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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten
Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums
auf eine laufende Materialbahn, insbesondere eine Faserstoffbahn
in Form einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend mindestens eine
Auftragseinrichtung mit einer Auftragsmedienzufuhr, umfassend einen
sich in Längsrichtung der Auftragseinrichtung erstreckenden
Verteilkanal und mindestens eine Trageinheit, an welcher die Auftragseinrichtung
befestigt ist.
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Vorrichtungen
zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen
oder pastösen Auftragsmediums sind in einer Vielzahl von
Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Diese umfassen eine
Auftragseinrichtung, welche an einer Trageinheit, insbesondere einem
langgestreckten rohrförmig ausgebildeten Tragelement gelagert
ist. Da das durch die Vorrichtung gepumpte Auftragsmedium in der
Regel in Folge des Durchströmens diverser Vorrichtungskomponenten
sowie von Umwälzeinrichtungen oder durch die Einwirkung
von extra vorgesehenen Erwärmungseinrichtungen erwärmt
wird, ergeben sich erhebliche Temperaturdifferenzen zwischen dem
Auftragsmedium, den vom Auftragsmedium erwärmten Teilbereichen
der Funktionseinheit und dem kälteren Tragelement, welche
sich in Längenänderungen niederschlagen, die wiederum
zu Verformungen, insbesondere Verziehen oder Durchbiegung der Vorrichtungsstruktur
führen. Diese Verformungen können in Längsrichtung
der Auftragseinrichtung betrachtet zu beträchtlichen Ungenauigkeiten
im Auftrag führen beziehungsweise eine ständige
Nachregelung oder ein aufwendiges Durchbiegungsausgleichssystem
erforderlich machen.
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Zur
Vermeidung dieser Nachteile sind Ausführungen von Trageinheiten
aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere kohlefaserstoffverstärktem
Kunststoff vorbekannt. Des Weiteren wird entsprechend einer Ausführung
gemäß
EP
0 846 804 B1 die Funktionseinheit mit dem Tragelement über eine
Mehrzahl von einzelnen voneinander beabstandeten Stegen verbunden,
die eine thermische Abschirmung der Funktionseinheit und des Tragelementes
gegeneinander und eine Kompensation thermisch bedingter relativer
Längenänderungen zwischen der Funktionseinheit
und dem Tragelement ermöglichen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum
direkten oder indirekten Auftrag von Auftragsmedium der eingangs
genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass Durchbiegungen innerhalb
der Vorrichtung infolge unterschiedlicher Längenänderungen
und Änderungen über die Längserstreckung
der Funktionseinheit betrachtet auf möglichst einfache
Art und Weise vermieden werden und an sich ändernde Randbedingungen bei
einem Auftragsprozess anpassbar sind, um qualitativ hochwertige
Auftragsergebnisse zu erzielen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale
des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
in den Unteransprüchen beschrieben.
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Eine
Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen
oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn,
insbesondere eine Faserstoffbahn in Form einer Papier- oder Kartonbahn,
umfassend mindestens eine Auftragseinrichtung mit einer Auftragsmedienzufuhr,
umfassend eine sich in Längsrichtung der Auftragseinrichtung
erstreckende Verteilkammer und mindestens eine Trageinheit, an welcher
die Auftragseinrichtung befestigt ist, ist erfindungsgemäß dadurch
charakterisiert, dass die Trageinheit ein bezüglich zumindest
zweier Achsen symmetrisches Tragelement umfasst, welches vorzugsweise
einfach herstellbar und kostengünstig aus einem Metall,
einer Legierung oder aber einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere
kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff oder glasfaserverstärktem
Kunststoff mit den Eigenschaften eines geringen Gewichtes und einer
hohen thermischen Stabilität besteht und über
zumindest ein Tragarmpaar aus zwei symmetrisch am Außenumfang
des Tragelementes angeordneten Tragarmen mit der Aufragseinrichtung
verbunden ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung bietet allein aufgrund
der spannungsgerechten Konstruktion in Kombination mit der Werkstoffwahl,
insbesondere bei Ausführung der Trageinheit aus Metall
oder einer Legierung den Vorteil einer einfachen und kostengünstig
herstellbaren und montierbaren Vorrichtung zum Auftragen von flüssigem
oder pastösem Auftragsmedium. Auf aufwendige Materialien
kann verzichtet werden. Die auftretenden Verformungen werden durch
die symmetrische Ausführung der Verbindung zwischen Auftragseinrichtung
und Trageinheit kompensiert.
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Unter
Auftragseinrichtung wird eine Einrichtung verstanden, welche eine
Auftragsmedienzufuhr zur zu beschichtenden Oberfläche ermöglicht.
Diese umfasst im Allgemeinen eine Auftragsmedienzufuhr und eine
mit dieser gekoppelte Auftragskammer oder Düse. Bei dieser
kann es sich um eine beliebige auftragskonzeptspezifische Einrichtung
handeln, welche zur Be- und Verarbeitung oder Manipulation von Auftragsmedium
und/oder des mit dem Auftragsmedium hergestellten Auftrages mit
diesen in direkten Kontakt gelangt. Beispielsweise können
diese Vor- und Enddosiereinrichtungen, wie etwa ein Freistrahlauftragswerk,
einschließlich Farbverteilrohr, Zuleitkanälen
und Auftragsdüse, Auftragswerke mit einer Auftragskammer,
sogenannte „Short Dwell Time Applicators” (SDTA), „Long
Dwell Time Applicators (LDTA)”, Egalisiereinrichtungen
oder Fertigdosiereinrichtungen mit einem oder mehreren Rakelelementen umfassen.
Die Funktionseinheit kann ferner diverse Baugruppen oder Einzelteile
umfassen, um bei Bedarf einen Austausch oder eine Wartung dieser
Komponenten, insbesondere der einem hohen Verschleiß ausgesetzten
Teile zu gewährleisten.
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Die
Erfinder haben erkannt, dass eine geeignete Trennung der das Auftragsmedium
kontaktierenden Teile der Auftragsmediumzufuhr der Auftragseinrichtung
vom Tragelement durch eine einfache konstruktive Ausgestaltung der
Verbindung zwischen diesen frei von weiteren Modifikationen gelöst
werden kann. Über die symmetrische Ausgestaltung können
Längenausdehnungen und Verformungen weitestgehend kompensiert
werden. In Einbaulage sind die einzelnen Tragarme eines Tragarmpaares
in der Vorrichtung symmetrisch bezüglich einer theoretischen
Achse, welche der senkrechten Verbindungsachse zwischen den Längsachsen
von Auftragseinrichtung und Trageinrichtung entspricht, angeordnet. Diese
Anordnung ist unabhängig von der Lage der Trageinheit und
der Auftragseinrichtung zueinander.
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Das
Tragelement ist als Hohlkörper mit einer im Wesentlichen
kreisringförmigen oder polygonalen Querschnittsform ausgebildet
Vorzugsweise ist das Tragelement als Tragrohr ausgebildet.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführung umschließt
der einzelne Tragarm das Tragelement an seinem Außenumfang
in Umfangsrichtung in einem Winkelbereich von 90° bis 230°,
vorzugsweise 180° bis 230°, um Verformungen optimal
aufnehmen und kompensieren zu können.
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Die
einzelnen Tragarme eines Tragarmpaares sind in einer besonders vorteilhaften
Ausführung in einer baulichen Einheit zusammengefasst,
insbesondere an einem symmetrisch ausgeführten Klammerelement
ausgebildet. Dies reduziert die Anzahl der Verbindungen pro Tragarmpaar
mit der Auftragseinrichtung und ermöglicht eine feste Lagezuordnung der
Tragarme untereinander. Ferner kann das einzelne Tragarmpaar um
weitere Tragarme ergänzt werden, um eine bessere Lastübertragung
zu ermöglichen und die dafür erforderlichen Verbindungsflächen
zu vergrößern.
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In
einer vorteilhaften Weiterentwicklung weisen die einzelnen Tragarme
eines Tragarmpaares an ihren voneinander weg weisenden Endbereichen
in Umfangsrichtung zu der zu umschließenden Oberfläche
am Außenumfang des Tragelementes komplementär
ausgebildete und sich über wenigstens einen Teilbereich
des Umschlingungswinkels des einzelnen Tragarmes erstreckende Flanschflächen
zur Anlage, Abstützung und gegebenenfalls Verbindung am
Tragelement auf. Dadurch wird zum einen eine größere Aufnahmefläche
für die bei Verformung entstehenden Kräfte bereitgestellt.
Ferner können diese Bereiche auch zur Anordnung von Verbindungselementen genutzt
werden.
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Die
Verbindung zwischen der Auftragseinrichtung und dem einzelnen Tragarm
oder der Auftragseinrichtung und dem Klammerelement ist zur Vereinfachung
der Montage und zu Austauschzwecken vorzugsweise lösbar.
Dies gilt in Analogie auch für die Verbindung zwischen
den Tragarmen und der Trageinheit. Die Verbindungen können
in Abhängigkeit der zu verbindenden Materialien kraftschlüssig oder
formschlüssig ausgebildet sein. Denkbar sind jedoch auch
unlösbare Verbindungen, insbesondere in Form einer formschlüssigen
oder stoffschlüssigen Verbindung.
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In
vorteilhafter Weise ist jeweils eine Mehrzahl von Tragarmpaaren
vorgesehen, die in Längsrichtung der Trageinheit in gleichmäßigen
Abständen zueinander beabstandet oder aber angepasst an
einen Verformungsverlauf am Tragelement über dessen Längserstreckung
angeordnet sind.
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Trageinrichtung
und Tragarmpaar sind vorzugsweise aus Materialien mit dem gleichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten oder annähernd dem
gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Andere
Ausführungen sind denkbar.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend
anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes
dargestellt:
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1 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand eines Axialschnittes
den Grundaufbau und die Grundfunktion einer vorteilhaften erfindungsgemäßen
Ausführung mit einer Auftragseinrichtung und deren Verbindung über
Tragarme mit einem Tragelement,
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2a und 2b verdeutlichen
in schematisiert vereinfachter Darstellung mögliche Anordnungen
der Tragarmpaare über die Längserstreckung der
Trageinheit.
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Die 1 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung 1 zum direkten oder indirekten Auftragen eines
flüssigen oder pastösen Auftragsmediums 2 auf
eine bewegbare, insbesondere laufende Materialbahn. Die Materialbahn
ist vorzugsweise in Form einer Faserstoffbahn, insbesondere als
Papier- oder Kartonbahn ausgebildet. Die Vorrichtung 1 umfasst
eine an einer Trageinheit 3, insbesondere in Form eines
Tragbalkens von diesem getragene, vorzugsweise mehrteilige Funktionseinheit 4.
Diese umfasst zumindest eine Auftragseinrichtung 5 mit
einer Auftragsmediumzufuhr 6 mit einem in Längsrichtung
verlaufenden Verteilkanal 13 und einer Einrichtung 7 zur
Dosierung von Auftragsmedium, welche entweder integraler Bestandteil
der Auftragseinrichtung 5 ist oder aber als separater Bestandteil
der Funktionseinheit 4 in Form einer Vergleichmäßigungsbeziehungsweise
Egalisierungsvorrichtung vorliegt. Der Auftrag des Auftragsmediums 2 erfolgt
dabei entweder direkt auf eine von einer Gegenwalze gebildeten Oberfläche,
von welcher der Auftrag dann auf die Materialbahn erfolgt oder aber direkt
auf die an der Gegenwalze, insbesondere einer Trägerfläche
gestützten Materialbahn.
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Zur
Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist in 1 ein
Koordinatensystem dargestellt. Die X-Richtung beschreibt in Einbaulage
die Längsrichtung der Vorrichtung 1. Die Y-Richtung
deren Breitenrichtung, wobei diese gleichzeitig die Richtung der
Längserstreckung von Trageinheit 3 und Auftragseinheit 5 charakterisiert.
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Die
Trageinheit 3 ist mit der Funktionseinheit 4 verbunden.
Ist die Auftragseinrichtung 5 als Düsenauftragseinrichtung
ausgebildet, umfasst diese beispielhaft eine sich über
die Breite der zu beschichtenden Materialbahn beziehungsweise der
Trägerfläche erstreckende Auftragsdüse,
hier mit 12 bezeichnet, die mit der Auftragsmediumzufuhr 6 gekoppelt
ist, welche zumindest einen, vorzugsweise über die gesamte
Breite der zu beschichtenden Materialbahn erstreckenden Verteilkanal 13 umfasst,
der mit der Auftragsdüse 12 gekoppelt ist. Erfindungsgemäß umfasst
die Trageinheit 3 ein langgestrecktes dünnwandiges
Tragelement 8, welches aus einem metallischen Werkstoff,
insbesondere Stahl oder aber einem Faserverbundwerkstoff besteht,
und eine im Wesentlichen runde oder polygonale Querschnittsform
aufweist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung
erfolgt die Ausbildung des Tragelementes der Trageinheit 3 in
Form eines ringförmigen Metallrohres. Dieses ist durch
eine Mittenachse beschreibbar, die mit der Längsachse L3 bei rotationssymmetrischer Ausführung
des Tragelementes 8 zusammenfällt und die parallel
zu einer die Auftragseinrichtung 5 beschreibenden Achse
angeordnet ist. Die Befestigung der Funktionseinheit 4,
insbesondere der Auftragseinrichtung 5, insbesondere des
Verteilkanals 13 beziehungsweise einer Auftragskammer an
der Trageinheit 3 in Form eines hohlzylindrischen metallischen
Rohrelementes erfolgt erfindungsgemäß mittels
einer Mehrzahl von in Längsrichtung der Auftragseinrichtung 5 zueinander
beabstandet angeordneten Tragarmpaaren 9 bildenden Klammerelementen 10.
Jedes Klammerelement 10 umfasst zwei Tragarme 9.1 und 9.2.
Diese sind bezogen auf eine theoretische Verbindungsachse A35, welche senkrecht zur Mittenachse und
damit der Längsachse L3 der Trageinheit 3 verläuft
und ferner senkrecht zur Längsachse des Verteilkanals 13 der
Auftragseinrichtung 5 symmetrisch angeordnet und symmetrisch zum
Tragelement 8. Die Ausbildung erfolgt ferner symmetrisch
bezüglich einer Ebene, die durch die Längsachse
L3 der Trageinheit 3 und einer
Senkrechten zu dieser, welche mit einer Längsachse L5 der Auftragseinrichtung, insbesondere des
Verteilkanals 13 verbunden ist, beschreibbar ist.
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Vorzugsweise
umschlingt der einzelne Tragarm 9.1, 9.2 dazu
das metallische Rohrelement über einen Teilbereich seines
Außenumfanges 11 in einem Umschlingungswinkel
von ≥ 90°, so dass bei integraler Ausführung
der beiden Tragarme 9.1, 9.2 eines Tragarmpaares 9 als
Klammerelement 10 ein Umschlingungswinkel von ≥ 180°,
vorzugsweise im Bereich von 180° ≤ x ≤ 230° vorhanden
ist.
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Dadurch
sind je nach Ausführung und Anordnung der Verteilkammer 13 der
Auftragseinrichtung 5 und der Trageinheit 3, insbesondere
des metallischen Rohrelementes, unterschiedliche Konfigurationen
möglich.
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Trageinheit 3 und
Auftragseinrichtung 5 können hinsichtlich der
Lage ihrer Längsachsen L3 beziehungsweise
L5 derart zueinander angeordnet und ausgerichtet
sein, dass diese durch einen Versatz zueinander bezogen auf das
in der 1 beispielhaft wiedergegebene Koordinatensystem
in X-Richtung, das heißt in axialer Richtung und in vertikaler
Richtung, d. h. Z-Richtung charakterisiert sind. Zur Überbrückung
dieses Versatzes erfolgt die Befestigung mittels der einzelnen Klammerelemente 10 symmetrisch
bezogen auf die Verbindungsachse A35 zwischen
den einzelnen Längsachsen L3 und
L5. In jeder der unterschiedlichen Positionslagen
ergibt sich dadurch eine optimale Abstützung über
einen großen Umfangsbereich des Außenumfanges 11 am
Tragelement 8. Die Klammerelemente 10 umfassen
dabei in Umfangsrichtung das metallische Rohrelement umschließende
Tragarme 9.1, 9.2, die an die Kontur des metallischen
Rohrelementes angepasst sind. Die erfindungsgemäße
Losung ermöglicht dadurch eine einfache Eliminierung von
Durchbiegungen bedingt durch unterschiedliche Längenausdehnungen
einzelner Materialien der miteinander gekoppelten Elemente von Trageinheit 3 und
Auftragseinrichtung 5 auf konstruktive Art und Weise. Die
einzelnen Trag- beziehungsweise Klammerarme 9.1 und 9.2 sind
aufgrund ihrer geometrischen Ausführung derart ausgebildet,
dass diese geeignet sind, geringfügige Verformungen zu
kompensieren und trotzdem noch die Tragfunktion zu übernehmen.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführung ist es vorgesehen,
dass die Verbindungen zwischen dem einzelnen Klammerelement 10 und
den Anschlusselementen, insbesondere Trageinheit 3 in Form
des metallischen Rohrelementes und Auftragseinrichtung 5 lösbar
erfolgt. Damit ist ein einfacher Austausch einzelner Elemente auf
einfache Art und Weise und sehr rasch gewährleistet. Vorzugsweise werden
form- oder kraftschlüssige Verbindungen gewählt.
Zusätzliche Spannungen aufgrund der Art der Verbindung,
wie beispielsweise bei stoffschlüssigen Verbindungen, können
dabei vermieden werden.
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Die
Befestigung am Tragelement 8 erfolgt in besonders vorteilhafter
Weise durch lösbare Verbindungen, wobei die Befestigung
beispielhaft über die form- oder kraftschlüssige
Verbindung zwischen den Klammerelementen 10 und der Trageinheit 3,
insbesondere dem Tragelement 8 in Form des metallischen
Rohrelementes erfolgt. Gemäß einer besonders vorteilhaften
Ausführung kann das Klammerelement 10 als Klemmelement
ausgeführt sein, über das eine Klemmkraft erzeugt
wird.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung werden
vorzugsweise die Werkstoffe für das metallische Rohrelement 7 und
die einzelnen Klammerelemente 10 derart aufeinander abgestimmt,
dass eine relativ steife Anschlusskonstruktion realisiert wird.
Vorzugsweise sind beide aus dem gleichen Material gefertigt, wobei
gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung
die Wandstärke des ringförmigen metallischen Elementes
im Wesentlichen der der einzelnen Klammerelemente 10 angepasst
ist.
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Die
einzelnen Klammerelemente 10 sind derart ausgebildet, dass
diese zum einen das metallische Rohrelement 7 in Form der
Trageinheit 3 in Umfangsrichtung am Außenumfang 11 über
einen Winkelbereich von...bis... umschließen, vorzugsweise
im Bereich von 180°. Dabei erfolgt jedoch kein vollständiges
Anliegen am Außenumfang 11 der zur Trageinheit 3 gerichteten
Flächenbereiche 14 des Klammerelementes 10 beziehungsweise
der Flächen 14.1 und 14.2 der beiden
Tragarme 9.1, 9.2 eines Tragarmpaares 9 am
Außenumfang 11 der Trageinheit 3, sondern
lediglich in den in Umfangsrichtung im Wesentlichen einander gegenüberliegenden
Endbereichen. In diesen Endbereichen weist das einzelne Klammerelement 10 vorzugsweise
komplementär beziehungsweise parallel zum Außenumfang 11 ausgebildete
Flanschflächen 15.1 beziehungsweise 15.2 auf,
welche zur Abstützung am Tragelement 8 verwendet
werden und ferner gleichzeitig auch der Befestigung dienen, insbesondere
bei entsprechender Ausbildung durch die Möglichkeit der
Anbringung entsprechender Befestigungselemente.
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Ferner
kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung
vorgesehen sein, dass die Auftragseinrichtung 5 und die
Trageinheit 3 in einer zu ihren Längserstreckungen
im Wesentlichen parallelen Richtung relativ zueinander beweglich
miteinander verbunden sind.
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Die 2a und 2b verdeutlichen
in schematisiert vereinfachter Darstellung die Anordnung der erfindungsgemäßen
Tragarmpaare 9, insbesondere Klammerelemente 10 gegenüber
dem Außenumfang 11 der Trageinheit 3,
insbesondere dem metallischen Rohrelement in Längsrichtung
der Auftragseinrichtung 5 betrachtet. Erkennbar ist, dass eine
Mehrzahl von zueinander beabstandet angeordneten einzelnen Klammerelementen 10 vorgesehen sind.
Diese können gemäß der in der 2a dargestellten
Ausführung vorzugsweise mit gleichem Abstand a über
die Breite betrachtet angeordnet werden, gemäß einer
weiteren alternativen Ausführung in 2b mit
unterschiedlichen Abständen a1, a2, wobei die Anordnung
und die Auslegung als Funktion der erforderlichen Kompensation von
Längenausdehnungen unter Wärmeeinfluss erfolgt.
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- 1
- Vorrichtung
zum direkten oder indirekten Auftrag von Auftragsmedium
- 2
- Auftragsmedium
- 3
- Trageinheit
- 4
- Funktionseinheit
- 5
- Auftragseinrichtung
- 6
- Auftragsmediumzufuhr
- 7
- Einrichtung
zur Dosierung von Auftragsmedium
- 8
- Tragelement
- 9
- Tragarmpaar
- 9.1,
9.2
- Tragarm
- 10
- Klammerelement
- 11
- Außenumfang
- 12
- Auftragsdüse
- 13
- Verteilkanal
- 14.1,
14.2
- Flächenbereich
- 15.1,
15.2
- Flanschfläche
- L3
- Längsachse
der Trageinheit
- L5
- Längsachse
der Auftragseinheit
- A35
- Verbindungsachse
- a,
a1, a2
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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