EP0677613A2

EP0677613A2 - Vorrichtung zum Auftragen von mindestens einem flüssigen Medium auf eine laufende Materialbahn

Info

Publication number: EP0677613A2
Application number: EP95105633A
Authority: EP
Inventors: Richard Bernert; Stefan Reich
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1994-04-15
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2015-04-13
Also published as: FI112446B; ATE226989T1; CA2147094A1; US5749972A; KR950031248A; EP0677613A3; DE4413232A1; EP0677613B1; JPH07289962A; DE59510434D1; FI951793A7; FI951793A0

Abstract

Vorrichtung zum Auftragen von mindestens einem flüssigen Medium auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit einem Auftragswerk (3) für das flüssige Medium und einer dem Auftragswerk zugeordneten Walze (2) zur Aufnahme des flüssigen Mediums bei indirektem Auftrag oder zum Führen der Materialbahn bei direktem Auftrag, wobei das Auftragswerk (3) eine Dosierrakel (4) sowie eine entgegen der Drehrichtung der Walze (2) im Abstand zur Dosierrakel angeordnete Stauleiste (7) aufweist, die mit der Dosierrakel eine Auftragskammer (6) begrenzt, und eine Ablauffläche (8) besitzt, über die überschüssiges, aus der Auftragskammer (6) über die Stauleiste (7) austretendes flüssiges Medium unter dem Einfluß der Schwerkraft abfließt, wobei die Dosierrakel (4) einen Rakelhalter (5) mit im Auftragswerk (3) befestigter Fußleiste (5b) besitzt. Dabei ist der Rakelhalter (5) derart abgewinkelt, daß die Querschnittserstreckung (Pfeil R) der Fußleiste (5b) mit der Walzenumlaufrichtung (Pfeil T) an der Dosierrakel (4) einen Winkel (α') von wenigstens angenähert 90° oder größer als 90° bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von mindestens einem flüssigen Medium auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei derartigen Vorrichtungen wird ein flüssiges Medium, wie Farbe, Imprägnierflüssigkeit, Stärke oder dergleichen, auf die Materialbahn aufgebracht. Das flüssige Medium kann dabei je nach Anwendungsfall eine unterschiedliche Konsistenz aufweisen, d.h. zum Beispiel dick- oder dünnflüssiger sein. Die Materialbahn kann aus Papier oder Karton sein, sie kann jedoch beispielsweise auch aus einem Textilwerkstoff bestehen. Der Auftrag des flüssigen Mediums auf die laufende Materialbahn erfolgt entweder direkt oder indirekt. Beim direkten Auftrag wird die Materialbahn auf der Mantelfläche einer Walze anliegend am Auftragswerk vorbeigeführt und beim Passieren des Auftragswerks wird das flüssige Medium direkt auf die Materialbahn aufgebracht. Die Walze dient hier als Gegenwalze zum Auftragswerk. Beim indirekten Auftrag des flüssigen Mediums fungiert die Walze als Auftragswalze, d.h. das flüssige Medium wird zunächst auf die Auftragswalze aufgetragen und nachfolgend von der berührend an der Walze vorbeigeführten Materialbahn abgenommen, vorzugsweise in einen Zwei-Walzen-Preßspalt.
Für viele Anwendungsfälle ist es wünschenswert, die laufende Materialbahn bezüglich der horizontalen Ebene von unten nach oben an der Walze vorbeizuführen. Dann können nämlich z.B. die Trocknungseinrichtungen für die mit dem flüssigen Medium behandelte Materialbahn bezüglich der horizontalen Ebene in einem Bereich oberhalb der Walze angeordnet werden, was die Wärmeabfuhr für die Trocknungseinrichtungen erheblich erleichtert, da dann die Wärmeabfuhr nach oben nicht durch die Auftragsvorrichtungen behindert wird. Außerdem wird so vermieden, daß bei einer Reinigung der Auftragsvorrichtung das verschmutzte Reinigungsabwasser auf die Trocknungseinrichtungen tropfen kann.
Bei einer solchen Materialbahnführung von unten nach oben werden bisher Auftragsvorrichtungen von einem Typ verwendet, bei dem oberhalb der Dosierrakel ein Sumpf, d.h. ein freier Flüssigkeitsspiegel gebildet wird, der die Dosierrakel unmittelbar mit dem aufzutragenden flüssigen Medium speist. Ein derartiges Auftragswerk kann dann bei einer Durchlaufrichtung der Materialbahn von unten nach oben mit einem ausreichenden Vorlauf an der Auftragswalze angeordnet werden, so daß die Strichqualität an der Auftragswalze zwischen dem Auftragswerk und der Abnahmestelle durch die Materialbahn optisch kontrolliert werden kann. Ein Auftragswerk, bei dem ein freier Flüssigkeitsspiegel ausgebildet wird, ist jedoch für viele Anwendungsfälle ungeeignet, da sich in dem Sumpf bei hohen Walzenrotationsgeschwindigkeiten zum einen turbulente Verhältnisse einstellen, die dazu führen, daß flüssiges Medium aus dem Sumpf herausspritzt, und zum anderen die an der Walzenmantelfläche vorhandene Luftgrenzschicht zumindest bereichsweise durch den Sumpf durchgerissen wird und Strichfehler verursachen kann.
Im deutschen Gebrauchsmuster DE-GM 84 14 904.3 wird ein Auftragswerk beschrieben, welches etwa, im Schnitt betrachtet, in Sechs-Uhr-Position der Gegenwalze angeordnet ist. Nachteil des beschriebenen Auftragswerkes ist es jedoch, daß sich das Auftragswerk nur in einem kleinen Bereich um die beschriebene Position herum anordnen läßt, da bei größeren Abweichungen der Ablauf des überschüssigen Mediums nicht mehr gewährleistet ist. Des weiteren läßt sich bei einer derartigen Anordnung des Auftragswerkes die Materialbahn vom Bedienpersonal nur schwer einsehen, was eine optische Kontrolle der Strichqualität quasi unmöglich macht.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Auftragen von mindestens einem flüssigen Medium auf eine laufende Materialbahn zu schaffen, wobei das Auftragswerk in einem weiten Bereich des abwärtslaufenden Sektors der Mantelfläche angebracht werden kann, ohne daß die Funktion des Auftragswerkes beeinträchtigt wird.
Dieses Problem wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Auftragswerk vorgesehen, das eine Dosierrakel sowie eine entgegen der Drehrichtung der Walze im Abstand zur Dosierrakel angeordnete Stauleiste aufweist, die mit der Dosierrakel eine Auftragskammer begrenzt.
Der Rakelhalter des Auftragswerkes ist derart abgewinkelt, daß die Querschnittserstreckung der Fußleiste mit der Walzenumlaufrichtung an der Dosierrakel einen Winkel von etwa 90° oder größer bildet. Hierdurch wird erreicht, daß selbst, wenn das Auftragswerk in der Zwei-Uhr-Position angebracht ist, ein Ablaufen des überschüssigen Mediums gewährleistet ist. Das Rakelbett fügt sich hier in vorteilhafter Weise in die räumlichen Gegebenheiten in der Umgebung der Auftragskammer ein. Die eine Flanke des abgewinkelten Rakelbetts kann dann einen Zufuhrspalt zur Zuführung des flüssigen Mediums in die Auftragskammer begrenzen, während die andere, zur ersten Flanke abgeknickte Flanke, die das eigentliche Rakelelement aufnimmt, einen Teil der Auftragskammer begrenzen kann.
Das Auftragswerk ist erfindungsgemäß dabei in einem abwärtslaufenden Sektor der Mantelfläche der Walze angeordnet. Mit anderen Worten: Das Auftragswerk ist bezüglich einer durch die Walzenachse verlaufenden vertikalen Ebene an derjenigen Hälfte der Walzenmantelfläche angeordnet, in der sich ein Punkt auf der Mantelfläche der Walze bezüglich einer horizontalen Ebene durch die Walzenrotation von oben nach unten bewegt. Da die Stauleiste entgegen der Drehrichtung der Walze im Abstand zur Dosierrakel angeordnet ist, liegt sie somit bezüglich einer horizontalen Ebene räumlich höher als die Dosierrakel. Um ein Abfließen von überschüssigem, aus der Auftragskammer über die Stauleiste austretenden flüssigen Medium unter dem Einfluß der Schwerkraft zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß eine Ablauffläche vorgesehen, die mit einer horizontalen Ebene einen spitzen Winkel einschließt.
Obwohl die Stauleiste räumlich höher als die Dosierrakel angeordnet ist und somit überschüssiges Medium aus der Auftragskammer zunächst entgegen der Wirkungsrichtung der Schwerkraft austreten, d.h. nach oben ausfließen muß, wird erfindungsgemäß ein problemloses Abfließen von überschüssigem flüssigen Medium realisiert. Das überschüssige flüssige Medium fließt zwischen der Walze und der Stauleiste entgegen der Walzendrehrichtung ab und sorgt dabei für eine wirkungsvolle Ablösung der Luftgrenzschicht von der Walzenmantelfläche. Die Luftgrenzschicht könnte sonst durch die Auftragskammer hindurch zur Dosierakel gelangen und durch die Ausbildung von Luftbläschen zu einem fehlerhaften Strich führen.
Durch die erfindungsgemäße Plazierung des Auftragswerks im abwärtslaufenden Sektor der Walzenmantelfläche bleibt bei indirektem Auftrag und bei Führung der Materialbahn bezüglich einer horizontalen Ebene von unten nach oben zumindest ein in der bezüglich einer horizontalen Ebene unteren Walzenhälfte liegender Viertelkreissektor der Walzenmantelfläche, in dem ein Punkt auf dem Walzenmantel wieder nach oben läuft, für das Bedienpersonal von unten gut einsehbar. So kann die Strichqualität auf der Auftragswalze zwischen dem Auftragswerk und der Materialbahn unmittelbar optisch kontrolliert werden.
Aber auch für einen direkten Auftrag eines flüssigen Mediums auf eine Materialbahn, die um eine Gegenwalze geführt wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft verwendet werden. So ist analog zu der vorher beschriebenen Anordnung bei indirektem Auftrag nach dem direkten Auftrag eine optische Kontrolle des aufgetragenen Strichs auf der Materialbahn von unten durch das Bedienpersonal möglich. Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der bezüglich einer durch die Walzenachse verlaufenden horizontalen Ebene unteren Hälfte des Walzenmantels in dem abwärtslaufenden Viertelkreissektor der Mantelfläche ein Auftragswerk gemäß der Erfindung angeordnet werden und in dem zweiten Viertelkreissektor, in dem die Mantelfläche aufwärtsläuft, zusätzlich ein zweites Auftragswerk in herkömmlicher Weise vorgesehen werden. So können z.B. bei direktem Auftrag zwei verschiedene Striche nacheinander auf die Materialbahn aufgebracht werden. Natürlich kann dabei das gemäß der Erfindung angeordnete Auftragswerk in der abwärtslaufenden Hälfte der Walzenmantelfläche auch bereits oberhalb der durch die Walzenachse verlaufenden horizontalen Ebene angeordnet sein.
Der abwärtslaufende Sektor der Walzenmantelfläche, in dem das Auftragswerk angeordnet ist, erstreckt sich bezüglich einer durch die Walzenachse verlaufenden horizontalen Ebene vorzugsweise um einen Bogenwinkelbereich von 30° nach oben und einen Bogenwinkelbereich von 90° nach unten. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß günstig, das Auftragswerk, in Richtung der Walzenlängsachse betrachtet, bei einer Walzenrotation im Uhrzeigersinn in einem Bereich anzuordnen, der sich von der Zwei-Uhr-Position bis zur Sechs-Uhr-Position der Walzenmantelfläche erstreckt, und bei einer Walzenrotation im Gegenuhrzeigersinn in einem Bereich anzuordnen, der sich von der Zehn-Uhr-Position bis zur Sechs-Uhr-Position erstreckt.
Das Auftragswerk kann in einem abwärtslaufenden Sektor der Walzenmantelfläche angeordnet werden, der sich von einer durch die Walzenachse verlaufenden horizontalen Ebene in einem Bogenwinkelbereich von 90° nach unten erstreckt. Dies entspricht bei Rotation der Walze im Uhrzeigersinn einem Bereich von ungefähr der Drei-Uhr-Position bis ungefähr zur Sechs-Uhr-Position der Walzenmantelfläche und bei Rotation der Walze im Gegenuhrzeigersinn einem Bereich von der Neun-Uhr-Position ebenfalls bis zur Sechs-Uhr-Position. Eine bevorzugte Position für die Anordnung des Auftragswerks ist dabei für eine Walzenrotation im Uhrzeigersinn die Vier-Uhr-Position, d.h. die Position in einem Bogenwinkel von ca. 30° unterhalb einer durch die Walzenachse verlaufenden horizontalen Ebene, bzw. bei einer Walzenrotation im Gegenuhrzeigersinn die Acht-Uhr-Position, d.h. die zur Vier-Uhr-Position bezüglich einer durch die Walzenachse verlaufenden vertikalen Ebene spiegelbildliche Position. Dies gilt z. B. für etwa vertikale Bahnlaufrichtung bei indirektem Auftrag. Bei schräg von unten nach oben durch einen Zwei-Walzen-Preßspalt laufender Bahn (ebenfalls bei indirektem Auftrag) ist eine bevorzugte Position des Auftragswerks die ungefähr Sechs-Uhr-Position an der unteren Walze, bzw. die ungefähr Drei-(bzw. Neun-)Uhr-Position an der oberen Walze.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, das Auftragswerk mit einer Andruckeinrichtung für die Dosierrakel zu versehen, deren Andruckkraft über die Walzenbreite variabel einstellbar ist. Somit läßt sich das Querprofil eines auf eine Materialbahn aufgebrachten Strichs, also das Strichprofil in Richtung quer zur Durchlaufrichtung der Materialbahn, genau einstellen. In einer günstigen Ausführung erfolgt die Einstellung der Andruckkraft entweder manuell oder motorisch mittels Stellelementen. Diese Stellelemente, wie z.B. Stellspindeln, drücken dann, über die Breite der Walze verteilt, auf ein Andruckelement, wie z.B. einen mit Druckluft gefüllten Andruckschlauch. Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, die Stellelemente als biegsame Spindelwellen auszugestalten, so daß diese in ihrem räumlichen Verlauf gut an die konstruktiven Gegebenheiten des Auftragswerks angepaßt werden können und z.B. außen um das Auftragswerk herum zum Andruckelement hingeführt werden können. Durch eine entsprechende Einstellung der verschiedenen Stellspindeln, entweder von Hand mit Einstellhandrädern oder automatisch mittels Stellmotoren, kann der lokale Anpreßdruck der Stellspindeln auf das Andruckelement und damit der lokale Anpreßdruck des Rakelelements gegen die Walze reguliert werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die Kraft, welche den Rakelhalter im Auftragswerk hält, nahezu senkrecht oder in einem Winkel größer als 90° zu der Kraft steht, welche das Rakelelement gegen die Walze drückt. Der Rakelhalter ist auf diese Weise leicht lösbar.
Erfindungsgemäß sind zwei Ausführungsformen für die relative Anordnung der Ablauffläche und eines Zufuhrkanals für das flüssige Medium zueinander bevorzugt. Zum einen ist es günstig, den Zufuhrkanal und die Ablauffläche so anzuordnen, daß sie sich bezüglich einer Walzenumfangsrichtung jeweils auf verschiedenen Seiten der Stauleiste erstrecken. Bei dieser Variante lassen sich dann die Zuführwege für das flüssige Medium zur Auftragskammer räumlich getrennt von den Abführwegen für überschüssiges flüssiges Medium anordnen. Dies führt zu einer relativ unkomplizierten Gestaltung der Zuführ- und Abführwege. Stellelemente zur Regelung der Andruckkraft der Dosierrakel können dann beispielsweise in Form von biegsamen Spindelwellen um das Auftragswerk herumgeführt werden, falls sonst ein radialer Verlauf der Spindelwellen zur Dosierrakel hin durch die Zufuhrwege für das flüssige Medium führen müßte. Eine zweite günstige Variante besteht darin, die Ablauffläche und einen Zufuhrkanal für das flüssige Medium jeweils auf der gleichen Seite der Stauleiste anzuordnen. Die Abführwege für das überschüssige flüssige Medium, z.B. von der Ablauffläche in eine Auffangrinne, und die Wege vom Zufuhrkanal zur Auftragskammer können dann so gestaltet werden, daß sie sich gegenseitig kreuzen. Diese Variante erlaubt eine bezogen auf die Walzenachse in etwa radiale Zuführung der Stellelemente, z.B. der Stellspindeln, zur Dosierrakel hin, ohne dabei die Zufuhrwege des flüssigen Mediums zu durchqueren. Diese Bauart eignet sich besonders für eine Anordnung im Bereich der Drei-Uhr-Position.
Erfindungsgemäß ist es ferner zweckmäßig, einen Zufuhrspalt zum Zuführen des flüssigen Mediums in die Auftragskammer derart auszubilden, daß er bezogen auf die Walzenachse in etwa radial in die Auftragskammer einmündet.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: eine Einbausituation zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen in einer Auftragsmaschine in einer Seitenansicht in Richtung der Walzendrehachsen gesehen;
Fig. 2: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematisierten Querschnittsansicht;
Fig. 3: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematisierten Querschnittsansicht; und
Fig. 4 bis 7: schematisch und stark vereinfacht vier weitere Einbausituationen mit Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Art;
Fig. 8: schematisch und stark vereinfacht eine weitere konstruktive Einzelheit der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung; und
Fig. 9: ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematisierten Querschnittsansicht.

Fig. 1 zeigt eine Maschine zum Auftragen eines flüssigen Mediums, wie z.B. Stärke oder einer Flüssigkeit mit Farbpigmenten, auf eine Materialbahn 1, die z.B. aus Papier oder Karton besteht. Zwei Walzen 2 bilden zwischen sich einen Walzenspalt aus und rotieren jeweils in der durch einen Pfeil angedeuteten Drehrichtung, so daß die Materialbahn 1 bezüglich einer horizontalen Ebene durch die Walzendrehachsen von unten nach oben durch den Walzenspalt hindurchgefördert wird. An den beiden Walzen 2 sind spiegelsymmetrisch Auftragswerke 3 angeordnet, mit denen das flüssige Medium auf die Mantelflächen der Walzen 2 aufgetragen wird, um dann von den Walzen im Walzenspalt auf die Materialbahn 1 übertragen zu werden, wodurch ein beidseitiger Auftrag des flüssigen Mediums auf die Materialbahn erfolgt.
Die beiden Auftragswerke 3 sind jeweils an einer Position an den Walzen 2 angeordnet, an der sich ein Punkt auf der Walzenmantelfläche bezüglich einer horizontalen Ebene abwärts bewegt. Das rechte Auftragswerk 3 ist bezüglich der zugehörigen Walze 2, die sich im Uhrzeigersinn dreht, an einer Stelle angeordnet, die auf einem auf den Walzenquerschnitt projizierten Uhrenziffernblatt der Vier-Uhr-Position entsprechen würde. Bezüglich der beiden Walzen spiegelsymmetrisch dazu ist das linke Auftragswerk 3 an der linken, im Gegenuhrzeigersinn rotierenden Walze 2 an einer Stelle angeordnet, die auf einem Uhrenziffernblatt der Acht-Uhr-Position entsprechen würde. Auf die konstruktiven Einzelheiten der Lagerung der Auftragswerke 3 an der Maschinenanordnung wird hier nicht näher eingegangen, da diese einer herkömmlichen Bauweise entspricht.
Wie sich aus der Maschinenanordnung in Fig. 1 ersehen läßt, kann das Bedienpersonal bei der gezeigten Konfiguration von unten an jeder Walze 2 im Bereich zwischen dem Auftragswerk 3 und der Materialbahn 1 den auf die Walzen aufgetragenen Flüssigkeitsfilm auf seine Qualität hin kontrollieren. Somit lassen sich eventuelle Fehler im Film an den Walzen gut erkennen und klar dem jeweiligen Auftragswerk zuordnen. Diese Zuordnung ist dagegen nach dem erfolgten beidseitigen Auftrag des flüssigen Mediums auf die Materialbahn im Durchlicht nicht mehr mit Sicherheit möglich.
Nachfolgend werden nun die konstruktiven Einzelheiten eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung mit Bezug auf die Fig. 2 erläutert. Dort ist ein Auftragswerk 3, das der Anordnung des rechten, in Fig. 1 gezeigten Auftragswerks entspricht, im Querschnitt in bezug zur Walze 2 gezeigt, die in Pfeilrichtung T rotiert.
Im Auftragswerk 3 ist ein Rakelbett bzw. Rakelhalter 5 angeordnet, welches durch eine Kraft K gehalten wird und ein Rakelelement 4 trägt. Das Rakelelement 4 liegt an der Walze 2 an und kann als Rollrakel, Rakelleiste, Rakelklinge oder dergleichen ausgebildet sein. Das Rakelbett 5 weist im Querschnitt ein abgewinkeltes Profil, bestehend aus einer Flanke 5a und einer Flanke bzw. Fußleiste 5b, auf. Die Erstreckung der Flanke 56 ist durch den Pfeil R angedeutet. Bezüglich einer horizontalen Ebene oberhalb des Rakelelements 4 ist eine Stauleiste 7 angeordnet. Das Rakelelement 4, die Flanke 5a des abgewinkelten Rakelbetts, die Stauleiste 7 und der jeweils zwischen dem Rakelelement und der Stauleiste befindliche Abschnitt der Walzenmantelfläche schließen eine Auftragskammer 6 ein. Ein Zufuhrkanal 11 steht über Verteilbohrungen 23 mit einem Ausgleichsraum 12 in Verbindung, der wiederum über einen Zufuhrspalt 9 mit der Auftragskammer 6 verbunden ist.
Die Stauleiste 7 ist in einer Vorderwand 10 befestigt, deren eine Außenfläche als Ablauffläche 8 ausgebildet ist. An die Ablauffläche 8 schließt sich eine Auffangrinne 13 an. Die Vorderwand 10 mit der Stauleiste 7 und die Auffangrinne 13 sind z.B. für Reinigungszwecke um ein Gelenk 14 abschwenkbar.
Anstelle einer im Abstand von der Mantelfläche der Walze 2 endenden Stauleiste 7, wie sie in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 eingesetzt ist, kann auch eine bis an die Mantelfläche der Walze heranreichende Stauleiste 7', wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, eingesetzt werden. Diese Stauleiste 7' ist als mit Durchtrittslöchern versehene Klinge ausgebildet, die die Mantelfläche der Walze reinigt.
Das Auftragswerk 3 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 umfaßt ferner einen hohlen Balken 15 sowie ein im Inneren des Balkens gelenkig gelagertes Joch 16. Zwei gegenüberliegende Flächen des ebenfalls balkenförmig gestalteten Jochs 16, die bezüglich der Walzendrehachse etwa in radiale Richtung weisen, sind über Druckpolster 17 gegen den Balken 15 abgestützt. Weiterhin ist eine Meßeinrichtung 22 zur Messung der Durchbiegung des Auftragswerks vorgesehen. Der Balken 15, das Joch 16, die Druckpolster 17 und die Meßeinrichtung 22 sind Bestandteile eines Durchbiegungsausgleichssystems für das Auftragswerk.
Schließlich weist das Auftragswerk einen Andruckschlauch 18 auf, der sich über die gesamte Breite des Auftragswerks 3 erstreckt und in Kontakt mit der Flanke 5a des abgeknickten Rakelbetts 5 steht. Der Andruckschlauch 18 wird von einer Andruckleiste 19 beaufschlagt, die ebenfalls durchgehend verläuft. Der Vektor der Andruckkraft ist durch den Pfeil P gekennzeichnet. Über die Breite des Auftragswerks 3 verteilt sind Spindelwellen 20 angeordnet, die an ihrem einen Ende mit einem Handeinstellrad 21 versehen sind und mit ihrem anderen Ende mit der Andruckleiste 19 in Wirkverbindung stehen. Der Andruckschlauch 18, die Andruckleiste 19 und die Stellspindeln 20, die als biegsame Wellen oder als Kardanwellen ausgeführt sind, bilden ein System, mit dem der Andruck des Rakelelements 4 gegen die Walze 2 über die Länge des Auftragwerks variabel eingestellt werden kann, um das Strichquerprofil auf der Walzenmantelfläche einzustellen.
Anschließend wird die Funktionsweise des zuvor beschriebenen Auftragswerks 3 erläutert. Das auf die Materialbahn 1 (vgl. Fig. 1) aufzutragende flüssige Medium wird dem Auftragswerk 3 durch den Zufuhrkanal 11 zugeführt, von dort aus über die Verteilbohrungen 23 in den Ausgleichsraum 12 geleitet und strömt dann über den Zufuhrspalt 9 in die Auftragskammer 6. Das flüssige Medium steht dabei unter Druck, so daß die Auftragskammer 6 eine Druckkammer darstellt, in der sich ein möglichst gleichmäßiger Druck ausbilden soll, unter dem das Rakelelement 4 mit dem flüssigen Medium beaufschlagt wird, damit durch das Rakelelement 4 flüssiges Medium in einer gewünschten Strichstärke auf die Walzenmantelfläche aufgetragen wird. Überschüssiges flüssiges Medium tritt zwischen der Stauleiste 7 und der Walzenmantelfläche, oder wie in Fig. 8 dargestellt, bei Verwendung einer bis an die Walzenmantelfläche reichenden, gelochten Klinge als Stauleiste 7' durch die Durchtrittslöcher der Stauleiste 7', hindurch und fließt infolge der Schwerkraft gleichmäßig über die Ablauffläche 8 in die Auffangrinne 13 ab. Das in der Auffangrinne gesammelte flüssige Medium wird, gegebenenfalls nach Durchlauf eines Reinigungsfilters, dem Auftragswerk wieder zugeführt. Durch das zwischen der Stauleiste 7 und der Walze 2 austretende überschüssige flüssige Medium wird ein Dichtstrom im Spalt zwischen der Stauleiste und der Walze (oder den Durchtrittslöchern im Falle der Benutzung der gelochten Klinge gemäß Fig. 8) gebildet. Die Ausbildung dieses Dichtstroms an der Walzenmantelfläche mit einer Strömungsrichtung entgegen der Walzendrehrichtung hat den sehr günstigen Effekt, daß die Luftgrenzschicht an der rotierenden Walzenmantelfläche durch den gegenläufigen Strom zwischen der Stauleiste und der Walze abgelöst wird und so verhindert wird, daß die Luftgrenzschicht wie bei herkömmlichen, mit einem Sumpf mit freiem Flüssigkeitsspiegel arbeitenden Auftragswerken bis zum Rakelelement 4 durchgerissen werden und so Strichfehler verursachen könnte.
Obwohl also bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Stauleiste 7 bezüglich einer horizontalen Ebene höher liegt als das Rakelelement 4, ist eine einwandfreie Funktion des Auftragswerks und ein gleichmäßiger Ablauf von überschüssigem flüssigen Medium aus der Auftragskammer 6 gewährleistet.
Nun wird die prinzipielle Funktion der Durchbiegungsausgleichsanordnung erläutert. Die Meßeinrichtung 22 mißt in bekannter Weise eine Durchbiegung des Auftragswerks 3. Falls eine Durchbiegung des Auftragsbalkens 15 in radialer Richtung bezüglich der Walzenachse registriert wird, werden entsprechend die Druckpolster 17, die sich jeweils zwischen dem Joch 16 und dem Balken 15 abstützen, mehr oder weniger stark mit einem Druckmedium, z. B. Druckluft beaufschlagt, um die Durchbiegung in radialer Richtung zu kompensieren. Ein Durchbiegungsausgleich für das Auftragswerk in radialer Richtung ist deshalb besonders wichtig, weil radiale Durchbiegungen unmittelbar zu Fehlern in der Querprofilierung des Strichs führen. Natürlich kann aber auch zusätzlich ein Durchbiegungsausgleich in Umfangsrichtung der Walze durch weitere Druckpolster vorgesehen sein. Neben dem beschriebenen mechanischen Biegungsausgleich kann auch in bekannter Weise ein thermischer Durchbiegungsausgleich vorgesehen werden.
Das Andrucksystem für die Dosierrakel funktioniert derart, daß durch unterschiedliche Einstellungen der Stellspindeln 20 über die Breite des Auftragswerks örtlich unterschiedliche Andruckkräfte auf den Andruckschlauch 18 übertragen werden, die von diesem wiederum über die Flanke 5a des Rakelbetts 5 an das Rakelelement 4 weitergeleitet werden. Somit ist zum einen eine spezielle Strichquerprofilierung möglich, z.B. derart, daß der Strich an den Rändern der Materialbahn nach außen zu den Kanten hin abfallen soll, und zum anderen ist eine Korrektur von Ungleichmäßigkeiten im Strichquerprofil durch entsprechende Variation der lokalen Andruckkräfte mittels der Stellspindeln möglich. Falls die Stellspindeln 20 motorisch mittels entsprechenden Stellmotoren angesteuert werden, kann eine automatische Rückkopplung zwischen einer Meßstation, die die Qualität des Strichs überprüft, und einer Nachjustierung der Stellspindeln vorgesehen sein.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem diejenigen Bauteile und Komponenten, die dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Soweit sie bereits für das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erläutert wurden, werden übereinstimmende Baugruppen und deren Funktionsweise beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht mehr extra erläutert. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der Zufuhrkanal 11, in Umfangsrichtung der Walze 2 gesehen, auf der gleichen Seite der Stauleiste 7 angeordnet wie die Ablauffläche 8. Da der Zufuhrkanal 11 bezogen auf die Walzenachse radial auswärts hinter der Ablauffläche 8 angeordnet ist, kann dort nicht, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, eine Auffangrinne plaziert sein. Deshalb ist, wie in Fig. 3 ersichtlich, ein Überlaufkanal 25 gestaltet, der von der Ablauffläche 8 zu einer Auffangrinne 13 geführt ist, die sich am Auftragswerk 3 auf der anderen Seite der Stauleiste 7 befindet. Vom Zufuhrkanal 11 sind, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, Verteilleitungen 23 zum Ausgleichsraum 12 geführt, der dann über den Zufuhrspalt 9 in die Auftragskammer 6 mündet. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kreuzen sich jedoch der Zufuhrstrom und der Überlaufstrom des flüssigen Mediums, wie durch die entsprechenden Strömungspfeile veranschaulicht ist.
Durch die geänderte Anordnung des Zufuhrkanals 11 und die geänderte, sich kreuzende Strömungsführung können, wie in Fig. 3 gezeigt, die Stellspindeln als starre Stellspindeln 24 ausgebildet sein, da sie lediglich den in die Auffangrinne 13 einlaufenden Überlaufstrom kreuzen müssen. Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist dagegen eine bezüglich der Walzenachse im wesentlichen radiale Erstreckung der dortigen Stellspindeln 20 entsprechend den Stellspindeln 24 in Fig. 3 nicht möglich, da die Stellspindeln 20 dann durch den Zufuhrkanal 11 verlaufen würden, was die Strömungsverhältnisse unzulässig beeinträchtigen würde. Aber auch beim ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 können geradlinig verlaufende, starre Stellspindeln wie beim zweiten Ausführungsbeispiel realisiert werden, indem die Stellspindeln 20 auf den in Fig. 2 gezeigten oberen Bereich mit geradliniger Erstreckung verkürzt werden oder in der Richtung dieses oberen Bereichs geradlinig nach unten verlängert werden. Ein Stellmotor könnte beispielsweise an der gemäß Fig. 2 linken Seite des Auftragswerks 3 im Bereich unterhalb der Meßeinrichtung 22 angeordnet werden.
Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Einbausituationen sind Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Art eingesetzt, die zum einseitigen und direkten Auftrag von flüssigem Medium auf eine laufende Materialbahn dienen.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Einbausituation läuft die Materialbahn etwa in einem Winkel von 45° durch einen von zwei Walzen gebildeten Preßspalt von unten nach oben durch die Vorrichtung hindurch. Das Auftragswerk 3 befindet sich bei dieser Anordnung an der unteren Walze, etwa in deren Sechs-Uhr-Position.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Einbausituation läuft die Materialbahn von schräg unten in den Preßspalt ein und nach oben etwa senkrecht aus. Das Auftragswerk 3 wiederum befindet sich bei dieser Version etwa in der Drei-Uhr-Position, wobei die aus Fig. 2 bekannten Pfeile R und T einen Winkel α' > 90° einschließen. Die Ablauffläche 8 ist bei dieser Anordnung noch in einem ausreichenden spitzen Winkel gegenüber der Horizontalen derart geneigt, daß das über die Stauleiste austretende flüssige Medium noch unter dem Einfluß der Schwerkraft in die Auffangrinne 13 abfließen kann.
Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Einbausituation sind Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Art eingesetzt, die zum direkten Auftrag von flüssigem Medium auf eine laufende Materialbahn eingerichtet sind.
Im Falle der in Fig. 6 dargestellten Einbausituation erfolgt der Auftrag des flüssigen Mediums in zwei Stufen. Während eine erste Schicht durch ein Auftragswerk 3 der erfindungsgemäßen Art aufgetragen wird, das sich etwa in einer Vier-Uhr-Position befindet und bei welchem die aus Fig. 2 bekannten Pfeile R und T einen Winkel α' < 90° bilden, erfolgt das Aufbringen der zweiten Schicht über ein etwa in der Acht-Uhr-Position angeordnetes Düsenauftragsaggregat 27 der bekannten Art.
Im Falle der Anordnung gemäß Fig. 7 erfolgt der Auftrag des flüssigen Mediums im Wege einer sogenannten Vor- und Fertigdosierung. Während die Vordosierung durch ein Auftragswerk 3 der erfindungsgemäßen Art erfolgt, das etwa in der Vier-Uhr-Position angeordnet ist, wird die Fertigdosierung mit einem etwa in der Acht-Uhr-Position angeordneten Klingen-Abstreif-Aggregat 28 bekannter Bauart realisiert. Dieses Klingen-Abstreif-Aggregat 28 ist auf einem Balken 29 bekannter Bauart montiert, über den die Durchbiegung und damit die Schichtdicke für die Feindosierung über die Balkenlänge präzise eingestellt werden kann.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Auftragswerkes, ähnlich Fig. 2 und 3, jedoch für den Einbau ca. in die Zwei-Uhr-Position. Auch hier sind die Erstreckung (Pfeil R) und die Walzenumlaufrichtung (Pfeil T) sowie die Andruckkraft des Rakelelementes (Pfeil P) und die Rakelhalterkraft (Pfeil K) eingezeichnet.

Claims

Vorrichtung zum Auftragen von mindestens einem flüssigen Medium auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton,
- mit einem Auftragswerk (3) für das flüssige Medium

- und einer dem Auftragswerk (3) zugeordneten Walze (2) zur Aufnahme des flüssigen Mediums bei indirektem Auftrag oder zum Führen der Materialbahn (1) bei direktem Auftrag, und
ferner mit den folgenden Merkmalen:
- das Auftragswerk (3) hat eine Dosierrakel (4) sowie eine entgegen der Drehrichtung der Walze (2) im Abstand zur Dosierrakel angeordnete Stauleiste (7), die mit der Dosierrakel (4) eine Auftragskammer (6) begrenzt;

- am Auftragswerk (3) ist eine Ablauffläche (8) vorgesehen, über die überschüssiges, aus der Auftragskammer (6) über die Stauleiste (7) austretendes flüssiges Medium unter dem Einfluß der Schwerkraft abfließt; und

- die Dosierrakel (4) umfaßt einen Rakelhalter (5) mit einer Fußleiste (5b) die im Auftragswerk (3) befestigt ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
- der Rakelhalter (5) derart abgewinkelt ist, daß die Querschnitts-Erstreckung (Pfeil R) der Fußleiste (5b) mit der Walzenumlaufrichtung (Pfeil T) an der Dosierrakel (4) einen Winkel (α') von wenigstens angenähert 90° oder größer als 90° bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Auftragswerk (3) in einem abwärtslaufenden Sektor der Mantelfläche der Walze (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ablauffläche (8) mit einer horizontalen Ebene (26) einen spitzen Winkel (α) einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der abwärtslaufende Sektor der Mantelfläche der Walze (2) sich bezüglich einer durch die Walzenachse verlaufenden horizontalen Ebene um einen Bogenwinkelbereich von 30° nach oben und einen Bogenwinkelbereich von 90° nach unten erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der abwärtslaufende Sektor der Mantelfläche der Walze (2) sich von einer durch die Walzenachse verlaufenden horizontalen Ebene um einen Bogenwinkelbereich von etwa 90° nach unten erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Auftragswerk (3) mit einer Andruckeinrichtung (18, 19, 20, 21) für die Dosierrakel (4) versehen ist, deren Andruckkraft über die Walzenbreite variabel einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einstellung der Andruckkraft mittels Stellelementen (20, 21; 24, 21) manuell oder motorisch erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stellelemente als biegsame Spindelwellen (20) ausgeführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Rakelhalter (5) so im Auftragswerk (3) angeordnet ist, daß die Kraft (K), welche den Rakelhalter (5) im Auftragswerk (3) hält, nahezu senkrecht zur Kraft (P) steht, welche die Dosierrakel (4) an die Walze andrückt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich beim Auftragswerk (3) ein Zufuhrkanal (11) für das flüssige Medium und die Ablauffläche (8) bezüglich der Walzenumfangsrichtung jeweils auf verschiedenen Seiten der Stauleiste (7) erstrecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich beim Auftragswerk (3) ein Zufuhrkanal (11) für das flüssige Medium und die Ablauffläche (8) bezüglich der Walzenumfangsrichtung jeweils auf der gleichen Seite der Stauleiste (7) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich der Zufuhrkanal (11) und der Überlaufkanal (25), im Querschnitt durch das Auftragswerk (3) betrachtet, überkreuzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
beim Auftragswerk (3) ein Zufuhrspalt (9) zum Zuführen des flüssigen Mediums in die Auftragskammer (6) in diese bezogen auf Walzenachse in etwa radial einmündet.