DE102012208879B4

DE102012208879B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Substrats

Info

Publication number: DE102012208879B4
Application number: DE102012208879.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Hein; Daniel Eggerath
Original assignee: MEP OLBO GmbH; MEP-OLBO GmbH
Current assignee: MEHLER ENGINEERED PRODUCTS GMBH, DE
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-05-26
Also published as: DE102012208879A1

Abstract

Vorrichtung zum Beschichten eines langgesteckten axialsymmetrischen Substrats (11) mit einer Fördereinrichtung (17) zum Fördern eines flüssigen Beschichtungsmittels zu einer Ringschlitzdüse (4), einer Ringschlitzdüse (4) zum Aufbringen eines flüssigen Beschichtungsmittels auf das Substrat (11), einer Transporteinrichtung (12, 13) zum Transportieren des Substrats (11) in Axialrichtung durch einen von der Ringschlitzdüse (4) gebildeten Ring, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschlitzdüse (4) aus zumindest zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen (2, 3) gebildet ist, so dass der Ring unter Ausbildung eines Schlitzes geöffnet werden kann, wobei eine Bewegungseinrichtung (16) zum Bewegen zumindest eines der Teile (2, 3) relativ zum anderen Teil (2, 3) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Beschichten eines langgestreckten axialsymmetrischen Substrats, beispielsweise einer Faser, eines Fadens, eines Drahts oder dgl.
Nach dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, Fäden, Zwirne oder dgl. mit einem flüssigen Beschichtungsmittel zu beschichten. Bei dem Beschichtungsmittel kann es sich beispielsweise um eine Farbe, einen Haftvermittler, ein elektrisches Isolationsmittel oder dgl. handeln. Dazu wird das Substrat durch ein das Beschichtungsmittel aufnehmendes Tauchbad geführt.
Die Beschichtung erfolgt üblicherweise kontinuierlich. Dazu wird ein Faden, Garn oder dgl. von einer Vorratsrolle abgerollt. Bevor der Faden, das Garn oder dgl. vollständig von der Vorratsrolle abgerollt ist, wird das Ende des Fadens, Garns oder dgl. mit einem weiteren Ende eines auf einer weiteren Vorratsrolle aufgenommenen Fadens, Garns oder dgl., beispielsweise mittels Spleißen, verbunden. Die Verbindungsstelle weist gegenüber einem üblichen Durchmesser des Fadens, Garns oder dgl. eine Verdickung auf. Ein die Verdickung enthaltender Abschnitt des Fadens, Garns oder dgl. wird später herausgeschnitten und verworfen.
Bei der Tauchbeschichtung haftet in der Praxis meist zu viel Beschichtungsmittel am Substrat. Das überschüssige Beschichtungsmittel wird stromabwärts des Tauchbads mittels einer oder mehrerer Abstreifvorrichtungen entfernt. Insbesondere Garne oder Zwirne werden bei der Tauchbeschichtung vollständig mit dem Beschichtungsmittel infiltriert. Bei bestimmten Anwendungen ist eine vollständige Infiltration eines Garns, Zwirns oder dgl. mit Beschichtungsmittel unerwünscht. Insgesamt gesehen, lässt sich bei der Tauchbeschichtung die Menge des auf das Substrat aufgetragenen Beschichtungsmittels nicht einstellen. Es wird infolgedessen relativ viel Beschichtungsmittel verbraucht.
Beim Tauchbeschichten kann ein Garn oder Zwirn höchstens mit einer Transportgeschwindigkeit von 120 m/Minute durch das Tauchbad geführt werden. Bei höheren Transportgeschwindigkeiten kommt es zu einer unerwünschten Schaumbildung im Tauchbad. Das Verfahren der Tauchbeschichtung ist also hinsichtlich der Transportgeschwindigkeit des Substrats beschränkt.
Aus der DE 102 22 027 A1 ist eine Vorrichtung für eine Lackbeschichtung von Glasfasern mit wenigstens einer Düse zum Aufbringen des Lackes auf der Glasfaser bekannt, wobei wenigstens eine zusätzliche Führungsdüse vorgesehen ist, die gemäß einer ersten Variante mit relativ großem Abstand zu der Eintrittsdüse angeordnet ist oder gemäß einer zweiten Variante zwischen der Eintrittsdüse und der ersten Beschichtungsdüse angeordnet ist. Durch die Führungsdüse wird eine konzentrische Führung der Glasfaser erreicht.
Die US 2008/0044583 A1 offenbart ein Gerät zum Aufbringen eines Beschichtungsmediums auf zumindest eine Teiloberfläche eines länglichen Werkstücks, welches in seiner Längsrichtung transportiert wird. Das Gerät umfasst ein Beschichtungsgerät und ein Führungsgerät, wobei das Beschichtungsgerät und/oder das Führungsgerät an das Werkstück anpassbar sind und wobei das Beschichtungsgerät und/oder das Führungsgerät die Form des Werkstücks verändern.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, welche eine Beschichtung eines langgestreckten axialsymmetrischen Substrats mit einer erhöhten Transportgeschwindigkeit ermöglichen. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Menge des auf das Substrat aufgetragenen Beschichtungsmittels steuerbar sein. Ferner soll eine kontinuierliche Beschichtung möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 13 und 15 bis 22.
Nach Maßgabe der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Beschichten eines langgestreckten axialsymmetrischen Substrats vorgeschlagen mit einer Fördereinrichtung zum Fördern eines flüssigen Beschichtungsmittels zu einer Ringschlitzdüse, einer Ringschlitzdüse zum Aufbringen eines flüssigen Beschichtungsmittels auf das Substrat, einer Transporteinrichtung zum Transportieren des Substrats in Axialrichtung durch einen von der Ringschlitzdüse gebildeten Ring, wobei die Ringschlitzdüse aus zumindest zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen gebildet ist, so dass der Ring unter Ausbildung eines Schlitzes geöffnet werden kann.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff ”langgestrecktes axialsymmetrisches Substrat” ein Material verstanden, welches üblicherweise auf einer Haspel aufgewickelt werden kann. Es kann sich dabei um eine Faser, beispielsweise eine Glasfaser, Karbonfaser, Aramidfaser oder dgl., handeln. Ferner kann es sich um Substrate handeln, welche aus einer Mehrzahl von Fasern gebildet sind. Beispielsweise kann das Substrat ein Faden, Garn, Zwirn oder dgl. sein. Bei dem langgestreckten axialsymmetrischen Substrat kann es sich auch um einen Draht, ein Drahtseil, ein aus einem synthetischen Material hergestelltes Seil, einen aus Kunststoff oder Gummi hergestellten Schlauch oder dgl. handeln. Das Substrat ist bezüglich einer sich in dessen Erstreckungsrichtung oder Axialrichtung verlaufenden Achse symmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch.
Erfindungsgemäß wird das Substrat durch einen von einer Ringschlitzdüse gebildeten Ring transportiert. Mittels der Ringschlitzdüse wird das Beschichtungsmittel auf das Substrat aufgesprüht. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es möglich, das Substrat mit einer Transportgeschwindigkeit von bis zu 450 m/Minute durch die Ringschlitzdüse zu führen und dabei mit Beschichtungsmittel zu beschichten. Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht eine erhebliche Steigerung der Beschichtungsgeschwindigkeit.
Indem das Beschichtungsmittel durch eine Ringdüse auf das Substrat aufgetragen wird, kann die Menge des aufgetragenen Beschichtungsmittels pro Längeneinheit des Substrats genau dosiert werden. Damit ist es möglich, Beschichtungsmittel beispielsweise nur oberflächlich auf das Substrat aufzutragen, so dass das Substrat nicht vollständig mit dem Beschichtungsmittel infiltriert wird. Es kann damit Beschichtungsmittel eingespart werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Ringschlitzdüse aus zumindest zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen gebildet, so dass der Ring unter Ausbildung eines Schlitzes geöffnet werden kann. Durch ein Öffnen des Rings und die dadurch bedingte Ausbildung eines Schlitzes ist es möglich, eine durch eine Verbindung zweier Enden des Substrats gebildete Verdickung durch die geöffnete Ringschlitzdüse hindurchzuführen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einer ”Verdickung” eine Abweichung eines mittleren Durchmessers des axialsymmetrischen Substrats um mehr als 10%, vorzugsweise um mehr als 15%, verstanden. Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht eine kontinuierliche Verfahrensführung.
Erfindungsgemäß ist eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen zumindest eines der Teile relativ zum anderen Teil vorgesehen. Die Bewegungseinrichtung kann einen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Aktuator zum Hin- und Herbewegen zumindest eines der Teile aufweisen. Bei den Teilen kann es sich beispielsweise um zwei Hälften der Ringschlitzdüse handeln, wobei eine Teilungsebene eine Ringachse der Ringschlitzdüse enthält. Es kann auch sein, dass die Ringschlitzdüse mehrere Teilungsebenen aufweist, welche sich in der Ringachse schneiden. Im Falle einer zweiteiligen Ausführung der Ringschlitzdüse können die Teilungsebenen beispielsweise v-förmig ausgestaltet sein.
Die Teile weisen vorteilhafterweise zueinander korrespondierende Dichtungsflächen auf. Die Dichtungsflächen können insbesondere plangeschliffen sein. In diesem Fall kann eine Abdichtung der Ringschlitzdüse und/oder einer der Ringschlitzdüse stromaufwärts vorgeordneten Verteilungskammer durch einfaches Aufeinanderlegen der Dichtungsflächen erreicht werden. Es sind in diesem Fall keine weiteren Dichtungsmittel, beispielsweise Ringdichtungen oder dgl., erforderlich. Es ist aber auch denkbar, die Dichtungsflächen zumindest abschnittsweise nach Art einer Labyrinthdichtung auszugestalten.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist stromaufwärts der Ringschlitzdüse eine erste Führungsvorrichtung zum Führen des Substrats vorgesehen. Ferner kann stromabwärts der Ringschlitzdüse eine zweite Führungsvorrichtung zum Führen des Substrats vorgesehen sein. Die Führungsvorrichtungen haben den Zweck, das Substrat beim Bewegen der Teile relativ zueinander in einer vorgegebenen Lage bezüglich des bewegten Teils zu führen. Beim Schließen der Ringschlitzdüse durch Zurückbewegen des bewegten Teils gegen das zumindest eine andere Teil wird das Substrat wieder exakt in die Mitte der Ringschlitzdüse geführt.
Zweckmäßigerweise ist/sind die erste und/oder die zweite Führungsvorrichtung fest an einem bewegbaren Teil angebracht, so dass sie gemeinsam mit dem bewegbaren Teil bewegt wird/werden. Die vorgeschlagene Ausgestaltung lässt sich besonders einfach und kostengünstig realisieren.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in eine mit der Ringschlitzdüse verbundene erste Leitung zum Zuführen des Beschichtungsmittels ein erstes Ventil eingeschaltet. Ein Schließen des ersten Ventils ermöglicht eine Unterbrechung der Zufuhr des Beschichtungsmittels. Das erste Ventil kann beispielsweise mittels einer programmierbaren Steuerung ansteuerbar sein.
In eine mit der Ringschlitzdüse verbundene zweite Leitung zum Zuführen eines flüssigen Reinigungsmittels kann ein zweites Ventil eingeschaltet sein. Die zweite Leitung mündet zweckmäßigerweise stromabwärts in die erste Leitung. Durch Schließen des ersten und Öffnen des zweiten Ventils kann die Ringschlitzdüse mit dem flüssigen Reinigungsmittel gespült und gereinigt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist in eine mit der Ringschlitzdüse verbundene dritte Leitung zum Zuführen eines Gases ein drittes Ventil eingeschaltet. Die dritte Leitung kann stromabwärts des zweiten Ventils in die erste Leitung münden. Durch Schließen der ersten und zweiten Ventile und gleichzeitiges Öffnen des dritten Ventils kann die Ringschlitzdüse durch Hindurchführen von unter Druck stehendem Gas, beispielsweise Luft, getrocknet werden. Anschließend kann durch Schließen des dritten und Öffnen des ersten Ventils die gereinigte und getrocknete Ringschlitzdüse wieder mit Beschichtungsmittel versorgt werden. Der Vorgang des Reinigens und/oder Trocknens der Ringschlitzdüse erfolgt zweckmäßigerweise beim Öffnen des Rings durch Auseinanderbewegen der die Ringschlitzdüse bildenden Teile.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist stromaufwärts der Ringschlitzdüse ein Sensor zur Erkennung einer von einem üblichen Durchmesser des Substrats abweichenden Verdickung vorgesehen. Bei dem Sensor handelt es sich z. B. um einen sogenannten Spleißsensor. Dabei kann die Verdickung insbesondere durch ein optisches Messverfahren erfasst werden. Es ist aber auch denkbar, die Verdickung elektrisch, beispielsweise durch Änderung einer Kapazität, oder mittels Schall, beispielsweise Ultraschall, zu erfassen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit dem Sensor und der Bewegungseinrichtung verbundene Steuerung vorgesehen, derart, dass bei Erfassung einer Verdickung mittels der Bewegungseinrichtung die beiden Teile relativ voneinander entfernt werden. D. h. bei Erfassung einer Verdickung mittels des Sensors wird die Ringschlitzdüse automatisch geöffnet, so dass die Verdickung durch die geöffnete Ringschlitzdüse hindurch transportiert werden kann.
Die Steuerung ist vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass bei Erfassung der Verdickung das erste, zweite oder dritte Ventil gemäß einem vorgegebenen Programm geöffnet bzw. geschlossen werden. D. h. während eines Öffnungszeitraums kann zumindest eines der die Ringschlitzdüse bildenden und mit Beschichtungsmittel beaufschlagten Teile gespült und gereinigt werden. Zweckmäßigerweise werden während des Öffnungszeitraums sämtliche mit dem Beschichtungsmittel beaufschlagten Teile der Ringschlitzdüse gereinigt und getrocknet.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zum Beschichten eines langgestreckten axialsymmetrischen Substrats mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, wobei bei Erfassung einer Verdickung mit dem Sensor die Bewegungseinrichtung mit der Steuerung derart angesteuert wird, dass die beiden Teile relativ voneinander entfernt und die Verdickung durch den geöffneten Ring transportiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Beschichtung langgestreckter axialsymmetrischer Substrate mit einer hohen Geschwindigkeit. Die Beschichtung kann kontinuierlich durchgeführt werden. Indem die die Ringschlitzdüse bildenden Teile voneinander entfernt und damit der Ring geöffnet wird, kann eine durch eine Verbindung zweier Substrate gebildete Verdickung durch die Ringschlitzdüse hindurchgeführt werden, ohne dass die Transportgeschwindigkeit des Substrats vermindert wird. Das Substrat kann kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit mit einem flüssigen Beschichtungsmittel beschichtet werden.
Zweckmäßigerweise wird das Substrat mittels einer stromaufwärts der Ringschlitzdüse vorgesehenen ersten Führungsvorrichtung bezüglich eines der Teile geführt. Das Substrat kann ferner mittels einer stromabwärts der Ringschlitzdüse vorgesehenen zweiten Führungsvorrichtung bezüglich eines der Teile geführt werden. Zweckmäßigerweise werden die erste und/oder die zweite Führungsvorrichtung zusammen mit einem bewegbaren Teil bewegt. Während der Ring geöffnet ist, wird das langgestreckte axialsymmetrische Substrat mittels der Führungsvorrichtungen geführt, und zwar auf einem Weg, der durch die geöffnete Ringschlitzdüse nicht behindert wird.
Bei Erfassung einer Verdickung kann nach einer weiteren Ausgestaltung die Förderung des Beschichtungsmittels zur Ringschlitzdüse durch Schließen des ersten Ventils für einen vorgegebenen ersten Zeitabschnitt unterbrochen werden. Damit wird einem unerwünschten Austritt des Beschichtungsmittels beim Öffnen der Ringschlitzdüse entgegengewirkt.
Ferner kann nach dem Schließen des ersten Ventils der Ringschlitzdüse durch Öffnen des zweiten Ventils für einen vorgegebenen zweiten Zeitabschnitt ein flüssiges Reinigungsmittel zugeführt werden. Das Reinigungsmittel ist zweckmäßigerweise so gewählt, dass darin das Beschichtungsmittel löslich ist. Es kann damit unerwünschtes Antrocknen des Beschichtungsmittels im Bereich der Ringschlitzdüse vermieden werden.
Nach dem Schließen des zweiten Ventils kann der Ringschlitzdüse durch Öffnen des dritten Ventils für einen vorgegebenen dritten Zeitabschnitt Gas zugeführt werden. Mit dem Gas können Reste des Reinigungsmittels entfernt werden. Es kann nachfolgend die Ringschlitzdüse wieder mit Beschichtungsmittel versorgt werden. Es wird damit verhindert, dass bei Wiederinbetriebnahme der Ringschlitzdüse das Substrat mit einer Mischung aus Reinigungsmittel und Beschichtungsmittel beschichtet wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Bewegungseinrichtung bei Erfassung der Verdickung mit der Steuerung derart angesteuert, dass der geöffnete Ring der Ringschlitzdüse nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer wieder geschlossen wird. Die vorbestimmte Zeitdauer ist so gewählt, dass nach deren Ablauf die Verdickung sich stromabwärts der Ringschlitzdüse befindet.
Das erste, zweite und/oder dritte Ventil können zweckmäßigerweise gemäß einem vorgegebenen Programm mittels der Steuerung geöffnet und geschlossen werden. Desgleichen kann auch die Ansteuerung der Bewegungseinrichtung mit dem Programm erfolgen. Bei der Steuerung kann es sich um eine herkömmliche programmierbare Prozessrechnersteuerung handeln.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Beschichtungswerkzeugs,
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und
3 eine schematische Darstellung wesentlicher Komponenten einer Steuerung.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Beschichtungswerkzeugs. Auf einer mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneten Aufnahme ist ein unterer Teil 2 eines Ringschlitzdüsenträgers abgestützt. Ein oberer Teil des Ringschlitzdüsenträgers ist mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet. Der untere Teil 2 umfasst eine untere Hälfte der Ringschlitzdüse 4. Eine obere Hälfte der Ringschlitzdüse 4 (hier nicht gezeigt) ist im oberen Teil 3 angebracht. Der Ringschlitzdüsenträger ist bezüglich einer Trennungsebene E symmetrisch ausgebildet. Die Trennungsebene E ist als plangeschliffene Dichtungsfläche ausgestaltet. Der obere Teil 3 ist an einem Querhaupt 5 angebracht, welches mittels zweier Führungsstangen 6 vertikal verfahrbar bezüglich der Aufnahme 1 geführt ist. Die Führungsstangen 6 sind so angeordnet, dass sie bezüglich einer durch die Ringschlitzdüse 4 gegebenen Düsenachse, welche mit einer Transportrichtung eines (hier nicht gezeigten) langgestreckten axialsymmetrischen Substrats zusammenfällt, rechts und links davon an der Aufnahme 1 angebracht. Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein oberes Querhaupt bezeichnet, welches über Stangen 7a mit dem Querhaupt 5 fest verbunden ist. Am oberen Querhaupt 7 ist ein Kupplungselement 8 angebracht, welches der Verbindung mit einem (hier nicht gezeigten) Aktuator zum Hin- und Herbewegen des oberen Querhaupts 7 und des damit verbundenen Querhaupts 5 dient. Am Querhaupt 5 ist ferner ein erstes Führungselement 9 sowie ein zweites Führungselement 10 angebracht.
2 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Mit dem Bezugszeichen B ist allgemein das beispielhaft in 1 gezeigte Beschichtungswerkzeug bezeichnet. Ein langgestrecktes axialsymmetrisches Substrat, beispielsweise ein Zwirn 11, ist durch das Beschichtungswerkzeug B, insbesondere die Ringschlitzdüse 4, geführt. Eine Transportrichtung des Substrats ist mit dem Bezugszeichen T bezeichnet. Der Zwirn 11 ist stromaufwärts des Beschichtungswerkzeugs B auf einer ersten Haspel 12 aufgenommen. Eine stromabwärts des Beschichtungswerkzeugs B vorgesehene zweite Haspel ist mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Die zweite Haspel 13 ist angetrieben, wodurch der Zwirn 11 mit einer vorgegebenen Transportgeschwindigkeit durch das Beschichtungswerkzeug B transportiert wird. Die Transportgeschwindigkeit beträgt zweckmäßigerweise 5 bis 450 m/Minute, vorzugsweise 130 bis 320 m/Minute.
Zwischen der ersten Haspel 12 und dem Beschichtungswerkzeug B ist ein Sensor 14 zur Erfassung einer Verdickung bzw. einer Verbindungsstelle im Zwirn 11 angeordnet. Der Sensor 14 ist mit einer Steuerung 15 verbunden. Die Steuerung 15 wiederum ist mit einer allgemein mit dem Bezugszeichen 16 bezeichneten Bewegungseinrichtung, beispielweise einem pneumatischen Längsstellglied, verbunden. Mit dem Bezugszeichen 17 ist eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Beschichtungsmittels bezeichnet. Mit der Fördereinrichtung 17 können zusätzlich auch ein Reinigungsmittel und/oder Gas gefördert werden. Die Fördereinrichtung 17 ist mit der Ringschlitzdüse 4 im Beschichtungswerkzeug B verbunden.
Die Funktion der Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden nunmehr anhand der 1 bis 3 näher erläutert.
3 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten, welche durch die Steuerung 15 (hier nicht gezeigt) ansteuerbar sind. Die Fördereinrichtung 17 umfasst mehrere funktionelle Einheiten.
Eine erste funktionelle Einheit F1 dient dem Fördern von Beschichtungsmittel zur Ringschlitzdüse 4. Die erste funktionelle Einheit F1 umfasst einen Vorratsbehälter 18 für ein Beschichtungsmittel, eine stromabwärts nachgeschaltete Pumpe 19 sowie eine erste Ventileinheit 20, welche über einen Rücklauf 21 mit dem Vorratsbehälter 18 verbunden ist. Die erste Ventileinheit 20 ist über einen ersten Leitungsast 22 mit einer zweiten Ventileinheit 23 verbunden.
Eine zweite funktionelle Einheit F2 dient dem Spülen und Trocknen des oberen Teils 3. Ein Druckluftregler 24 regelt den Druck von Luft L, welche über einen dritten Leitungsast 25 einer dritten Ventileinheit 26 zugeführt wird, die hier als Dreiwegeventil ausgeführt ist. Ein Wasserdruckregler 27 regelt den Druck von Wasser W, welches über einen zweiten Leitungsast 28 ebenfalls der dritten Ventileinheit 26 zugeführt wird.
Eine dritte funktionelle Einheit F3 dient dem Spülen und Trocknen des unteren Teils 2. Der dritte Leitungsast 25 und der zweite Leitungsast 28 sind mit einer vierten Ventileinheit 29 verbunden, die als Dreiwegeventil ausgeführt ist. Der vierten Ventileinheit 29 ist stromabwärts eine fünfte Ventileinheit 30 nachgeschaltet, welche über einen vierten Leitungsast 31 mit dem unteren Teil 2 verbunden ist. Die zweite Ventileinheit 23 ist über einen fünften Leitungsast 32 mit dem oberen Teil 3 verbunden. Eine sechste Ventileinheit 33 dient dem Ansteuern z. B. des pneumatischen Längsstellglieds.
Im Beschichtungsbetrieb ist die sechste Ventileinheit 33 geschlossen. Der Zwirn 11 wird mit einer vollgegebenen Transportgeschwindigkeit durch die geschlossene Ringschlitzdüse 4 transportiert. Die Ringschlitzdüse 4 kann bei einem Zwirndurchmesser von beispielsweise 0,8 mm einen Innendurchmesser von 1,0 mm aufweisen. Eine Schlitzweite des Ringschlitzes beträgt beispielsweise 100 bis 400 μm. Die erste Ventileinheit 20 und die zweite Ventileinheit 23 sind geöffnet, wodurch das Beschichtungsmittel zur Ringschlitzdüse 4 gefördert wird. Die dritte 26 und die fünfte Ventileinheit 30 sind geschlossen.
Sobald der Sensor 14 eine Verdickung erfasst, wird nach einem vorgegebenen ersten Zeitintervall die erste Ventileinheit 20 geschlossen und damit eine weitere Förderung von Beschichtungsmittel zur Ringschlitzdüse 4 unterbrochen. Nach einem zweiten Zeitintervall wird die sechste Ventileinheit 33 geöffnet und durch die Bewegungseinrichtung 16 das obere Teil 3 vom unteren Teil 2 abgehoben. Der Zwirn 11 wird nunmehr durch die Führungselemente 9 und 10 in einer Ebene oberhalb der Trennebene E geführt. Eine durch das Abheben des oberen Teils 3 der Ringschlitzdüse 4 gebildete Schlitzweite ist so bemessen, dass die Verdickung durch den gebildeten Schlitz, nicht jedoch durch die beiden Öffnungshälften der Ringschlitzdüse 4 geführt wird.
Nach einem dritten Zeitintervall werden die dritte 26 und die vierte Ventileinheit 29 geöffnet, so dass Wasser W vom zweiten Leitungsast 28 über den vierten 31 und fünften Leitungsast 32 zum oberen 3 und unteren Teil 2 der Ringschlitzdüse 4 gefördert wird. Nach Ablauf eines vorgegebenen vierten Zeitintervalls werden die dritte 26 und die vierte Ventileinheit 29 so gestellt, dass die weitere Förderung von Wasser W unterbrochen und eine Förderung von Luft L über den dritten Leitungsast 25 zum vierten 31 und fünften Leitungsast 32 möglich ist. Nach Ablauf eines fünften Zeitintervalls werden die dritte 26 und die vierte Ventileinheit 29 so eingestellt, dass weder Wasser W noch Luft L zur Ringschlitzdüse 4 geführt werden können. Es wird nun die sechste Ventileinheit 33 so angesteuert, dass das pneumatische Längsstellglied die beiden Teile 2, 3 der Ringschlitzdüse 4 wieder schließt, so dass sie dichtend aneinander liegen. Nach einem sechsten Zeitintervall werden die erste und die zweite Ventileinheit 23 geöffnet, so dass wieder Beschichtungsmittel der Ringschlitzdüse 4 zugeführt wird.
Bezugszeichenliste

1: Aufnahme
2: unteres Teil
3: oberes Teil
4: Ringschlitzdüse
5: Querhaupt
6: Führungsstange
7: oberes Querhaupt
7a: Stange
8: Kupplungselement
9: erstes Führungselement
10: zweites Führungselement
11: Zwirn
12: erste Haspel
13: zweite Haspel
14: Sensor
15: Steuerung
16: Bewegungseinrichtung
17: Fördereinrichtung
18: Vorratsbehälter
19: Pumpe
20: erste Ventileinheit
21: Rücklauf
22: erster Leitungsast
23: zweite Ventileinheit
24: Druckluftregler
25: dritter Leitungsast
26: dritte Ventileinheit
27: Wasserdruckregler
28: zweiter Leitungsast
29: vierte Ventileinheit
30: fünfte Ventileinheit
31: vierter Leitungsast
32: fünfter Leitungsast
33: sechste Ventileinheit
B: Beschichtungswerkzeug
E: Trennebene
F1: erste funktionelle Einheit
F2: zweite funktionelle Einheit
F3: dritte funktionelle Einheit
L: Luft
T: Transportrichtung
W: Wasser

Claims

Vorrichtung zum Beschichten eines langgesteckten axialsymmetrischen Substrats (11) mit einer Fördereinrichtung (17) zum Fördern eines flüssigen Beschichtungsmittels zu einer Ringschlitzdüse (4), einer Ringschlitzdüse (4) zum Aufbringen eines flüssigen Beschichtungsmittels auf das Substrat (11), einer Transporteinrichtung (12, 13) zum Transportieren des Substrats (11) in Axialrichtung durch einen von der Ringschlitzdüse (4) gebildeten Ring, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschlitzdüse (4) aus zumindest zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen (2, 3) gebildet ist, so dass der Ring unter Ausbildung eines Schlitzes geöffnet werden kann, wobei eine Bewegungseinrichtung (16) zum Bewegen zumindest eines der Teile (2, 3) relativ zum anderen Teil (2, 3) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungseinrichtung (16) einen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Aktuator zum Hin- und Herbewegen zumindest eines der Teile (2, 3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teile (2, 3) zueinander korrespondierende Dichtungsflächen (E) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtungsflächen (E) plangeschliffen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei stromaufwärts der Ringschlitzdüse (4) ein erstes Führungselement (9) zum Führen des Substrats (11) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei stromabwärts der Ringschlitzdüse (4) ein zweites Führungselement (10) zum Führen des Substrats (11) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste (9) und/oder das zweite Führungselement (10) fest an einem bewegbaren Teil (2, 3) angebracht ist/sind, so dass sie gemeinsam mit dem bewegbaren Teil (2, 3) bewegt wird/werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in eine mit der Ringschlitzdüse (4) verbundene erste Leitung (22) zum Zuführen des Beschichtungsmittels ein erstes Ventil (20) eingeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in eine mit der Ringschlitzdüse (4) verbundene zweite Leitung (28) zum Zuführen eines flüssigen Reinigungsmittels (W) ein zweites Ventil (23) eingeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in eine mit der Ringschlitzdüse (4) verbundene dritte Leitung (25) zum Zuführen eines Gases (L) ein drittes Ventil (26) eingeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei stromaufwärts der Ringschlitzdüse (4) ein Sensor (14) zur Erkennung einer von einem üblichen Durchmesser des Substrats (11) abweichenden Verdickung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine mit dem Sensor (14) und der Bewegungseinrichtung (16) verbundene Steuerung (15) vorgesehen ist, derart, dass bei Erfassung einer Verdickung mittels der Bewegungseinrichtung (16) die beiden Teile (2, 3) relativ voneinander entfernt werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Steuerung (15) so ausgestaltet ist, dass bei Erfassung der Verdickung das erste (20), zweite (23) und/oder dritte Ventil (26) gemäß einem vorgegebenen Programm geöffnet oder geschlossen werden.
Verfahren zum Beschichten eines langgesteckten axialsymmetrischen Substrats (11) mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Erfassung einer Verdickung mit dem Sensor (14) die Bewegungseinrichtung (16) mit der Steuerung (15) derart angesteuert wird, dass die beiden Teile (2, 3) relativ voneinander entfernt und die Verdickung durch den geöffneten Ring transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Substrat (11) mittels eines stromaufwärts der Ringschlitzdüse (4) vorgesehenen ersten Führungselements (9) bezüglich eines der Teile (2, 3) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Substrat (11) mittels eines stromabwärts der Ringschlitzdüse (4) vorgesehenen zweiten Führungselements (10) bezüglich eines der Teile (2, 3) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das erste (9) und/oder das zweite Führungselement (10) zusammen mit einem bewegbaren Teil (2, 3) bewegt wird/werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei bei Erfassung einer Verdickung die Förderung des Beschichtungsmittels zur Ringschlitzdüse (4) durch Schließen des ersten Ventils (20) für einen vorgegebenen ersten Zeitabschnitt unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei nach dem Schießen des ersten Ventils (20) der Ringschlitzdüse (4) durch Öffnen des zweiten Ventils (23) für einen vorgegebenen zweiten Zeitabschnitt ein flüssigen Reinigungsmittel (W) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei nach dem Schließen des zweiten Ventils (23) der Ringschlitzdüse (4) durch Öffnen des dritten Ventils (26) für einen vorgegebenen dritten Zeitabschnitt ein Gas (L) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei die Bewegungseinrichtung (16) bei Erfassung der Verdickung mit der Steuerung (15) derart angesteuert wird, dass der geöffnete Ring nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer wieder geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei das erste (20), zweite (23) und/oder dritte Ventil (26) gemäß einem vorgegebenen Programm mittels der Steuerung (15) geöffnet und geschlossen wird.