragsmedium 12 wieder aus der Hauptkammer 24 abgeführt werden, d. h. kann die Entlüftungsleitung 36 als Bypass-Leitung genutzt werden. Ferner kann die Entlüftungsleitung 36 als Reinigungsleitung genutzt werden, über welche Reinigungsfluid, insbesondere Reinigungswasser, zum Spülen der Hauptkammer 24 und der Abgabeöffnung 26 in die Hauptkammer 24 eingeleitet werden kann. In diesem Spülbetrieb dichtet das Ventil 20 die Vorkammer 22 gegenüber der Hauptkammer 24 ab, so dass das Reinigungs­ fluid das in der Vorkammer 22 vorhandene Auftragsmedium 12 nicht in unerwünschter Weise verdünnen oder verunreinigen kann.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragswerks dargestellt, welche im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entspricht, daher sind in Fig. 2 analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Darüber hinaus wird die Ausführungsform gemäß Fig. 2 im Folgenden nur insoweit erläutert werden, als sie sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.

Das Auftragswerk 110 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem Auf­ tragswerk 10 gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, dass zusätzlich zu dem Hauptventil 120, das die Vorkammer 122 von der Hauptkammer 124 trennt, im Strömungsweg des Auftragsmediums von der Zufuhrleitung 118 zur Austrittsöffnung 126 ein weiteres Ventil bzw. Nebenventil 140 vorgesehen ist, welches die Hauptkammer 124 in eine Druckkammer 142 und eine an die Austrittsöffnung 126 angrenzende Dosierkammer 144 unterteilt. Die Entlüftungsleitung 136 steht in diesem Fall mit der Druckkammer 142 in Verbindung.

Die Dosierkammer 144 kann eine Strömungslänge I von zwischen etwa 50 mm und etwa 100 mm aufweisen. Ferner kann die Weite w der Aus­ trittsöffnung 126 (aber auch der Austrittsöffnung 26 gemäß Fig. 1) zwischen etwa 0,2 mm und etwa 4,0 mm betragen.

Durch das zusätzliche Ventil 140 kann eine noch weitergehende Ver­ gleichmäßigung der Druck- und Mengenverteilung des Auftragsmediums 112 in Querrichtung Q erreicht werden, als dies mit dem Hauptventil 120 alleine möglich wäre. Das Nebenventil 140 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ebenso wie das Hauptventil 120 als federelastisches Blattventil ausgebildet mit einem Ventilblatt 146.

Das Auftragswerk 210 gemäß Fig. 3 weist ebenfalls ein Hauptventil 220 und ein Nebenventil 240 auf, die im Strömungsweg des Auftragsmediums 212 zwischen der Zufuhrleitung 218 und der Abgabeöffnung 226 hinterein­ ander angeordnet sind und die Düsenkammer 216 des Auftragswerks 210 in eine Vorkammer 222, eine Druckkammer 242 und eine Dosierkammer 244 unterteilen, wobei die Druckkammer 242 ferner mit einer Entlüftungs­ leitung 236 in Verbindung steht.

Die Ausführungsform 210 gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem Auftragswerk 110 gemäß Fig. 2 lediglich dadurch, dass das Nebenventil 240 nicht von einem federelastischen Blattventil gebildet ist, sondern von einem Drosselventil. Der Ventilkörper 248 des Drosselventils 240 ist dabei in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform von einem profilierten, bezüglich einer in Querrichtung Q verlaufenden Achse R rotations­ symmetrisch ausgebildeten Stab gebildet, der in entsprechenden Aufnahme­ vertiefungen 250 des Körpers des Auftragswerks 210 aufgenommen ist.

Wie in Fig. 3a dargestellt ist, folgen die Profilberge 248a des Profilstabs 248 in Querrichtung Q mit einer Periode L aufeinander, wobei die Profiltäler 248b jeweils eine Tiefe T aufweisen.

Die Profilperiode L und die Profiltiefe T können beispielsweise folgende Werte aufweisen:
Profilperiode L: 250 µm, 300 µm, 400 µm, 600 µm, 1000 µm;
Profiltiefe T: 50 µm, 100 µm, 150 µm, 200 µm, 300 µm, . . ., 1000 µm.

Ferner sind die Spitzen der Profilberge 248a abgeflacht ausgebildet, wobei diese Plateaus 248c eine Breite B aufweisen, die zwischen etwa 15% und etwa 20% der Profilperiode L betragen kann.

Bei dem Auftragswerk 310 ist das Nebenventil 340 zwar analog zur Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 3 als Drosselventil ausgebildet. Allerdings ist anstelle eines rotationssymmetrischen Profilstabs 248 eine profilierte Leiste 348 in einer entsprechenden Ausnehmung 350 des Körpers des Auftragswerks 310 aufgenommen. Hinsichtlich der Ausbildung des Profils der Profilleiste 348 kann auf die Erläuterungen zu Fig. 3a verwiesen werden.

Bezüglich des restlichen Aufbaus des Auftragswerks 310 gemäß Fig. 4 wird hiermit auf die diesbezügliche Beschreibung der Ausführungsformen gemäß Fig. 1-3 Bezug genommen.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragswerks ist in Fig. 5 dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Daher sind in Fig. 5 analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl 400. Darüber hinaus wird die Ausführungsform gemäß Fig. 5 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.

Bei dem Auftragswerk 410 erstreckt sich das Ventilblatt 428 des Haupt­ ventils 420 bis in die Austrittsöffnung 426 hinein. In dem in Fig. 5 durch­ gezogen dargestellten, geschlossenen Zustand des Ventils 420 liegt das Ventilblatt 428 vollflächig an der Wandung 432 des Körpers des Auftrags­ werks 410 an. Daher existiert in diesem Zustand lediglich die Vorkammer 422, der über die Zufuhrleitung 418 Auftragsmedium 412 zugeführt werden kann. Erst wenn sich das Ventilblatt 428 in Folge des Überschreitens eines vorbestimmten Drucks in der Vorkammer 422 verformt, wird zwischen der Wandung 432 und dem Ventilblatt 428 die Hauptkammer 424 gebildet, durch welche das Auftragsmedium 412 zur Abgabeöffnung 426 gelangen kann.

Zwar kann das freie Ende 428b des Ventilblatts 428 grundsätzlich als Ventilkörper 446 eines Nebenventils 440 angesehen werden. Es ist jedoch ebenso möglich, das Zusammenspiel der Wandung 432 mit dem federelasti­ schen Ventilblatt 428 dann, wenn das Hauptventil 420 erst einmal geöffnet hat, insgesamt als einen federvorgespannten Druckspeicher 460 mit einer Zufuhröffnung 434 und einer Auslassöffnung 426 anzusehen.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragswerks dargestellt. In Fig. 6 sind analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl 500. Darüber hinaus wird die Ausführungsform gemäß Fig. 6 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden als sie sich von den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 5 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.

Bei dem Auftragswerk 510 erstreckt sich das Ventilblatt 528 des Ventils 520 ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 in die Austritts­ öffnung 526 hinein. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 5 existiert jedoch während keiner Betriebsphase des Auftragswerks 510 eine Hauptkammer. Vielmehr besteht die Düsenkammer 516 ausschließlich aus der Vorkammer 522, der über die Zufuhrleitung 518 Auftragsmedium zugeführt wird.

An der der Düsenkammer 516 abgewandten, d. h. nicht mit Auftragsmedium beaufschlagten, Seite des Ventilblatts 528 ist eine Stellvorrichtung 562 vorgesehen, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem mit Druckfluid, beispielsweise Druckluft, beaufschlagbaren Schlauch 564 gebildet ist. Mittels dieser Stellvorrichtung 562 kann gewünschtenfalls bzw. erforderlichenfalls einer zu starken Verformung des Ventilblatts 528 durch den im Auftragsmedium in der Düsenkammer 516 herrschenden Druck und somit einer zu starken Aufweitung der Austrittsöffnung 526 entgegen­ gewirkt werden. Anstelle der dargestellten Druckschlauchvorrichtung können selbstverständlich auch andere geeignete Arten von Stellelementen eingesetzt werden, beispielsweise Piezoelemente.

Der Vorteil des Einsatzes einer derartigen Stellvorrichtung 526 ist es, dass die Betriebsparameter des Auftragswerks 510 während des Betriebs in gewünschter Weise beeinflusst werden können, während die Druck- Öffnungs-Kennlinien bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen konstruktionsbedingt festgelegt sind. In Verbindung mit Sensoren ist sogar die Bildung eines Regelkreises möglich, der sehr gut beeinflusst werden kann. Gemessen werden kann beispielsweise der Druck im Zulauf des Auftragsmediums, was ein ohnehin üblicher Messparameter ist, oder auch die auf den Untergrund aufgetragene Menge, die ebenfalls einen üblichen Messwert darstellt. Bei Unterteilung des Druckschlauchs 564 in eine in Querrichtung Q hintereinander angeordnete Mehrzahl von Kammern bzw. bei Vorsehen einer Mehrzahl von in Querrichtung Q verteilt angeordneten Stellvorrichtungen 562 kann so beispielsweise das Querprofil der Auftrags­ schicht beeinflusst werden.

Auch bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist eine derartige Beeinflussung der Ventilblätter grundsätzlich denkbar, was beispielsweise in Fig. 1 durch den Pfeil S angedeutet ist.

Claims (19)

1. Vorhang-Auftragswerk (10) zum Abgeben von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium (12), insbesondere wässriger Pigment­ suspension, in Form eines sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhangs oder Schleiers (14) an einen Untergrund,
wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugs­ weise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, und
wobei das Vorhang-Auftragswerk (10) eine Düsenkammer (16) umfasst, welcher das Auftragsmedium (12) über eine Zufuhrleitung (18) zugeführt wird und welche das Auftragsmedium (12) durch eine Austrittsöffnung (26) als Vorhang bzw. Schleier (14) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Düsenkammer (16) ein gegen Federkraft öffnendes Ventil (20) vorgesehen ist, welches die Düsenkammer (16) in eine Vorkammer (22) und eine Hauptkammer (24) unterteilt, wobei die Zufuhrleitung (18) in die Vorkammer (22) mündet, während die Austrittsöffnung (26) an dem strömungsmäßig ventilfernen Ende der Hauptkammer (24) vorgesehen ist.

2. Vorhang-Auftragswerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und gewünschtenfalls dem Kennzeichnen des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (426; 526) von einem gegen Federkraft öffnenden Ventil (420; 520) gebildet ist.

3. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (20) als Ventilkörper ein vorzugsweise federelastisches Ventilblatt (28) aufweist.

4. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilblatt (28) aus vorzugsweise rostfreiem Federstahl oder aus vorzugsweise glasfaser- oder kohlefa­ ser-verstärktem Kunststoff gefertigt ist.

5. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilblatt (28) eine Dicke (d) von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 30 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm, aufweist.

6. Vorhang-Auftragswerk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilblatt (28) im Bereich seines freien Endes (28b) über eine Kante (32) einer die Vorkammer (22) umgrenzenden Wandung, mit welcher das Ventilblatt (28) zur Erfül­ lung der Ventilfunktion zusammenwirkt, um eine Distanz (D) von zwischen etwa 3 mm und etwa 15 mm übersteht.

7. Vorhang-Auftragswerk nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilblatt (28) im geöffneten Zustand des Ventils (20) einen Spalt (34) freigibt, dessen Weite (s) zwischen etwa 0,05 mm und etwa 3,0 mm beträgt.

8. Vorhang-Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptkammer (124) ein wei­ teres Ventil (140; 240; 340) angeordnet ist, welches diese in eine Druckkammer (142; 242) und eine Dosierkammer (144; 244) unter­ teilt, wobei die Druckkammer (142; 242) sich an die Vorkammer (122; 222) anschließt, während die Austrittsöffnung (126; 226) an dem strömungsmäßig ventilfernen Ende der Dosierkammer (144; 244) vorgesehen ist.

9. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkammer (144; 244) eine Strömungslänge (I) von zwischen etwa 50 mm und etwa 100 mm aufweist.

10. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ventil (140) ein gegen Federkraft öffnendes Ventil ist.

11. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ventil (140) als Ventil­ körper ein Ventilblatt (146) aufweist.

12. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilblatt (140) aus vorzugsweise rostfreiem Federstahl oder aus vorzugsweise glasfaser- oder kohlefa­ ser-verstärktem Kunststoff gefertigt ist.

13. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilblatt (140) eine Dicke von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 30 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm aufweist.

14. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Ventil (240; 340) ein Drosselventil ist.

15. Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (240; 340) einen profilierten Ventilkörper (248; 348) aufweist, beispielsweise einen profilierten, im Wesentlichen achsrotationssymmetrischen Stab (248) oder eine profilierte Leiste (348).

16. Vorhang-Auftragswerk nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilblatt (428) bis in die Austrittsöffnung (426) hineinreicht, so dass sich die Hauptkammer (424) bzw. die Dosierkammer erst im geöffneten Zustand des Ventils (420) zwischen dem Ventilblatt (428) und einer Wandung (432) des Körpers des Vorhang-Auftragswerks (410) bildet.

17. Vorhang-Auftragswerk nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellvorrichtung (562) vorgesehen ist, welche auf das Ventilblatt (528) von dessen nicht mit Auftrags­ medium beaufschlagter Seite her einwirkt.

18. Vorhang-Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptkammer (24) bzw. die Druck­ kammer (142; 242) mit einer Entlüftungsleitung (36; 136; 236) in Verbindung steht.

19. Vorhang-Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (26) eine Spaltweite (w) von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 4,0 mm aufweist.