DE29607057U1 - Doctor blade - Google Patents
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Description
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Voith Sulzer Papiermaschinen GmbHVoith Sulzer Paper Machines GmbH
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89522 Heidenheim89522 Heidenheim
Die Erfindung betrifft eine Rakelklinge für eine Auftragsvorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a doctor blade for an application device for the direct or indirect application of a liquid or pasty medium onto a moving material web, in particular made of paper or cardboard, according to the preamble of claim 1.
In vielen Anwendungsfällen sind Auftragsvorrichtungen zum Beschichten einer laufenden Materialbahn mit einem flüssigen oder pastösen Medium in eine Vordosiereinrichtung und eine Enddosiereinrichtung unterteilt. Diese Vor- und Enddosiereinrichtungen sind einer umlaufenden Gegenfläche zugeordnet, die beispielsweise in Form einer rotierenden Walze oder in Form eines umlaufenden flexiblen Endlosbandes ausgebildet ist.In many applications, application devices for coating a moving web of material with a liquid or pasty medium are divided into a pre-dosing device and a final dosing device. These pre-dosing and final dosing devices are assigned to a rotating counter surface, which is designed, for example, in the form of a rotating roller or in the form of a rotating flexible endless belt.
Beim sogenannten direkten Auftrag des flüssigen oder pastösen Mediums wird dabei die laufende Materialbahn von dieser Gegenfläche gestützt und das aufzutragende Medium wird dabei direkt auf die Materialbahn aufgetragen und dosiert. Beim sogenannten indirekten Auftrag des flüssigen oder pastösen Mediums wird das Medium zunächst auf die Gegenfläche, also die Oberfläche einer Auftragswalze oder eines umlaufenden Endlosbandes, dosiert und von dort aus wird das Medium dann in der Regel in einem Preßspalt, durch den die laufendeIn the so-called direct application of the liquid or pasty medium, the running material web is supported by this counter surface and the medium to be applied is applied and dosed directly onto the material web. In the so-called indirect application of the liquid or pasty medium, the medium is first dosed onto the counter surface, i.e. the surface of an application roller or a rotating endless belt, and from there the medium is then usually applied in a press nip through which the running
Materialbahn hindurchgeführt wird, auf die Materialbahn übertragen.material web is passed through, is transferred to the material web.
In beiden Fällen (direkter oder indirekter Auftrag) trägt zunächst die Vordosiereinrichtung eine überschüssige Menge des flüssigen oder pastösen Mediums auf die Materialbahn bzw. die Auftragsfläche auf. Solche Vordosiereinrichtungen sind üblicherweise als Druckkammerauftragswerke mit Rollrakelstäben, Rakelleisten oder dergleichen, Freistrahldüsenauftragswerke, Schöpfwalzenauftragswerke, Sumpfauftragswerke oder in ähnlicher Weise ausgestaltet. Bei den in Durchlaufrichtung den Vordosiereinrichtungen im Abstand nachgeschalteten Enddosiereinrichtungen kommen neben Rollrakelstäben oder Rakelleisten häufig Rakelklingen zum Einsatz. Eine solche in der Enddosiereinrichtung angebrachte Rakelklinge räkelt dann als Abstreifklinge die zuvor aufgetragene Menge des flüssigen oder pastösen Mediums auf die gewünschte endgültige Auftragsmenge ab, d.h. es erfolgt die Fertigdosierung des Auftragsmediums.In both cases (direct or indirect application), the pre-dosing device first applies an excess amount of the liquid or pasty medium to the material web or the application surface. Such pre-dosing devices are usually designed as pressure chamber applicators with roller doctor rods, doctor strips or the like, free jet nozzle applicators, scoop roller applicators, sump applicators or in a similar way. In the final dosing devices, which are arranged at a distance downstream of the pre-dosing devices in the direction of flow, doctor blades are often used in addition to roller doctor rods or doctor strips. Such a doctor blade installed in the final dosing device then acts as a scraper blade to scrape off the previously applied amount of the liquid or pasty medium to the desired final application amount, i.e. the final dosing of the application medium takes place.
Beim Einsatz solcher Enddosiereinrichtungen mit Rakelklingen werden jedoch immer wieder Querstreifen beim aufgetragenen Mediums stromabwärts der Rakelklinge beobachtet. Solche Streifen in Querrichtung der Materialbahn bzw. der Auftragsfläche treten in Abständen auf und beeinträchtigen die Qualität des fertigen Auftrags auf der Materialbahn.However, when using such end-dosing devices with doctor blades, transverse stripes are repeatedly observed in the applied medium downstream of the doctor blade. Such stripes in the transverse direction of the material web or the application surface occur at intervals and impair the quality of the finished application on the material web.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Rakelklinge für eine Auftragsvorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn zu schaffen, mit der das Auftreten von Querstreifen beim fertigdosierten aufgetragenen Medium vermieden werden kann.The invention is therefore based on the technical problem of creating a doctor blade for an application device for the direct or indirect application of a liquid or pasty medium to a moving material web, with which the occurrence of transverse stripes in the fully dosed applied medium can be avoided.
Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß von einer Rakelklinge mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst.This technical problem is solved according to the invention by a doctor blade having the features of claim 1.
Bei Untersuchungen stellte sich heraus, daß die Querstreifen in Durchlaufrichtung der Gegenfläche bzw. der Materialbahn in regelmäßigen Abständen auftreten. Anhand der Durchlaufgeschwindigkeit und der Abstände wurde den Querstreifen eine Frequenz zugeordnet und dabei stellte sich heraus, daß die Querstreifenfrequenz im Bereich der Eigenfrequenz der Rakelklinge liegt. Anscheinend wird die Rakelklinge durch breitbandige Schwingungsanregungen, die wohl auf Unstetigkeiten beim Auftrag des Mediums durch die vorgeschaltete Vordosiereinrichtung zurückzuführen sind, zu einer Schwingung mit ihrer Eigenfrequenz angeregt.Investigations revealed that the transverse stripes appear at regular intervals in the direction of travel of the counter surface or the material web. A frequency was assigned to the transverse stripes based on the travel speed and the distances, and it was found that the transverse stripe frequency is in the range of the natural frequency of the doctor blade. The doctor blade is apparently excited to oscillate at its natural frequency by broadband vibration excitations, which are probably due to discontinuities in the application of the medium by the upstream pre-dosing device.
Erfindungsgemäß besteht nun die Lösung zur Vermeidung der unerwünschten Querstreifen darin, Schwingungen der Rakelklinge zu verhindern bzw. die Schwingungsamplituden soweit wie möglich zu verringern. Erfindungsgemäß ist dazu ein Schicht-Aufbau vorgesehen, der aus einer herkömmlichen Rakelklinge und einer darauf vorgesehenen Dämpfungsfolie bzw. einem Dämpfungsfilm besteht. Zusätzlich kann auf der Folie bzw. dem Film eine Gegenplatte vorgesehen sein. Durch diesen Schichtaufbau, bei dem die Rakelklinge mit einem Dämpfungselement in Form der Folie bzw. des Films und gegebenenfalls zusätzlich mit einem Massenelement in Form der Gegenplatte versehen wird, können auftretende Schwingungen an der Klinge minimiert und so Querstreifen beim fertig aufgetragenen Medium verhindert werden.According to the invention, the solution to avoid undesirable transverse stripes is to prevent vibrations of the doctor blade or to reduce the vibration amplitudes as much as possible. According to the invention, a layer structure is provided for this purpose, which consists of a conventional doctor blade and a damping foil or damping film provided on it. In addition, a counter plate can be provided on the foil or film. This layer structure, in which the doctor blade is provided with a damping element in the form of the foil or film and, if necessary, also with a mass element in the form of the counter plate, can minimize vibrations that occur on the blade and thus prevent transverse stripes in the finished medium that has been applied.
Zwar ist es allgemein in der Technik bekannt, Schwingungen durch den Anschluß eines schwingenden Bauteils über Dämpfungselemente an eine feste Masse zu dämpfen, etwa in der Kraftfahrzeugtechnik, wo der Motorblock über elastische Puffer an der Karosserie angelenkt ist oder bei Fußböden, die überIt is generally known in technology to dampen vibrations by connecting a vibrating component to a fixed mass via damping elements, for example in automotive engineering, where the engine block is connected to the body via elastic buffers, or in floors that are connected via
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eine Dämpfungsschicht am darunter befindlichen festen Fundament angebracht sind. Jedoch ist es ein neuartiger Gedanke, bei Auftragsvorrichtungen die Rakelklingen, die sich als schmale Bauteile über mehrere Meter erstrecken und einseitig eingespannt sind, auf ihrer einen Klingenfläche mit einer Dämpfungsfolie bzw. einem Dämpfungsfilm und darauf gegebenenfalls zusätzlich mit einer Gegenplatte zu belegen, um in dieser speziellen konstruktiven Einbausituation die Schwingungsamplituden zu minimieren.a damping layer is attached to the solid foundation underneath. However, it is a novel idea to cover the doctor blades in application devices, which extend as narrow components over several meters and are clamped on one side, with a damping foil or a damping film on one of their blade surfaces and, if necessary, also with a counter plate on top of that in order to minimize the vibration amplitudes in this special structural installation situation.
In zweckmäßigen Ausführungsformen besteht die Dämpfungsfolie bzw. der Dämpfungsfilm aus einem Werkstoff auf Kunststoffbasis und die Gegenplatte aus einem metallischen Werkstoff.In practical embodiments, the damping foil or damping film consists of a plastic-based material and the counter plate consists of a metallic material.
Vorzugsweise ist die Dämpfungsfolie bzw. der Dämpfungsfilm sowie die gegebenenfalls darauf angeordnete Gegenplatte auf derjenigen Klingenfläche vorgesehen, die der zugeordneten Gegenfläche, d.h. der Gegenwalze oder dem Endlosband abgewandt ist. Der Dämpfungsfilm oder die -folie und die Gegenplatte können aber auch auf der anderen Klingenfläche, also auf der der Gegenfläche zugewandten Seite angebracht sein. In diesem Fall wird bereits beim Auftreffen des flüssigen oder pastösen Mediums eine dämpfende Wirkung erzielt.Preferably, the damping foil or film and the counter plate arranged thereon, if applicable, are provided on the blade surface that faces away from the associated counter surface, i.e. the counter roller or the endless belt. The damping film or foil and the counter plate can also be attached to the other blade surface, i.e. on the side facing the counter surface. In this case, a damping effect is achieved as soon as the liquid or pasty medium hits it.
In einer vorteilhaften Ausführungsform bedeckt die Dämpfungsfolie oder der Dämpfungsfilm sowie die darauf angeordnete Gegenplatte im wesentlichen die gesamte Klingenfläche. Zweckmäßigerweise kann im Bereich der längsseitigen Klingenkante der Rakelklinge ein gewisser Streifen freigelassen werden, d.h. unbedeckt bleiben.In an advantageous embodiment, the damping foil or the damping film and the counter plate arranged thereon cover essentially the entire blade surface. A certain strip can expediently be left free, i.e. uncovered, in the area of the long-side blade edge of the doctor blade.
Anstelle einer durchgehenden Dämpfungsfolie bzw. Dämpfungsfilm und einer durchgehenden darauf angeordneten Gegenplatte kann in einer weiteren Ausführungsform die Folie bzw. der Film sowie die darauf angeordnete Gegenplatte in mehrerenInstead of a continuous damping foil or damping film and a continuous counter plate arranged on it, in a further embodiment the foil or film and the counter plate arranged on it can be arranged in several
Teilabschnitten vorgesehen sein. Bei Bedarf können also mehrere aufeinanderfolgende Folien- bzw. Filmabschnitte auf der Klingenfläche angeordnet sein und entsprechend dazu mehrere Gegenplattenabschnitte auf den Film- bzw. Folienabschnitten angebracht sein. Falls es zweckmäßig erscheint, können die mehreren Abschnitte in Intervallen vorgesehen sein, d.h. mit dazwischenliegenden unbedeckten Klingenflächenabschnitten.If necessary, several consecutive foil or film sections can be arranged on the blade surface and, correspondingly, several counterplate sections can be attached to the film or foil sections. If it seems appropriate, the several sections can be provided at intervals, i.e. with uncovered blade surface sections in between.
Die Verbindung zwischen Klingenfläche und Dämpfungsfolie bzw. Dämpfungsfilm sowie die Verbindung zwischen Dämpfungsfolie bzw. Dämpfungsfilm und Gegenplatte kann jeweils durch Verklebung oder auf ähnliche Weise hergestellt werden.The connection between the blade surface and the damping foil or damping film as well as the connection between the damping foil or damping film and the counter plate can be made by gluing or in a similar way.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an embodiment.
Die Figur zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rakelklinge in einer Einbausituation an einer Tragbalkenstruktur und mit einer zugeordneten Gegenwalze.The figure shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of the doctor blade according to the invention in an installation situation on a support beam structure and with an associated counter roller.
In der Fig. ist in einer vereinfachten, schematischen Darstellung eine Abstreifklinge 1 gezeigt, die in einer Tragbalkenstruktur 6, 7 eingespannt und einer rotierenden Gegenwalze 4 zugeordnet ist. Die Gegenwalze 4 rotiert in Pfeilrichtung und bildet im Beispiel eine Auftragswalze für einen indirekten Auftrag eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine (nicht gezeigte) Materialbahn, z.B. aus Papier, Karton oder einem Textilwerkstoff. Die Walzenoberfläche dient als Auftragsfläche und in der linken Bildhälfte ist darauf von einer (nicht gezeigten) Vordosiereinrichtung, etwa einem Druckkammerauftragswerk oder einem Freistrahldüsenauftragswerk, eine Schicht des aufzutragenden Mediums 5 aufgebracht worden.The figure shows a simplified, schematic representation of a stripping blade 1 which is clamped in a support beam structure 6, 7 and assigned to a rotating counter roller 4. The counter roller 4 rotates in the direction of the arrow and in the example forms an application roller for an indirect application of a liquid or pasty medium to a (not shown) material web, e.g. made of paper, cardboard or a textile material. The roller surface serves as an application surface and in the left half of the image a layer of the medium 5 to be applied has been applied to it by a (not shown) pre-dosing device, such as a pressure chamber application unit or a free jet nozzle application unit.
Auf derjenigen Klingenfläche der Abstreifklinge 1, die der Gegenwalze 4 abgewandt ist, also auf der in der Figur rechten Klingenfläche, ist eine Dämpfungsfolie 2 durch Verklebung befestigt. Dabei bedeckt die Dämpfungsfolie 2 praktisch die gesamte rückseitige Klingenfläche der Abstreifklinge 1, wobei lediglich im Bereich der Klingenkante IA ein schmaler Streifen der Klingenfläche unbedeckt ist. Auf die rückseitige, also der Abstreifklinge 1 abgewandte Fläche der Dämpfungsfolie ist eine Gegenplatte 3 durch Verklebung befestigt.A damping film 2 is glued onto the blade surface of the scraper blade 1 that faces away from the counter roller 4, i.e. the right-hand blade surface in the figure. The damping film 2 covers practically the entire rear blade surface of the scraper blade 1, with only a narrow strip of the blade surface being uncovered in the area of the blade edge IA. A counter plate 3 is glued onto the rear surface of the damping film that faces away from the scraper blade 1.
Die Dämpfungsfolie 2 besteht aus einem Kunststoffwerkstoff, während die Gegenplatte 3 aus einem Metallwerkstoff besteht. Anstelle einer Dämpfungsfolie 2 kann auch ein Dämpfungsfilm aufgetragen werden, etwa durch direktes Aufsprühen des Films. Ja nach Zweckmäßigkeit kann zuerst die Folie bzw. der Film auf die Klingenfläche aufgebracht werden und anschließend die Gegenplatte, oder die Folie bzw. der Film kann zunächst auf die Gegenplatte aufgebracht werden und dieses Zweischichtenbauteil kann dann mit der Klingenfläche verbunden werden.The damping foil 2 is made of a plastic material, while the counter plate 3 is made of a metal material. Instead of a damping foil 2, a damping film can also be applied, for example by directly spraying the film on. Depending on the practicality, the foil or film can first be applied to the blade surface and then the counter plate, or the foil or film can first be applied to the counter plate and this two-layer component can then be connected to the blade surface.
Zur Regelung der Anpreßkraft der Abstreifklinge zur Gegenwalze 4 hin ist eine Andrückleiste 8 vorgesehen, die über (nicht gezeigte) Verstelleinrichtungen in ihrer Andrückkraft zonenweise über die Länge der Abstreifklinge 1 einstellbar ist.To regulate the contact pressure of the stripping blade towards the counter roller 4, a pressure bar 8 is provided, the contact pressure of which can be adjusted zone by zone over the length of the stripping blade 1 using adjustment devices (not shown).
Der in der bezüglich der Klingenkante IA linken Bildhälfte aufgetragene Beschichtungsfilm an flüssigem oder pastösem Medium 5 wird dann durch die Abstreifklinge 1 auf eine gewünschte endgültige Beschichtungsmenge abgerakelt. Das heißt, die zunächst aufgetragene überschüssige Beschichtungsmenge an Medium 5 wird von der Klingenkante IA auf die gewünschte Menge abgestreift und dabei wird derThe coating film of liquid or pasty medium 5 applied in the left half of the image with respect to the blade edge IA is then scraped off by the scraper blade 1 to a desired final coating amount. This means that the initially applied excess coating amount of medium 5 is scraped off by the blade edge IA to the desired amount and in the process the
verbleibende Beschichtungsfilm geglättet. Durch den erfindungsgemäßen Drei-Schicht-Aufbau in Form der Abstreifklinge 1, der Dämpfungsfolie 2 und der Gegenplatte 3 werden unerwünschte Eigenfrequenzschwingungen der Abstreifklinge 1 auf minimale Schwingungsamplituden gedämpft, so daß bei dem in der bezüglich der Klingenkante IA rechten Bildhälfte dargestellten, fertigdosierten Beschichtungsfilm an Medium 5 keine unerwünschten Querstreifen auftreten, die sonst bei der späteren Übertragung des Mediums auf die Materialbahn, in der Regel in einem (nicht gezeigten) Walzenpreßspalt, auf der Materialbahn sichtbar wären.The remaining coating film is smoothed out. The three-layer structure according to the invention in the form of the stripping blade 1, the damping foil 2 and the counter plate 3 dampens undesirable natural frequency vibrations of the stripping blade 1 to minimal vibration amplitudes, so that no undesirable transverse stripes occur in the fully dosed coating film on medium 5 shown in the right half of the image with respect to the blade edge IA, which would otherwise be visible on the material web during the subsequent transfer of the medium to the material web, usually in a roller press nip (not shown).
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