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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestäuben eines Druckbogens mit Puder in einer Druckmaschine, umfassend in einer Reihe angeordnete Düsengruppen mit jeweils mehreren Sprühdüsen, von denen jede ein Puder-Luft-Gemisch ausstößt, wobei den Sprühdüsen der jeweiligen Düsengruppe jeweils eine Zuführleitung vorgeschaltet ist und den Zuführleitungen der Sprühdüsen der jeweiligen Düsengruppe eine gemeinsame Sammelleitung vorgeschaltet ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der
US 5,713,285 ist eine Bestäubungsvorrichtung beschrieben, bei der die Düsenköpfe in einer Reihe an einer Stange angeordnet sind. Jeder der Düsenköpfe umfasst zwei Sprühdüsen, denen jeweils eine bezüglich des Düsenkopfes interne Zuführleitung vorgeschaltet ist. Die beiden Zuführleitungen des jeweiligen Düsenkopfes zweigen in einem Gabelpunkt von einer vorgeschalteten gemeinsamen Sammelleitung ab. Diese Sammelleitung ist als ein Schlauch ausgebildet. Jeder der Düsenköpfe ist über eine eigene Sammelleitung mit einem Verteiler verbunden, der die Düsenköpfe mit dem Puder-Luft-Gemisch versorgt. Des Weiteren ist ein Kompressor vorhanden, der die zum Erzeugen des Puder-Luft-Gemisches erforderliche Druckluft bereitstellt. Bei dieser Vorrichtung ist die Effizienz des Puderauftrags verbesserungsbedürftig.
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In der
DE 10 2004 057 478 A1 ist eine Bestäubungsvorrichtung beschrieben, deren Düsenköpfe jeweils drei Sprühdüsen umfassen, deren Sprührichtungen divergieren.
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In der
DE 19901245 A1 ist eine Bestäubungsvorrichtung beschrieben, bei der von einem Verteiler Versorgungsleitungen abzweigen, an die jeweils ein Düsenkopf angeschlossen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestäuben eines Druckbogens zu schaffen, bei der eine hohe Effizienz des Puderauftrages gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestäuben eines Druckbogens mit Puder in einer Druckmaschine umfasst in einer Reihe angeordnete Düsengruppe mit jeweils mehreren Sprühdüsen, von denen jede ein Puder-Luft-Gemisch ausstößt, wobei den Sprühdüsen der jeweiligen Düsengruppe jeweils eine Zuführleitung vorgeschaltet ist und den Zuführleitungen der Sprühdüsen der jeweiligen Düsengruppe eine gemeinsame Sammelleitung vorgeschaltet ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass innerhalb einer bestimmten Strecke des Verlaufes der jeweiligen Sammelleitung ein aus einem Krümmungsradius des Verlaufs der jeweiligen Sammelleitung und der vierten Potenz eines Innendurchmessers der jeweiligen Sammelleitung gebildetes Produkt mindestens 3,125 × 10–10 m5 beträgt.
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Der Wirkungsgrad dieser Vorrichtung ist sehr hoch. Bei dieser Vorrichtung ist die pro Flächeneinheit auf den Bogen aufgetragene Anzahl der Puderpartikel besonders hoch. Der Druck der zum Erzeugen des Puder-Luft-Gemisches verwendeten Druckluft braucht für die Steigerung des Wirkungsgrades nicht erhöht werden, so dass ein vergleichsweise kostengünstiger Drucklufterzeuger verwendbar ist.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung genannt.
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Bei einer Weiterbildung beträgt die Anzahl der das Puder-Luft-Gemisch ausstoßenden Sprühdüsen pro Düsengruppe mindestens drei.
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Bei einer weiteren Weiterbildung zweigen die Sammelleitungen der Düsengruppen von einem gemeinsamen Verteiler ab.
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Bei einer weiteren Weiterbildung beträgt die bestimmte Strecke des Verlaufs der jeweiligen Sammelleitung mindestens das Zwanzigfache des Innendurchmessers der jeweiligen Sammelleitung.
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Bei einer weiteren Weiterbildung weisen die Sprühdüsen der jeweiligen Düsengruppe miteinander parallele Sprührichtungen auf.
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Bei einer weiteren Weiterbildung sind Mittelachsen der Zuführleitungen der jeweiligen Düsengruppe in Transportrichtung des Bogens gesehen mit einer Mittelachse der gemeinsamen Sammelleitung dieser Zuführleitungen parallel ausgerichtet. Hierbei können die Zuführleitungen der jeweiligen Düsengruppe bezüglich dieser Düsengruppe intern angeordnet sein.
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Bei einer weiteren Weiterbildung sind Mittelachsen der Zuführleitungen der jeweiligen Düsengruppe in Transportrichtung des Druckbogens gesehen relativ zu einer Mittelachse der gemeinsamen Sammelleitung dieser Zuführleitungen winklig ausgerichtet. Hierbei können die Zuführleitungen der jeweiligen Düsengruppe bezüglich dieser Düsengruppe extern angeordnet sein.
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Bei einer weiteren Weiterbildung sind die Düsengruppen als Düsenköpfe ausgebildet. Die Düsenköpfe können an einer Trägertraverse, z. B. einem Hohlprofil, befestigt sein.
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Zur Erfindung gehört auch eine Druckmaschine, die mit der erfindungsgemäßen oder einer der Weiterbildungen entsprechenden Vorrichtung zum Bestäuben eines Druckbogens ausgestattet ist.
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Weitere konstruktiv und funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Zeichnung.
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In dieser zeigt:
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1 eine Pudervorrichtung mit in einer Reihe angeordneten Düsenköpfen,
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2 am Beispiel eines Düsenkopfes die Verbindungen der Düsenköpfe aus 1 mit einem Verteiler,
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3 + 4 ein erstes Ausführungsbeispiel für die Ausbildung des Düsenkopfes aus 2 in verschiedenen Ansichten, und
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5 + 6 ein zweites Ausführungsbeispiel für die Ausbildung des Düsenkopfes aus 2 in verschiedenen Ansichten.
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In den 1 bis 6 sind einander entsprechende Bauteile und Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In der 1 ist eine Druckmaschine 1 ausschnittsweise dargestellt. Der Ausschnitt zeigt in einer Draufsicht eine Pudervorrichtung, die in einem Bogenausleger der Druckmaschine 1 angeordnet ist. Die Pudervorrichtung dient zum Bestäuben der in der Druckmaschine 1 frisch bedruckten Druckbogen mit Puder. Die Pudervorrichtung umfasst eine sich über die Druckbreite hinweg erstreckende Traverse 2, an welcher miteinander baugleiche Düsenköpfe 3 befestigt sind. Die Düsenköpfe 3 können auch als Düsengruppen bezeichnet werden. Die Düsenköpfe 3 sind in einer Reihe angeordnet und stoßen in bezüglich der Bildebene der 1 senkrechter Richtung ein Puder-Luft-Gemisch aus Düsenöffnungen aus. Die Düsenöffnungen eines jeden Düsenkopfes 3 werden über jeweils ein Leitungssystem 14 mit dem Puder-Luft-Gemisch versorgt. Der Aufbau der Leitungssysteme 14 ist weiter unten im Detail beschrieben.
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In der 2 ist ein Verteiler 4 zum Verteilen des Puder-Luft-Gemisches auf mehrere Sammelleitungen 5 dargestellt, von denen jede zu einem anderen der Düsenköpfe 3 führt. Die jeweilige Sammelleitung 5 kann als ein Rohr oder vorzugsweise als ein flexibler, biegsamer Schlauch ausgebildet sein und weist einen ersten Abschnitt 6 und einer zweiten Abschnitt 7 auf. Der erste Abschnitt 6 befindet sich näher an dem Verteiler 4 und ist länger als der zweite Abschnitt 7. Der zweite Abschnitt 7 hat eine Länge, die einer Strecke L entspricht und mindestens das Zwanzigfache eines Innendurchmessers d der Sammelleitung 5 beträgt. Der Innendurchmesser d beträgt mindestens 5 Millimeter und höchstens 50 Millimeter. Vorzugsweise beträgt der Innendurchmesser d circa 20 Millimeter, wobei die Strecke L mindestens ca. 400 Millimeter beträgt. Die Strecke L wird an ihrem einen Ende durch ein Abschnittsende 8 des ersten Abschnitts 6 und an ihrem anderen Ende durch eine Verzweigung 9 begrenzt. An das Abschnittsende 8 schließt sich der zweite Abschnitt 7 unmittelbar an. Der zweite Abschnitt 7 verläuft weniger stark gebogen als der erste Abschnitt 6 und kann im Extremfall sogar geradlinig verlaufen. Die Größe eines Krümmungsradius r der Sammelleitung 5 kann innerhalb der Strecke L variieren, wobei der Krümmungsradius r innerhalb der Strecke L aber mindestens 0,5 Meter beträgt. Der Krümmungsradius r beginnt an einem imaginären Mittelpunkt M der Krümmung und endet an einer mittleren Längsachse A der Sammelleitung 5. Der Mittelpunkt M liegt außerhalb der Sammelleitung 5.
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In der Verzweigung 9 gabelt sich der zwischen dem Verteiler 4 und dem jeweiligen Düsenkopf 3 befindliche Leitungssysteme 14 in mehrere – im dargestellten Beispiel in drei – Zuführleitungen 10 auf, die jeweils zu einer anderen Sprühdüse des besagten Düsenkopfes 3 führen. Die Verzweigung 9 ist als ein sogenannten Aufteildorn ausgebildet und stöpselartig in das vom Verteiler 4 abgelegene Ende der Sammelleitung 5 eingesetzt. Die Verzweigung 9 hat ein zu den Zuführleitungen 10 hin weisendes Ende, in welches drei dezentrale, kleine Bohrungen eingebracht sind, in die jeweils eine andere der Zuführleitungen 10 straff eingesteckt ist. In das andere Ende der Verzweigung 9 ist eine zentrale, große Bohrung eingebracht, welche auf die drei kleinen Bohrungen trifft. Durch den Übergang von der großen und die kleine Bohrung ist mindestens eine zwischen dem Verteiler 4 und dem Düsenkopf 3 liegende Strömungsquerschnittsänderung vorhanden, wobei den Gesamtquerschnitt gleich bleiben kann. Letzteres ist der Fall, wenn der Strömungsquerschnitt der großen Bohrung der Summe der Strömungsquerschnitte der kleinen Bohrungen entspricht. Der durch die grolle Bohrung in die Verzweigung 9 hineinströmende Haupt-Volumenstrom des Puder-Luft-Gemisches wird in der Verzweigung 9 gleichmäßig aufgeteilt, so dass aus jeder der kleinen Bohrungen der gleiche Teil-Volumenstrom des Puder-Luft-Gemisches herausströmt. Die Reynoldszahl der Sammelleitung 5 und insbesondere des zweiten Abschnitts 7 beträgt mindestens 2300.
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Dadurch ist sichergestellt, dass in der Sammelleitung 5 und insbesondere in dem zweiten Abschnitt 7 turbulente Strömungsverhältnisse herrschen, was hinsichtlich einer stochastisch gleichmäßigen Verteilung der Pudermenge auf die Zuführleitungen 10 vorteilhaft ist.
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Dadurch, dass innerhalb der der Verzweigung 9 unmittelbar vorgelagerten Strecke L das aus dem Krümmungsradius r und der vierten Potenz des Innendurchmessers d gebildete Produkt mindestens 3,125 × 10–10 m5 beträgt, wird eine durch Verwirbelungen nicht beeinträchtigte und gegebenenfalls sogar beförderte Aufsplittung des Haupt-Volumenstroms in die zueinander gleich großen Teil-Volumenströme und somit eine von Sprühdüse zu Sprühdüse mengenmäßig gleichmäßige Puderversorgung aller Sprühdüsen des Düsenkopfes 3 sichergestellt.
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Die 3 zeigt beispielhaft einen der Düsenköpfe 3 aus 2 in einer der Blickrichtung III-III in 4 entsprechenden Darstellung und 4 zeigt diesen Düsenkopf 3 in einer der Blickrichtung IV-IV in 3 entsprechenden Darstellung. Der Düsenkopf 3 weist mehrere – im dargestellten Beispiel drei – Sprühdüsen 15 auf, deren Sprührichtungen miteinander parallel oder zumindest quasi-parallel sind. Weil die Düsenköpfe 3 jeweils mehrere Sprühdüsen 15 aufweisen, können die Düsenköpfe 3 auch als Düsengruppen bezeichnet werden. Dementsprechend beträgt ein zwischen imaginären Mittelachsen 16 von Düsenbohrungen oder Düsenkanälen der Sprühdüsen 15 liegender Winkel vorzugsweise 0°. Die Mittelachsen 16 der beiden außenliegenden Sprühdüsen 15 können einen höchsten 5° betragenden Winkel einschließen und demzufolge geringfügig voneinander divergieren. An den Düsenköpfen 3 wird mittels einer nicht näher gezeigten Transportvorrichtung, z. B. eines Kettenförderers, ein Druckbogen 17 vorbeitransportiert, wobei die Transportrichtung 18 des Druckbogens 7 senkrecht relativ zur Bildebene der 4 ist. Die Transportrichtung 18 ist in 4 nicht dargestellt und in 3 mit einem Pfeil symbolisch dargestellt. Aus den Sprühdüsen 15 austretende, sich kegelförmig aufweitende Sprühstrahlen 19 treffen senkrecht oder zumindest quasi-senkrecht auf die zu bestäubende Fläche des Druckbogens 17. In 3 ist erkennbar, dass Längsachsen oder Mittelachsen 20 der Zuführleitungen 10 winklig – vorzugsweise rechtwinklig – relativ zu der Längsachse A oder Mittelachse A der Sammelleitung 5, an welche die zuvor genannten Zuführleitungen 10 über die Verzweigung 9 angeschlossen sind, orientiert ist. Hierbei befinden sich die Zuführleitungen 10 jeweils zu ihrem größten Teil außerhalb des Düsenkopfes 3 und können die Zuführleitungen 10 als Rohre oder vorzugsweise als flexible, biegsame Schläuche ausgebildet sein. Die Mittelachse 20 des unmittelbar an dem des Düsenkopfes 3 angeschlossenen Abschnittes der jeweiligen Zuführleitung 10 ist bezüglich der Längs- bzw. Mittelachse A des zweiten Abschnitts 7 der Sammelleitung 5 winklig – vorzugsweise rechtwinklig – orientiert.
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Die 5 zeigt einen der Düsenköpfe 3 aus 2 in einer der in 6 angegebenen Blickrichtung V entsprechenden Darstellung und 6 zeigt diesen Düsenkopf 3 in einer der in 5 angegebenen Blickrichtung VI entsprechenden Darstellung. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel weist jeder Düsenkopf 3 eine Vielzahl von Sprühdüsen 15 auf, vorzugsweise drei Sprühdüsen 15. Die Sprühdüsen 15 weisen miteinander parallele Sprührichtungen und dementsprechend parallele Mittelachsen 16 auf. Die Sprührichtungen werden durch die Düsenbohrungen bzw. -kanäle der Sprühdüsen 15 bestimmt, wobei diese Düsenkanäle Mittelachsen 16 aufweisen, die senkrecht (90°) oder quasi-senkrecht (90° ± 2,5°) relativ zu der mit Puder zu besprühenden Fläche des Druckbogens 17 ausgerichtet sind. Die Sprührichtungen der beiden äußeren Sprühdüsen 15 des jeweiligen Düsenkopfes 3 können zum Druckbogen 17 hin auseinanderlaufen oder divergieren, wobei zwischen den Mittelachsen 16 der beiden Außendüsen ein höchsten 5° betragender Winkel liegt. In der 5 beträgt der zuletzt genannte Winkel 0°, d. h., die Mittelachsen 16 der Außendüsen sind miteinander und mit der Mittelachse 16 der Innendüse parallel.
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Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 und 4 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 und 6 die Zuführleitungen 10 in den Düsenkopf 3 integriert. Die jeweilige Sprühdüse 15 und die mit dieser Sprühdüse 15 korrespondierende Zuführleitung 10 bilden ein und denselben Kanal, der im Falle der Innendüse durch eine einzige Bohrung und im Falle der Außendüse jeweils durch zwei aufeinandertreffende Bohrungen gebildet sein kann. Die Verzweigung 9 ist unmittelbar an den Düsenkopf 3 angeschlossen oder mit letzterem einstückig ausgebildet. Bezüglich der zur Bildebene der 5 senkrechten Transportrichtung 18 des Druckbogens 17 sind die Mittelachsen 16 der Sprühdüsen 15 senkrecht ausgerichtet. In die Transportrichtung 18 des Druckbogens 17 gesehen ist die Mittel- bzw. Längsachse A des zweiten Abschnitts 7 relativ zu den Mittelachsen 20 der beiden außenliegenden Zuführleitungen 10 winklig ausgerichtet und ist die Mittelachse 20 der mittleren, innenliegenden Zuführleitung 10 fluchtend oder parallel ausgerichtet.
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Bei einer zeichnerisch nicht dargestellten Modifikationen sind die Düsen 15 sämtlicher Düsengruppen nicht in Düsenköpfe, die an der Traverse 2 befestigt sind, sondern in die hierbei als sogenanntes Sprührohr fungierende Traverse 2 selbst eingebracht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Traverse
- 3
- Düsenkopf
- 4
- Verteiler
- 5
- Sammelleitung
- 6
- erster Abschnitt
- 7
- zweiter Abschnitt
- 8
- Abschnittsende
- 9
- Verzweigung
- 10
- Zuführleitung
- 11
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- 12
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- 13
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- 14
- Leitungssystem
- 15
- Sprühdüse
- 16
- Mittelachse
- 17
- Druckbogen
- 18
- Transportrichtung
- 19
- Sprühstrahl
- 20
- Mittelachse
- A
- Längsachse
- d
- Innendurchmesser
- L
- Strecke
- M
- Mittelpunkt
- r
- Krümmungsradius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5713285 [0002]
- DE 102004057478 A1 [0003]
- DE 19901245 A1 [0004]
