DE4429939C1 - Vorrichtung zum Imprägnieren von Bahnen aus porösem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 173 519 A1, von der die Erfindung ausgeht, ist es bekannt, die Imprägnierung unter erhöhtem Druck durchzuführen. Dadurch kann eine erheblich größere Menge an Tränkungsmittel in das Substrat eingebracht werden als bei der drucklosen Imprägnierung. Es wird z. B. möglich, dichtere Papiere mit geringem Saugvermögen zu imprägnieren. Ferner eröffnet sich die Möglichkeit, Tränkungsmittel mit hoher Viskosität, d. h. mit hohem Feststoffgehalt und verringertem Lösemittelanteil, einzusetzen. Die erforderliche Druckerhöhung wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Kammer, die das Tränkungsmittel aufnimmt, sich vom Einlaufschlitz in Richtung auf den Auslaufschlitz stetig verengt. Die durchlaufende Bahn treibt die an ihrer Oberfläche anhaftende Grenzschicht des Tränkungsmittels in den verengten Bereich der Kammer. Dadurch nimmt der Druck in der Kammer in Richtung auf den Auslaufschlitz zu. Bei Durchlaufgeschwindigkeiten von etwa 45 bzw. 60 m/s werden nach Angaben der genannten Schrift in der Nähe des Auslaufschlitzes Drücke erreicht, die deutlich über 1 MPa liegen. Wenn das Tränkungsmittel über eine Druckpumpe zugeführt wird, addiert sich der von der Druckpumpe erzeugte statische Druck zu dem in der Kammer erzeugten dynamischen Druck.

Bei der bekannten Druckimprägniervorrichtung ist die Abdichtung der Kammer mit erheblichen Problemen verbunden. Am Einlaufschlitz und am Auslaufschlitz sind Dichtlippen angebracht, die an die durchlaufende Bahn und an die von der Bahn nicht bedeckten Randzonen der Walzenoberfläche angedrückt werden. Es hat sich gezeigt, daß durch die Dichtlippen Flusen von der durchlaufenden Bahn abgelöst werden, die sich am Auslaufschlitz ansammeln und Störungen verursachen können.

An den Stirnseiten der Walze befindet sich zwischen Walzenmantel und Walzenzapfen ein ringförmiger Hohlraum. Darin sitzt ein drehfest mit der Walze verbundener Ringkolben, der in axialer Richtung gleiten kann. Durch Zufuhr von Druckluft ist der Ringkolben, der aus Bronze besteht, mit seinen Endflächen dicht an die Stirnwand des Troges anpreßbar. Durch Bohrungen kann einem in der Endfläche des Ringkolbens angebrachten Ringnut Schmieröl zugeführt werden. Diese Dichtung ist sehr kompliziert und teuer. Außerdem hat sie den Nachteil, daß Tränkungsmittel zwischen den Gleitflächen eindringen und diese verkleben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, deren Dichtungen von den angegebenen Nachteilen des Standes der Technik frei sind.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt.

Fig. 3 zeigt die Innenseite einer Stirnwand.

Fig. 4 zeigt die Innenseite einer Dichtungsplatte.

Fig. 5 veranschaulicht ein Drosselorgan.

In einen Trog 1, der im wesentlichen aus einem Grundkörper 2 und aus ebenen Stirnwänden 3, 4 besteht, taucht teilweise eine Walze 5 ein, die in einem nicht dargestellten heb- und senkbaren Obergestell drehbar gelagert und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb versehen ist. Der Grundkörper 2 hat einen bogenförmigen Querschnitt und bildet annähernd einen Halbzylinder. Zwischen der konkaven Innenfläche des Grundkörpers 2 und der Mantelfläche der Walze 5 befindet sich eine Kammer 6, deren Weite, in radialer Richtung gemessen, von einem Einlaufschlitz 7 in Richtung auf einen Auslaufschlitz 8 stetig abnimmt, so daß sie am Auslaufschlitz 8 kaum größer ist als die Dicke einer zu beschichtenden Papierbahn. Dies ist in der bereits erwähnten EP 0 173 519 B1, auf die hiermit Bezug genommen wird, ausführlich beschrieben.

In die Kammer 6 mündet in der Nähe des Einlaufschlitzes 7 eine Zuleitung 9 für ein Tränkungsmittel ein. Die Zuleitung 9 durchdringt den Grundkörper 2 und ist mit einer nicht dargestellten Druckpumpe verbunden.

Am Einlaufschlitz 7 ist ein Dichtungsblock 10 angeordnet, der sich von der Stirnwand 3 bis zur Stirnwand 4 erstreckt. Auf der Seite, die der Walze 5 zugekehrt ist, sind abwechselnd Leisten 11 und Rillen 12 angeordnet, so daß der in Fig. 1 sichtbare Querschnitt etwa einem Kamm gleicht. Die unterbrochene Linie, die im Querschnitt die Außenflächen der Leisten veranschaulicht, ist dem Walzenquerschnitt angepaßt, so daß zwischen den Außenfläche der Leisten 11 und der Mantelfläche der Walze 5 enge Spalte bestehen. Die Weite der Spalte läßt sich durch eine annähernd radiale Feineinstellung, in Fig. 1 als Schraube 13 dargestellt, verändern. Jede Rille 12 ist mit mehreren über die Länge verteilten Abflußöffnungen 14 versehen, die den Dichtblock 10 durchdringen und in einen Kanal 15 einmünden, von dem ein Abflußrohr 16 ausgeht. Ein entsprechender Dichtungsblock 17 ist am Auslaufspalt 8 angebracht.

Die Stirnwände 3, 4 sind durch Schrauben 18, 19 mit dem Grundkörper 2 verbunden. Zwischen Stirnwand 3 und Grundkörper 2 ist eine Dichtungsplatte 20 eingespannt. Sie ist etwa halbkreisförmig und hat im Bereich des Wellenzapfens 21 eine Ausnehmung 22. Hergestellt ist sie aus dem biegsamen, verschleißfesten Kunststoff, der gegen Metall einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat. Die Dichtungsplatte 20 ist mit Rillen 23, 24 versehen, die sich im wesentlichen über die Breite erstrecken und einen gekrümmten, etwa wellenähnlichen Verlauf haben. Die Rillen 23, 24 haben Abflußöffnungen 25, 26, von denen Abflußrohre 27, 28 ausgehen, welche durch die Stirnwand 3 hindurch nach außen geführt sind. Beiderseits neben der Ausnehmung 22 sind kurze, etwa waagerechte Rillen 29, 30 angebracht. Jede von ihnen ist mit einer Zuströmöffnung 31 und einer Abströmöffnung 32 für eine Reinigungsflüssigkeit versehen.

Die Seitenwand 3 hat eine umlaufende Nut 33, die in annähernd konstantem Abstand an ihren Rändern entlangläuft. In der Nut 33 liegt ein elastisch aufweitbarer Schlauch 34. Dieser ist durch eine Zuleitung 35 an eine nicht dargestellte Druckleitung anschließbar. Spiegelsymmetrisch zu der Stirnwand 3 ist die Stirnwand 4, spiegelsymmetrisch zu der Dichtungsplatte 20 eine Dichtungsplatte 36 mit den entsprechenden Anschlüssen ausgebildet.

In den beiden den Stirnwänden 3, 4 benachbarten Randzonen sind sowohl am Einlaufschlitz 7 als auch am Auslaufschlitz 8 zusätzliche Drosselorgane 37 vorgesehen. Ein derartiges Drosselorgan liegt, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in einer Längsnut 38, die in kurzem Abstand unter dem Dichtungsblock 17 in die Innenfläche des Grundkörpers 2 eingefräst ist und sich vom Rand etwa über ein Viertel der Gesamtlänge erstreckt. Es ist aus einem biegesteifen Kunststoffprofil hergestellt und in Längsrichtung in mehrere Abschnitte 39a, 39b usw. unterteilt. Zwischen den einzelnen Abschnitten ist der Querschnitt des Kunststoffprofils geschwächt, so daß die Zwischenabschnitte 40a, 40b usw. biegsam sind und fast wie Gelenke wirken. An jedem Abschnitt 39a, 39b usw. greift eine Kolbenstange 41 an, die den Grundkörper 2 durchdringt. Sie ist mittels eines Hydraulikzylinders 42 in kleinen Schritten in Richtung radial zur Walze 5 verstellbar.

Im Betrieb wird eine zu tränkende Papierbahn 43, die die Walze 5 etwa auf der Hälfte des Umfangs umschlingt, durch den Einlaufschlitz 7 der Kammer 6 zugeführt. Die imprägnierte Bahn verläßt die Kammer 6 durch den Auslaufschlitz 8. Über die Zuleitung 9 wird der Kammer 6 Tränkungsmittel zugeführt, vorzugsweise unter erhöhtem Druck von z. B. 0,2 bis 1,0 MPa. Infolge der Verengung bildet sich durch den Schleppeffekt der hindurchbewegten Bahn in der Kammer 6 ein Druckgradient aus, so daß der Druck in der Nähe des Auslaufschlitzes 8 wesentlich höher liegt als der Druck, mit dem das Tränkungsmittel zugeführt wird.

An den Dichtungsblöcken 10, 17 werden zwischen den Außenflächen der Leisten 11 und der auf der Walze 5 aufliegenden Papierbahn 43 mit den Schrauben 13 enge Spalte eingestellt, so daß die Leisten 11 die zu imprägnierende Bahn 43 und die Walze 5 nicht berühren. Durch die Spalte derjenigen Leisten 11, die dem Einlaufschlitz 7 bzw. dem Auslaufschlitz 8 unmittelbar benachbart sind, tritt kontinuierlich ein geringer Strom des Tränkungsmittels aus der Kammer 6 aus, gelangt in die benachbarte Rille 12 und fließt nahezu drucklos über die Bohrungen 14 zu dem Sammelkanal 15 und von dort über das Abflußrohr 16 zu einem nicht dargestellten Sammelbehälter, z. B. zur Vorlage der Pumpe, die das Tränkungsmittel in die Zuleitung 9 hineindrückt. Die Spalte der weiteren Leisten 11 werden höchstens von sehr geringen Mengen des Tränkungsmittels durchsetzt, die gegebenenfalls durch die entsprechenden Rillen 12 abfließen. Die an dem auslaufseitigen Dichtungsblock 17 austretende Menge kann ein wenig größer sein als an der Einlaufseite. Das ist einerseits durch den erhöhten Druck am Auslaufschlitz 8 bedingt, andererseits dadurch, daß die von der rotierenden Walze 5 auf die austretende Flüssigkeit ausgeübte Schleppkraft am Einlaufschlitz 7 in die Kammer 6 hineingerichtet ist, am Auslaufschlitz 8 jedoch nach außen.

Wenn die Breite der durchlaufenden Papierbahn geringer ist als die Länge der Walze 5, dann bleibt an jeder Seite der Walze 5 eine Randzone unbedeckt. Bei dem in Fig. 5 veranschaulichten Beispiel entspricht die unbedeckte Randzone etwa dem Bereich, in dem die Abschnitte 39c bis 39e des Drosselorgans 37 angeordnet sind. Um zu verhindern, daß durch den relativ weiten Spalt zwischen dem unbedeckten Mantel der Walze 5 und den Außenflächen der Leisten 11 ein unerwünscht starker Leckstrom des Tränkungsmittels austritt, werden die Abschnitte 39c bis 39e des Drosselorgans 37 mit Hilfe der zugeordneten Hydraulikzylinder 42 in Richtung auf die Walze 5 vorgeschoben. Der Vorschub entspricht etwa der Dicke der Papierbahn 43. Die Abschnitte 39a, 39b bleiben inaktiv in ihrer Grundstellung, in der ihre der Walze 5 zugekehrte Fläche etwa bündig mit der Innenfläche des Grundkörpers 2 liegt. Der im Kantenbereich der Papierbahn 43 liegende Zwischenabschnitt 40b ermöglicht die erforderliche Deformation des Drosselorgans 37, die in Fig. 5 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Durch die Zuleitung 35 wird der Schlauch 34 mit einem solchen Druck beaufschlagt, daß zwischen der Dichtungsplatte 20 und der Endfläche der Walze 5 ein geringer Strom des aus der Kammer 6 austretenden Tränkungsmittels aufrecht erhalten wird. Die Leckflüssigkeit wirkt als Schmiermittel zwischen Walze 5 und Dichtungsplatte 20. Der Schlauch 34 übt also nur eine relativ geringe Kraft auf die Dichtungsplatte 20 aus. Diese Kraft reicht nicht aus, um die Dichtungsplatte 20 dicht an die Endfläche der Walze 5 anzudrücken. Zwischen der Endfläche und der Dichtungsplatte 20 bestehen also Spalte, die durch die Rillen 23, 24 voneinander getrennt sind. Sie werden durch die Anpreßkraft so klein gehalten, daß der Leckstrom des Tränkungsmittels ein vorgegebenes Maß nicht überschreitet. Entsprechendes gilt für die Dichtungsplatte 36.

Zur Reinigung wird bei rotierender Walze 5 eine Flüssigkeit den Rillen 29, 30 zugeführt. Die Flüssigkeit verteilt sich über die Endflächen der Walze 5, wobei sie teilweise auch in die Rillen 23, 24 gelangt. Über die Abströmöffnung 32 sowie über die Abflußöffnungen 25, 26 kann sie abfließen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Imprägnieren von Bahnen aus porösem Mate­ rial, insbesondere aus Papier oder Pappe, mit einem flüs­ sigen Tränkungsmittel, insbesondere Harz, unter erhöhtem Druck,
mit einer Walze, die um eine waagerechte Achse drehbar und antreibbar ist,
mit einem Trog, in den die Walze teilweise eintaucht, wobei sich zwischen der Innenfläche des Troges und der Mantelfläche der Walze eine Kammer befindet,
mit einer in die Kammer einmündenden Zuleitung für das Tränkungsmittel,
mit einem Einlaufschlitz und einem Auslaufschlitz für die zu imprägnierende Bahn
und mit Dichtungen am Einlaufschlitz, am Auslaufschlitz und zwischen den Endflächen der Walze und den stirnseiti­ gen Innenflächen des Troges,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen nach Art von Labyrinthdichtungen ab­ wechselnd enge Spalte und weite Rillen (12, 23, 24) auf­ weisen und
daß die Rillen (12, 23, 24) mit Abflußöffnungen (14, 25, 26) für das hindurchströmende Tränkungsmittel versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaufschlitz (7) und am Auslaufschlitz (8) je ein Dichtungsblock (10, 17) angebracht ist, der an dem Trog (1) befestigt und in einer zur Walze (5) im wesentlichen radialen Richtung verschieblich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Endflächen der Walze (5) und den Stirnwänden (3, 4) des Troges (1) mit Rillen (23, 24) versehene Dichtungsplatten (20, 36) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog (1) im wesentlichen aus einem Grundkörper (2) mit bogenförmigem Querschnitt und aus ebenen Stirn­ wänden (3, 4) besteht, die mit dem Grundkörper (2) durch Schrauben (18, 19) verbunden sind
daß die Ränder der Dichtungsplatten (20, 36) zwischen dem Grundkörper (2) und den Stirnwänden (3, 4) eingespannt sind und
daß die Stirnwände (3, 4) innenseitig mit Nuten (33) ver­ sehen sind, in denen elastisch aufweitbare Schläuche (34) liegen, die durch Anschlußrohre (35) an eine Druckleitung anschließbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den beiden Randzonen Drosselorgane (37) angeordnet sind, die sich am Einlaufschlitz (7) und am Auslaufschlitz (8) parallel zu den Dichtungsblöcken (10, 17) erstrecken, und daß an jedem Drosselorgan (37) mehrere Einstellorgane (42) angreifen, mit denen einzelne Abschnitte (39a bis 39e) des Drosselorgans (37) separat einstellbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (37) aus einem Kunststoffprofil herge­ stellt ist, welches durch mehrere Zwischenabschnitte (40a, 40b usw.), in denen der Querschnitt geschwächt ist, in Abschnitte (39a bis 39e) unterteilt und zwischen die­ sen Abschnitten gelenkartig verbiegbar ist.