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Dosiervorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zum Aufbringen eines
fließfähigen Beschichtungsmaterials auf ein Trägermaterial, mit einer langgestreckten
Verteilerkammer mit schlitzförmigem Auslaß und einer in Fließrichtung hinter dem
Auslaß angeordneten Schlitzrakeldüse aus zwei parallelen Lippen.
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Es ist bekannt, Materialbahnen aus Folie, Papier oder einem anderen
Trägermaterial unter Verwendung einer Schlitzrakeldüse mit heißschmelzenden Materialien
zu beschichten. Derartige Beschichtungsmaterialien sind beispielsweise Heiß schmelzkleber,
thermoplastische Funststoffe, Bitumen o.dgl. Beim Beschichten von Trägermaterialien
hat sich die Behandlung und insbesondere die Dosierung des heiß schmelzenden Beschichtungsmaterials
als außerordentlich schwicrig erwiesen.
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Die Beschichtungsmaterialien werden zumeist in einem zähflüssigen
Zustand aufgetragen, wobei insbesondere im Rakelspalt der Schlitzrakeldüse extrem
hohe Scherkräfte
auftreten können, die sich hauptsächlich auf die
in Transportrichtung des Trägermaterials zurücklieyende Lippe auswirken. Infolge
der hohen Scherkräfte und der anderweitigen Beschichtungsbedingungen ist eine genaue
Dosierung der Auftragsmenge des Beschichtungsmaterials sehr schwierig. Bei den bekannten
Dosiervorrichtungen erfolgt die Änderung der Dosiermenge durch Verstellung der Weite
des Rakelspaltes zwischen den parallelen Lippen. Infolge der komplexen Druck- und
Fließbedingungen des Beschichtungsmaterials können sehr kleine Änderungen der Weite
des Rakelspaltes bereits zu erheblichen Anderungen der Dosiermenge führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiervorrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die eine sehr genaue Bemessung der Auftragsstärke
des Beschichtungsmaterials durch Feineinstellung ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Verteilerkammer ein drehbar gelagertes, an einem Ende an eine Zulaufleitung angesetztes
Rohr ist, daß das Rohr über nahezu seinen gesamten Umfang von einem Gehäuseblock
eng umschlossen ist und daß der Gehäuseblock eine sich über einen Teil des Rohrumfangs
erstreckende, sich in Umfangsrichtung radial erweiternde Ausnehmung aufweist, die
in die Schlitzrakeldüse mündet.
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Hierbei fließt das aus der Verteilerkammer bzw. dem Inneren des Rohres
durch den schlitzförmigen Auslaß radial austretende Beschichtungsmaterial in die
sich erweiternde Ausnehmung ein. In Abhängigkeitvon der Drehstellung des Rohres
ist die Weite der Drosselstelle, die an der Mündung des schlitzförmigen Auslasses
in die Ausnehmung gebildet wird, veränderbar,
so daß in Fließrichtung
vor der Schlitzrakeldüse ein spaltförmiges Drosselelement zur Mengenregulierung
angeordnet ist. Auf diese Weise können durch Verdrehen des Rohres der Beschichtungsdruck
und die Menge des Beschichtungsmaterials an der Schlitzrakeldüse variiert werden.
Da die Ausnehmung sich in Umfangsrichtung stetig erweitert, erfolgt bei Drehung
des Rohres eine Feinverstellung der Dosiermenge. Dabei ist davon auszugehen, daß
der Zuführdruck, mit dem das Beschichtungsmaterial der Dosiervorrichtung von einer
Pumpe oder einer anderen Druckliefervorrichtung zugeführt wird, konstant ist.
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Obwohl das Rohr so weit verstellt werden kann, daß sein schlitzförmiger
Auslaß den Bereich der Ausnehmung des Gehäuseblocks verläßt und dadurch vollständig
verschlossen wird, dient das Rohr nicht nur als Ventil zum Öffnen und Schließen
des Durchgangs von der Verteilerkammer zur Schlitzrakeldüse, sondern zusätzlich
zur Feinverstellung und genauen Dosierung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens
eine der Lippen der Schlitzrakeldüse zur Veränderung der Spaltbreite des Rakelspaltes
an dem Gehäuseblock verschiebbar angebracht.
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Hierbei wird durch Veränderung der Weite des Rakelspaltes eine Grobeinstellung
der Stärke der aufzubringenden Beschichtung durchgeführt, wobei diese Grobeinstellung
anhand bekannter Kriterien rechnerisch ermittelt werden kann.
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Die Feineinstellung erfolgt durch Drehen des Rohres bzw.
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durch Veränderung der der Schlitzrakeldüse im Fließweg vorgeordneten
spaltförmigen Drosselstelle.
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Zweckmäßigerweise ist die verschiebbare Lippe über einen Spindelmechanismus
von außen bewegbar. Diese Bewegung kann durch Drehen eines Handrades oder auch durch
einen Servoantrieb ausgeführt werden. Wichtig ist, daß die Positionierung der verschiebbaren
Lippe bzw. die Bemessung des Rakelspaltes der Schlitzrakeldüse mit hoher Genauigkeit
erfolgt. Daher sollte der verwendete Antriebsmechanismus möglichst spielfrei sein
und eine genaue Feineinstellung ermöglichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Spindelmechanismus
eine an dem Gehäuseblock gelagerte parallel zu dem Spalt verlaufende Spindel auf,
die in Eingriff mit mindestens zwei Keilstücken steht und die Keilflächen der Keilstücke
wirken jeweils mit einer Keilfläche der bewegbaren Lippe zusammen.
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Hierdurch wird eine genaue verkantungsfreie Verstellung der bewegbaren
Lippe erreicht und es wird sichergestellt, daß die Spaltbreite über die gesamte
Spaltlänge hinweg gleichmäßig ist.
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Die Keilstücke können an der bewegbaren Lippe der Schlitzrakeldüse
in keilförmigen Ausnehmungen, deren Keilwinkel denjenigen der Keilstücke entsprechen,
längsverschiebbar angeordnet sein. Hierbei führen die Keilstücke die Lippe praktisch
ohne freies Spiel, so daß Bewegungen der Keilstücke längs des Rakelspaltes in beiden
Richtung unmittelbar in entsprechende Querbewegungen der bewegbaren Lippe umgesetzt
werden, die auf diese Weise vorgeschoben und zurückgezogen werden kann.
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Die Spindel ist zweckmäßigerweise in mindestens zwei
axial
zueinander ausgerichtete und fest miteinander gekoppelte Spindelabschnitte unterteilt.
Dies hat den Vorteil, daß die Keilstücke und Spindelabschnitte bei der Montage unabhängig
voneinander positioniert werden können und daß, erst wenn die Keilstücke und Spindelabschnitte
einzeln in die jeweils richtige Position gebracht worden sind, die Spindelabschnitte
untereinander verbunden werden können.
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Bei Beschichtungsvorrichtungen zur Verarbeitung heißschmelzender Materialien
ist eine gleichmäßige und sehr genaue Einhaltung der Verarbeitungstemperatur notwendig.
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Zu diesem Zweck weist der Gehäuseblock eine an Heizleitungen angeschlossene
Heizkammer auf, die zwischen Zulauf und Ablauf mit einer Trennwand versehen ist,
welche eine überlaufkante aufweist. Hierdurch füllt sich zunächst der eine Teil
der Heizkammer mit der Heizflüssigkeit und erst nach dem überlaufen der andere Teil
der Heizkammer. Wenn der stationäre Heizzustand erreicht ist und beide Kammern gefüllt
sind, findet ein ständiger Überlauf des jeweils heißesten Anteils an Heizflüssigkeit
über die Trennwand statt, so daß sich die erforderliche Gleichmässigkeit der Temperaturverteilung
einstellt, ohne daß aufwendige Heizschlangen oder Wärmeverteilvorrichtungen im Innern
des Gehäuseblockes benötigt würden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein Spindelmechanismus
für die Verstellung der Lippe und ein weiterer Spindelmechanismus für die Verdrehung
des Rbhres in einer Stirnwand des Gehäuseblocks angeordnet und der Zulauf und der
Ablauf für die Heizkammer sind in der gegenüberliegenden Stirnwand ange-
ordnet.
Auf diese Weise sind die Wärmeversorgungsseite und die Antriebsseite der Vorrichtung
voneinander getrennt, was thermische und herstellungsmäßige Vorteile bringt.
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Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht der Dosiervorrichtung, teilweise
geschnitten, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Linie II-II
von Fig. 1, Fig. 3 eine Frontansicht der Dosiervorrichtung aus Richtung des Pfeiles
III der Fig. 1, teilweise geschnitten, und Fig. 4 eine Prinzipdarstellung des Schnittes
entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2.
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Die dargestellte Dosiervorrichtung weist einen Gehäuseblock 10 aus
einem ersten Gehäuseteil 11 und einem an die Unterseite des ersten Gehäuseteils
11 angeschraubten zweiten Gehäuseteil 12 auf. Die beiden Gehäuseteile 11 und 12
sind mit plangeschliffenen Anlageflächen 13 gogeneinandergesetzt und durch Schrauben
14 miteinander verbunden. Sie weisen halbzylindrische Ausnchmunqen auf, die zusammengengenommen
eine Bohrung zur Aufname t Rohres 15 bilden. Dieses Rohr 15 erstreckt sich über
dies
gesamte Länge des Gehäuseblockes.Es weist einen durchgehenden
Längsschlitz 16 auf, der sich radial von der Rohrinnenfläche bis zur Rohraußenfläche
erstreckt und über die gesamte Rohrlänge geht. Die Außenfläche des Rohres 15 liegt
eng an den halbzylindrischen Flächen der Gehäuseteile 11 und 12 an, jedoch kann
das Rohr 15 durch einen noch zu erläuternden Spindelmechanismus um seine Rohrachse
gedreht werden.
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Der zur Aufnahme der unteren Rohrhälfte dienende Halbzylinder des
Gehäuseteiles 12 weist einen Spalt 17 auf, der sich ebenfalls über die gesamte Länge
des Rohres 15 erstreckt und radial von der Außenfläche des Rohres nach unten führt.
Von dem Spalt 17 geht nach einer Seite hin eine Ausnehmung 18 ab, die sich ebenfalls
über die gesamte Rohrlänge erstreckt und deren Boden sich tangential an die Außenfläche
des Rohres 15 annähert. Die Umfangserstreckung der Ausnehmung 18, bezogen auf das
Rohr 15, beträgt etwa 300. Die Ausnehmung 18 bildet einen nach unten hin durch ihren
Boden und nach oben hin durch die Außenfläche des Rohres 15 begrenzten Spalt, der
rechtwinklig in den Spalt 17 mündet und dessen Weite sich, ausgehend von dem Spalt
17, in Gegenuhrzeigerrichtung stetig bis auf Null verringert. Beim Drehen des Rohres
15 gelangt der schlitzförmige Auslaß 16 in den Bereich der Ausnehmung 18. Da die
Länge (Umfangserstreckung) der Ausnehmung 18 ein Mehrfaches der Weite des schlitzförmigen
Auslasses 16 beträgt, wird an der übergangsstelle zwischen dem Auslaß 16 und der
Ausnehmung 18 eine Drosselstelle gebildet, deren Weite von der jeweiligen Drehstellung
des Rohres 15 abhängt.
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Unter dem Gehäuseteil 12 ist mit Schrauben 19 eine bewegbare Lippe
20 befestigt. Die Schrauben 19 gehen durch Bohrungen des Gehäuseteils 12 hindurch
und sind in als Sacklöcher ausgebildete Gewindebohrungen 21 des ersten Gehäuseteils
11 eingeschraubt. Ferner ist an dem unteren Gehäuseteil 12 eine bewegbare Lippe
22 angebracht, die zusammen mit der feststehenden Lippe 20 den vertikalen Rakelspalt
23 begrenzt. Der Rakelspalt 23 bildet die Fortsetzung des Spaltes 17. Die Lippe
20 und 22 bilden zusammen die Schlitzrakeldüse.
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Die bewegbare Lippe 22 ist auf ihrer dem Rakelspalt 23 abgewandten
Seite mit einem Steg 22' versehen, der mit dem übrigen Teil der Lippe 22 einen Spalt
bildet, in welchen der schräg zum Rakelspalt 23 verlaufende Schenkel 25 eines Keilstückes
26 hineinragt. Die dem Rakelspalt 23 zugewandte Seite 24 des Steges 22'ist entsprechend
der Schrägstellung des Schenkels 25' ebenso abgeschrägt wie die dem Rakelspalt 23
abgewandte Wand 27 der Lippe 22. Die Wände 24 und 27 sind somit gemäß Fig. 4 parallel,
verlaufen unter einem Winkel von annähernd 100 zur Richtung des Rakelspaltes 23
und schließen zwischen sich den Schenkel 25 des Keilstücks 26 ein.
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Das Keilstück 26 ist als Schlitten ausgebildet, der mit einer in Längsrichtung
durchgehenden Spindel 28 in Eingriff steht. Der Schlitten wird auf der dem Rakelspalt
23 zugewandten Seite durch den Schenkel 25 und auf der entgegengesetzten Seite durch
einen Ansatz 29 geführt, welcher in eine Nut eines Haltestückes 30 eingreift, das
an dem Gehäuseteil 12 mit Schrauben 191 befestigt ist. Die
Schrauben
31 halten außerdem eine Stützplatte 30', die das Keilstück 26 von unten abstützt.
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Wie Fig. 4 zeigt, sind über die Länge der Dosiervorrichtung zwei Keilstücke
26 hintereinander angeordnet, von denen jedes ein eigenes Spindelteil 28 aufweist.
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Die Spindelteile 28 sind an ihren einander zugewandten Enden durch
ein Kupplungsstück 31 verbunden. Die beiden Spindelteile 28 bilden daher gemeinsam
eine über die gesamte Länge durchgehende Spindel 32, deren Enden an den stirnseitigen
Enden des Gehäuseblockes 10 gelagert sind und die außerdem im Mittelteil beidseitig
des Kupplungsstückes 31 in einem gewindelosen Abschnitt in Stützlagern 33 an dem
Halter 30 gelagert sind. Durch Drehen der Spindel 32 werden beide Keilstücke 26
in Längsrichtung synchron verstellt, wodurch die bewegbare Lippe 22 in Querrichtung
des Rakelspaltes 23 bewegt wird.
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hierdurch wird die Spaltbreite des Rakelspaltes 23 verändert.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Gehäuseteil 11 als langgestreckter
Hohlkörper ausgebildet, der eine ebene Bodenwand 33 und eine annähernd halbkreisförmige
Oberwand 34 aufweist. Die Bodenwand 33 ist oberhalb des halbzylindrischen Kanals
für das Rohr 15 mit einer Aufwölbung 35 versehen, von der sich eine vertikale Trennwand
36 bis zum Scheitelpunkt der oberen Wand 34 erstreckt. Durch die Trennwand 36 wird
die im Innern des Gehäuseteiles 11 gebildete Heizkammer in zwei Teile 37a und 37b
unterteilt. In die Kammer 37a mündet von der einen Stirnseite her die Zulaufleitung
38, während aus der Kammer 37b von derselben Stirnseite her die Ablauf-
leitung
39 herausführt. Durch die Leitungen 38 und 39 läuft eine geheizte Flüssigkeit, z.B.
Öl, um den gesamten Gehäuseblock auf einer möglichst gleichmäßigen Temperatur zu
halten. Die Mündungsstelle der Leitung 38 befindet sich im unteren Bereich des Teiles
37a der Heizkammer und die Mündungsstelle der Leitung 39 befindet sich im oberen
Bereich des Teiles 37b der Heizkammer.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Trennwand 36 an demjenigen Ende,
das den Mündungen 38 und 39 abgewandt ist, im oberen Bereich eine Überlaufkante
40 auf, über die die Heizflüssigkeit aus dem Teil 37a in den Teil 37b überströmt,
wenn eine gewisse Füllhöhe in dem Teil 37a der Heizkammer erreicht ist.
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Die Leitungen 38 und 39 befinden sich im Innern einer Stirnwand 42,
die das eine Ende des Gehäuseblocks 10 und der Heizkammer 37a, 37b abschließt. In
dieser Stirnwand 42 befindet sich auch der Zulaufkanal 43 für das Beschichtungsmaterial.
Das Ende des Zulaufkanals 42 fluchtet mit dem Innern des Rohres 15, das die Verteilerkammer
44 bildet. Die Stirnwand 42 bildet somit die Versorgungsseite.
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Die Antriebsseite wird von der gegenüberliegenden Stirnwand 45 gebildet.
In dieser Stirnwand 45 ist in einer quer zum Rohr 15 verlaufenden Bohrung eine Spindel
46 zum Antrieb des Rohres 15 gelagert. An dem Ende des Rohres 15 ist ein Achsstummel
15' befestigt, auf den ein Schneckenrad 47 aufgekeilt ist. Dieses Schneckenrad steht
mit dem Gewinde der Spindel 4G in Eingriff, so daß durch Drehen des äußeren Endes
der Spindel 46 das Rohr 15 über den Spindeltrieb 46,47 langsam und kontrolliert
gedrebt werden kann, wodurch sich die Drehstellung des Schlitzes
16
veranderL.
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In einer weiteren Bohrung der Stirnwand 45 verläuft eine zweite Spindel
48 parallel zur Spindel 46. Die zweite Spindel 48 steht mit einem Schneckenrad 49
in Eingriff, welches die Spindel 32 zum Verstellen der Keilstücke 26 antreibt. Auf
diese Weise kann durch Verstellung von außen der Rakelspalt 23 verändert werden.
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Zur Verhinderung des Austretens von Heizflüssigkeit oder heißem Beschichtungsmaterial
aus den für diese Medien vorgesehenen Kammern und Kanälen sind an den Enden des
Rohres 15 Ringdichtungen 50,51 angebracht, von denen die Ringdichtung 50 nur aus
Sicherheitsgründen erforderlich ist, da das betreffende Ende des Rohres 15 durch
den angeschweißten Achsstummel 15 ohnehin abgedichtet ist.