EP0556675A1

EP0556675A1 - Walzenauftragswerk zum Auftragen von Streichfarbe auf eine Papierbahn

Info

Publication number: EP0556675A1
Application number: EP93101844A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Beisswanger
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1993-08-25
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: JPH067723A; FI930609A0; CA2090064A1; FI97904B; EP0556675B1; FI97904C; DE4205312A1; ATE138437T1; FI930609A; US5370735A; DE59302633D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Walzenauftragswerk zum Auftragen von Streichfarbe auf eine Papierbahn mit den folgenden Merkmalen: Eine Auftragswalze, die in eine Streichfarbensumpf umläuft; einen Trog; eine Gegenwalze, die gegenläufig zur Auftragswalze umläuft und mit dieser einen Einlaufzwickel sowie einen Auslaufzwickel bildet; der Trog weist einen Streichfarben-Zulauf auf, eine Leitwand mit einer ersten Überlaufkante sowie eine Überlaufrinne für einen ersten Überlaufstrom; es ist ein Leitkörper vorgesehen, der an seinem stromabwärtigen Ende eine zweite Überlaufkante für einen zweiten Überlaufstrom aufweist. Die Erfindung ist durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet: der Leitkörper weist einen Ableitkanal zum Ableiten des zweiten Überlaufstromes auf; der Leitkörper bildet mit der Papierbahn eine Drosselstelle; der Ableitkanal ist mit einem Ventil versehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzenauftragswerk zum Auftragen von Streichfarbe auf eine Papierbahn, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Walzanauftragswerke dieser Art sind aus DE 36 05 409 A1 bekannt geworden. Durch diese Einrichtung soll ein gleichmaßiger Strich erzeugt werden.
Bei solchen Walzenauftragswerken treten Probleme vor allem in der keilförmigen Einlaufzone zwischen Auftragswalze und Gegenwalze auf, und zwar besonders bei hohen Geschwindigkeiten. Dies geht vor allem auf den Einfluß der Luft zurück, die beim Umlauf der Gegenwalze zusammen mit der Papierbahn in den Einlaufzwickel eingeschleppt wird. Sie vermischt sich dabei mit der Streichfarbe an der Stelle, an der diese die Papierbahn berührt. An der oberen Kante des maschinenbreiten Leitkörpers kommt es ja im allgemeinen zum Übertreten eines Überlaufstromes von Streichfarbe, und zwar entgegen der Laufrichtung der Papierbahn und entgegen dem Luftstrom. Prallt der Luftstrom auf diesen Überlaufstrom, so führt dies zu einem teilweisen Zurückdrängen des Überlaufstromes sowie zum Vermischen von Luft und Streichfarbe. Derartige Störungen finden auch dann statt, wenn kein Leitkörper vorgesehen ist, und wenn sich demzufolge ein freier Spiegel der Streichmasse zwischen der Mantelfläche der Auftragswalze und der Trogwand einstellt.
Es wäre wünschenswert, daß die Papierbahn und die Streichfarbe beim Zusammenführen eine gerade Berührungslinie miteinander bilden. Aufgrund der geschilderten Einflüsse der eingeschleppten Luft ist die Berührungslinie jedoch nicht geradlinig, sondern häufig zungenförmig. Dies gilt für Walzenauftragswerke mit Leitkörper (gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1) also auch für Walzenauftragswerke mit freiem Spiegel. Kommt es zu bleibenden Lufteinschlüssen, die über die gesamte Streichzone erhalten bleiben, so wird an den betreffenden Stellen die Papierbahn überhaupt nicht von Streichfarbe benetzt und bleibt somit an diesen Stellen ungestrichen. Dies ist natürlich höchst unerwünscht.
Ein wichtiges Erfordernis ist es auch, daß die Streichfarbe dem Einlaufzwickel und damit der Papierbahn in ausreichender Menge zugeführt wird, ausgehend von einer notwendigen Mindestmenge, bis zu einer maximalen Menge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzenauftragswerk gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß die störenden Lufteinflüsse im Einlaufzwickel vermieden werden; ferner soll die Streichfarbe über die Maschinenbreite hinweg gleichförmig in der Strömung sein, d.h. in Maschinenrichtung verlaufen. Querströmungen sind unerwünscht. Es sollen vor allem in der Kontaktzone (im Einlaufzwickel) vermieden werden. Insbesondere soll die Berührungslinie beim Zusammentreffen von Papierbahn und Streichfarbenstrom eine geradlinige sein. Lufteinschlüsse sollen auf jeden Fall vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Demgemäß wird der Leitkörper wie folgt gestaltet:

(a) Er weist einen Ableitkanal zum Ableiten des zweiten Überlaufstromes auf;
(b) er bildet zusammen mit der Papierbahn - in Umlaufrichtung der Gegenwalze gesehen vor dem Ableitkanal - eine Drosselstelle, an der eine dritte Überlaufkante für einen dritten Überlaufstrom vorgesehen sein kann;
(c) der Ableitkanal ist mit einem vorzugsweise steuerbaren Ventil versehen.

Diese Maßnahmen stellen sicher, daß der schwierige Bereich des Einlaufzwickels unter Kontrolle kommt. Es wird in diesem Bereich ein hermetisch abgeschlossenes System geschaffen, in welchem durch zwei Sperren, nämlich durch die zweite und die dritte Überlaufkante, ein Lufteintritt in die eigentliche Auftragszone mit Sicherheit vermieden wird.
Das gesamte Walzenauftragswerk kann somit insgesamt drei Überlaufkanten aufweisen, an denen Farbströme überlaufen können. Dabei kann der erste Überlaufstrom, der aus dem Trog über die erste Überlaufkante in die Überlaufrinne eintritt, in seiner Größe je nach Bedarf gewählt werden, und im Extremfall gegen Null gehen. Der zweite Überlaufstrom, d.h. jener, welcher über die zweite Überlaufkante durch den Ableitkanal strömt, wird im allgemeinen verhältnismäßig groß sein. Seine Größe ist durch das genannte Ventil einstellbar. Der dritte Überlaufstrom - an der Drosselstelle - kann gegen Null gehen. Sämtliche der genannten Überlaufströme münden zweckmäßigerweise in eine einzige Überlaufrinne, nämlich in die genannte Rinne, die an die erste Überlaufkante angeschlossen ist.
Dem Leitkörper kann zur Sicherheit noch ein weiterer Luftschaber vorgeschaltet sein, und zwar bezogen auf die zweite und die dritte Überlaufkante noch weiter entfernt vom Einlaufzwickel.
Eine besonders vorteilhafte Lösung besteht darin, den Leitkörper - in Seitenansicht gesehen - auf derjenigen Seite, auf der die Papierbahn in den Einlaufzwickel einläuft, mit einer besonderen Luftleitfläche zu versehen. Diese Luftleitfläche erstreckt sich vom Beginn der Drosselstelle, die ja auch eine Überlaufkante bilden kann, bis zum Ende des Ableitkanales. Sie ist hierbei vorzugsweise konkav gestaltet.
Hierdurch wird im einzelnen folgendes bewirkt: Der mit der Papierbahn ankommende Luftstrom trifft auf die dort vorhandene Kante der Luftleitfläche, wo er abgeschabt wird. Er folgt sodann der konkaven Luftleitfläche des Leitkörpers. Der Luftstrom wird dabei von dieser Leitfläche umgelenkt und zum Austrittsende des Ableitkanales geführt. Hier tritt eine Ejektorwirkung ein. Der Luftstrom reißt nämlich nach Art einer Wasserstrahldüse den Streichfarbenstrom, der im Ableitkanal strömt, noch aus diesem heraus, desgleichen jegliche Luft, die möglicherweise noch im Ableitkanal eingeschlossen ist.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung dieses Gedankens besteht in folgendem:
Der Leitkörper wird mit einem Luftsaugkanal versehen, der im Bereich der Drosselstelle beginnt, und der im Bereich des Endes der Luftleitfläche endet. Dieser Luftsaugkanal unterliegt damit wiederum der Ejektorwirkung des von der Luftleitfläche umgelenkten Luftstromes. Dieser Luftstrom entlüftet den Luftsaugkanal, und damit auch die Drosselstelle, die somit evakuiert wird. Damit wird Sichergestellt, daß Restluftmengen, die zunächst in die Drosselstelle eindringen, aus dieser abgeführt werden, bevor sie zum Ableitkanal oder gar noch weiter gelangen. Diese Evakuierung ist somit dem Ableitkanal noch vorgeschaltet, um eine besondere Sicherheit bezüglich der Freiheit von Luft zu erreichen. Der Vorteil besteht darin, daß diese Evakuierung selbsttätig erfolgt. Ihre Wirkung steht sogar mit zunehmender Geschwindigkeit an, was natürlich besonders günstig ist.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1 zeigt ein Walzenauftragswerk gemäß der Erfindung in Seitenansicht gesehen.
Figur 2 zeigt ein Walzenauftragswerk gemäß dem Stand der Technik.
Figur 3 zeigt ein Walzenauftragswerk gemäß der Erfindung, wiederum in Seitenansicht gesehen, und zwar in einer zweiten Ausführungsform.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Walzenauftragswerk gemäß der Erfindung.
Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung und in Seitenansicht ein weiteres Auftragswerk gemäß der Erfindung.
Figur 6 zeigt das Detail A in vergrößerter Darstellung.
Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf den Gegenstand von Figur 6.
Figur 8 zeigt den Gegenstand von Figur 7, nochmal in Seitenansicht, analog zum Gegenstand von Figur 6.
Figur 10 zeigt drei Varianten 10a, 10b und 10c von Ansichten B-B in Figur 7.
Figur 11 zeigt vier Varianten von Ansichten entsprechend Figur 7. Die Variante gemäß Figur 11a weist, wie man sieht, schlitzförmige Strömungswege auf. Wie man ferner erkennt, sind sich erweiternde als auch sich verengende Strömungskanäle möglich. Außerdem ist es denkbar, venturi-artige Strömungskanäle zu verwenden, bei welchen zunächst eine Verengung vorgesehen ist, auf die eine Erweiterung folgt.
Figur 12 zeigt wiederum Ansichten in Blickrichtung A-A bzw. B-B bzw. C-C.
Figur 13 zeigt ein weiteres Walzenauftragswerk gemäß der Erfindung.
Figur 14 zeigt ein weiteres Walzenauftragswerk gemäß der Erfindung.

Das in Figur 1 dargestellte Walzenauftragswerk umfaßt eine Auftragswalze 1, die in einem Streichfarbensumpf 2 umläuft. Der Streichfarbensumpf 2 befindet sich in einem Trog 3. Der Auftragswalze 1 ist eine Gegenwalze 4 zugeordnet, die von einer Papierbahn 5 umschlungen ist. Beide Walzen laufen im Sinne der Pfeile 6 gegenläufig, jedoch nicht mit derselben Umfangsgeschwindigkeit um (Verhältnis v_Gegenwalze:v_{Auftragswalze} = 10). Sie bilden miteinander einen keilförmigen Einlaufzwickel - in der Darstellung links - sowie einen keilförmigen Auslaufzwickel - in der Darstellung rechts.
Der Trog 3 weist einen streichfarbenen Zulauf 7 auf. Im aufsteigenden Bereich der Auftragswalze 1 ist die Trogwand als Leitwand 8 ausgebildet. Sie endet mit einer Überlaufkante 9 ("erste Überlaufkante"). An dieser Stelle ist eine Überlaufrinne 10 für einen ersten Überlaufstrom angeschlossen.
An die Leitwand 8 schließt sich - nach der Überlaufkante 9 - ein Leitkörper 20 an. Dieser erstreckt sich zum Einlaufzwickel hin. Dabei bildet er mit der Mantelfläche der Auftragswalze 1 einen Strömungskanal 21. An seinem stromabwärtigen Ende bildet er eine zweite Überlaufkante 22 für einen zweiten Überlaufstrom.
Gemäß der Erfindung weist der Leitkörper 20 einen Ableitkanal 23 auf. Dieser dient zum Ableiten eines zweiten Überlaufstromes. Dieser Strom entsteht dadurch, daß überschüssige Streichfarbe über die Überlaufkante 22 übertritt und - durch den Ableitkanal 23 - entgegen der Strömungsrichtung im Strömungskanal 21 fließt. Ein wichtiger Gedanke gemäß der Erfindung besteht darin, den gesamten Leitkörper 20 in seiner Position variabel zu machen. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, den Leitkörper 20 schwenkbar zu machen und zwar um einen Schwenkpunkt, der im Bereich der Überlaufkante 22 liegt.
Der Leitkörper 20 weist ferner eine Drosselstelle 24 auf, die als Überlaufkante dienen kann, und dann die dritte Überlaufkante bildet. Außerdem trägt er einen Luftschaber 25. Der Strömungskanal 23 ist an seinem stromabwärts gelegenen Ende mit einem Ventil 26 versehen.
Die drei Überlaufströme, die an den Überlaufkanten 9, 22 und 24 überlaufen, münden allesamt in eine einzige Sammelrinne, nämlich die Überlaufrinne 10.
Nach dem Durchlaufen der Auftragszone gelangt die beschichtete Papierbahn 5 in den Auslaufzwickel. Dort läuft sie an einem egalisierten Stab 30 vorbei, und schließlich an einer Rakel 31. Jedoch ist dieser Bereich für die vorliegende Erfindung nicht von primärer Bedeutung.
Das erfindungsgemäße Walzenauftragswerk arbeitet somit wie folgt: Die Auftragswalze 1 nimmt bei ihrem Umlauf in Pfeilrichtung 6 aus dem Streichfarbensumpf 2 Streichfarbe mit. Es kommt zu einer Strömung der Streichfarbe entlang der Leitwand 8 des Troges 3, die sich fortsetzt in Strömungskanal 21. Im Auftragsbereich - in der Darstellung links - herrschen völlig klare und geregelte Verhältnisse. Der gesamte Raum zwischen der Mantelfläche der Auftragswalze 1 in deren aufsteigendem, oberen Quadranten und dem Leitkörper 20 ist hermetisch abgedichtet. Die Papierbahn 5, beim Umlauf der Gegenwalze 4 von links oben herunterkommend, schleppt zwar Luft heran. Jedoch trifft diese Luft auf eine erste Luftsperre in Gestalt des Luftschabers 25. Sollte Luft diese Sperre überwinden, so gelangt sie zur Überlaufkante 24, die eine weitere Sperre darstellt. Eine letzte Sperre stellt die Überlaufkante 22 des Leitkörpers 20 dar.
Im Gegensatz hierzu zeigt Figur 2 ein Walzenauftragswerk gemäß dem Stande der Technik. Auch hier sind die Grundelemente vorhanden, nämlich die Auftragswalze 1, die Gegenwalze 4, der Trog 3 usw. Jedoch fehlt es am erfindungsgemäß gestalteten Leitkörper. An dessen Stelle befindet sich der Spiegel 40 des Streichfarbensumpfes. Dieser Spiegel ist dem Einfluß der mit großer Geschwindigkeit herangeführten Luftmassen ausgesetzt. Die Luft dringt in die Streichmasse ein und gelangt mit der Papierbahn und der Streichmasse durch die Auftragszone hindurch. Das Streichergebnis ist unbefriedigend.
Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Walzenauftragswerkes weist im wesentlichen dieselben Elemente auf, wie das Walzenauftragswerk gemäß Figur 1. Die Besonderheit besteht jedoch darin, daß der Leitkörper 20 mit einer spitzen Kante in den Raum zwischen der Mantelfläche der Auftragswalze 1 und der Leitwand 8 des Troges 3 eintaucht und damit eine Stromteilerwirkung hat.
Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform gemäß Figur 4. Hierbei weist der Leitkörper 20 eine Luftleitfläche 26 auf. Die Drosselstelle 24 ist flächig ausgebildet, d.h. sie erstreckt sich über einen gewissen Teil des Umfangs der Gegenwalze 6. Dabei könnte die der Papierbahn 5 zugewandte Fläche des Leitkörpers 26 auch die gestrichelt gezeigte Kontur 27 haben.
Ganz entscheidend ist ferner ein Entlüftungskanal 28. Dieser beginnt an der Drosselstelle 24 bzw. 27 und endet am unteren Ende der Luftleitfläche 26, und damit auch am unteren Ende des Strömungskanals 23.
Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt: Beim Umlauf der beiden Walzen schleppt die Papierbahn 5 einen Luftstrom mit sich - siehe Pfeil 29. Dieser Luftstrom wird an der Kante 33 des Leitkörpers 20 abgeschabt, an der Luftleitfläche 26 geführt und dabei umgelenkt, bis er an das untere Ende des Entlüftungskanals 28 gelangt. Dort reißt er gemäß dem Ejektorprinzip Luft aus Kanal 28, und damit auch aus der Drosselstelle 24.
Die Figuren 5 bis 14 beschreiben interessante Varianten, die sich mit der Gestaltung des Leitkörpers befassen. Dieser Leitköper bildet ja zusammen mit der Mantelfläche der Auftragswalze 1 einen Strömungskanal.
Gemäß den genannten Figuren weist der Leitkörper 20 auf seiner der Mantelfläche von Auftragswalze 1 zugewandten Seite Vorsprünge auf, beispielsweise Rippen, die sich in Längsrichtung der Strömung erstrecken, und die in einer Vielzahl über die Breite der Maschine hinweg angeordnet sind. Hieraus ergeben sich viele Einzelkanäle. Diese können beispielsweise die Gestalt eines Blitzes haben, sie können sich erweitern, sie können sich verengen, oder sie können nach Art von Venturidüsen ausgebildet sein.

Claims

Walzenauftragswerk zum Auftragen von Streichfarbe auf eine Papierbahn, mit den folgenden Merkmalen:
1.1 eine Auftragswalze (1), die in einem Streichfarbensumpf (2) umläuft;

1.2 einen Trog (3), zur Aufnahme des Sumpfes (2);

1.3 eine Gegenwalze (6), die von der Papierbahn (5) umschlungen ist, mit dieser einen Einlaufzwickel sowie einen Auslaufzwickel bildet und mit zur Auftragswalze (1) entgegengesetztem Drehsinn umläuft;

1.4 der Trog (3) weist einen Streichfarben-Zulauf (7) auf, eine im aufsteigenden Bereich der Auftragswalze (1) vorgesehene Leitwand (8) mit einer ersten Überlaufkante (9) sowie eine hieran angeschlossene Überlaufrinne (10) für einen ersten Überlaufstrom;

1.5 es ist ein maschinenbreiter Leitkörper (20) vorgesehen, der sich zum Einlaufzwickel hin erstreckt, dabei mit der Mantelfläche der Auftragswalze (1) einen Strömungskanal (21) bildet, und der an seinem stromabwärtigen Ende eine zweite Überlaufkante (22) für einen zweiten Überlaufstrom aufweist,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1.6 der Leitkörper (20) weist einen Ableitkanal (23) zum Ableiten des zweiten Überlaufstromes auf;

1.7 der Leitkörper (20) bildet mit der Papierbahn (5) - in Umfangsrichtung der Gegenwalze (4) gesehen vor dem Ableitkanal (23) - eine Drosselstelle (24);

1.8 der Ableitkanal (23) ist mit einem vorzugsweise steuerbaren Ventil (26) versehen;

1.9 die Drosselstelle (24) ist derart eingestellt, daß wenigstens ein geringfügiger dritter Überlaufstrom fließt;

1.10 der Leitkörper (20) weist auf seiner der Mantelfläche der Auftragswalze (1) zugewandten Seite flossenartige oder rippenartige Vorsprünge auf, die sich in Strömungsrichtung erstrecken und die Einzelkanäle zwischen sich bilden (Figuren 5 und 6).
Walzenauftragswerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitkanal (23) in die Überlaufrinne (10) mündet.
Walzenauftragswerk nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
3.1 Der Leitkörper (20) weist auf der Einlaufseite der Papierbahn (5) eine Luftleitfläche (26) auf;

3.2 die Luftleitfläche (26) erstreckt sich von der Papierbahn (5) bis zum Endbereich des Ableitkanales (23);

3.3 die Luftleitfläche (26) ist konkav gestaltet.
Walzenauftragswerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftleitkörper (20) mit einem Luftsaugkanal (28) versehen ist, der im Bereich der Drosselstelle (24) beginnt und im Bereich des Endes des Luftleitfläche (26) endet.
Walzenauftragswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (20) positionierbar ist, d.h. in unterschiedliche Positionen verbringbar ist.
Walzenauftragswerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (20) um eine Achse verschwenkbar ist, die parallel zur Drehachse der Auftragsualze (1) verläuft, und daß die Achse im Bereich der Überlaufkante (22) des Leitkörpers (20) liegt.
Walzenauftragswerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkanäle Strömungsverengungen, Strömungserweiterungen oder beides in sich vereinigen.