DE10238764A1

DE10238764A1 - Applicator mechanism is for applying liquid or paste medium on one side or both sides of running paper or board and cools ambient air on applicator surface using heat pipe principle

Info

Publication number: DE10238764A1
Application number: DE2002138764
Authority: DE
Inventors: Ingo Becker; Werner Buttschardt; Horst Kaipf; Manfred Ueberschär; Klaus Meier
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-04

Abstract

An applicator (10) surface exposed to the ambient air, and/or at least a surface exposed to the ambient temperature and located in the vicinity of the applicator, can be cooled by means of a cooling unit with a heat pipe/pipes (18,18',18) to a cooling temperature, which effects or facilitates condensation of moisture from the ambient air on the surface. The heat pipe features a heat absorbing area and a heat emitting area.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösen Auftragsmedium auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend wenigstens ein Auftragswerk, welches das Auftragsmedium an einen laufenden Untergrund abgibt, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag eine Oberfläche der Materialbahn und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselements, vorzugsweise einer Übertragungswalze, ist, welches dann das Auftragsmedium an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, wobei wenigstens eine der Umgebungsluft ausgesetzte Oberfläche des Auftragswerks oder/und wenigstens eine der Umgebungsluft ausgesetzte Oberfläche der Vorrichtung in Nachbarschaft zum Auftragswerk, die im Betrieb oder/und beim Anlaufen der Vorrichtung oder/und beim Herunterfahren der Vorrichtung oder/und in wenigstens einem Ausnahme-Betriebszustand der Vorrichtung Auftragsmedium ausgesetzt ist oder sein könnte, mittels einer Kühleinrichtung auf eine Temperatur kühlbar ist, die eine Kondensation von Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf der Oberfläche bewirkt oder zumindest fördert.The invention relates to a device for one-sided or double-sided application of liquid or pasty Application medium on a running material web, in particular from Paper or cardboard, comprising at least one commissioned work, which delivers the application medium to a running surface, the With direct application, a surface of the material web and at indirect application of the surface a transmission element, preferably a transfer roller, which is then the application medium to the surface of the Material web transfers, whereby at least one surface of the applicator exposed to the ambient air or / and at least one surface of the exposed to the ambient air Device in the vicinity of the commissioned work that is in operation or / and when starting the device and / or when shutting down the device or / and in at least one exceptional operating state of the device Application medium is exposed or could be, by means of a cooling device coolable to a temperature which is a condensation of moisture from the ambient air on the surface causes or at least promotes.

Derartige, zweckmäßig als Auftrags-Vorrichtung bezeichenbare Vorrichtungen sind insbesondere, aber nicht ausschließlich im Zusammenhang mit der Herstellung und Veredelung von Papier- oder Kartonbahnen in der Papierindustrie bekannt. Es wird in diesem Zusammenhang insbesondere, aber nicht ausschließlich, an so genannte Streichmaschinen oder Streicheinrichtungen gedacht, die zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen eines Streichmediums auf eine Papier- oder Kartonbahn dienen, um das Papier bzw. den Karton zu veredeln. Es sind verschiedene Auftragsverfahren und dementsprechend verschiedene Auftragssysteme bzw. Auftragswerke bekannt. Es sei nur auf die Stichworte Schleif-Auftrag, Nipp- oder Walzenauftrag, Düsen-Auftrag und Vorhang- oder Schleier-Auftrag verwiesen.Such, useful as an application device Identifiable devices are particularly, but not exclusively, in Connection with the production and finishing of paper or cardboard webs known in the paper industry. In this context, but not exclusively, thought of so-called coating machines or coating devices, for one-sided or two-sided application of a coating medium serve on a paper or cardboard web to the paper or the Refine cardboard. There are different order processes and accordingly various order systems or order works known. It is only on the keywords grinding order, nip or roller order, Die application and curtain or veil order referenced.

Eine Papierveredelung durch Streichen kann zum einen im so genannten Online-Betrieb erfolgen, bei dem die entsprechende Streichmaschine in eine die Materialbahn herstellende Maschine integriert ist oder sich unmittelbar an diese anschließt. Ferner werden in der Praxis gegenüber der Maschine zur Herstellung der Materialbahn gesonderte Streich- oder Auftragsmaschinen verwendet, der die zu behandelnde Materialbahn in Form von Materialbahnrollen zugeführt wird. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem Streichen im Offline-Betrieb.A paper refinement by painting can take place on the one hand in the so-called online operation, in which the corresponding coating machine in a manufacturing the material web Machine is integrated or directly connects to it. Furthermore in practice opposite the machine for producing the material web separate coating or Applicator used the material web to be treated is supplied in the form of web rolls. One speaks in this Connection from a strike in offline mode.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Auslegung von Auftrags-Vorrichtungen, insbesondere Streichmaschinen, ist die Performance bzw. Runability, die gewährleistet werden kann. Im Hinblick auf die Kosten von Produktionsunterbrechungen bzw. Betriebsunterbrechungen und die Investitionskosten derartiger Anlagen wird ein möglichst ununterbrochener Betrieb angestrebt. Stillstandzeiten sollen so weit als möglich vermieden und höchstens nur noch wegen schwerwiegender Zwischenfälle oder spezieller Situationen in Kauf genommen werden.An essential point of view in the design of application devices, especially coating machines, is the performance or runability, which ensures can be. In terms of the cost of production downtime or business interruptions and the investment costs of such Investments will be one if possible uninterrupted operation. Downtimes are said to be as far as possible avoided and at most only because of serious incidents or special situations to be accepted.

Eine bekannte Maßnahme ist, Flächen der Vorrichtung bzw. des Auftragswerks, die gezielt oder zufällig mit Auftragsmedien, ggf. Streichfarbe, in Berührung kommen, bzw. dem Auftragsmedium ausgesetzt werden bzw. ausgesetzt werden könnten, beispielsweise in Form von Spritzern oder Auftragsmediumströmen in Folge eines Anfahrens oder Herunterfahrens der Vorrichtung oder in Folge von speziellen Betriebszuständen, mittels einer integrierten Wasserkühlung so gekühlt werden, dass sich auf der der Umgebungsluft ausgesetzten Oberfläche aus dem Feuchtgehalt der Umgebungsluft ein Kondensat bildet, das die Ablagerung des Auftragsmediums auf der jeweiligen Fläche vermeidet. Es wird eine Ansammlung von sich im Laufe der Zeit erhärtendem Auftragsmedium auf diesen Flächen zuverlässig vermieden, so dass insoweit keine Wartungsarbeiten und insbesondere keine die Wartungsarbeiten ermöglichende Betriebsunterbrechungen erforderlich sind.A known measure is to surface the device or of the commissioned work, which may be targeted or random with order media, if necessary Coating color, in touch come, or are exposed to the application medium could become, for example in the form of splashes or application medium flows in a row a start-up or shutdown of the device or in succession of special operating conditions, be cooled using an integrated water cooling system that on the surface exposed to the ambient air from the Moisture content in the ambient air forms a condensate that deposits of the application medium on the respective surface. It will be one Accumulation of application medium hardening over time these areas reliable avoided, so that no maintenance work and in particular none enabling the maintenance work Business interruptions are required.

Die herkömmliche Lösung hat den Nachteil, dass für die Kühlung der Flächen mittels Wasser in das jeweilige Bauteil integrierte Kühlschlangen oder Kühlhohlräume bzw. doppelwandige Ausführungen von Wandungsbauteilen erforderlich sind, wodurch ein entsprechend erhöhter Kostenaufwand für die Herstellung und Bereitstellung der jeweiligen Bauteile resultiert. Überdies muss für Bereitstellung und den Durchfluss von Kühlwasser durch die genannten Kühlschlangen bzw. Hohlräume gesorgt werden, beispielsweise mittels einer Umlaufpumpe und einer Wärmetauscheranordnung oder Kühlanordnung zum Bereitstellen des Wassers auf dem für die Kondensation erforderlichen Temperaturniveau. Man könnte auch daran denken, Leitungswasser zu nehmen, wodurch aber entsprechend hohe Wasserkosten entstehen.The conventional solution has the disadvantage that for the cooling of the areas cooling coils integrated into the respective component by means of water or cooling cavities or double wall versions of Wall components are required, resulting in a correspondingly increased cost for the production and provision of the respective components results. moreover must for Provision and flow of cooling water through the cooling coils mentioned or cavities be taken care of, for example by means of a circulation pump and a heat exchanger arrangement or cooling arrangement to provide the water on the necessary for the condensation Temperature level. You could too remember to take tap water, but by doing so accordingly high water costs arise.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die zumindest einige der erwähnten Nachteile vermeidet oder/und einfach aufgebaut oder/und robust ist.In contrast, the invention is the The underlying task is to provide a device of the type mentioned at the outset, the at least some of those mentioned Avoids disadvantages and / or has a simple structure and / or is robust.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Kühleinrichtung auf Grundlage wenigstens eines Wärmerohrs (Heatpipe) ausgeführt ist, welches einen in Wärmeaufnahmebeziehung zu der wenigstens einen Oberfläche stehenden Wärmeaufnahmebereich, einen in Wärmeabgabebeziehung zu der Umgebung oder einer Wärmesenke stehenden Wärmeabgabebereich und im Inneren des Rohrs ein Arbeitsmedium aufweist, welches in Zuordnung zum Wärmeaufnahmebereich unter Aufnahme von Wärme verdampfbar und als Dampfstrom in Richtung zum Wärmeabgabebereich förderbar und in Zuordnung zum Wärmeabgabebereich unter Abgabe von Wärme kondensierbar und als Kondensatstrom in Richtung zum Wärmeaufnahmebereich förderbar ist.To achieve this object, it is proposed that the cooling device be designed on the basis of at least one heat pipe (heat pipe), which has a heat absorption area which is in heat absorption relationship with the at least one surface, a heat emission zone in relation to the surroundings or a heat sink Heat dissipation area and inside the tube has a working medium which can be evaporated in association with the heat absorption area while absorbing heat and can be conveyed as a steam flow in the direction of the heat dissipation area and can be condensed in association with the heat dissipation area while releasing heat and can be conveyed as condensate flow in the direction of the heat absorption area.

Auf Grundlage wenigstens eines Wärmerohrs bzw. wenigstens einer Wärmerohranordnung kann zuverlässig für eine Kühlung einer betreffenden, der Umgebungsluft ausgesetzten Oberfläche gesorgt werden, auf der sich aus der Umgebungsluft ein Kondensat abscheiden, also Feuchtigkeit kondensieren soll, um die an sich bekannte Schutzwirkung zu erzielen, nämlich die Wirkung, dass das Kondensat einem Anhaften von Auftragsmedium auf der Oberfläche entgegenwirkt.Based on at least one heat pipe or at least one heat pipe arrangement reliable for one cooling a relevant surface exposed to the ambient air, on which a condensate separates from the ambient air Moisture should condense to the known protective effect to achieve, namely the effect that the condensate adheres to application medium counteracts on the surface.

Wärmerohre, die auch unter dem Fachbegriff "Heatpipe" bekannt sind und alternativ auch unter den Begriffen "Wärmeleitrohr", "Wärmeübertragungsrohr", "Wärmeleitstift" und "Wärmestab" geführt werden, werden mittlerweile auf diversen technischen Gebieten, beginnend bei der Raumfahrt, über Anwendungen im Bereich der Klimatechnik bis hin zur Kühlung von elektronischen Komponenten, insbesondere Halbleiterchips, eingesetzt. Ein Wärmerohr besteht in der Regel aus einem vakuumdicht verschlossenen Rohr, das im Inneren in der Regel mit einer Docht- oder Kapillarstruktur ausgeführt ist, die mit einem flüssigen Wärmetransportmittel (auch als Arbeitsflüssigkeit bezeichenbar) gesättigt ist. Wird einem Bereich des Wärmerohrs, der sogenannten Verdampfungszone, Wärmeenergie zugeführt, so verdampft dort die Arbeitsflüssigkeit aus der Docht- oder Kapillarstruktur und strömt durch eine sogenannte Isolationszone in Richtung zu einem sich auf einer tieferen Temperatur befindenden Bereich des Wärmerohrs, der sogenannten Kondensationszone, entsprechend dem Temperaturgefälle. Der Dampf kondensiert in der Kondensationszone unter Abgabe der Verdampfungswärme, wodurch ein Wärmeenergietransport von der Verdampfungszone in die Kondensationszone bewirkt ist. Aus der Kondensationszone wird die Arbeitsflüssigkeit durch die Kapillarwirkung der Kapillar- oder Dochtstruktur zurück in Richtung zur Verdampfungszone gefördert, und es kann sich ein kontinuierlicher Dampffluss von der Verdampfungszone in Richtung zur Kondensationszone und ein kontinuierlicher Flüssigkeitsfluss von der Kondensationszone in Richtung zur Verdampfungszone einstellen, insgesamt also ein die Gasphase und die Flüssigkeitsphase einbeziehender Kreislauf. Der Rücktransport der Flüssigkeit von der Kondensationszone in Richtung zur Verdampfungszone kann auch auf Grundlage der Schwerkraft erfolgen. In diesem Fall ist eine Kapillar- oder Dochtstruktur nicht zwingend erforderlich, aber gleichwohl vorteilhaft. Mittels der Kapillar- oder Dochtstruktur kann ferner auch ein Flüssigkeitstransport gegen die Schwerkraft erfolgen.Heat pipes, which are also known under the technical term "heat pipe" and alternative also under the terms "heat pipe", "Heat pipe" "Conducting pin" and "heat stick" guided are now starting in various technical fields in space travel, about Applications in the field of air conditioning to cooling of electronic components, in particular semiconductor chips, are used. A heat pipe usually consists of a vacuum-tight tube, which is usually designed with a wick or capillary structure inside, the one with a liquid Heat transport medium (also as working fluid significant) saturated is. Becomes an area of the heat pipe, the so-called evaporation zone, thermal energy supplied, so the working fluid evaporates there from the wick or capillary structure and flows through a so-called isolation zone towards one at a lower temperature Area of the heat pipe, the so-called condensation zone, corresponding to the temperature gradient. The Steam condenses in the condensation zone, releasing the heat of vaporization, thereby a heat energy transport is effected from the evaporation zone into the condensation zone. Out the condensation zone, the working fluid is caused by the capillary action of the Capillary or wick structure back conveyed towards the evaporation zone and it can become a continuous steam flow from the evaporation zone towards to the condensation zone and a continuous fluid flow set from the condensation zone towards the evaporation zone, all in all, one that includes the gas phase and the liquid phase Circulation. The return transport the liquid from the condensation zone towards the evaporation zone too based on gravity. In this case it is Capillary or wick structure not absolutely necessary, but nevertheless advantageous. The capillary or wick structure can also be used a fluid transport against gravity.

Gemäß den vorstehenden Erläuterungen bietet die Kühleinrichtung auf Grundlage wenigstens eines Wärmerohrs den Vorteil, dass eine zusätzliche Einrichtung zum Transport bzw. zur Bereitstellung eines Kühlmittels nicht zwingend erforderlich ist. Innerhalb des Wärmerohrs erfolgt auf Grundlage des Temperaturgradienten zwischen dem Wärmeaufnahmebereich und dem Wärmeabgabebereich ein gewissermaßen selbsttätiger Wärmetransport. Es muss das verwendete Wärmerohr bzw. die verwendete Wärmerohranordnung nur auf die Temperaturverhältnisse und geometrischen Verhältnisse abgestimmt werden, insbesondere auch durch Auswahl eines geeigneten Arbeitsmediums, und für die Aufrechterhaltung des benötigten Temperaturgefälles zwischen dem Wärmeaufnahmebereich und dem Wärmeabgabebereich gesorgt werden.According to the above explanations the cooling device based on at least one heat pipe the advantage of having an additional facility not absolutely necessary for the transport or provision of a coolant is. Inside the heat pipe is based on the temperature gradient between the heat absorption area and the heat dissipation area a kind of automatic Heat transport. It must be the heat pipe used or the heat pipe arrangement used only on the temperature conditions and geometric relationships be coordinated, in particular also by selecting a suitable one Working medium, and for maintaining the needed temperature gradient between the heat absorption area and the heat dissipation area be taken care of.

Im Bereich des Auftragswerks, insbesondere eines das Auftragsmedium abgebenden Auftragskopfes des Auftragswerks, herrscht bei üblichen Auftragsvorrichtungen eine gegenüber der weiter entfernteren Umgebung deutlich erhöhte Umgebungstemperatur, da sowohl bei einer Offline- Auftragsvorrichtung als auch bei einer Online-Auftragsvorrichtung dem Auftragswerk in vergleichsweise enger Nachbarschaft eine Trocknungseinrichtung für die Materialbahn folgt. Überdies hat beim Online-Auftrag die dem Auftragswerk zugeführte Materialbahn zuvor eine oder mehrere Trocknungseinrichtungen durchlaufen und befindet sich dementsprechend auf einem erhöhten Temperaturniveau, beispielsweise etwa 60°C. Bei einem im Überschuss auftragenden und das überschüssige Auftragsmedium abrakelnden und wiederverwendenden Auftragswerk stellt sich auf Grund des erhöhten Temperaturniveaus der Materialbahn eine dementsprechend erhöhte Auftragsmediumtemperatur ein, beispielsweise eine Auftragsmediumtemperatur von etwas 60°C. Je nach Luftfeuchtigkeit reicht eine vergleichsweise geringe Temperaturabsenkung aus, um die gewünschte Kondensatbildung auf einer entsprechenden Oberfläche zu erzielen. So reichen jedenfalls solche Oberflächentemperaturen für eine hinreichende Kondensatbildung aus, die sich gemäß dem herkömmlichen Ansatz durch Wasserkühlung mittels normalen Leitungswassers bei einer Temperatur von etwas 20°C erzielen lassen. Ein für die gewünschte Kondensatbildung hinreichende Absenkung der Oberflächentemperatur lässt sich ohne weiteres auch erfindungsgemäß durch eine geeignet ausgelegte Wärmerohranordnung erzielen. Es kann diesbezüglich auf Stand der Technik aus der Klimatechnik verwiesen werden, nach dem Wärmerohre in Klimaanalagen zur Entfeuchtung verwendet werden (vgl. US 4,607,498 ; US 4,938,035 ; US 5,404,938 ; US 5,333,470 und US 5,845,702 ). Es stehen dem Fachmann Dimensonierungs- und Auslegungsvorschriften sowie den Wärmetransport in einem Wärmerohr beschreibende Gleichungen zur Verfügung, auf deren Grundlage ein jeweiliges Wärmerohr für eine bestimmte Anwendung gezielt ausgelegt und insbesondere auch ein geeignetes Arbeitsmedium ausgewählt werden kann.In the area of the application unit, in particular an application head that delivers the application medium, the prevailing ambient temperature in conventional application units is significantly higher than in the more distant surroundings, since both in an offline application unit and in an online application unit the drying unit is in a comparatively close vicinity to the application unit for the material web follows. In addition, in the online order, the material web fed to the application unit has previously passed through one or more drying devices and is accordingly at an elevated temperature level, for example about 60 ° C. In the case of an application unit which applies in excess and scrapes off and reuses the excess application medium, a correspondingly increased application medium temperature, for example an application medium temperature of approximately 60.degree. C., arises on account of the increased temperature level of the material web. Depending on the air humidity, a comparatively small drop in temperature is sufficient to achieve the desired condensate formation on an appropriate surface. In any case, such surface temperatures are sufficient for sufficient condensate formation that, according to the conventional approach, can be achieved by water cooling using normal tap water at a temperature of around 20 ° C. A sufficient lowering of the surface temperature for the desired formation of condensate can easily be achieved according to the invention by a suitably designed heat pipe arrangement. In this regard, reference can be made to the state of the art in air conditioning technology, according to which heat pipes in air conditioning systems are used for dehumidification (cf. US 4,607,498 ; US 4,938,035 ; US 5,404,938 ; US 5,333,470 and US 5,845,702 ). The person skilled in the art has available dimensioning and design regulations as well as equations describing the heat transport in a heat pipe The respective heat pipe can be specifically designed for a specific application and, in particular, a suitable working medium can be selected.

Wie schon angedeutet kann man vorsehen, dass der Kondensatstrom auf Grundlage der Schwerkraft oder/und vermittels einer Docht- oder Kapillarstruktur des Wärmerohrs in Richtung zum Wärmeaufnahmebereich förderbar ist. Eine andere Möglichkeit ist, dass der Kondensatstrom gegen die Schwerkraft vermittels einer Docht- oder Kapillarstruktur des Wärmerohrs in Richtung zum Wärmeaufnahmebereich förderbar ist.As already indicated, one can provide that the condensate flow based on gravity and / or by means of a wick or capillary structure of the heat pipe can be conveyed in the direction of the heat absorption area is. Another possibility is that the condensate flow against gravity by means of a Wick or capillary structure of the heat pipe towards the heat absorption area pumpable is.

Um für einen hinreichenden Temperaturabfall entlang des Wärmerohrs und dementsprechend einen hinreichenden Wärmetransport vom Wärmeaufnahmebereich zum Wärmeabgabebereich zu sorgen, ist es vorteilhaft, eine geeignete, als Baugruppe ausgeführte Wärmesenke vorzusehen. Es ist aber nicht ausgeschlossen, dass etwa in hinreichendem Abstand zum Auftragswerk ohne besondere Maßnahmen Umgebungsbedingungen herrschen, die für eine hinreichende Kühlung des Wärmeabgabebereichs nutzbar sind. Dieser Umgebungsbereich kann allerdings insoweit auch als "Wärmesenke" aufgefasst werden.To ensure a sufficient drop in temperature along the heat pipe and accordingly adequate heat transfer from the heat absorption area to the heat emission area To care, it is advantageous to use a suitable heat sink designed as an assembly provided. But it is not excluded that at a sufficient distance to the order work without special measures ambient conditions rule that for one adequate cooling of the heat dissipation area are usable. To this extent, however, this surrounding area can also as a "heat sink" be understood.

Eine als eigene Baugruppe ausgeführte Wärmesenke kann einem mit dem Wärmeabgabebereich in Wärmeleitungsverbindung stehende Wärmetauscheranordnung aufweisen. Die Wärmesenke kann auf Grundlage eines Kühlmediums Wärme aufnehmen, welches mit dem Wärmeabgabebereich, ggf. vermittels der Wärmetauscheranordnung, in Wärmeleitungsverbindung bringbar ist oder steht. Als Kühlmedium kann beispielsweise Umgebungsluft oder Wasser vorgesehen sein. Soweit als Umgebungsluft Kühlmedium verwendet wird, ist es zweckmäßig, wenn die Wärmesenke eine Ventilatoranordnung für die Zu- und Abfuhr von Umgebungsluft aufweist.A heat sink designed as a separate assembly can one with the heat dissipation area in thermal conduction connection standing heat exchanger arrangement exhibit. The heat sink can based on a cooling medium Absorb heat, which with the heat emission area, if necessary by means of the heat exchanger arrangement, in thermal conduction connection can be brought or stands. As a cooling medium For example, ambient air or water can be provided. So far as ambient air cooling medium is used, it is appropriate if the heat sink a fan assembly for has the supply and removal of ambient air.

Hinsichtlich der Kühlung wenigstens einer mittels des Kondensats zu schützenden Oberfläche wird vorgeschlagen, dass der Wärmeaufnahmebereich mit wenigstens einem die betreffende Oberfläche aufweisenden Bauteil in Wärmeleitungsverbindung bringbar ist oder steht oder in das Bauteil integriert ist. Es wird insbesondere daran gedacht, dass wenigstens eine Oberfläche wenigstens eines der folgenden Bauteile oder Bauteilabschnitte vermittels wenigstens eines Wärmerohrs oder wenigstens einer Wärmerohranordnung kühlbar ist: wenigstens ein Wandungs- oder Körperbauteil oder Wandungs- oder Körperbauteilabschnitt eines im Betrieb Auftragsmedium abgebenden Auftragskopfs des Auftragswerks, wenigstens ein Rinnenbauteil oder Rinnenbauteilabschnitt des Auftragskopfs, wenigstens ein Bauteil oder Bauteilabschnitt, insbesondere Wandungs- oder Körperbauteil oder Wandungs- oder Körperbauteilabschnitt, einer Rakeleinrichtung, wenigstens ein Rinnenbauteil oder Rinnenbauteilabschnitt einer dem Auftragswerk benachbarten Baugruppe der Vorrichtung, wenigstens ein Spritzwandbauteil oder Spritzwandbauteilabschnitt einer dem Auftragswerk benachbarten Baugruppe der Vorrichtung.At least in terms of cooling a surface to be protected by means of the condensate suggested that the heat absorption area with at least one component having the surface in question Heat conduction connection can be brought or stands or is integrated into the component. It will especially thought that at least one surface at least at least one of the following components or component sections of a heat pipe or at least one heat pipe arrangement cooled is: at least one wall or body component or wall or body component section an order header of the order unit that delivers the order medium, at least a channel component or channel component section of the application head, at least one component or component section, in particular wall or body part or wall or body component section, a doctor blade device, at least one channel component or channel component section an assembly of the device adjacent to the application work, at least a bulkhead component or bulkhead component portion of a Commissioned neighboring assembly of the device.

Die erfindungsgemäße Oberflächenkühlung kann im Prinzip mit allen Arten und Typen von Auftragswerken, beispielsweise einem Vorhang-Auftragswerk, einem Düsenauftragswerk oder speziell Freistrahl-Düsenauftragswerk (beispielsweise der von der Anmelderin vertriebene Typ "Jet Flow F") oder Walzenauftragswerk, eingesetzt werden. Es bestehen hier keinerlei Einschränkungen, da es im Prinzip bei allen Auftragswerken zumindest in Ausnahmesituationen zu einer Beaufschlagung von der Umgebungsluft ausgesetzten Oberflächen mit Auftragsmedium bzw. Auftragsmediumspritzern kommen kann. Es kommt deshalb an sich bei allen Typen von Auftragswerken in Betracht, entsprechend gefährdete Oberflächen auf die erfindungsgemäße Art mittels eines sich aus der Umgebungsluft bildenden Kondensats gegen derartige Einwirkungen zu schützen.In principle, the surface cooling according to the invention can be used with all Types and types of commissioned works, for example a curtain commissioned work, a Nozzle applicator or specially free jet nozzle applicator (for example the type "Jet Flow F ") or roller applicator can be used. There are here no restrictions, since it is in principle in all commissioned works, at least in exceptional situations for exposure to surfaces exposed to the ambient air Application medium or application medium splashes can come. It is coming therefore considered in itself for all types of commissioned works, accordingly at risk surfaces in the manner according to the invention by means of a against the formation of condensate from the ambient air Protect impacts.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained below of an embodiment shown in the figures.

1 zeigt in einer stark schematisierten, teilweise geschnitten dargestellten Seitenansicht den Auftragskopf eines Freistrahl- Düsenauftragswerks samt einer zugeordneten Führungs- oder Auftragswalze. 1 shows in a highly schematic, partially sectioned side view, the applicator head of a free jet nozzle applicator including an associated guide or applicator roller.

2 zeigt die Anordnung der 1 ebenfalls stark schematisiert in einer Ansicht entsprechend Sichtrichtung II in 1. 2 shows the arrangement of the 1 also highly schematic in a view corresponding to viewing direction II in 1 ,

Das Auftragswerk eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung ist in 1 allgemein mit 10 bezeichnet. Eine im Falle eines indirekten Auftrags als Übertragungselement dienende Übertragungswalze 12 oder – im Falle eines direkten Auftrags – zur Führung und Abstützung einer nicht dargestellten Materialbahn vorgesehene Führungs- und Abstützwalze ist mit 12 bezeichnet. Das Auftragswerk weist einen Düsen- oder Auftragskopf 14 auf, der das Auftragsmedium, insbesondere Streichmedium, in Form eines Strahls im Überschuss an den betreffenden Untergrund (Außenumfangsfläche der Walze 12 bzw. Oberfläche der Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn) abgibt. Ein entsprechender Düsenbereich des Auftragskopfes ist mit 16 bezeichnet. Ein in der Regel im Falle eines Auftrags im Überschuss vorgesehene Rakeleinrichtung ist nicht dargestellt.The application work of an example of an application device according to the invention is shown in 1 generally with 10 designated. A transfer roller serving as a transfer element in the case of an indirect order 12 or - in the case of a direct order - guide and support roller provided for guiding and supporting a material web (not shown) is included 12 designated. The application unit has a nozzle or application head 14 on the application medium, in particular coating medium, in the form of a jet in excess of the relevant substrate (outer peripheral surface of the roller 12 or surface of the material web, in particular paper or cardboard web). A corresponding nozzle area of the application head is included 16 designated. A doctor device which is usually provided in excess in the case of an order is not shown.

Der in der Höhe zwischen einer unteren Außer-Betrieb-Position und einer oberen In-Betrieb-Position verstellbare Auftragskopf 14 ist mit einer integrierten Kühlung ausgeführt, um Oberflächen des Auftragskopfs, die der Umgebungsluft und im Betrieb bzw. in bestimmten Betriebszuständen Auftragsmedium bzw. Auftragsmediumspritzern ausgesetzt sind oder zumindest der Gefahr einer derartigen Aussetzung unterliegenden, soweit herunterzukühlen, dass auf der jeweiligen Oberfläche Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft kondensiert und eine Feuchtigkeits- oder Kondensatschutzschicht bildet, die einen direkten Kontakt zwischen dem Auftragsmedium bzw. Auftragsmediumspritzer und der Oberfläche und insbesondere ein Festhaften des Auftragsmediums bzw. der Auftragsmediumspritzer an der Oberfläche zu verhindern. Herkömmlich wird eine derartige Kühlung auf Grundlage einer Wasserkühlung erzielt, das durch Kühlschlangen oder Kammern zwischen doppelten Wandungen des Auftragskopfes zirkuliert.The applicator head is adjustable in height between a lower out-of-operation position and an upper in-operation position 14 is designed with an integrated cooling system to avoid surfaces of the application head that are exposed to the ambient air and during operation or in certain operating conditions application medium or application medium splashes or at least the risk of such an offset to the extent that moisture condenses on the surface in question from the ambient air and forms a protective layer against moisture or condensate, which creates direct contact between the application medium or application medium splash and the surface and in particular adherence of the application medium or application medium splash to the surface to prevent. Conventionally, such cooling is achieved on the basis of water cooling, which circulates through cooling coils or chambers between double walls of the application head.

Erfindungsgemäß wird die Kühlung auf Grundlage einer Wärmerohr- oder Heatpipe-Anordnung erzielt. Eine entsprechende Gruppe von Wärmerohren ist in 1 schematisch gezeigt und mit 18 bezeichnet. Ein jeweiliges Wärmerohr weist einen in der Regel von einem Endbereich des Rohres gebildeten Wärmeaufnahmebereich und einen in der Regel von dem jeweils anderen Endbereich gebildeten Wärmeabgabebereich auf, und vermittels eines im Wärmeaufnahmebereich verdampfbaren und im Wärmeabgabebereich kondensierbaren Arbeitsmediums kann auf Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeaufnahmebereich und dem Wärmeabgabebereich und eines hieraus resultierenden, vom Wärmeaufnahmebereich zum Wärmeabgabebereich gerichteten Dampfstroms Wärme vom Wärmeaufnahmebereich zum Wärmeabgabebereich transportiert werden. Das im Wärmeabgabebereich kondensierende Auftragsmediumkondensat kann vermittels der Schwerkraft oder/und vermittels einer Kapillar- oder Dochtstruktur des Wärmerohrs zurück zum Wärmeaufnahmebereich transportiert werden. Es bildet sich ein kontinuierlicher Arbeitsmediumkreislauf aus.According to the invention, cooling is achieved on the basis of a heat pipe or heat pipe arrangement. A corresponding group of heat pipes is in 1 shown schematically and with 18 designated. A respective heat pipe has a heat absorption area, which is generally formed by one end region of the tube, and a heat emission area, as a rule, is formed by the respective other end area, and by means of a working medium that can be evaporated in the heat absorption area and condensable in the heat emission area, on the basis of a temperature difference between the heat absorption area and the Heat emission area and a resulting steam flow directed from the heat absorption area to the heat emission area are transported from the heat absorption area to the heat emission area. The application medium condensate condensing in the heat dissipation area can be transported back to the heat absorption area by means of gravity and / or by means of a capillary or wick structure of the heat pipe. A continuous working medium cycle is formed.

Bevorzugt ist, einen Flüssigkeitstransport im jeweiligen Wärmerohr auf Grundlage einer Kapillar- oder Dochtstruktur vorzusehen, und zwar höchst vorzugsweise unterstützt durch die Schwerkraft oder doch zumindest nicht entgegen der Schwerkraft. Demgemäß ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein Verlauf der Wärmerohre im wesentlichen auf gleichbleibendem Höhenniveau vorgesehen. Von der letzteren Ausgestaltungsmöglichkeit geht die Darstellung in 2 aus. Es sind schematisch als Repräsentanten für die Gruppe von Wärmerohren drei Wärmerohre 18 gezeigt, die ihren jeweiligen Wärmeaufnahmebereich 20 im Inneren des Auftragskopfes 14 und ihren jeweiligen Wärmeabgabebereich 22 in einer durch einen Block 24 repräsentierten Wärmesenke aufweisen. Der den größten Teil der jeweiligen Länge des Wärmerohrs ausmachende Zwischenbereich 26 des jeweiligen Wärmerohrs ist vorzugsweise nach außen isoliert und erstreckt sich zwischen dem Auftragskopf 14 und der Wärmesenke 24. Der Zwischenbereich 26 weist eine hinreichende Flexibilität auf, um die dem Auftragskopf 14 erteilten Verstellbewegungen in Vertikalrichtung problemlos mitzumachen.It is preferred to provide a liquid transport in the respective heat pipe on the basis of a capillary or wick structure, and most preferably supported by gravity or at least not against gravity. Accordingly, in the exemplary embodiment shown, a course of the heat pipes is provided essentially at a constant height level. The representation in goes from the latter design option 2 out. Three heat pipes are shown schematically as representatives for the group of heat pipes 18 shown their respective heat absorption area 20 inside the application head 14 and their respective heat dissipation area 22 in one by a block 24 have represented heat sink. The intermediate area that accounts for most of the length of the heat pipe 26 the respective heat pipe is preferably insulated from the outside and extends between the application head 14 and the heat sink 24 , The intermediate area 26 has sufficient flexibility to match the order header 14 any adjustment movements made in the vertical direction.

Die Wärmesenke 24 kann auf Grundlage eines Kühlmediums, beispielsweise Wasser oder Umgebungsluft, betrieben werden. Auf diese Weise kann zuverlässig eine die Wärmetransportfunktion des jeweiligen Wärmerohrs gewährleistende Temperaturdifferenz zwischen dem auf höherer Temperatur liegenden Wärmeaufnahmebereich und dem auf niedrigerer Temperatur liegenden Wärmeabgabebereich aufrecht erhalten werden.The heat sink 24 can be operated on the basis of a cooling medium, for example water or ambient air. In this way, a temperature difference ensuring the heat transport function of the respective heat pipe can be reliably maintained between the heat absorption area located at a higher temperature and the heat emission area located at a lower temperature.

In 2 ist schematisch eine Ausgestaltungsmöglichkeit betreffend die Anordnung der Wärmerohre in Bezug auf den Auftragskopf angedeutet. Da etwa in der Papierindustrie zu veredelnde bzw. zu behandelnde Papier- und Kartonbahnen eine sehr große Breite aufweisen können, kann man die Wärmeaufnahmebereiche einer Mehrzahl von Wärmeaufnahmerohren in der Breitenrichtung gegeneinander versetzt anordnen, um über die gesamte Breite mit recht guter Gleichmäßigkeit eine gewünschte, die Kondensatbildung aus der Umgebungsluft gewährleistende Oberflächentemperatur an der Außenseite des Auftragskopfs zu erzielen. Ein derartiger Versatz von mehreren Aufnahmebereichen ist aber nicht zwingend, insbesondere dann, wenn mit dem jeweiligen Wärmeaufnahmebereich wärmeleitend verbundene, die Oberflächen bildende Bauteile aus einem Material mit großer Wärmeleitfähigkeit gebildet sind.In 2 is schematically indicated an embodiment of the arrangement of the heat pipes in relation to the application head. Since, for example, paper and cardboard webs to be finished or treated in the paper industry can have a very large width, the heat-absorbing areas of a plurality of heat-absorbing tubes can be staggered in the width direction in order to achieve a desired one over the entire width with fairly good uniformity To achieve condensate formation from the ambient air to ensure the surface temperature on the outside of the application head. However, such an offset of a plurality of receiving areas is not mandatory, in particular if components which form a surface and are heat-conductively connected to the respective heat-receiving area are formed from a material with high thermal conductivity.

In 1 ist noch gestrichelt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Auftragskopfes 14 und allgemein des Auftragswerks 10 angedeutet. Der Auftragskopf weist zwei Aufnahmerinnen 28 auf, die über die Oberflächen des Auftragskopfs ablaufendes Auftragsmedium und ggf. auch beim Hochfahren bzw. Herunterfahren des Auftragswerks einen auftretenden Auftragsmediumstrahl auffangen und ableiten. Vorzugsweise sind diese Rinnen 28 oder ggf. vorgesehene stationäre, nicht mit dem Auftragskopf verbundene Aufnahmerinnen mit einer eigenen Wärmerohranordnung 18' ausgeführt. Soweit in Nachbarschaft zum Auftragskopf Komponenten vorgesehen sind, für die die Gefahr besteht, dass im Betrieb oder zumindest in Ausnahme-Betriebszuständen Auftragsmedium auf eine Oberfläche treffen könnte, können diese Komponenten ebenfalls mit einer erfindungsgemäßen Kühlung auf Grundlage wenigstens eines Wärmerohrs zur Erzeugung der Kondensatschutzschicht aus der Umgebunsluft ausgeführt sein. 1 zeigt gestrichelt eine entsprechende Abschirmwandung 30 mit Wärmerohren 18''. Die Wärmerohre können in ein entsprechendes Bauteil, hier die Wandung, integriert, oder – wie in der Zeichnung dargestellt – auf einer Oberfläche, hier entgegengesetzte Oberfläche, des Bauteils angebracht sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass mittels geeigneten Wärmeleitmaterials 32 für einen guten Wärmeübergang zwischen dem Bauteil und dem Wärmeaufnahmebereich des jeweiligen Wärmerohrs gesorgt wird.In 1 is still dashed an advantageous embodiment of the application head 14 and generally the commissioned work 10 indicated. The application head has two receivers 28 on the application medium running over the surfaces of the application head and, if necessary, also collecting and deriving an occurring application medium jet when starting up or shutting down the application unit. These are preferably channels 28 or possibly provided stationary receptacles, not connected to the application head, with their own heat pipe arrangement 18 ' executed. Insofar as components are provided in the vicinity of the application head for which there is a risk that the application medium could hit a surface during operation or at least in exceptional operating states, these components can also be provided with cooling according to the invention on the basis of at least one heat pipe for producing the condensate protection layer from the Ambient air. 1 shows a corresponding shielding wall with dashed lines 30 with heat pipes 18 '' , The heat pipes can be integrated into a corresponding component, here the wall, or - as shown in the drawing - can be attached to a surface, here the opposite surface, of the component. In this case it is preferred that by means of suitable heat conducting material 32 good heat transfer between the component and the heat absorption area of the respective heat pipe is ensured.

Es soll noch ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass es dann, wenn dies konstruktiv bzw. baulich möglich ist, vorteilhaft ist, die Wärmesenke 24 mit dem Wärmeabgabebereichen der Wärmerohranordnung oberhalb des Auftragskopfs 14 bzw. der Wärmeaufnahmebereiche der Wärmerohre anzuordnen, um einen durch die Schwerkraft unterstützenden Rücktransport der kondensierten Arbeitsflüssigkeit in die Wärmeaufnahmebereiche vorzusehen. Andererseits kann man aber auch durchaus vorsehen, in Abweichung von der Darstellung in 2 die Wärmesenke tieferliegend, beispielsweise unterhalb des AuftragskopfesIt should be expressly pointed out that, if this is constructively or structurally possible, heat is advantageous valley 24 with the heat dissipation areas of the heat pipe arrangement above the application head 14 or to arrange the heat absorption areas of the heat pipes in order to provide a return transport of the condensed working fluid into the heat absorption areas which is assisted by gravity. On the other hand, one can also provide for, in deviation from the representation in 2 the heat sink is lower, for example below the application head

vorzusehen, wenn dies etwa aus konstruktiven oder baulichen Gründen zweckmäßig erscheint. In diesem Fall muss der Rücktransport der kondensierten Arbeitsflüssigkeit hin zu den Wärmeaufnahmebereichen alleine auf Grundlage der Kapillarförderwirkung der Kapillar- oder Dochtstruktur des jeweiligen Wärmerohrs erfolgen, und zwar gegen die Schwerkraft. Dies ist bei entsprechender Auslegung des jeweiligen Wärmerohrs innerhalb gewisser Randbedingungen ohne weiteres möglich.to be provided if this is for constructive reasons or structural reasons seems appropriate. In in this case, the return transport the condensed working fluid towards the heat absorption areas solely on the basis of the capillary delivery effect of the capillary or Wick structure of the respective heat pipe take place, against gravity. This is appropriate Design of the respective heat pipe within certain boundary conditions easily possible.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung unter anderen eine Vorrichtung zum einseitigen oder beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösen Auftragsmedium auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton. Es wird unter anderem vorgeschlagen, dass eine der Umgebungsluft ausgesetzte Oberfläche eines Auftragswerks oder/und wenigstens eine der Umgebungsluft ausgesetzte Oberfläche in Nachbarschaft zum Auftragswerk mittels einer auf Grundlage wenigstens eines Wärmerohrs ausgeführten Kühleinrichtung auf eine Kühltemperatur kühlbar ist, die eine Kondensation von Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf der Oberfläche bewirkt oder zumindest fördert.In summary, the invention relates among other things, a device for one-sided or two-sided Applying liquid or pasty application medium on a running web of material, especially paper or cardboard. It is proposed, among other things, that one exposed to the ambient air surface an order work and / or at least one exposed to the ambient air surface in the neighborhood of the commissioned work by means of at least on the basis of a heat pipe executed cooling device to a cooling temperature cooled which is a condensation of moisture from the ambient air on the surface causes or at least promotes.

1010: Auftragswerkcommissioned
1212: Walzeroller
1414: Auftragskopfgun
1616: Düsenabschnittnozzle section
18, 18', 18''18 18 ', 18' ': Wärmerohrheat pipe
2020: WärmeaufnahmebereichHeat absorption area
2222: WärmeabgabebereichHeat-dissipating area
2424: Wärmesenkeheat sink
2626: Zwischenbereichintermediate area
2828: Rinnegutter
3030: Wandungwall
3232: Wärmeleitmaterialthermal interface material

Claims

Device for one-sided or two-sided application of liquid or pasty application medium to a running material web, in particular made of paper or cardboard, comprising at least one application unit ( 10 ), which delivers the application medium to a running substrate, the substrate being a surface of the material web in the case of direct application and the surface of a transfer element, preferably a transfer roller in the case of indirect application ( 12 ), which then transfers the application medium to the surface of the material web, with at least one surface of the application unit exposed to the ambient air and / or at least one surface of the device in the vicinity of the application unit exposed to the ambient air, which is in operation or / and when the device starts up or / and when the device is shut down or / and in at least one exceptional operating state of the device the application medium is or could be exposed, can be cooled to a temperature by means of a cooling device which causes or at least promotes condensation of moisture from the ambient air on the surface, characterized in that the cooling device ( 18 ; 18 '; 18 '' ) is designed on the basis of at least one heat pipe (heat pipe), which has a heat absorption area in heat absorption relationship with the at least one surface ( 20 ), one in heat dissipation relation to the environment or a heat sink ( 24 ) standing heat emission area ( 22 ) and inside the tube ( 18 ; 18 '; 18 '' ) has a working medium which can be evaporated in association with the heat absorption area by absorbing heat and can be conveyed as a steam flow in the direction of the heat dissipation area and can be condensed in association with the heat dissipation area while releasing heat and can be conveyed as a condensate flow in the direction of the heat absorption area.

Device according to claim 1, characterized in that the condensate flow on the basis of gravity and / or by means of a wick or capillary structure of the heat pipe ( 18 ; 18 '; 18 '' ) towards the heat absorption area ( 20 ) is eligible.

Device according to claim 1, characterized in that the condensate flow against gravity by means of a wick or capillary structure of the heat pipe ( 18 ; 18 '; 18 '' ) towards the heat absorption area ( 20 ) is eligible.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat sink ( 24 ) one with the heat dissipation area ( 22 ) has a heat exchanger arrangement in heat conduction connection.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heat sink ( 24 ) absorbs heat based on a cooling medium, which corresponds to the heat dissipation area ( 22 ), possibly by means of the heat exchanger arrangement, can be brought into a heat conduction connection or stands.

Apparatus according to claim 5, characterized in that as cooling medium Ambient air or water is provided.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the heat sink ( 24 ) has a fan arrangement for the supply and removal of ambient air.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heat absorption area ( 20 ) can be brought or stands in thermal conduction connection with at least one component having the relevant surface or in the component ( 141 is integrated.

Apparatus according to claim 8, characterized in that at least one surface of at least one of the following components or component sections can be cooled by means of at least one heat pipe or at least one heat pipe arrangement: at least one wall or body component or wall or body component section of an application head which emits application medium during operation ( 14 ) of the commissioned work, at least one gutter component or gutter component section ( 28 ) the application head, at least one component or component section, in particular wall or body component or wall or body component section, a doctor blade device, at least one channel component or channel component section of an assembly of the device adjacent to the application unit, at least one bulkhead component ( 30 ) or bulkhead component section of a commissioned work ( 10 ) adjacent assembly of the device.