EP0900879B1

EP0900879B1 - Einrichtung zum Abstreifen oder/und Dosieren eines flüssigen bis pastösen Mediums auf einer sich vorbeibewegenden Arbeitsfläche.

Info

Publication number: EP0900879B1
Application number: EP98114123A
Authority: EP
Inventors: Manfred Ueberschär
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2002-11-06
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: ATE227378T1; DE59806166D1; DE19738356A1; EP0900879A1; US6149726A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abstreifen oder/und Dosieren eines flüssigen bis pastösen Mediums auf einer sich vorbeibewegenden Arbeitsfläche gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist bspw. aus der US-A-5,529,806 bekannt.

Im Betrieb einer solchen Einrichtung treten oftmals unerwünschte Verformungen des Rakelträgers relativ zur Arbeitsfläche auf. In der papierherstellenden Industrie liegt die Hauptursache für diese Verformungen häufig in der ungleichmäßigen Erwärmung des Rakelträgers, bei der die zur Arbeitsfläche weisende Seite des Rakelträgers durch das vergleichsweise warme Medium, etwa eine Streichfarbe oder ein Leim, stärker erwärmt wird als die von der Arbeitsfläche abgewandte Seite des Rakelträgers. Es stellt sich in dem Rakelträger ein Temperaturgradient ein, der zu einer Durchbiegung des Rakelträgers führt. Dabei wird er so verformt, daß er sich in der Mitte zur Arbeitsfläche hin durchbiegt und an seinen Rändern einen entsprechend größeren Abstand von der Arbeitsfläche aufweist. Die Folge ist ein ungleichmäßiges Querprofil des letztlich auf der Arbeitsfläche verbleibenden Mediums, d.h. über die Breite der Arbeitsfläche hinweg eine ungleichmäßige Strichstärke des auf die Arbeitsfläche aufgetragenen Mediums.

Die aus der US-A-5,529,806 bekannte Einrichtung verfügt mit den auf die Schlitzleiste einwirkenden Hebelarmen über eine relativ viel Bauraum benötigende Einheit zur Kompensation von unerwünschten Verformungen zwischen Rakelträger und Arbeitsfläche. Als Krafterzeugniseinrichtung dient eine Druckschlauchanordnung, die zwischen den Hebelarmen und dem Rakelträger angeordnet ist. Die Kraft, die von einem Druckschlauch der Druckschtauchanordnung über den jeweiligen Hebelarm auf die Schlitzleiste ausgeübt wird, hängt zum einen von dem in diesem Druckschlauch herrschenden Fluiddruck ab und zum anderen von der Anlagefläche, mit der dieser Druckschlauch an dem Hebelarm anliegt. Diese Anlagefläche ändert sich jedoch mit dem Aufblaszustand dieses Druckschlauchs, und zwar hat man es bei einem aufgeblasenen Druckschlauch mit einer kleinen Anlagefläche und bei einem zusammengedrückten Druckschlauch mit einer großen Anlagefläche zu tun. Diese Variation der Anlagefläche erschwert die präzise Bereitstellung der jeweils gewünschten Kraft, die die Schlitzleiste auf die Rakelklinge ausüben soll.

Besonders bei relativ großen Breiten der Arbeitsfläche und entsprechend langen Rakelträgern, beispielsweise mit einer Länge von 8 bis 10 Metern oder mehr, würde sich ohne spezielle Kompensationsmittel bei einem so deformierten Rakelträger ein wannenförmiges Strichquerprofil einstellen. Dies ist beispielsweise auch in einem Artikel "Neuentwicklung im Bereich der Streichaggregate für Papier und Karton: Strichquerprofil-Regelung" von Dr. Ing. H.-P. Sollinger, Sonderdruck aus dem "Wochenblatt für Papierfabrikation" Nr. 23/24 (1989), Seiten 1072 - 1076, erläutert. Aus diesem Artikel sind auch Vorgehensweisen bekannt, wie eine Kompensation der Durchbiegung des Rakelträgers und damit ein nicht mehr wannenförmiges, sondern annähernd gleichmäßiges Strichquerprofil erreicht werden kann. Bei einem pneumatischen Anpreßsystem für die Rakelkomponente ist ein pneumatisch unter Druck setzbarer Anpreßschlauch an dem Rakelträger gehalten und drückt die Rakelkomponente gegen die Arbeitsfläche. Der Anpreßschlauch kann Unregelmäßigkeiten, insbesondere solche Unregelmäßigkeiten, die auf der Durchbiegung des Rakelträgers beruhen, teilweise ausgleichen. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß ein solcher Pneumatikschlauch zwar eine gewisse Vergleichmäßigung des Strichquerprofils ermöglicht, diese jedoch unzureichend ist. Speziell führt der Pneumatikschlauch aufgrund seiner Materialinhomogenität und seiner vergleichsweise groben Fertigungstoleranzen zu neuen Unregelmäßigkeiten mit relativ großen spitzenförmigen Abweichungen. Auch der wannenförmige Charakter des Strichquerprofils läßt sich nicht vollständig ausgleichen.

Zur weiteren Kompensation ist in dem vorgenannten Artikel ein System beschrieben, bei dem vorsätzlich Verformungen des Rakelträgers herbeigeführt werden, die der unerwünschten Rakelträgerdurchbiegung entgegenwirken sollen. Bei einem thermischen System können an der Vorder- und der Rückseite des Rakelträgers durch getrennte Wasserkreisläufe unterschiedliche Temperaturen erzeugt werden. Durch geeignete Einstellung der Temperaturen der Wasserkreisläufe kann gezielt eine gewünschte Verformung des Rakelträgers bewirkt werden, bis sich ein gerader Rakelträger einstellt. Bei einem mechanischen System sind in dem Rakelträger mehrere Druckschläuche angeordnet, die durch geeignete Druckbeaufschlagung gezielte Verformungen des Rakelträgers bewirken können. Sowohl das thermische als auch das mechanische System erlauben eine vollständige Kompensation der betriebsbedingten unerwünschten Verformungen des Rakelträgers und führen zu einem nahezu perfekt gleichmäßigen Strichquerprofil. Nachteilig an diesem, unmittelbar auf den Rakelträger einwirkenden Kompensationssystem ist jedoch der hohe Aufwand, der sowohl für die Bauteile des Kompensationssystems als auch für dessen Steuerung betrieben werden muß. So müssen zunächst die Geradheitsabweichungen des Rakelträgers meßtechnisch erfaßt werden. Dies geschieht üblicherweise über eine Lasermessung, die sehr kostenintensiv ist. Die lasertechnisch gewonnenen Meßergebnisse müssen sodann in Steuersignale umgesetzt werden, die die Temperatur des in den Wasserkreisläufen zirkulierenden Wassers bzw. den Druck in den Druckschläuchen regulieren. Hierfür sind vergleichsweise komplizierte Regelalgorithmen erforderlich. Schließlich ist auch der Bauteilaufwand für den Regelkreis mit den Wasserkreisläufen bzw. den Druckschläuchen erheblich.

Zum Stand der Technik sei ferner auf die DE-A-38 17 973 verwiesen, aus der ebenfalls eine Kompensationsvorrichtung mit Zylinder-Kolben-Anordnung bekannt ist. Darüber hinaus offenbaren die DE-C-43 41 341 und die DE-A-20 07 067 Dosiersysteme, die eine Rakelstange als Dosierelement enthalten.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Kompensationsvorrichtung einer gattungsgemäßen Einrichtung derart weiterzubilden, daß sie zum einen wenig Bauraum benötigt und zum anderen eine präzise Steuerung der auf die Rakelkomponenten ausgeübten Kraft ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gerade die Tatsache, daß der wenigstens eine Kolben in dem Zylindergehäuse im wesentlichen ungeführt verlagerbar ist, ermöglicht es, auf Verformungen des Rakelträgers zu reagieren. Aufgrund der Flexibilität der Kompensationsmembran hängt die von der Zylinder-Kolben-Anordnung auf die Rakelkomponente ausgeübte Stellkraft ferner ausschließlich von der Querschnittsfläche des Kolbens ab. Die Kompensationsmembran leistet zu dieser Stellkraft keinen Beitrag.

Die Erfindung stellt eine Abkehr von dem im Stand der Technik vorherrschenden Prinzip dar, die unerwünschten Verformungen des Rakelträgers durch gezielte Gegenverformung zu kompensieren. Sie macht sich die Erkenntnis zunutze, daß für ein gleichmäßiges Strichquerprofil wie auch für ein gleichmäßiges Strichlängsprofil (also das Profil der Strichstärke in Längs- oder Bewegungsrichtung der Arbeitsfläche) eine konstante Andrückkraft zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche wesentlich ist. Die insbesondere ausschließlich im Kraftflußweg zwischen dem Rakelträger und der Rakelkomponente vorgesehene Kompensationsvorrichtung bei der erfindungsgemäßen Lösung berücksichtigt diese Erkenntnis und zielt nicht auf eine Maßkonstanz des Rakelträgers ab, sondern statt dessen auf eine Kraftkonstanz zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche. Dies bedeutet, daß die an sich unerwünschten Verformungen des Rakelträgers bei der erfindungsgemäßen Lösung ohne weiteres in Kauf genommen werden können und auf ein kompliziertes und aufwendiges Kompensationssystem zur Geradhaltung des Rakelträgers verzichtet werden kann. Insbesondere kann auf die aufwendige Lasersensorik verzichtet werden, die beim Stand der Technik nach dem eingangs zitierten Artikel von Dr. Ing. H.-P. Sollingerzur Abstandsmessung zwischen dem Rakelträger und der Arbeitsfläche benötigt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung stellt sich stets ein optimaler Betriebszustand im Hinblick auf die wirksame Andrückkraft zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche ein. Nicht nur die an sich unerwünschten Verformungen des Rakelträgers können so ausgeglichen werden, sondern auch ein ungleichmäßiger Verschleiß der Rakelkomponente sowie Ungleichförmigkeiten der Arbeitsfläche. Ohne negative Beeinflussung durch solche Störeinflüsse wird stets eine konstante Andrückkraft zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche erhalten.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Kompensationsvorrichtung im Kraftflußweg zwischen dem Rakelträger und der Rakelkomponente mindestens eine fluidische, insbesondere pneumatische Kompensationseinheit. Diese Kompensationseinheitkann eine Krafteinheit mit einer durch ein Druckmittel beaufschlagbaren Druckeinwirkungsfläche zur Krafteinleitung in die Rakelkomponente umfassen, wobei die zur Krafteinleitung wirksame Größe der Druckeinwirkungsfläche von den Verformungen des Rakelträgers relativ zur Rakelkomponente im wesentlichen unabhängig ist und eine Druckmittelversorgung vorgesehen ist, welche zur Einstellung und Aufrechterhaltung eines konstanten, auf die Druckeinwirkungsfläche einwirkenden Drucks des Druckmittels ausgebildet ist. Durch die annähernd konstante Größe der Druckeinwirkungsfläche und die Konstanz des auf die Druckeinwirkungsfläche einwirkenden Drucks wird sichergestellt, daß die in die Rakelkomponente eingeleitete Kraft und damit die wirksame Andrückkraft zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche stets im wesentlichen gleich bleiben. Verformungen des Rakelträgers wirken sich dann nicht auf die Andrückkraft zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche aus.

Bevorzugt umfaßt die Krafteinheit eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Zylindergehäuse und einer Kolbenanordnung mit mindestens einem in einem Hohlraum des Zylindergehäuses beweglichen Kolben, wobei in dem von dem Zylindergehäuse und der Kolbenanordnung begrenzten Volumen des Hohlraums eine an die Druckmittelversorgung angeschlossene Druckkammer ausgebildet ist. Eine solche Kolben-Zylinder-Anordnung stellt eine konstruktiv einfache Ausbildung einer Kompensationseinheit mit annähernd größenkonstanter Druckeinwirkungsfläche dar.

Der Kolben kann grundsätzlich ein durch eine Gleitdichtung in dem Zylindergehäuse geführter Kolben sein, wobei der Kolben unmittelbar die Druckkammer begrenzt und mit seiner druckkammerzugewandten Kolbenseite die Druckeinwirkungsfläche bildet. Wegen der geringeren Reibungsverluste wird jedoch eine Lösung bevorzugt, bei der die Krafteinheit eine ringsum an ihrem Rand an dem Zylindergehäuse gehaltene Kompensationsmembran umfaßt, welche in dem Hohlraum die Druckkammer druckmitteldicht abteilt und mit ihrer druckkammerzugewandten Seite die Druckeinwirkungsfläche bildet. Der mindestens eine Kolben steht dann auf der druckkammerabgewandten Seite der Membran mit dieser in kraftübertragendem Anlagekontakt. Die Membranlösung ist insofern vorteilhaft, als die Membran für eine hermetische Abdichtung der Druckkammer sorgt, wartungsfrei ist und auch keine Schmierung erfordert. Des weiteren wird der von Kolben mit Gleitdichtung her bekannte Stick-Slip-Effekt vermieden. Schließlich zeichnet sich die Membranlösung durch einen geringen Verschleiß und eine hohe Lebensdauer aus.

Zweckmäßigerweise wird das Zylindergehäuse an dem Rakelträger ausgebildet sein, wobei der mindestens eine Kolben zur gemeinsamen Verlagerungsbewegung mit der Rakelkomponente gekoppelt ist. Da die Rakelkomponente in der Regel vergleichsweise schnell verschleißt und entsprechend häufig ausgetauscht werden muß, ist es zweckmäßig, den Kolben als von der Rakelkomponente gesondertes Bauteil herzustellen, welches lösbar mit der Rakelkomponente mechanisch gekoppelt ist, insbesondere in Druckanlagekontakt mit der Rakelkomponente steht. Die Rakelkomponente kann dann ausgetauscht werden, ohne zugleich den Kolben ersetzen zu müssen.

Eine besonders leichtgängige und verlustarme Kompensationseinheit ergibt sich, wenn der Kraftübertragungskolben an dem Zylindergehäuse im wesentlichen ungeführt ist, jedoch in lagestabilisierender, insbesondere formschlüssiger Verbindung mit der Rakelkomponente steht. Jegliche Reibungsverluste, die zwischen dem Kolben und dem Zylindergehäuse durch mechanischen Reibkontakt entstehen könnten, werden so vermieden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich die Druckkammer durchgehend zusammenhängend entlang der gesamten Breite der Arbeitsfläche erstreckt, daß die Membran als längliche Streifenmembran ausgebildet ist, welche entlang der gesamten Breite der Arbeitsfläche dem Druck in der Druckkammer ausgesetzt ist, und daß entlang der Breite der Arbeitsfläche verteilt mehrere voneinander unabhängig bewegliche Kolben in Kontakt mit der Membran stehen. Der Druck in der Druckkammer ist an allen Stellen gleich. Daher wirkt auf die Membran an jeder Stelle der Druckkammer der gleiche Druck, weshalb über die gesamte Breite der Arbeitsfläche die gleiche Andrückkraft zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche erzeugt wird. Eine gezielte Querprofilierung der Strichstärke des aufgetragenen Mediums, die durch eine gezielte lokale Änderung der Andrückkraft zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche erzielt werden könnte, ist durch Druckvariationen in der Druckkammer nicht möglich. Ein Längsprofilierung ist selbstverständlich möglich, indem der Druck in der Druckkammer beispielsweise abhängig von der gemessenen Strichstärke eines zuvor bestrichenen Teils der Arbeitsfläche in gewünschter Weise variiert wird.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß entlang der Breite der Arbeitsfläche verteilt mehrere Druckkammern mit je einer insbesondere kreisförmigen Kompensationsmembran vorgesehen sind und daß mit jeder Kompensationsmembran je mindestens ein Kolben in Kontakt steht. Wenn bei dieser Weiterbildung zumindest in einem Teil der Druckkammern, insbesondere in sämtlichen Druckkammern, unabhängig voneinander jeweils ein vorbestimmter Druck einstellbar ist, ist auch eine Querprofilierung der Strichstärke des Mediums möglich.

Im Rahmen der Erfindung soll nicht ausgeschlossen sein, daß die Rakelkomponente als flexible Rakelklinge oder als Rakelleiste ausgebildet ist. Allerdings wird eine Ausbildung bevorzugt, bei der die Rakelkomponente ein Rakelbett mit einem drehbar darin gelagerten Rakelstab umfaßt, wobei der Rakelträger von einem länglichen Tragbalken gebildet ist, an dem das Rakelbett insbesondere mittels einer Blattfederanordnung gehalten ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist bevorzugt als Teil eines Auftragswerks zum Auftragen des flüssigen bis pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Pappe, geeignet. Das Auftragswerk kann zum direkten oder indirekten Auftragen des Mediums auf die Materialbahn ausgeführt sein. Beim direkten Auftrag wird das Medium unmittelbar auf die Materialbahn aufgebracht, beispielsweise aufgesprüht. Beim indirekten Auftrag wird das Medium zunächst auf eine Auftragswalze aufgebracht, von der es auf die Materialbahn übertragen wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich für beide Typen von Auftragswerk. Sie kann zum sogenannten Enddosieren eingesetzt werden, wobei die Strichstärke des an anderer Stelle in dem Auftragswerk aufgetragenen und bereits vordosierten Mediums einer letzten Feindosierung unterzogen wird. Sie kann aber auch unmittelbar im Bereich des Auftragsorts des Mediums eingesetzt werden, wobei die Rakelkomponente eigentlich als Auftragselement fungiert und eine eher grobe Dosierung des aufgetragenen Mediums durchführt. Außerdem kann die erfindungsgemäße Einrichtung zur Reinigung einer Auftragswalze benutzt werden, um Farbreste und Schmutzpartikel von der Auftragswalze abzurakeln.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Figur 1 eine teils schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Figur 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1,

Figur 3 eine teils schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung und

Figur 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Figur 3.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Abstreif- oder/und Dosiereinrichtung allgemein mit 1 bezeichnet. Sie ist Teil eines Auftragswerks zum Auftragen einer gleichmäßigen Schicht eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine sich an der Abstreif- oder/und Dosiereinrichtung 10 vorbeibewegende Arbeitsfläche 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Arbeitsfläche 3 von der Umfangsfläche einer Auftragswalze 5 gebildet, die zum indirekten Auftragen des Auftragsmediums auf eine nicht dargestellte Materialbahn aus Papier, Pappe oder Karton dient. Das Auftragsmedium kann aber ebenso direkt auf eine solche Materialbahn aufgebracht werden, wobei die Materialbahn dann über eine Stützwalze läuft.

Die Abstreif- oder/und Dosiereinrichtung 1 umfaßt eine als Rakelstab ausgeführte Rollrakel 7, die in einem Rakelbett 9 drehbar gelagert ist. Die Rollrakel 7 bildet mit ihrer Mantelfläche eine Rakelfläche, mit der sie gegen die Arbeitsfläche 3 gedrückt wird. Das Rakelbett 9 besitzt im wesentlichen einen herkömmlichen Aufbau und wird daher nicht im einzelnen erläutert. Das Rakelbett 9 ist mittels einer Blattfeder 11 an einem allgemein mit 15 bezeichneten Rakelträger festklemmbar. Durch die Blattfeder 11 ist die Rollrakel 7 annähernd orthogonal zur Arbeitsfläche 3 flexibel auslenkbar. Zum Auswechseln der Rollrakel 7 oder/und des Rakelbetts 9 kann das Rakelbett 9 mitsamt der Blattfeder 11 abgenommen werden kann.

Der Rakelträger 15 umfaßt einen langgestreckten Rakelbalken 17. An diesem Rakelbalken 17 ist die Blattfeder 11 mittels einer fest mit dem Rakelbalken 17 verbundenen Klemmhalterung 19 gehalten. Der Rakelbalken 17 unterliegt betriebsbedingten Verformungen, die hauptsächlich durch Temperaturdifferenzen zwischen seiner der Arbeitsfläche 3 zugewandten Seite und seiner der Arbeitsfläche 3 abgewandten Seite hervorgerufen werden. Diese Temperaturdifferenzen haben als Ursache, daß in einer Streicherei in einer Anlage zur Herstellung von Papier- oder Pappbahnen das aufzutragende Streichmedium relativ warm ist und so die der Arbeitsfläche 3 zugewandte Seite des Rakelbalkens 17 der von dem Streichmedium abgestrahlten Wärme ausgesetzt ist und sich stärker erwärmt als die Rückseite des Rakelbalkens 17. Die Folge ist, daß sich der Rakelbalken 17 in seiner Längsmitte zur Arbeitsfläche 3 hin durchbiegt. Es entstehen hierdurch lokale Abstandsschwankungen zwischen dem Rakelbalken 17 und der Arbeitsfläche 3. Zum Ausgleich dieser Abstandsschwankungen ist zwischen dem Rakelbalken 17 und dem Rakelbett 9 eine Kompensationseinheit 21 vorgesehen, die unabhängig von solchen Abstandsschwankungen für eine konstante Andrückkraft zwischen der Rollrakel 7 und der Arbeitsfläche 3 sorgt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß für eine gleichmäßige Schichtstärke des aufgetragenen Mediums eine konstante Andrückkraft zwischen der Rollrakel 7 und der Arbeitsfläche 3 wesentlich ist. Die Kompensationseinheit 21 ist im Kraftflußweg einer Kraft angeordnet, die von einer Krafterzeugungseinrichtung 23 erzeugt wird und in das Rakelbett 9 eingeleitet wird, um die Andrückkraft zwischen der Rollrakel 7 und der Arbeitsfläche 3 zu erzeugen. Der Kraftflußweg dieser Kraft verläuft zwischen dem Rakelbalken 17 und dem Rakelbett 9, d.h. um das Rakelbett 9 mit der Rollrakel 7 zur Arbeitsfläche 3 hin zu drücken, muß der Rakelbalken 17 Reaktionskräfte aufnehmen.

Die Krafterzeugungseinrichtung 23 umfaßt eine Pneumatikdruckquelle 25, die über eine Pneumatikleitung 27 mit einer Druckkammer 29 verbunden ist. In die Pneumatikleitung 27 ist ein Druckregelventil 31 eingefügt, das mögliche Druckschwankungen der Pneumatikdruckquelle 25 ausgleicht und für einen konstanten Pneumatikdruck in der Druckkammer 29 sorgt. Der ausgangsseitig von dem Druckregelventil 31 abgegebene Pneumatikdruck kann mittels einer Steuereinheit 33, beispielsweise einem Mikroprozessor, vorgegeben werden. Das Druckregelventil 31 ist hierzu als steuerbares Druckregelventil ausgebildet und ist über eine Steuerleitung 35 mit der Steuereinheit 33 verbunden. Die Ansteuerung des Druckregelventils 31 über die Steuerleitung 35 kann beispielsweise pneumatisch oder elektrisch erfolgen.

Die Kompensationseinheit 21 ist von einer Kolben-Zylinder-Anordnung 37 gebildet. Diese umfaßt ein fest mit dem Rakelbalken 17 verbundenes Zylindergehäuse 39, das einen Hohlraum 41 aufweist, in dem die Druckkammer 29 begrenzt ist. Figur 2 zeigt, daß eine Kolbenanordnung 43 der Kolben-Zylinder-Anordnung 37 mehrere Kolben 45 umfaßt, die entlang der Breite der Arbeitsfläche 3 (also senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1) hintereinander angeordnet sind und durch Distanzelemente 47 in gegenseitigem Abstand gehalten sind. Die Distanzelemente 47 sind von Rundköpfen von Schrauben gebildet, die jeweils in einen der Kolben 45 eingeschraubt sind. Die Distanzelemente 47 stellen eine unabhängige Beweglichkeit der als gesonderte Bauteile ausgebildeten Kolben 45 sicher, so daß die Kolben 45 einander in ihrer Beweglichkeit nicht stören. Es ist eine Vielzahl von Kolben 45 über die Breite der Arbeitsfläche 3 verteilt vorgesehen, wobei die Länge eines Kolbens 45 in Richtung der Breite der Arbeitsfläche 3 durchaus nur einige Zentimeter betragen kann, so daß die Kompensationseinheit 21 sehr gut auf lokale Abstandsschwankungen zwischen dem Rakelbalken 17 und der Arbeitsfläche 3 reagieren kann.

Jeder der Kolben 45 ist in dem Hohlraum 41 annähernd orthogonal zur Arbeitsfläche 3 beweglich. Mit einem aus dem Hohlraum 41 herausragenden Kolbenkopf 49 greifen die Kolben 45 jeweils in eine der Kopfkontur des Kolbenkopfs 49 angepaßte Zentrieraufnahme 51 im Rakelbett 9 formschlüssig ein. Durch den in der Druckkammer 29 herrschenden Druck werden die Kolben 45 in diese Zentrieraufnahme 51 hineingedrückt. Der formschlüssige Eingriff zwischen dem Kolbenkopf 49 und der Zentrieraufnahme 51 bewirkt, daß die Kolben 45 im wesentlichen wackelfrei gegen das Rakelbett 9 gedrückt werden und eine Führung der Kolben 45 in dem Hohlraum 41 nicht mehr nötig ist. Aus diesem Grund weisen die Kolben 45 an ihrem Kolbenumfang Abstand von der den Hohlraum 41 begrenzenden Innenwand des Zylindergehäuses 39 auf. Reibungsverluste zwischen den Kolben 45 und dem Zylindergehäuse 39 werden so vermieden.

Der Druckraum 29 wird durch eine Kompensationsmembran 53 begrenzt. Die Kompensationsmembran 53 ist ringsum an ihrem Rand an dem Zylindergehäuse 39 gehalten, wobei ihr Rand zwischen dem Zylindergehäuse 39 und einem mit dem Zylindergehäuse 39 verbinddaren, z.B. verschraubbaren, Gehäuseaufsatz 55 festgeklemmt oder formschlüssig gehalten sein kann. Die Kompensationsmembran 53 teilt in dem Hohlraum 41 die Druckkammer 29 ab und ist als langgestreckte, z.B. von einem elastischen Band gebildete Streifenmembran ausgebildet, die sich über die gesamte Breite der Arbeitsfläche 3 erstreckt. Die Druckkammer 29 erstreckt sich demnach durchgehend zusammenhängend über die gesamte Breite der Arbeitsfläche 3. Die Membran 53 ist über das der Druckkammer 29 zugewandte Ende der Kolben 45 übergestülpt, so daß sie in flächigem Anlagekontakt mit der druckkammerzugewandten Kolbenseite jedes der Kolben 45 steht. Eine dem Druck in der Druckkammer 29 ausgesetzte Druckeinwirkungsfläche 57 der Membran 53 wird so durch die Außenkontur der Kolben 45 bestimmt. Damit sich die Membran 53 an die Kolben 45 anschmiegen kann, ist sie zweckmäßigerweise aus einem elastomeren Material gebildet.

Durch die Krafterzeugungseinrichtung 23 wird in der Druckkammer 29 ein Pneumatikdruck aufgebaut. Dieser, durch das Druckregelventil 31 konstant gehaltene Pneumatikdruck bewirkt eine Kraft auf die Membran 53 und die Kolben 45, wodurch das Rakelbett 9 mit der Rollrakel 7 gegen die Arbeitsfläche 3 gedrückt wird. Die Kompensationseinheit 21 mit der Kolben-Zylinder-Anordnung 37 kann bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 auch als Teil der Krafterzeugungseinrichtung 23 angesehen werden. Bei Abstandsänderungen zwischen dem Rakelbalken 17 und der Arbeitsfläche 3 stellt sich eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Druckkammer 29 ein. Die zur Krafteinleitung in das Rakelbett 9 wirksame Größe der Druckeinwirkungsfläche 57 bleibt jedoch unverändert gleich. Sie entspricht im wesentlichen der Kolbenquerschnittsfläche der Kolben 45. Zusammen mit dem konstant gehaltenen Druck in der Druckkammer 29 ändert sich daher die in das Rakelbett 9 eingeleitete Kraft nicht. Entsprechend bleibt die wirksame Andrückkraft zwischen der Rollrakel 7 und der Arbeitsfläche 3 unverändert. In gleicher Weise werden Abstandsschwankungen zwischen dem Rakelbalken 17 und der Arbeitsfläche 3 kompensiert, die durch einen ungleichmäßigen Verschleiß der Rollrakel 7 oder durch Unebenheiten der Arbeitsfläche 3 hervorgerufen werden. Auch hier stellt sich lediglich eine Verlagerung der Kolben 45 in dem Hohlraum 41 ein, ohne daß die in das Rakelbett 9 eingeleitete Kraft geändert wird. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 37 stellt daher eine sehr einfache, aber höchst wirksame Kompensationsvorrichtung zur Kompensation von relativen Abstandsschwankungen zwischen dem Rakelbalken 17 und der Arbeitsfläche 3 dar.

Aufgrund der über die gesamte Breite der Arbeitsfläche 3 durchgehenden Druckkammer 29 ist auf jeden der Kolben 45 bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 unter der Voraussetzung gleich großer Kolben 45 nur jeweils eine gleiche Kraft ausübbar. Dies bedeutet, daß entlang der Breite der Arbeitsfläche 3 an jeder Stelle des Rakelbetts 9 die gleiche Kraft in das Rakelbett 9 eingeleitet wird. Dies bedeutet wiederum, daß die wirksame Andrückkraft zwischen der Rollrakel 7 und der Arbeitsfläche 3 überall gleich ist. Eine Querprofilierung in dem Sinne, daß entlang der Breite der Arbeitsfläche 3 an einzelnen Stellen eine höhere oder niedrigere Andrückkraft erzielt werden kann, ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 durch Druckvariationen in der Druckkammer 29 nicht möglich. Durch die hohe Anzahl von Kolben 45 können aber bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 selbst stark lokalisierte Abweichungen des relativen Abstands zwischen dem Rakelbalken 17 und der Arbeitsfläche 3 kompensiert werden.

Im folgenden wird anhand der Figuren 3 und 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Für gleiche oder gleich wirkende Komponenten wie in den Figuren 1 und 2 werden dabei gleiche Bezugszeichen verwendet, jedoch ergänzt um einen Kleinbuchstaben. Es soll lediglich auf Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 eingegangen werden, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen zu den Figuren 1 und 2 verwiesen wird.

Das Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß entlang der Breite der Arbeitsfläche 3a verteilt nicht eine durchgehend zusammenhängende Druckkammer vorgesehen ist, sondern statt dessen eine Mehrzahl gesonderter Druckkammern 29a. Jeder dieser Druckkammern 29a ist jeweils eine Kolben-Zylinder-Anordnung 37a mit jeweils einem Kolben 45a zugeordnet. Des weiteren ist jede dieser Druckkammern 29a über je ein gesondertes Druckregelventil 31a an die Pneumatikdruckquelle 25a angeschlossen. Dies ist in Figur 3 durch gestrichelt gezeichnete Druckregelventile 31a angedeutet. Jedes dieser Druckregelventile 31a ist unabhängig voneinander von der Steuereinheit 33a ansteuerbar, so daß in jeder der Druckkammern 29a ein gewünschter Druck eingestellt werden kann, der sich von den Drücken in den anderen Druckkammern 29a unterscheiden kann. Auf diese Weise ist eine Querprofilierung der Strichstärke des auf die Arbeitsfläche 3a aufzutragenden Mediums möglich. Durch geeignete Einstellung der Drücke in den Druckkammern 29a können nämlich entlang der Breite der Arbeitsfläche 3a lokal unterschiedliche Andrückkräfte zwischen der Rollrakel 7a und der Arbeitsfläche 3a erzeugt werden, die zu lokal entsprechend unterschiedlichen Strichstärken des Streichmediums führen.

Die Druckkammern 29a sind bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 im Querschnitt kreisförmig ausgeführt, wobei die Kolben 45a entsprechend ebenfalls einen Kreisquerschnitt besitzen. Der aus dem Zylindergehäuse 39a herausragende Kolbenkopf 49a jedes der Kolben 45a ist wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 annähernd als Rechteckplatte ausgebildet (siehe Figur 4). Während bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 aufgrund der langgestreckten Rechteckausbildung des Hohlraums 41 der Kolbenkopf 49 ohne weiteres einstückig mit dem zugeordneten Kolben 45 ausgebildet sein kann, ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 der Kolbenkopf 49a zweckmäßigerweise gesondert von dem zugehörigen Kolben 45a hergestellt und mit diesem fest verbunden, beispielsweise verschraubt. Wie aus Figur 4 zu erkennen ist, sind die Kolbenköpfe 49a entlang der Breite der Arbeitsfläche 3a eng benachbart und gewährleisten zusammen mit ihrer Rechteckform eine gleichmäßige Kraftverteilung. Örtliche Kraftspitzen der in das Rakelbett 9 eingeleiteten Kraft werden so vermieden. Dies gilt auch für das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2.

Die Kompensationsmembran 53a ist entsprechend der Querschnittsform der Druckkammern 29a und der Kolben 45a ebenfalls kreisförmig. Es versteht sich, daß jede Druckkammer 29a durch eine eigene Membran 53a überspannt ist.

Claims

Einrichtung zum Abstreifen oder/und Dosieren eines flüssigen bis pastösen Mediums auf einer sich vorbeibewegenden Arbeitsfläche (3), umfassend

eine Rakelkomponente (7, 9) mit einer sich quer zur Bewegungsrichtung der Arbeitsfläche (3) über deren gesamte Breite erstreckenden, gegen die Arbeitsfläche (3) druckbar angeordneten Raketfläche,

einen Rakelträger (15), der die Rakelkomponente (7, 9) quer zur Arbeitsfläche (3) verlagerbar trägt,

eine Krafterzeugungseinrichtung (23) zur Erzeugung einer Kraft und Einleitung dieser Kraft in die Rakelkomponente (7, 9), um eine Andrückkraft zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche (3) zu erzeugen,

eine Kompensationsvorrichtung (21) zur Kompensation von betriebsmäßig auftretenden, unerwünschten Verformungen des Rakelträgers (15) relativ zur Arbeitsfläche (3), wobei wenigstens ein Teil der Kompensationsvorrichtung (21) im Kraftflußweg der von der Krafterzeugungseinrichtung (23) erzeugten Kraft zwischen dem Rakelträger (15) und der Rakelkomponente (7, 9) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Kraftflußweg zwischen dem Rakelträger (15) und der Rakelkomponente (7, 9) angeordnete Teil der Kompensationsvorrichtung (21) eine Zylinder-Kolben-Anordnung (37) umfasst mit einem Zylindergehäuse (39), mit wenigstens einem Kolben (45), der in dem Zylindergehäuse (39) im wesentlichen ungeführt verlagerbar ist, und mit wenigstens einer Kompensationsmembran (53), welche einerseits mit dem Zylindergehäuse (39) und andererseits mit dem wenigstens einen Kolben (45) verbunden ist und so mit diesen gemeinsam in dem Zylindergehäuse (39) eine mit Druckfluid eines vorbestimmten Drucks beschickbare Druckkammer (29) umgrenzt, wodurch die zwischen der Rakelfläche und der Arbeitsfläche (3) wirksame Andrückkraft im wesentlichen unbeeinflußt von den Verformungen des Rakelträgers (15) relativ zur Arbeitsfläche (3) ist.
Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Kolben-Anordnung (37) pneumatisch betätigbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmembran (53) eine durch das Druckfluid beaufschlagbare Druckeinwirkungsfläche (57) zur Krafteinleitung in die Rakelkomponente (7, 9) umfaßt, dass die zur Krafteinleitung wirksame Größe der Druckeinwirkungsfläche (57) von den Verformungen des Rakelträgers (15) relativ zur Rakelkomponente (7, 9) im wesentlichen unäbhängig ist und dass eine Druckmittelversorgung (25) vorgesehen ist, welche zur Einstellung und Aufrechterhaltung eines in der Druckkammer (29) herrschenden, konstanten Drucks des Druckfluids ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmembran (53) ringsum an ihrem Rand an dem Zylindergehäuse (39) gehalten ist, und auf ihrer druckkammerabgewandten Seite in kraftübertragendem Anlagekontakt mit dem wenigstens einen Kolben (45) steht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindergehäuse (39) an dem Rakelträger (15) ausgebildet ist und der mindestens eine Kolben (45) zur gemeinsamen Verlagerungsbewegung mit der Rakelkomponente (7, 9) gekoppelt ist.
Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (45) ein von der Rakelkomponente (7, 9) gesondert hergestelltes Bauteil ist, welches lösbar mit der Rakelkomponente (7, 9) mechanisch gekoppelt ist, insbesondere in Druckanlagekontakt mit der Rakelkomponente (7, 9) steht.
Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (45) mit der Rakelkomponente (7, 9) in lagestabilisierender, insbesondere formschlüssiger Verbindung steht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckkammer (29) durchgehend zusammenhängend entlang der gesamten Breite der Arbeitsfläche (3) erstreckt, daß die Membran (53) als längliche Streifenmembran ausgebildet ist, welche entlang der gesamten Breite der Arbeitsfläche (3) dem Druck in der Druckkammer (29) ausgesetzt ist, und daß entlang der Breite der Arbeitsfläche (3) verteilt mehrere voneinander unabhängig bewegliche Kolben (45) in Kontakt mit der Membran (53) stehen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Breite der Arbeitsfläche (3a) verteilt mehrere Druckkammern (29a) mit je einer insbesondere kreisförmigen Kompensationsmembran (53a) vorgesehen sind und daß mit jeder Kompensationsmembran (53a) je mindestens ein Kolben (45a) in Kontakt steht.
Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teil der Druckkammern (29a), insbesondere in sämtlichen Druckkammern (29a), unabhängig voneinander jeweils ein vorbestimmter Druck einstellbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelkomponente (7, 9) ein Rakelbett (9) mit einem drehbar darin gelagerten Rakelstab (7) umfaßt und daß der Rakelträger (15) einen länglichen Rakelbalken (17) umfaßt, an dem das Rakelbett (9) insbesondere mittels einer Blattfederanordnung (11) gehalten ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Teil eines Auftragswerks zum Auftragen des flüssigen bis pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Pappe.