DE19729663A1

DE19729663A1 - Rakelvorrichtung

Info

Publication number: DE19729663A1
Application number: DE1997129663
Authority: DE
Inventors: Raimund Rembeck
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1999-01-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Rakelvorrichtung zum Dosieren eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Oberfläche, beispielsweise eine Warenbahn aus Papier oder Karton, oder auf eine Auftragswalze, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Rakelvorrichtung, die den Oberbegriff des Anspruches 1 bildet, ist aus der Offenlegungsschrift DE 44 02 226 A1 der Anmelderin bekannt. Diese Offenlegungsschrift zeigt eine Rakelvorrichtung mit einem Mittel zum Zuführen eines Auftragsmediums, einem Rakelelement zum maschinenbreiten Dosieren des Mediums auf eine laufende Oberfläche. Das Rakelelement weist entlang seiner Länge eine konvexe Wölbung entlang der Dosierfläche auf und die Dosierfläche ist strukturiert, indem eine Vielzahl von Vertiefungen oder auch Erhebungen angebracht sind. Die Dosierfläche selbst besteht aus einem flexiblen, biegeweichen Band, das über einen separaten Halter geführt wird. Das Band ist quer zur Laufrichtung bewegbar.

Aus der US-Patentschrift US 4,981,726 ist eine andere, Rakelvorrichtung bekannt. Diese Schrift zeigt eine Rakelvorrichtung mit einem Mittel zum Zuführen des Auftragsmediums und einem stabförmigen Rakelelement zum maschinenbreiten Dosieren des Mediums auf die laufende Oberfläche. Das Rakelelement ist frei drehbar in einer Halterung gelagert und verfügt über eine strukturierte Dosierfläche, mit einer Vielzahl von Vertiefungen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Rakelvorrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, dahingehend weiterzuentwickeln, daß der volumetrische Auftrag auf die vorbei laufende Oberfläche verbessert wird und die Wechselhäufigkeit des Rakelelements reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Demgemäß wird eine Rakelvorrichtung zum Dosieren eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Oberfläche, wie zum Beispiel einer Warenbahn aus Papier oder Karton, oder auf eine Auftragswalze, mit einem Mittel zum Zuführen des Auftragsmediums und einem Rakelelement zum Dosieren des Mediums im wesentlichen auf die gesamte Breite der laufenden Oberfläche, welches Rakelelement entlang seiner Länge eine konvexe Wölbung entlang seiner Dosierfläche aufweist und über eine strukturierte Dosierfläche, mit einer Vielzahl von Vertiefungen, verfügt, dahingehend weiterentwickelt, daß das Rakelelement um einen Schwenkwinkel schwenkbar gelagert und in einer beliebigen Stellung innerhalb des Schwenkwinkels fixierbar ist.

Diese schwenkbare Lagerung hat den Vorteil, daß das Rakelelement in seiner Stellung verändert werden kann, so daß die Berührungslinie mit der gegenüberliegenden Oberfläche über den gesamten Schwenkbereich verteilbar ist. Dieses führt zu einem verbesserten Verschleißverhalten und dazu, daß Kanten, die sich sonst bei einer gleichbleibenden Stellung des Rakelelements im Laufe der Zeit bilden, vermieden werden können. Aufgrund der gleichbleibenden Rundung des Rakelelementes ergibt sich letztendlich auch eine Vergleichsmäßigung des Auftragsverhaltens, sowohl über die Maschinenbreite hinweg als auch über die Benutzungsdauer des Rakelelementes betrachtet.

Gegenüber der vorgenannten US-Anmeldung mit dem rollenden Rakelstab liegt der Vorteil darin, daß die Dosierfläche an der gegenüberliegenden, laufenden Oberfläche entlanggleitet und damit zu einer verbesserten Gleichmäßigkeit des Auftrages führt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rakelvorrichtung kann darin liegen, die Größe der Vertiefungen der Dosierfläche, bezüglich der Tiefe und/oder Breite, abhängig vom Schwenkwinkel α, zu gestalten. Diese Ausführung ermöglicht es, die Dicke der Auftragsschicht einzustellen, indem ein bestimmter Schwenkwinkel gewählt wird, der mit einer bestimmten Größe der Vertiefungen der Dosierfläche korreliert. Beispielsweise kann die Tiefe der Vertiefungen in der Dosierfläche variieren, so daß dadurch der Zufluß an Auftragsmedium sich ändert. Ebenfalls kann die Breite der Vertiefung variiert werden, wodurch sich das Verhältnis von anliegender Dosierfläche zu den Lücken verändern wird, was ebenfalls zu einer Änderung der Dicke der aufgetragenen Schicht führt. Selbstverständlich kann auch eine Kombination der beiden obengeschilderten Varianten verwendet werden.

Bei den Vertiefungen in der Dosierfläche kann es sich um Rillen handeln, die beliebige Konturen aufweisen können. Die Tiefe der Rillen beziehungsweise Vertiefungen beträgt vorzugsweise zwischen 30 und 80 µm.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin liegen, die Vertiefungen so anzuordnen, daß sie in ihrer Längsrichtung einen Winkel β zur Laufrichtung der Warenbahn bilden. Vorteilhaft kann dieser Wert des Winkels β zwischen 0° und 20° liegen. Dieser schräge Verlauf der Vertiefungen in der Dosierfläche des Rakelelements führt weiterhin zu einer Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Auftrags auf eine Oberfläche. Die Ausgestaltungen der Vertiefungen können im Längsschnitt, insbesondere sinusförmig, stufenförmig oder V-förmig verlaufen, oder auch eine Kombination der Formen aufweisen.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin liegen, daß der Winkel β der Längsrichtung der Vertiefungen zur Laufrichtung der Warenbahn über den Schwenkbereich der Rakelvorrichtung einen unterschiedlichen Wert annimmt und damit einen gekrümmten Verlauf über die Auftragsoberfläche aufweist.

Der Schwenkbereich der Rakel kann vorteilhaft in einem Bereich zwischen ± 180°-± 30° um eine Mittelstellung betragen, wobei vorzugsweise ein Schwenkbereich von ca. ± 60° gewählt wird.

Vorteilhaft ist es, die Dosierfläche im wesentlichen als ein Zylindersegment auszugestalten, wobei der Durchmesser des Rakelelementes in vorteilhafter Weise zwischen 10 mm und 100 mm liegt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, als Material für die Rakel hochlegierte, nicht rostende Stähle, mit oder ohne Titanlegierung, zu verwenden. Ebenfalls vorteilhaft ist es, zumindest die Oberfläche der Dosierfläche mit Hartchrom oder Chromoxid (Keramik) zu beschichten, wobei die Beschichtung auf vorteilhafte Weise im Bereich zwischen 20 mµ und 400 mµ liegen soll.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Rakel kann neben der Schwenkbewegung der Rakel auch eine Oszillierung der Rakel quer zur Maschinenrichtung vorgesehen werden. Die Oszillierung sollte vorteilhaft einen Hub von 0 mm-100 mm betragen, mit einer vorteilhaften Hub-Geschwindigkeit von 0-50 mm/s.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rakelelement mit einem Ultraschall-Konverter (Sonotrode) ausgestattet werden, der vorteilhaft in einem Frequenzbereich von ca. 20 kHz arbeiten kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 und in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen dargestellt.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Fig. 1 + 2 schwenkbares Rakelelement mit Vertiefungen in der Dosierfläche im Querschnitt.

Fig. 3 Aufsicht auf die Dosierfläche eines Rakelelements mit Vertiefungen.

Fig. 4 Aufsicht auf ein Rakelelement mit schräglaufenden Vertiefungen.

Fig. 5 Aufsicht auf ein Rakelelement mit Vertiefungen unterschiedlicher Breite.

Fig. 6 Aufsicht auf ein Rakelelement mit gekrümmt verlaufenden Vertiefungen.

Fig. 7 Aufsicht auf ein Rakelelement mit gekrümmt verlaufenden Vertiefungen und zunehmender Breite der Vertiefung.

Fig. 8 Längsschnitte durch Rakelelemente mit unterschiedlicher Oberflächenkontur.

Eine schematische Darstellung eines Rakelelementes 1 im Querschnitt ist in der Fig. 1 dargestellt. Das Rakelelement 1 verfügt über eine Schwenkachse 3, um die das Rakelelement 1 mit seinem Schwenkwinkel α schwenkbar gelagert ist. Die Auftragsoberfläche 4 entspricht einem Zylindersegment, dessen Längsachse durch die Schwenkachse 3 des Rakelelementes verläuft. Auf diese Weise kann das Rakelelement um seinen Schwenkwinkel α geschwenkt werden, ohne gleichzeitig den Kontakt zur gegenüberliegenden Bahn, beziehungsweise der hier dargestellten Auftragswalze 6, zu verlieren. In der Dosierfläche 4 sind eine Vielzahl von Vertiefungen vorgesehen, die in die Laufrichtung 7 der Auftragswalze 6 verlaufen. Die Einschnittiefe t der Vertiefungen nimmt dabei von einer Tiefe t₁ kontinuierlich auf eine Tiefe t₂ in Laufrichtung ab. Diese Art der Gestaltung der Vertiefungen in dem schwenkbaren Rakelelement ermöglicht zusätzlich zu den obengeschilderten Vorteilen des Rakelelements, eine sehr einfache Einstellung des Streichgewichts und eine effektive Kompensation des stets auftretenden Rakelverschleißes.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Rakelelements aus Fig. 1 ist in der Fig. 2 dargestellt. In dieser Fig. 2 ist ebenfalls ein Rakelelement 1 zu sehen, das um eine Achse 3 mit dem Schwenkwinkel α schwenkbar gelagert ist. Das Rakelelement 1 verfügt über eine Dosierfläche 4, in der in Laufrichtung verlaufende Vertiefungen 5 eingelassen sind. Die Tiefe t der Vertiefung nimmt zunächst von einer Anfangstiefe t₁ kontinuierlich zu, bis der Anfangswinkel α₁ überstrichen wird. In dem danach folgenden Bereich des mittleren Winkels α₂ bleibt die Vertiefung mit ihrer Tiefe t konstant und nimmt schließlich im Bereich des Endwinkels α₃ wieder kontinuierlich bis auf die Endtiefe t₂ ab.

Diese Ausführung des Rakelelementes gestattet es, durch Verschwenken der Rakel im Bereich des mittleren Schwenkwinkels α₂, eine effektive und schnelle Verschleißkompensation durchzuführen, ohne gleichzeitig die Änderung der Einschnittiefe der Vertiefungen 5 berücksichtigen zu müssen.

Die Fig. 3 bis 7 zeigen unterschiedliche Aufsichten auf die Dosierfläche des Rakelelementes 1 mit unterschiedlichen Ausführungen der eingelassenen Vertiefungen 5.

Fig. 3 zeigt ein Rakelelement 1 mit seiner Dosierfläche 4 und der einfachsten Ausführung der Vertiefungen 5. Diese sind in gleichbleibender Breite parallel zur Laufrichtung angeordnet. Wird bei diesem Beispiel die Tiefe t der Vertiefung in Laufrichtung variiert, so kann durch Schwenken der Rakel auf einfache Weise ein unterschiedliches Strichgewicht eingestellt werden.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Fig. 3. Die Vertiefungen 5 weisen hierbei einen Winkel β gegenüber der Laufrichtung 7 auf.

Dies birgt den Vorteil, daß bei einem Schwenken der Rakel, der nicht bahnberührte Teil wechselt und somit eine Vergleichmäßigung des Auftrags gegeben ist.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der schwenkbaren Rakel 1, wobei hier die schrägverlaufenden Vertiefungen 5 sich zusätzlich zur Laufrichtung hin erweitern. Diese Ausführungsvariante ermöglicht es auf einfache Weise, durch Verschwenken der Rakel, das Verhältnis des Positivprofils der Dosierfläche zum Negativprofil der Dosierfläche einzustellen und damit die Dicke des Auftrags zu beeinflussen.

In den Fig. 6 und 7 sind ebenfalls Schwenkrakeln 1 in der Aufsicht auf die Dosierfläche 4 dargestellt, wobei die Vertiefungen 5 eine Krümmungsrichtung quer zur Maschinenrichtung aufweisen. In der Fig. 6 verlaufen die Vertiefungen parallel gekrümmt und mit gleichbleibender Breite, während in der Fig. 7 die gekrümmt geführte Vertiefung zur Laufrichtung hin eine Verbreiterung erfährt.

In der Fig. 8 sind verschiedene Ausführungsformen der Konturen der Vertiefungen 5 dargestellt. Die Konturen a und b zeigen einen Konturverlauf der Vertiefungen 5, im Längsschnitt mit im wesentlichen gekrümmten Konturverläufen. Dies bedingt, daß auch die Positivfläche selbst keine größere ebene Fläche darstellt, sondern nur linien- beziehungsweise punktförmig aufliegt. Die Teilfigur 8c zeigt eine im wesentlichen plane Oberfläche der Dosierfläche, mit kreisförmigen Einschnitten für die Vertiefungen 5.

Die Teilfigur 8d zeigt einen streng rechteckigen Konturverlauf der Vertiefungen 5, während die Fig. e und f einen V-förmigen Einschnitt der Vertiefungen darstellen.

Bezugszeichenliste

1

Rakelelement

3

Schwenkachse

4

Auftragsoberfläche

5

Vertiefungen

6

Auftragswalze

7

Laufrichtung
α Schwenkwinkel
α₁

Anfangswinkel
α₂

mittlerer Winkel
α₃

Endwinkel
β Winkel der Vertiefung gegen die Laufrichtung
t Tiefe der Vertiefung
t₁

Anfangstiefe
t₂

Endtiefe

Claims

1. Rakelvorrichtung zum Dosieren eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Oberfläche, beispielsweise eine Warenbahn aus Papier oder Karton, oder auf eine Auftragswalze (6), mit

1.1 einem Mittel zum Zuführen des Auftragsmediums zu
1.2 einem Rakelelement (1) zum Dosieren des Mediums in wesentlichen auf die gesamte Breite der laufende Oberfläche, wobei
1.3 das Rakelelement (1) entlang seiner Länge eine konvexe Wölbung entlang seiner Dosierfläche (4) aufweist und
1.4 über eine strukturierte Dosierfläche (4) mit einer Vielzahl von Vertiefungen verfügt,
dadurch gekennzeichnet, daß
1.5 das Rakelelement um einen Schwenkwinkel (α) schwenkbar gelagert und in einer beliebigen Stellung innerhalb des Schwenkwinkels (α) fixierbar ist.

2. Rakelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Vertiefungen (5) der Dosierfläche (4) bezüglich Tiefe und/oder Breite abhängig vom Schwenkwinkel (α) ist.

3. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierfläche (4) als Vertiefungen (5) Rillen aufweist.

4. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (5) in ihrer Längsrichtung einen Winkel (β) zur Laufrichtung (7) der Warenbahn und/oder Auftragswalze (6) bilden.

5. Rakelvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert für den Winkel (β) zwischen 0° und 20° liegt.

6. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Vertiefungen (5) im Längsschnitt quer zur Maschinenrichtung sinusförmig verläuft.

7. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Vertiefungen (5) im Längsschnitt quer zur Maschinenrichtung stufenförmig verläuft.

8. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Vertiefungen (5) im Längsschnitt quer zur Maschinenrichtung V-förmig verläuft.

9. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe und/oder Breite der Vertiefungen zumindest über einen Teilbereich des Schwenkwinkels (α) kontinuierlich zu- oder abnimmt.

10. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe und/oder Breite der Vertiefungen (5) zumindest über einen Teilbereich des Schwenkwinkels konstant bleibt.

11. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1- 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsoberfläche (4) im wesentlichen zylinderförmig ist.

12. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1- 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsoberfläche (4) im wesentlichen ein Zylindersegment ist.

13. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1- 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsoberfläche (4) über verschiedene Krümmungsradien verfügt.

14. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1- 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (5) der Auftragsoberfläche (4) zumindest teilweise parallel verlaufen.

15. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1- 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (5) der Auftragsoberfläche (4) zumindest teilweise geradlinig verlaufen.

16. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1- 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (5) der Auftragsoberfläche (4) zumindest teilweise gekrümmt verlaufen.

17. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1- 16, dadurch gekennzeichnet, daß am Rakelelement (1) ein Mittel zur Anregung der Auftragsoberfläche mit Ultraschall vorgesehen ist.

18. Rakelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1- 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel im Bereich von ± 180° bis ± 30°, vorzugsweise bei ca. ± 60°, um eine Mittelstellung liegt.