DE10358221A1

DE10358221A1 - Rakelvorrichtung

Info

Publication number: DE10358221A1
Application number: DE2003158221
Authority: DE
Inventors: Eckhard Wozny
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-07-07
Also published as: EP1541761A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rakelvorrichtung (10, 20) zum Entfernen eines überschüssigen Auftragsmediums von einer laufenden Oberfläche (15) mit einem gegen die Oberfläche (15) drückenden Rakelelement (12, 30, 31), das in einer Halteeinrichtung lösbar fixiert ist. Die bisher bekannten Halteeinrichtungen erfordern einen relativ hohen Reinigungsaufwand, da sie leicht durch herunterlaufendes Auftragsmedium (M) verschmutzt werden. Deshalb weist die Rakelvorrichtung (10, 20) erfindungsgemäß eine eine Anziehungskraft zur Fixierung des Rakelelements (12, 30, 31) erzeugende Halteeinrichtung (11) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rakelvorrichtung zum Vergleichmäßigen oder Dosieren eines auf eine laufende Oberfläche aufgebrachten flüssigen oder pastösen Auftragsmediums, wobei die laufende Oberfläche bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn und bei indirektem Auftrag ein Auftragselement, beispielsweise eine Auftragswalze ist, welche das Auftragsmedium an die Materialbahn abgibt, mit einem gegen die laufende Oberfläche drückenden Rakelelement, welches an seinem Fußteil in einer Halteeinrichtung lösbar fixiert ist.

Zum Beschichten von Materialbahnen aus Papier- oder Karton mit einem Auftragsmedium, wie beispielsweise Streichfarbe, werden Einrichtungen (Auftragseinrichtungen innerhalb einer Streichmaschine bei der Herstellung und/oder Veredelung der Materialbahn) eingesetzt, bei denen das Auftragsmedium auf eine laufende Oberfläche aufgebracht wird. Diese laufende Oberfläche ist bei direktem Auftrag die Materialbahn selbst oder bei indirektem Auftrag ein Auftragselement, welches das Auftragsmedium an die Materialbahn abgibt.

Das Auftragen erfolgt dabei oftmals im Überschuss, weshalb die aufgebrachte Schicht auf das gewünschte Strichgewicht in g/m² mit einem sogenannten Rakelelement abgerakelt – sprich dosiert – werden muss.

Oftmals erfolgt der Auftrag aber auch nur in der Menge, die auf der Materialbahn verbleiben soll (1:1-Auftrag) und das besagte Rakelelement hat die Funktion, eine Vergleichmäßigung der aufgebrachten Schicht durchzuführen.

Aus dem Stand der Technik sind Rakelvorrichtungen bekannt.

Als Rakelelemente kommen elastische Rakelklingen oder rotierbare, in einem Rakelbett aufgenommene und von einer elastischen klingenartigen Halteleiste getragene Rollrakelstäbe in Frage.

In der Regel weist eine Rakelvorrichtung als Halteeinrichtung für das jeweilige Rakelelement eine Stützleiste, eine Klemmleiste und zumindest einen Klemmschlauch auf. Dabei wird das Rakelelement, d.h. das Fußteil der elastischen Rakelklinge oder der elastischen Halteleiste, zwischen Stützleiste und Klemmleiste eingespannt. Ein aufblasbarer Klemm- bzw. Druckschlauch sorgt für das Festspannen und Freigeben des Rakelelementes.

Bei diesen Rakelvorrichtungen werden jedoch die Stützleiste, die Klemmleiste und der Druckschlauch im Bereich der Einspannstelle durch abgestriffenes und herablaufendes Auftragsmedium stark verschmutzt. Diese Verschmutzungen führen zu hartnäckigen Verklebungen der Halteeinrichtung. Deshalb muss der Einspannbereich vor dem Einbringen des Rakelelementes sorgfältig gereinigt werden, um das ausgetauschte Rakelelement zuverlässig halten zu können. Dadurch wird der Wechsel des Rakelelements erheblich verzögert. Außerdem können die Teile der Halteeinrichtung jeweils so stark mit dem Rakelelement verklebt sein, dass ein Öffnen der Einspannstelle sehr mühsam und langwierig ist. Somit werden die Maschinenstillstandszeiten durch die aus dem Stand der Technik bekannten Rakelvorrichtungen in ungewolltem Maße verlängert.

In der DE 296 01 342 wird eine Rakelhalterung mit einer Halteleiste zur Aufnahme eines Rakelelements beschrieben. Die Halteleiste ist in einem Tragbalken mittels einem Magnet oder durch einen Unterdruck fixiert. Das Rakelelement ist mit Andrückschläuchen in der Halteleiste eingespannt.

Diese Anordnung kann jedoch keine Lösung zu dem oben genannten Problem geben, da das Auftragsmedium – wie oben beschrieben – zwischen dem Rakelelement und den Andrückschläuchen und zwischen dem Rakelelement und der Einspannstelle der Halteleiste eindringen und zu Verschmutzungen führen kann. Folglich sind auch hier längere Maschinenstillstandszeiten wegen eines erhöhten Reinigungsaufwandes zu erwarten.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Rakelvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass zukünftig die Maschinenstillstandszeiten, die für das Auswechseln des Rakelelements erforderlich sind, deutlich reduziert werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Rakelvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß die Halteeinrichtung eine solche ist, die eine Anziehungskraft zur Fixierung des Rakelelements erzeugt. Durch die Anziehungskraft zur Fixierung des Rakelelements entfällt die bisher erforderliche Einspannung zwischen zwei Einspannleisten, also zwischen Stütz- und Klemmleiste. Außerdem sind Klemm- bzw. Druckschläuche nicht mehr notwendig. Damit ist auch eine Verschmutzung der Einspannstelle zukünftig nicht möglich. Da das Rakelelement, d.h. sein Fußteil im fixierten Zustand den die Anziehungskraft erzeugenden Bereich der Halteeinrichtung verdeckt, kann der die Anziehungskraft erzeugende Bereich der Halteeinrichtung vom abgestriffenen und herunterlaufenden Auftragsmedium nicht verschmutzt werden. Somit sind keine zeitraubenden Reinigungsarbeiten mehr erforderlich. Maschinenstillstandszeiten werden beim Auswechseln des Rakelelements deshalb erheblich reduziert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass keine beweglichen Einspannleisten mehr benötigt werden, sodass das Rakelelement, insbesondere eine Rakelklinge, durch die Halteeinrichtung nicht mehr gequetscht werden kann.

Durch den Wegfall der beweglichen Einspannleisten wird außerdem Einbauraum gewonnen. Die Einspannleisten mussten das Rakelelement bisher von zwei Seiten halten. Jetzt genügt es für einen sicheren Halt des Rakelelements, wenn die Anziehungskraft von einer Seite auf das Rakelelement wirkt.

In einer besonderen Ausführungsform ist die Halteeinrichtung mit mindestens einem Permanentmagnet mit elektrischer Abschaltung und/oder mindestens einem Elektromagneten versehen. Der Permanent- und/oder Elektromagnet ist eine kostengünstige Alternative, um die Anziehungskraft zur Fixierung des Rakelelements zu erzeugen.

Der Permanent- und/oder der Elektromagnet kann sich über die ganze Breite der Materialbahn erstrecken. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Haltekraft, die das Rakelelement fixiert, gewährleistet.

In einer preiswerteren Alternative ist es jedoch auch möglich mehrere Permanent- und/oder Elektromagnete in einem bestimmten Abstand nebeneinander an oder in dem Stützelement anzuordnen. Dann sind die Abstände zwischen den Permanent- und/oder Elektromagneten so gewählt, dass das Rakelelement immer noch sicher von den Permanent- und/oder Elektromagneten gehalten wird.

Zweckmäßigerweise ist das Rakelelement bei Verwendung des mindestens einen Permanent und/oder Elektromagneten magnetisierbar.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Halteeinrichtung aus einer Vakuum-Spanneinrichtung bestehen. Dies ist eine kostengünstige Alternative, um ebenfalls eine Anziehungskraft zur Fixierung des Rakelelements zu erzeugen beispielsweise, wenn keine elektrischen Anschlussmöglichkeiten für einen Elektromagneten verfügbar sind.

Die Vakuum-Spannvorrichtung kann wenigstens eine Ansaugöffnung aufweisen. Diese Ansaugöffnung kann sich über die ganze Breite der Materialbahn oder auch der Maschine bzw. Rakeleinrichtung erstrecken bzw. eine etwas geringere Breite als die Materialbahn aufweisen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Haltekraft zur Fixierung des Rakelelements sichergestellt.

In einer kostengünstigen Alternative können mehrere Ansaugöffnungen in einem bestimmten Abstand nebeneinander im Stützelement angeordnet sein. Dann ist der Abstand zwischen den einzelnen Ansaugöffnungen so zu wählen, dass das Rakelelement dennoch sicher gehalten wird.

Um den Halt des Rakelelements zu optimieren, kann zwischen dem zu fixierenden Fußteil des Rakelelementes und der Stützleiste bzw. dem um die Ansaugöffnung verbliebenen Wandteil der Stützleiste eine Dichtung angeordnet sein.

Die Rakelvorrichtung ist außerdem bekanntermaßen mit mindestens einem Andrückelement zum Andrücken des Rakelelements gegen die Faserstoffbahn versehen.

Um das Andrücken gegen die Materialbahn mit einem bestimmten Anpressdruck einstellen zu können, ist das Andrückelement verstellbar. Zum feinfühligen Einstellen des Andrückelements und zum Halten des eingestellten Anpressdrucks eignet sich eine an sich bekannte Profilmatik. Dies wird mit einer Vielzahl und gleichmäßig über die Bahnbreite verteilt angeordneten Aktuatoren erreicht. Die Aktuatoren sind einzeln ansteuerbar, um die Funktion des Rakelelements über die Arbeitsbreite hinweg zu gewährleisten. Im einfachsten Fall können Verstellspindeln zur Einstellung der gewünschten Anpresskräfte verwendet werden. Dies ist außerdem eine sehr kostengünstige Lösung.

Damit eine Streicheinrichtung, die eine aus dem Stand der Technik bekannte Rakelvorrichtung aufweist, ebenfalls mit den Vorteilen der erfindungsgemäßen Rakelvorrichtung versehen werden kann, lässt sich die erfindungsgemäße Rakelvorrichtung auch nachträglich einbauen.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Streicheinrichtung, die erfindungsgemäß eine Rakelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rakelvorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht im Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Rakelvorrichtung;
2 eine zweite Ausführungsform einer Rakelvorrichtung.
1 zeigt eine Rakelvorrichtung 10, umfassend einen Rakelbalken B, der eine Halteeinrichtung 11 für ein Rakelelement 12 trägt. Die Halteeinrichtung 11 umfasst wiederum eine Stützleiste 13, in der ein Magnet 14 angeordnet ist. Der Magnet 14 erzeugt eine Anziehungskraft zur Fixierung des Rakelelements 12, das hier als eine elastische Streichklinge ausgebildet ist.
Das Rakelelement 12 hat die Aufgabe, von einer laufenden Oberfläche 15, die hier eine Faserstoffbahn aus Papier sein soll, das zuvor mit einer nicht dargestellten Auftragseinrichtung im Überschuss aufgebrachte Auftragsmedium M – beispielsweise Streichfarbe – abzustreifen. Die auf der laufenden Oberfläche bzw. Faserstoffbahn verbliebene Schicht ist in 1 mit S bezeichnet. Dadurch wird das auf der Papierbahn verbleibende, gewünschte Strichgewicht in g/m² erreicht.
Zur Aufnahme des Magneten 14 ist eine Ausnehmung 16 vorgesehen. Somit ist der Magnet 14 vor Verschmutzungen geschützt, untergebracht. Außerdem verdeckt das Rakelelement 12, d.h. die elastische Rakelklinge bzw. eine elastische Halteleiste für einen Rakelstab (wie in 2 gezeigt) an ihrem Fußteil 12a den Magneten 14, wodurch der Magnet 14 zusätzlich vor Verschmutzungen durch das überschüssige am Rakelelement 12 herunterlaufende Auftragsmedium M' geschützt ist. Folglich sind bei einem Wechsel des Rakelelements 12 keine aufwändigen Reinigungsarbeiten mehr durchzuführen, so dass die erforderlichen Maschinenstillstandszeiten auf ein Minimum reduziert werden. Der Magnet 14 kann ein Permanent- und/oder ein Elektromagnet sein. Der Magnet 14 kann sich über die ganze Breite der Faserstoffbahn 15 erstrecken. Dann liegt das Rakelelement 12 über der gesamte Breite der Faserstoffbahn 15 an dem Magneten 14 an, wodurch das Rakelelement 12 von dem Magneten 14 optimal gehalten wird. Es ist jedoch auch möglich, statt eines einzigen, sich über die gesamte Breite der Materialbahn 15 erstreckenden Magneten 14, mehrere einzelne in einem bestimmten Abstand nebeneinander angeordnete Magnete, entlang der Breite der Materialbahn 15 zu platzieren. Dann ist darauf zu achten, dass der Abstand der einzelnen Magnete zueinander in der Weise gewählt wird, dass das Rakelelement 12 zuverlässig von den Magneten 14 gehalten wird.
In einer zweiten Ausführungsform, die 2 zeigt, weist die Rakelvorrichtung – hier mit 20 bezeichnet – einen von einer ebenso wie bei 1 vorhandenen Ausnehmung 16 abzweigenden Ansaugkanal 25 auf. Der Ansaugkanal 25 ist mit wenigstens einer Ansaugöffnung 26 versehen, die in die Ausnehmung 16 übergeht. Da in dem Ansaugkanal 25 ein durch eine Vakuumpumpe 28 erzeugter Unterdruck herrscht, wird das Rakelelement 12, d.h. in dieser Variante gemäß 2 ist das die klingenartige Halteleiste 12' für einen, in einem Rakelbett 30 laufenden Rakelstab 31, beim Abstreifen des überschüssigen Auftragsmediums zuverlässig in seiner Position gehalten. Da der Ansaugkanal 25 ebenfalls in der Ausnehmung 16 vor einer Verschmutzung durch das herunterlaufende Auftragsmedium M' geschützt ist und durch das Fußteil 12a' die Halteleiste 12 verdeckt wird, können somit die Ansaugöffnung 26 und das Fußteil 12a', insbesondere im Einspannbereich – im Bereich der Ausnehmung 16 – nicht verschmutzen. Somit entfallen auch bei dieser Ausführungsvariante die die Maschinenstillstandszeiten verlängernden Reinigungsarbeiten. Um den Rakelstab 31 an seiner Halteleiste 12' optimal halten zu können, ist um die Ausnehmung 16 herum eine Dichtung 32 angeordnet. Der Ansaugkanal 25 erstreckt sich über die gesamte Breite der Materialbahn 15. Es ist jedoch auch möglich, mehrere (nicht dargestellte) schmalere Ansaugkanäle nebeneinander entlang der gesamten Breite der Bahn 15 anzuordnen.
Konstruktiv sind dabei verschiedene Ausführungen denkbar dergestalt, dass mehrere Ansaugkanäle 25 und mehrere Ansaugöffnungen 26 oder nur ein durchgehender Ansaugkanal 25 und mehrere Ansaugöffnungen 26 oder auch mehrere Ansaugkanäle 25 und nur eine einzige durchgehende Ansaugöffnung 26 vorhanden sind.
Außerdem weisen beide Varianten der Rakelvorrichtungen 10 und 20 mindestens ein Andrückelement 41 auf, mit dem der obere Bereich des Rakelelements 12 bzw.30/31 gegen die Faserstoffbahn 15 gedrückt wird. Um den Anpressdruck feinfühlig einstellen zu können und den eingestellten Anpressdruck halten zu können, ist eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Andrückelemente 41 mit Verstelleinrichtungen (Aktuatoren) vorteilhaft. Diese wirken dann in einzelnen Arbeitsbereichen.
Im Beispiel sind dafür Verstellspindeln 42 vorgesehen, die sich wie im Beispiel dargestellt, z. B. mit einem Handrad 43 betätigen lassen.
Das Andrucksystem funktioniert derart, dass durch unterschiedliche Einstellungen der Verstellspindeln 42 über die Breite der Faserstoffbahn 15 bzw. der gesamten Vorrichtung 10 bzw. 20 örtlich unterschiedliche Andruckkräfte an die Klingenspitze 12b bzw. den Rakelstab 31 über Rakelbett 30 weitergegeben werden.
Somit ist eine spezielle Strichquerprofilierung möglich, wodurch eine Korrektur von Ungleichmäßigkeiten im Strichquerprofil ( d.h. zur Erreichung einer gleichmäßigen Schicht S) möglich ist und die auch geregelt ablaufen kann.
Die Stellspindeln 42 lassen sich auch motorisch mittels entsprechender Stellmotoren ansteuern, regeln und justieren.

10, 20: Rakelvorrichtung
11: Halteeinrichtung
12: Rakelelement
12': Halteleiste
12a: Fußteil
12a': Halteleiste
13: Stützleiste
13b: Wandungsteil
14: Magnet
15: laufende Oberfläche, Materialbahn
16: Ausnehmung
25: Ansaugkanal
26: Ansaugöffnung
28: Vakuumpumpe
30: Rakelbett
31: Rakelstab
32: Dichtung
41: Andrückelement
42: Verstellspindeln
43: Handrad
B: Rakelbalken
M: Auftragsmedium
M': herunterlaufendes Auftragsmedium
S: Schicht

Claims

Rakelvorrichtung zum Vergleichmäßigen oder Dosieren eines auf eine laufende Oberfläche aufgebrachten flüssigen oder pastösen Auftragsmediums, wobei die laufende Oberfläche bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn und bei indirektem Auftrag ein Auftragselement, beispielsweise eine Auftragswalze ist, welche das Auftragsmedium an die Materialbahn abgibt, mit einem gegen die laufende Oberfläche drückenden Rakelelement, welches an seinem Fußteil in einer Halteeinrichtung lösbar fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (11) derart ausgebildet ist, dass sie eine Anziehungskraft zur Fixierung des Rakelelements (12, 12') erzeugt.
Rakelvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (11) eine Stützleiste (13) mit einer Ausnehmung (16) aufweist, in der mindestens ein Magnet (14) in Form mindestens eines Permanent- und/oder mindestens eines Elektromagnetes (14) angeordnet ist.
Rakelvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Magnet (14) im Wesentlichen über die ganze Breite der Materialbahn (15) erstreckt.
Rakelvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Magnete (14) in einem bestimmten Abstand nebeneinander angeordnet sind.
Rakelvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelelement (12) magnethaftbar ist.
Rakelvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (11) als Unterdruck-Einrichtung ausgebildet ist und dafür die Stützleiste (13) mit wenigstens einem von der Ausnehmung (16) abzweigenden Ansaugkanal (25) mit wenigstens einer Ansaugöffnung (26) versehen ist.
Rakelvorrichtung (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ansaugöffnung (26) zumindest über die ganze Breite der Materialbahn (15) erstreckt.
Rakelvorrichtung (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ansaugöffnungen (26) in einem bestimmten Abstand nebeneinander vorgesehen sind.
Rakelvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelelement (12) als rotierbarer Rakelstab (31) ausgebildet ist, der in einem Rakelbett (30) lagert, welches von einer klingenartigen Halteleiste (12') getragen ist und ein Fußteil (12a') aufweist, wobei zwischen dem Fußteil (12a') des Rakelelementes (12', 30, 31) und dem zugeordneten Wandungsteil (13b) der Stützleiste (13) eine Dichtung (32) angeordnet ist.
Rakelvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Andrückelement (41) zum Andrücken des Rakelelements (12, 30, 31) gegen die laufende Oberfläche bzw. die Materialbahn (15) versehen ist.
Rakelvorrichtung (10, 20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Andrückelement (41) bzw. eine Vielzahl von Andrückelementen (41) getrennt voneinander mit unterschiedlichen Kräften beaufschlagbar sind.
Rakelvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie in bestehende Einrichtungen nachträglich einbaubar ist.
Streicheinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Rakelvorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.