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Die
Erfindung betrifft eine Düsenanordnung zum
Applizieren von Fluid mit festen Partikeln auf ein relativ zur Düsenanordnung
bewegbares Substrat mit einer Mundstückaufnahme und einem daran
befestigten Mundstück,
wobei in der Düsenanordnung ein
Fluidkanal ausgebildet ist, der einen mit einer Fluidzuführung verbindbaren
Verbindungskanal, einen sich stromabwärts anschließenden Verteilerkanal und
einen sich weiter stromabwärts
anschließenden, in
einen Fluidaustrittsschlitz mündenden
Austrittskanal aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein System zu
Applizieren von Fluid mit festen Partikeln auf ein Substrat mit
einer solchen Düsenanordnung
und mit einer Transporteinrichtung, eingerichtet zum Erzeugen einer
Relativbewegung zwischen der Düsenanordnung
und dem Substrat. Die Erfindung betrifft schließlich eine Filteranordnung
für die
Verwendung in einem solchen System.
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Derartige
Anordnungen und Systeme werden dazu verwendet, unterschiedliche,
fließfähige Materialien
wie beispielsweise (Schmelz-) Klebstoffe, Lacke, Lotionen oder Beschichtungsmaterialien
auf unterschiedliche Produkte kontinuierlich oder intermittierend,
in Raupenform, linien-, punktförmig
oder flächig
aufzutragen. Ein solches System beinhaltet eine Fluidquelle, beispielsweise
einen (beheizten) Klebstoffbehälter,
oder ist an einer solchen angeschlossen, aus der das Fluid gegebenenfalls
mittels einer dem System zugeordneten Pumpe durch die Filteranordnung
und einen stromabwärts
angeschlossenen, ebenfalls dem System zugeordneten und gegebenenfalls
beheizten Verbindungsschlauch gefördert wird. Der Verbindungsschlauch
verbindet diese sog. (Schmelz- und) Fördervorrichtung mit einem stromabwärts befindlichen
sog. Auftragskopf, der die Fluidzuführung, eine in die Fluidzuführung geschaltete
Ventilanordnung und die Düsenanordnung aufweist.
Der Fluidstrom lässt
sich durch die Ventilanordnung unterbrechen oder freigeben. Bei
geöffnetem
Ventil strömt
das Fluid durch die Filteranordnung, den Verbindungsschlauch, die
Fluidzuführung
und den in der Düsenanordnung
befindlichen Fluidkanal und tritt aus dem Fluidaustrittsschlitz
mit Druck aus. Auf diese Weise wird das Fluid auf das Substrat aufgetragen,
welches mit Hilfe der Transporteinrichtung relativ zu der Düsenanordnung – und genauer
zu dem Fluidaustrittsschlitz – bewegt
wird. Bei einigen dieser Systeme steht die Düsenanordnung während des
Auftragens des Fluids in Kontakt mit dem Substrat (Kontakt-Typ),
während
bei anderen Vorrichtungen ein Abstand zwischen der Düsenanordnung
und dem Substrat eingehalten wird.
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In
verschiedenen Industriezweigen gewinnen Beschichtungspulver zunehmend
an Bedeutung. So werden z. B. thermisch aktivierbare Pulver, vernetzbare
Pulver oder Super-Absorbent-Pulver häufig im Bereich von Hygieneartikeln,
wie z.B. Windeln, Servietten, Hospitalwäsche oder sonstigen sanitären Artikeln,
in der Bekleidungsindustrie, für
Heimtextilien, wie beispielsweise Teppiche, Tapeten, Polsterstoffe,
etc., als sog. „filled
lotion" oder „peeling" in der Kosmetikindustrie,
bei der Herstellung beschichteter Filter und für viele weitere Produkte verwendet. Grundsätzlich lassen
sich solche Pulver in Form von Mischungen mit einer flüssigen Trägersubstanz
auftragen. Zum Auftragen solcher Fluide mit festen Partikeln sind
die bekannten Auftragssysteme jedoch ungeeignet, da die Fluide mit
festen Partikeln eine Neigung dazu haben, sich zu entmischen, wobei
dies an verschiedenen Stellen in den bekannten Auftragssystemen
zu einer Anlagerung der Partikel führt. Anlagerungen sind auch
das Hauptproblem bei dem automatischen Auftragen von Salben (z.B.
Zinksalben) oder ähnlichen
(pastöse)
Fluide mit festen Bestandteilen. Hierdurch neigen diese Systeme
dazu, innerhalb kürzester
Zeit (Bruchteile von Millisekunden) an den entsprechenden Stellen
zu verstopfen, was dazu führt,
dass das Auftragen von Fluiden mit festen Partikeln gänzlich unmöglich wird
oder zumindest das Auftragsbild unsauber und/oder unbrauchbar wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, demgemäß ein System, eine Düsenanordnung
und eine Filteranordnung zu schaffen, die die genannten Probleme
beim Auftragen von Fluiden mit festen bzw. pulverförmigen Partikeln
lösen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Düsenanordnung
der eingangs genannten Art gelöst,
bei der der Verbindungskanal und der Verteilerkanal zumindest teilweise
in der Mundstückaufnahme
ausgeformt sind und bei der alle Richtungsänderungen innerhalb des Fluidkanals
kleiner als 90° sind.
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Dieser
Erfindung liegt die Kenntnis zugrunde, dass sich die pulverförmigen,
festen Partikel vorzugsweise an den Stellen der Düsenanordnung
anlagern, an denen durch eine starke Geschwindigkeitsänderung
Verwirbelungen auftreten. Eine Trennung der festen Partikel von
dem Fluid und deren Anlagerung wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch
vermieden, dass für
eine im wesentlichen geradlinige Strömung ohne starke Richtungs- und somit Geschwindigkeitsänderungen
gesorgt wird. Das heißt,
dass einerseits innerhalb der einzelnen Abschnitte des Fluidkanals,
nämlich
dem Verbindungs-, Verteiler- und Austrittskanal, als auch an den Übergängen zwischen
diesen Bereichen nur Ablenkwinkel vorkommen, die kleiner als 90° sind. Abhängig von
der Viskosität
des Fluids liegen sämtliche
Ablenkwinkel bevorzugt in einem Bereich unter 45° und besonders bevorzugt unter
25°. Die
durch diese Maßnahme
weitestgehend sichergestellte laminare Strömung verhindert eine Separation
der festen Partikel und des Fluids.
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Vorzugsweise
ist der Verteilerkanal als Tasche ausgeformt, die einen mit dem
Verbindungskanal fluchtenden oder gegenüber dessen Mittelachse um weniger
als 90° geneigten
Boden und wenigstens eine Umfangsfläche aufweist, wobei der Boden
und die wenigstens eine Umfangsfläche in Form von Radien ineinander übergehen.
Wiederum abhängig
von der Viskosität
des Fluids beträgt
der Zwischenwinkel zwischen dem Boden und der Mittelachse des Verbindungskanals
vorzugsweise weniger als 45° und einigen
Fällen
weniger als 25°.
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Bevorzugt
verjüngt
sich der Verteilerkanal in Strömungsrichtung,
in der Schnittebene senkrecht zum Fluidaustrittsschlitz betrachtet,
kontinuierlich und weitet sich senkrecht hierzu betrachtet kontinuierlich
auf, wobei der Querschnitt des Verteilerkanals im wesentlichen konstant
ist. Durch diese Maßnahme
wird sichergestellt, dass sich das Fluid in der gewünschten
Richtung – nämlich in
Richtung des Fluidaustrittsschlitzes – quer zur Strömungsrichtung
verteilt, während
die Fließgeschwindigkeit
aufgrund des gleichmäßigen Querschnitts
nicht abnimmt. Dies hat neben einer gleichmäßigen Druckverteilung über die gesamte
Breite des Austrittsschlitzes den Vorteil, dass im Gegensatz zu
einer abrupten oder unstetigen Aufweitung einerseits keine toten
Hohlräume entstehen,
in denen sich die festen Partikel ablagern können. Andererseits gibt es
auch keine Stellen verringerter Fließgeschwindigkeit, in denen
sich ebenfalls die festen Bestandteile vorzugsweise ablagern.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Boden und die wenigstens eine Umfangsfläche des Verteilerkanals poliert.
Hierdurch wird die Oberflächenrauhigkeit
vermindert und die Tendenz zum Anlagern ebenfalls gesenkt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mundstück eine
Kontaktfläche
zum Heranführen
des Substrats auf, die einseitig vom Fluidaustrittsschlitz begrenzt
wird, wobei ein Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals
und der Kontaktfläche
im Bereich des Fluidaustrittsschlitzes, in der Ebene senkrecht zum
Fluidaustrittsschlitz betrachtet, spitz ist.
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Die
Tendenz der festen Partikel, sich an Stellen starker Geschwindigkeitsänderung
abzulagern sorgt regelmäßig dafür, dass
sich am Austrittsschlitz, wo das Fluid aufgrund seiner Oberflächenspannung anhaften
kann und wo somit die Strömungsgeschwindigkeit
abfällt,
Materialklümpchen
aufbauen, die unkontrolliert und in unregelmäßigen Abständen abfallen. Dies sorgt für ein inhomogenes
Auftragsbild. Wird die Düsenanordnung
dergestalt geschwenkt, dass die Strömungsrichtung des Fluids im Austrittskanal
eine Komponente in die Richtung der (Relativ-) Bewegung des Substrats
erhält,
fällt die Geschwindigkeitsänderung
zwischen dem Austreten und der Ablagerung auf der Substratoberfläche (Auftragen)
des Fluids geringer aus als bei bekannten Düsenanordnungen, deren Austrittkanal
in einem Winkel von 90° zu
der Substratoberfläche
verläuft. Anders
gesagt ist auch der Ablenkwinkel des Fluidstroms beim Austritt/Auftrag
kleiner als 90°.
Hierdurch wird der Fluss des Fluids gegenüber den bisher aus dem Stand
der Technik bekannten Vorrichtungen, weniger stark behindert und
somit ein Materialaufbau am Austrittsschlitz vermieden.
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Dies
wird bei der zuletzt genannten Ausgestaltung der Erfindung dahingehend
berücksichtigt, dass
der Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals und der
Kontaktfläche
im Bereich des Fluidaustrittsschlitzes nicht wie bei den bekannten
Düsenanordnungen
bzw. Mundstücken
90° beträgt, sondern
ist um den Betrag des Schwenkwinkels der Düsenanordnung vermindert, damit
die an dem Fluidaustrittsschlitz angrenzende Kontaktfläche im Bereich
des Fluidaustrittsschlitzes zum Zweck des Kontaktauftrags tangential
an dem Substrat anliegt.
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Eine
weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung hinsichtlich der
geschilderten Probleme wird dadurch erzielt, dass die Düsenanordnung
einen mit einer Druckgasquelle verbindbaren, in eine Gasaustrittsöffnung mündenden Druckgaskanal
aufweist, der auf der der Kontaktfläche abgewandten Seite des Fluidkanals
so angeordnet ist, dass ein aus der Gasaustrittsöffnung austretender Gasstrom
den Fluidaustrittsschlitz dergestalt anströmt, dass auf einer der Kontaktfläche abgewandten
Seite des Fluidkanals angeordneten Außenoberfläche der Düsenanordnung sich gegebenenfalls ansammelndes
Fluid von dem Gasstrom erfasst wird.
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Durch
die zuletzt genannte Maßnahme
wird ebenfalls der Adhäsion
des Fluids entgegengewirkt und somit für eine gleichmäßige Strömung des
Fluids bis zu seiner Ablagerung auf der Substratoberfläche gesorgt.
Eine Verunreinigung oder (partielle) Verstopfung des Fluidaustrittsschlitzes
sowie ein ungleichmäßiges Auftragsbild
wird hierdurch noch wirksamer vermieden.
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Die
oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein System der eingangs
genannten Art mit einer der vorstehend erwähnten Düsenanordnungen gelöst, bei
dem ein Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals der
Düsenanordnung
und der Transportrichtung der Transporteinrichtung abführseitig
des Fluidaustrittsschlitzes, in der Schnittebene senkrecht zum Fluidaustrittsschlitz
betrachtet, stumpf ist.
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Wird
der Zwischenwinkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals
und dem Substrat abführseitig
des Fluidaustrittsschlitzes, d.h. auf der der Kontaktfläche abgewandten
Seite des Austrittskanals vergrößert, so
wird der oben geschilderte Erfolg erzielt: Die Strömungsrichtung
des Fluids im Austrittskanal erhält
dann eine Komponente in die Richtung der Relativbewegung zwischen
der Düsenanordnung
und dem Substrat. Dies wirkt sich dahingehend aus, dass die Geschwindigkeitsänderung
zwischen dem Austreten und dem Auftragen des Fluids reduziert wird.
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Und
die oben genannte Aufgabe wird durch eine Filteranordnung für die Verwendung
in einem solchen System gelöst,
mit einer Fluidzuleitung, einer Fluidableitung, einem die Fluidzuleitung
und die Fluidableitung verbindenden Strömungskanal und einem in den
Strömungskanal
angeordneten flächenförmigen Filterelement,
wobei die Querschnittsflächen
der Fluidzuleitung, der Fluidableitung, des Strömungskanals und des Filterelements
im wesentlichen gleich groß sind.
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Aus
dem Stand der Technik sind Filteranordnungen bekannt, die zylinderförmige Filterelementen mit
einem axialen Einlass aufweisen. Das Fluid strömt dort durch einen verengten
Querschnitt in das Innere des Filters und tritt nach Umlenkung in
radialer Richtung über
die zylindrische Umfangsfläche
aus. Hierdurch kann zwar eine vergleichsweise große Filterfläche bei
relativ kompakter Bauweise erzielt werden, jedoch bedeutet dies
auch immer eine Aufweitung des durchflossenen Querschnitts. Sowohl
im Inneren als auch außerhalb
des Filters verringert sich folglich die Fließgeschwindigkeit und die festen
Partikel können
sich in dem Strömungskanal
durch den Filter bzw. durch ein den Filter umgebendes Filtergehäuse vorzugsweise
in toten Hohlräumen
und Winkeln aus den oben genannten Gründen ablagern.
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Bevorzugt
sind in der Filteranordnung mehrere flächenförmige Filterelemente mit in
Strömungsrichtung
abnehmender Maschenweite in dem Strömungskanal angeordnet.
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Eine
solche Anordnung ist aus der Siebtechnik bekannt, in der die serielle
Anordnung verschiedener Siebe dem Zerlegen körniger Massengüter in unterschiedliche
Kornklassen dient. Die Anordnung der vorliegenden Erfindung wirkt
hingegen dem Problem entgegen, dass durch die vermiedene Aufweitung
der Querschnittsfläche
im Vergleich zu den bekannten zylinderförmigen Filtern die Filterfläche bewusst
reduziert ist. Die hierdurch verringerte Standzeit des Filters wird
erfindungsgemäß zumindest
teilweise dadurch kompensiert, dass die Maschenweite der in Strömungsrichtung
hintereinander angeordneten Filterelemente abnimmt und zwar der
Gestali, dass je nach Filtrat an jedem der Filter eine in etwa gleiche
Menge Filterkuchen abgeschieden wird.
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Vorteilhaft
verläuft
der Strömungskanal
im wesentlichen linear und die Fläche des Filterelements steht
senkrecht zu dessen Strömungsrichtung.
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Durch
lineare Strömungsrichtung
bedarf es keiner Umlenkung des Fluids in radialer Richtung. Dies
verhindert die Anlagerung der festen Partikel im Bereich des Strömungskanals
durch eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit.
Dieser Effekt wird verstärkt,
indem das zu der Strömungsrichtung
senkrecht stehende Filterelement – im Gegensatz zu den aus dem
Stand der Technik bekannten Filteranordnungen mit zylinderförmigen Filterelementen – gerade
durchströmt
werden kann.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nun anhand
eines Ausführungsbeispiels
mit Hilfe der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems
mit einer Düsenanordnung
und einer Transporteinrichtung in der Ebene senkrecht zum Austrittspalt;
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1A eine Schnittdarstellung
der Düsenanordnung
gemäß der Ausführungsform
aus 1;
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2 eine Vorderansicht eines
ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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3 eine Draufsicht auf die
Düsenanordnung
aus 2;
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4 eine Vorderansicht eines
zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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5 eine teilgeschnittene
Seitenansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filteranordnung;
und
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6 eine geschnittene Seitenansicht
der in eine Schmelz- und Fördereinrichtung
des erfindungsgemäßen Systems
eingebauten Filteranordnung gemäß 5.
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Das
in 1 gezeigte System 100 weist
eine erfindungsgemäße Düsenanordnung 110 und
eine Transporteinrichtung 150 auf. Die Düsenanordnung 110 ist
aus einer Mündstückaufnahme 112,
einem Mundstück 114 und
einem Düsenteil 116 zusammengesetzt.
Ein Fluid 118, beispielsweise ein (Schmelz-) Klebstoff,
Lack, eine Lotion oder ein sonstiges Beschichtungsmittel in flüssiger Form
vermischt mit festen Partikeln, wird der Düsenanordnung 110 mittels einer
nicht näher
ausgeführten
Fluidzuführung
zugeführt.
Diese Fluidzuführung
kommuniziert mit einem in der Düsenanordnung
ausgebildeten Fluidkanal, der mehrere Abschnitte umfasst: einen
Verbindungskanal 120, der mit der Fluidzuführung verbunden
ist, einen stromabwärts
sich anschließenden
Verteilerkanal 122 und einen hiermit stromabwärts in Strömungsverbindung
stehenden, in einen Fluidaustrittsschlitz 126 mündenden
Austrittskanal 124.
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Der
Verbindungskanal 120 wird durch eine schräge Durchgangsbohrung
in der Mundstückaufnahme 112 gebildet,
siehe auch 1A. Die Durchgangsbohrung
selbst weist keine Richtungsänderung auf.
Der Verteilerkanal 122 ist bei dem Ausführungsbeispiel aus 1 in Form einer Tasche vollständig in
der Mundstückaufnahme 112 ausgebildet.
Alternativ kann der Verteilerkanal beispielsweise auch je zur Hälfte in
der Mundstückaufnahme
und im Mundstück ausgebildet
sein. Die Tasche ist im Bereich der Mündung des Verbindungskanals 120 tiefer
und läuft – einseitig
begrenzt durch einen schräg
zur Grenzfläche
zwischen der Mundstückaufnahme 112 und
dem Mundstück 114 verlaufenden
Boden 128 – in
Richtung auf den Austrittskanal 124 hin keilförmig aus. Der Übergang
zwischen dem Verbindungskanal 120 und dem Verteilerkanal 122 ist
nahezu bündig
und auch der Boden weist seinerseits keinen Knick und damit keine
Umlenkung des Fluidstroms in der in 1 bzw. 1A dargestellten Ebene auf.
Der Zwischenwinkel zwischen der Mittelachse des Verbindungskanals 120 und
dem Boden 128 des Verteilerkanals 122 beträgt in dem
gezeigten Ausführungsbeispiel
nur 10°.
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Durch
die Keilform des Verteilerkanals 122 verringert sich dessen
Querschnitt in der in 1 gezeigten
Ansicht. Wie in den 2 und 4 zu erkennen ist, die zwei
unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer
Düsenanordnung
in der hierzu senkrechten Ansicht zeigen, weitet sich der Verteilerkanal – begrenzt durch
eine Umfangsfläche 164,
je nach gewünschter Auftragsbreite – in der
Richtung des zu der Darstellungs- oder Schnittebene senkrecht verlaufenden Fluidaustrittsschlitzes 126 mehr
oder weniger stark auf. Durch eine Anpassung der Tiefe der Tasche kann
der Querschnitt des Verteilerkanals 122 im wesentlichen
konstant gehalten werden, was für
eine gleichmäßigere Fließgeschwindigkeit
des Fluids in dem Fluidkanal sorgt. Sowohl die in 1 dargestellte Verjüngung als auch die in den 2 und 4 zu erkennende Aufweitung des Verteilerkanals
erfolgt kontinuierlich, so dass tote Kavitäten, die bei abrupten oder
unstetigen Aufweitungen auftreten und in denen sich Partikel ansammeln
können,
vermieden werden.
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Weiterhin
kann die Fließgeschwindigkeit
des Fluids optimiert werden, indem der Querschnitt des Verbindungskanals 120 auf
den des Verteilerkanals 122 abgestimmt wird.
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Der
Austrittskanal 124 ist an der Grenzfläche zwischen der Mundstückaufnahme 112 und
dem Mundstück 114 ausgebildet.
Er wird durch eine sich von einem unteren Abschnitt des Verteilerkanals 122 nach
unten erstreckende Freimachung gebildet. Diese kann beispielsweise
in einem zwischen der Mundstückaufnahme 112 und
dem Mundstück 114 eingesetzten
Distanzblech ausgebildet sein oder in der Mundstückaufnahme 112 oder
in dem Mundstück 114 durch
eine entsprechende Ausfräsung
integriert sein. Die Freimachung weist einen Überlapp mit dem in der Mundstückaufnahme 112 ausgeformten
Verteilerkanal 122 auf, durch den das Fluid 118 hindurchströmt. Der
so gebildete Austrittskanal 124 ist in der Ebene senkrecht
zu der dargestellten Schnittebene seitlich durch zwei Ränder 260, 262 bzw. 460, 462 der
Freimachung begrenzt und definiert hierdurch die Breite des Fluidaustrittsschlitzes 126,
siehe 2 und 4.
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Der
Austrittskanal verläuft
völlig
geradlinig, und auch der Übergang
von dem Verteilerkanal 122 zu dem Austrittskanal weist
nur eine geringe Richtungsänderung
auf. Der Zwischenwinkel zwischen dem Boden 128 des Verteilerkanals 122 und
dem Austrittskanal 124 beträgt nur 10°. Der Verbindungskanal 120,
der Verteilerkanal 122 und der Austrittskanal 124 weisen
demgemäß einerseits
für sich
genommen keine Ablenkungen auf und sind andererseits so zueinander
angeordnet, dass der Fluidstrom insgesamt keine Umlenkung erfährt, die
größer als
25° ist.
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In 1 ist weiterhin ein in Transportrichtung 130 an
die Düsenanordnung 110 herangeführtes Substrat 132 gezeigt,
das an der Düsenanordnung 110 anliegt.
Es handelt sich demgemäß um ein
Auftragssystem vom Kontakt-Typ. Hierzu ist an dem Mundstück 114 eine
Kontaktfläche 134 ausgebildet. Diese
weist in der Darstellungsebene einen Radius auf, dessen Tangente
im Punkt des Fluidaustrittsschlitzes 126 mit der Mittelachse
des Austrittskanals 124 einen rechten Winkel einschließt.
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Während bei
den bekannten Auftragssystemen die Düsenanordnung 110 gegenüber dem
Substrat 132 so angeordnet ist, dass der Austrittskanal 124 senkrecht
auf der Substratoberfläche
steht, weist das erfindungsgemäße System
eine Neigung des Austrittskanals 124 der Düsenanordnung 110 gegenüber der
senkrechten Richtung auf die Transportbahn des Substrats 132 auf.
Der Neigungswinkel beträgt
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
10°. Einerseits
erhält
man dadurch einen stumpfen Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals 124 und
der Substratoberfläche 132 auf
der der Kontaktfläche 134 gegenüberliegenden
Seite des Fluidaustrittsschlitzes 126 (abführseitig).
Andererseits wird der Fluidaustrittsschlitz 126 von der
Substratoberfläche 132 abgehoben.
Beide Effekte bewirken, dass ein Ablagern von Partikeln im Bereich
des Fluidaustrittsschlitzes 126 vermieden wird, da zum
einen die Umlenkung des durch eine punktierte Linie 136 angedeuteten
Fluidstroms (siehe 1)
nicht, wie im Stand der Technik bekannt, im rechten Winkel sondern
mit einem geringen Ablenkwinkel erfolgt. Zum anderen wird der Fluidaustrittsschlitz 126 nicht
durch die Oberfläche
des ansonsten direkt anliegenden Substrats 132 versperrt.
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Um
die Vermeidung der Anlagerung von Fluid und insbesondere der festen
Partikel beim Auftragen zu unterstützen, weist der Düsenteil 116 der
Düsenanordnung 110 ferner
einen mit einer nicht gezeigten Druckgasquelle verbindbaren, in
eine als Schlitz geformte Gasaustrittsöffnung 140 mündenden
Druckgaskanal 142 auf. Dieser ist so ausgerichtet, dass
ein aus der Gasaustrittsöffnung 140 ausströmender Gasstrom,
vorzugsweise ein Luftstrom, den Fluidaustrittsschlitz 126 dergestalt
anströmt, dass
kein Fluid auf der der Kontaktfläche 134 abgewandten
Seite des Fluidaustrittsschlitzes durch Adhäsion anhaften kann. Fluid,
welches aus dem Fluidaustrittsschlitz austritt, wird nämlich von
dem Gasstrom erfasst und von einer auf dieser Seite des Fluidaustrittschlitzes
angeordneten Außenoberfläche der
Düsenanordnung
in Richtung der Substratoberfläche 132 permanent
weggeleitet. Es kommt somit gar nicht erst zum Aufbauen und unkontrollierten
Abfallen von Materialklümpchen.
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Das
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Systems
aus 1 weist zwei Rollen 152, 154 auf, über deren
Umfangsflächen
das auf einem Transportband angeordnete Substrat zugeführt wird. Auf
die Ausgestaltung der Transporteinrichtung 150 kommt es
bei dem erfindungsgemäßen System
jedoch nicht an. Alternativ kann anstelle der Rollen 152, 154 beispielsweise
auch ein verschiebbarer Tisch oder eine beliebige andere Transportvorrichtung
vorgesehen sein.
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Ferner
kann die Kontaktfläche 134 auch
so ausgestaltet sein, dass der Radius in dem Bereich des Fluidaustrittsschlitzes 126 tangential
an die Substratoberfläche 132 anliegt.
Hierdurch ist der Winkel zwischen der der Kontaktfläche 134 in
diesem Bereich und der Mittelachse des Austrittskanals spitz. Auch
bei dieser Ausführungsform
bleibt die Umlenkung des Fluidstroms beim Übergang auf das Substrat kleiner
als 90°.
Durch diese Maßnahme
wird eine Düsenanordnung
des Kontakt-Typs sichergestellt, bei der der Kontakt des Austrittskanals
bzw. des Austrittsschlitzes mit dem Substrat sichergestellt ist,
was – abhängig von
der Viskosität
des Fluids – vorteilhaft sein
kann.
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In
den 2 und 3 ist die Düsenanordnung 210 bzw. 310 bestehend
aus der Mündstückaufnahme 312 und
dem Mundstück 314 nochmals
in einer Vorderansicht (2)
und einer Draufsicht (3) dargestellt.
In der Vorderansicht ist der Verlauf des Verbindungskanals 220,
des Verteilerkanals 222 und des Austrittskanals 224 gestrichelt
dargestellt. Durch eine Doppellinie ist angedeutet, dass eine den
Verteilerkanal 222 oberhalb und seitlich begrenzende Umfangsfläche 264 mit
einem Radius 266 in den Boden 128 (in den Darstellungen
der 2 und 3 nicht erkennbar) übergeht.
Hierdurch werden kantige Übergänge vermieden,
die tote Hohlräume
darstellen, in denen sich die Partikel ablagern können. Der
Austrittskanal 224 wird seitlich durch die oben schon erwähnten Ränder 260, 262 bzw. 460, 462 der
Freimachung begrenzt, die in das Distanzblech, das Mundstück oder
die Mundstückaufnahme
eingearbeitet ist. Hierdurch wird die Breite des Austrittskanals 224 und des
Fluidaustrittsschlitzes 126 definiert.
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Die
in 4 gezeigte Ausführungsform
der Düsenanordnung 410 ist
prinzipiell mit der in 2 dargestellten
Ausführungsform
identisch. Der einzige Unterschied besteht in einer geringeren Auftragsbreite,
die durch einen schmaleren Verteilerkanal 422 und durch
einen schmaleren Austrittskanal 424, der durch beide Ränder 460, 462 begrenzt
wird, gewährleistet
wird. Auch das in 4 gezeigte
Ausführungsbeispiel
weist eine Umfangsfläche 464 des
Verteilerkanals 422 auf, die in den Boden des Verteilerkanals in
Form eines Radius 466 übergeht.
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Die
Erfindungsgemäße Düsenanordnung
ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt. Beispielsweise
kann anstelle der gezeigten durchgehenden Freimachung in dem Distanzblech
bzw. Ausfräsung
in dem Mundstück
oder der Mundstückaufnahme
auch eine kammartige Struktur vorgesehen werden. Durch diese werden
anstelle eines Austrittskanals mehrere nebeneinander angeordnete
Austrittskanäle
gebildet, die in entsprechend nebeneinander angeordneten Fluidaustrittsschlitzen
münden.
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Das
in 5 als Halbschnitt
dargestellte Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Filteranordnung 570 umfasst
ein zylindersymmetrisches Gehäuse 572 mit
einer Haupterstreckungsrichtung längs der Zylinderachse 573 auf.
An seinem einen axialen Ende weist das Gehäuse 572 einen radial
gedichteten Einlassstutzen 574 als Fluidzuleitung auf mit
einer zu der Zylinderachse 573 koaxial ausgerichteten Einlassbohrung 575.
An dem gegenüberliegenden
Ende des Gehäuses 572 befindet
sich ein ebenfalls radial gedichteter Auslassstutzen 576 als
Fluidableitung mit einem Anschlussgewinde 577 als Verbindungselement.
Der Auslassstutzen 576 sowie das Gewinde 577 weisen
eine Kernbohrung 578, die ebenfalls koaxial zu der Zylinderachse 573 des Gehäuses 572 ausgerichtet
ist. Durch die koaxiale Anordnung der Fluidzuleitung 574,
des Gehäuses 572 und
der Fluidableitung 576 ist die Strömungsrichtung innerhalb der
Filteranordnung 570 vollständig linear. Ferner treten
keine nennenswerten Verengungen des Querschnitts auf, so dass Verwirbelungen und
Geschwindigkeitsänderungen
des durch die Filteranordnung 570 strömenden Fluids weitestgehend vermieden
werden. Eine Anlagerung von festen Partikeln wird hierdurch unterdrückt.
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In
dem Gehäuse 572 sind
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
insgesamt drei flächenförmige Filterelemente
oder -scheiben 580, 581, 582 angeordnet.
Die Flächen
der Filterscheiben stehen senkrecht zu der Zylinderachse 573 und
somit zu der Strömungsrichtung
des Fluids. Auch diese Maßnahme bewirkt,
dass keine Umlenkung der Strömung
stattfindet. Die Filterscheiben 580 weisen vorzugsweise einen
ringförmigen
Trägerrahmen
und ein daran befestigtes bzw. darin eingespanntes Filtergewebe
als Filtermittel auf. Bei der in 5 gezeigten
Anordnung mehrerer solcher Filterscheiben 580, 581, 582 erweist
es sich als vorteilhaft, die Maschenweite des Gewebes in Strömungsrichtung
von einer Filterscheibe zur nächsten
jeweils zu verringern. Die Abstufung wird unter Berücksichtigung
der Korngröße der Partikel
dabei vorzugsweise dergestalt vorgenommen, dass herauszufilternde
Verunreinigungen oder Partikel mit zu großer Korngröße an jeder der Filterscheiben
in etwa gleichem Umfang abgeschieden werden. Hierdurch kann die
Standzeit der Filteranordnung insgesamt erhöht werden.
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Die
Filterscheiben 580, 581, 582 sind mittels Distanzhülsen 584, 585, 586 gleichmäßig in dem
Gehäuse 572 beabstandet
angeordnet. Die Distanzhülsen
und die Filterscheiben können
nach Entfernen des Einlassstutzens 574 aus dem Gehäuse 572 zum Zweck
der Reinigung oder des Austauschs herausgenommen werden. Durch die
Verwendung von Distanzhülsen
unterschiedlicher Länge
ist es möglich,
in dem Gehäuse 572 wahlweise
eine, zwei oder mehr Filterscheiben mit gleichen oder unterschiedlichen Abständen anzuordnen.
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In 6 ist die Filteranordnung 670 aus 5 in einem beispielhaften
erfindungsgemäßen System
zum Aufbringen von Fluid mit festen Partikeln eingesetzt. Genauer
gesagt handelt es sich bei der gezeigten Anordnung um eine dem System
zugeordnete Schmelz- und Fördervorrichtung 690.
In der Schmelz- und Fördervorrichtung 690 wird
in einen Tankabschnitt 691 in Form von Granulat oder Blöcken eingebrachter
Schmelzkleber aufgeschmolzen und mittels einer durch einen Motor
angetriebenen Pumpe 692 (z.B. Zahnradpumpe) in Richtung
der Filteranordnung 670 gefördert. Zwischen einer den Tank 691 und
die Pumpe 692 verbindenden Saugleitung 693 und
einer die Pumpe 692 und die Filteranordnung 670 verbindenden
Druckleitung 694 ist ein Ventil 695 und eine Bypassleitung 696 geschaltet.
Mit dem Ventil 695 lässt
sich der maximale Druck des Fluids einstellten, bei dem die Bypassleitung 696 geöffnet wird.
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Die
Druckleitung 694 ist parallel zu der Filteranordnung 670 ausgerichtet,
so dass auch im Übergang
von der Druckleitung zu der Filteranordnung keine Umlenkung des
Fluidstroms erzeugt wird. Anders als in dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel erweist es sich
als vorteilhaft, die Druckleitung 694 so anzuordnen, dass
sie mit der Unterseite der Einlassbohrung 575 des Einlassstutzens 574 fluchtet,
so dass sich keine festen Partikeln aufgrund der Schwerkraft in
einer andernfalls gebildeten Kavität absetzen können. In
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
weist die Druckleitung 694 zumindest im Bereich der sich
daran anschließenden
Fluidzuleitung 574 der Filteranordnung 670 denselben
Querschnitt auf wie die Einlassbohrung 575. Dies kann entweder
dadurch erzielt werden, dass die Druckleitung 694 längs der
Strömungsrichtung
kontinuierlich auf diesen Querschnitt aufgeweitet wird oder dass die
Druckleitung 694 durchgehend denselben Querschnitt wie
die Einlassbohrung 575 der Filteranordnung 670 aufweist.
In beiden Fällen
erfolgt kein abrupter Abfall der Strömungsgeschwindigkeit beim Übergang
von der Druckleitung zu der Filteranordnung und die Tendenz des
Fluids sich zu entmischen und die festen Partikeln abzulagern verringert
sich.
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Auslassseitig
ist an die Fluidableitung 576 der Filteranordnung 670 mittels
des Gewindes 577 ein Verbindungsschlauch 698 angeschlossen.
Dieser verbindet die Filteranordnung 670 mit der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Zwischen den Verbindungsschlauch 698 und die Düsenanordnung
sind üblicherweise
weitere Verbindungselemente geschaltet. Diese beinhalten Ventile
zur Steuerung des Auftragsvorgangs sowie eine Fluidzuführung, die
sowohl mit dem Verbindungsschlauch 698 als auch dem Verbindungskanal
der Düsenanordnung
kommuniziert. Der Verbindungsschlauch 698 ist im Fall dieses
Systems zum Auftragen eines Schmelzklebers beheizbar, damit auf
seinem Transportweg von der Schmelz- und Fördervorrichtung 690 zu
der Düsenanordnung
die optimale Verarbeitungstemperatur und somit Fließeigenschaften
beibehält.