DE69110466T2 - Streicheinrichtung mit flexiblem blatt und verfahren zur zusammengesetzten beanspruchung des blattes. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf die Papierherstellung, insbesondere auf eine Rakelstreichanlage und ein Verfahren, um einen flüssigen Film von kontrollierter Dicke auf eine Papierbahn aufzutragen.
• Rakelstreichanlagen werden in der papierherstellenden Industrie weit verbreitet angewendet, um Beläge auf Papierbahnen entweder direkt auf der Papiermaschine oder in unabhängigen Vorgängen aufzutragen. Rakelstreichanlagen sollen eine einfache Konstruktion und eine relativ leichte Steuerung aufweisen. Eine Klinge drückt gegen eine Papierbahn, welche auf einer stützenden Walze durch eine Applikationszone getragen wird, wobei die Spitze der Klinge an einer Austrittsöffnung eines Flüssigkeitsbehälters liegt. Durch regelbaren Druck auf die Spitze der Klinge wird die Dicke des Flüssigkeitsfilms, der beim Verlassen der Applikationszone auf die Papierbahn aufgetragen wird, geregelt.
• In einer Rakelstreichanlage, wenn sie in der Betriebsposition zum Beschichten einer Papierbahn angeordnet ist, ist das eine Ende der Klinge an der Beschichtungsvorrichtung befestigt, das andere Ende ist frei und drückt gegen die Papierbahn, welche auf einer stützenden Walze läuft. Eine Einrichtung zum Belasten, wie ein einzelner verlängerter pneumatischer Schlauch, wird so angeordnet, dass sie an einer Stelle relativ nahe der Spitze der Klinge gegen die Klinge drückt.
• FR-A-2 583 313 ist stellvertretend für den oben erwähnten Typ einer Rakelstreichanlage gemäss dem gegenwärtigen Stand der Technik und offenbart eine Rakelstreichanlage gemäss der Präambel von Anspruch 1. In FR-A-2 583 313 wird eine Rakelstreichanlage zum Auftragen einer flüssigen Beschichtung in einer Applikationszone der Rakelstreichanlage beschrieben, welche eine stützende Walze umfasst, um die Papierbahn durch die Applikationszone zu tragen, eine flexible Klinge, welche ein festgemachtes Ende und ein freies Ende hat, wobei das freie Ende gegen die Papierbahn und die stützende Walze drückt um die Dicke der Beschichtung zu regeln, und eine erste Einrichtung zum Belasten zwischen den Enden der Klinge, in erster Linie zur Regelung der Geometrie der Klinge.
• Ein Verfahren zur Regelung der Dicke eines auf eine Papierbahn aufgetragenen flüssigen Films gemäss der Präambel von Anspruch 6 ist ebenfalls aus FR-A- 583 313 bekannt. Der Druck in dem pneumatischen Schlauch regelt dabei die Kraft der Klinge gegen die Walze (ebenso die Geometrie der Klinge) und regelt somit die Dicke des auf die Papierbahn aufgetragenen flüssigen Films. Es wurde heraus gefunden, dass eine solche Regelung nicht für alle Zwecke angepasst ist. Insbesondere wurde herausgefunden, dass die Belastung der Spitze, angewendet auf eine Klinge mit einer einzigen Belastung, einen wesentlichen Einfluss sowohl auf die Geometrie der Spitze als auch auf die Belastung der Spitze hat sobald die Regelung den auf die Spitze ausgeübten Druck ändert. Als Folge davon ist die Dicke des Films oft nicht über einen ausreichenden Bereich regelbar. Insbesondere wurde festgestellt, dass selbst innerhalb des regelbaren Bereichs die Ansprechempfindlichkeit einer solchen Regelung oft ungenügend ist, sowohl in Bezug auf die Linearität der Regelung als auch in Bezug auf die Steilheit der Regelung, d.h. die Schrittweite bei der Anpassung der Dicke des Films die für eine Schrittweite der Regelvariable erreicht werden kann. Deshalb wird in einem System, wo ein typischer pneumatischer Schlauch für die Belastung der flexiblen Klinge verwendet wird, und. der Druck innerhalb dieses pneumatischen Schlauchs die einzige laufende Kontrollvariable ist, manchmal festgestellt, dass der Bereich der Regelung nicht ausreichend ist, und noch häufiger wird festgestellt, dass die feinen Anpassungen, die manchmal erforderlich sind, oft nicht erreichbar sind. Dieses Resultat folgt daraus, dass eine kleine Änderung im Druck des pneumatischen Schlauchs, sowohl die Geometrie der Spitze der Klinge als auch die Belastung der Klinge ändern kann, was eine relativ grosse Änderung der Dicke des Films für eine relativ kleine Änderung in der Regelvariable verursacht.
• In Anbetracht des Vorausgehenden ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexible Rakelstreichanlage zu schaffen, die einen feineren und weiteren Bereich für die Regelung hat als es nach dem oben diskutierten Stand der Technik der Fall ist.
• Um diese Aufgabe zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rakelstreichanlage mit flexibler Klingenspitze zu schaffen, welche im wesentlichen die mechanische Einfachheit von Rakelstreichanlagen gemäss dem Stand der Technik beibehält, aber welche eine unabhängige Regelung für die Geometrie der Klingenspitze und die Belastung der Klingenspitze zur Verfügung stellt.
• In diesem Zusammenhang ist es eine Aufgabe, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen flexiblen Rakelstreichanlage zu schaffen, um einen weiten Bereich von regelbaren Dicken der Beschichtung mit einer feinen inkrementellen Regelung über den weiten Bereich zu schaffen.
• Um dies zu erreichen, wird die Rakelstreichanlage der Erfindung durch die Eigenschaften charakterisiert, die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beansprucht werden, und die Erfindung liefert ein Verfahren gemäss dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 6.
• Im Grunde genommen ist die Rakelstreichanlage gemäss der Erfindung mit zwei Einrichtungen zum Belasten der Klinge ausgerüstet, wobei die eine dieser Einrichtungen in erster Linie angepasst ist um die Geometrie der Klingenspitze zu kontrollieren und die andere dieser Einrichtungen zum Belasten in erster Linie angepasst ist um die Belastung der Klingenspitze zu kontrollieren.
• In den Unteransprüchen werden vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beansprucht.
• Andere Eigenschaften und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen erkennbar, bei denen:
• Figur 1 eine Darstellung ist, die eine flexible Rakelstreichanlage mit einer einzigen Belastung darstellt, um den Ansatz zur Regelung der Dicke des Films gemäss dem Stand der Technik als Beispiel zu geben;
• Figur 2 eine Darstellung ist, die eine Rakelstreichanlage darstellt, welche ein Beispiel der vorliegenden Erfindung liefert;
• Figuren 3 - 5 Darstellungen sind, welche die Geometrie von belasteten, flexiblen Klingen darstellen, Darstellungen, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich sind.
• Während die Erfindung in Zusammenhang mit gewissen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, besteht keine Absicht, sie auf diese Ausführungsformen zu beschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
• Um nun zu den Zeichnungen zu kommen, zeigt Figur 1 die hauptsächlichen für den Betrieb notwendigen Elemente einer Rakelstreichanlage, welche ein Beispiel für den Stand der Technik darstellt. Es ist festzuhalten, dass die Anlage gezeigt wird, bei der gewisse Halterungen, Begrenzungsdämme und Ähnliches entfernt wurde, um die dosierende Klinge und die Anordnung der Belastung für diese Klinge möglichst klar darzustellen.
• Insbesondere zeigt Fig. 1 einen Teil einer stützenden Walze 21, welche eine Papierbahn 22 durch eine Applikationszone 23 einer Dosiervorrichtung mit Klinge, die allgemein mit 25 bezeichnet wird, trägt. An einen Flüssigkeitsbehälter 30 wird flüssiges Beschichtungsmaterial geliefert, und eine flexible Klinge 31 drückt gegen die Papierbahn 22, welche auf der stützenden Walze 21 getragen wird, um die Dicke eines Filmes 22a des flüssigen Beschichtungsmaterials, welches auf die Oberfläche der Papierbahn 22 aufgetragen wird, zu regeln.
• Die Details der Aufbauanordnung für die Rakelstreichanlage 25 sind für die Kenntnis der vorliegenden Erfindung nicht wichtig, aber es wird erkannt werden dass die Vorrichtung auf einer festen Halterung 40 angeordnet ist, welche drehbar um den Angelpunkt 41 aufgebaut ist. Wenn die Vorrichtung auf die in Fig. 1 gezeigte Betriebsposition gedreht wird, wird die Klinge 30 in der Nähe ihrer Spitze abgelenkt, und die Spitze wird belastet, um die Dicke des auf die Papierbahn aufgetragenen Films zu regeln. Eine solche Belastung wird durch eine anpassbare Einrichtung 42 für die Belastung der Klinge vollbracht, welche einen verlängerten pneumatischen Schlauch 44 enthält, der entlang der Länge der Klinge 31 verläuft und der eine zentrale Kammer, die kontrollierbar unter Druck gesetzt werden kann um den Betrag der auf die Klinge ausgeübten Kraft anzupassen, enthält. Es ist ersichtlich, dass die Klinge 31 ein fixiertes Ende 45 aufweist (fixiert in dem Sinne, dass es nicht anpassbar ist sobald die Einrichtung 25 in die Betriebsposition gedreht ist) und ein freies Ende 46. Wie unten detailliert beschrieben werden wird, legt das Belasten des pneumatischen Schlauches 44 sowohl die Geometrie der Klinge 31 an ihrem freien Ende als auch die Kraft, die im Berührungsbereich mit der Papierbahn und der stützenden Walze 21 auf die Klinge übertragen wird, fest. So ist der Betrag des Druckes, der an den Schlauch 44 angelegt wird, eine direkte betriebliche Regelung für die Dicke des Filmes 22a, der auf die Papierbahn 22 aufgetragen wird. Insbesondere wird, wenn sich die stützende Walze 21 in Richtung des Pfeils 21a dreht, Flüssigkeit im Behälter 30 auf die Papierbahn aufgetragen und dann durch die Klinge 31 von der Papierbahn gewischt, wodurch nur ein dünner Film von Flüssigkeit übriggelassen wird, die gleichmässig über die ganze Papierbahn und unter der Regelung der Belastung 44, welche auf die Klinge 31 ausgeübt wird, aufgetragen wird. Die im Handel erhältliche Ausführung einer solchen Vorrichtung beinhaltet noch weitere Elemente, die nur am Rande erwähnt werden müssen, weil sie in der Praxis für die vorliegende Erfindung nicht wichtig sind. Solche Elemente umfassen Vorrichtungen zum Befestigen der verschiedenen Bestandteile, zum Demontieren der Einheit für die Reinigung, und auch eine Einrichtung 48 für die mechanische Anpassung, die verwendet wird um die Klinge durch mechanisches Positionieren des Schlauches 44 grob zu belasten, sowie die Einrichtung, welche die letztere trägt. Die darauffolgende pneumatische Belastung wird für die laufende Regelung der Dicke des auf die Papierbahn aufgetragenen Films eingesetzt.
• Es kann erkannt werden, dass unabhängig von der Tatsache, dass sowohl eine mechanische als auch eine pneumatische Anpassung vorgesehen ist, die Klinge 31 nur an einer Stelle belastet wird, der verlängerten Kontaktlinie zwischen der Klinge 31 und dem pneumatischen Schlauch 44. Es wurde entdeckt, das eine wie in Fig. 1 dargestellte Rakelstreichanlage am besten betrieben wird, indem die Vorrichtung 44 für die Belastung der Klinge in einer gewissen Entfernung von freien Ende 46 der Klinge angeordnet wird. Wie unten beschrieben werden wird, beeinflusst bei einer derart angeordneten Klinge eine Anpassung des Druckes, der an den Schlauch angelegt wird, nicht nur die Geometrie der Klinge (die Steigung der Klingenspitze am freien Ende der Klinge), sondern auch die Belastung der Klinge (den Betrag der Kraft, mit welcher die Klinge gegen die stützende Walze drückt). Da beides einen Einfluss auf die Dicke des Films der Beschichtung hat, wurde entdeckt, dass der dadurch erreichte Grad an Regelung, entweder bezüglich dem Bereich der Regelung oder bezüglich der Feinheit der Regelung, nicht immer genügend ist.
• Gemäss der Erfindung wird eine flexible Rakelstreichanlage geschaffen, die zwei Einrichtungen für die Belastung der Klinge aufweist, wobei eine dieser Einrichtungen in erster Linie angepasst ist um die Geometrie der Klingenspitze am freien Ende der Klinge zu regeln, und die andere dieser Einrichtungen für die Belastung in erster Linie angepasst ist um die Belastung der Klingenspitze an ihrem freien Ende zu regeln. So kann in einem ersten Schritt die erste Einrichtung für die Belastung angepasst werden, um die Geometrie der Klingenspitze festzulegen, während in einem folgenden Schritt die zweite Einrichtung für die Anpassung für die Feinregelung der Belastung der Klingenspitze verfügbar ist ohne die Geometrie der Klingenspitze wesentlich zu beeinflussen, womit ein System geschaffen wird, das einen weiteren Bereich für die Regelung und eine feine und vernünftig gleichmässige Regelung in diesem Bereich aufweist.
• Eine flexible Rakelstreichanlage, welche als Beispiel für die Erfindung steht, ist, teilweise schematisch, in Fig. 2 dargestellt. Gleich wie in den Ausführungen von Fig. 1, werden in der Zeichnung Elemente, die für eine Darstellung oder das Verständnis der Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung für die Belastung der Klingenspitze nicht wesentlich sind, in der Zeichnung nicht gezeigt.
• Fig. 2 zeigt eine stützende Walze 50 zum Tragen einer Papierbahn 51 durch eine Applikationszone 52, in der ein dünner Film 53 von flüssigem Material aus einem Behälter 54 zur Beschichtung gleichmässig über die Papierbahn aufgetragen wird, unter der Regelung einer Dosiervorrichtung aus einer flexiblen Klinge, die allgemein mit 55 bezeichnet wird. Es ist zu sehen, dass die Dosiervorrichtung eine flexible Klinge 60 mit einem fixierten Ende 61 hat, welches in einer Stützvorrichtung (nicht gezeigt) verankert ist, und ein freies Ende 62 hat, welches durch eine Vorrichtung zum Anpassen, die unten beschrieben wird, geregelt wird, um die Dicke des Films 53 zu dosieren.
• Beim Umsetzen der Erfindung in die Praxis umfasst die Dosiervorrichtung 55 eine erste (oder mittlere) Einrichtung 63 für die Belastung, welche an einer Stelle zwischen dem fixierten 61 und dem freien 62 Ende gegen die Klinge 60 drückt, und eine zweite oder bei der Spitze liegende) Einrichtung 65 für die Belastung, welche in der Nähe der Klingenspitze angeordnet ist. Beim Vergleich von Fig. 2 und Fig. 1 ist zu sehen, dass die Einrichtung 65, welche die Spitze belastet, viel näher bei der Klingenspitze 62 angeordnet werden kann als beim Stand der Technik, und die Bedeutung dieser Verbesserung wird in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung deutlicher zum Ausdruck kommen. Vorzugsweise werden die erste 63 und zweite 65 Einrichtung für die Belastung unabhängig voneinander durch regelbare Druckquellen versorgt. In der Praxis wird, nachdem die ursprüngliche mechanische Anpassung der Vorrichtung mittels eines Handrades 67, vollbracht ist, und die Anordnung um den Angelpunkt in die in Fig. 2 gezeigte Betriebsposition gedreht wurde, zuerst der Druck in der mittleren Einrichtung 63 für die Belastung angepasst, um die Geometrie der Klinge festzulegen, d.h., die Steigung der Klinge bezüglich einem festen Bezugspunkt ungefähr bei der Klingenspitze. Nachdem der Druck in der mittleren Einrichtung 63 für die Belastung angepasst ist um die Geometrie der Klinge festzulegen, wird die Dicke des Films der Beschichtung gemessen und mit der die Spitze belastenden Einrichtung 65 eine Feinanpassung gemacht, um die gewünschte Dicke der Beschichtung zu erreichen. Wenn eine grössere Anpassung nötig ist, kann es wünschenswert sein, zuerst mit einer Anpassung bei der mittleren Einrichtung 63 für die Belastung die Geometrie der Klinge zu ändern, worauf in dem so festgelegten Bereich eine Feinanpassung mittels der die Spitze belastenden Einrichtung 65 möglich ist.
• Es wird geglaubt, dass die Erhöhung der Regelung der Dicke von Beschichtungen, die durch die vorliegende Erfindung erreicht wird, zu einem grossen Ausmass aus der Entkopplung der Belastung mit Moment (welche die Geometrie der Klinge festlegt und hauptsächlich auf die mittlere Einrichtung für die Belastung übertragen wird) von der Belastung mit Kraft (welche sehr nahe bei der Spitze der Klinge ausgeübt wird und hauptsächlich auf die Einrichtungen übertragen wird, welche die Spitze belastet) stammt. Die Theorie, von der angenommen wird, dass sie diesen Vorgang bestätigt, wird unten aufgestellt werden, um zu helfen die funktionalen Vorteile der Erfindung zu verstehen. Es liegt jedoch auf der Hand, dass die obigen Zeichnungen und Beschreibungen die Struktur und die Art der Betriebsregelung hinreichend definieren, um es einem Fachmann auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die, Erfindung mit oder ohne einem Verständnis der funktionalen Theorie zu verwenden.
• Die Zeichnungen 3-6 stellen die Geometrie einer gebogenen Rakelstreichanlage dar, was für das Verständnis der Theorie hinter der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Fig. 3, zeigt eine flexible Klinge 100, die gegen eine stützende Walze 101 drückt, aber keine zusätzliche Belastung auf der Klinge hat, womit die einzige Kraft, die bewirkt, dass die Spitze 102 der Klinge gegen die Walze 101 drückt, ein Moment M&sub0; ist, das an das fixierte Ende 104 der Klinge angelegt wurde. Fig. 3 zeigt auch ein x-y Koordinatensystem mit dem Ursprung am fixierten Ende 104 der Klinge und einer x-Achse, die mit der Steigung der Klinge im Ursprung x = 0 zusammen fällt. Dieses Koordinatensystem erlaubt einen besonders guten Bezug auf die Geometrie der Klinge, insofern als diese Geometrie als die Steigung der Spitze der Klinge am Ende der Klinge spezifiziert werden kann, hier als (dy/dx)x = L bezeichnet. X soll für die obige Steigung gleich L sein, aber weil die aktuelle x Dimension wegen der Krümmung der Klinge ein wenig kleiner als L sein wird, ist zu verstehen, dass nur eine Näherung gemeint ist. Insbesondere ist gemeint, dass der Ausdruck sich auf die Steigung der Klinge in einem bekannten Koordinatensystem bei einem Punkt in der Nähe der Spitze der Klinge, wo die Klinge die stützende Walze berührt, bezieht.
• Wie oben bemerkt, stellt Fig. 3 die Situation dar, ohne dass eine mittlere oder an der Spitze liegende Belastung auf die Klinge angewendet wird, die einzige Belastung ist das Moment M&sub0;, das durch die Ablenkung der Klinge, als die tragende Vorrichtung der Klinge um den Angelpunkt in die Betriebsposition gedreht wurde, entstanden ist. Die Belastung an der Spitze der Klinge wird demnach unter solchen Bedingungen ohne Belastung durch den Ausdruck definiert:
• FSpitze = M&sub0;/D
• wobei D, wie in Fig. 3 gezeigt, die lineare Distanz zwischen dem Ursprung des Koordinatensystems (dem fixierten Ende der Klinge) und jenem Punkt in der Nähe der Spitze der Klinge, bei dem eine resultierende Kraft anzulegen wäre, damit sie der verteilten Kraft, welche durch die Belastung des Endes der Klinge gegen die stützende Walze verursacht wird, gleichwertig wäre. Zusätzlich zur Betrachtung der Belastung der Spitze muss auch die Geometrie der Klinge an der Spitze der Klinge betrachtet werden, die definiert ist als: Set-Up
• Fig. 4 stellt die Bedingungen dar, die in der Praxis nach dem Stand der Technik angetroffen werden, wenn eine Belastung der Klinge nahe bei der Spitze, aber nicht ganz an der Spitze, angelegt wird. Es ist zu sehen, dass in der Darstellung von Fig. 4, nach dem Stand der Technik, die äussere Belastung, welche durch einen Druckschlauch 110 angelegt wird, näher beim fixierten Ende der Klinge angelegt wird als das Moment M&sub0;, welches durch den Hebelarm D angelegt wird. Es ist deshalb augenfällig, dass die Kraft, die durch eine äussere Einrichtung 110 für die Belastung angewendet wird, klarerweise nicht nur die Belastung an der Spitze der Klinge (welche der Kontaktkraft der Klinge ungefähr bei Punkt 111 entgegen gerichtet ist) beeinflusst, sondern auch die Geometrie der Klinge durch das Einbringen eines zusätzlichen Momentes, das die Klinge krümmt, beeinflusst.
• So kann die Kraft an der Spitze im System von Fig. 4 folgendermassen ausgedrückt werden:
• FSpitze = M&sub0; + K P&sub1; ASchlauch
• wo K eine Proportionalitätskonstante ist, welche den Druck im Schlauch 110 auf eine Kraft, die auf die Klinge angewendet wird, bezieht, und P&sub1; der Druck innerhalb einer Fläche ASchlauch des Druckschlauches 110 ist. Es ist auch zu erkennen, dass unter Verwendung der Anordnung von Fig. 4 die Geometrie der Klinge definiert wird durch: Set-Up ASchlauch
• wo K&sub1; eine weitere Proportionalitätskonstante ist, welche die Kraft, die durch den Druckschlauch angelegt wird, auf die Ablenkung an der Spitze der Klinge bezieht. Es ist, somit erkennbar, dass irgend eine Änderung im Druck P&sub1;, mit der beabsichtigt wird die Kraft an der Spitze anzupassen um eine kleine Änderung in der Dicke des Films der Beschichtung zu machen, auch die Geometrie der Klinge anpasst mit einer möglicherweise, viel grösseren Auswirkung auf die Dicke des Films als ursprünglich beabsichtigt war. Es ist diese Kopplung von der Belastung der Spitze und dem Moment auf die Klinge nach dem Stand der Technik, welche mindestens zu einem wesentlichen Teil verantwortlich ist für die ungewünschte Regelcharakteristik dieses Systems.
• Beim Umsetzen der Erfindung in die Praxis wird die Geometrie von Fig. 5 verwendet, weiche ein viel grösseres Mass an im wesentlichen unabhängiger Regelung der Geometrie der Klinge und der Belastung der Spitze liefert. So ist im System von Fig. 5 ein an der Spitze liegender Schlauch oder eine an der Spitze liegende Einrichtung 120 für die Belastung viel näher bei der Spitze der Klinge angeordnet als in der Darstellung von Fig. 4, etwa in der selben Distanz D vom Ursprung wie die resultierende Belastung, welche von der stützenden Walze auf die Klinge ausgeübt wird. Es ist auch ein zweiter Schlauch 121 vorhanden, der zwischen dem fixierten und dem freien Ende der Klinge angeordnet ist, in der Zeichnung bei einer Distanz B vom Ursprung. Der Einfachheit halber wird in den folgenden Berechnungen angenommen, dass die Schläuche 120 und 121 denselben Querschnitt haben obwohl die Querschnitte verschieden sein können, falls dies gewünscht wird, und für Fachleute wird es aus dem Studium der folgenden Ausdrücke klar, in welcher Art die verschiedenen Querschnitte die Ausdrücke beeinflussen.
• Bei einer Verwendung des Systems von Fig. 5, kann die Belastung an der Spitze folgendermassen ausgedrückt werden:
• FSpitze = M&sub0; + P&sub2; ASchlauch B/D + P&sub1; ASchlauch
• wo P&sub1; und P&sub2; die Regeldrücke sind, welche auf die entsprechenden Schläuche 120 und 121 angewendet werden. Aus dem vorausgehenden Ausdruck ist ersichtlich, dass der Druck im mittleren Schlauch 121 eine Wirkung auf die Kraft Fspitze an der Spitze hat, aber diese Kraft ist ein Bruchteil der Kraft, welche durch den Schlauch 120 verursacht wird, wegen dem- Verhältnis der Momentarme B/D, einem Verhältnis, das auf ungefähr 0.5 oder weniger gehalten werden kann. Derart kann die Wirkung auf die Kraft an der Spitze durch den Druck, der auf den bei der Spitze liegenden Schlauch 120 angewendet wird, mindestens zwei mal so gross sein wie die Wirkung irgend einer Änderung des Druckes, der auf den mittleren Schlauch 121 angewendet wird.
• Sogar noch deutlicher hat der Druck in dem bei der Spitze liegenden Schlauch 120 eine sehr kleine Wirkung auf die Geometrie der Klinge, wie aus dem folgenden Ausdruck erkennbar wird: Set-Up ASchlauch
• wo K&sub2; eine Konstante ist, welche die Druckänderung in dem bei der Spitze liegenden Schlauch auf einen Wechsel in der Geometrie bezieht, und K&sub3; eine Proportionalitätskonstante ist, welche die Druckänderung im mittleren Schlauch 121 auf die Geometrie der Klinge bezieht. Aus den Darstellungen der Figuren 4 und 5, wo die relativen Positionen der Schläuche bezüglich der Spitze gezeigt wird, ist erkennbar, dass K&sub2; viel kleiner ist als K&sub1; von der Ausführungsform von Fig. 4, und wesentlich kleiner als K&sub3;, wegen der relativen Längen der beteiligten Momentarme.
• Deshalb ist zu sehen, dass irgendwelche Druckänderungen im mittleren Schlauch 121 (d.h., Änderungen im Druck P&sub1;) nur eine kleine Wirkung auf (dy/dx)x=L haben, wogegen Änderungen im Druck P&sub2; wegen der wesentlich grösseren Proportionalitätskonstanten K&sub3; eine regelnde Wirkung haben. Als Folge davon ist zu erkennen, dass die Belastung der Spitze und das Moment auf die Klinge im wesentlichen ungekoppelt sind, wobei die Belastung der Spitze hauptsächlich durch den Druck P&sub1;, der an den bei der Spitze liegenden Schlauch 120 gekoppelt ist, geregelt wird, und das Moment auf die Klinge oder die Geometrie der Klinge im wesentlichen durch den Druck P&sub2;, der an den mittleren Schlauch 121 angelegt wird, geregelt wird.
• Mit den vorausgehenden geometrischen und mechanischen Beziehungen im Kopf, ist es mit Bezug wiederum auf Fig. 2 ersichtlich, dass die Erfindung eine Vorrichtung für eine Rakelstreichanlage bereitstellt, welche eine flexible Klinge 60 hat, die an einem Ende 61 fixiert ist und mit dem freien Ende 62 gegen die stützende Walze 50 drückt. Die Vorrichtung 55 für die Belastung der Klinge hat zwei Einrichtungen für das Anbringen von Kraft, eine mittlere Einrichtung 63 für die Belastung welche gegen einen Teil der Klinge zwischen dem fixierten und dem freien Ende drückt, und eine zweite Einrichtung 65 für die Belastung, welche sehr nahe bei der Spitze gegen die Klinge drückt. Beim Aufstellen der Vorrichtung, nachdem die Einrichtung für den Flüssigkeitsbehälter um den Angelpunkt in seine Betriebsposition gedreht wurde und alle mechanischen Anpassungen gemacht sind, wird Druck an die Einrichtungen für die Belastung gelegt und der Druck im mittleren Schlauch 63 wird angepasst um die geeignete Geometrie der Klinge (dy/dx)x=L zu erreichen, wobei für die in Frage kommenden Dicken der Beschichtung und Materialien x=L gilt. Nachdem mit der Einrichtung des mittleren Schlauches 63, welche die Geometrie der Klinge festlegt, eine grobe Anpassung erreicht wurde, wird durch die Einrichtung zum Anpassen des Druckes in dem die Spitze belastenden Schlauch 65 ein Feinanpassung gemacht. Die Anpassung ist fein regelbar, weil Veränderungen des Druckes im Schlauch 65 direkt die Kraft beeinflussen können, welche durch die Klingenspitze 62 gegen die stützende Walze 52 wirkt, ohne die Geometrie der Klinge wesentlich zu verändern, die durch den mittleren Schlauch für die Belastung festgelegt wurde. Die derart erhaltene Feinheit der Regelung ist zu schätzen.
• Wenn nach dem ursprünglichen Aufstellen entschieden wird, dass die erreichte Dicke der Beschichtung wesentlich anders ist als gewünscht, kann mit der Einrichtung für die Anpassung des mittleren Schlauches 63 eine erste Anpassung gemacht werden um die Geometrie der Klinge zu verändern, damit eine grobe Anpassung erreicht wird, danach kann eine Feinanpassung vorgenommen werden indem die Einrichtung für die Belastung der Spitze, des bei der Spitze liegenden Schlauches 65 angepasst wird, wobei eine solche Feinanpassung in erster Linie die Kraft auf die Spitze beeinflusst ohne die Geometrie der Spitze zu ändern.
• Während bevorzugt wird, dass die Druckquellen für die getrennten Schläuche 63 und 65 unabhängig voneinander versorgt werden können, kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, diese Drücke zu koppeln, und den einen zum Beispiel mit einem Bruchteil des anderen zu betreiben, so dass das Durchführen einer Anpassung beim einen mindestens in einem ersten Schritt eine Wirkung auf den anderen hat. In den meisten Fällen wird jedoch die letzte Feinanpassung durch das Anpassen des Druckes an der Spitze mittels dem bei der Spitze liegenden Schlauch 65 alleine vorgenommen.
• Es ist nun erkennbar, dass das, was geschaffen worden ist, eine verbesserte Rakelstreichanlage und ein Verfahren zum Beschichten von sich bewegenden Papierbahnen mit einem gleichmässigen Flüssigkeitsfilm ist. Im Gegensatz zu früheren Ansätzen, wird eine flexible Klinge verwendet, die mehrfach belastet ist, wobei die eine Einrichtung für die Belastung, unabhängig von der Kraft auf die Spitze, hauptsächlich die Geometrie der Klingenspitze beeinflusst, und die andere Vorrichtung für die Belastung hauptsächlich verantwortlich ist für die Anpassung der Kraft auf die Klingenspitze, aber ohne wesentlichen Einfluss auf die Geometrie der Klinge.

Claims (8)

1. Rakelstreichanlage zum Aufbringen einer flüssigen Beschichtung auf eine Papierbahn (51) in einer Applikationszone der Rakelstreichanlage, wobei die Rakelstreichanlage umfasst:

eine stützende Walze (50) zum Tragen der Papierbahn (51) durch die Applikationszone (52),

eine flexible Klinge (60), welche ein fixiertes Ende (61) und ein freies Ende (62) hat, wobei das freie Ende (62) gegen die Papierbahn (51) und die stützende Walze (50) drückt, um die Dicke der Beschichtung zu regeln, und

eine erste Einrichtung (63) für die Belastung zwischen den Enden (61, 62) der Klinge zum Belasten der Klinge (60), um hauptsächlich die Geometrie der Klinge zu regeln,

dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine zweite Einrichtung (65) für die Belastung nahe dem freien Ende (62) der Klinge zum Belasten der Klinge (60) umfasst, um hauptsächlich die Belastung der Spitze zu regeln.

2. Rakelstreichanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechenden Einrichtungen (63, 65) getrennte pneumatische Schläuche (120, 121) enthalten, wobei die erste Einrichtung (63) für die Belastung einen ersten pneumatischen Schlauch (121) enthält, der hauptsächlich für die Regelung der Steigung der Klingenspitze dient, und die zweite Einrichtung (65) für die Belastung den zweiten pneumatischen Schlauch (120) enthält, der hauptsächlich für die Regelung der Belastung der Klingenspitze dient.

3. Rakelstreichanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Klingenspitze und die Belastung der Klingenspitze im wesentlichen ungekoppelt sind und auf die entsprechenden Einrichtungen (63, 65) für die Belastung reagieren.

4. Rakelstreichanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung für die Belastung (63) eine erste pneumatische Einrichtung (63) für die Belastung enthält, welche zwischen dem fixierten und dem freien Ende (61, 62) auf die Klinge (60) drückt, und eine erste pneumatische Druckquelle zum Regeln des Druckes, der durch die erste pneumatische Einrichtung (63) an den mittleren Abschnitt der Klinge (60) gelegt wird, und

dass die zweite Einrichtung für die Belastung (65) eine zweite pneumatische Einrichtung (65) für die Belastung enthält, welche nahe dem freien Ende (62) der Klinge auf die Klinge (60) drückt, und eine zweite pneumatische Druckquelle zum Regeln des Druckes, der durch die zweite pneumatische Einrichtung (65) an die Spitze der Klinge gelegt wird.

5. Rakelstreichanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste pneumatische Einrichtung für die Belastung (63) eine Einrichtung enthält, die hauptsächlich zur Anpassung der Steigung der Klingenspitze dient, und die zweite pneumatische Einrichtung für die Belastung (65) eine Einrichtung enthält, die hauptsächlich zur Regelung der Belastung der Klingenspitze dient.

6. Verfahren zur Regelung der Dicke eines flüssigen Films, der in einer Applikationszone einer Rakelstreichanlage auf eine Papierbahn 51 aufgetragen wird, wobei die Rakelstreichanlage eine stützende Walze (50) und eine flexible Klinge (60) hat, die gegen eine Papierbahn (51) drückt, welche auf der stützenden Walze (50) getragen wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

die Klinge (60) in einer Betriebsposition anzuordnen, bei der ein erstes Ende (61) der Klinge bezüglich der Rakelstreichanlage fixiert ist und ein freies Ende (62) der Klinge gegen die stützende Walze (50) angeordnet ist, und

die Klinge (60) zwischen dem fixierten und dem freien Ende (61, 62) zu belasten um die Geometrie der Klinge festzulegen,

dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt einer unabhängigen Belastung der Klinge (60) an der Klingenspitze, um für eine gegebene Geometrie der Klinge eine Belastung der Klingenspitze zur Regelung der Dicke des auf die Papierbahn (51) aufgetragenen Films festzusetzen, enthalten ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zur Belastung der Klinge (60) zwischen dem fixierten und dem freien Ende die Steigung der Klinge (60) an der Klingenspitze festlegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zur Festlegung der Belastung der Spitze für eine gegebene Geometrie der Klinge im wesentlichen unabhängig von Veränderungen der Steigung der Klingenspitze zustande gebracht wird.