DE102008026147A1

DE102008026147A1 - Breitschlitzdüse

Info

Publication number: DE102008026147A1
Application number: DE102008026147A
Authority: DE
Inventors: Manfred Peschka; Bernd Hauschild
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-03
Also published as: US8468967B2; WO2009144295A1; EP2282846A1; US20110132940A1; EP2282846B1; ES2594435T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines fließfähigen Mediums auf eine ebene Werkstückoberfläche mit einem eine langgestreckte Austrittsdüse (4) für das Medium ausbildenden Gehäuse (1) und einem in dem Gehäuse (1) drehbar angeordneten im Wesentlichen zylindrischen Medienverteiler (2), welcher einen Schlitz (6) aufweist, welcher durch Drehen des Mediumverteilers (2) seine Position zur Austrittsdüse (4) ändert, und dessen Außenfläche Dichtflächen (2') ausbildet, die dichtend an Dichtflächen (3') des Gehäuses (1) anliegen. Um die Vorrichtung derartig weiterzubilden, dass niedrig- bis mittelsviskose Medien geschlossenflächig auf eine ebene Werkstückoberfläche aufbringbar sind, wird vorgeschlagen, dass der Medienverteiler (2) ein Rohr ist, dessen Inneres ein von einer Speiseöffnung (19) mit dem Medium speisbares Reservoir (25) ausbildet, und dass der Schlitz (6) derart verläuft, dass er druch Drehen des Mediumverteilers (2) von einer Offenstellung, in welcher er eine im Wesentlichen über seine gesamte Länge offene Durchtrittsöffnung vom Reservoir (25) zur Austrittsdüse (4) ausbildet, in eine Geschlossenstellung bringbar ist, in welcher die Durchtrittsöffnng vollständig geschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines fließfähigen Mediums auf eine ebene Werkstückoberfläche mit einem eine langgestreckte Austrittsdüse für das Medium ausbildenden Gehäuse und einem in dem Gehäuse drehbar angeordneten im Wesentlichen zylindrischen Medienverteilter, welcher einen Schlitz aufweist, welcher durch Drehen des Medienverteilers seine Position zur Austrittsdüse ändert, und dessen Außenfläche Dichtflächen ausbildet, die dichtend an Dichtflächen des Gehäuses anliegen.
Eine derartige Vorrichtung beschreibt die DE 197 57 237 C2 . In einem im Wesentlichen rechteckigen Gehäuse befindet sich ein Längsschlitz, der eine sich über im Wesentlichen die gesamte Länge des Gehäuses erstreckende Austrittsdüse ausbildet. Innerhalb des Gehäuses befindet sich eine Walze mit einem wendelgangförmig auf der Walzenoberfläche verlaufenden Schlitz. Zwischen der Außenwandung der Walze und der Innenwandung des Gehäuses befindet sich ein Reservoir zur Aufnahme eines fließfähigen Mediums, bei dem es sich um einen verflüssigten thermoplastischen Kunststoff oder einen erschmolzenen Heizschmelzkleber handeln kann. Die Walzenoberfläche liegt in dichtender Anlage an einer Bodenfläche des Gehäuses, in welcher sich die von einem Längsschlitz gebildete Austrittsdüse befindet. Der wendelgangförmige Schlitz des Mediumverteilers kreuzt somit an mehreren voneinander beabstandeten Stellen die Austrittsdüse. An diesen Kreuzungsstellen kann das fließfähige Medium aus der Austrittsdüse austreten. Wird der Mediumverteiler gedreht, so wandert diese Austrittsstelle in Düsenerstreckungsrichtung weiter. Mit dem dort beschriebenen Rotationsauftragskopf können voneinander getrennte Klebefäden auf eine ebene Werkstückoberfläche aufgebracht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung derartig weiterzubilden, dass niedrig- bis mittelsviskose Medien geschlossenflächig auf eine ebene Werkstückoberfläche aufbringbar sind.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei jeder Anspruch eine eigenständige Lösung darstellt. Die fakultativ nebengeordneten Ansprüche sind bevorzugte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung.
Zunächst und im Wesentlichen ist vorgesehen, dass der Mediumverteiler ein Rohr ist. Das Innere des Rohres bildet eine von einer Speiseöffnung mit einem Medium speisbares Reservoir aus. Das Rohr besitzt einen Schlitz. Dieser verläuft derart, dass er durch Drehen des Rohres von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung bringbar ist. In der Offenstellung bildet sich eine im Wesentlichen über die gesamte Länge der Austrittsöffnung offene Durchtrittsöffnung vom Reservoir zur Austrittsdüse aus. In der Geschlossenstellung ist diese Durchtrittsöffnung vollständig verschlossen. Das Gehäuse wird bevorzugt von einem Halbrohr ausgebildet. In diesem Halbrohr verläuft mittig die Austrittsdüse. Das Halbrohr bildet eine Schale, die den Mediumverteiler aufnimmt. Das Halbrohr bildet darüber hinaus eine im Bereich der Austrittsdüse angeordnete Aussparung. In dieser Aussparung liegt eine Dichtleiste ein. Die Dichtleiste bildet an die Außenwandung des den Mediumverteiler ausbildenden Rohres angepasste Dichtflächen. Gegen diese Dichtflächen wird der Mediumverteiler mit Andruckstücken angepresst, so dass in der Geschlossenstellung kein Medium aus dem Reservoir austreten kann. Wird der Mediumverteiler in die Offenstellung gedreht, so kann das Medium durch den Schlitz des Rohres und den Schlitz der Dichtleiste in den die Austrittsdüse ausbildenden Schlitz strömen, um gleichmäßig aus der Austrittsdüse auszutreten. Zur Erhöhung der Stabilität kann der Schlitz der Dichtleiste von mehreren Stegen unterbrochen sein. Die Stege sind voneinander beabstandet, wobei der Abstand zwischen den Stegen mindestens dem Zehnfachen der Schlitzweite entspricht. Die in Erstreckungsrichtung der Austrittsdüse gemessene Länge der Stege entspricht in etwa der Schlitzweite. Der Mediumverteiler besitzt eine im Wesentlichen kreisrunde Außenkontur. Gegen diese Außenkontur drücken Druckrollen der Andruckstücke. Die Andruckstücke sind voneinander beabstandet und haben eine bogenförmige Gestalt. Die Enden der Bogenstücke sind mit den Rändern des Halbrohres verschraubt. Im Querschnitt liegen die Druckrollen der Austrittsdüse gegenüber, wobei sich ein spitzwinkliges gleichschenkliges Dreieck ausbildet. Das den Mediumverteiler ausbildende Rohr ist an seinen Stirnseiten mit Lagerstopfen verschlossen. Einer der beiden Lagerstopfen bildet einen Fortsatz, der mit einem Schalthebel verbunden ist, mit dem der Mediumverteiler gedreht werden kann. Der diesem Lagerstopfen gegenüberliegende Lagerstopfen bildet die Speiseöffnung aus. Die Speiseöffnung liegt dabei im Drehzentrum des Mediumverteilers. Die beiden Enden des Halbrohres sind mit Kopfstücken verbunden, die die Lagerstopfen gleitlagern. Das Halbrohr kann aus zwei Viertelrohren bestehen, die mit Hilfe der beiden Kopfstücke aber auch mit Hilfe der Dichtleiste miteinander verbunden und insbesondere verklebt sind. Das den Mediumverteiler ausbildende Rohr kann über die gesamte Länge axialgeschlitzt sein. Die Stirnenden des Rohres können mit den Lagerstopfen verklebt sein. Die erfindungsgemäße Breitschlitzdüse ermöglicht die Applikation niedrig- bis mittelviskoser Medien und besteht im Wesentlichen aus einem geschlitzten Rohr, welches gleichzeitig ein Materialreservoir ausbildet. Dieses Rohr besitzt ein oder zwei seitliche Anschlüsse zur Medienzuführung. Die Austrittsdüse bildet die Gegenkontur zum Schlitz der Walze. Die Dichtleiste besitzt zwei voneinander durch einen Schlitz beabstandete Dichtflächen, an denen dichtend dem Schlitz benachbarte Außenwandungsabschnitte des Rohres anliegen. Die Dichtleiste liegt somit zwischen der geschlitzten Walze und der Austrittsdüse. Mit den Andruckstücken kann die den Medienverteiler bildende geschlitzte Walze gezielt an die Flanken der Austrittsdüse angedrückt werden. Das Materialreservoir ist so dimensioniert, dass in der geschlitzten Hohlwalze ein gleichmäßiger Druck herrscht, vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 bis 6 Bar. Dadurch wird erreicht, dass auch bei größeren Auftragsbreiten, insbesondere von 500 mm bis 1000 mm ein gleichmäßiger Medienauftrag erfolgt. Durch Verdrehen der geschlitzten Walze, insbesondere über den Schalthebel, wird die Verbindung des Reservoirs zur Austrittsdüse freigegeben. Damit ist sowohl ein definierter Applikationsbeginn als auch ein definiertes Applikationsende möglich. Mit der erfindungsgemäßen Breitschlitzdüse können Strukturlacke auf Oberflächen von Werkstücken aufgebracht werden. Mit der Vorrichtung können auch senkrecht stehende Flächen beschichtet werden. Es ist sogar möglich, mit der Düse über Kopf zu arbeiten. Hierzu erweisen sich die radial abragenden, die Austrittsdüse flankierenden Lippen als vorteilhaft.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 in einer ersten perspektivischen Darstellung eine Breitschlitzdüse,
2 eine vergrößerte Darstellung des in 1 rechts dargestellten Endes,
3 eine vergrößerte Darstellung des in der 1 links dargestellten Endes in Blickrichtung des Pfeils III in 1,
4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 2,
5 den Schnitt gemäß 4 mit Blick auf die Schnittebene in der Öffnungsstellung,
6 eine Darstellung gemäß 5 in der Geschlossenstellung,
7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII in 2,
8 einen Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 3,
9 eine weitere perspektivische Darstellung der Breitschlitzdüse,
10 eine Explosionsdarstellung der einzelnen Elemente der Breitschlitzdüse und
11 einen Ausschnitt gemäß Linie XI in 10.
Bei der in den 1 bzw. 9 in der Totalen dargestellten Breitschlitzdüse handelt es sich um einen langgestreckten, im Wesentlichen zylindrischen Körper von einer Länge zwischen 500 und 1000 mm.
Es ist ein Gehäuse 1 in Form eines Halbrohres vorgesehen. Dieses schalenartige Gehäuse 1 bildet den Düsenträger. Die sich etwa über einen Halbkreis erstreckende Schale besitzt in ihrer Mitte einen Längsschlitz, der eine Austrittsdüse 4 ausbildet. Der Längsschlitz erstreckt sich über die gesamte Länge des Halbrohres 1, so dass das Halbrohr 1 aus zwei Viertelrohrabschnitten zusammengesetzt ist. Die beiden stirnseitigen Enden des Halbrohres 1 sind mit Kopfstücken 24 bzw. 17 verbunden. Die Kopfstücke 17, 24 bilden im Wesentlichen zylinderförmige Körper und eine Lagerausnehmung 17', 24' aus.
Im Bereich der Austrittsdüse 4 besitzt die Innenwandung des Halbrohres 1 eine die Form einer Rechtecknut aufweisende Aussparung 7. In dieser Aussparung 7 steckt eine Dichtleiste 3. Die Dichtleiste 3 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Halbrohres 1 und besitzt einen in Längsrichtung verlaufenden, mittigen Schlitz. Der Schlitz 5 fluchtet mit der Austrittsdüse 4.
Während sich die Austrittsdüse 4 über die gesamte axiale Länge des Halbrohres 1 erstreckt, besitzt der Schlitz 6 der Dichtleiste 3 Unterbrechungen in Form von voneinander beabstandeten Stegen 15. Der Schlitz 5 erstreckt sich auch nicht bis zu den jeweiligen Enden der Dichtleiste 3, so dass diese Abschnitte stabilisierend wirken. Die Dichtleiste 3 kann in die Aussparung 7 eingeklebt sein. Sie bildet eine den Schlitz 5 flankierende Dichtfläche 3 aus, die im Querschnitt bogenförmig einwärts gewölbt ist, wobei der Bogenverlauf der Dichtfläche 3' der Außenkontur eines Rohres 2 angepasst ist.
Das Rohr 2 bildet einen Mediumverteiler und ist in der Höhlung des Halbrohres gelagert. Das Rohr 2 besitzt einen über die gesamte Länge des Rohres 2 sich erstreckenden Längsschlitz 6. Der Längsschlitz 6 ist von Dichtflächen 2' flankiert, die in dichtender Anlage an den Dichtflächen 3' der Dichtleiste 3 anliegen. Das Rohr 2 ist an seinen Stirnenden mit Lagerstopfen 16, 21 verschlossen. Die Lagerstopfen 16, 21 können mit dem Rohr 2 verklebt sein. Der Lagerstopfen 21 bildet einen zentralen Vorsprung 22 aus, der unter Zwischenlage eines Lagerringes in der Lagerausnehmung 24' des Kopfstückes 24 gelagert ist. Ein Abschnitt des Lagerfortsatzes 22 steht stirnseitig über. Daran ist ein Schalthebel 14 befestigt.
Der Lagerstopfen 16 ist unter Zwischenlage eines Lagerringes in der Lagerausnehmung 17' des Kopfstückes 17 gelagert. Der Lagerstopfen 16 bildet eine zentrale Öffnung 19 aus, in die ein Kupplungsstück 20 eingeschraubt ist. Das Kupplungsstück 20 kann mit einem Versorgungsschlauch oder Versorgungsrohr verbunden werden, so dass durch die Speiseöffnung 19 das Innere 25 des Rohres 2 mit einem fließfähigen Medium gefüllt werden kann. Das Innere des Rohres 2 bildet somit ein Reservoir 25 aus.
Es sind insgesamt fünf bogenförmige Andruckstücke 9 vorgesehen, wobei jedes Andruckstück 9 zwei jeweils um eine Lagerachse 12 drehbare Druckrollen 10 ausbildet. Die beiden Enden der Andruckstücke 9 sind mittels Spannschrauben 13 mit den beiden Rändern des Halbrohres verbunden. Sie ergänzen den Querschnitt des Halbrohres 1 zu einem Vollrohr, wobei mittels der mit den Spannschrauben 13 aufbringbaren Spannkraft die Druckrollen 10 in spannende Anlage an die Außenwandung des Rohres 2 bringbar sind. Wie aus den Querschnittdarstellungen 5 und 6 zu erstehen ist, liegen die Druckrollen 10 seitlich versetzt zu einer durch den Radialschlitz 4 verlaufenden Diametralen, so dass die Lagerachse 12 und die Austrittsdüse 4 Punkte eines gleichschenkligen Dreiecks bilden.
Die Funktionsweise der Vorrichtung ist die Folgende:
Durch die Speiseöffnung 19 bzw. durch das in die Speiseöffnung 19 eingeschraubte Kupplungsstück 20 wird das Reservoir 25 mit einem fließfähigen, insbesondere niedrig- bis mittelviskosen Medium gespeist. Bei diesem Medium handelt es sich bevorzugt um einen Strukturlack, der auf eine ebene Oberfläche eines Werkstücks aufgebracht werden soll. Hierzu wird die Breitschlitzdüse in eine nicht dargestellte Vorrichtung eingebaut, so dass sie gegenüber dem Werkstück bzw. das Werkstück gegenüber der Breitschlitzdüse mit gleichmäßiger Geschwindigkeit verlagert werden kann. In der in 5 dargestellten Offenstellung kann das Medium 25 aus der Austrittsdüse 4 austreten. Es tritt dabei zunächst durch den Schlitz 6 in den nur geringfügig unterbrochenen, dazu fluchtenden Schlitz 5 der Dichtleiste 3 ein und von dort in den ebenfalls dazu fluchtenden Längsschlitz der Austrittsdüse 4. Die Öffnung der Austrittsdüse 4 wird von sich in Radialrichtung erstreckenden Lippen 8 flankiert, die von parallel zueinander verlaufenden Freischnitten gebildet sind.
Die Applikation des Mediums erfolgt entweder von oben nach unten auf Horizontalflächen oder seitwärts in Vertikalrichtung auf Vertikalflächen. Es ist aber auch möglich, mit der Breitschlitzdüse über Kopf zu arbeiten, so dass Horizontalflächen von unten her beschichtet werden können.
Mit dem Schalthebel 14 lässt sich der Mediumverteiler 2 von der in 5 dargestellten Offenstellung in die in 6 dargestellte Geschlossenstellung verlagern. In dieser Geschlossenstellung mündet der Schlitz 6 des Rohres 2 gegen eine Dichtfläche 3' der Dichtleiste 3, so dass der Längsschlitz des Rohres 3 verschlossen ist. In dieser Stellung kann kein Medium durch die Austrittsdüse 4 austreten. Dies ist erst wieder möglich, wenn mittels des Schalthebels 14 der Mediumverteilter 2 in die in 5 dargestellte Offenstellung zurückgedreht worden ist.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19757237 C2 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Auftragen eines fließfähigen Mediums auf eine ebene Werkstückoberfläche mit einem eine langgestreckte Austrittsdüse (4) für das Medium ausbildenden Gehäuse (1) und einem in dem Gehäuse (1) drehbar angeordneten im Wesentlichen zylindrischen Medienverteilter (2), welcher einen Schlitz (6) aufweist, welcher durch Drehen des Mediumverteilers (2) seine Position zur Austrittsdüse (4) ändert, und dessen Außenfläche Dichtflächen (2') ausbildet, die dichtend an Dichtflächen (3') des Gehäuses (1) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienverteiler (2) ein Rohr ist, dessen Inneres ein von einer Speiseöffnung (19) mit dem Medium speisbares Reservoir (25) ausbildet, und dass der Schlitz (6) derart verläuft, dass er durch Drehen des Mediumverteilers (2) von einer Offenstellung, in welcher er eine im Wesentlichen über seine gesamte Länge offene Durchtrittsöffnung vom Reservoir (25) zur Austrittsdüse (4) ausbildet, in eine Geschlossenstellung bringbar ist, in welcher die Durchtrittsöffnung vollständig geschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein Halbrohr ausbildet, mit einem die Austrittsdüse (4) ausbildenden Axialschlitz.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine in einer Aussparung (7) des Halbrohres (1) einliegenden, die Dichtflächen (3') ausbildende Dichtleiste (3) mit einem zur Austrittsdüse (4) fluchtenden Schlitz (5).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (5) durch voneinander beabstandeten Stegen (15) unterbrochen ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (4) von im Wesentlichen in Radialrichtung sich erstreckenden Lippen (8) flankiert ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der eine im Wesentlichen kreisrunde Außenkontur aufweisende Mediumverteiler (2) mittels Andruckstücken (9) gegen die den Schlitz (5) flankierenden Dichtflächen (3') gepresst wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckstücke (9) voneinander beabstandete bügelförmige Körper sind, wobei die Bügelenden jeweils mit den Rändern des Halbrohres (1) verspannt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckstücke (9) Druckrollen (10) ausbilden, die bezogen auf einen Querschnitt unter Ausbildung eines gleichschenkligen Dreiecks der Austrittsdüse (4) gegenüberliegen und an denen sich die Außenwand des Mediumverteilers (2) abstützt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnöffnungen des den Mediumverteiler ausbildenden Rohres (2) von Lagerstopfen (16, 21) verschlossen sind, wobei ein Lagerstopfen (21) einen Lagerfortsatz (22) ausbildet, der in einem Kopfstück (24) des Gehäuses gelagert ist und der andere Lagerestopfen (16) die Speiseöffnung (19) ausbildet und ebenfalls in einem Kopfstück (17) des Gehäuses (1) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein die Austrittsdüse (4) ausbildender Axialschlitz im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge des an seinen beiden Enden mit Kopfstücken (17, 24) versehenen Halbrohres (1) erstreckt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Axialschlitz (6) des Rohres (2) im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge des jeweils endseitig mit Lagerstopfen (16, 21) versehenen Rohres (2) erstreckt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Austrittsdüse (4) fluchtende Längsschlitz (6) der Dichtleiste (3) im Wesentlichen gleich beabstandete von kurzen Stegen (15) gebildete Unterbrechungen aufweist und insgesamt kürzer ist, als der die Austrittsdüse (4) ausbildende Längsschlitz und der Längsschlitz (6) des Mediumverteilers (2).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schlitz richtung gemessene Breite der Stege (15) in etwa der Schlitzweite des Schlitzes (5) entspricht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch einen am Lagerstopfen (21) angeordneten Schalthebel (14) zum Verdrehen des Mediumverteilers (2) zwischen Öffnungsstellung und Geschlossenstellung.