DE102009046078A1

DE102009046078A1 - Vorrichtung zur Druckeinstellung in einer Kammerrakel

Info

Publication number: DE102009046078A1
Application number: DE102009046078A
Authority: DE
Inventors: Bernd Masuch; Wolfgang Reder
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-05
Also published as: WO2011051072A1; CN102802950B; EP2493690B1; EP2493690A1; US20120210891A1; CN102802950A

Abstract

Vorrichtung zur Druckeinstellung in einer Kammerrakel einer Druckmaschine, wobei die Kammerrakel zumindest eine Farbkammer mit zumindest einer, mit einem Farbvorrat verbundenen Zuleitung und zumindest einer, ein Medium aus der Farbkammer in den Farbvorrat zurückführenden, Ableitung und/oder Abflussöffnung aufweist und wobei zumindest ein Ventil in der zumindest einen Ableitung und/oder Abflussöffnung angeordnet ist und wobei das zumindest eine Ventil in der zumindest einen Ableitung und/oder Abflussöffnung als Überdruckventil ausgebildet ist und wobei in zumindest einer Zuleitung zumindest ein Überdruckventil angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckeinstellung in einer Kammerrakel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In der Drucktechnik, beispielsweise im Flexodruck oder im wasserlosen Offsetdruck, sind Rakeln bekannt, deren Aufgabe darin besteht, die auf eine bestimmte Oberfläche aufgetragene Farbmenge durch Abstreifen der überschüssigen Farbe zu dosieren. Eine mögliche Ausführung ist beispielsweise die Farbübertragung mittels einer Walze, beispielsweise einer Rasterwalze, die an ihrer Oberfläche eine Vielzahl kleiner Vertiefungen aufweist und deren dazwischen liegende Stege farbfrei bleiben sollen. Dadurch wird nur eine definierte Farbmenge dem sich an die Rasterwalze anschließenden Farbwerk zugeführt und im Druckbild wird eine konstante Farbintensität erreicht.
Hierzu wird beispielsweise eine an einem Rakelbalken befestigte Kammerrakel verwendet, die aus einem abgeschlossenen Volumen besteht, das durch verschiedene Gehäuseteile und insbesondere durch einen Teil der Rasterwalzenoberfläche und zwei Rakeln begrenzt wird. Dabei ist die in Drehrichtung erste Rakel die Schließrakel, die das Volumen abschließt, die in Drehrichtung zweite Rakel ist die Arbeitsrakel, die durch den Kontakt mit den zwischen den Vertiefungen liegenden Stegen dafür sorgt, dass der Teil der Farbe, der sich nicht innerhalb der Vertiefungen befindet, von der Walzenoberfläche weitgehend entfernt wird.
Als Folge des Kontakts treten dabei Reibungskräfte an der Kontaktfläche zwischen Walze und Rakelblatt auf, wodurch die Oberfläche der Rakelblätter an der Kontaktfläche zur Rasterwalze verschleißt. Es ist üblicherweise nicht erwünscht, dass das Material der Walze stärker verschleißt, als das der Rakelblätter, da das Ersetzen der Walze einen weitaus größeren Aufwand bedeutet. Außerdem haben die durch eine Viskosität nach der ISO-Norm 12644:1996(E) der Druckfarbe bedingten Scherkräfte weiteren Einfluss auf den Verschleiß an den Rakelblättern. Die Viskosität der Druckfarben im wasserlosen Offsetdruck ist dabei deutlich höher, als die Viskosität der beim Flexodruck verwendeten Druckfarben. Während im Flexodruck ein Viskositätsbereich von ca. 0,05 bis 0,5 Pa·s üblich ist, liegt der Wert für die Druckfarben im wasserlosen Offsetdruck bei ca. 10 bis 150 Pa·s. Somit ist im wasserlosen Offsetdruck ein höherer Verschleiß zu erwarten.
Der Druck im Inneren der Kammerrakel spielt eine große Rolle. Je nachdem, wie dieser Druck ausfällt, kann es dazu kommen, dass eine an die Kammerrakel angrenzende Rasterwalze zu viel oder, beispielsweise bei zu geringem Druck, zu wenig Farbe erhält, es kann bei zu großem Druck auch zu Verformungen eines Rakelbalkens kommen, so dass ein zu großer Spalt zwischen Kammerrakel und Rasterwalze entsteht und es kann sogar zu Beschädigungen kommen, beispielsweise wenn ein Rakelblatt durch zu großen Druck umgebogen wird.
Dabei ist zu beachten, dass die Viskosität der Druckfarbe in vielen Fällen nicht konstant ist. So hängt die Viskosität zum einen von der Temperatur der Druckfarbe und damit vom Betriebszustand und vor allem von der Temperatur einer entsprechenden Druckmaschine ab. Beispielsweise kann die Duckfarbe bei höherer Temperatur dünnflüssiger werden als bei niedriger Temperatur. Zum anderen können thixotrope Druckfarben zum Einsatz kommen, d. h. Druckfarben, deren Viskosität sich mit der Zeit verringert, solange sie Scherkräfte erfährt, beispielsweise durch Pumpvorgänge, und deren Viskosität sich ab einem Ruhezeitpunkt mit der Zeit wieder erhöht.
Wird eine niedrigviskose Druckfarbe in eine Kammerrakel gepumpt, die eine Abflussöffnung aufweist, aus der Druckfarbe nach dem Schwerkraftprinzip einem Farbvorrat zurückgeführt wird, so kann es zu der Problematik kommen, dass die Druckfarbe einfach zu dieser Öffnung hinausläuft, so dass ein zu niedriger Druck in der Kammerrakel entsteht und eine Rasterwalze nicht gleichmäßig eingefärbt wird.
Wird eine hochviskose Druckfarbe mit einer Pumpe, die ein konstantes Volumen pro Zeit fördert, in eine solche Kammerrakel gepumpt, so kann es dazu kommen, dass zwar durch geeignete Maßnahmen an der Öffnung und an den für eine Farbübertragung auf die Rasterwalze relevanten Stellen ein geeigneter Druck herrscht, dass aber gleichzeitig, aufgrund der hohen Viskosität und des damit verbundenen starken Druckabfalls innerhalb der Kammerrakel, ein Druck in einer Zuleitung und in einem Bereich einer Zuflussöffnung der Kammerrakel zu hohe Werte annimmt, so dass Beschädigungen auftreten können oder in gewissen Bereichen zu viel Druckfarbe auf die Rasterwalze übertragen wird.
Wird eine Druckfarbe verwendet, die zwischen einem hochviskosen und einem niedrigviskosen Zustand wechseln kann, so kann es insbesondere bei Verwendung einer Pumpe mit konstanter Pumpleistung Probleme geben, das System auf verschiedene Zustände der Druckfarbe abzustimmen. Üblicherweise werden daher Regeleinrichtungen eingesetzt, die unter Einsatz entsprechender Sensoren den Druck in der Kammerrakel über die Pumpleistung und/oder ein regelbares Ventil in einer Ableitung regeln.
Durch die DE 102 36 780 C1 ist eine Kammerrakel bekannt, in der ein Überdruck erzeugt wird und aus der flüssiges Medium nach dem Schwerkraftprinzip in ein Reservoir zurückführbar ist, wobei bei Bedarf in einer Rücklaufleitung eine Drossel, vorzugsweise ein manuell oder automatisiert steuerbares Ventil zur Einstellung einer Durchflussmenge anordenbar ist. In bevorzugter Ausbildung ist dieses Ventil mit der Maschinensteuerung schaltungstechnisch verbunden. Ein Druck in der Kammerrakel kann also geregelt werden, indem der Druck gemessen und eine Durchflussmenge in einer Rücklaufleitung beeinflusst wird.
Durch die EP 0 461 426 B1 ist eine Vorrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit bekannt, die eine Kammerrakel aufweist, wobei die Kammerrakel mit einem Reservoir, einer Pumpe sowie Zuführ- und Abführleitungen ein geschlossenes System bildet, wobei im Inneren der Kammerrakel ein Überdruck herrscht, der dadurch geregelt wird, dass eine Bypass-Leitung ein Regel-Rückschlagventil enthält. Eine Pumpe arbeitet mit gleich bleibender Geschwindigkeit und eine Maschinensteuerung regelt den Druck in der Kammerrakel über das mit ihr verbundene Regel-Rückschlagventil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Druckeinstellung in einer Kammerrakel zu schaffen, die mit einfachen Mitteln und in unterschiedlichen Betriebszuständen für einen Druck im Inneren der Kammerrakel sorgt, der innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, so dass die oben beschriebenen Schwierigkeiten oder Beschädigungen vermieden werden und dennoch ein apparativer Aufwand gering gehalten wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine sichere Einstellung des Drucks im Inneren der Kammerrakel sowohl zu hohe als auch zu niedrige Drücke im Inneren der Kammerrakel vermieden werden. Dies geschieht dabei in verschiedenen Phasen bzw. Betriebszuständen der entsprechenden Druckmaschine, indem sowohl im Fall hochviskoser als auch im Fall niedrigviskoser Druckfarbe für eine Einhaltung der passenden Druckverhältnisse gesorgt wird. Dadurch wird eine Übertragung von Druckfarbe auf die Rasterwalze optimiert und druckbedingte Beschädigungen und/oder Qualitätsminderungen werden vermieden oder zumindest wesentlich verringert. Insbesondere wird durch die Einstellung eines Drucks, der in einem bestimmten Bereich liegt, auch eine Standzeit von eingesetzten Rakelblättern deutlich erhöht, da Reibungen zwischen Rakelblatt und Walze sowie zwischen Rakelblatt und viskoser Druckfarbe über den Druck im Inneren der Kammerrakel beeinflusst werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die verwendeten Mittel von einfacher, beispielsweise mechanischer Art sind, beispielsweise bekannte Überdruckventile. Ein Druck in der Kammerrakel wird damit direkt beeinflusst und nicht indirekt über zumindest einen Zwischenschritt, beispielsweise eine Umrechnung eines gemessenen Drucks in eine benötigte Ventilstellung mit anschließender Überprüfung des resultierenden Drucks. Dadurch werden Aufwand und Kosten gespart und aktive, möglicherweise anfällige Steuer- und/oder Regeleinheiten sind nicht nötig. Dies ist erst dadurch möglich, dass zumindest zwei Überdruckventile angeordnet sind, von denen eines eine obere Druckgrenze und eines eine untere Druckgrenze festlegt. Zur Kontrolle oder auch für zusätzliche Regeleinheiten kann dennoch ein Drucksensor den tatsächlichen Druck im Inneren der Kammerrakel messen und gegebenenfalls ein entsprechendes Signal für eine Weiterverarbeitung weiterleiten.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch eine angeordnete Bypassleitung Druckfarbe, die aus dem Farbvorrat in Richtung Farbkammer befördert wird, an der Farbkammer vorbei und wieder zurück in den Farbvorrat befördert werden kann, wodurch beispielsweise eine Pumpe unabhängig und mit konstanter Geschwindigkeit bzw. Förderleistung laufen kann und keiner Regelung bedarf.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beispielsweise in einem Auffangbehälter zumindest eine Rührvorrichtung angeordnet ist, die für eine schwankungsärmere Viskosität einer thixotropen Druckfarbe beispielsweise bei einer Unterbrechung eines Druckvorgangs sorgt.
Indem eine Verschleiß hemmende Beschichtung auf das Rakelblatt aufgetragen wird, und zwar zumindest auf einem Teil zumindest einer Seite des Rakelblattes, die entweder die der Druckfarbe zugewandte Seite des Rakelblattes oder die in Drehrichtung der anliegenden Walze, insbesondere Rasterwalze, vordere Seite des Rakelblattes oder, speziell im Fall einer Kammerrakel, die der Farbkammer der Kammerrakel zugewandte Seite des Rakelblattes ist, kann der Verschleiß der Rakelblätter weiter verringert werden. Dadurch fällt der Verschleiß geringer aus, als wenn keine Beschichtung vorhanden wäre oder die Beschichtung nur auf der Arbeitsfläche säße oder die Beschichtung nur auf der der Druckfarbe abgewandten Seite des Rakelblattes oder auf der in Drehrichtung der anliegenden Walze hinteren Seite oder, speziell im Fall einer Kammerrakel, auf der dem Kammerinneren abgewandten Seite des Rakelblattes aufgebracht wäre.
Außerdem wird durch die Aufbringung der verschleißarmen Beschichtung auf die in Drehrichtung der angrenzenden Walze vordere Seite beispielsweise des Arbeitsrakelblattes dem Umstand Rechnung getragen, dass die Haftung dieser Beschichtung am Rakelkörpermaterial nicht immer optimal ist. Durch die beschriebene Anordnung wird die Beschichtung durch die Kräfte auf Grund der Rotation der anliegenden Walze gegen das Rakelkörpermaterial gepresst, während bei der Aufbringung auf die in Drehrichtung der angrenzenden Walze hintere Oberfläche des Rakelblattes die wirksamen Kräfte das Beschichtungsmaterial vom Rakelkörper wegziehen und somit ein Absplittern und den Verschleiß stärker begünstigen.
Bei der Auftragung der Beschichtung ausschließlich auf die der Druckfarbe zugewandten Seite eines Rakelblattes, das mit dem in Drehrichtung einer angrenzenden Walze hinteren Teil einer Tangentenebene an die Walze durch die Berührlinie von Walze und Rakelblatt einen spitzen Winkel einschließt, besteht der Vorteil, dass die Oberfläche der Beschichtung bei ihrer Auftragung nicht mehr exakt bearbeitet werden muss, da diese Oberfläche nicht mehr allein mit der Rasterwalze in Kontakt steht und daher nicht für eine gleichmäßige Farbauftragung verantwortlich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Druckwerks;
2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 1, in dem eine Kammerrakel und eine Rasterwalze zu sehen sind;
3 eine perspektivische Darstellung eines Kammerrakelbalkens inklusive der Zu- und Abflussöffnungen;
4 eine Darstellung ähnlich der in 2, mit einem Ventil in der Abflussöffnung;
5 eine vergrößerte Darstellung des Ventils aus 4;
6 ein Ventil zum Öffnen bzw. Schließen einer Bypassleitung;
7 eine andere Ansicht des Ventils aus 6;
8 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Rührvorrichtung in einem Auffangbehälter;
9 eine schematische Seitenansicht a) und eine Draufsicht b) einer Rührvorrichtung in einem Auffangbehälter aus 8.
Im Vorangegangenen und im Folgenden ist von Druckfarbe die Rede. Es sei darauf verwiesen, dass beispielsweise auch ein Lack oder allgemein ein anderes Medium, das sich mittels einer Pumpe fördern lässt und/oder das thixotrope Eigenschaften aufweist, mit der beschriebenen Vorrichtung gehandhabt werden kann. Weiterhin sei darauf verwiesen, dass im Vorangegangenen und im Folgenden von Drücken die Rede ist, wobei darunter in der Regel ein Überdruck gegenüber einem herrschenden Atmosphärendruck zu verstehen ist.
In 1 ist beispielhaft ein Druckwerk einer Druckmaschine, insbesondere einer Offsetdruckmaschine, dargestellt, in dem eine Kammerrakel 01 zum Einsatz kommen kann. Das gezeigte Druckwerk kann beispielsweise für den wasserlosen Bogen- oder Rollenoffsetdruck verwendet werden und weist zumindest eine Kammerrakel 01 auf, die dazu dient, Druckfarbe auf eine benachbarte Walze 02, z. B. eine Rasterwalze 02, aufzutragen, so dass die Druckfarbe von dort über eine weitere Walze 03, z. B. eine Farbauftragwalze 03, weiter auf einen Zylinder 04, z. B. einen Formzylinder 04, und anschließend auf einen Zylinder 06, z. B. einen Übertragungszylinder 06, übertragen wird. Zwischen diesem Übertragungszylinder 06 und einem weiteren, mit dem Übertragungszylinder 06 zusammenwirkenden, Zylinder 07, der als Gegendruckzylinder 07 ausgebildet sein kann, wird ein Material 08, hier beispielsweise, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, eine Materialbahn 08, z. B. eine Papierbahn 08 oder kurz Bahn 08, hindurchgeführt, so dass schließlich die Druckfarbe auf diese Bahn 08 überfragen wird. Falls das Druckwerk beispielsweise als ein Doppeldruckwerk für die beidseitige Bedruckung der Bahn 08 ausgebildet sein sollte, kann der Gegendruckzylinder 07 als ein weiterer Übertragungszylinder 06 ausgebildet sein. Um eine konstante Versorgung mit Druckfarbe zu gewährleisten wird durch eine oder mehrere Pumpen 09, beispielsweise Farbpumpen 09, Druckfarbe über eine oder mehrere Zuleitungen 11 aus einem der jeweiligen Pumpe 09 zugeordneten Farbvorrat 12 in eine Farbkammer 13 der Kammerrakel 01 eingeleitet. Eine oder mehrere Ableitungen 14 sorgen für die Möglichkeit, überschüssige Druckfarbe aus der Farbkammer 13 abzuführen und dem Farbvorrat 12 wieder zuzuführen.
In einem Ausführungsbeispiel ist ein Sensor 16 bzw. 16', z. B. ein Drucksensor 16 bzw. 16' angeordnet, der vorzugsweise direkt in der Farbkammer 13 der Kammerrakel 01 angeordnet ist (2), aber beispielsweise auch in die Ableitung 14 bzw. Ableitungen 14 der Kammerrakel 01 integriert sein kann (1). Dieser Sensor 16; 16' überwacht den Druck an der Stelle, an der er angeordnet ist, vorzugsweise um ein Signal zu liefern, das auf den Druck in der Druckfarbe in der Farbkammer 13 schließen lässt, und meldet das Ergebnis beispielsweise an eine Maschinensteuerung 17. Diese Maschinensteuerung 17 kann beispielsweise gegebenenfalls Einfluss auf die mindestens eine Pumpe 09 nehmen, um beispielsweise ein Abschalten im Fall einer Fehlfunktion zu bewirken.
Die in 2 gezeigte vergrößerte Darstellung der Kammerrakel 01 zeigt ebenfalls eine vergrößerte Darstellung einer beispielhaften, im Betrieb angrenzenden Rasterwalze 02. Auf eine Oberfläche 19 der Rasterwalze 02 ist eine Beschichtung 21 aufgebracht, die beispielsweise aus Keramik bestehen und verschleißfeste Eigenschaften besitzen kann. In diese Beschichtung 21 sind kleine Vertiefungen 22 eingraviert, vorzugsweise mittels Lasergravur, die ein definiertes Volumen besitzen und der Aufnahme der Druckfarbe dienen. Die Vertiefungen 22 können beispielsweise Näpfchen oder Haschuren sein. Zwischen den Vertiefungen 22 befinden sich Stege 23, die farbfrei bleiben sollen und deren Oberflächen von der Rotationsachse der Rasterwalze 02 in radialer Richtung gleichen Abstand haben. Die Darstellung, insbesondere die der Oberfläche 19, der Beschichtung 21, der Vertiefungen 22 und der Stege 23, ist nicht maßstabsgetreu.
An die Rasterwalze 02 grenzt die Kammerrakel 01 an. Abgesehen von an den Stirnseiten der Kammerrakel 01 befindlichen Seitenschilden 24, die nur in 3 sichtbar sind, wird die Rasterwalze 02 vorzugsweise nur von zwei weiteren Teilen der Kammerrakel 01 berührt, nämlich von einer Schließrakel 26, welche die erste Rakel 26 bzw. das vordere Rakelblatt 26 in Drehrichtung A der Rasterwalze 02 ist, und einer Arbeitsrakel 27, die in Drehrichtung A die zweite Rakel 27 bzw. das hintere Rakelblatt 27 ist. Dabei sei darauf verwiesen, dass mit der Drehrichtung A immer die Drehrichtung der entsprechenden Rasterwalze 02 während des Druckbetriebs gemeint ist. Die Schließrakel 26 und die Arbeitsrakel 27 sind jeweils mit einem Gehäuse 28 der Kammerrakel 01 verbunden. Gehäuse 28, Schließrakel 26, Arbeitsrakel 27 und der entsprechende Abschnitt der Rasterwalze 02 bilden also zusammen mit den Seitenschilden 24 ein abgeschlossenes Volumen im Inneren der Kammerrakel 01, nämlich die bereits erwähnte Farbkammer 13. Diese Farbkammer 13 besitzt lediglich eine oder mehrere Zuflussöffnungen 29 und eine oder mehrere Abflussöffnungen 31, die der Zu- bzw. Abführung von Druckfarbe in die bzw. aus der Farbkammer 13 dienen.
Der von einer Berührlinie 32 von Schließrakel 26 und Rasterwalze 02 in Drehrichtung A weisende Teil einer Tangentenebene 33 an die Rasterwalze 02 schließt mit der Schließrakel 26 einen stupfen Winkel β ein. Der Winkel β ist vorzugsweise größer als 120° und kleiner als 165°. Der von einer Berührlinie 34 von Arbeitsrakel 27 und Rasterwalze 02 in Drehrichtung A weisende Teil einer Tangentenebene 36 an die Rasterwalze 02 schließt mit der Arbeitsrakel 27 einen spitzen Winkel α ein. Der Winkel α ist vorzugsweise größer als 15° und kleiner als 60°.
Eine mögliche Beschichtung 37 befindet sich im gezeigten Beispiel bei der Arbeitsrakel 27 ausschließlich auf der, in Drehrichtung A der anliegenden Rasterwalze 02 gesehen, vorderen Seite der Arbeitsrakel 27 bzw. auf der der Druckfarbe und der Farbkammer 13 zugewandten Seite der Arbeitsrakel 27 und bei der Schließrakel 26 ausschließlich auf der, in Drehrichtung A der anliegenden Rasterwalze 02 gesehen, vorderen Seite der Schließrakel 26 bzw. auf der der Druckfarbe und der Farbkammer 13 abgewandten Seite der Schließrakel 26.
Dieses Vorzugsbeispiel bezüglich der Beschichtung 37 soll keine Einschränkung darstellen, denn es ist möglich, dass sich die Beschichtung 37 auf einer der beiden Seiten oder auf beiden Seiten der Schließrakel 26 befindet und es ist unabhängig davon ebenso möglich, dass sich die Beschichtung 37 auf einer der beiden Seiten oder auf beiden Seiten der Arbeitsrakel 27 befindet. Ebenso ist denkbar, dass sich die Beschichtung 37 nur an der Schließrakel 26 oder nur an der Arbeitsrakel 27 befindet, auch in diesen beiden Fällen kann die Beschichtung 37 auf einer oder auf beiden Seiten der Schließrakel 26 bzw. der Arbeitsrakel 27 angebracht sein.
An der bevorzugt als schmales Metallband ausgebildeten Schließrakel 26 bzw. Arbeitsrakel 27 sind folgende Richtungen und Abmessungen definiert: Die Länge ist die Abmessung in der Richtung B parallel zur Rotationsachse der anliegenden Rasterwalze 02. Die Breite ist die größte Abmessung senkrecht zur Länge der Schließrakel 26 bzw. der Arbeitsrakel 27. Die Höhe ist die Ausdehnung in der Richtung senkrecht zur Länge und zur Breite.
Die Beschichtung 37 erstreckt sich in der Richtung parallel zur Rotationsachse B der anliegenden Rasterwalze 02 zumindest über einen Teil, bevorzugt jedoch über die gesamte Länge der Schließrakel 26 und/oder der Arbeitsrakel 27. Die Breite der Beschichtung 37, also die Ausdehnung der Beschichtung 37 auf der Oberfläche der Schließrakel 26 und/oder der Arbeitsrakel 27 entlang der Richtung der Breite der Schließrakel 26 bzw. der Arbeitsrakel 27, beträgt 1 mm bis 8 mm, bevorzugt jedoch 4 mm bis 6 mm. Die Dicke der Beschichtung 37, also die Ausdehnung der Beschichtung 37 in Richtung der Höhe der Schließrakel 26 und/oder der Arbeitsrakel 27 beträgt 10 μm bis 300 μm, bevorzugt jedoch 150 μm bis 250 μm. Das Material der Beschichtung 37 ist beispielsweise eine Keramik, die beispielsweise in einem Spritzverfahren aufgetragen wird. Sie kann beispielsweise aus einer Mischung aus Al₂O₃ (Aluminiumoxid), ZrO₂ (Zirkoniumdioxid) und TiO₂ (Titandioxid) bestehen, wobei Al₂O₃ als Grundstoff dient und vorzugsweise ZrO₂ mit einem Massenanteil von 20–50%, sowie TiO₂ mit einem Massenanteil von 0–20% an der Gesamtmasse vertreten ist. In einer anderen Ausführung besteht die Keramikbeschichtung zu 90–99%, bevorzugt jedoch zu 97%, aus Al₂O₃, während der restliche Massenanteil aus TiO₂ besteht.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des gesamten Rakelbalkens 38, der alle wichtigen Elemente der Kammerrakel 02 trägt. Zur besseren Übersicht sind lediglich die Seitenschilde 24 zum Abschließen der Farbkammer 13, die in diesem Beispiel zwei Zuflussöffnungen 29, die in diesem Beispiel eine Abflussöffnung 31 sowie die Arbeitsrakel 27 und die Schließrakel 26 gekennzeichnet.
In zumindest einer Ableitung 14 und/oder Abflussöffnung 31 ist ein Ventil 39 angeordnet (4 und 5), das als Überdruckventil 39 und bevorzugt als passives Überdruckventil 39 ausgebildet ist, welches bei zu hohem Druck automatisch öffnet und dabei nur mechanische Bauteile aufweist, die nicht aktiv gesteuert oder geregelt werden. Bei mehreren Ableitungen 14 und/oder Abflussöffnungen 31 können bevorzugt auch mehrere Ventile 39 angeordnet sein, um für einen gleichmäßigen Effekt zu sorgen. 4 zeigt einen ähnlichen Ausschnitt wie 2, allerdings mit weniger Details und stattdessen mit einem genannten Ventil 39. Dieses Ventil 39 öffnet die entsprechende Ableitung 14 bzw. Abflussöffnung 31 erst dann, wenn auf der Seite des Ventils 39, das der Farbkammer 13 zugewandt ist, ein bestimmter Minimaldruck vorhanden ist, der bevorzugt im Bereich von 10 kPa bis 50 kPa und weiter bevorzugt im Bereich von 15 kPa bis 20 kPa liegt.
Außerdem können die Ableitungen 14 als nach unten offene Leitungen ausgebildet sein, so dass eine Farbrückführung zumindest im Anschluss an die bevorzugten Ventile 39 nach dem Schwerkraftprinzip allein durch die Gravitation verursacht wird und kein geschlossenes System entsteht. Es ist auch möglich, parallel zu einer ein Ventil 39 enthaltenden Ableitung 14, eine verschließbare Zusatzleitung zwischen Farbkammer 13 und Farbvorrat 12 zur beispielsweise gravitationsbedingten Entleerung der Farbkammer 13 anzuordnen. Diese ist in den Figuren nicht gezeigt.
In zumindest einer Zuleitung 11 ist ebenfalls ein Ventil 41 angeordnet (6 und 7), das als Überdruckventil 41 und bevorzugt als passives Überdruckventil 41 ausgebildet ist. Dieses Ventil 41 verschließt oder öffnet eine Auslassöffnung 46 und dadurch bevorzugt eine Bypassleitung 42. Durch die Öffnung der Auslassöffnung 46 bzw. der Bypassleitung 42 kann in dem Fall, dass der Druck in der Zuleitung 11 und/oder in der Zuflussöffnung 29 der Farbkammer 13 zu groß würde und die Pumpe 09 dennoch weiter Druckfarbe in Richtung Farbkammer 13 fördert, ein überschüssiger Teil der Druckfarbe umgeleitet werden, vorzugsweise zurück in den Farbvorrat 12 und weiter bevorzugt ebenfalls allein durch die Gravitation verursacht. Ein Maximaldruck, ab dem das Ventil 41 geöffnet wird, liegt bevorzugt im Bereich von 60 kPa bis 160 kPa und weiter bevorzugt im Bereich von 60 kPa bis 80 kPa. Bevorzugt liegt der Maximaldruck, bei dem das Ventil 41 öffnet, über dem Minimaldruck, bei dem das Ventil 39 öffnet.
Sowohl das Ventil 39 als auch das Ventil 41 sind bevorzugt als passive Ventile 39; 41 ausgeführt, die bis zu einem jeweiligen Druck geschlossen sind und ab diesem jeweiligen Druck geöffnet sind. Eine Möglichkeit für eine besonders einfache Bauweise eines solchen Ventils 39; 41 besteht darin, eine Öffnung mit einem Deckel 43 zu verschließen, indem dieser mittels einer Feder 44 gegen die Öffnung gedrückt wird. Diese Feder 44 kann sowohl als Druckfeder 44 den Deckel 43 von der Seite des niedrigeren Drucks gegen die Seite des höheren Drucks pressen als auch als Zugfeder 44 den Deckel 43 von der Seite des höheren Drucks aus gegen die Öffnung der Leitung ziehen. Im Fall des Ventils 39 wird bevorzugt ein Volumen damit verschlossen und ein Austreten von Druckfarbe verhindert, während im Fall des Ventils 41 eine Abzweigung in einer Leitung verschlossen wird und nur gegebenenfalls einen weiteren möglichen Weg für transportierte Druckfarbe eröffnet. Der Deckel 43 und/oder die mit ihm zusammenwirkende Öffnung weist bevorzugt Dichtmittel, beispielsweise einen Gummiring auf, um einen dichten Abschluss zu gewährleisten.
Die Druckbereiche, bei denen die Ventile 39; 41 öffnen, sind natürlich von der verwendeten Druckfarbe und der Ausführung der Kammerrakel 01 insgesamt abhängig, mit den angegebenen Druckbereichen konnten aber besonders gute Druckergebnisse erzielt werden. So konnten beispielsweise bei einer gleichen Förderleistung der Pumpe und hochviskoser Druckfarbe an der Abflussöffnung 31 bzw. an der Zuflussöffnung 29 ohne ein Ventil 41 Drücke von 70 kPa bzw. 150 kPa und mit einem Ventil 41 Drücke von 30 bis 40 kPa bzw. 70 kPa erreicht werden.
Bevorzugt weisen die Ventile 39; 41 Mittel 47 auf, mittels derer ein Druck einstellbar ist, bei dem ein entsprechendes Ventil 39; 41 öffnet. Dadurch können manuell oder über die Maschinensteuerung 17 der Minimaldruck und der Maximaldruck in der Farbkammer 13 eingestellt werden und müssen im Anschluss nicht mehr überwacht werden. In 6 und 7 ist ein solches Mittel 47 dargestellt, das beispielsweise eine Schraube 47 sein kann. In diesem Fall kann über eine Verschiebung des Mittels 47 eine Vorspannung der Feder 44 beeinflusst werden. Eine größere Vorspannung der Feder 44 bedeutet, dass der Deckel 43 mit größerer Kraft gegen die Öffnung gedrückt wird und dadurch eine größere Kraft, also auch ein größerer Druck, nötig ist, um das Ventil 39; 41 zu öffnen.
Mittels der Ventile 39; 41 wird in der Farbkammer 13 zumindest während eines Betriebs der Pumpe 09 ein Druck aufrechterhalten, der zwischen einem bevorzugt einstellbaren Minimaldruck und einem bevorzugt einstellbaren Maximaldruck liegt. Dies geschieht folgendermaßen:
In einem Betriebszustand, in dem niedrigviskose Druckfarbe von der Pumpe 09 durch die Zuleitung 11 gepumpt wird, soll ab einem Zeitpunkt die Kammerrakel 01 mit Druckfarbe gefüllt sein. Das Ventil 39 sorgt dafür, dass sich die niedrigviskose Druckfarbe in der Farbkammer 13 aufstaut und ein gewisser Minimaldruck aufgebaut wird. Erst wenn dieser Minimaldruck erreicht ist, öffnet das Ventil 39 und lässt Druckfarbe entweichen. Dabei pumpt die Pumpe 09 weiter Druckfarbe mit konstanter Leistung in die Farbkammer 13, so dass der Druck aufrechterhalten werden kann. Sollte aus irgendwelchen Gründen der Druck zu niedrig werden, so schließt das Ventil 39 von selbst und verhindert einen weiteren Druckabfall. Das Ventil 41 ist in diesem Betriebszustand im Normalfall ohne Einfluss, da es erst ab einem höheren Druck öffnet.
In einem Betriebszustand, in dem hochviskose Druckfarbe von der Pumpe 09 durch die Zuleitung 11 gepumpt wird, wird ebenfalls ab einem Zeitpunkt die Kammerrakel 01 mit Druckfarbe gefüllt sein. Der Druck im Inneren der Kammerrakel 01 steigt an und sobald der Minimaldruck erreicht ist öffnet das Ventil 39. Durch die hochviskosen Eigenschaften der Druckfarbe ergibt sich jedoch ein starker Druckabfall innerhalb der Druckfarbe zwischen beispielsweise der Zuflussöffnung 29 und der Abflussöffnung 31. Um also den Minimaldruck am Ventil 39 zu erreichen kann es vorkommen, dass im Bereich der Zuflussöffnung 29 ein sehr hoher Druck entsteht, beispielsweise von 150 kPa oder noch mehr. Um negative Auswirkungen zu vermeiden, öffnet das Ventil 41 bei einem Maximaldruck von bevorzugt 60 kPa bis 80 kPa und sorgt für eine Verminderung des dort herrschenden Drucks. Eine vollständige Umleitung der Druckfarbe, die dazu führen würde, dass keine Druckfarbe mehr der Farbkammer 13 zugeführt würde, wird vermieden, da bei zu niedrigem Druck das Ventil 41 wieder schließt und sämtliche Druckfarbe der Farbkammer 13 zugeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in Bereichen, die nach der Abflussöffnung 31 und vor der Pumpe 09 angeordnet sind, beispielsweise in einem Auffangbehälter 48, oder auch allgemein in Bereichen, in denen ansonsten geringe Scherkräfte innerhalb der Druckfarbe herrschen, zumindest eine Rührvorrichtung 49 angeordnet (1, 8, 9a und 9b). Diese Rührvorrichtung 49 dient beispielsweise dazu, eine thixotrope Druckfarbe in Bewegung zu halten und dadurch deren Viskosität niedrig zu halten, beispielsweise bei einer Unterbrechung eines Druckvorgangs oder auch bei einer Vorbereitung eines Druckvorgangs. Dies erleichtert beispielsweise eine Pumparbeit der Pumpe 09 und sorgt für geringere Schwankungen der Viskosität der Druckfarbe. Es ist nicht unbedingt Aufgabe der Rührvorrichtung 49, zum eigentlichen Transportvorgang der Druckfarbe teilzunehmen, sondern die Rührvorrichtung 49 dient dazu, die Druckfarbe in einen, insbesondere bezüglich ihrer Viskosität, vorteilhaften Zustand zu bringen und/oder in diesem zu halten. Bevorzugt ist die Rührvorrichtung 49 so angeordnet, dass keine Luftblasen in die Druckfarbe eingerühnt werden, beispielsweise können die Rührvorrichtung 49 oder zumindest relevante Bestandteile der Rührvorrichtung 49 vollständig unterhalb einer Oberfläche der Druckfarbe bzw. innerhalb der Druckfarbe angeordnet sein.
Eine Ausführungsform einer Rührvorrichtung 49, die auch in 8, 9a und 9b zu sehen ist, ist ein um seine Längsachse rotierbarer Stab, der zumindest einen Bogen und zur Vermeidung von Unwuchten zumindest zwei Bögen aufweist. Unter einem Bogen ist dabei ein Teil des Stabes zu verstehen, der eine Rotationssymmetrie des Stabes stört. Es sind aber auch andere Ausführungsformen denkbar, beispielsweise spiralförmige, propellerartige oder ähnliches.
Bezugszeichenliste

01: Kammerrakel
02: Walze, Rasterwalze
03: Walze, Farbauftragwalze
04: Zylinder, Formzylinder
05
06: Zylinder, Übertragungszylinder
07: Zylinder, Gegendruckzylinder
08: Material, Materialbahn, Papierbahn, Bahn
09: Pumpe, Farbpumpe
10
11: Zuleitung
12: Farbvorrat
13: Farbkammer
14: Ableitung
15
16: Sensor, Drucksensor
17: Maschinensteuerung
18
19: Oberfläche (02)
20
21: Beschichtung (02)
22: Vertiefung
23: Steg
24: Seitenschild
25
26: Rakel, Rakelblatt, Schließrakel
27: Rakel, Rakelblatt, Arbeitsrakel
28: Gehäuse
29: Zuflussöffnung (28)
30
31: Abflussöffnung (28)
32: Berührlinie (02; 26)
33: Tangentenebene (02)
34: Berührlinie (02; 27)
35
36: Tangentenebene (02)
37: Beschichtung (26; 27)
38: Rakelbalken
39: Ventil, Überdruckventil
40
41: Ventil, Überdruckventil
42: Bypassleitung
43: Deckel
44: Feder, Druckfeder, Zugfeder
45
46: Auslassöffnung
47: Mittel, Schraube
48: Auffangbehälter
49: Rührvorrichtung
16': Sensor, Drucksensor
A: Drehrichtung (02)
B: Richtung parallel zur Rotationsachse (02)
α: Winkel (36; 27)
β: Winkel (33; 26)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10236780 C1 [0010]
EP 0461426 B1 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO-Norm 12644:1996(E) [0004]

Claims

Vorrichtung zur Druckeinstellung in einer Kammerrakel (01) einer Druckmaschine, wobei die Kammerrakel (01) zumindest eine Farbkammer (13) mit zumindest einer, mit einem Farbvorrat (12) verbundenen Zuleitung (11) und zumindest einer, ein Medium aus der Farbkammer (13) in den Farbvorrat (12) zurückführenden, Ableitung (14) und/oder Abflussöffnung (31) aufweist und wobei zumindest ein Ventil (39) in der zumindest einen Ableitung (14) und/oder Abflussöffnung (31) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventil (39) in der zumindest einen Ableitung (14) und/oder Abflussöffnung (31) als Überdruckventil (39) ausgebildet ist und dass in zumindest einer Zuleitung (11) zumindest ein Überdruckventil (41) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Überdruckventil (41) in der zumindest einen Zuleitung (11) mit einer Bypassleitung (42) in Verbindung stehend angeordnet ist, wobei die Bypassleitung (42) eine Rückführung des Mediums in den Farbvorrat (12) bewirkend angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Überdruckventil (39; 41) als passives Überdruckventil (39; 41) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Überdruckventile (39, 41) als passive Überdruckventile (39; 41) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (39) als bei einem Minimaldruck öffnendes Überdruckventil (39) ausgebildet ist und dass das Überdruckventil (41) als bei einem Maximaldruck öffnendes Überdruckventil (41) ausgebildet ist und dass der Minimaldruck kleiner ist als der Maximaldruck.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (39) bei einem Überdruck im Bereich von 10 kPa bis 50 kPa öffnend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (39) bei einem Überdruck im Bereich von 15 kPa bis 20 kPa öffnend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (41) bei einem Überdruck im Bereich von 60 kPa bis 160 kPa öffnend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (41) bei einem Überdruck im Bereich von 60 kPa bis 80 kPa öffnend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Überdruckventil (39; 41) zumindest einen Deckel (43) und zumindest eine, als Zugfeder (44) oder als Druckfeder (44) ausgebildete, mit dem Deckel (43) zusammenwirkende Feder (44) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, das Medium in Bewegung haltende, Rührvorrichtung (49) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rührvorrichtung (49) in dem Farbvorrat (12) und/oder in einem Auffangbehälter (48) angeordnet ist.