DE4230241C2 - Auftragswerk zur Beschichtung von Bahnen aus Papier oder Karton - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Auftragswerk entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Auftragswerk ist bekannt aus der US 4 920 913. Dieses Auftragswerk ist jedoch eine vollständige Auftrags- und Enddosiereinrichtung zur Beschichtung von Papier oder Karton. Dementsprechend ist dabei am Ende eines an der Warenbahn gebildeten Auftragsspalts, der durch eine im wesentlichen parallel zur Mantelfläche der die Bahn führenden Gegenwalze verlaufenden Leitfläche gebildet ist, ein Dosierelement in Form einer Rakelklinge vorgesehen. Die Zu­ führung der Streichmasse zur Warenbahn bzw. zum Eintrittsende des Auftragsspalts erfolgt durch einen Düsenkanal. Es sind in dieser Patentschrift nach dem bekannten System der Kurzverweil­ zeit-Auftragssysteme ausgebildete Auftragseinrichtungen darge­ stellt und beschrieben. Es sind dies alles Auftragseinrichtun­ gen, deren Einsatzfall hauptsächlich Papiere von mittlerer Qua­ lität sind. Es können hiermit mittlere und sehr leichte Be­ schichtungsflächengewichte aufgetragen werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Auftragseinrichtung, der die Charakteristika der bisher auch üblichen Walzenauftrags­ werke - welche eine sogenannte Schöpfwalze benutzen - im we­ sentlichen auch aufweist. Dabei soll insbesondere auch der für den Schöpfwalzenauftrag charakteristische Verlauf des hydrody­ namischen Druckes im Auftragsspalt beibeihalten bleiben. Durch diesen Druckverlauf kommt es nämlich zu einer relativ starken Verankerung oder Vorentwässerung der Streichmasse. Dies ist, weniger als die unterschiedliche Einwirkzeit, der qualitätsbestimmende Unterschied zwischen einem Walzenauftragswerk und einem reinen Düsenauftragswerk.

Die genannte Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es erfolgt hierbei eine Verankerung der Streichmasse mittels Druckimpuls zwischen der Bahn aus Papier oder Karton und einer feststehenden Spaltleiste bzw. deren der Bahn zugewandten Leitfläche. Dabei werden die Charakteristiken des Strichauftrags des Walzenauftragswerks weitgehend übernommen, wie

• - volumetrische Vordosierung über einen fest einzustellenden Auftragsspalt,
• - Druckpenetration der Streichmasse bzw. des Strichwassers ins Papier durch hydrodynamischen Druck im konvergierenden Auftragsspalt,
• - die Vorbenetzungsstrecke durch die Streichmasse kann konstruktiv und durch die Strömung der Streichmasse bestimmt werden.

Es kann auch als Vordosierwerk benutzt werden und auch unter Umständen auf den nackten Walzenmantel auftragen.

Dabei kann weiter vorzugsweise vorgesehen werden, daß der Auftragsspalt durch Verstellung einer Düse und die die Leitfläche aufweisende Streichleiste tragenden Tragbalkens mittels Spindelhubelementen veränderbar ist.

Auch Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder Luftfederbälge kommen in Frage.

Ferner kann das gesamte Auftragswerk zur Variation der Form des Auftragsspalts um eine zur Gegenwalze parallele Drehachse schwenkbar gelagert sein, um damit die Möglichkeit zur Optimierung des Druckverlaufs zu haben. Durch geeignete Formgebung des den Auftragsspalt bzw. die entsprechende Leitfläche bildenden Bauelements (Streichleiste) kann eine sich vom sonstigen Walzenspalt des Walzenauftragswerks nur wenig unterscheidende Spaltform hergestellt werden.

Andererseits kann aber auch die Spaltform durch eine gewölbte Streichleiste dem Walzenspalt nachempfunden werden, oder es kann zur Variation des Druckverlaufs die Streichleiste auch gleichsinnig im Verhältnis zur Gegenwalze gekrümmt sein.

Um vergleichbare Fließbedingungen der Streichmasse wie bei dem reinen Schöpfwalzenauftragswerk im Auftragsspalt zu erreichen, muß das Schergefälle dv/ds ähnlich eingestellt werden. Die aus der im Gleichlauf mit der Bahngeschwindigkeit mit ungefähr 15% derselben angetriebenen Auftragswalze resultierende höhere Relativgeschwindigkeit zwischen Papierbahn und Streichleiste bei dem vorliegenden Erfindungsgegenstand führt zu einem höheren Schergefälle, welches durch geringfügige Vergrößerung des minimalen Auftragsspalts - also am Ende der Streichleiste bzw. der Leitfläche derselben - kompensiert werden kann.

Die Vorbenetzungsstrecke - also die Länge des gesamten "Auftragsspalts" - kann ähnlich wie beim Schöpfwalzen-Auftragswerk ausgeführt werden.

Es tritt hier genau wie bei dem Schöpfwalzen-Auftragswerk ein Rückfluß überschüssiger Streichmasse entgegen der Laufrichtung der Warenbahn auf, welche das Eindringen von Luft in den Auftragsspalt verhindert. Dadurch treten unbedeckte Stellen bei hohen Geschwindigkeiten nicht mehr auf. Dabei kann die Überlaufleiste, die am Ende des Düsenkanals angebracht wird, verschiedene Formen haben. Durch entsprechende Formgebung der Überlaufleiste können sehr enge Kanäle (bzw. Spalte) geschaffen werden, so daß Turbulenzen, wie sie im Farbsumpf am Schöpfwalzen-Auftragswerk auftreten, verringert werden.

Es tritt ferner der Nachteil einer ungleichmäßigen Vorbenetzung der Bahn durch im Sumpf spritzender Streichmasse nicht auf.

Ein großer Vorteil ist die Verhinderung von Filmsplitting durch eine scharfe Endkante der Leitfläche.

Durch einen etwas vergrößerten minimalen Spalt am Ende der Leitfläche kann eine bessere sogenannte "runability" erreicht werden.

Man hat ferner auch noch den Vorteil, daß ein drehzahlregelbarer Auftragswalzenantrieb nicht notwendig wird; ferner entfällt eine entsprechende Gelenkwelle. Schließlich ist die Einrichtung auch sehr leicht nach- bzw. umrüstbar. Es sind ferner geringere Bauhöhen realisierbar und ein Nachgummieren und -schleifen der Auftragswalze entfällt.

Es ist zwar durch die EP 29865 A1 bereits ein Auftragswerk bekanntgeworden, bei welchem ein Dosierelement benutzt wird, das als ein um eine zur die Bahn führenden Gegenwalze parallele Achse schwenkbarer Träger ausgebildet ist und eine konvexe Leitfläche aufweist, die einen Auftragsspalt an der Warenbahn bildet, und in einer scharfen bzw. abrupten Endkante bahnablaufseitig endet. Bei einer Variante wird hier jedoch ein Trog von Streichmasse an der zwischen einer Umlenkwalze und der Gegenwalze geführten Warenbahn und nachgeschaltet das starre - gegebenenfalls um eine zur Gegenwalze parallele Achse schwenkbare - Dosierelement an der Warenbahn bzw. Gegenwalze benutzt. Dabei hat der Trog einen Auslaufspalt, und es bleibt unklar, wo die dem starren Dosierelement vom Trog her oben zufließende überschüssige Streichmasse verbleibt. Die Strömungsbedingungen am bzw. im Auftragsspalt bleiben völlig unklar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei stellen im einzelnen dar - jeweils im prinzipmäßigen Querschnitt -:

Fig. 1 die Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen Streicheinrichtung;

Fig. 2 bis Fig. 4 verschiedene Ausführungsformen der den Auftragsspalt bildenden Streichleiste;

Fig. 5 und 6 Befestigungsarten der Streichleiste;

Fig. 7 bis 10 verschiedene Ausführungsformen von Überlauf­ leisten am Ende des Düsenkanals an der Einlaufseite der Bahn;

Fig. 11 die Einrichtung mit aufklappbarer Düsenwand und

Fig. 12 eine Gesamtanordnung mit Hub- bzw. Verstellwerken für entsprechende Tragbalken des Auftragswerks.

In Fig. 1 ist mit 1 die die Warenbahn W führende Gegenwalze, mit 2 die Düse mit dem Düsenkanal 11 und mit 3 die den Auftragsspalt bildende und die Leitfläche 10 und scharfe Ablaufkante 6 (siehe Fig. 2) bildende bzw. aufweisende Streichleiste bezeichnet. Sie ist an einem Balken 24 im wesentlichen starr angeordnet. Jedoch kann - wie anhand Fig. 12 später näher erläutert wird - dieser Tragbalken auch verschwenkbar gelagert sein. Insbesondere ist eine Verstellung des Tragbalkens 24 in zur Streichleiste 3 bzw. der Richtung von deren Leitfläche in der Nähe von deren bahnablaufseitiger Endkante senkrechter Richtung vorzusehen. Man kann dadurch die minimale Weite des Auftragsspalts - an der Ablaufkante der Streichleiste 3 - einstellen, und durch die Verschwenkbarkeit kann man eine Steuerung des hydrodynamischen Druckverlaufs durch die veränderte Spaltform vornehmen. Der Düsenkanal 11 ist hier mit zu seinem Austrittsende hin abnehmender Weite dargestellt, jedoch kann er auch eine konstante Weite aufweisen. Die Zufuhr zum Düsenkanal erfolgt über ein Verteilrohr 12, das sich - wie auch die hier im wesentlichen dargestellten Bauteile - längs der Länge der Gegenwalze 1 erstreckt und über seine Länge verteilt Austrittsbohrungen 13 für die Streichmasse aufweist. Die eine Wand 14 des Düsenkanals ist an dem Tragbalken 24 integriert, und die andere Begrenzungswand 15 kann - wie in Fig. 11 dargestellt - auch schwenkbar an dem Tragbalken angebracht sein. Überschüssige Streichmasse, die entgegen der Bahnlaufrichtung am Ende des Düsenkanals austritt, wird von einer Wanne 25 aufgefangen.

Es handelt sich hierbei um - entsprechend einem Schöpfwalzen-Auftragswerk - eine Vordosiereinrichtung, und es ist an der Gegenwalze 1 eine nachgeschaltete Hauptdosiereinrichtung 22 mit einer Rakelklinge 23 vorgesehen. Die hier abgerakelte überschüssige Streichmasse läuft über ein Blech 34 einer weiteren Auffangwanne 32 zu. Die Enddosiereinrichtung ist dabei von einem weiteren Tragbalken 21 gehalten.

Man erkennt aus Fig. 1 und 2 einen stetigen Übergang des Stromes der Streichmasse von dem Düsenkanal 11 zur Leitfläche 10 der Streichleiste 3.

Die Streichleiste in Fig. 1 und 2 bildet eine - wie durch die gestrichelte gekrümmte Linie angedeutete Schöpfwalze - eine entsprechend deren Radius gekrümmte Leitfläche 10 mit einer eckigen oder scharfen Ablaufkante 6, wo die geringste Weite des Auftragsspalts besteht und die Streichmasse dosiert wird.

Es sind auch andere Leitflächenformen möglich, z. B. eine ebene Leitfläche nach Fig. 3, die an der dortigen Streichleiste 4 gebildet ist. Ebenso ist auch eine konvexe Leitfläche nach Fig. 4 an einer entsprechend ausgebildeten Streichleiste 5 möglich.

Grundsätzlich ist zu sagen, daß man die Streichleisten aus einem sehr verschleißfesten Material herstellt bzw. die Leitfläche durch eine entsprechend verschleißfeste Beschichtung mit Hartchrom, Keramik oder ähnlichem verschleißfest macht. Ferner ist ein Nachschleifen der Leitfläche möglich.

Während Fig. 2 eine einfache Verschraubung der Streichleiste 3 mit dem Tragbalken 24 zeigt, sind in Fig. 5 und 6 Varianten dieser Befestigung mittels Schwalbenschwanz bzw. T-Führung dargestellt.

Die folgenden Figuren zeigen Varianten von Überlaufleisten, die den Auftragsspalt bahneinlaufseitig am Ende des Düsenkanals 11 bzw. 11′, 11′′ usw. jeweils begrenzen. In Fig. 7 ist eine Überlaufleiste 7 dargestellt, die mit einer Spitze weit in den zwischen der Streichleiste 3 und der Gegenwalze 1 gebildeten Auftragsspalt hineinreicht und die an der Gegenwalze einen engen Rückströmspalt 30 bildet. Turbulenzen werden durch eine solche Ausbildung weitgehend vermieden.

In Fig. 8 ist eine mit relativ runder Endkante ausgebildete Überlaufleiste dargestellt, wobei hier der Auftragsspalt relativ weiträumig bleibt.

Fig. 9 zeigt nur eine einfache Verlängerung der bahneinlaufseitigen Begrenzungswand 15′ des Düsenkanals.

In Fig. 10 wird die bahneinlaufseitige Begrenzungswand 15′ des Düsenkanals 11′′ durch ein flexibles Element verlängert, das weit in den zwischen der Streichleiste 3 und der Gegenwalze 1 gebildeten Auftragsspalt hineinragt und an der Gegenwalze 1 einen engen Spalt zwischen 1 und 5 mm bildet. Das Element ist selbsteinstellend und teilt die Streichmassenströme selbsttätig im entsprechenden Verhältnis auf. Man erreicht auch hierdurch eine sehr klare Strömungsführung mit sehr geringer Turbulenz.

In Fig. 11 ist die Verschwenkbarkeit der bahneinlaufseitigen Begrenzungswand 15′′ des Düsenkanals zu Reinigungszwecken mittels einer Hebelwand 38 und einem Druckschlauch 39 dargestellt. Dabei wird gleichzeitig auch die Auffangwanne 35′ mit verschwenkt.

Fig. 12 zeigt eine vergleichbare Anordnung, jedoch sind hier zwei verschiedene Tragbalken - 24′ und 41 - vorgesehen, von denen der eine (24′) die Streichleiste 3 und die Düse 2 sowie das Verteilrohr 12 trägt.

Dabei trägt der Tragbalken 41 an seinem oberen Teil den Tragbalken 24′. Es kommen hierbei verschiedene Hubwerke - 41 bis 44 - zur Anwendung, die hier vorzugsweise als Spindelhubwerke ausgebildet sein sollten. Zwischen einer unteren Platte 46 des unteren Tragbalkens 41 und dem Tragbalken 24′ erstreckt sich ein Spindelhubwerk 44 zur Verschwenkung des Tragbalkens 24 mit den an ihm befindlichen Bauteilen. Man kann dadurch die Spaltgeometrie des Auftragsspalts verändern.

Der untere Tragbalken 41 ist von Hubwerken 42 und 43 in Richtung auf die Gegenwalze 1 bzw. genauer ausgedrückt in Richtung senkrecht zur Streichleiste 3 bzw. der Leitfläche 10 derselben, was ihre Richtung im Bereich ihrer ablaufseitigen Endkante betrifft, verstellbar. Dadurch kann die engste Weite des Auftragsspalts - am Ende der Leitfläche 10 bzw. an der Ablaufkante 6 - eingestellt werden. Dadurch kann die Vordosiermenge genau eingestellt werden.

Man kann auch - wie strichpunktiert angedeutet - einen großen Traghebel 48 mit Lagerstelle 49 vorsehen, wobei dann Hubwerk 43 entfallen würde.

Die Ablaufkante 6 an der Leitfläche 10 der Streichleiste 3 - bzw. der Streichleisten 4 und 5 - kann relativ scharf sein, d. h. der Abrundungsradius beträgt höchstens 0,5 mm.

In Fig. 1 und 11 ist noch dargestellt, daß man durch Flüssigkeitskanäle 46 und 47 einen Temperaturausgleich des Tragbalkens vornehmen kann, wenn man erwärmte Streichmasse benutzt. Man kann dadurch die Durchbiegung oder Verkrümmung des Tragbalkens ausgleichen bzw. verringern.

Eine Durchbiegung, resultierend aus Temperaturunterschieden im Balken oder aus dem hydrodynamischen Druck, kann auch durch ein mechanisch arbeitendes Anti-Durchbiegungssystem ausgeglichen werden. Dabei kann der eigentliche Tragbalken durch Druckschläuche, die sich an einem an den Lagerhebeln abstützenden Joch abstützen, gezielt verformt werden.

Die Geometrie des Auftragsspalts soll in gewissen Grenzen sich bewegen, weshalb ein minimaler Krümmungsradius der Streichleiste bei konvexer Ausbildung von deren Leitfläche 140 mm und bei konkaver Ausbildung von deren Leitfläche 400 mm betragen sollte. Die Länge des Auftragsspalts bzw. der Streichleiste - in Bahnlaufrichtung - liegt zwischen 35 und 120 mm, vorzugsweise zwischen 40 und 80 mm.

Es ist günstig, wenn der Winkel der der Leitfläche 10 nahen Düsenwandung 14 - zumindest an der Mündung der Düse 2 - mit der Radialen der Gegenwalze - im Bereich der kleinsten Spaltweite (an der Ablaufkante der Leitfläche 10 ins Innere der Gegenwalze 1 gezogen) zwischen 120° und 155° beträgt.

Claims (13)

1. Auftragswerk zur Beschichtung von Bahnen aus Papier oder Karton mit einer Gegenwalze zur Führung der Bahn zumindest im Bereich des Auftragswerks und mit einer Düse (2) zur Zufuhr von Streichmasse, die mit einem Tragbalken (24) verbunden oder integriert ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Tragbalken (24) eine Leitfläche (10) und eine eckige, scharfe Ablaufkante (6) am Ende der Leitfläche (10) vorgesehen ist, daß die Leitfläche (10) hin zu ihrer Ablaufkante (6) sich stetig der Mantelfläche der Gegenwalze (1) nähert und im Bereich ihrer Ablaufkante (6) von der dort bestehenden tangentialen Richtung zur Gegenwalze mit einem Winkel zwischen 0° und höchstens 10° abweichend verläuft und mit dieser einen Auftragsspalt bildet, in dem ein hydrodynamischer Druck herrscht.

2. Auftragswerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (2) die Streichmasse mit glatter tangentialer Anströmung der Leitfläche (10) am Beginn derselben (bzw. des Auftragsspalts) an der Bahneinlaufseite zuführt.

3. Auftragswerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Leitfläche (10) (in Umfangsrichtung zur Gegenwalze 1) zwischen 35 und 120 mm vorzugsweise zwischen 40 und 80 mm, beträgt.

4. Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (10) eben, konvex mit einem Minimalradius von 140 mm oder konkav mit einem Minimalradius von 400 mm ausgebildet ist.

5. Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Leitkörper (7), der an der Einlaufseite der Bahn an der Gegenwalze einen engen Spalt (30) zwischen 2 und 8 mm bildet.

6. Auftragswerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (7) sich mit einer Spitze in den zwischen der Leitfläche (10) und der Gegenwalze (1) gebildeten Auftragsspalt hinein erstreckt und als Fortsetzung der bahneinlaufseitigen Begrenzungswand des Düsenkanals (11′) ausgebildet ist.

7. Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Verlängerung der bahneinlaufseitigen Begrenzungswand (15′) des Düsenkanals (11′′) ein in den zwischen der Leitfläche (10) und der Gegenwalze (1) gebildeten Auftragsspalt hineinreichendes, gekrummtes, federndes Blech (9) vorgesehen ist, das in einem Abstand zwischen 1 und 5 mm von der Gegenwalze (1) endet.

8. Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es mittels Hubwerken (42, 43) in zu der Ablaufkante (6) der Leitfläche (10) vorhandenen Richtung derselben senkrechter Richtung an die Gegenwalze (1) anstellbar ist.

9. Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es um eine zur Gegenwalze parallele Achse verschwenkbar angeordnet ist.

10. Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es mittels Hubwerken (42, 43) in zwei quer zur Gegenwalze (1) nebeneinander angeordneten Ebenen an die Gegenwalze (1) anstellbar und/oder um eine zur Gegenwalze (1) parallele Achse verschwenkbar ist.

11. Auftragswerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Tragbalken (24′) für die die Leitfläche (10) aufweisenden Bauteile und die Düse (2) und ein zweiter, durch die Hubwerke an die Gegenwalze anstellbarer Tragbalken (41) für den erstgenannten Tragbalken (24) vorgesehen sind.

12. Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der der Leitfläche (10) nahen Düsenwandung (14) - zumindest an der Mündung der Düse (2) - mit der Radialen der Gegenwalze - im Bereich der kleinsten Spaltweite (an der Ablaufkante der Leitfläche 10 ins Innere der Gegenwalze 1 gezogen) - zwischen 120° und 155° beträgt.

13. Auftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Vordosier-Auftragswerk ist und unter Umständen auf den nackten Walzenmantel aufträgt.