DE102004045673B3

DE102004045673B3 - Pumpfarbwerk einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE102004045673B3
Application number: DE102004045673A
Authority: DE
Inventors: Bernd Masuch
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-09-18
Also published as: EP1791696A2; WO2006030027A3; US20070277687A1; WO2006030027A2

Abstract

Eine Pumpe zur Förderung einer bestimmten Menge von Farbe in einem Farbwerk einer Druckmaschine ist als rotatorische Verdrängerpumpe mit einem außenverzahnten Innenrotor und einem innenverzahnten Außenrotor ausgeführt, deren Rotationsachsen exzentrisch zueinander gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pumpfarbwerk einer Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Pumpfarbwerken wird im Gegensatz zu üblichen Filmfarbwerken die in das Farbwerk einzutragende Farbmenge nicht über Farbmesser, sondern über eine exakte Dosierung mittels Ventilen und/oder Pumpen vorgenommen. Dies erfolgt beispielsweise maßgeschneidert für jede einzelne Farbzone. Aus Kosten- und/oder Bauraumgründen wird z.T. eine Zuführung eines bestimmten Druckniveaus für mehrere in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Farbzonen zur Verfügung gestellt, wobei die Dosierung beispielsweise je Falbzone oder Farbzonengruppe durch Ventile individuell einstellbar sind.

1 zeigt schematisch ein bekanntes Pumpfarbwerk, wobei je zu versorgender Farbzone bzw. Farbzonengruppe Pumpe, hier eine Schrägachsen-(Doppel)kolbenpumpe 01 vorgesehen ist. Diese Pumpen werden über eine Zufuhrleitung von einem Farbreservoir versorgt und geben über Leitungen (Schläuche) die gepumpte Farbe an eine entsprechende Dosieröffnung der Auftragleiste ab. In axialer Richtung sind mehrere derartige Öffnungen, Zuführungen und Schläuche vorgesehen. Die Pumpen sind aus Bauraumgründen abseits der Auftragleiste angeordnet, was im Hinblick auf lange Versorgungswege, Material und mangelnde Kompaktheit nachteilig ist. Die Farbe wird durch die Öffnung mittels der Pumpe dosiert auf eine Walze des Farbwerks, z.B. Duktorwalze, aufgebracht.

Durch die DE 698 09 580 T2 ist ein Pumpfarbwerk einer Druckmaschine bekannt, wobei mittels mehrere Dosierpumpen auf axial nebeneinander benachbarte Bereiche einer Walzenmantelfläche jeweils durch eine Abgabeöffnung eine bestimmte Menge an Farbe dosierbar ist, und wobei mehrere der Dosierpumpen in axialer Richtung der Farbwalze nebeneinander in einer Auftragleiste angeordnet sind. Die Dosierpumpen sind als Zahnradpumpen oder andere geeignete Zwangsverdrängungspumpen ausgebildet.

Die DE 26 26 006 A1 offenbart in einem Pumpfarbwerk als Sichelzahnradpumpe ausgebildete rotatorische Verdrängerpumpen mit einem außenverzahnten Innenrotor und einem innenverzahnten Außenrotor ausgeführt sind, deren Rotationsachsen exzentrisch zueinander gelagert sind. Zur Bildung einer Saug- und einer Druckkammer ist im Verschneidungsraum ein sichelförmiges Einsatzstück vorgesehen.

In der DE 20 43 078 A ist ein Pumpfarbwerk offenbart, welches in einer Ausführungsform nebeneinander mehrere Pumpen, insbesondere Zahnradpumpen, zwischen einer gemeinsamen Zuleitung und je einer Bohrung eines Verteilerblockes aufweist.

Durch Prospektmaterial der Fa. HNP Mikrosysteme GmbH, Parchim, ist eine Dosierpumpe als rotatorische Verdrängerpumpe mit einem außenverzahnten Innenrotor und einem innenverzahnten Außenrotor ausgeführt, deren Rotationsachsen exzentrisch zueinander gelagert sind, wobei Außen- und Innenrotor eine zykloidenförmige Verzahnung aufweisen, welche sich mit ihrer zykloidenförmigen Verzahnung in kämmendem Eingriff befinden und während der Rotation zu jedem Zeitpunkt ein System von mehreren abgedichteten Förderkammern bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und bzgl. der Dosierung hochgenaues Pumpfarbwerk zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein kompaktes und bzgl. Dosierung hochpräzises Pumpfarbwerk geschaffen ist.

Die mit einem Pumpfarbwerk gegenüber einem herkömmlichen Filmfarbwerk erzielbaren Vorteile zeigen sich in einer einfacheren Grundeinstellung, Inbetriebnahme und/oder Farbkurvenermittlung. Ein Einfluß von Änderungen der Grundeinstellungen wie Filmwalzenabstand, Durchbiegung des Duktors etc., ist geringer. In der Auflösung der Stellschritte können Verbesserungen erzielt werden, insbesondere im Bereich kleiner Flächendeckungsgrade.

Im Gegensatz zu Einfach oder Doppelkolbenpumpen ist mit dem Einsatz von Zahnringpumpen, insbesondere rotatorischen Verdrängerpumpen mit außenverzahntem Innenrotor und innenverzahntem Außenrotor, eine deutlicher vergleichmäßigte Förderung erreichbar (Pulsationsarmut, kleines Totvolumen). Eine derartige Pumpe (im Folgenden auch Dosierpumpe genannt) ist z.B. durch HNP Mikrosysteme GmbH bekannt. Sie sind mit äußerst kleinem Bauraum herstellbar und besitzt hohe Präzision in der Dosiergenauigkeit.

Wegen des kleinen Bauraumes kann nun je Farbzone eine eigene Pumpe direkt an der Auftragleiste – insbesondere in axialer Richtung nebeneinander – vorgesehen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Pumpfarbwerk gemäß Stand der Technik;
2 das Funktionsprinzip der Dosierpumpe;
3 eine Konzeption des erfindungsgemäßen Pumpfarbwerks;
4 einer erste Ausführungsbariante des Pumpfarbwerks;
5 einer zweite Ausführungsbariante des Pumpfarbwerks;
6 eine schwenkbare Ausführung gemäß 5, angestellt;
7 eine schwenkbare Ausführung gemäß 5, abgestellt;
8 eine räumliche Darstellung der Baugruppe „Pumpe";
9 eine schematische Darstellung der Baueinheit aus Pumpeinheit, Dichtung und Antriebswelle;
10 tabellarische Charakterisierung einer vorteilhaften Dimensionierung der Dosierpumpe.
Die Förderung und/oder Dosierung der Farbe im Pumpfarbwerk erfolgt mittels Pumpen, welchen das Mikrozahnringprinzip zugrunde liegt, wie sie beispielsweise durch einschlägiges Prospektmaterial der Fa. HNP Mikrosysteme GmbH bekannt ist; insbesondere mittels rotatorischer Verdrängerpumpen mit außenverzahntem Innenrotor und innenverzahntem Außenrotor, die leicht exzentrisch zueinander gelagert sind. Bei der Rotation der Rotoren um ihre versetzten Achsen vergrößern sich die Förderkammern auf der Ansaugseite, während sie sich gleichzeitig auf der Druckseite verkleinern (nierenförmig in 2 dargestellt). Zwischen der Ein- bzw. Auslassöffnung, entsteht so ein gleichmäßiger und nahezu pulsationsfreier Förderstrom. Außen- und Innenrotor befinden sich mit ihrer zykloidenförmigen Verzahnung in kämmendem Eingriff und bilden während der Rotation zu jedem Zeitpunkt ein System von mehreren abgedichteten Förderkammern. Die Zähnezahl von Innen- und Außenverzahnung sind verschieden. Bei der Rotation der Rotoren um ihre versetzten Achsen vergrößern sich die Förderkammern auf der Saugseite, während sie sich gleichzeitig auf der Druckseiteverkleinern, wie dies schematisch an einer schwarz ausgefüllten Förderkammer in 2a) bis 2d) gezeigt ist.
3 zeigt die Konzeption des erfindungsgemäßen Pumpfarbwerks, wobei von einem Farbreservoir, z.B. einem Vorlagebehälter einer zentralen Farbversorgung, Farbe mittels einer Pumpe bzw. einen Verdichter zur Auftragleiste gefördert wird. Zur Auftragleiste (je Druckwerk) muß vorzugsweise lediglich eine Zufuhrleitung führen. In der Zufuhrleitung ist vorzugsweise ein Druckregler, z.B. ein Druckminderer, angeordnet, durch welchen unabhängig vom Vordruck ein dahinter liegender Druck P₀ im Vorlauf zur Dosierpumpe einstellbar ist. Vorzugsweise wird der P₀ auf mindestens 2 bar (über Umgebung, insbesondere auf 3 bis 5 bar im Vorlauf eingestellt. Zusätzlich kann in vorteilhafter Ausführung ein Filter auf dem Weg der Farbe vom Reservoir zur Dosierpumpe angeordnet sein.
An der bzw. in der Auftragleiste sind dann mehrere (insbesondere eine der Anzahl der axial nebeneinander liegenden Zonen entsprechende Anzahl von) Dosierpumpen vorgesehen, welche gemeinsam über den Vorlauf versorgt werden. Hierzu kann die Auftragleiste in vorteilhafter Ausführung ein axial verlaufendes „Vorort-Reservoir", z.B. in Form eines über ein, zwei oder mehr Druckseiten reichendes, quer verlaufenden Rohres (Farbzuführleiste), mit der entsprechenden Anzahl von zu den jeweiligen Dosierpumpen führenden Leitungen aufweisen (4, 5).
In 4 und 5 sind zwei Ausführungsvarianten zur räumlichen Anordnung der Dosierpumpe (mit Motor und den Motor mit der Dosierpumpe verbindenden Kupplung) dargestellt. In 5 ist zusätzlich eine Druckölversorgung für eine Sperrdichtung dargestellt.
Ebenfalls angedeutet sind von der Farbzuführleiste zu einem Einlass der Dosierpumpe hin und von einer Auslassöffnung derselben zur Abgabeöffnung führende Leitungen bzw. Kanäle. Ein Querschnitt im Bereich des Ein- und/oder Auslass in bzw. aus der Dosierpumpe (und vorzugsweise die Kanäle) sollte aufgrund der hochviskosen Farbe z.B. mindestens 10 mm², insbesondere mindestens 15 mm² betragen. Insbesondere sollte bei einem maximal betriebsmäßig geforderten Volumenstrom V_max (z.B. 10.000 oder 15.000 mm³) eine minimale Querschnittsfläche Q so gewählt werden, dass gilt Q ≥ 1/(1.000 mm) * V_max. Dies sollte vorzugsweise für die Gesamte Versorgungsstrecke zwischen Farbzuführleiste zur (niereförmigen) Einlassöffnung und/oder von der (nierenförmigen) Auslassöffnung zur Abgabeöffnung gelten.
6 und 7 zeigen das Pumpfarbwerk in der Ausführung gemäß 5, wobei die Vorrichtung bewegbar, insbesondere schwenkbar, im Druckwerk bzw. Farbwerk gelagert ist.
8 zeigt die Baugruppe mit einem die Pumpeinheit (o.g. Mikrozahnringpumpe), einen die Sperrdichtung enthaltenden Bereich, einen ggf. eine Winkelabweichungen und/oder Versatz ausgleichende Kupplung und einen den Motor enthaltenden Bereich. Der Motor ist vorzugsweise als Schrittmotor – z.B. mit einer Auflösung von mindestens 100, insbesondere zwischen 200 und 400 Schritten pro Umdrehung, ausgeführt. So kann eine extrem niedrige Förderrate bei ausreichender Genauigkeit erzielt werden.
In 9 ist als Baueinheit die Pumpeinheit (mit außenverzahntem Innenrotor und innenverzahntem Außenrotor), die Antriebswelle und eine Sperrdichtung dargestellt. Um zu Vermeiden, dass entlang der Antriebswelle Pigmente enthaltende Farbe aus dem Pumpraum austreten kann, ist eine Sperrdichtung mit zwei die Antriebswelle umschließenden Dichtungen (z.B. Teflon) und einem dazwischen liegenden Druckraum vorgesehen, in welchem unter Druck stehendes Öl vorgehalten ist. Sollte die Dichtung nicht vollständig abdichten, so fließt allenfalls eine geringe Menge Öl in Richtung Pumpraum.
In 10 sind vorteilhafte Merkmale für Auslegung und/oder Betrieb der Dosierpumpe aufgezeigt. Von besonderer Bedeutung hierbei ist eine Breite von kleiner 50 mm, insbesondere 35 bis 43 mm, in axialer Richtung (8) des Farbwerks. So ist eine Art „Array" von nebeneinander angeordneten Dosierpumpen je Zone (entsprechend der einzelnen Farbmesser bei herkömmlichen Filmfarbwerken) möglich. Ein Regebereich von 0,001 l/h bis 1,000 l/h oder gar 1,500 l/h gewährleistet eine besonders zuverlässige Versorgung für kleinste (z.B. 1%) bis größte Flächendeckungen (z.B. 100%) im Druckbild – und dies im Bereich von Produktionsgeschwindigkeiten von 4.000 U/h bis z.B. 40.000 U/h der die Druckform tragenden Zylinder. An die Farbpumpe ist eine Anforderung gestellt, dass sie im gesamten o.g. Regelbereich die Fördermenge auf z.B. 1% genau regelt. Dies wird durch eine oder mehrere der o.g. Maßnahmen (o.g. Querschnitte und/oder Einsatz eines o.g. Schrittmotors und/oder kurze Wege aufgrund der möglichen Anordnung der Pumpe an der Auftragleiste und/oder Ausbildung der Pumpeinheit als o.g. Mikrozahnringpumpe) ermöglicht.

Claims

Pumpfarbwerk einer Druckmaschine, wobei mittels mehrere Dosierpumpen auf axial nebeneinander benachbarte Bereiche einer Farbwalzenmantelfläche jeweils durch eine Abgabeöffnung eine bestimmte Menge an Farbe dosierbar ist, und wobei mehrere der Dosierpumpen in axialer Richtung der Farbwalze nebeneinander angeordnet sind und wobei der Dosierpumpe ein eigener Motor zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Dosierpumpen auf oder an einer die Abgabeöffnungen aufweisenden Auftragleiste angeordnet sind, dass die Dosierpumpen als rotatorische Verdrängerpumpen mit einem ußenverzahnten Innenrotor und einem innenverzahnten Außenrotor ausgeführt sind, deren Rotationsachsen exzentrisch zueinander gelagert sind, dass Außen- und Innenrotor eine zykloidenförmige Verzahnung aufweisen, welche sich mit ihrer zykloidenförmigen Verzahnung in kämmendem Eingriff befinden und während der Rotation zu jedem Zeitpunkt ein System von mehreren abgedichteten Förderkammern bilden, und dass im Vorlauf der Dosierpumpe ein Druck P₀ von mindestens 2 bar über Umgebungsdruck vorliegt.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem maximal betriebsmäßig geforderten Volumenstrom V_max eine minimale Querschnittsfläche Q für einen Einlass- und/oder Auslassbereich der Dosierpumpe so gewählt ist, dass gilt:Q ≥ 1/(1.000 mm) * V_max.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Rotoren, insbesondere der Innrotor, durch einen als Schrittmotor ausgeführten Motor mit einer Auflösung von mindestens 100 Schritten pro Umdrehung ausgeführt ist.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Dosierpumpe in axialer Richtung des Farbwerks betrachtet kleiner 50 mm ist.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung einer Antriebswelle der Dosierpumpe eine Sperrdichtung vorgesehen ist, welche zwei die Antriebswelle umschließende Dichtungen und einen dazwischen liegenden, mit unter Druck stehendem Öl angefüllten Druckraum vorgesehen ist.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Ölraum größer ist, als der maximal während des Betriebes der Dosierpumpe erzeugte Druck innerhalb der Förderkammern.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe mittels einer Pumpe oder einem Verdichter von einem Farbreservoir zur Auftragleiste gefördert wird
Pumpfarbwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zufuhrleitung zwischen Pumpe oder Verdichter und der Dosierpumpe ein Druckregler angeordnet ist, durch welchen unabhängig vom Vordruck ein dahinter liegender Druck P₀ im Vorlauf zur Dosierpumpe einstellbar ist.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe mittels einer Pumpe oder einem Verdichter von einem Farbreservoir zur Auftragleiste gefördert wird und dass in der Zufuhrleitung ein Druckregler angeordnet ist, durch welchen unabhängig vom Vordruck ein dahinter liegender Druck P₀ im Vorlauf zur Dosierpumpe einstellbar ist.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorlauf der Dosierpumpe ein Druck P₀ von 3 bis 5 bar über Umgebungsdruck bar vorliegt.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Weg der Farbe vom Reservoir zur Dosierpumpe ein Filter angeordnet ist.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbreservoir als Vorlagebehälter einer zentralen Farbversorgung für mehrere Druckwerke ausgebildet ist.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierpumpe ein als Schrittmotor ausgebildeter Motor zugeordnet ist.
Pumpfarbwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Schrittmotor mit einer Auflösung von mindestens 100 Schritten pro Umdrehung, ausgeführt ist.