EP1475477A2 - Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn - Google Patents

Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn Download PDF

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EP1475477A2
EP1475477A2 EP04101894A EP04101894A EP1475477A2 EP 1475477 A2 EP1475477 A2 EP 1475477A2 EP 04101894 A EP04101894 A EP 04101894A EP 04101894 A EP04101894 A EP 04101894A EP 1475477 A2 EP1475477 A2 EP 1475477A2
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EP
European Patent Office
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support surface
blade element
web
material web
bar
Prior art date
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EP04101894A
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French (fr)
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EP1475477A3 (de
Inventor
Ingo Gottwald
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH, Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1475477A2 publication Critical patent/EP1475477A2/de
Publication of EP1475477A3 publication Critical patent/EP1475477A3/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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/10—Coatings without pigments
    • D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
    • D21H19/24—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H19/32—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming a linkage containing silicon in the main chain of the macromolecule
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • 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
    • D21H23/30—Pretreatment of the paper

Definitions

  • the invention relates to a device for direct application of a liquid or pasty medium on a running material web, especially a Fibrous web made of paper or cardboard, according to the preamble of claim 1.
  • Generic devices are usually in the context of Coating machines used to use the running material web on one or both sides one or more commissioned works and with one or more layers of Treat application medium.
  • the application medium is pigmented Coating color, glue, starch or an impregnating liquid.
  • the liquid to pasty medium becomes one Application device directly on the surface of the running material web applied.
  • the material web wraps around a rotating one during the order Counter surface, for example an endless support belt or a support roller (also as Counter roll) and is guided or supported thereby.
  • non-driven rollers or support belts do not run correctly, so that there are zones of increased wear or deposits on the support surfaces or also comes to web breaks.
  • a particularly negative effect of the influence of the air boundary layer is that with nip - forming constellations both the material web and the Introduce the supporting surface air and complement both air boundary layers and strengthen. They act in the same direction and cause wedge-shaped Inlet nip (inlet gusset) a considerable pressure build-up.
  • Air pockets are therefore created, preferably in the middle of the application device or the coating machine, which are very unstable and of which the air, as I said, can hardly escape.
  • Air pockets of this type have a particularly great effect on the application device unfavorable, since the material web is not across its entire width the application device passes evenly enough and thereby the quality of the order on the material web deteriorated. This negative impact one tries to avoid.
  • the air boundary layer removal device described in DE - A1 19702605 includes an air boundary layer suction device. In another In a variant, it includes a blowing device which ejects a gaseous medium. The The outflow opening is directed in such a way that the gaseous medium essentially blows against the direction of rotation of the support roller and material web.
  • the gaseous medium also blows in the opposite direction Direction (i.e. in the direction of rotation of the roller and the material web) into the inlet gusset into it.
  • Air boundary layer rebuilds very quickly. This happens particularly quickly at the already mentioned high running speeds of today Material web and the large dimensions of the machines in which the Material web is manufactured and / or refined.
  • the present invention is therefore based on the object of a generic Develop device further, which with only little equipment Counteracts disadvantages of the prior art.
  • the device according to the invention then has one, based on the direction of rotation the support member arranged in front of the application device for removal, at least weakening one of the support member and / or the material web entrained air boundary layer (entrained air), the device as one the Inlet gusset formed in an almost radial direction spanning assembly is.
  • this assembly consists of a strip touching the material web and a blade element.
  • the bar and the blade element extend transversely to the web running direction and are at least adapted to the width of the application work.
  • the blade element projects with its downstream side or end into the inlet gusset in such a way that an air gap remains between this end and the support surface.
  • the air gap is, however, only so minimal that wear and tear on the support surface (in particular if it is designed as a roller) and accumulations of fibers and the like are avoided.
  • an extremely thin, harmless trailing air layer can get from the support surface into the inlet gusset, which results in a considerable reduction in pressure in the inlet gusset.
  • the device according to the invention thus acts as an air deflector.
  • the material web is prevented from floating on the support surface. During the entire operation of the device, the contact of the material web with the support surface remains guaranteed. This has an extremely positive effect with regard to a desired uniform application layer over the entire width and length of the web.
  • the device according to the invention allows driving higher Operating speeds, larger web widths and also allows greater freedom in the choice of the wrap angle of the material web around the support surface what is regarded as a particular advantage of the invention.
  • FIG. 1 shows a device 1 according to the invention for the direct application of a liquid to pasty medium M onto a running material web 2 consisting of paper.
  • the device 1 comprises a support surface partially wrapped around by the material web or paper web 2, which in the example is a roller 3, but could also be a support belt.
  • the support roller 3 provided here thus supports the paper web 2 on its web side 2a or is partially wrapped around it.
  • the support roller 3 provided here forms with its support roller surface 3a and the material web side 2a a wedge-shaped tapered inlet gusset 4 and an outlet gusset 5.
  • the device 1 comprises an application unit 6 assigned to the support roller 3 for coating the web side 2b facing away from the support roller 3 with coating medium M.
  • a doctor device (not shown in FIG. 1) can be arranged downstream of the application unit 6 in the running direction L of the material web 2 the medium M previously applied in excess is brought to the desired coat weight. In the case of a 1: 1 application, where the coating quantity that should also remain on the material web 2 is applied, the doctor device would only serve to even out the applied layer, but did not even have to be present in the 1: 1 application.
  • a free jet nozzle device is used as the application unit 6 illustrated as an example, but could also be any other commissioned work.
  • Relative to the direction of rotation of the support roller 3 is in front of the applicator 6 across the entire machine width and the inlet gusset 4 in device 7 spanning approximately radial direction to support roller 3 intended.
  • the device serves to weaken or prevent the Material web 2 and the support roller 3 introduced air boundary layer LG, which also is referred to as drag air 10.
  • Such a disturbing air boundary layer would be a high web speed, e.g. at approx.2,000m / min, without device 7 several cm thick, so that there would also be high pressures.
  • the device 7 preventing such a strong boundary layer comprises as Assembly or structural unit a machine width, i.e. an approximately the width of the Applicator 1 adapted box-like bar 8 and an equally wide connected to this flexible blade element 11.
  • the strip 8 is connected to a vacuum source P-, for which the End faces of the box-like bar 8 are closed with side walls 9.
  • a vacuum source P- for which the End faces of the box-like bar 8 are closed with side walls 9.
  • the foil bar 8 touches her Suction side the material web side 2a.
  • the blade element 11 protrudes with its downstream side 11a into the inlet gusset 4 and thereby forms a gap 12 with the support surface, ie roller 3.
  • the gap is approximately 0.5 to 1 mm wide, as a result of which only in this Order of magnitude occurring air boundary layers can reach the inlet gusset 4. This is an enormous reduction compared to a layer several cm thick without the device 7.
  • the remaining air masses are pushed sideways to the outside in the case of narrower machines or can also be extracted to the outside in the case of extremely wide machines in a direction which is indicated by strong arrows in FIG. 1.
  • the blade element 11 in its central region 11c is angled outward at an angle ⁇ of equal to or greater than 90 °.
  • the Blade element 11 is designed as a so-called "stiff blade", ie a stiff blade is connected to the foil strip 8 on its upstream side 11b. Even in the case when the roll 3 is wrapped (e.g. after a web break), it can become stiff Bend blade element 11 up to approx. 20 mm undamaged. Otherwise, that shows Blade element 11 has a constant and small thickness of approximately 0.2 to 0.4 mm. The is the case if the blade element is made of metal. In plastic or plated version, the thickness can also be up to 5mm.
  • the strip or foil strip 8 is for reasons of high rigidity of the whole Assembly 7 opposite the inlet gusset 4 at a distance a of about 500 mm that point A arranged at which the material web 2 runs onto the support surface 4.
  • the entire device 7 is pivotally mounted. It is possible to clean the device 7 better or to perform a blade change.
  • connection can also be made by screwing or otherwise.
  • the blade element 11 is made of metal, preferably stainless steel, or plastic, preferably fiber-reinforced material, and the strip 8 with edge lengths of approximately 50 ⁇ 50 mm is made of steel, plastic or ceramic or a combination of the materials mentioned.
  • the entire blade element 11, or at least its downstream end 11a, should consist of or be coated with wear-resistant material and / or material with a low friction factor, such as PTFE.
  • blade elements 11 are also conceivable.
  • so-called "bent blades” could be considered.
  • the Blade element 11 can be curved with an outward curve, but also in use a straight shape and in an almost radial orientation to the support roller 3.
  • the embodiment shown in FIG. 1 has tried to be special proven suitable.
  • FIG. 2 illustrates in a diagram results from tests which were achieved with and without the device 7 according to the invention.
  • the machine or web speed is plotted horizontally in m / min and vertically the air pressure in the inlet gusset 4 in mbar.
  • the measuring point was approx. 50 mm away from web run-up point A in the middle of the web.
  • the tests were carried out with a paper web which had a weight per unit area of 63 g / m 2 .
  • the web tension was set at 0.4 kN / m. From the diagram it can be seen from line 1 that at a speed of approx. 2000 m / min (this is the speed at which modern machines are driven) with the device according to the invention using a foil strip 8 with a low vacuum and not one Blade element 11 touching roller 3, in the inlet gusset 4 approximately 0 mbar were measured. Without the device according to the invention, as entered in line II, on the other hand, the pressure in the inlet gusset 4 is slightly over 10 mbar.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Materialbahn (2), insbesondere eine Faserstoffbahn aus Papier oder Karton. Diese Vorrichtung umfasst eine von der Materialbahn (2) teilweise umschlungene drehbare Stützfläche (3), wie beispielsweise ein Stützband oder eine Stützwalze, welche eine der Stützfläche (3) zugewandte Seite (2a) der Materialbahn (2) stützt, wobei die Stützfläche (3) und die Materialbahn (2) einen sich keilförmig verjüngenden Einlaufzwickel (4) und einen Auslaufzwickel (5) bilden. Die Vorrichtung umfasst außerdem wenigstens ein der Stützfläche (3) zugeordnetes Auftragswerk (6) und eine, bezogen auf die Drehrichtung der Stützfläche (3) vor dem Auftragswerk (6) angeordnete Einrichtung (7) zur Entfernung, zumindest aber Schwächung einer von der Stützfläche (3) und/oder der Materialbahn (2) mitgeführten Luftgrenzschicht (10), wobei die Einrichtung (7) zwischen der Stützfläche (3) und der der Stützfläche (3) zugewandten Seite (2a) der Materialbahn (2) im Einlaufzwickel (4) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einrichtung (7) als eine den Einlaufzwickel (4) in annähernd radialer Richtung zur Stützfläche (3) überspannende Baugruppe aufgebaut ist, bestehend aus einer die Materialbahnseite (2a) berührenden Leiste (8) und einem Klingenelement (11). Die Leiste (8) und das Klingenelement (11) erstrecken sich quer zur Bahnlaufrichtung (L) und sind mindestens der Breite des Auftragswerkes (6) angepasst. Das Klingenelement (11) ragt mit seiner stromabwärtigen Seite (11a) derart in den Einlaufzwickel (4) hinein, dass zwischen seinem stromabwärtigen Ende (11a) und der Stützfläche (3) ein minimaler Spalt (12) verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere eine Faserstoffbahn aus Papier oder Karton, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Gattungsgemäße Vorrichtungen werden üblicherweise im Rahmen von Streichmaschinen eingesetzt, um die laufende Materialbahn ein- oder beidseitig mit einem oder mehreren Auftragswerken und mit einer oder mehreren Schichten des Auftragsmediums zu behandeln. Als Auftragsmedium kommt dabei pigmenthaltige Streichfarbe, Leim, Stärke oder eine Imprägnierflüssigkeit infrage.
Beim sogenannten direkten Auftrag wird das flüssige bis pastöse Medium von einer Auftragseinrichtung direkt auf die Oberfläche der laufenden Materialbahn aufgetragen. Die Materialbahn umschlingt während des Auftrages eine umlaufende Gegenfläche, beispielsweise ein endloses Stützband oder eine Stützwalze (auch als Gegenwalze bezeichnet) und wird dadurch geführt bzw. gestützt.
Während des Betriebes einer solchen Vorrichtung treten an den bewegten Oberflächen, also der laufenden Materialbahn und der Gegenfläche, die im Nachfolgenden als Stützfläche bezeichnet wird, Luftgrenzschichten auf, in denen die Luft mitgeschleppt wird. Bei schnelllaufenden Papiermaschinen wächst der Einfluss dieser Schleppluft enorm und es kommt vermehrt zu Lauf - und Auftrags - Problemen. Die Luft kann dabei so stark zwischen die Materialbahn und die Stützfläche gezogen werden, dass die Materialbahn den Kontakt zur Stützfläche teilweise oder gänzlich verliert. Das führt dazu, dass beispielsweise angetriebene Walzen das Antriebsmoment nicht korrekt auf die Materialbahn übertragen.
Außerdem lassen sich eingestellte Bahnzüge nicht richtig einstellen und konstant halten.
Außerdem laufen nicht angetriebene Walzen oder Stützbänder nicht korrekt mit, so dass es zonenweise zu erhöhtem Verschleiß oder Ablagerungen auf den Stützflächen oder auch zu Bahnabrissen kommt.
Eine besonders negative Auswirkung der Einfluss der Luftgrenzschicht besteht darin, dass bei Nip - bildenden Konstellationen sowohl die Materialbahn, als auch die Stützfläche Luft einschleppen und sich beide Luftgrenzschichten ergänzen und verstärken. Sie wirken in der gleichen Richtung und verursachen im keilförmigen Einlaufnip (Einlaufzwickel) einen erheblichen Druckaufbau.
Ein Teil der mitgeschleppten Luft weicht vor dem Nip seitlich nach außen aus. Das funktioniert aber nur bei schmalen Maschinen. Aber mit steigenden Maschinenbreiten, die 10m und mehr betragen können, ist dies kaum möglich. Deshalb entstehen Lufttaschen, vorzugsweise in der Mitte der Auftragsvorrichtung bzw. der Streichmaschine, die sehr instabil sind und von denen die Luft wie gesagt, kaum entweichen kann.
Derartige Lufttaschen wirken sich vor allem an der Auftragsvorrrichtung sehr ungünstig aus, da die Materialbahn nicht über ihre gesamte Breite hinweg gleichmäßig genug die Auftragsvorrichtung passiert und dadurch die sich die Qualität des Auftrages auf die Materialbahn verschlechtert. Diese negativen Auswirkungen versucht man zu vermeiden.
Derartige Lufttaschen bzw. Blasen konnten in der Vergangenheit durch Einstellung von hohen Bahnzügen etwas minimiert werden. Hohe Bahnzüge führen aber häufig zu Bahnabrissen, die ja ebenfalls äußerst unerwünscht sind.
In der US 5,506,005 ist eine Lösung angegeben, mit der das Problem durch Variation des Umschlingungswinkels der Materialban um eine Stützwalze gelöst werden soll.
Je größer dort allerdings der Umschlingungswinkel gewählt ist, um so größer ist die Gefahr, dass sich bis zur Erreichung der Auftragsvorrichtung erneut Luftgrenzschichten ausbilden können. Je geringer der Umschlingungswinkel ist, desto mehr Luft wird eingeschleppt.
Aus der DE - A1 19702605 ist eine Vorrichtung mit einer Luftgrenzschicht-Entfemungseinrichtung bekannt, mit der sowohl die von der Materialbahn als auch von einer Stützwalze mitgeschleppte Luftgrenzschicht vermieden werden soll. Die besagte Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung ist im Einlaufzwickel zwischen Materialbahn und Stützwalze angeordnet.
Die in der DE - A1 19702605 beschriebene Luftgrenzschicht - Entfernungseinrichtung umfasst unter anderem eine Luftgrenzschicht -Absaugeinrichtung. In einer anderen Variante umfasst sie eine Blaseinrichtung, die ein gasförmiges Medium ausstößt. Die Ausströmoffnung ist dabei so gerichtet, dass das gasförmige Medium im wesentlichen entgegen der Drehrichtung von Stützwalze und Materialbahn bläst.
In einer weiteren Variante bläst das gasförmige Medium auch in entgegengesetzter Richtung (also in Drehrichtung der Walze und der Materialbahn) in den Einlaufzwickel hinein.
Zusätzlich ist in einer Variante noch ein zur Zwickelspitze hin gekrümmtes Umlenkblech vorhanden, welches die eingeblasene Gasmenge umlenkt und diese dadurch entgegen der Drehrichtung der Stützwalze und der Laufrichtung der Materialbahn aus dem Einlaufzwickel führt. Damit soll eintretende Schleppluft abgedrängt werden.
Es ist aber zu befürchten, dass sich trotz der genannten Maßnahmen die Luftgrenzschicht sehr schnell wieder aufbaut. Dies geschieht besonders schnell bei den bereits angesprochenen, heutigen hohen Laufgeschwindigkeiten der Materialbahn und den großen Dimensionen der Maschinen, in denen die Materialbahn hergestellt und/oder veredelt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung weiter zu entwickeln, die mit nur geringem apparativem Aufwand den Nachteilen des Standes der Technik entgegen wirkt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Danach weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine, bezogen auf die Drehrichtung des Stützgliedes vor dem Auftragswerk angeordnete Einrichtung zur Entfernung, zumindest aber Schwächung einer vom Stützglied und/oder der Materialbahn mitgeführten Luftgrenzschicht (Schleppluft) auf, wobei die Einrichtung als eine den Einlaufzwickel in annähernd radialer Richtung überspannende Baugruppe ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß besteht diese Baugruppe aus einer die Materialbahn berührenden Leiste und einem Klingenelement. Die Leiste und das Klingenelement erstrecken sich quer zur Bahnlaufrichtung und sind mindestens der Breite des Auftragswerkes angepasst. Das Klingenelement ragt mit seiner stromabwärtigen Seite bzw. Ende derart in den Einlaufzwickel hinein, dass zwischem diesem Ende und der Stützfläche ein Luftspalt verbleibt. Der Luftspalt ist allerdings nur so minimal, dass Verschleißerscheinungen an der Stützfläche (insbesondere bei Ausbildung als Walze) sowie Ansammlungenvon Fasem und dergleichen vermieden werden.
Somit kann nur eine äußerst dünne, ungefährliche Schleppluftschicht von der Stützfläche in den Einlaufzwickel gelangen, wodurch eine erhebliche Druckreduzierung im Einlaufzwickel stattfindet.
Die neben dem Klingenelement dem Einlaufzwickel zuströmende Schleppluft wird gezwungen, auf derselben Seite des Klingenelementes zurückzuströmen. Dadurch wird weiter zuströmende Luft zusätzlich abgebremst. Die erfindungsgemäße Einrichtung fungiert damit als Luftabweiser.
Außerdem wird ein Aufschwimmen der Materialbahn auf der Stützfläche verhindert. Während des gesamten Betriebes der Vorrichtung bleibt dadurch der Kontakt der Materialbahn zur Stützfläche gewährleistet. Dies wirkt sich hinsichtlich einer gewünschten gleichmäßigen Auftragsschicht über die gesamte Breite und Länge der Bahn äußerst positiv aus.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt das Fahren höherer Betriebsgeschwindigkeiten, größere Bahnbreiten und erlaubt auch größere Freiheiten bei der Wahl des Umschlingungswinkels der Materialbahn um die Stützfläche, was als besonderer Vorteil der Erfindung angesehen wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Es zeigen
  • Figur 1 :einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung
  • Figur 2: ein Versuchsdiagramm, in welchem Ergebnisse ohne und mit erfindungsgemäßer Vorrichtung dargestellt sind
    • In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum direkten Auftragen eines flüssigen bis pastösen Mediums M auf eine laufende Materialbahn 2 bestehend aus Papier dargestellt.
    Die Vorrichtung 1 umfasst eine von der Materialbahn bzw. Papierbahn 2 teilweise umschlungene Stützfläche, die im Beispiel eine Walze 3 ist, aber auch ein Stützband sein könnte. Die hier vorgesehene Stützwalze 3 stützt also die Papierbahn 2 an ihrer Bahnseite 2a bzw. wird von dieser teilweise umschlungen.
    Die hier vorgesehene Stützwalze 3 bildet mit ihrer Stützwalzenoberfläche 3a und der Materialbahnseite 2a einen sich keilförmig verjüngenden Einlaufzwickel 4 und einen Auslaufzwickel 5.
    Die Drehrichtung der Walze 3 ist in der Figur 1 durch einen Pfeil P angedeutet. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 ein der Stützwalze 3 zugeordnetes Auftragswerk 6 zum Beschichten der von der Stützwalze 3 abgewandten Bahnseite 2b mit Streichmedium M. Dem Auftragswerk 6 kann in Laufrichtung L der Materialbahn 2 eine Rakeleinrichtung nachgeordnet sein (nicht in der Figur 1 dargestellt), mit der das zuvor im Überschuss aufgebrachte Medium M auf das gewünschte Strichgewicht gebracht wird. Im Fall eines 1:1-Auftrages, wo jene Streichmenge aufgebracht wird, die auch auf der Materialbahn 2 verbleiben soll, würde die Rakeleinrichtung nur der Vergleichmäßigung der aufgebrachten Schicht dienen, brauchte beim 1:1-Auftrag aber auch gar nicht vorhanden zu sein.
    Im vorliegenden Beispiel ist als Auftragswerk 6 eine Freistrahldüsenseinrichtung beispielhaft dargestellt, könnte aber auch ein beliebig anderes Auftragswerk sein.
    Bezogen auf die Drehrichtung der Stützwalze 3 ist vor dem Auftragswerk 6 eine sich über die gesamte Maschinenbreite erstreckende und den Einlaufzwickel 4 in annähernd radialer Richtung zur Stützwalze 3 überspannende Einrichtung 7 vorgesehen. Die Einrichtung dient der Schwächung bzw. Verhinderung von mit der Materialbahn 2 und der Stützwalze 3 eingeschleppten Luftgrenzschicht LG, die auch als Schleppluft 10 bezeichnet wird. Eine solch störende Luftgrenzschicht wäre bei einer hohen Bahngeschwindigkeit, z.B. bei ca.2000m/min, ohne Einrichtung 7 mehrere cm dick, so dass auch hohe Drücke vorhanden wären.
    Die, eine solch starke Grenzschicht verhindernde Einrichtung 7 umfasst als Baugruppe bzw. Baueinheit eine maschinenbreite, d.h. eine annähernd der Breite der Auftragsvorrichtung 1 angepasste kastenartige Leiste 8 und ein ebenso breites mit diesem verbundenes flexibles Klingenelement 11.
    Die Leiste 8 ist im Beispiel an eine Unterdruckquelle P- angeschlossen, wozu die Stirnseiten der kastenartigen Leiste 8 mit Seitenwänden 9 verschlossen sind. Dadurch kann die Leiste 8 als Saugkasten, d.h. als sogenannte Foilleiste dienen, mit der zusätzlich Schleppluft 10 abgesaugt wird. Dabei berührt die Foilleiste 8 an ihrer Saugseite die Materialbahnseite 2a.
    Als Verlängerung der Foilleiste 8 ragt das Klingenelement 11 mit seiner stromabwärtigen Seite 11a in den Einlaufzwickel 4 hinein und bildet dabei mit der Stützfläche, d.h.Walze 3 einen Spalt 12. Der Spalt ist ca. 0,5 bis 1 mm breit, wodurch nur noch in dieser Größenordnung auftretende Luftgrenzschichten zum Einlaufzwickel 4 gelangen können. Das ist eine enorme Verringerung gegenüber einer mehrere cm - dicken Schicht ohne die Einrichtung 7.
    Die übrigen Luftmassen werden bei schmaleren Maschinen seitlich nach außen abgedrängt oder lassen sich bei extrem breiten Maschinen zusätzlich nach außen absaugen in eine Richtung, die mit starken Pfeilen in der Figur 1 gekennzeichnet ist.
    Aus Figur 1 ist entnehmbar, dass das Klingenelement 11 in seinem mittigen Bereich 11c in einem Winkel α von gleich/ größer 90 ° nach außen abgewinkelt ist. Das Klingenelement 11 ist als sogenanntes "Stiff blade", also steife Klinge, ausgeführt und ist an seiner stromaufwärtigenSeite 11b mit der Foilleiste 8 verbunden. Selbst im Fall eines Einwickelns der Walze 3 (nach z.B. einem Bahnabriss) kann sich dieses steife Klingenelement 11 unbeschadet bis zu ca.20 mm durchbiegen. Im Übrigen weist das Klingenelement 11 eine konstante und geringe Dicke von ca.0,2 bis 0,4 mm auf. Das ist dann der Fall, wenn das Klingenelement aus Metall besteht. In Kunststoff- oder plattierter Ausführung kann die Dicke auch bis zu 5mm betragen.
    Die Leiste bzw. Foilleiste 8 ist aus Gründen hoher Steifigkeit der gesamten Baugruppe 7 gegenüber dem Einlaufzwickel 4 in einem Abstand a von ca.500 mm zu jenem Punkt A angeordnet, an dem die Materialbahn 2 auf die Stützfläche 4 aufläuft.
    Außerdem ist die gesamte Einrichtung 7 schwenkbar gelagert. Damit ist es möglich, die Einrichtung 7 besser zu reinigen oder einen Klingenwechsel durchzuführen.
    Es soll noch erwähnt sein, dass das Klingenelement 11 mit ihrer stromaufwärtigen Seite 11b klemmend an der Leiste 8 befestigt ist.
    Das kann derart erfolgen, indem das Klingenelement 11 in die Leiste 8 mittels einer Reihe von Noppen oder einer durchgängigen Nut (beides nicht dargestellt) eingehängt wird und dadurch ein rasches Auswechseln erfolgen kann. Die Verbindung kann allerdings auch durch Verschraubung oder anderweitig erfolgen.
    Im Übrigen ist das Klingenelement 11 aus Metall, vorzugsweise Edelstahl, oder aus Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktem Material und die Leiste 8 mit Kantenlängen von ca. 50 x 50 mm aus Stahl, Kunststoff oder Keramik oder einer Kombination aus den genannten Werkstoffen gefertigt.
    Das gesamte Klingenelement 11, zumindest aber dessen stromabwärtiges Ende 11a sollte aus verschleißfestem Material und/oder Material mit geringem Reibfaktor, wie PTFE bestehen oder damit beschichtet sein.
    Nachzutragen ist, dass auch andere Formen von Klingenelementen 11 denkbar sind. Dazu kämen beispielsweise sogenannte "Bent blades" in Betracht. Das Klingenelement 11 lässt sich mit einer nach außen gebogenen Kurve, aber auch in gerader Form und in nahezu radialer Ausrichtung zur Stützwalze 3 einsetzen. In Versuchen hat sich allerdings die in Figur 1 dargestellte Ausführung als besonders geeignet erwiesen.
    Figur 2 veranschaulicht in einem Diagramm Ergebnisse aus Versuchen, die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 7 und ohne diese erzielt wurden.
    Waagerecht ist die Maschinen- bzw. Bahngeschwindigkeit in m/min und senkrecht der Luftdruck im Einlaufzwickel 4 in mbar aufgetragen.
    Die Messstelle befand sich ca.50 mm entfernt vom Bahnauflaufpunkt A in der Bahnmitte. Die Versuche erfolgten mit einer Papierbahn, die ein Flächengewicht von 63 g/m2 aufwies. Der Bahnzug wurde mit 0,4 kN/m eingestellt.
    Aus dem Diagramm ist aus Linie l entnehmbar, dass bei einer Geschwindigkeit von ca. 2000 m/min (das ist jene Geschwindigkeit, mit der modeme Maschinen gefahren werden) mit der erfindungsgemäßen Einrichtung unter Anwendung einer Foilleiste 8 mit gering eingestelltem Unterdruck und einem nicht die Walze 3 berührendem Klingenelement 11, im Einlaufzwickel 4 annähernd 0 mbar gemessen wurden. Ohne erfindungsgemäße Einrichtung, wie in Linie II eingetragen, beträgt dagegen der Druck im Einlaufzwickel 4 etwas über 10 mbar.
    Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung konnte damit eindrucksvoll unter Beweis gestellt werden.

    Claims (13)

    1. Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Materialbahn (2), insbesondere eine Faserstoffbahn aus Papier oder Karton, umfassend
      eine von der Materialbahn (2) teilweise umschlungene drehbare Stützfläche (3), wie beispielsweise ein Stützband oder eine Stützwalze, welche eine der Stützfläche (3) zugewandte Seite (2a) der Materialbahn (2) stützt, wobei die Stützfläche (3) und die Materialbahn (2) einen sich keilförmig verjüngenden Einlaufzwickel (4) und einen Auslaufzwickel (5) bilden,
      wenigstens ein der Stützfläche (3) zugeordnetes Auftragswerk (6) zum Beschichten, Leimen oder Pigmentieren einer der Stützfläche (3) abgewandten Seite (2b) der Materialbahn (2) mit dem Medium (M),
      eine, bezogen auf die Drehrichtung der Stützfläche (3) vor dem Auftragswerk (6) angeordnete Einrichtung (7) zur Entfernung, zumindest aber Schwächung einer von der Stützfläche (3) und/oder der Materialbahn (2) mitgeführten Luftgrenzschicht (10), wobei
      die Einrichtung (7) zwischen der Stützfläche (3) und der der Stützfläche (3) zugewandten Seite (2a) der Materialbahn (2) im Einlaufzwickel (4) angeordnet ist,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Einrichtung (7) als eine den Einlaufzwickel (4) in annähernd radialer Richtung zur Stützfläche (3) überspannende Baugruppe aufgebaut ist, bestehend aus einer die Materialbahnseite (2a) berührenden Leiste (8) und einem Klingenelement (11), wobei die Leiste (8) und das Klingenelement (11) sich quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstrecken und mindestens der Breite des Auftragswerkes (6) angepasst sind und wobei das Klingenelement (11) derart in den Einlaufzwickel (4) ragt, dass zwischen seinem stromabwärtigen Ende (11a) und der Stützfläche (3) ein minimaler Spalt (12) verbleibt.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Klingenelement (11) steif ist und in seinem mittigen Bereich (11c) eine nach außen zeigende Abwinkelung aufweist, wobei die Abwinkelung, beziehungsweise Winkel α gleich/größer 90° beträgt.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Klingenelement (11) an seinem stromaufwärtigen Ende (11b) mit der Leiste (8) verbunden ist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Klingenelement (11) eine konstante Dicke aufweist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Spalt (12) 0,5 mm bis 1 mm beträgt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Leiste (8) an eine Unterdruckquelle (P-) anschließbar und dadurch als Foilleiste , das heißt als Saugkasten ausbildbar ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Leiste (8) in einem Abstand a von ca.500 mm zu jenem Punkt A angeordnet ist, an dem die Materialbahn (2) auf die Stützfläche (3) aufläuft.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Einrichtung (7) schwenkbar gelagert ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Klingenelement (11) klemmend an der Leiste (8) befestigt ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Klingenelement (11) in die Leiste (8) mittels einer Reihe von Noppen oder einer durchgängigen Nut eingehängt ist.
    11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Klingenelement (11) aus Metall, vorzugsweise Edelstahl, oder aus Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktem Material und die Leiste (8) aus Stahl, Kunststoff oder Keramik oder in einer Kombination aus den genannten Werkstoffen gefertigt ist.
    12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Klingenelement (11) wenigstens teilweise, zumindestens sein stromabwärtiges Ende (11a) aus verschleißfestem Material und/oder Material mit geringem Reibfaktor, wie PTFE besteht oder damit beschichtet ist.
    13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Klingenelement (11) eine Dicke 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm aufweist.
    EP04101894A 2003-05-06 2004-05-04 Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn Ceased EP1475477A3 (de)

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