EP0882839A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine bewegende Bahn - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine bewegende Bahn Download PDF

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EP0882839A2
EP0882839A2 EP98101872A EP98101872A EP0882839A2 EP 0882839 A2 EP0882839 A2 EP 0882839A2 EP 98101872 A EP98101872 A EP 98101872A EP 98101872 A EP98101872 A EP 98101872A EP 0882839 A2 EP0882839 A2 EP 0882839A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
storage chamber
limiting element
application
application device
chamber
Prior art date
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Application number
EP98101872A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0882839B1 (de
EP0882839A3 (de
Inventor
Richard Bernert
Harald Hess
Michael Dr. Trefz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH, Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH filed Critical Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Publication of EP0882839A2 publication Critical patent/EP0882839A2/de
Publication of EP0882839A3 publication Critical patent/EP0882839A3/de
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Publication of EP0882839B1 publication Critical patent/EP0882839B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/32—Addition to the formed paper by contacting paper with an excess of material, e.g. from a reservoir or in a manner necessitating removal of applied excess material from the paper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/023—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface
    • B05C11/025—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/08—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material

Definitions

  • the invention relates to a device for applying a liquid or pasty application medium on a moving surface, for example a material web made of paper, cardboard or cardboard or a Applicator roller, comprising a stowage chamber which is on the underground inlet side of a storage chamber inlet limiting element and on the underground outlet side is limited by a storage chamber outlet limiting element, and a feed device for feeding the application medium.
  • a device for applying a liquid or pasty application medium on a moving surface for example a material web made of paper, cardboard or cardboard or a Applicator roller, comprising a stowage chamber which is on the underground inlet side of a storage chamber inlet limiting element and on the underground outlet side is limited by a storage chamber outlet limiting element, and a feed device for feeding the application medium.
  • Such application devices are, for example, in the prior art known as the short-dwell applicators which the application medium directly into an order or storage chamber is initiated, which is on the outlet outlet side of a doctor blade or a squeegee bounded by a stowage plate on the underground inlet side or another doctor blade is completed.
  • Shortdwell applicators there are various problems that the Achieve an even layer application on the moving past At least complicate the underground.
  • the squeegee has to be used to achieve an even layer application also be "rinsed" evenly. That means the pressure of the inflowing Application medium must be so even across the entire width of the order the squeegee are exercised that this to form an order gap of desired thickness of the passing substrate sufficient is lifted off evenly.
  • the known application devices there is no one in the order chamber directly in front of the squeegee sufficiently uniform pressure, so that usually with a relative high pre-metered amount must be worked, otherwise in some places
  • the application width of the squeegee is not the minimum coverage required Can guarantee the substrate with the application medium.
  • the even application of layers to the substrate by air bubbles hindered past the storage chamber inlet limiting element in the Stowage chamber can get.
  • a generic application device is known from EP 0 319 503 B1, in which in the baffle chamber inlet delimiting element formed by a doctor blade Passages are provided through which in the Excess medium introduced into the storage chamber against the Direction of the underground can emerge from the storage chamber.
  • the leaked Application medium collects in front of the storage chamber in the area between the subsurface and the storage chamber inlet limiting element where as a "seal" it prevents the entry of air bubbles.
  • the object of the present invention is an application device of the generic type to indicate with which at the same time A more uniform reduction in the required amount of pre-dosing Layer job can be achieved.
  • the storage chamber inlet limiting element a throttling point, which is the entrance of application medium in the storage chamber in a desired and controllable Dimensions hindered. Due to this throttling effect, it already comes in the application medium accumulating in front of the storage chamber for an equalization in the transverse direction, i.e. to an equalization over the Order width. As a result, the one already entering the storage chamber points Application medium on an even pressure distribution, and it there is a further equalization of the distribution in the storage chamber and the pressure profile of the application medium in the transverse direction.
  • the application medium is thus at the application device according to the invention over the entire width of the order at the storage chamber outlet limiting element, for example a doctor element, with essentially the same pressure, so that the latter according to the invention in high Dimensions are "flushed" evenly and ultimately become even Layer application can be achieved on the substrate.
  • the arrangement according to the invention is sufficient in Comparison to generic devices of the prior art lower pre-metering quantity to achieve the desired layer application out.
  • Another advantage of the application device according to the invention is to be seen in the fact that as a result of the possibility of having a smaller excess to work on order medium, the acquisition and operating costs of Let application device according to the invention keep low. The for Circulation of excess pump medium required pump power can be kept small.
  • the above-described effect of the application device according to the invention can be further improved by the fact that the storage chamber entry limiting element or / and an underground inlet side and Storage chamber wall connecting the outlet outlet side of the storage chamber with regard to an equalization of the application medium is formed in the transverse direction.
  • the storage chamber has a smoothing section and has a subsequent order section.
  • the order section the storage chamber ensures that, if necessary, in the Storage chamber still existing pressure differences, for example due to of eddies or the like, not going into the immediate Can spread near the squeegee.
  • the compensation can be done in the transverse direction are supported, for example, by the fact that the storage chamber entry limiting element seen uneven in the direction of the underground, for example corrugated, stepped or with a predetermined roughness, is formed, preferably in the area of its closest approximation to the underground. In this case you make one of these Use unevenness caused diffuser effect.
  • This diffuser effect can also in the area by appropriate design of the stowage chamber wall the storage chamber can be used.
  • the stowage chamber wall also includes the installation or attachment of webs, rods or the like into the storage chamber.
  • backflow passages can be seen in the fact that they are in the area of the through the storage chamber inlet limiting element formed inlet to defined flow conditions to lead.
  • These backflow passages can, for example, separate that Lines or channels penetrating the doctor bed.
  • the Reverse flow passages optionally and preferably independently of one another be openable or closable.
  • the storage chamber inlet limiting element can be, for example, a a holder of the storage chamber outlet limiting element in one piece be a trained element.
  • the baffle entry restriction member from the holder of the storage chamber outlet limiting element separately formed element.
  • the first-mentioned embodiment is characterized by simple and robust construction, whereas the latter variant offers the possibility of depending on the stowage chamber entry limiting element the properties of the respective application medium and others Operating parameters of the application device, in particular the running speed of the underground to choose.
  • separately trained Damage chamber inlet limiting elements come in particular doctor blades in question, both in terms of training as a drag blade as well can be thought of as a stabbing blade.
  • Formation of the storage chamber inlet limiting element can this is a training area for the from the feeder to the Application medium applied underground and entering the storage chamber exhibit. Through this instruction or funnel surface, the desired pressure equalization in the transverse direction improved and the proper Entry of the application medium into the storage chamber ensured will.
  • a particularly advantageous influencing of the flow dynamics in the Storage medium entering or entering the application medium can, for example be obtained in that the from the instruction surface or / and the stowage chamber wall with the cavity-limited cavity has a venturi tube-like cross section.
  • An edge of the storage chamber inlet limiting element adjacent to the ground can be seen in the transverse direction, for example, rectilinear run. However, this edge has protruding towards the surface Sections and recessed with respect to the subsurface Sections or has an edge of the storage chamber inlet limiting element adjacent to the subsurface at least one entry passage on, a desired minimum inlet cross-section for Application medium can be guaranteed in the storage chamber. Furthermore is by the latter training also a targeted non-uniformity of the application medium possible in the transverse direction, with the corresponding resultant Uneven line application. For example, the edge wavy, sawtooth, step-like or the like.
  • the storage chamber inlet limiting element can be attached to the bracket Damage chamber outlet limiting element be firmly connected.
  • the stowage chamber entry limiting element on the bracket of the storage chamber outlet limiting element can be displaced relative to this to arrange or the stowage chamber entry limiting element with the holder of the storage chamber outlet limiting element via a web section to connect, the limited tilting movement of the storage chamber inlet limiting element allows relative to the bracket.
  • All these Design variants allow the stowage chamber to be influenced in a targeted manner regardless of the respective position of the storage chamber outlet limiting element against the underground. In the case of the first variant can this influence, for example, by changing the Relative orientation of the bracket and the surface. In case of second- and third-mentioned design variants can additionally one Relative movement of the storage chamber entry limiting element relative to the bracket used for this influencing the storage chamber will.
  • the desired size of the order gap is specified.
  • an actuator to change the employment of Damming chamber entry limiting element against the underground can then the size of the entry opening into the storage chamber and / or the size and Shape of the storage chamber can be influenced.
  • Any of the above Adjustment devices can be a plurality of across the width of the substrate distributed control units, which are independent are operable from each other, so that there is a profiling of the storage chamber inlet opening or / and profiling the size and shape of the Storage chamber across the width of the applicator, i.e. in the transverse direction, can be achieved.
  • the actuating units can be electrical and / or hydraulic or / and pneumatic or / and be hydropneumatic or / and manually operable.
  • at least some of the adjusting units can be set screws be educated.
  • at least part of the Adjustment units of pressure hose units can be formed.
  • the actuator divided into a plurality of chambers Pressure hose includes. Remote actuators or remote actuators Actuators can easily be in the stroke order control loop be involved.
  • the actuating force or the actuating intensity the actuating device (s) and / or actuating unit (s) can be controlled or be controllable.
  • This throttling effect has a pre-metering of the Order medium.
  • An even finer pre-metering can, for example can be achieved in that the feed device a plurality of has feed elements arranged distributed over the width of the substrate.
  • the application medium application rate of these feed elements is preferably adjustable independently of each other, especially with regard to achieve a transversely changing stroke profile of Advantage is.
  • the invention further relates to a method for applying a liquid or pasty application medium on a moving surface, for example a web of paper, cardboard or cardboard or an application roller.
  • a liquid or pasty application medium on a moving surface, for example a web of paper, cardboard or cardboard or an application roller.
  • an application device is generally 10 designated. It is used to apply a uniform layer S one liquid or pasty application medium M on one on the application device 10 moving underground U.
  • the underground U can for example, be formed by an application roller; layer S can but also directly onto a moving past the application device Material web made of paper, cardboard or cardboard can be applied.
  • the application device comprises 10 a doctor device 12 with a doctor blade 14, a storage chamber 16 and a feed device 18, by means of which the application medium M is roughly distributed is applied to the underground U.
  • the doctor blade 14 is in one Doctor bed 20 supported, which has a conventional structure and therefore will not be described in more detail below.
  • the underground U moves on the application device 10 in the direction of the arrow L (running direction) past.
  • the stowage chamber 16 is on the outlet side of the doctor element 14 limited, which serves as a storage chamber outlet limiting element, and inlet side closed off by a stowage chamber entry limiting element 22.
  • the application medium M is supplied by the feed device 18 in the direction of travel L before the storage chamber entry 26 onto the underground U applied, but with a rather uneven layer structure, such as in Figure 1 by the irregular arrangement of the plurality of black dots is indicated.
  • the Application medium M in the area of the entry gap 26, in front of it consequently throttling action accumulates.
  • This collection 28 of order medium M seals the storage chamber 16 on the inlet side against the unwanted Entry of air from.
  • the hydrodynamic inflow pressure of the application medium M in front of the entry gap 26 is widened and enables application medium M to get into the storage chamber 16.
  • the application medium passes through the underground U and Roller doctor blade 14 existing outlet gap 30 again from the stowage chamber 16 from, as a result of the effect of the application device according to the invention 10, in particular of the storage chamber entry limiting element 22, the stowage chamber 16 and the doctor device 12 as a uniform layer application S on the underground U.
  • the uniformity of the applied with the device 10 according to the invention Layer S is based above all on the fact that at the Roller doctor blade 14 pending application medium M an even distribution and a uniform transverse pressure profile, i.e. in one for Drawing plane of Figure 1 essentially orthogonal direction, having.
  • This even profile is based on the one hand Throttling effect of the storage chamber inlet limiting element 22, as a result of which there is already a compensation in the order medium accumulation 28 comes in the transverse direction Q, and on the other hand on the effect of the storage chamber 16, which leads to a further compensation in the transverse direction Q.
  • the cross compensation in the order medium M can by the design of the Storage chamber wall 24, of the storage chamber inlet limiting element 22, in particular of the entry gap 26, are influenced, and by the Design of a guide surface 32, which extends from the stowage chamber delimitation element 22 starting against the direction L of the Underground U extends.
  • Particularly favorable hydrodynamic conditions In the order medium jam 28, for example, if the underground U and the guide surface 32 are essentially one have a venturi tube-like cross-section.
  • the stowage chamber entry limiting element is 22 integrally formed with the doctor bed 20.
  • the doctor bed 20 is attached to the doctor bar 36 via a leaf spring 34, in particular by means of an adjusting device 38 on this doctor bar 36 clamped.
  • the adjusting device 38 is shown in FIG. 1 by a double arrow only roughly indicated and can for example by one Pressure hose to be formed.
  • an actuating device 40 for influencing the setting of the doctor element 14 provided against the underground U is also necessary to be able to adjust the layer thickness.
  • an actuator 42 any suitable actuating devices can be used, for example, manually operated set screws, electromotive Actuable actuators or also hydraulically, pneumatically or hydropneumatically actuatable actuating units, such as pressure hoses.
  • the actuators 40 or / and 42 in the transverse direction Q in a plurality Control sections divided, both independently and in their actuating force or actuating intensity are adjustable or controllable. This is indicated in Figure 12a by the actuators 42a, 42b and 42c. At the It is above the use of remote-controlled actuating devices or units also possible to include this in the control loop of the entire order setup 10 to include.
  • doctor devices with a doctor blade 14 in connection with the present invention other doctor or leveling elements can also be used, for example Doctor blades, air brushes or the like. Also are the design there are no limits to the surface of the squeegee. Furthermore it is understood that the doctor blade 14, as is customary in the prior art, driven in the same or opposite direction to the running movement of the underground U. can be.
  • any type of feed device can be used.
  • the Feeding device 18 in a plurality arranged next to one another in the transverse direction Q. Feed sections is divided, which the application medium M with the desired line profile corresponding to different feed rates apply the underground U.
  • the feed device 18 can, for example a plurality of arranged over the width of the order Include application nozzles, the throughput of application medium preferably can be set separately for each of these application nozzles.
  • the one applied to the substrate U by the feed device 18 The amount of application medium M can correspond to the desired layer application S. applied precisely dosed. However, it is also possible apply the application medium M to the underground U in excess. In this case, however, it is then advantageous to use the stowage chamber 16 outgoing return flow passages 44 (shown in dashed lines in FIG. 1) provide through which excess introduced into the storage chamber 16 Application medium M can emerge from the storage chamber again.
  • the passage cross section of the return flow passages 44 can be, for example, by means of Valves 44a to any desired value, including full opening and closing.
  • the Excess application medium emerging from the return flow passages 44 M can be collected by means of a sump 46 and the Order process are fed again.
  • the storage chamber 116 has one equalization section 116a adjacent to entry gap 126 and an order portion 116b adjacent the exit gap 130 on.
  • the equalization section 116a the pressure of the through the entry gap 126 inflowing application medium to the in the pressure prevailing in the stowage chamber 116.
  • the application medium M then already has a uniform one Pressure profile on, so that the doctor element 114 correspondingly even is "rinsed", and ultimately the desired uniform layer application results.
  • an adjusting device 141 is provided for example an expandable pressure hose, by means of which the shape of the Storage chamber 116, for example the one taken orthogonally to the transverse direction Q. Cross section of the storage chamber 116, can be changed.
  • the storage chamber 216 has a the baffle entry restriction member 222 with respect to the direction of travel L of the subsurface U undercut section 216c.
  • Such one undercut section 216c is always with respect to one complete filling of the storage chamber 216 is favorable.
  • the storage chamber 316 is on the one hand through the doctor bed 320 and on the other hand through one on the doctor bed 320 fixed blade 346 limited.
  • the free end of this blade 346 forms in in this embodiment, the jam entry restriction member 322.
  • the above-mentioned free end of the blade 346 points in the running direction L, the blade 346 is thus designed as a drag blade.
  • the Return flow passages 344 can be used in the embodiment according to FIG formed by holes made in the blade 346.
  • the storage chamber 416 is also in the embodiment according to FIG. 5 partially delimited by a blade 446 attached to the doctor bed 420.
  • the blade 446 of the embodiment according to FIG. 5 designed as a piercing blade, i.e. as one against the direction L of the substrate U directed blade. Because such Pricking blade due to the hydrodynamic pressure of the application medium supplied to it is pressed against the surface of the underground U, points the piercing blade 446 has perforations that function as the entry slit 426 take over.
  • a piercing blade 546 is also used in the embodiment according to FIG. 6 intended.
  • the embodiment according to FIG Prick blade 546 has an instruction surface at its free end 532 designed for incoming application medium M, so that it is due to the hydrodynamic inflow pressure of the application medium with release of an entrance slit 526 lifts from underground U.
  • this is the storage chamber on the inlet side limiting stowage chamber entry restriction element 622 in the area of the entry gap 626 in the running direction L of the underground U is stepped.
  • the one of this design of the storage chamber entry limiting element 622 step diffuser effect improves smoothing of the pressure prevailing in the application medium M in the transverse direction Q.
  • the mentioned diffuser effect can also be used with others Direction of travel of the subsurface seen specifically uneven formation of the Damage chamber inlet restriction member can be obtained.
  • the entire storage chamber wall 724 can also be
  • the stowage chamber 716 is stepped in the running direction L of the underground U. be.
  • FIGS. 1 to 8 can the size of the storage chamber 16, 116, ..., 716 or the size of the Entry gap 26, 126, ..., 726 with the same size of the exit gap 30, 130, ..., 730 only by changing the relative orientation of the Doctor bed 20, 120, ..., 720 can be changed with respect to the underground U.
  • Figures 9 and 10 are two embodiments in the following are presented, in which the stowage chamber restriction element is displaceable relative to the doctor bed.
  • the storage chamber entry limiting element 822 on the doctor bed 820 in the direction of the double arrow V attached linearly displaceable, for example by means of a dovetail guide or similar.
  • a linear adjustment of the storage chamber inlet limiting element 822 remains the size of the storage chamber 816 essentially unchanged, only the size of the entry gap 826 increases or decreases according to this adjustment.
  • the storage chamber entry limiting element 922 formed in one piece with the doctor bed 920. However, this is only about a relatively weak dimension Bridge 950 connected. The elasticity of the web 950 leaves a limited Tilting of the storage chamber entry limiting element 922 by one in Transverse direction Q, axis A essentially extending through the web 950 to. In one caused by the actuation of the actuating device 942 Tilt change both the size of the storage chamber 916 and the width of the entry gap 926. Of course it is in one Modification of the embodiment according to FIG. 10 is also possible, doctor bed and stowage chamber entrance limiting element as separate from each other Form elements that can be tilted together about the axis A. are.
  • the invention is not limited to this.
  • the metering chamber 1016 on one of of the doctor device 1012 separately formed and arranged separately Bracket 1060 may be provided.
  • Both the stowage chamber entry limiting element 1022 as well as the storage chamber outlet limiting element 1062 with the mounting part 1060 also in one piece be formed, as shown in Figure 11, in which case Element 1060 does not actually take on the function of a holder.
  • Element 1060 does not actually take on the function of a holder.
  • a minimal entry opening 26 '' can also be used according to FIG. 12c with the help of the openings provided in the area of the edge K1 '' ' 22 '' 'c of the storage chamber inlet limiting element 22' '' can be achieved.
  • edge line K1 '' a step-like course of the edge line K1 '' is shown, it is understood that any edge course is provided can be a minimal cross-section of the inlet opening ensures.
  • edge K1 '' could also be wavy, sawtooth or the like.
  • Embodiments according to Figures 3 to 10 based on the storage chamber to the embodiment of Figure 2 with a pressure build-up and Training section and an order section.
  • the application device according to the invention can also advantageously be used for so-called “Speedsizer” of the applicant are used, i.e. one with Application roller-working system for coating a material web on both sides.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (M) auf einen sich vorbeibewegenden Untergrund (U), beispielsweise eine Materialbahn aus Papier, Karton oder Pappe oder eine Auftragswalze, umfaßt eine Staukammer (16), welche untergrund-einlaufseitig von einem Staukammereintritt-Begrenzungselement (22) und untergrund-auslaufseitig von einem Staukammeraustritt-Begrenzungselement (12) begrenzt ist, und eine Zuführeinrichtung (18) zum Zuführen des Auftragsmediums (M). Bei der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung ist die Zuführeinrichtung (18) zur Erzielung eines gleichmäßigen Schichtauftrags in Laufrichtung (L) des Untergrunds (U) gesehen vor dem Staukammereintritt-Begrenzungselement (22) angeordnet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf einen sich vorbeibewegenden Untergrund, beispielsweise eine Materialbahn aus Papier, Karton oder Pappe oder eine Auftragswalze, umfassend eine Staukammer, welche untergrund-einlaufseitig von einem Staukammereintritt-Begrenzungselement und untergrund-auslaufseitig von einem Staukammeraustritt-Begrenzungselement begrenzt ist, und eine Zuführeinrichtung zum Zuführen des Auftragsmediums.
Als derartige Auftragsvorrichtungen sind im Stand der Technik beispielsweise die sogenannten Short-dwell-Auftragsvorrichtungen bekannt, bei denen das Auftragsmedium unmittelbar in eine Auftrags- bzw. Staukammer eingeleitet wird, welche untergrund-auslaufseitig von einer Rakelklinge oder einer Rollrakel begrenzt und untergrund-einlaufseitig von einer Stauplatte oder einer weiteren Rakelklinge abgeschlossen ist. Bei derartigen Shortdwell-Auftragsvorrichtungen treten verschiedene Probleme auf, die das Erzielen eines gleichmäßigen Schichtauftrags auf den sich vorüberbewegenden Untergrund zumindest erschweren.
Zum einen muß die Rakel zur Erzielung eines gleichmäßigen Schichtauftrags auch gleichmäßig "gespült" werden. Das heißt der Druck des zuströmenden Auftragsmediums muß über die gesamte Auftragsbreite so gleichmäßig auf die Rakel ausgeübt werden, daß diese zur Bildung eines Auftragsspalts der gewünschten Dicke von dem sich vorüberbewegenden Untergrund ausreichend gleichmäßig abgehoben wird. Bei den bekannten Auftragsvorrichtungen herrscht jedoch in der Auftragskammer unmittelbar vor der Rakel kein ausreichend gleichmäßiger Druck, sodaß üblicherweise mit einer relativ hohen Vordosiermenge gearbeitet werden muß, da sonst an einigen Stellen der Auftragsbreite die Rakel nicht die erforderliche Mindestbedeckung des Untergrundes mit Auftragsmedium gewährleisten kann. Zum anderen wird der gleichmäßige Schichtauftrag auf den Untergrund durch Luftbläschen behindert, die am Staukammereintritt-Begrenzungselement vorbei in die Staukammer gelangen können.
Aus der EP 0 319 503 B1 ist eine gattungsgemäße Auftragsvorrichtung bekannt, bei welcher in dem von einer Rakelklinge gebildeten Staukammereintritt-Begrenzungselement Durchgängevorgesehen sind, durch welche im Überschuß in die Staukammer eingeleitetes Auftragsmedium entgegen der Laufrichtung des Untergrunds aus der Staukammer austreten kann. Das ausgetretene Auftragsmedium sammelt sich vor der Staukammer im Bereich zwischen Untergrund und Staukammereintritt-Begrenzungselement an, wo es als "Dichtung" den Eintritt von Luftbläschen verhindert. Die im Zusammenhang mit dem vorstehend angesprochenen "Spülen" diskutierte Problematik tritt jedoch bei der aus der EP 0 319 503 B1 bekannten Auftragsvorrichtung nach wie vor auf.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auftragsvorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, mit welcher sich bei gleichzeitiger Reduzierung der erforderlichen Vordosiermenge ein gleichmäßigerer Schichtauftrag erzielen läßt.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Auftragsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zuführeinrichtung in Laufrichtung des Untergrunds gesehen vor dem Staukammereintritt-Begrenzungselement angeordnet ist. Durch diese Anordnung der Zuführeinrichtung schlägt die Erfindung "zwei Fliegen mit einer Klappe". Zum einen wird hierdurch wie bei der EP 0 319 503 B1 vordemStaukammereintritt-Begrenzungselementeine Ansammlung von Auftragsmedium erhalten, die die Staukammer gegen den Eintritt von Luftbläschen abdichtet. Zudem übersteigt die erfindungsgemäß erzielte Dichtungswirkung die von der EP 0 319 503 B1 erzielte Dichtungswirkung erheblich, da diese Ansammlung nicht nur von überschüssigem Auftragsmedium gebildet wird, sondern von der gesamten der Staukammer zugeführten Menge an Auftragsmedium. Zum anderen stellt das Staukammereintritt-Begrenzungselement eine Drosselstelle dar, welche den Eintritt von Auftragsmedium in die Staukammer in einem gewünschten und kontrollierbaren Maße behindert. Durch diese Drosselwirkung kommt es bereits in dem sich vor der Staukammer ansammelnden Auftragsmedium zu einer Vergleichmäßigung in Querrichtung, d.h. zu einer Vergleichmäßigung über die Auftragsbreite. Infolgedessen weist bereits das in die Staukammer eintretende Auftragsmedium eine gleichmäßige Druckverteilung auf, und es kommt in der Staukammer zu einer weiteren Vergleichmäßigung der Verteilung und des Druckprofils des Auftragsmediums in Querrichtung.
Somit steht bei der erfindungsgemaßen Auftragsvorrichtung das Auftragsmedium über die gesamte Auftragsbreite an dem Staukammeraustritt-Begrenzungselement, beispielsweise einem Rakelelement, mit im wesentlichen dem gleichen Druck an, sodaß letzteres erfindungsgemäß in hohem Maße gleichmäßig "gespült" wird und sich letztendlich ein gleichmäßiger Schichtauftrag auf den Untergrund erzielen läßt. Infolge der Druckausgleichswirkung der erfindungsgemäßen Anordnung reicht dabei eine im Vergleich zu gattungsgemäßen Vorrichtungen des Standes der Technik geringere Vordosiermenge zur Erzielung des gewünschten Schichtauftrags aus. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung ist darin zu sehen, daß sich infolge der Möglichkeit, mit geringerem Überschuß an Auftragsmedium zu arbeiten, die Anschaffungs- und Betriebskosten der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung niedrig halten lassen. Die zur Umwälzung des Überschusses an Auftragsmedium erforderliche Pumpenleistung kann nämlich entsprechend klein gehalten werden.
Die vorstehend beschriebene Wirkung der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung kann weiter dadurch verbessert werden, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement oder/und eine Untergrund-Einlaufseite und Untergrund-Auslaufseite der Staukammer miteinander verbindende Staukammerwandung im Hinblick auf eine Vergleichmäßigung des Auftragsmediums in Querrichtung ausgebildet ist. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Staukammer einen Vergleichmäßigungsabschnitt und einen daran anschließenden Auftragsabschnitt aufweist. Der Auftragsabschnitt der Staukammer stellt dabei sicher, daß gegebenenfalls in der Staukammer noch vorhandene Druckdifferenzen, beispielsweise aufgrund von Verwirbelungen oder dergleichen, sich nicht bis in die unmittelbare Nähe der Rakel ausbreiten können.
Im Bereich des Staukammereintritts kann der Ausgleich in Querrichtung beispielsweise dadurch unterstützt werden, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement in Laufrichtung des Untergrunds gesehen uneben, beispielsweise gewellt, gestuft oder mit einer vorbestimmten Rauhigkeit, ausgebildet ist, und zwar vorzugsweise im Bereich seiner größten Annäherung an den Untergrund. Man macht sich in diesem Fall eine von diesen Unebenheiten hervorgerufene Diffusorwirkung zunutze. Dieser Diffusoreffekt kann durch entsprechende Gestaltung der Staukammerwandung auch im Bereich der Staukammer ausgenutzt werden. Neben den vorstehend genannten Möglichkeiten einer gewellten, gestuften oder rauhen Ausbildung der Staukammerwandung kommt auch der Ein- bzw. Anbau von Stegen, Stangen oder dergleichen in die Staukammer in Betracht.
Zwar ist es dann, wenn man mit einem Überschuß an Auftragsmedium arbeitet, grundsätzlich denkbar, daß sich im Bereich des Staukammereintritts Strömungsverhältnisse ausbilden, bei welchen das Auftragsmedium in einem untergrundnahen, in Laufrichtung gerichteten Eintrittsstrom in die Staukammer eintritt und in einem untergrundfernen, entgegen der Laufrichtung gerichteten Überschußstrom das überschüssige Auftragsmedium wieder aus der Staukammer austritt. Bevorzugt wird man jedoch wenigstens einen Rückströmdurchgang vorsehen, durch welchen überschüssiges, in die Staukammer eingetretenes Auftragsmedium wieder aus dieser austreten kann.
Der Vorteil derartiger Rückströmdurchgänge ist in der Tatsache zu sehen, daß sie im Bereich des durch das Staukammereintritt-Begrenzungselement gebildeten Staukammereintritts zu definierten Strömungsverhältnissen führen. Diese Rückströmdurchgänge können beispielsweise gesonderte das Rakelbett durchsetzende Leitungen oder Kanäle sein. Ferner können die Rückströmdurchgänge wahlweise und vorzugsweise unabhängig voneinander öffen- bzw. schließbar sein.
Das Staukammereintritt-Begrenzungselement kann beispielsweise ein mit einer Halterung des Staukammeraustritt-Begrenzungselements einstückig ausgebildetes Element sein. Es ist jedoch ebenso möglich, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselementein von der Halterung des Staukammeraustritt-Begrenzungselements gesondert ausgebildetes Element ist. Die erstgenannte Ausführungsvariante zeichnet sich durch einfachen und robusten Aufbau aus, wohingegen die letztgenannte Ausführungsvariante die Möglichkeit bietet, das Staukammereintritt-Begrenzungselement in Abhängigkeit der Eigenschaften desjeweiligen Auftragsmediums sowie anderer Betriebsparameter der Auftragsvorrichtung, insbesondere der Laufgeschwindigkeit des Untergrunds, zu wählen. Als gesondert ausgebildete Staukammereintritt-Begrenzungselemente kommen insbesondere Rakelklingen in Frage, wobei sowohl an die Ausbildung als Schleppklinge als auch als Stechklinge gedacht werden kann. Da Stechklingen aufgrund der Tatsache, daß sie gegen die Laufrichtung des Untergrunds gerichtet an diesem anliegen, vom anströmenden Auftragsmedium gegen den Untergrund gedrückt werden, können sie vorzugsweise in der Nähe des Untergrunds wenigstens einen Eintrittsdurchgang aufweisen. In beiden Fällen können darüber hinaus die vorstehend angesprochenen Rückströmdurchgänge in einfacher Weise von in den Klingenelementen vorgesehenen Löchern gebildet sein.
Unabhängig von der vorstehend angesprochenen, einstückigen oder gesonderten Ausbildung des Staukammereintritt-Begrenzungselements kann dieses eine Einweisungsfläche für das von der Zuführeinrichtung auf den Untergrund aufgebrachte und in die Staukammer eintretende Auftragsmedium aufweisen. Durch diese Einweisungs- oder Trichterfläche kann der gewünschte Druckausgleich in Querrichtung verbessert und der ordnungsgemäße Eintritt des Auftragsmediums in die Staukammer sichergestellt werden.
Eine besonders vorteilhafte strömungsdynamische Beeinflussung des in die Staukammer eintretenden bzw. eingetretenen Auftragsmediums kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß der von der Einweisungsfläche oder/und der Staukammerwandung mit dem Untergrund begrenzte Hohlraum einen venturirohrartig ausgebildeten Querschnitt aufweist.
Eine dem Untergrund benachbarte Kante des Staukammereintritt-Begrenzungselements kann in Querrichtung gesehen beispielsweise geradlinig verlaufen. Verfügt diese Kante jedoch über zum Untergrund hin vorspringende Abschnitte und bezüglich des Untergrunds zurückgesetzte Abschnitte oder weist eine dem Untergrund benachbarte Kante des Staukammereintritt-Begrenzungselements wenigstens einen Eintrittsdurchgang auf, so kann hierdurch ein gewünschter Mindesteinlaßquerschnitt für Auftragsmedium in die Staukammer gewährleistet werden. Ferner ist durch letztere Ausbildung auch eine gezielte Verungleichmäßigung des Auftragsmediums in Querrichtung möglich, mit hieraus resultierender entsprechender Verungleichmäßigung des Strichauftrags. Die Kante kann beispielsweise wellenförmig, sägezahnförmig, stufenförmig oder dergleichen verlaufen.
Das Staukammereintritt-Begrenzungselement kann mit der Halterung des Staukammeraustritt-Begrenzungselements fest verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, das Staukammereintritt-Begrenzungselement an der Halterung des Staukammeraustritt-Begrenzungselements relativ zu diesem verlagerbar anzuordnen oder das Staukammereintritt-Begrenzungselement mit der Halterung des Staukammeraustritt-Begrenzungselements über einen Stegabschnitt zu verbinden, der eine begrenzte Kippbewegung des Staukammereintritt-Begrenzungselements relativ zu der Halterung zuläßt. Alle diese Ausführungsvarianten lassen eine gezielte Beeinflussung der Staukammer unabhängig von der jeweiligen Anstellung des Staukammeraustritt-Begrenzungselements gegen den Untergrund zu. Im Falle der ersten Ausführungsvariante kann diese Beeinflussung beispielsweise durch Änderung der Relativorientierung von Halterung und Untergrund erfolgen. Im Falle der zweit- und drittgenannten Ausführungsvarianten kann zusätzlich eine Relativbewegung des Staukammereintritt-Begrenzungselements relativ zu der Halterung für diese Beeinflussung der Staukammer herangezogen werden.
Beispielsweise kann mittels einer Stellvorrichtung zur Änderung der Anstellung des Staukammeraustritt-Begrenzungselements gegen den Untergrund zunächst die gewünschte Größe des Auftragsspalts vorgegeben werden. Mit Hilfe einer Stellvorrichtung zur Änderung der Anstellung des Staukammereintritt-Begrenzungselements gegen den Untergrund kann dann die Größe der Eintrittsöffnung in die Staukammer oder/und die Größe und Gestalt der Staukammer beeinflußt werden. Jede der vorstehend genannten Stellvorrichtungen kann dabei eine Mehrzahl von über die Breite des Untergrunds verteilt angeordneten Stelleinheiten umfassen, welche unabhängig voneinander betätigbar sind, so daß sich eine Profilierung der Staukammer-Eintrittsöffnung oder/und eine Profilierung von Größe und Gestalt der Staukammer über die Breite der Auftragsvorrichtung, d.h. in Querrichtung, erzielen läßt.
Für die Erzielung eines gewünschten Auftragsquerprofils ist das sich vor der Rakel ausbildende Druckquerprofil von Bedeutung. Zur Einstellung eines gewünschten Druckquerprofil kann man das Volumen der Staukammer in Querrichtung profilieren oder bei konstantem Staukammervolumen die Form des Staukammerquerschnitts in Querrichtung profilieren oder die Durchlaßquerschnitte einer Mehrzahl in Querrichtung nebeneinander vorgesehener Rückströmdurchgänge unabhängig voneinander festlegen.
Die Stelleinheiten können elektrisch oder/und hydraulisch oder/und pneumatisch oder/und hydropneumatisch oder/und von Hand betätigbar sein. Beispielsweise kann wenigstens ein Teil der Stelleinheiten von Stellschrauben gebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Teil der Stelleinheiten von Druckschlaucheinheiten gebildet sein. Ebenso ist es möglich, daß die Stellvorrichtung einen in eine Mehrzahl von Kammern unterteilten Druckschlauch umfaßt. Fernbetätigbare Stelleinheiten bzw. fernbetätigbare Stelleinrichtungen können ohne weiteres in den Strichauftrags-Regelkreis eingebunden werden. Darüber hinaus kann die Stellkraft bzw. die Stellintensität der Stellvorrichtung (en) oder/und Stelleinheit(en) steuerbar bzw. regelbar sein.
Wie sich aus der vorstehenden Diskussion ergibt, übt die durch das Zusammenwirken von Staukammereintritt-Begrenzungselement und Untergrund gebildete Eintrittsöffnung in die Staukammer auf das Auftragsmedium eine gewisse Drosselwirkung aus. Diese Drosselwirkung hat eine Vordosierung des Auftragsmediums zur Folge. Eine noch feinere Vordosierung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß die Zuführeinrichtung eine Mehrzahl von über die Breite des Untergrunds verteilt angeordneten Zuführelementen aufweist. Vorzugsweise ist die Auftragsmedium-Auftragsrate dieser Zuführelemente voneinander unabhängig einstellbar, was insbesondere im Hinblick auf die Erzielung eines sich in Querrichtung ändernden Strichprofils von Vorteil ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf einen sich vorbeibewegenden Untergrund, beispielsweise eine Materialbahn aus Papier, Karton oder Pappe oder eine Auftragswalze. Hinsichtlich der mit diesem Verfahren erzielbaren Vorteile sei auf die vorstehende Diskussion der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung verwiesen.
Die Erfindung wird im folgenden an einigen Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
Figur 1
eine schematische, teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung;
Figur 2
eine schematische Seitenansicht der wesentlichen Elemente einer zweiten Ausführungsform;
Figuren 3 bis 11
Ansichten analog Figur 2 weiterer Ausführungsformen; und
Figuren 12a bis 12c
Schnittansichten längs der Linie XI-XI in Figur 2 dreier Kantengestaltungen zwischen Staukammereintritt-Begrenzungselement und Untergrund.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie dient zum Auftragen einer gleichmäßigen Schicht S eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums M auf einen sich an der Auftragsvorrichtung 10 vorüberbewegenden Untergrund U. Der Untergrund U kann beispielsweise von einer Auftragswalze gebildet sein; die Schicht S kann aber ebenso direkt auf eine sich an der Auftragsvorrichtung vorüberbewegende Materialbahn aus Papier, Pappe oder Karton aufgebracht werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Auftragsvorrichtung 10 eine Rakeleinrichtung 12 mit einer Rollrakel 14, eine Staukammer 16 und eine Zuführeinrichtung 18, mittels derer das Auftragsmedium M grob verteilt auf den Untergrund U aufgebracht wird. Die Rollrakel 14 ist in einem Rakelbett 20 gehaltert, welches herkömmlichen Aufbau aufweist und daher im folgenden nicht näher beschrieben werden wird. Der Untergrund U bewegt sich an der Auftragsvorrichtung 10 in Richtung des Pfeils L (Laufrichtung) vorbei. Die Staukammer 16 ist auslaufseitig von dem Rakelelement 14 begrenzt, das als Staukammeraustritt-Begrenzungselement dient, und einlaufseitig von einem Staukammereintritt-Begrenzungselement 22 abgeschlossen. Darüber hinaus wird die Staukammer 16 vom Untergrund U und einer das Staukammereintritt-Begrenzungselement 22 und die Rakel 14 miteinander verbindenden Staukammerwandung 24 begrenzt.
Erfindungsgemäß wird das Auftragsmedium M durch die Zuführeinrichtung 18 in Laufrichtung L vor dem Staukammereintritt 26 auf den Untergrund U aufgetragen, allerdings mit noch recht ungleichmäßiger Schichtstruktur, wie in Figur 1 durch die unregelmäßige Anordnung der Vielzahl schwarzer Punkte angedeutet ist. Bei seiner Bewegung mit dem Untergrund U gelangt das Auftragsmedium M in den Bereich des Eintrittsspalts 26, vor dem es sich infolge dessen Drosselwirkung ansammelt. Diese Ansammlung 28 von Auftragsmedium M dichtet die Staukammer 16 einlaufseitig gegen den unerwünschten Eintritt von Luft ab. Infolge des hydrodynamischen Anströmdrucks des Auftragsmediums M vor dem Eintrittsspalt 26 wird dieser geweitet und ermöglicht, daß Auftragsmedium M in die Staukammer 16 gelangt. Schließlich tritt das Auftragsmedium durch den zwischen Untergrund U und Rollrakel 14 bestehenden Austrittsspalt 30 wieder aus der Staukammer 16 aus, und zwar infolge der Wirkung der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung 10, insbesondere des Staukammereintritt-Begrenzungselements 22, der Staukammer 16 und der Rakeleinrichtung 12 als gleichmäßiger Schichtauftrag S auf den Untergrund U.
Die Gleichmäßigkeit der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 aufgetragenen Schicht S beruht vor allem auf der Tatsache, daß das an der Rollrakel 14 anstehende Auftragsmedium M eine gleichmäßige Verteilung und ein gleichmäßiges Druckprofil in Querrichtung, d.h. in einer zur Zeichenebene der Figur 1 im wesentlichen orthogonal verlaufenden Richtung, aufweist. Dieses gleichmäßige Profil beruht zum einen auf der Drosselwirkung des Staukammereintritt-Begrenzungselements 22, infolge derer es bereits in der Auftragsmedium-Ansammlung 28 zu einem Ausgleich in Querrichtung Q kommt, und zum anderen auf der Wirkung der Staukammer 16, welche zu einem weiteren Ausgleich in Querrichtung Q führt.
Der Querausgleich in dem Auftragsmedium M kann durch die Gestaltung der Staukammerwandung 24, des Staukammereintritt-Begrenzungselements 22, insbesondere des Eintrittsspaltes 26, beeinflußt werden, sowie durch die Gestaltung einer Einweisefläche 32, welche sich von dem Staukammereintritt-Begrenzungselement 22 ausgehend entgegen der Laufrichtung L des Untergrunds U erstreckt. Besondersgünstige hydrodynamische Verhältnisse in dem Auftragsmediumstau 28 können beispielsweise dann erzielt werden, wenn der Untergrund U und die Einweisefläche 32 einen im wesentlichen venturirohrartig gestalteten Querschnitt aufweisen.
In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Staukammereintritt-Begrenzungselement 22 einstückig mit dem Rakelbett 20 ausgebildet. Das Rakelbett 20 ist über eine Blattfeder 34 am Rakelbalken 36 angebracht, insbesondere mittels einer Stelleinrichtung 38 an diesem Rakelbalken 36 festgeklemmt. Die Stelleinrichtung 38 ist in Figur 1 durch einen Doppelpfeil lediglich grobschematisch angedeutet und kann beispielsweise von einem Druckschlauch gebildet sein.
Um die Breite des Austritts- bzw. Auftragsspalts 30 in Abhängigkeit von Betriebsparametern wie Viskosität des Auftragsmediums M, Laufgeschwindigkeit des Untergrunds U und dergleichen mehr zur Erzielung der gewünschten Auftragsschichtdicke einstellen zu können, ist darüber hinaus eine Stelleinrichtung 40 zur Beeinflussung der Anstellung des Rakelelements 14 gegen den Untergrund U vorgesehen. Schließlich kann bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 auch die Breite des Eintrittsspalts 26 beeinflußt werden, und zwar mittels einer Stelleinrichtung 42. Als Stelleinrichtungen 40 und 42 können beliebige geeignete Stelleinrichtungen verwendet werden, beispielsweise von Hand betätigbare Stellschrauben, elektromotorisch betätigbare Stellantriebe oder auch hydraulisch, pneumatisch oder hydropneumatisch betätigbare Stelleinheiten, wie beispielsweise Druckschläuche. Um eine präzisere Beeinflussung des Schichtauftrags und gegebenenfalls eine gewünschte Profilierung des Schichtauftrags erzielen zu können, sind die Stelleinrichtungen 40 oder/und 42 in Querrichtung Q in eine Mehrzahl Stellabschnitte unterteilt, die sowohl voneinander unabhängig als auch in ihrer Stellkraft bzw. Stellintensität einstellbar bzw. ansteuerbar sind. Dies ist in Figur 12a durch die Stelleinheiten 42a, 42b und 42c angedeutet. Beim Einsatz fernbetätigbarer Stelleinrichtungen bzw. -einheiten ist es darüber hinaus möglich, diese in den Regelkreis der gesamten Auftragseinrichtung 10 einzubinden.
Obgleich in Figur 1 sowie auch in den weiteren Ausführungsformen gemäß Figuren 2 bis 10 stets Rakeleinrichtungen mit einer Rollrakel 14 dargestellt sind, können in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch andere Rakel- bzw. Egalisierelemente eingesetzt werden, beispielsweise Rakelklingen, Luftbürsten oder dergleichen. Auch sind der Gestaltung der Oberfläche der Rollrakel keine Grenzen gesetzt. Darüber hinaus versteht es sich, daß die Rollrakel 14, wie im Stand der Technik üblich, gleich- bzw. gegensinnig zur Laufbewegung des Untergrunds U drehangetrieben sein kann.
Festzuhalten ist ferner, daß jede beliebige Art von Zuführeinrichtung eingesetzt werden kann. Im Hinblick auf die vorstehend angesprochene Profilierung des Strichauftrags ist es jedoch von Vorteil, wenn auch die Zuführeinrichtung 18 in mehrere in Querrichtung Q nebeneinander angeordnete Zuführabschnitte unterteilt ist, welche das Auftragsmedium M mit dem gewünschten Strichprofil entsprechenden unterschiedlichen Zuführraten auf den Untergrund U auftragen. Die Zuführeinrichtung 18 kann hierzu beispielsweise eine Mehrzahl von über die Auftragsbreite verteilt angeordneten Auftragsdüsen umfassen, wobei der Durchsatz an Auftragsmedium vorzugsweise für jede dieser Auftragsdüsen gesondert einstellbar ist.
Die von der Zuführeinrichtung 18 auf den Untergrund U aufgetragene Menge an Auftragsmedium M kann dem erwünschten Schichtauftrag S entsprechend präzise dosiert aufgetragen werden. Es ist jedoch auch möglich, das Auftragsmedium M im Überschuß auf den Untergrund U aufzutragen. In diesem Fall ist es dann jedoch von Vorteil, von der Staukammer 16 ausgehende Rückströmdurchgänge 44 (in Figur 1 gestrichtelt dargestellt) vorzusehen, durch welche in die Staukammer 16 eingeleitetes überschüssiges Auftragsmedium M wieder aus der Staukammer austreten kann. Der Durchlaßquerschnitt der Rückströmdurchgänge 44 kann beispielsweise mittels Ventilen 44a auf einen jeweils gewünschten Wert, einschließlich vollständiger Öffnung und vollständigem Schließen, eingestellt werden. Das aus den Rückströmdurchgängen 44 austretende überschüssige Auftragsmedium M kann mittels einer Auffangwanne 46 aufgefangen und dem Auftragsprozeß wieder zugeführt werden.
Wie vorstehend bereits angesprochen, kann die Vergleichmäßigung des Auftragsmediums bzw. des in ihm herrschenden Drucks durch die Gestaltung der Staukammer 16, insbesondere deren Staukammerwandung 24 sowie durch Beeinflussung der Anstellung des Staukammereintritt-Begrenzungselements 22 gegen den Untergrund U in Abhängigkeit von Betriebsparametern wie Viskosität des Auftragsmediums M, Laufgeschwindigkeit des Untergrunds U und dergleichen mehr, beeinflußt werden. Mit Bezug auf die Figuren 2 bis 10 sollen daher verschiedene Möglichkeiten der Gestaltung von Staukammer und Staukammerwandung diskutiert werden.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 weist die Staukammer 116 einen an den Eintrittsspalt 126 angrenzenden Vergleichmäßigungsabschnitt 116a und einen an den Austrittsspalt 130 angrenzenden Auftragsabschnitt 116b auf. In dem Vergleichmäßigungsabschnitt 116a gleicht sich der Druck des durch den Eintrittsspalt 126 nachströmenden Auftragsmediums an den in der Staukammer 116 herrschenden Druck an. Darüber hinaus kommt es zur Vergleichmäßigung des Druckprofils in Querrichtung Q. In dem Auftragsabschnitt 116b weist das Auftragsmedium M dann bereits ein gleichmäßiges Druckprofil auf, sodaß das Rakelelement 114 entsprechend gleichmäßig "gespült" wird, und sich letztendlich der gewünschte gleichmäßige Schichtauftrag ergibt. Darüber hinaus ist eine Stellvorrichtung 141 vorgesehen, beispielsweise ein dehnbarer Druckschlauch, mittels derer die Form der Staukammer 116, beispielsweise der orthogonal zur Querrichtung Q genommene Querschnitt der Staukammer 116, verändert werden kann.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 weist die Staukammer 216 einen das Staukammereintritt-Begrenzungselement 222 bezüglich der Laufrichtung L des Untergrunds U hinterschneidenden Abschnitt 216c auf. Ein derartiger hinterschnittener Abschnitt 216c ist insbesondere im Hinblick auf eine stets vollständige Füllung der Staukammer 216 günstig ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist die Staukammer 316 zum einen durch das Rakelbett 320 und zum anderen durch eine am Rakelbett 320 befestigte Klinge 346 begrenzt. Das freie Ende dieser Klinge 346 bildet in dieser Ausführungsform das Staukammereintritt-Begrenzungselement 322. Das vorstehend angesprochene freie Ende der Klinge 346 weist in Laufrichtung L, die Klinge 346 ist also als Schleppklinge ausgebildet. Die Rückströmdurchgänge 344 können in der Ausführungsform gemäß Figur 4 von in die Klinge 346 eingebrachten Löchern gebildet sein.
Auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 ist die Staukammer 416 teilweise von einer am Rakelbett 420 befestigten Klinge 446 begrenzt. Im Unterschied zu der Klinge 346 ist die Klinge 446 der Ausführungsform gemäß Figur 5 jedoch als Stechklinge ausgebildet, d.h. als eine entgegen der Laufrichtung L des Untergrunds U gerichtete Klinge. Da eine derartige Stechklinge durch den hydrodynamischen Druck des ihr zugeführten Auftragsmediums gegen die Oberfläche des Untergrunds U gedrückt wird, weist die Stechklinge 446 Durchbrechungen auf, die die Funktion des Eintrittsspalts 426 übernehmen.
Auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 6 ist eine Stechklinge 546 vorgesehen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 5 ist die Stechklinge 546 jedoch an ihrem freien Ende mit einer Einweisungsfläche 532 für anströmendes Auftragsmedium M ausgebildet, sodaß sie infolge des hydrodynamischen Anströmdrucks des Auftragsmediums unter Freigabe eines Eintrittsspalts 526 vom Untergrund U abhebt.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 7 ist das die Staukammer einlaufseitig begrenzende Staukammereintritt-Begrenzungselement 622 im Bereich des Eintrittsspalts 626 in Laufrichtung L des Untergrunds U gestuft ausgebildet. Der von dieser Gestaltung des Staukammereintritt-Begrenzungselements 622 hervorgerufene Stufendiffusoreffekt verbessert die Vergleichmäßigung des in dem Auftragsmedium M herrschenden Drucks in Querrichtung Q. Die angesprochene Diffusorwirkung kann auch mit anderen in Laufrichtung des Untergrunds gesehen gezielt unebenen Ausbildungen des Staukammereintritt-Begrenzungselements erhalten werden.
Gemäß Figur 8 kann auch die gesamte Staukammerwandung 724 der Staukammer 716 in Laufrichtung L des Untergrunds U gestuft ausgebildet sein.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gemäß Figuren 1 bis 8 kann die Größe der Staukammer 16, 116, ..., 716 bzw. die Größe des Eintrittsspalts 26, 126, ..., 726 bei gleichbleibender Größe des Austrittsspalts 30, 130, ..., 730 nur durch Änderung der Relativorientierung des Rakelbetts 20, 120, ..., 720 bezüglich des Untergrunds U verändert werden. Mit Bezug auf die Figuren 9 und 10 sollen im folgenden zwei Ausführungsformen vorgestellt werden, bei denen das Staukammereintritt-Begrenzungselement relativ zum Rakelbett verlagerbar ausgebildet ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 9 ist das Staukammereintritt-Begrenzungselement 822 am Rakelbett 820 in Richtung des Doppelpfeils V linear verschiebbar angebracht, beispielsweise mittels einer Schwalbenschwanzführung oder dergleichen. Bei einer Linearverstellung des Staukammereintritt-Begrenzungselements 822 bleibt die Größe der Staukammer 816 im wesentlichen unverändert, lediglich die Größe des Eintrittsspalts 826 nimmt entsprechend dieser Verstellung zu bzw. ab.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 10 ist das Staukammereintritt-Begrenzungselement 922 zwar einstückig mit dem Rakelbett 920 ausgebildet. Es ist mit diesem jedoch lediglich über einen relativ schwach bemessenen Steg 950 verbunden. Die Elastizität des Stegs 950 läßt ein begrenztes Verkippen des Staukammereintritt-Begrenzungselements 922 um eine in Querrichtung Q im wesentlichen durch den Steg 950 verlaufende Achse A zu. Bei einer durch die Betätigung der Stellvorrichtung 942 hervorgerufenen Verkippung verändern sich sowohl die Größe der Staukammer 916 als auch die Breite des Eintrittsspalts 926. Selbstverständlich ist es in einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß Figur 10 auch möglich, Rakelbett und Staukammereintritt-Begrenzungselement als voneinander gesonderte Elemente auszubilden, die um die Achse A kippbar miteinander verbunden sind.
Obgleich in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 1 bis 10 das Staukammeraustritt-Begrenzungselement stets von einem Rakelelement gebildet ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Wie in Figur 11 dargestellt ist, kann die Dosierkammer 1016 auch an einem von der Rakeleinrichtung 1012 gesondert ausgebildeten und getrennt angeordneten Halterungsteil 1060 vorgesehen sein. Dabei können sowohl das Staukammereintritt-Begrenzungselement 1022 als auch das Staukammeraustritt-Begrenzungselement 1062 mit dem Halterungsteil 1060 auch einstückig ausgebildet sein, wie dies in Figur 11 gezeigt ist, in welchem Fall das Element 1060 nicht im eigentlichen Sinne Halterungsfunktion übernimmt. Hinsichtlich der Möglichkeiten der Ausbildung des Halterungsteils 1060 wird auf die vorstehend beschriebenen Möglichkeiten der Ausbildung der Rakeleinrichtung und insbesondere des Rakelbetts verwiesen.
In Figur 12 sind drei Varianten der Gestaltung des zwischen Untergrund und Staukammereintritt-Begrenzungselementbestehenden Eintrittsspalts dargestellt. In der in Figur 12a dargestellten Variante verfügen sowohl der Untergrund U' als auch das Staukammereintritt-Begrenzungselement 22' über in Querrichtung Q durchgehend geradlinig verlaufende Kantenlinien K1' und K2'. Der Eintrittsspalt 26' kann somit im Extremfall vollständig geschlossen werden. In der Variante gemäß Figur 12b hingegen verläuft die Kante K1'' des Staukammereintritt-Begrenzungselements 22'' stufenförmig mit zum Untergrund U'' hin vorspringenden Abschnitten 22''a und bezüglich des Untergrunds U'' zurückgesetzten Abschnitten 22''b, während die Kante K2'' des Untergrunds U'' geradlinig verläuft. Bei Anlage der vorspringenden Abschnitte 22''a am Untergrund U'' verbleibt somit eine minimale Eintrittsöffnung 26'' zwischen Untergrund U'' und Staukammereintritt-Begrenzungselement 22''. Ein minimale Eintrittsöffnung 26'''kann gemäß Figur 12c auch mit Hilfe der im Bereich der Kante K1''' vorgesehenen Durchbrechungen 22'''c des Staukammereintritt-Begrenzungselements 22''' erzielt werden.
Obgleich in Figur 12b ein stufenförmiger Verlauf der Kantenlinie K1'' dargestellt ist, versteht es sich, daß jeder beliebige Kantenverlauf vorgesehen sein kann, der eine minimale Querschnitt-der Eintrittsöffnung sicherstellt. Beispielsweise könnte die Kante K1'' auch wellenförmig, sägezahnförmig oder dergleichen verlaufen.
Festzuhalten ist, daß die zahlreichen vorstehend beschriebenen Gestaltungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung 10 auch zu Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, die vorstehend nicht explizit als Ausführungsvarianten der Erfindung beschrieben worden sind. So ist es beispielsweise möglich, die Kantenvarianten gemäß Figur 12 bei Schlepp- bzw. Stechklingen vorzusehen, wie sie mit Bezug auf die Figuren 4, 5 und 6 beschrieben worden sind. Auch ist es bei den Klingenvarianten gemäß Figuren 4, 5 und 6 möglich, Rückströmdurchgänge vorzusehen, die nicht durch den Klingenkörper verlaufen, sondern durch das Rakelbett. Ferner können die als Staukammereintritt-Begrenzungselement wirkenden Klingen am Rakelbett in Anlehnung an die Ausführungsformen gemäß Figuren 9 und 10 am Rakelbett linear verschiebbar bzw. verschwenkbar angeordnet sein. Darüber hinaus ist es möglich, auch bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 3 bis 10 die Staukammer in Anlehnung an die Ausführungsform gemäß Figur 2 mit einem Druckaufbau- und Vergleichmäßigungsabschnitt und einem Auftragsabschnitt auszubilden. Mit Vorteil kann die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung auch bei dem sogenannten "Speedsizer" der Anmelderin eingesetzt werden, d.h. einer mit Auftragswalzen arbeitenden Anlage zum beidseitigen Streichen einer Materialbahn.

Claims (33)

  1. Vorrichtung (10) zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (M) auf einen sich vorbeibewegenden Untergrund (U), beispielsweise eine Materialbahn aus Papier, Karton oder Pappe oder eine Auftragswalze, umfassend:
    eine Staukammer (16), welche untergrund-einlaufseitig von einem Staukammereintritt-Begrenzungselement (22) und untergrund-auslaufseitig von einem Staukammeraustritt-Begrenzungselement (12) begrenzt ist, und
    eine Zuführeinrichtung (18) zum Zuführen des Auftragsmediums (M),
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (18) in Laufrichtung (L) des Untergrunds (U) gesehen vor dem Staukammereintritt-Begrenzungselement (22) angeordnet ist.
  2. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (22) oder/und eine Untergrund-Einlaufseite und Untergrund-Auslaufseite der Staukammer (16) miteinander verbindende Staukammerwandung (24) im Hinblick auf eine Vergleichmäßigung des Auftragsmediums (M) in Querrichtung (Q) ausgebildet ist.
  3. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Staukammer (116) einen Vergleichmäßigungsabschnitt (116a) und einen daran anschließenden Auftragsabschnitt (116b) aufweist.
  4. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (622) in Laufrichtung (L) des Untergrunds (U) gesehen uneben, beispielsweise gewellt, gestuft oder mit einer vorbestimmten Rauhigkeit, ausgebildet ist, und zwar vorzugsweise im Bereich seiner großten Annäherung (bei 626) an den Untergrund (U).
  5. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Staukammerwandung (724) in Laufrichtung (L) des Untergrunds (U) gesehen uneben, beispielsweise gewellt, gestuft oder mit einer vorbestimmten Rauhigkeit, ausgebildet ist, oder daß in der Staukammer Ein- bzw. Anbauten, wie Stege oder Stangen, vorgesehen sind.
  6. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rückströmdurchgang (44) vorgesehen ist, durch welchen überschüssiges, in die Staukammer (16) eingetretenes Auftragsmedium (M) wieder aus dieser austreten kann.
  7. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt wenigstens eines Rückströmdurchgangs (44) wahlweise veränderbar ist.
  8. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (22) ein mit einer Halterung (20) des Staukammeraustritt-Begrenzungselements (12) einstückig ausgebildetes Element ist.
  9. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (322; 422; 522; 822) ein von einer Halterung (320; 420; 520; 820) des Staukammeraustritt-Begrenzungselements gesondert ausgebildetes Element ist.
  10. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (322) eine Schleppklinge (346) umfaßt.
  11. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement(422; 522) eine vorzugsweise mit wenigstens einem Eintrittsdurchgang ausgebildete Stechklinge (446; 546) umfaßt.
  12. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (22; 522) eine Einweisungsfläche (32; 532) für das von der Zuführeinrichtung (18) auf den Untergrund (U) aufgebrachte und in die Staukammer (16; 516) eintretende Auftragsmedium (M) aufweist.
  13. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß der von der Einweisungsfläche (32) oder/und der Staukammerwandung (24) mit dem Untergrund (U) begrenzte Hohlraum einen venturirohrartig ausgebildeten Querschnitt aufweist.
  14. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Untergrund (U') benachbarte Kante (K1') des Staukammereintritt-Begrenzungselements (22') in Querrichtung (Q) gesehen geradlinig verläuft.
  15. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Untergrund (U'') benachbarte Kante (K1'') des Staukammereintritt-Begrenzungselements (22'') bezüglich des Untergrunds (U'') vorspringende und zurückgesetzte Abschnitte (22''a, 22''b) aufweist.
  16. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Untergrund (U''') benachbarte Kante (K1''') des Staukammereintritt-Begrenzungselements (22''') wenigstens einen Eintrittsdurchgang (22'''c) aufweist.
  17. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (22; 122; 222; 322; 422; 522; 622; 722; 1022) mit einer Halterung (20; 120; 220; 320; 420; 520; 620; 720; 1060) des Staukammeraustritt-Begrenzungselements fest verbunden ist.
  18. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (822) an einer Halterung (820) des Staukammeraustritt-Begrenzungselements relativ zu diesem verlagerbar angeordnet ist.
  19. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Staukammereintritt-Begrenzungselement (922) mit einer Halterung (920) des Staukammeraustritt-Begrenzungselements über einen Stegabschnitt (950) verbunden ist, der eine begrenzte Kippbewegung des Staukammereintritt-Begrenzungselements (922) relativ zu der Halterung (920) zuläßt.
  20. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellvorrichtung (40) zur Änderung der Anstellung des Staukammeraustritt-Begrenzungselements (14) gegen den Untergrund (U) vorgesehen ist.
  21. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellvorrichtung (42) zur Änderung der Anstellung des Staukammereintritt-Begrenzungselements (22) gegen den Untergrund (U) vorgesehen ist.
  22. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellvorrichtung (942) zur Änderung des Volumens der Staukammer (916) vorgesehen ist.
  23. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellvorrichtung (141; 942) zur Änderung der Form der Staukammer (116; 916) vorgesehen ist.
  24. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Stellvorrichtung (42) eine Mehrzahl von in Querrichtung (Q) verteilt angeordnete Stelleinheiten (42a, 42b, 42c) umfaßt, welche unabhängig voneinander betätigbar sind.
  25. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 24,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheiten elektrisch oder/und hydraulisch oder/und pneumatisch oder/und hydro-pneumatisch oder/und von Hand betätigbar sind.
  26. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 24 oder 25,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Stelleinheiten von Stellschrauben gebildet ist.
  27. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Stelleinheiten von Druckschlaucheinheiten gebildet ist.
  28. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung einen in eine Mehrzahl von Kammern unterteilten Druckschlauch umfaßt.
  29. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkraft bzw. Stellintensität der Stellvorrichtung bzw. der Stelleinheit steuerbar bzw. regelbar ist.
  30. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (U) eine Mehrzahl von über in Querrichtung (Q) verteilt angeordneten Zuführelementen aufweist.
  31. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 30,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführelemente hinsichtlich ihres Durchsatzes an Auftragsmedium (M) voneinander unabhängig einstellbar sind.
  32. Verfahren zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (M) auf einen sich vorbeibewegenden Untergrund (U), beispielsweise eine Materialbahn aus Papier, Karton oder Pappe oder eine Auftragswalze, unter Verwendung einer Staukammer (16), welche untergrund-einlaufseitig von einem Staukammereintritt-Begrenzungselement (22) und untergrund-auslaufseitig von einem Staukammeraustritt-Begrenzungselement (12) begrenzt ist, wobei dieser Staukammer (16) von einer Zuführeinrichtung (18) Auftragsmedium (M) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man in Abhängigkeit des erzielten Auftragsergebnisses
    die Anstellung des Staukammereintritt-Begrenzungselements (22) gegen den Untergrund (U) beeinflußt, oder/und
    das Volumen der Staukammer (16) beeinflußt, oder/und
    die Form der Staukammer (16) beeinflußt, oder/und
    die Zuführrate an Auftragsmediums (M) beeinflußt.
  33. Verfahren nach Anspruch 32,
    dadurch gekennzeichnet, daß man die Beeinflussung in einer Mehrzahl von in Querrichtung (Q) des Untergrunds (U), d.h. in einer zur Laufrichtung (L) im wesentlichen orthogonalen Richtung des Untergrunds (U), nebeneinander angeordneten Beeinflussungsabschnitten voneinander unabhängig vornimmt.
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