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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Auftragen wenigstens
eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums
auf wenigstens eine Oberfläche einer laufenden Materialbahn
insbesondere aus Papier oder Karton mittels wenigstens eines Vorhang-Auftragwerks;
wobei das Vorhang-Auftragswerk einen Vorhang-Auftragskopf aufweist,
welcher mit wenigstens einer an einer Auftragsmediumzufuhr angeschlossenen
oder anschließbaren Abgabeöffnungsanordnung ausgeführt
ist, welche im Betrieb das Auftragsmedium einer Gleit- oder Abfließfläche des
Vorhang-Auftragskopfes zuführt, wobei sich die Gleit- oder
Abfließfläche gegenüber der Horizontalen derart
geneigt oder/und gekrümmt erstreckt und in einer gegenüber
der Abgabeöffnungsanordnung tiefer angeordneten Abrisskante
endet, dass das Auftragsmedium von der Gleit- oder Abfließfläche
abgleitet bzw. abfließt und von der Abrisskante in Form
eines sich unter Schwerkrafteinfluss und ggf. Einfluss weiterer
Kräfte bewegenden Vorhangs an die Oberfläche der
Materialbahn in einem Auftragsabschnitt des Materialbahnverlaufs
abgegeben wird, welcher im Wesentlichen horizontal oder entsprechend
einem Radius einer Umlenk- und Abstützrolle des Vorhang-Auftragswerks
verläuft oder zumindest eine in Horizontalrichtung größere
Bewegungsgeschwindigkeitskomponente als in Vertikalrichtung hat.
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Derartige
Maschinen zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere aus Papier-
oder Karton, die nach dem sogenannten „Slide-Die-Verfahren” arbeiten,
finden in der Papier- und Verpackungsindustrie vielfältigen
Einsatz.
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10 zeigt
als typisches Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik
eine Anordnung von einem Vorhang-Auftragskopf 10 und einer
laufenden Materialbahn 22 in einer derartigen Vorhangauftragsmaschine.
Zufuhrleitungen (in diesem Ausführungsbeispiel drei) 12a, 12b, 12c sind
an einer im Wesentlichen einer Gleit- oder Abfließfläche 18 entgegengesetzten
Außenfläche in einem bezogen auf eine dem Verlauf
einer Abrisskante 20 entsprechende Querrichtung mittleren
Bereich der Außenfläche des Vorhang-Auftragskopfes 10 angeschlossen.
Aus verfahrenstechnischen Gründen müssen diese
in der Regel zum Vorhang-Auftragskopf 10 hin streng steigend ausgebildet
sein. Innerhalb des Vorhang-Auftragskopfes 10 gelangt ein
von den Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c zugeführtes
Auftragsmedium durch intern ausgebildete Mediumzuführkanäle 14a, 14b, 14c zu Abgabeöffnungsanordnungen 16a, 16b, 16c,
wo das Auftragsmedium typischerweise unter einem Winkel W zur Gleit-
oder Abfließfläche 18 von 90 Grad austritt.
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Von
den Abgabeöffnungsanordnungen 16a, 16b, 16c gleitet
das Auftrags medium auf der abschüssigen Gleit- oder Abfließfläche 18 nach
unten bis zu einer Abrisskante 20, von wo das Auftragsmedium
im Wesentlichen in Vertikalrichtung nach unten fällt und
nach einer vorbestimmten Fallhöhe F auf die laufende Materialbahn 22 trifft.
Die Fallhöhe F ist dabei üblicherweise durch den
Auftragsprozess technologisch vorgegeben. Über die Breite
hinweg, auf der das Auftragsmedium linienförmig auf die
Materialbahn 22 auftrifft, wird die Materialbahn 22 über
eine zylinderförmige Umlenkrolle 24 umgelenkt.
Durch die Umlenkung wird erreicht, dass die laufende Materialbahn 22 nicht
mit den Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c oder/und
mit dem Vorhang-Auftragskopf 10 kollidiert.
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Würde
die Materialbahn 22 nicht im Wesentlichen in Vertikalrichtung
zu der Umlenkrolle 24 hin geführt werden, sondern
würde eine Materialbahn 22', wie in der 10 gestrichelt
angedeutet, stattdessen horizontal von einer zweiten Umlenkrolle 24' der
Umlenkrolle 24 zugeführt werden, so käme
es zu einer Kollision zwischen den Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c und
der laufenden Materialbahn 22'. Bei einer Anordnung der
zweiten Umlenkrolle 24' oberhalb der Umlenkrolle 24 würde
sich ein Vertikalabstand A zwischen einem tiefstliegenden Abschnitt
des Vorhang-Auftragskopfes 10 und der Materialbahn 22' noch
weiter verkleinern. Dies kann je nach relativer Lage der zweiten
Umlenkrolle 24' zu der Umlenkrolle 24 sogar bis
zur Kollision zwischen der Materialbahn 22' und dem Vorhang-Auftragskopf 10 führen.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannte Ausgestaltung und Anordnung von
Vorhang-Auftragskopf und Zufuhrleitungen führen somit zu
dem Problem, dass die Möglichkeiten, die Materialbahn unterhalb
des Vorhang-Auftragskopfes zu führen, sehr begrenzt sind.
Dies wiederum kann zu unerwünschten Einschränkungen
bei der Auslegung der gesamten Vorhangauftragsmaschine führen.
Insbesondere ist es nicht möglich, dass der Vorhang-Auftragskopf
derart angeordnet wird, dass die Beschichtung über einem
sogenannten „freien Zug” der Materialbahn erfolgt,
d. h. an einer Stelle, wo die Materialbahn nicht von einer Rolle
unterstützt wird.
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Anzumerken
ist noch, dass bei einer Beschichtung der Materialbahn in einem
freien Zug diese nicht zwangsläufig horizontal laufen muss,
sondern auch innerhalb gewisser Grenzen einen positiven oder negativen
Winkel zu einer Horizontalebene aufweisen kann.
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Aber
selbst wenn eine Beschichtung der Materialbahn mit dem Auftragsmedium
nicht im freien Zug, sondern über einer Umlenkrolle bevorzugt
wird, so besteht ferner die Problematik, dass – bedingt durch
den begrenzten Bauraum unterhalb des Vorhang-Auftragskopfes – in
unmittelbarer Nähe der Umlenkrolle eine Anordnung von Mitteln
zur Luftgrenzschichtbekämpfung zu einer Kollisionen mit dem
Vorhang-Auftragskopf oder dessen Zufuhrleitungen führen
kann. Dies trifft besonders dann zu, wenn, wie in der
10 zum
Stand der Technik gezeigt, der Vorhang-Auftragskopf derart angeordnet ist,
dass er im Gleichlauf zur Materialbahn steht, d. h., dass die Gleit-
oder Abfließfläche des Vorhang-Auftragskopfes
eine Richtungskomponente aufweist, die gleich der Hauptbewegungsrichtung
der laufenden Materialbahn entlang der Auftrefflinie des Auftragsmediums
ist. Aufbau, Anordnungsmöglichkeiten und Funktionsweise
von Mitteln zur Luftgrenzschichtbekämpfung sind z. B. aus
der Druckschrift
DE
101 25 376 A1 bekannt, auf die hier explizit verwiesen
wird.
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Vor
diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Maschine bereitzustellen, welche zumindest eines der zuvor
genannten Probleme löst.
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Bezugnehmend
auf die Maschine der eingangs genannten Art, bei der der Vorhang
sich über eine Fallhöhe zwischen der Abrisskante
und einer Auftrefflinie auf der Oberfläche der Materialbahn
erstreckt und ein tiefstliegender Abschnitt des Vorhang-Auftragskopfes
einen Vertikalabstand von der Materialbahn-Oberfläche oder/und
einer die Auftrefflinie enthaltenden im Wesentlichen horizontal
verlaufenden Bezugsebene aufweist, wird zur Lösung dieser
Aufgabe nach einem ersten Aspekt erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass der Vertikalabstand wenigstens 30%, vorzugsweise wenigstens
50%, höchstvorzugsweise wenigstens 80% der Fallhöhe beträgt.
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Der
Vertikalabstand zwischen dem tiefstliegenden Abschnitt des Vorhang-Auftragskopfes
und der Materialbahn bzw. einer die Auftrefflinie enthaltenden im
Wesentlichen horizontal verlaufenden Bezugsebene wird im Folgenden
als „kritischer Vertikalabstand” bezeichnet. Indem
der kritische Vertikalabstand entsprechend groß vorgesehen
wird, kann erreicht werden, dass unterhalb des Vorhang-Auftragskopfes
mehr Bauraum zur Verfügung steht, und somit die Gefahr
vor Kollisionen reduziert wird. Der größte erreichbare
kritische Vertikalabstand entspricht nach dieser Definition der
ggf. technologisch vorgegebenen Fallhöhe des Auftragmediumvorhangs.
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Dabei
ist es natürlich möglich, dass der Vorhang-Auftragskopf
nur eine Abgabeöffnungsanordnung aufweist, wenn die Materialbahn
nur mit einer Schicht von Auftragsmedium beschichtet werden soll.
Vorteilhaft ist es aber, wenn entlang einer Abgleit- oder Abfließrichtung
der Gleit- oder Abfließfläche mehrere Abgabeöffnungsanordnungen
vorgesehen sind, welche im Betrieb jeweils Auftragsmedium der Gleit-
oder Abfließfläche zuführen, wobei die
Abgabeöffnungsanordnungen vorzugsweise jeweils an einer
eigenen Auftragsmediumzufuhr angeschlossen oder anschließbar
sind, um mittels der Abgabeöffnungsanordnungen verschiedene
Auftragsmedien simultan der Gleit- oder Abfließfläche
zuzuführen, die von der Gleit- oder Abfließfläche
in übereinander angeordneten Schichten abgleiten bzw. abfließen
und sich als mehrschichtiger Vorhang von der Abrisskante lösen.
Dadurch kann die Materialbahn entsprechend mit verschiedenen Auftragsmedien
beschichtet werden, was zu einem qualitativ höherwertigen Endprodukt
führt.
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Hierzu
ist ferner anzumerken, dass die Ausbildung mehrerer Abgabeöffnungsanordnungen,
die vorzugsweise jeweils an einer eigenen Auftragsmediumzufuhr angeschlossen
sind, nicht nur von Vorteil sind, um simultan verschiedene Auftragsmedien,
im Sinne von Auftragsmedien mit jeweils verschiedenen Farbrezepturen
aufzutragen, sondern auch, um bei Bedarf mehrere Abgabeöffnungsanordnungen
mit dem gleichen Auftragsmedien oder auch um eine oder mehrere Abgabeöffnungsanordnungen
mit gar keinem Auftragsmedium zu beschicken. Auf diese Weise kann
eine Steuerung der gewünschten Auftragsmenge erfolgen.
Zudem kann es in der Praxis vorkommen, dass eine einzelne Abgabeöffnungsanordnung
nicht in der Lage ist, die gewünschte Menge von einem Auftragsmedium,
d. h. genügend Auftragsmedium, abzugeben. Bei einem Vorhang-Auftragskopf
in dem drei Abgabeöffnungsanordnungen ausgebildet sind,
können beispielsweise zwei Abgabeöffnungsanordnungen
das gleiche Auftragsmedium abgeben, wohingegen die dritte Abgabeöffnungsanordnung
eine anderes Auftragsmedium abgibt. Ebenso wäre es aber
z. B. auch denkbar, das die dritte Abgabeöffnungsanordnung
kein Auftragsmedium abgibt.
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Wie
vorstehend bereits beschrieben, ist die Fallhöhe des Vorhangs
häufig technologisch weitgehend festgelegt und hängt
von unterschiedlichen Parametern, wie z. B. der Farbrheologie ab.
Die Fallhöhe kann dabei zwischen 100 und 400 mm, vorzugsweise
etwa 200 mm, betragen.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltungsform sieht vor, dass für die Abgabeöffnungsanordnung
oder wenigstens eine der Abgabeöffnungsanordnungen ein Winkel
zwischen einem in der Abgabeöffnungsanordnung mündenden
Mediumzuführkanal des Vorhang-Auftragskopfes und der Gleit-
oder Abfließ fläche oder einer Tangentialebene
zur gekrümmten Gleit- oder Abfließfläche
am Ort der Abgabeöffnungsanordnung kleiner als 90 Grad
ist und vorzugsweise zwischen 30 und 70 Grad beträgt. Somit
kann ein flacherer Verlauf des Mediumzuführkanals im Vorhang-Auftragskopf
erreicht werden, so dass der Vorhang-Auftragskopf in seiner Gesamtheit
eine geringere Abmessung in Vertikalrichtung aufweisen kann. Eine
flachere Bauweise des Vorhang-Auftragskopfes führt dazu,
dass der kritische Vertikalabstand vergrößert
werden kann.
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Wenn
die Gleit- oder Abfließfläche in der Abgleit-
oder Abfließrichtung mehrere Abgabeöffnungsanordnungen
aufweist, so ist es vorteilhaft, wenn der Vorhang-Auftragskopf modular
aus mehreren nebeneinander angeordneten Segmenten aufgebaut ist, wobei
jeder Abgabeöffnungsanordnung zumindest ein diese definierendes
Segment zugeordnet ist. Durch den modularen Aufbau lassen sich die
Handhabung und die Herstellung des Vorhang-Auftragskopfes vereinfachen.
Da die einzelnen Segmente sich besser auf den jeweiligen Maschinen
bearbeiten lassen und sich der Mediumzuführkanal relativ
einfach aus dem jeweiligen Segment herausarbeiten lässt,
können die Herstellkosten reduziert werden. Dies gilt insbesondere
dann, wenn ein Teil der Umfangswandung des Mediumzuführkanals
eines Segments durch ein benachbartes Segment gebildet wird.
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Eine
besonders kostengünstige Ausgestaltung des Vorhang-Auftragskopfes
kann dann erreicht werden, wenn mehrere mittlere der Segmente identisch
ausgeführt sind. Durch die Verwendung mehrerer identisch
ausgeführter Segmente kann deren Stückzahl erhöht
werden, was zu einer Reduzierung der Stückkosten führt.
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Da
der tiefstliegende Abschnitt des Vorhang-Auftragskopfes in der Regel
dem Segment zugeordnet werden kann, welches die Abrisskante aufweist,
sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, dass das die Abrisskante
umfassende Segment eine geringere Abmessung in Vertikalrichtung
aufweist als die übrigen Segmente des Vorhang-Auftragskopfes. Somit
kann ebenfalls der kritische Vertikalabstand vergrößert
werden, wobei aber gleichzeitig sichergestellt wird, dass genügend
Platz vorhanden ist, um die einzelnen Segmente miteinander zu verbinden.
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Da
sich die Gleit- oder Abfließfläche des Vorhang-Auftragskopfes
gegenüber der Horizontalen neigt oder/und gekrümmt
erstreckt und in einer gegenüber der Abgabeöffnung
tiefer angeordneten Abrisskante endet, weisen die Segmente typischerweise
einen größeren kritischen Vertikalabstand auf,
je weiter sie von der Abrisskante entfernt sind. Somit ist es unkritisch,
wenn ein Segment, welches weiter von der Abrisskante entfernt ist,
eine größere Abmessung in Vertikalrichtung aufweist
als ein näher an der Abrisskante liegendes Segment. Wenn
die Abmessung des Segments in Vertikalrichtung größer
ist, so lässt sich darin einfacher der Mediumzuführkanal
des entsprechenden Segments ausbilden. Es kann daher bevorzugt sein,
dass die Abmessung in Vertikalrichtung eines der übrigen
Segmente des Vorhang-Auftragskopfes geringer ist als die Abmessung
in Vertikalrichtung eines entgegen der Abgleit- oder Abfließrichtung
unmittelbar benachbarten Segmentes. Weiterbildend wird vorgeschlagen,
dass die Abmessung in Vertikalrichtung des Vorhang-Auftragskopfes
in der Abgleit- oder Abfließrichtung von Segment zu Segment
abnimmt. Dabei kann für die Abgabeöffnungsanordnung
oder wenigstens eine der Abgabeöffnungsanordnungen ein
Winkel zwischen einem in der Abgabeöffnungsanordnung mündenden
Mediumzuführkanal des Vorhang-Auftragskopfes und der Gleit- oder
Abfließfläche oder einer Tangentialebene zur gekrümmten
Gleit- oder Abfließfläche am Ort der Abgabeöffnungsanordnung
größer als 90 Grad sein.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass ein
gekrümmter Abschnitt der Gleit- oder Abfließfläche
einen Anteil von wenigstens 10%, vorzugsweise wenigstens 15%, stärker
bevorzugt wenigstens 20%, noch stärker bevorzugt wenigstens 25%,
höchstbevorzugt wenigstens 30% der Gesamtfläche
der Gleit- oder Abfließfläche zwischen der Abrisskante
und der Abgabeöffnungsanordnung bzw. der von der Abrisskante
entferntesten Abgabeöffnungsanordnung ausmacht. Hierdurch
wird erreicht, dass die Differenz zwischen dem tiefstliegenden Abschnitt
und der Abrisskante des Vorhang-Auftragskopfes reduziert wird und
zwar ggf. bis auf Null. Wenn die Differenz Null beträgt,
so bedeutet dies, dass der kritische Vertikalabstand gleich der
Fallhöhe des Vorhangs und somit maximal ist. Ein ähnlich
positiver Effekt kann erzielt werden, wenn ein gekrümmter
Abschnitt der Gleit- oder Abfließfläche und ein
sich hieran anschließender, den gekrümmten Abschnitt mit
der Abrisskante verbindender, im Wesentlichen planarer Abschnitt
der Gleit- oder Abfließfläche gemeinsam einen
Anteil von wenigstens 10%, vorzugsweise wenigstens 15%, stärker
bevorzugt wenigstens 20%, noch stärker bevorzugt wenigstens
25%, höchstbevorzugt wenigstens 30% der Gesamtfläche der
Gleit- oder Abfließfläche zwischen der Abrisskante
und der Abgabeöffnungsanordnung bzw. der von der Abrisskante
entferntesten Abgabeöffnungsanordnung ausmacht.
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Allgemein
wird vorgeschlagen, dass ein gekrümmter Abschnitt der Gleit-
oder Abfließfläche bzw. der gekrümmte
Abschnitt der Gleit- oder Abfließfläche zumindest
lokal einen Krümmungsradius von wenigstens 30 mm, vorzugsweise
zwischen 30 mm und 50 mm, aufweist. Hierdurch kann eine Vergrößerung
des kritischen Vertikalabstands erreicht oder zumindest unterstützt
werden. Dies gilt insbesondere, wenn der gekrümmte Abschnitt
an der Abrisskante endet oder dieser benachbart ist.
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Alternative
oder zusätzliche kann zum gleichen Zweck auch vorgesehen
sein, dass ein sich an einem/dem gekrümmten Abschnitt der
Gleit- oder Abfließfläche anschließender,
den gekrümmten Abschnitt mit der Abrisskante verbindender,
im Wesentlichen planarer Abschnitt der Gleit- oder Abfließfläche
sich in Vertikalrichtung über die Höhe von wenigstens
20 cm, vorzugsweise von wenigstens 40 cm und höchstvorzugsweise
von wenigstens 60 cm erstreckt.
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Um
den kritischen Vertikalabstand zu vergrößern,
kann ferner vorgesehen sein, dass ein Winkel (Neigungswinkel) zwischen
der Gleit- oder Abfließfläche oder einer Tangentialebene
zur gekrümmten Gleit- oder Abfließfläche
und einer Horizontalebene am Ort der Abgabeöffnungsanordnung
größer als 30 Grad ist und vorzugsweise zwischen
40 Grad und 70 Grad beträgt. Zumindest für die
bevorzugten Ausgestaltungen gilt allgemein dass je größer
der Neigungswinkel wird, auch der kritische Vertikalabstand immer
größer wird, und zwar so lang bis die Abrisskante
selbst den tiefstliegenden Punkt des Vorhang-Auftragskopfes darstellt.
Dabei ist anzumerken, dass der Neigungswinkel der Gleit- oder Abfließfläche
in der Praxis z. B. durch die Rheologie des Auftragsmediums begrenzt
wird. Da der Neigungswinkel ferner auch einen Einfluss auf die Fließgeschwindigkeit
des Auftragsmediums hat, sind weitere Parameter der Maschine, wie
z. B. die Geschwindigkeit der Materialbahn, entsprechend anzupassen.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein im Wesentlichen planarer
Abschnitt der Gleit- oder Abfließfläche zwischen
der Abrisskante oder einem zur Abrisskante führenden gekrümmten
Abschnitt der Gleit- oder Abfließfläche einerseits
und einer Abgabeöffnungsanordnung andererseits oder/und
wenigstens ein im Wesentlichen planarer Abschnitt der Gleit- oder
Abfließfläche zwischen zwei unmittelbar benachbarten
Abgabeöffnungsanordnungen eine Länge in einer/der
Abgleit- oder Abfließrichtung aufweist, die etwa gleich
groß oder größer als eine Dicke des Vorhang-Auftragskopfes
orthogonal zum planaren Abschnitt ist. Durch eine derartige Bauweise kann
erreicht werden, dass der Vorhang-Auftragskopf zwar entlang seiner
Gleit- oder Abfließrichtung länger wird, in seiner
Vertikalrichtung aber flacher ausgestaltet werden kann. Auch dies
wirkt sich positiv auf den kritischen Vertikalabstand aus. Anders ausgedrückt
ist es vorteilhaft, wenn – für den Fall, dass
der Vorhang-Auftragskopf aus mehreren Segmenten gebildet ist – wenigstens
ein Segmente des Vorhang-Auftragskopfes eine Abmessung in Horizontalrichtung
aufweist, die größer ist als eine entsprechende
Abmessung in Vertikalrichtung des Segmentes.
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Weiterbildend
wird vorgeschlagen, dass der Vorhang-Auftragskopf an einer sich
im Wesentlichen senkrecht zur Abrisskante erstreckenden Seitenaußenfläche
des Vorhang-Auftragskopfes an einer Auftragsmediumquelle der wenigstens
einen Auftragsmediumzufuhr mittels wenigstens einer Zufuhrleitung angeschlossen
oder anschließbar ist, oder, dass der Vorhang-Auftragskopf
an einer im Wesentlichen der Gleit- oder Abfließfläche
entgegengesetzten Außenfläche in einem bezogen
auf eine dem Verlauf der Abrisskante entsprechende Querrichtung
mittleren Bereich der Außenfläche des Vorhang-Auftragskopfes mittels
wenigstens einer Zufuhrleitung an einer Auftragsmediumquelle der
wenigstens einen Auftragsmediumzufuhr angeschlossen oder anschließbar
ist, wobei die Zufuhrleitung sich von der Außenfläche
im Höhenbereich des Vorhang-Auftragskopfes, vorzugsweise
mit leichtem Gefälle, zu einem Seitenbereich der Maschine
neben der Materialbahn erstreckt. Es wird auf die folgenden Ausführungen
zu einem zweiten und einem dritten Aspekt der Erfindung verwiesen.
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Gemäß einem
zweiten unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird das oben genannte Problem durch eine Maschine der eingangs genannten
Art gelöst, bei der der Vorhang-Auftragskopf erfindungsgemäß an
einer sich im Wesentlichen senkrecht zur Abrisskante erstreckenden
Seitenaußenfläche des Vorhang-Auftragskopfes an
einer Auftragsmediumquelle der wenigstens einen Auftragsmediumzufuhr
mittels wenigstens einer Zufuhrleitung angeschlossen oder anschließbar
ist.
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Durch
diese sich vom Stand der Technik unterscheidende Anordnung der Zufuhrleitungen
(bzw. der einen Zufuhrleitung) kann eine mögliche Kollision der
Zufuhrleitungen mit der Materialbahn oder/und einem Mittel zur Luftgrenzschichtbekämpfung
zuverlässig vermieden werden.
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Gemäß einem
dritten unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird alternativ zum zweiten Aspekt das oben genannte Problem durch
eine Maschine der eingangs genannten Art gelöst, bei der der
Vorhang-Auftragskopf an einer im Wesentlichen der Gleit- oder Abfließfläche
entgegengesetzten Außenfläche in einem bezogen
auf eine dem Verlauf der Abrisskante entsprechende Querrichtung
mittleren Bereich der Außenfläche des Vorhang-Auftragskopfes
mittels wenigstens einer Zufuhrleitung an einer Auftragsmediumquelle
der wenigstens einen Auftragsmediumzufuhr angeschlossen oder anschließbar
ist, wobei erfindungsgemäß die Zufuhrleitung sich
von der Außenfläche im Höhenbereich des
Vorhang-Auftragskopfes, vorzugsweise mit leichtem Gefälle,
zu einem Seitenbereich der Maschine neben der Materialbahn erstreckt.
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Auch
durch diese Lösung gemäß dem dritten Aspekt
kann eine mögliche Kollision der Zufuhrleitungen mit der
Materialbahn oder/und einem Mittel zur Luftgrenzschichtbekämpfung
zuverlässig vermieden werden.
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Es
ist generell vorteilhaft, wenn wenigstens ein interner Mediumzuführkanal
des Vorhang-Auftragskopfes derart ausgestaltet und geführt
ist, dass er für eine gleichmäßige Verteilung
des zugeführten Auftragsmediums entlang der Abgabeöffnungsanordnung
sorgt. Dies gilt insbesondere auch für die Lösung
gemäß dem zweiten Aspekt. Die Ausgestaltung und
Führung der internen Mediumzuführkanäle
(oder des einen internen Mediumzuführkanals) hängt dabei von
dem Mengenstrom und der Farbrheologie ab.
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Zur
Führung der Zufuhrleitung sei noch Folgendes angemerkt:
Um zu verhindern, dass Luft in der wenigstens einen Zufuhrleitung
eingeschlossen werden kann, ist es in der Praxis grundsätzlich
von großem Vorteil, wenn die wenigstens eine Zufuhrleitungen,
in Strömungsrichtung des Auftragsmediums gesehen, mit einer
positiven Steigung ausgebildet ist, und zwar vorzugsweise über
die gesamte Länge der Zufuhrleitung hinweg, d. h. von der
Auftragsmediumquelle bis hin zum Vorhang-Auftragskopf. Auf diese Weise
kann Luft, die sich anfänglich ggf. in der wenigstens einen
Zufuhrleitung befindet, beim Befüllen der wenigstens einen
Zufuhrleitung mit Auftragsmedium nach oben aus dieser verdrängt
werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert werden. Es stellt dar:
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1 eine
schematische Aufrisszeichnung, die eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
schematische Aufrisszeichnung, die eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
schematische Aufrisszeichnung, die eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
schematische Aufrisszeichnung, die eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
schematische Aufrisszeichnung, die eine fünfte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
schematische Aufrisszeichnung, die eine sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
schematische Aufrisszeichnung, die eine siebte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer achten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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9 eine
perspektivische Ansicht einer neunten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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10 eine
schematische Aufrisszeichnung, welche eine aus dem Stand der Technik
bekannte Anordnung darstellt.
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Die
ersten sieben Ausführungsformen betreffen insbesondere
die Ausgestaltung des Vorhang-Auftragskopfes, wohingegen die achte
und die neunte Ausführungsform insbesondere die Anordnung
und den Verlauf der Zufuhrleitungen betreffen.
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Alle
neun Ausführungsformen zeigen eine Beschichtung der laufenden
Materialbahn im freien Zug. Gleichwohl kann die Beschichtung aber
auch über einer Umlenkrolle stattfinden. Einer besseren Übersichtlichkeit
wegen wurde ferner bei den folgenden Fig. auf die Darstellung von
Halterungen für die verschiedenen Vorhang-Auftragsköpfe
verzichtet. Derartige Halterungen sind aus dem Stand der Technik
bekannt, es wird beispielsweise auf
WO 2005/024133 A1 verwiesen
(vgl. insbesondere
1, die einen Halter 2 zeigt).
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Teile
der Ausführungsformen 1 bis 9, die analog zu Teilen der
in 10 dargestellten Ausführungsform aus
dem Stand der Technik sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen
wie in 10, jedoch in 1 vermehrt
um die Zahl 100, in 2 vermehrt um die Zahl 200,
usw. Darüber hinaus werden die Ausführungsformen
gemäß 1 bis 9 im Folgenden
nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der im Folgenden
näher erläuterten herkömmlichen Ausführungsform
gemäß 10 unterscheiden.
Auch auf die obigen Ausführungen zum Stand der Technik
in der Beschreibungseinleitung wird verwiesen.
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10 zeigt
in einer schematischen Aufrisszeichnung eine aus dem Stand der Technik
bekannte Anordnung von einem Vorhang-Auftragskopf 10 und einer
laufenden Materialbahn 22. Dabei sind an dem Vorhang-Auftragskopf 10 drei
Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c angeschlossen,
welche jeweils mit einer nicht dargestellten Auftragsmediumquelle
verbunden sind und dazu dienen, von dort dem Vorhang-Auftragskopf 10 Auftragsmedium
zuzuführen. Verfahrenstechnisch ist es dabei in der Regel
unumgänglich, dass die Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c immer zum
Vorhang-Auftragskopf 10 hin steigend ausgebildet sind.
Der Anschluss der Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c an
dem Vorhang-Auftragskopf 10 erfolgt an einer im Wesentlichen
der Gleit- oder Abfließfläche 18 entgegengesetzten
Außenfläche in einem bezogen auf eine dem Verlauf
einer Abrisskante 20 entsprechende Querrichtung mittleren
Bereich der Außenfläche des Vorhang-Auftragskopfes 10.
Dies erleichtert es, eine gleichmäßige Verteilung
des Auftragsmediums über die Breite des Vorhang-Auftragskopfes 10 zu
erzielen. Innerhalb des Vorhang-Auftragskopfes 10 gelangt
das Auftragsmedium dann durch entsprechende, intern ausgebildete
Mediumzuführkanäle 14a, 14b, 14c zu
jeweiligen Abgabeöffnungsanordnungen 16a, 16b, 16c,
welche in den folgenden Ausführungsbeispielen als Austrittsschlitze ausgebildet
sind. Die Abgaberichtung, mit der die Abgabeöffnungsanordnungen 16a, 16b, 16c das
Auftragsmedium abgeben, schließt an den entsprechenden
Austrittsstellen mit einer Gleit- oder Abfließfläche 18 einen
Abgabeöffnungswinkel W von etwa 90 Grad ein. Dabei ist
anzumerken, dass der Vorhang-Auftragskopf 10 natürlich
nicht zwangsläufig mit genau drei Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c verbunden
sein muss, sondern dass er vielmehr auch – je nachdem, wie
viele Schichten auf die laufende Materialbahn aufgetragen werden
sollen – mit mehr als drei Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c oder
aber auch mit weniger als drei Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c,
wenigstens aber mit einer Zufuhrleitung, verbunden sein kann.
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Von
den Abgabeöffnungsanordnungen 16a, 16b, 16c bewegt
sich das Auftragsmedium schwerkraftbedingt auf einem planaren Abschnitt 18a der abschüssigen
Gleit- oder Abfließfläche 18 nach unten,
wobei der planare Abschnitt 18a mit einer Horizontalebene
einen Neigungswinkel N von ungefähr 30 Grad einschließt.
An den planaren Abschnitt 18a schließt sich ein
gekrümmter Abschnitt 18b der Gleit- oder Abfließfläche 18 an,
welcher einen lokalen Krümmungsradius R von weniger als
30 mm aufweist und unmittelbar an einer Abrisskante 20 endet.
Von der Abrisskante 20 fällt das Auftragsmedium
im Wesentlichen in Vertikalrichtung, und zwar in Form eines Vorhangs,
nach unten, wo es nach einer vorbestimmten Fallhöhe (bzw.
auch Vorhanghöhe) F auf die laufende Materialbahn 22 trifft.
Die Fallhöhe F ist dabei meistens durch den Auftragsprozess
weitgehend technologisch vorgegeben und stellt daher in der Regel
eine feste Größe dar. Damit das Auftragsmedium die
Materialbahn 22 optimal beschichten kann, kann die Geschwindigkeit
der laufenden Materialbahn 22 auf die Fallgeschwindigkeit
und die Viskosität des Auftragsmediums abgestimmt sein.
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Über
die Breite hinweg, auf der das Auftragsmedium linienförmig
auf die Materialbahn 22 auftrifft, wird die Materialbahn 22 über
eine zylinderförmige Umlenkrolle 24 umgelenkt,
um zu erreichen, dass die laufende Materialbahn 22 nicht
mit den Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c oder/und
mit dem Vorhang-Auftragskopf 10 kollidiert. Bei andersartigen
Führungen der Materialbahn 22, so wie beispielsweise
in 10 durch die Materialbahn 22' angedeutet,
kann es ansonsten leicht zu Kollisionen zwischen Materialbahn 22' und
Vorhang-Auftragskopf 10 bzw. dessen Zufuhrleitungen 12a, 12b, 12c kommen,
wie dies in der Beschreibungseinleitung bereits näher ausgeführt worden
ist.
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Die
in 1 dargestellte erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem Stand der
Technik besonders dadurch, dass die Abgaberichtung, mit der die
Abgabeöffnungsanordnungen 116a, 116b, 116c das
Auftragsmedium abgeben, mit dem planaren Abschnitt 118a der
Gleit- oder Abfließfläche 118 einen Abgabeöffnungswinkel W
einschließt, der kleiner als 90 Grad ist, nämlich
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ungefähr
35 Grad beträgt. Die Steigung der Mediumzuführkanäle 114a, 114b, 114c in
dem Vorhang-Auftragskopf 110 kann somit gegenüber
einer Horizontalebene flacher verlaufen. Dies hat zur Folge, dass
der Vorhang-Auftragskopf 110 in Vertikalrichtung weniger
Bauraum beansprucht. Der kritische Vertikalabstand A ist somit größer
als bei der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform.
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Die
in 2 dargestellte zweite Ausführungsform
ist der Ausführungsform von 1 ähnlich.
Auch hier beträgt der Abgabeöffnungswinkel W lediglich
ungefähr 35° und ist somit sehr viel kleiner als
in der Anordnung von 10. Jedoch unterscheidet sich
der in 2 dargestellte Vorhang-Auftragskopf 210 von
dem in 1 dargestellten Vorhang-Auftragskopf 110 darin,
dass die die Mediumzuführkanäle 214a, 214b, 214c definierenden
Segmente im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet sind,
mit Ausnahme des einen Segments, welches die Abrisskante 220 umfasst.
Durch die Verwendung von identisch ausgebildeten Segmenten kann deren
Stückzahl erhöht werden, was sich positiv auf ihre
Herstellkosten auswirkt.
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3 zeigt
in einer schematischen Aufrisszeichnung eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dabei weist der Vorhang-Auftragskopf
eine im Wesentlichen keilähnliche, sich zur Abrisskante 320 hin
verjüngende Form auf. Das heißt, das Segment,
welches die Abrisskante 320 umfasst, weist in Vertikalrichtung
eine geringere Bauhöhe auf als die übrigen Segmente
des Vorhang-Auftragskopfes, was sich positiv auf den kritischen
Vertikalabstand A auswirkt. Anzumerken ist, dass bei dieser Ausführungsform
der Abgabeöffnungswinkel W sogar größer
als 90 Grad ist.
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Die
in 4 dargestellte vierte Ausführungsform
zeigt einen Vorhang-Auftragskopf 410, welcher sogar einen
kritischen Vertikalabstand A aufweist, der gleich der Fallhöhe
F und somit maximal ist. Erreicht wird dies zum einen, indem die
Gleit- oder Abfließfläche 418 neben dem
ersten planaren Abschnitt 418a und den sich daran unmittelbar
anschließenden gekrümmten Abschnitt 418b einen
weiteren (zweiten) planaren Abschnitt 418c aufweist, welcher
sich in einer Vertikalebene erstreckt. Der zweite planare Abschnitt 418c weist
in Vertikalrichtung die Länge G auf und verbindet den gekrümmten
Abschnitt 418b mit der Abrisskante 420. Zum anderen
weist der gekrümmte Abschnitt 418b einen relativ
großen lokalen Krümmungsradius R auf, d. h. einen
Krümmungsradius R, der größer als 30
mm ist. Dabei ist anzumerken, dass die Schnittkontur des gekrümmten
Abschnitts 418b kein exaktes Kreissegment sein muss.
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Sowohl
der größere Krümmungsradius R, als auch
der zweite planare Abschnitt 418c der Gleit- oder Abfließfläche 418 sorgen
dafür, dass die Abrisskante 420 im Vergleich zum
Stand der Technik zu einem tieferliegenden Abschnitt des Vorhang-Auftragskopfes 410 hin
verlagert ist. Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt,
kann diese Verlagerung so weit gehen, dass die Abrisskante 420 den
tiefstliegenden Abschnitt des Vorhang-Auftragskopfes 410 darstellt,
so dass unterhalb der Vorhang-Auftragskopfes 410 der größtmögliche
kritische Vertikalabstand A, nämlich die Fallhöhe
F, erreicht wird.
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Der
gleiche Effekt kann aber natürlich auch nur mit einer der
beiden Maßnahmen erzielt werden, d. h. indem der Vorhang-Auftragskopf 410 entweder nur
einen entsprechend großen Krümmungsradius R des
gekrümmten Abschnitts 418b oder nur einen zweiten
planaren Abschnitt 418c mit einer entsprechenden Länge
G in Vertikalrichtung aufweist.
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Ein
Beispiel für den zweiten Fall zeigt die fünfte
Ausführungsform gemäß 5.
Indem die Länge G des zweiten planaren Abschnitts 518c der Gleit- oder
Abfließfläche 518 entsprechend lang gewählt
wird, bildet auch hier die Abrisskante 520 den tiefstliegenden
Abschnitt des Vorhang-Auftragskopfes 510. Dabei ist es
nicht nötig, dass der gekrümmte Abschnitt 518b einen
größeren Krümmungsradius R aufweist,
als dies aus dem Stand der Technik gemäß 10 bekannt
ist.
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In
der Ausführungsform gemäß 6 ist
der kritische Vertikalabstand A gegenüber der Ausführungsform
in 10 dadurch vergrößert worden, dass
der Neigungswinkel N, der von dem planaren Abschnitt 618a der
Gleit- oder Abfließfläche 618 und einer
Horizontalebene eingeschlossen wird, größer als
im Stand der Technik gewählt worden ist. Dabei gilt, je
größer der Neigungswinkel N gewählt wird, desto
größer ist der kritische Vertikalabstand A und zwar
zumindest theoretisch solange, bis die Abrisskante 620 den
tiefstliegenden Abschnitt des Vorhang-Auftragskopfes 610 darstellt.
Es ist dabei anzumerken, dass einer Vergrößerung
des Neigungswinkels N in der Praxis z. B. durch die Medienrheologie Grenzen
gesetzt sind.
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Noch
eine weitere Möglichkeit zur Vergrößerung
des kritischen Vertikalabstand A besteht darin, den Vorhang-Auftragskopf 710 besonders
flach zu auszugestalten, wie in 7 gezeigt
wird. Um den in den einzelnen Segmenten ausgebildeten Mediumzuführkanälen 714a, 714b, 714c trotz
der flachen Bauweise genügend Bauraum bereitzustellen,
sind die einzelnen Segmente dafür entsprechend länger
in Fließrichtung ausgebildet.
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8 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Vorhangs-Auftragskopfes 810,
an welchem die Zufuhrleitungen 812a, 812b, 812c im
Gegensatz zum Stand der Technik an einer sich im Wesentlichen senkrecht
zur Abrisskante 820 erstreckenden Außenfläche
des Vorhang-Auftragskopfes 810 befestigt sind. Die Zufuhrleitungen 812a, 812b, 812c werden somit
seitlich vom Vorhang-Auftragskopf 810 nach unten geführt
und können nicht mit der laufenden Materialbahn 822 oder
mit einem ggf. vorhandenem Mittel zur Luftgrenzschichtbekämpfung
kollidieren. Bei einer derartigen Anordnung der Zufuhrleitungen 812a, 812b, 812c ist
es besonders vorteilhaft, wenn die in 8 nicht
dargestellten internen Mediumzuführkanäle derart
ausgestaltet und geführt sind, dass für eine gleichmäßige
Verteilung des zugeführten Auftragsmediums entlang der
ebenfalls in 8 nicht dargestellten Abgabeöffnungsanordnungen
gesorgt ist.
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Eine
alternative Maßnahme, um eine derartige Kollision zu vermeiden,
ist in 9 gezeigt. Dabei erfolgt der Anschluss der Zufuhrleitungen 912a, 912b, 912c an
den Vorhang-Auftragskopf 910 so wie aus dem Stand der Technik
bekannt, d. h. an einer im Wesentlichen der Gleit- oder Abfließfläche entgegengesetzten
Außenseite in einem bezogen auf eine dem Verlauf der Abrisskante 920 entsprechende Querrichtung
mittleren Bereich der Außenfläche des Vorhang-Auftragskopfes 910.
Dabei erstrecken sich aber die Zufuhrleitungen 912a, 912b, 912c im
Höhenbereich des Vorhang-Auftragskopfes 910 lediglich
mit einem leichten Gefälle gegenüber einer Horizontalebene
bis zum Seitenbereich der Vorhang-Auftragskopfes 910 hin,
um dann neben der Materialbahn, ggf. mit stärkerem Gefälle,
weiter nach unten abzufallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10125376
A1 [0008]
- - WO 2005/024133 A1 [0044]