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Einrichtung zum Auftragen von Leim.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zugrundeliegenden Art.
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Eine solche Einrichtung ist aus der US-PS 3 595 2o4 bekannt. Sie
dient zum Auftragen von Leimstreifen auf Papierbahnen. Der Anwendungsbereich derartiger
Einrichtungen ist jedoch keineswegs darauf beschränkt. Unter "Leim" sollen sämtliche
Arten von Bindemitteln verstanden werden, die in flüssiger oder pastenförmiger Konsistenz
aufgetragen werden können. Sie können nach dem Auftrag auf die Bahn selbstklebend
sein oder zur Herbeiführung der Klebeverbindung einer Anfeuchtung oder Erwärmung
bedürfen. Auch die Bahnen sind weitgehend beliebig. Neben Papier kommen auch Vliesstoffe
in verschiedenen Dicken, Folien und dergleichen in Betracht. Der Ausdruck "Bahn"
umfaßt auch eine Folge von einzelnen Flächengebilden aus solchen Materialien.
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Bei der bekannten Ausführungsform besteht die Ventilanordnung aus
einem pneumatisch betätigten Zweistellungs-Schieberventil, bei welchem in die Schieberbohrung
einerseits die zur Austrittsdüse führende Austrittsbohrung, andererseits eine mit
der Zuleitung verbundene Bohrung und in axialem Abstand davon die mit der Rückleitung
verbundene Bohrung münden. In der ersten Stellung ist die Austrittsbohrung mit der
Zuleitung, in der zweiten Stellung mit der Rückleitung verbunden.
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Solange sich der Schieber in der ersten Stellung befindet, tritt Leim
an der Austrittsdüse auf die Bahn aus, und sobald der Schieber in die zweite Stellung
verlagert wird, wird die Austrittsbohrung vom Schieber überdeckt und der durch die
Zuleitung ankommende Leimstrom durch eine entsprechende Ausnehmung in dem Schieber
in die zur Rückleitung führende Bohrung umgelenkt. In der Rückleitung sitzt eine
Drosselstelle, so daß der Leim auf dem Weg durch die Rückleitung den gleichen Strömungswiderstand
erfährt wie auf dem Weg durch die Austrittsdüse.
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Der Grund für diese Konstruktion besteht darin, daß die Strömungsverhältnisse
stationär gehalten wer können und die Pumpe stetig weiterlaufen kann, ohne daß sich
nennenswerte Druckschwankungen ergeben.
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Ohne diese Anordnung würde bei einem Verschließen der Austrittsbohrung
die Pumpe in der Zuleitung einen erheblichen Druck aufbauen, der sich bei einem
anschließenden öffnen der Austrittsbohrung in einer vergrößerten Leimabgabe durch
die Austrittsdüse mit nachfolgenden Abfall entsprechend der Normalisierung der Druckeinstellung
äußern würde. Die geschilderte Konstruktion ermöglicht also eine präzisere Einstellung
der Leimmenge pro Zentimeter über die Leimspurlänge.
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Aus Gründen der Platzverhältnisse an den Auftragsmaschinen ist es
häufig nicht möglich, den Leimbehälter in unmittelbarer Nähe der Auftragsstellen
anzuordnen. Vielmehr ist es notwendig, den Leimbehälter irgendwo in der Nähe der
Maschine unterzubringen, wo der erforderliche Raum zur Verfügung steht, und den
sich ergebenden Abstand von einigen Metern durch entsprechende Verlängerungen der
Zuleitung und der Rückleitung zu überbrücken.
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Diese sind als beheizte Schlauchleitungen ausgebildet, so daß die
Frage der Temperaturverluste nicht so gravierendist Dünnflüssige Leime lassen sich
durchaus auch mit Schlauchlängen von 5 m bis 6 m verarbeiten.
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Problematisch werden derartige Leitungslängen jedoch bei höherviskosen
Leimen durch den dabei bei der Strömung längs der Leitung auftretenden stärkeren
Druckabfall. Zwar könnten bei stationären Verhältnisser die erforderlichen Drücke
am Düsenkopf noch erzielt werden, indem der Arbeitsdruck der am Leimbehälter sitzenden
Pumpe entsprechend erhöht werden. Sehr hohe Pumpendrücke sind jedoch grundsätzlich
unerwünscht, weil natürlich auch die gesamte bewegliche Leitungsanordnung entsprechend
druckfest ausgelegt werden muß. Auch eine wesentliche Vergrößerung der Schlauchquerschnitte
kommt aus einer Reihe von Gründen nicht in Betracht.
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Es ist daher bereits versucht worden, mit niedrigeren Drücken in
der Pumpe am Leimbehälter auszukommen, indem in den Düsenkopf eine zweite Pumpe
gesetzt wird. Allerdings handelte es sich dabei nicht um eine Einrichtung der dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art. Die
zweite Pumpe
erhöht den Druck im letzten Teil der Förderstrecke auf das erforderliche Maß und
gestattet es, den Ausgangsdruck der ersten Pumpe entsprechend abzusenken.
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Zusätzliche Schwierigkeiten treten jedoch auf, wenn es sich um eine
nicht stationäre Arbeitsweise handelt, d.h. wenn die Laufgeschwindigkeit der zu
beleimenden Bahn erhöht bzw. abgesenkt wird. Solche Fälle kommen in der Praxis durchaus
häufig vor, weil die Maschinen, an denen die Auftragseinrichtung eingesetzt ist,
im Anschluß an die Auftragsstation weitere Stationen aufweisen, in denen zum Teil
recht verwickelte Vorgänge wie Falzen, Doppelungen, Aufstellen, Schneiden, stattfinden.
Dabei kann es immer wieder zur Störungen kommen, die ein kurzzeitiges Stillsetzen
der Maschine zur Behebung der Störung erzwingen. Ältere Maschinen benötigen zum
Wiederanfahren auf volle Arbeitsgeschwindigkeit einen recht langen Zeitraum von
größenordnungsmäßig 30 Sekunde dem die Auftragseinrichtung noch folgen kann Es sind
aber auch neuere Maschinen auf dem Markt, bei denen das Hochfahren in einer wesentlich
kürzeren Zeit von nur wenigen Sekunden erfolgt. In diesem kurzen Zeitraum muß auch
der Druck am Düsenkopf von einem sehr geringen Wert, der dem Stillstand entspricht,
auf den der vollen Arbeitsgeschwindigkeit entsprechenden Wert von größenordnungsmäßig
30 Bar steigerbar sein, wenn über den ganzen Geschwindigkeitsbereich eine gleichbleibende
Belegung der Leimspur mit Leim vorhanden sein soll. Es muß ja bei der höheren Arbeitsgeschwindig
keit die für eine bestimmte Leimspurlänge benötigte
Leimmenge in
einer viel kürzeren Zeit durch die Austrittsdüse hindurchgepreßt werden, was die
entsprechende Druckerhöhung erfordert. Mit Ausführungsformen nach dem Oberbegriff
läßt sich eine solche rasche Druckerhöhung am Düsenkopf nicht erzielen, weil es
wegen der hohen Viskosität des Leims viel zulange dauert, bis eine Druckerhöhung
an der am Leimbehälter sitzenden Pumpe am Düsenkopf angekommen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der dem
Oberbegriff entsprechenden Art so auszugestalten, daß sie auch beim Arbeiten mit
höherviskosen Leimen eine rasche Drucksteigerung im Düsenkopf ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten
Merkmale gelöst. Die in anderem Zusammenhang bekannte zweite Pumpe vermeidet es,
daß zur Erzielung einer ausreichenden Drucksteigerungsgeschwindigkeit im Düsenkopf
mit unmäßigen Druckerhöhungen in der Pumpe am Leimbehälter gearbeitet werden muß.
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Die Ventilanordnung mit der Rückleitung gewährleistet es, daß die
Bewegung der Leimspur mit Leim auf ihrer ganzen Länge gleichmäßig ist und am Anfang
keine Verdickung auftritt. Für die Erfindung wesentlich ist jedoch, wie diese Ventilanordnung
relativ zur zweiten Pumpe angeordnet wird. Die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet,
daß die zweite Pumpe ständig, also auch wenn die Austrittsdüse keinen Leim abgibt,
unter dem Vordruck der am Leimbehälter angeordneten ersten Leimpumpe steht. Auf
diese Weise kann die zweite, dem Düsenkopf zugeordnete Pumpe eine durchaus
rasche
Drucksteigerung entsprechend ihrer Drehzahl zunahme bewerkstelligen.
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Die Bedeutung dieser nur scheinbar geringfügigen Maßnahme wird im
Vergleich zu dem anderen Fall sinnfällig, in welchem die Ventilanordnung vor der
zweiten Pumpe angeschlossen ist. Dabei ist die zweite Pumpe vorübergehend immer
wieder drucklos und muß den erforderlichen Arbeitsdruck aus einem sehr niedrigen
oder überhaupt keinem Vordruck aufbauen, was einer schnellen Arbeitsweise und insbesondere
einer Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit hinderlich ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Gesamtplan der Einrichtung; Fig. 2
zeigt einen Schnitt durch einen Düsenkopf.
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Die als Ganzes mit loo bezeichnete Auftragseinrichtung nach Fig.
1 umfaßt einen Leimbehälter 1, der mit Heizregistern 2 und geeigneten Wärmeleitkörpern
versehen ist und den in dem Leimbehälter 1 befindlichen Leim auf einer erhöhten,
größenordnungsmäßig zwischen 100°C und 2000C liegenden Temperatur zu halten vermag.
Die Temperatur wird an einem digitalen Temperaturanzeiger 3 abgelesen.
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Der Leimbehälter 1 versorgt zwei Arbeitsstellen d.h. der Leim wird
aus ihm zwei Düsenköpfen 10 zugeführt, deren Pumpen- und Leitungsanordnungen untereinander
identisch sind. Natürlich können im Bedarfsfall auch mehr als zwei Düsenköpfe angeschlossen
werden.
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Der heiße Leim gelangt aus dem Leimbehälter 1 zunächst in eine Zahnradpumpe
4 und wird von dieser unter einem gesteuerten Druck durch einen Filter 5 und in
eine Leitung 6 gefördert, von der er in eine zweite Pumpe 7 übertritt, die unmittelbar
an oder in dem Düsenkopf 10 angeordnet oder jedenfalls nur über eine kurze Zuleitung
6' mit diesem verbunden ist. Die Pumpe 7 erhält von der Pumpe 4 einen Vordruck,
der schon geregelt ist und beispielsweise von dem Füllstand in dem Leimbehälter
1 nicht mehr abhängt.
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Wegen dieser definierten Eingangsverhältnisse kann die Pumpe 7 als
Dosierpumpe arbeiten und eine zeitlich sehr genau bestimmte Leimmenge an dem Düsenkopf
lo abgeben.
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In dem Düsenkopf 10 wird der Leim entweder über die Austrittsdüse
8 auf die gemäß Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene sich bewegende BahnB abgegeben
oder aber, wenn die Leimspur auf der Bahn B beendet sein soll, über die Rückleitung
9 in den Leimbehälter zurückgeleitet. Die Umsteuerung von der Austrittsdüse 8 auf
die Rückleitung 9 erfolgt nach Maßgabe des gewünschten Leimmusters in Abhängigkeit
von der Laufgeschwindigkeit der Bahn.
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In dem Ausführungsbeispiel sind auf beiden Seiten der Bahn B gleiche
Leimmuster erwünscht und werden daher die den beiden Seiten zugeordneten Pumpe 4,4
bzw. 7,7 gemeinsam angetrieben.
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Zur Vermeidung schädlicher Uberdrücke bei Betriebsstörungen ist zwischen
den Pumpen 4 und 7
ein Uberdruckventil 11 vorgesehen. An der tiefsten
Stelle des Leimbehälters 1 bzw. des Filters 5 ist außerdem ein Anschlußventil 12
zum Abpumpen des Leims bei der Entleerung der Anlage angeordnet.
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Die Leitungen sind in Fig. 1 nur schematisch als Linien dargestellt.
In Wirklichkeit handelt es sich bei den Leitungen 6, 6' und 9 um beheizte Schlauchleitungen,
die eine Abkühlung des Leims beim Transport verhindern.
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In Fig. 2 ist einer der Düsenköpfe 10 im einzelnen dargestellt. Er
umfaßt ein Gehäuse 13, in welches die Leitung 6' an einem Anschluß 14 mündet. Der
Leim durchsetzt dann einen Filter 15 und passiert anschließend einen Wärmetauscher
16, der durch geeignete Heizregister beheizt ist und aus einem zylindrischen Körper
aus gut wärmeleitendem Metall besteht, der eine Vielzahl von Längsbohrungen 17 aufweist,
durch den der Leim hindurchtritt und in dem er wirkungsvoll und gleichmäßig und
lokale Uberhitzungen auf die gewünschte Austrittstemperatur aufgeheizt wird. Die
Temperatur wird durch einen Temperaturfühler 18 ermittelt, dessen elektrisches Signal
über eine Leitung 19 einem digitalen Temperaturanzeigegerät 20 (Fig. 1) zugeleitet
wird.
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In Strömungsrichtung gesehen hinter dem Wärmetauscher 16 verzweigt
sich die Leimführung in zwei Kanäle 21, 22,die zu zwei außen an das Gehäuse 13 angesetzten
untereinander gleichen Leimventilen 30
führen.
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Jedes Leimventil 30 umfaßt einen zylindrischen Ventilschieber 31,
der mit seiner konischen Spitze mit einem die Austrittsöffnung 32 umgebenden ringförmigen
Dichtsitz 33 zusammenwirkt, der der Austrittsstelle 34 der Austrittsdüse 8 nahegelegen
ist.
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Der Ventilschieber 31 wird durch die Feder 35 gegen den Dichtsitz
33 gedrückt. Auf der Seite der Feder 35 besitzt der Ventilschieber 31 einen im Durchmesser
vergrößerten Kolben 36, der in einem in dem Gehäuse des Leimventils 30 ausgebildeten
Zylinderraum 37 verschiebbar ist, in welchen über einen Anschluß 38 Druckluft einleitbar
ist, mittels deren der Kolben 36 gegen die Kraft der Feder 35 angehoben und der
Ventilschieber 31 von dem Dichtsitz 33 abgehoben werden kann, so daß Leim aus der
Austrittsdüse 8 austritt. Der Leim steht in den Kanälen des Düsenkopfes 10 unter
dem von der Pumpe 7 erzeugten Druck in der Größenordnung von 10 bis 50 Bar, so daß
es nur eines Hubes des Ventilschiebers 31 von wenigen zehntel Millimetern bedarf,
um die gewünschte Leimmenge austreten zu lassen.
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Das in Fig. 2 obere Leimventil 30 unterscheidet sich von dem unteren
Leimventil 30 nur dadurch, daß statt der Austrittsdüse 8 ein einen entsprechenden
Strömungswiderstand aufweisendes Zwischenstück 40 sowie eine entsprechend abgewandelte,
als Anschlußstück für die Rückleitung 9 ausgebildete Gewindekappe 41 vorgesehen
sind.
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Wenn an dem Anschluß 38 des unteren Leimventils 30 Druck herrscht,
ist der Durchfluß an dem Dichtsitz 33 geöffnet und strömt Leim über den Kanal 21
aus. In dieser Phase ist der Anschluß 39 des oberen Leimventils 30 drucklos. Wenn
aber der Anschluß 39
Druck führt, ist der Anschluß 38 drqcklos
und das Leimventil 30 geschlossen. Der Leim strömt:dann über den Kanal 22 in die
Rückleitung 9 ab. Der Strömungswiderstand in dem oberen Leimventil 30 ist der gleiche,
wie er vorher in dem unteren Leimventil 30 vorgelegen hat, so daß sich durch das
Umschalten keine Druckänderung oder Druckstöße ergeben und der Leim den Düsenkopf
10 und das Leitungssystem 6, 6'; 9 stetig durchsetzt.
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Wesentlich ist, daß die Umsteuerung des Leims in die Fückleitung
9, in Strömungsrichtung gesehen, hinter der Zahnradpumpe 7 und nicht etwa davor
erfolgt.
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Im letzteren Fall wäre nämlich die Zahnradpumpe 7 bei umgesteuertem
Leim ohne Vordruck, was beim Zurücksteuern des Leims in die Austrittsdüse 8 einen
verzögerten Druckaufbau zur Folge hätte. Bei der gezeigten Anordnung jedoch verbleibt
die Zahnradpumpe 7 jedoch dauern unter dem Vordruck der Zahnradpumpe 4 und kann
somit die Arbeitsgeschwindigkeit sehr rasch und ohne zwischenze itl iches "Wegsacken"
oder "Nachhinken" des Leimdrucks gesteigert werden.