FI111179B

FI111179B - Jet coating device and method for controlling it

Info

Publication number: FI111179B
Application number: FI980624A
Authority: FI
Inventors: Pentti Rautiainen; Kai Vikman
Original assignee: Valmet Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2003-06-13
Also published as: FI980624A; FI980624A0

Description

111179111179

Suihkupäällystin ja menetelmä sen säätämiseksiSpray Coater and Method for Adjusting it

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen suihkupäällystin.The invention relates to a spray coating device according to the preamble of claim 1.

55

Keksinnön kohteena on myös menetelmä suihkupäällystimen säätämiseksi.The invention also relates to a method for adjusting a spray coating.

Tunnetun tekniikan mukaisesti on päällystinlaitteet varus-10 tettu niin viipymäajan, suutinkulman kuin myös suuttimen etäisyyden säätöön päällystettävään rainaan nähden.According to the prior art, the coating devices are provided for adjusting both the residence time, the nozzle angle and the distance of the nozzle to the web to be coated.

Päällystimen, erityisesti suihkupäällystimen kulman säätöä on kuvattu EP-julkaisussa 91306138.8 (Ishikawajima-Harima), 15 jossa suutinlaitteen kulma päällystettävään rainaan nähden on kuvattu säädettäväksi täsmälleen suuttimen kärkipistees-sä. Edellä esitetun julkaisun kaltainen ratkaisu, jossa myös suuttimen kohtisuora etäisyys rainaan nähden (välys) on säädettävissä on kuvattu US-patentissa 4 858 553 (Valmet 20 Paper Machinery Inc.,). Suuttimen kulman ja välyksen säätö onkin näin mahdollista, mutta päällystystapahtuman täydellinen optimointi mahdotonta kuvatuilla säätötavalla.The angle adjustment of the coating, in particular the spray coating, is described in EP 91306138.8 (Ishikawajima-Harima), in which the angle of the nozzle device with respect to the web to be coated is described as being precisely adjustable at the nozzle tip. A solution such as that described above, in which the perpendicular distance of the nozzle to the web (clearance) is also adjustable, is described in U.S. Patent 4,858,553 (Valmet 20 Paper Machinery Inc.,). It is thus possible to adjust the nozzle angle and play, but it is not possible to fully optimize the coating process with the described adjustment method.

o ) ti' Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatun 25 tekniikan puutteellisuudet ja aikaansaada aivan uudentyyp- vv pinen suihkupäällystin sekä menetelmä sen säätämiseksi.o) ti The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the above-described technique and to provide a completely new type of spray coater and a method for controlling it.

* > > >*>>>

Keksinnön mukainen suihkupäällystin perustuu siihen, että ; päällystin käsittää säätölaitteet suuttimen kärjen ja suu- > i ; 30 tinlaitteen kulmasäädön kääntymiskeskipisteen välisen matkan ;v\, säätämiseksi.The spray coating device of the invention is based on the fact that; the coating comprises adjusting means for the nozzle tip and mouth; 30 for adjusting the distance between the center of rotation of the pivoting device; v \.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle suihkupäällys- v ‘ timelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaati- 35 muksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the spray coating device of the invention is characterized in what is stated in the characterizing part of claim 1.

111179 2111179 2

Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen, että suuttimen kärjen ja suutinlaitteen kulman säätöön tarkoitetun kierty-miskeskipisteen välimatka säädetään siten, että päällyste-ainepastan virtausnopeus kiertymiskeskipisteessä on maksi-5 missään. Erittäin edullisesti kiertymiskeskipiste on pas-tasuihkun ja rainan törmäyskohta.The method of the invention is based on adjusting the distance between the nozzle tip and the center of rotation for adjusting the angle of the nozzle device so that the flow rate of the coating paste at the center of rotation is at maximum 5. Very preferably, the center of rotation is the point of collision of the pass jet and the web.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle onkin tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa.The method according to the invention is thus characterized by what is stated in the characterizing part of claim 4.

1010

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

Keksinnön avulla voidaan pastavirtauksen kineettinen energia käyttää maksimaalisesti hyödyksi päällystystapahtumassa ja 15 näin pastan kiinnittyminen rainaan saadaan mahdollisimman tasaiseksi ja hallituksi. Keksinnön mukaisella sovitelmalla voidaan suutinlaitteen kaikkia säätöparametreja säätää täysin toisistaan riippumattomasti.By means of the invention, the kinetic energy of the paste stream can be utilized to the maximum in the coating process and thus the adhesion of the paste to the web is as smooth and controlled as possible. By means of the arrangement according to the invention, all the control parameters of the nozzle device can be adjusted completely independently of one another.

20 Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.The invention will now be further explored by way of exemplary embodiments of the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvantona yhtä keksinnön mukaista suihkupäällystinlaitteistoa.Figure 1 is a schematic side view of one of the spray coating apparatuses of the invention.

25 v.' Kuvio 2 esittää yksityiskohtaa kuvion 1 laitteistosta.25 yrs' Figure 2 shows a detail of the apparatus of Figure 1.

Kuvio 3 esittää kuvion 2 yksityiskohtaa.Figure 3 shows a detail of Figure 2.

> i > v ' 30 Kuvio 4 on teoreettinen esitys pastasuihkun käyttäytymises- :v, tä.Figure 4 is a theoretical representation of the behavior of a paste jet.

; Keksinnössä on käytetty sen eri osista seuraavia viitenume rolta: 35 3 111179 1 vastatela 2 suutinlaite 3 raina 4 kaavinlaite 5 5 viipymäaika 6 suihkunpituus 7 ylähuuli 8 alahuuli 9 suutinlaitteen kulmansäädön kiertymiskeskipiste 10 10 kulman säätölaite 11 vipupari 12 suutinlaitteen kärki 13 ohjainkiskot tai pitkä vipu, joka siirtää oleelli sesti suoraan 15 14 virtauskanava 15 suihkun ohjauspinta 16 pastasuihku 17 pastasuihkun 16 kapenemismatka 18 suutinrako 20 a pastasuihkun 16 ja rainan 3 välinen kulma; The following reference numerals are used for the various parts of the invention: 35 3 111179 1 counter roll 2 nozzle 3 web 4 scraper 5 5 dwell time 6 jet length 7 upper lip 8 lower lip 9 nozzle angle of rotation 10 10 angle adjuster 11 lever pair 12 nozzle stroke 13 substantially transferring directly 15 14 flow channel 15 jet guide surface 16 pasta jet 17 pasta jet 16 narrowing 18 nozzle slot 20 a angle between pasta jet 16 and web 3

Kuvion 1 mukaisesti keksinnön mukainen, erityisesti paperi-rainan 3 päällystykseen tarkoitettu päällystyslaitteisto ·> > > - käsittää vastatelan 1, suutinlaitteen 2 päällystepalstan ·· > 25 levittämiseksi paperirainalle 3 sekä tarvittaessa kaavin- VYJ laitteen 4 pastan tasoittamiseksi. Tässä yhteydessä suutin- * 1 ) ) V 1 laite 2 on ns. suihkupäällystin 2, jolla pasta suihkutetaan välimatkan päästä rainalle 3. Toisin sanoen suihkupäällysti- ',v itien 2 ja rainan 3 välissä ei ole rainaan painetta kohdista- .) ) .1 v · 30 vaa nippiä vaan pastavirtaus kohdistuu rainaan 3 suu- rinopeuksisena vapaana suihkuna.According to Figure 1, the coating apparatus · according to the invention, particularly for coating paper web 3, comprises a backing roller 1, a nozzle device 2 for applying a coating strip ··· 25 to the paper web 3 and, if necessary, a scraping device 4 for smoothing the paste. In this context, the nozzle * 1)) V 1 device 2 is a so-called. a spray coater 2 for spraying the paste at a distance from the web 3. In other words, there is no pressure applied to the web between the spray coater, the vents 2 and the web 3.)) .1 v · 30 but the paste flow is applied to the web 3 as .

> > i>> i

Suutinlaite on keksinnön mukaisesti varustettu suutinlait-' ’ teen 2 ja rainan 3 välisen kulman säätölaitteella 10. Säätö- 35 laite 10 voidaan toteuttaa esimerkiksi suutinlaitteeseen 2 4 111179 kytketyllä vipuparilla 11, jolla on nivelpiste 9 suutinlait-teen 2 kärjen 12 läheisyydessä. Nivelpiste 9 on siis suutin-laitteen 2 kulmansäädön kiertymiskeskipiste 9 ja esimerkiksi hydraulisylinterin 10 avulla suutinlaitetta 2 voidaan kään-5 tää vastatelan 1 pyörimisakselin suuntaisen akselin ympäri, joka kulkee nivelpisteen 9 kautta. Tyypillisesti voidaan myös nivelpisteen 9 kohtisuoraa etäisyyttä rainasta 3, siis välystä suuttimen 2 ja rainan 3 välillä säätää toisella vivustolla, jota ei tässä yhteydessä ole tarkemmin kuvattu. 10 Yksityiskohtaisempi selvitys tästä ratkaisusta voidaan löytää esim. edellä mainitusta US-patentista 4 858 553. Keksinnön yhteydessä voidaan käyttää myös edellä mainitussa US-patentissa kuvattua vipuparia, joilla myös suutinlaitteen 2 ja kaapimen 4 välistä matkaa 5 voidaan tarvittaessa sää-15 tää. Alan terminologiassa matkaa 5 kutsutaan myös nimellä "viipymäaika".According to the invention, the nozzle device is provided with an angle adjusting device 10 between the nozzle device 2 and the web 3. The adjusting device 10 can be implemented, for example, by a lever pair 11 connected to the nozzle device 2 4111179. Thus, the pivot point 9 is the center of rotation 9 of the nozzle device 2 and, for example, by means of the hydraulic cylinder 10, the nozzle device 2 can be pivoted about an axis parallel to the axis of rotation of the counter roll 1. Typically, the perpendicular distance of the pivot point 9 from the web 3, i.e. the clearance between the nozzle 2 and the web 3, can also be adjusted by a second linkage, which is not described in more detail herein. A more detailed explanation of this solution can be found, for example, in the aforementioned U.S. Patent 4,858,553. The invention may also employ a lever pair as described in the aforementioned U.S. Patent, which may also adjust the distance 5 between the nozzle device 2 and the scraper 4. In industry terminology, trip 5 is also called "residence time".

Suutinlaite 2 on yhdistetty tukirakenteena toimivaan vipuun 11 siten, että suuttimen kärjen 12 ja kiertymiskeskipisteen 20 9 välistä matkaa voidaan säätää. Säätö tapahtuu keksinnön mukaisesti ainakin oleellisesti suihkun vapaan virtauksen suunnassa. Yksi käytännön toteutustavoista tälle säädölle on kiinnittää suutinlaite 2 vipupariin 11 suihkun suuntaisilla kiskoilla 13, joita pitkin suutinlaite 2 on liikuteltavissa 25 ja toisaalta lukittavissa haluttuun paikkaan päällystysta- *'*' pahtumaa varten.The nozzle device 2 is connected to a lever 11 acting as a support structure so that the distance between the nozzle tip 12 and the center of rotation 20 9 can be adjusted. The adjustment according to the invention takes place at least substantially in the direction of free flow of the jet. One practical embodiment of this adjustment is to attach the nozzle device 2 to a pair of levers 11 on the jet rails 13, along which the nozzle device 2 is movable 25 and lockable to a desired location for coating * '*'.

Kuvion 2 mukaisesti suutinlaite 2 käsittää alahuulen 8, ’ rainan 3 tulosuunnan puoleisen huulen sekä ylähuulen 7, ; ’ 30 rainan 3 jättösuunnan puoleisen huulen väliinsä rajoittaman ; ; virtauskanavan 14. Virtauskanava 14 kapenee suutinlaitteen 2 kärkeä 12 kohti suutinraoksi 18. Virtauskanava 14 ulottuu rainan koko leveyden yli mahdollisimman tasalevyisenä. Suutinlaitteen kärjen 12 ja kiertymiskeskipisteen 9 välistä 35 suihkun pituutta 6 voidaan keksinnön mukaisesti säätää 5 111179 oleellisesti suihkun suunnassa aina muiden säätöparametrien mukaan. Muita säätöparametreja ovat tyypillisesti virtausnopeus, pastan viskositeetti ja rainan 3 ja suihkun välinen kulma.According to Fig. 2, the nozzle device 2 comprises a lower lip 8, 'an upward lip of the web 3 and an upper lip 7,; '30 delimited by a tongue 3 between the tongue of the web 3; ; flow channel 14. The flow channel 14 narrows towards the tip 12 of the nozzle device 2 into a nozzle slot 18. The flow channel 14 extends over the entire width of the web as evenly as possible. In accordance with the invention, the length of the jet 6 between the nozzle tip 12 and the center of rotation 9 can be adjusted 5111179 substantially in the direction of the jet, always according to other adjustment parameters. Other control parameters typically include flow rate, paste viscosity and angle between web 3 and jet.

55

Kuviossa 3 on kuvattu suutinlaitteen 2 kärkiosaa yksityiskohtaisemmin. Pastasuihkun 16 suunta määräytyy esitetyssä suutingeometriassa alahuulen 8 sisäpinnan kärjen 12 läheisyydessä olevan pinnan 15 suunnalla. Pastasuihkun 16 suunnan 10 määrää yleisemmin suutinraon 18 se pinta, joka on lähinnä suuttimen 2 kärkeä 12 ja tämä voi luonnollisesti toisenlaisella geometrialla olla myös ylähuulen 7 sisäpinnan osa. Oleellista keksinnölle on se, että suihkun pituutta 6 säädetään ainakin likimain suihkun 16 suunnassa, edullisimmin 15 suihkun suuntaisesti, jolloin kuviossa 1 esitettyjen liuku-jen 13 suunta on suutinlaitteen ohjauspinnan 15 suuntainen ja näin myös pastasuihkun suuntainen. Suihkun pituus 6 on tyypillisesti välillä 5 - 60 mm ja yhdessä edullisessa keksinnön suoritusmuodossa välillä 15 - 50 mm.Figure 3 illustrates the tip portion of the nozzle device 2 in more detail. The direction of the spray jet 16 is determined by the mouth geometry shown in the direction of the surface 15 adjacent the tip 12 of the inner surface of the lower lip 8. More generally, the direction 10 of the paste spray 16 is determined by the surface of the nozzle slot 18 which is closest to the tip 12 of the nozzle 2, and this may of course also have a different geometry as part of the inner surface of the upper lip 7. It is essential to the invention that the length of the jet 6 is adjusted at least approximately in the direction of the jet 16, most preferably in the direction of the jet 15, wherein the slides 13 shown in Fig. 1 are parallel to the guide surface 15 of the nozzle device. The length of the jet 6 is typically between 5 and 60 mm, and in one preferred embodiment of the invention is between 15 and 50 mm.

2020

Kuvioiden 1 - 3 ratkaisujen tyypillisiä mittoja on esitetty seuraavassa taulukossa: ) ) : il' Kohde Viitenumero Tyypillinen Vaihteluväli mitta h! 25 suutinraon 18 0,8 mm 0,01 - 1,5 mm leveys suutinraon 18 rainan leveys 0,5-12 m syvyys suihkun pi- 6 15 mm 5 - 60 mm ’ 30 tuus pastan vir- 6 m/s 1-10 m/s V : tausnopeus suihkukulma a 32,5° 25-40° 6 111179 kapenemismat- 17 15 mm 5 - 30 mm ka 5 Kuviossa 4 on esitetty teoreettisesti pastasuihkun 15 käyttäytymistä suutinlaitteen 2 läheisyydessä. Kun pastasuihku jättää suuttimen 2 kärjen 12, kapenee suihku matkan 17 ajan virtausvastuksen pienentyessä ja samalla suihkun 16 nopeus kasvaa. Matkan 17 jälkeen suihkun nopeus hidastuu ja suihku 10 levenee. Keksinnön mukaisesti yhden edullisen keksinnön suoritusmuodon mukaisesti kuviossa 5 esitetty suihkun pituus 6 säädetään matkan 17 suuruiseksi.Typical dimensions of the solutions of Figures 1-3 are shown in the following table:)): il 'Item Reference Number Typical Range Dimension h! 25 nozzle slot 18 0.8 mm 0.01 - 1.5 mm width nozzle slot 18 web width 0.5-12 m depth jet length 6 15 mm 5 - 60 mm '30 new paste flow 6 m / s 1-10 m / s V: jet speed jet angle a 32.5 ° 25-40 ° 6 111179 tapering mat 17 mm 5 - 30 mm Fig. 4 shows theoretically the behavior of the pasta jet 15 in the vicinity of the nozzle device 2. As the paste jet leaves the tip 12 of the nozzle 2, the jet narrows over the distance 17 as the flow resistance decreases, and at the same time the jet 16 speeds up. After distance 17, the jet speed slows down and the jet 10 widens. According to the invention, in accordance with one preferred embodiment of the invention, the jet length 6 shown in Fig. 5 is adjusted to a distance 17.

15 > < S ·,> 3 > 1 ) > .115> <S ·,> 3> 1)> .1

Claims

A jet coating device (2) for applying, without touch, the coating butter to a moving paper web (3) at least substantially over the entire width of the web, comprising a jet coating device (18) limited by an overlap (7) 'and a lower lip (8) and having a guide surface (15) which determines the direction of flow, and means for rotating the Jet coating device (2) around a desired rotation center point (9) to control the winkin (a) between the smear beams (16). ) and the web (3), characterized in that the device comprises control means (13) for changing the position of the nozzle device (2) substantially in the direction of the blasting jet.

2. Jet coating device (2) according to claim 1, characterized in that the control means (13) are arranged substantially in the direction of the guide surface (15) of the nozzle gap (18).

Jet coating device (2) according to claim 1, characterized in that the position of the jet coating device (2) is regulated by means of regulating means (13) in such a way that the center of rotation (9) is •, ·; Is substantially located at the blasting jet (16) and at a distance from the tip of the nozzle (12), where the velocity of the blasting jet (16) is greatest. 111179 10

A method of controlling a jet coating device (2), in which method - the coating butter is applied without contact to a movable paper web (3) at least substantially the entire width of the web, and - wink (a) between the paper web (3) and the blasting jet is adjusted, if necessary, by rotating the nozzle device (2) around the center of rotation (9), characterized in that - the distance of the nozzle device (2) is controlled in relation to the center of rotation (9) substantially in the direction of the blasting jet (16).

Method according to claim 4, characterized in that! The position of the nozzle device (2) is controlled along rails (13) arranged in its supporting structure (11). ·>>

Method according to claim 4, characterized in that the position of the jet coating device (2) is controlled by means of regulating means (13) in such a way that the center of rotation (9) is substantially located at the smear beam (16) and at a distance (6). from the tip of the nozzle (12), where the velocity of the butterfly (16) is greatest.