WO2005016554A1 - Düsen- und filteranordnung sowie system zum auftragen von fluid mit festen partikeln auf ein substrat - Google Patents

Düsen- und filteranordnung sowie system zum auftragen von fluid mit festen partikeln auf ein substrat Download PDF

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WO2005016554A1
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Hubert Kufner
Uwe Weddehage
Thomas Burmester
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Nordson Corporation
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Definitions

  • the invention relates to a nozzle arrangement for applying fluid with solid particles to a substrate that is movable relative to the nozzle arrangement, with a mouthpiece receptacle and a mouthpiece attached to it, wherein a fluid channel is formed in the nozzle arrangement, which has a connecting channel that can be connected to a fluid supply, and a downstream distribution channel and has an outlet channel which connects further downstream and opens into a fluid outlet slot.
  • the invention further relates to a system for applying fluid with solid particles to a substrate with such a nozzle arrangement and with a transport device, set up to generate a relative movement between the nozzle arrangement and the substrate.
  • the invention relates to a filter arrangement for use in such a system.
  • Such arrangements and systems are used to apply different, flowable materials such as (hot melt) adhesives, lacquers, lotions or coating materials to different products continuously or intermittently, in a caterpillar shape, in line, point or area.
  • a system contains or is connected to a fluid source, for example a (heated) adhesive container, from which the fluid is conveyed, if necessary by means of a pump assigned to the system, through the filter arrangement and a connecting hose connected downstream, also assigned to the system and possibly heated ,
  • the connecting hose connects this so-called (melting and) conveying device to a downstream so-called application head, which has the fluid supply, a valve arrangement connected into the fluid supply and the nozzle arrangement.
  • the fluid flow can be interrupted or released by the valve arrangement.
  • the valve Flows with the valve open the fluid through the filter arrangement, the connecting hose, the fluid supply and the fluid channel located in the nozzle arrangement and emerges from the fluid outlet slot with pressure.
  • the fluid is applied to the substrate, which is moved with the aid of the transport device relative to the nozzle arrangement - and more precisely to the fluid outlet slot.
  • the nozzle assembly is in contact with the substrate (contact type) during the application of the fluid, while in other devices a distance is maintained between the nozzle assembly and the substrate.
  • Coating powders are becoming increasingly important in various branches of industry.
  • So z. B. thermally activated powders, crosslinkable powders or super-absorbent powders are frequently used in the field of hygiene articles, such as e.g. Diapers, napkins, hospital linen or other sanitary articles, in the clothing industry, for home textiles, such as carpets, wallpapers, upholstery fabrics, etc., as so-called "filled lotion” or “peeling” in the cosmetics industry, in the production of coated filters and for many other products used.
  • such powders can be applied in the form of mixtures with a liquid carrier.
  • the object of the present invention is accordingly to provide a system, a nozzle arrangement and a filter arrangement which solve the problems mentioned when applying fluids with solid or powdery particles.
  • This object is achieved by a nozzle arrangement of the type mentioned at the outset, in which the connecting duct and the distributor duct are at least partially formed in the mouthpiece receptacle and in which all changes in direction within the fluid duct are less than 90 °.
  • This invention is based on the knowledge that the powdery, solid particles preferably accumulate at the locations of the nozzle arrangement at which turbulence occurs due to a strong change in speed.
  • a separation of the solid particles from the fluid and their accumulation is avoided in the device according to the invention by ensuring an essentially straight flow without strong changes in direction and thus in speed.
  • all deflection angles are preferably in a range below 45 ° and particularly preferably below 25 °. The laminar flow largely ensured by this measure prevents separation of the solid particles and the fluid.
  • the distribution channel is preferably designed as a pocket which has a bottom which is flush with the connecting channel or inclined by less than 90 ° with respect to its central axis and has at least one peripheral surface, the bottom and the at least one peripheral surface merging into one another in the form of radii.
  • the intermediate angle between the bottom and the central axis of the connecting channel is preferably less than 45 ° and in some cases less than 25 °.
  • the distributor channel preferably tapers continuously in the flow direction, viewed in the section plane perpendicular to the fluid outlet slot, and widens continuously viewed perpendicularly thereto, the cross section of the distributor channel being essentially constant.
  • This measure ensures that the fluid in the desired direction - namely in the direction of the fluid outlet slot - transversely to Flow direction distributed, while the flow rate does not decrease due to the uniform cross-section.
  • this has the advantage that, in contrast to an abrupt or discontinuous expansion, on the one hand there are no dead cavities in which the solid particles can be deposited. On the other hand, there are also no points of reduced flow velocity in which the solid constituents are also preferably deposited.
  • the base and the at least one peripheral surface of the distributor channel are polished. This reduces the surface roughness and also reduces the tendency to build up.
  • the mouthpiece has a contact surface for guiding the substrate, which is delimited on one side by the fluid outlet slot, an angle between the central axis of the outlet channel and the contact surface in the region of the fluid outlet slot, viewed in the plane perpendicular to the fluid outlet slot, being acute.
  • Component receives in the direction of the (relative) movement of the substrate, the speed change between the exit and the
  • Deposition on the substrate surface (application) of the fluid is less than in known nozzle arrangements, the outlet channel of which runs at an angle of 90 ° to the substrate surface. In other words, it is
  • the angle between the central axis of the outlet channel and the contact surface in the region of the fluid outlet slot is not 90 ° as in the known nozzle arrangements or mouthpieces, but is reduced by the amount of the pivoting angle of the nozzle arrangement , so that the contact surface adjoining the fluid outlet slot lies tangentially on the substrate in the region of the fluid outlet slot for the purpose of the contact application.
  • a further improvement of the nozzle arrangement according to the invention with regard to the problems described is achieved in that the nozzle arrangement has a pressurized gas channel which can be connected to a pressurized gas source and opens into a gas outlet opening and which is arranged on the side of the fluid channel facing away from the contact surface in such a way that a gas stream emerging from the gas outlet opening The fluid outlet slot flows in such a way that any gas that may accumulate on an outer surface of the nozzle arrangement facing away from the contact surface is captured by the gas stream.
  • the last-mentioned measure also counteracts the adhesion of the fluid and thus ensures a uniform flow of the fluid until it is deposited on the substrate surface. This more effectively prevents contamination or (partial) blockage of the fluid outlet slot and an uneven application pattern.
  • the above-mentioned object is further achieved by a system of the type mentioned at the outset with one of the nozzle arrangements mentioned above, in which an angle between the central axis of the outlet channel of the nozzle arrangement and the transport direction of the transport device on the discharge side of the fluid outlet slot, viewed in the section plane perpendicular to the fluid outlet slot, is obtuse is. If the intermediate angle between the central axis of the outlet channel and the substrate on the discharge side of the fluid outlet slot, ie on the side of the outlet channel facing away from the contact surface, is increased, the above-described success is achieved: the direction of flow of the fluid in the outlet channel then receives a component in the direction of the relative movement between the nozzle assembly and the substrate. This has the effect that the change in speed between the leakage and the application of the fluid is reduced.
  • a filter arrangement for use in such a system, with a fluid supply line, a fluid discharge line, a flow channel connecting the fluid supply line and the fluid discharge line and a sheet-like filter element arranged in the flow channel, the cross-sectional areas of the fluid supply line, the fluid discharge line , the flow channel and the filter element are substantially the same size.
  • Filter arrangements are known from the prior art which have cylindrical filter elements with an axial inlet.
  • the fluid flows there through a narrowed cross section into the interior of the filter and, after being deflected in the radial direction, exits via the cylindrical peripheral surface.
  • a comparatively large filter area can be achieved with a relatively compact design, but this also always means an expansion of the cross-section through which it flows. Consequently, both inside and outside of the filter the flow velocity is reduced and the solid particles can be deposited in the flow channel through the filter or through a filter housing surrounding the filter, preferably in dead cavities and angles for the reasons mentioned above.
  • a plurality of sheet-like filter elements with a mesh size decreasing in the flow direction are preferably arranged in the flow channel in the filter arrangement.
  • Such an arrangement is known from sieving technology, in which the serial arrangement of different sieves serves to break down granular bulk goods into different grain classes.
  • the arrangement of the present invention counteracts the problem that the filter area is deliberately reduced due to the avoided widening of the cross-sectional area compared to the known cylindrical filters.
  • the resulting reduced service life of the filter is at least partially compensated according to the invention in that the mesh size of the filter elements arranged one behind the other in the flow direction decreases, specifically in the form that, depending on the filtrate, an approximately equal amount of filter cake is deposited on each of the filters.
  • the flow channel advantageously runs essentially linearly and the surface of the filter element is perpendicular to its flow direction.
  • Figure 1 is a sectional view of an embodiment of the system according to the invention with a nozzle arrangement and a transport device in the plane perpendicular to the outlet gap.
  • FIG. 1A shows a sectional illustration of the nozzle arrangement according to the embodiment from FIG. 1; 2 shows a front view of a first exemplary embodiment of the nozzle arrangement according to the invention;
  • FIG. 3 shows a top view of the nozzle arrangement from FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a front view of a second exemplary embodiment of the nozzle arrangement according to the invention.
  • FIG. 5 shows a partially sectioned side view of an embodiment of the filter arrangement according to the invention.
  • FIG. 6 shows a sectional side view of the filter arrangement according to FIG. 5 installed in a melting and conveying device of the system according to the invention.
  • the system 100 shown in FIG. 1 has a nozzle arrangement 110 according to the invention and a transport device 150.
  • the nozzle arrangement 110 is composed of a mouthpiece receptacle 112, a mouthpiece 114 and a nozzle part 116.
  • a fluid 118 for example a (hot melt) adhesive, lacquer, a lotion or another coating agent in liquid form mixed with solid particles, becomes the
  • Nozzle arrangement 110 is supplied by means of a fluid supply, which is not described in detail. This fluid supply communicates with one another
  • Nozzle arrangement designed fluid channel which comprises a plurality of sections: a connecting channel 120, which is connected to the fluid supply, a downstream connecting channel 122 and an outlet channel 124, which is connected to this downstream and opens into a fluid outlet slot 126.
  • connection channel 120 is formed by an oblique through hole in the mouthpiece receptacle 112, see also FIG. 1A.
  • the through hole itself shows no change in direction.
  • the distributor channel 122 is formed entirely in the mouthpiece receptacle 112 in the form of a pocket.
  • the distribution channel can also be formed, for example, half each in the mouthpiece receptacle and in the mouthpiece.
  • the bag is in the The area of the mouth of the connecting channel 120 is deeper and runs in a wedge shape towards the outlet channel 124, bounded on one side by a bottom 128 running obliquely to the interface between the mouthpiece receptacle 112 and the mouthpiece 114.
  • the transition between the connecting channel 120 and the distribution channel 122 is almost flush and the bottom in turn has no kink and therefore no deflection of the fluid flow in the plane shown in FIGS. 1 and 1A.
  • the intermediate angle between the central axis of the connecting duct 120 and the bottom 128 of the distributor duct 122 is only 10 ° in the exemplary embodiment shown.
  • the wedge shape of the distributor channel 122 reduces its cross section in the view shown in FIG. 1.
  • FIGS. 2 and 4 which show two different exemplary embodiments of a nozzle arrangement in the view perpendicular to this, the distributor channel - limited by a circumferential surface 164, depending on the desired application width - widens in the direction of the illustration or Cutting plane perpendicular to the fluid outlet slot 126 more or less.
  • the cross section of the distribution channel 122 can be kept substantially constant, which ensures a more uniform flow rate of the fluid in the fluid channel.
  • Both the taper shown in FIG. 1 and the widening of the distribution channel, which can be seen in FIGS. 2 and 4 take place continuously, so that dead cavities which occur during abrupt or discontinuous widenings and in which particles can accumulate are avoided.
  • the flow velocity of the fluid can be optimized by coordinating the cross section of the connecting channel 120 with that of the distributor channel 122.
  • the outlet channel 124 is formed at the interface between the mouthpiece receptacle 112 and the mouthpiece 114. It is formed by a franking extending downward from a lower section of the distribution channel 122. This can, for example, be inserted between the mouthpiece receptacle 112 and the mouthpiece 114 Spacer plate may be formed or be integrated in the mouthpiece receptacle 112 or in the mouthpiece 114 by a corresponding milling. The franking has an overlap with the distribution channel 122 formed in the mouthpiece receptacle 112, through which the fluid 118 flows.
  • the outlet channel 124 formed in this way is laterally limited in the plane perpendicular to the sectional plane shown by two edges 260, 262 and 460, 462 of the franking and thereby defines the width of the fluid outlet slot 126, see FIGS. 2 and 4.
  • the outlet channel runs in a completely straight line, and the transition from the distributor channel 122 to the outlet channel also shows only a slight change in direction.
  • the intermediate angle between the bottom 128 of the distribution channel 122 and the outlet channel 124 is only 10 °.
  • the connection channel 120, the distribution channel 122 and the outlet channel 124 accordingly have no deflections on the one hand, and on the other hand are arranged relative to one another in such a way that the fluid flow as a whole does not undergo a deflection that is greater than 25 °.
  • FIG. 1 also shows a substrate 132 which is brought up to the nozzle arrangement 110 in the transport direction 130 and which lies against the nozzle arrangement 110. Accordingly, it is a contact-type order system.
  • a contact surface 134 is formed on the mouthpiece 114. In the plane of the illustration, this has a radius, the tangent of which at the point of the fluid outlet slot 126 encloses a right angle with the central axis of the outlet channel 124.
  • the system according to the invention has an inclination of the outlet channel 124 of the nozzle arrangement 110 with respect to the vertical direction on the transport path of the substrate 132.
  • the angle of inclination is 10 °.
  • this results in an obtuse angle between the central axis of the outlet channel 124 and the substrate surface 132 on the side of the fluid outlet slot opposite the contact surface 134 126 (discharge side).
  • the fluid exit slot 126 is lifted off the substrate surface 132.
  • the nozzle part 116 has the
  • Nozzle arrangement 110 furthermore has a pressurized gas channel 142 which can be connected to a pressurized gas source, not shown, and which opens into a gas outlet opening 140 shaped as a slot. This is oriented such that a gas stream, preferably an air stream, flowing out of the gas outlet opening 140 flows towards the fluid outlet slot 126 such that no fluid passes through on the side of the fluid outlet slot facing away from the contact surface 134
  • Adhesion can adhere. Fluid that emerges from the fluid outlet slot is in fact captured by the gas stream and by one on this side of the
  • Fluid outlet slot arranged outer surface of the nozzle arrangement in the direction of the substrate surface 132 permanently guided away. There is therefore no build-up and uncontrolled falling off of
  • the exemplary embodiment of the system according to the invention from FIG. 1 has two rollers 152, 154, over the circumferential surfaces of which the substrate arranged on a conveyor belt is fed.
  • the design of the transport device 150 is not important in the system according to the invention.
  • a sliding table or any other transport device can also be provided.
  • the contact surface 134 can also be configured such that the radius in the region of the fluid outlet slot 126 lies tangentially on the substrate surface 132. This is the angle between the Contact surface 134 in this area and the center axis of the outlet channel pointed. In this embodiment too, the deflection of the fluid flow remains less than 90 ° during the transition to the substrate. This measure ensures a nozzle arrangement of the contact type in which the contact of the outlet channel or the outlet slot with the substrate is ensured, which can be advantageous, depending on the viscosity of the fluid.
  • FIGS. 2 and 3 show the nozzle arrangement 210 and 310 consisting of the mouthpiece receptacle 312 and the mouthpiece 314 again in a front view (FIG. 2) and a top view (FIG. 3).
  • FIGS. 2 and 3 show the nozzle arrangement 210 and 310 consisting of the mouthpiece receptacle 312 and the mouthpiece 314 again in a front view (FIG. 2) and a top view (FIG. 3).
  • the course of the connecting channel 220, the distributor channel 222 and the outlet channel 224 is shown in dashed lines.
  • a double line indicates that a circumferential surface 264 above and laterally delimiting the distribution channel 222 with a radius 266 merges into the bottom 128 (not recognizable in the representations of FIGS. 2 and 3). This avoids angular transitions that represent dead cavities in which the particles can be deposited.
  • the outlet channel 224 is laterally delimited by the above-mentioned edges 260, 262 or 460, 462 of the franking, which are incorporated into the spacer plate, the mouthpiece or the mouthpiece receptacle. This defines the width of the outlet channel 224 and the fluid outlet slot 126.
  • the embodiment of the nozzle arrangement 410 shown in FIG. 4 is in principle identical to the embodiment shown in FIG. 2. The only difference is a smaller application width, which is ensured by a narrower distribution channel 422 and by a narrower outlet channel 424, which is delimited by both edges 460, 462.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 4 also has a peripheral surface 464 of the distributor channel 422, which merges into the bottom of the distributor channel in the form of a radius 466.
  • the nozzle arrangement according to the invention is not restricted to these exemplary embodiments.
  • Mouthpiece or the mouthpiece holder also a comb-like structure be provided. Instead of an outlet channel, these form a plurality of outlet channels arranged next to one another, which open into correspondingly arranged fluid outlet slots.
  • the housing 572 has a radially sealed inlet connector 574 as a fluid feed line with an inlet bore 575 aligned coaxially with the cylinder axis 573.
  • a radially sealed outlet connector 576 as a fluid drain with a connection thread 577 as connecting element.
  • the outlet connector 576 and the thread 577 have a core bore 578, which is also aligned coaxially to the cylinder axis 573 of the housing 572.
  • the direction of flow within the filter arrangement 570 is completely linear. Furthermore, there are no significant narrowing of the cross section, so that turbulence and changes in speed of the fluid flowing through the filter arrangement 570 are largely avoided. This suppresses the accumulation of solid particles.
  • a total of three flat filter elements or disks 580, 581, 582 are arranged in the housing 572.
  • the surfaces of the filter disks are perpendicular to the cylinder axis 573 and thus to the direction of flow of the fluid. This measure also ensures that the flow is not deflected.
  • the filter discs 580 preferably have an annular support frame and a filter fabric attached or clamped therein as a filter medium. In the arrangement of several such filter disks 580, 581, 582 shown in FIG. 5, it proves to be advantageous to reduce the mesh size of the fabric in the flow direction from one filter disk to the next.
  • the grading is preferably carried out taking into account the particle size of the particles in such a way that those to be filtered out Impurities or particles with too large a grain size are separated on each of the filter disks to approximately the same extent. As a result, the service life of the filter arrangement can be increased overall.
  • the filter disks 580, 581, 582 are arranged at a uniform spacing in the housing 572 by means of spacer sleeves 584, 585, 586.
  • the spacer sleeves and the filter disks can be removed from the housing 572 after the inlet connection 574 has been removed for the purpose of cleaning or replacement.
  • spacer sleeves of different lengths it is possible to arrange one, two or more filter disks with the same or different distances in the housing 572.
  • the filter arrangement 670 from FIG. 5 is used in an exemplary system according to the invention for applying fluid with solid particles. More specifically, the arrangement shown is a melting and conveying device 690 assigned to the system. In the melting and conveying device 690, melt adhesive introduced in the form of granules or blocks is melted into a tank section 691 and by means of a pump 692 driven by a motor (eg gear pump) in the direction of the filter arrangement 670. Between a suction line 693 connecting the tank 691 and the pump 692 and a pressure line connecting the pump 692 and the filter arrangement 670
  • valve 694 a valve 695 and a bypass line 696 are connected.
  • the maximum pressure of the fluid at which the bypass line 696 is opened can be set.
  • the pressure line 694 is aligned parallel to the filter arrangement 670, so that no deflection of the fluid flow is generated even in the transition from the pressure line to the filter arrangement.
  • the pressure line 694 at least has in the area of the adjoining fluid supply line 574 of the filter arrangement 670 has the same cross-section as the inlet bore 575.
  • a connecting hose 698 is connected to the fluid drain 576 of the filter arrangement 670 by means of the thread 577. This connects the filter arrangement 670 with the nozzle arrangement according to the invention. Additional connecting elements are usually connected between the connecting hose 698 and the nozzle arrangement. These include valves for controlling the application process and a fluid supply which communicates with both the connecting hose 698 and the connecting channel of the nozzle arrangement. In the case of this system, the connecting hose 698 can be heated to apply a hot melt adhesive, so that it maintains the optimal processing temperature and thus flow properties on its transport path from the melting and conveying device 690 to the nozzle arrangement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Applizieren von Fluid (118) mit festen Partikeln mit einer Düsenanordnung (110) und einer Transporteinrichtung (150), wobei ein zwischen der Transportrichtung (130) der Transporteinrichtung (150) und einem Austrittskanal (124) der Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) eingeschlossener Winkel stumpf ist. Die Erfindung betrifft ferner die Düsenanordnung (110) und eine Filteranordnung (570) für ein solches System. Die Düsenanordnung (110) weist eine Mundstückaufnahme (112) und ein daran befestigtes Mundstück (114) auf. In der Düsenanordnung (110) ist ein Fluidkanal ausgebildet, der einen Verbindungskanal (120), anschliessend einen Verteilerkanal (122) und anschliessend einen Austrittskanal (124) aufweist. Der Verbindungskanal (120) und der Verteilerkanal (122) sind in der Mundstückaufnahme (112) ausgeformt und alle Richtungsänderungen innerhalb des Fluidkanals sind kleiner als 90°. Die Filteranordnung (570) weist eine Fluidzuleitung (574), eine Fluidableitung (576), einen Strömungskanal (587) und ein flächenförmiges Filterelement (580, 581, 582) auf, deren Querschnittsflächen im Wesentlichen gleich gross sind.

Description

NORDSON CORPORATION
28601 Clemens Road, Westlake, Ohio 44145-1 1 19, U.S.A.
Düsen- und Filteranordnung sowie System zum Auftragen von Fluid mit festen Partikeln auf ein Substrat
Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung zum Applizieren von Fluid mit festen Partikeln auf ein relativ zur Düsenanordnung bewegbares Substrat mit einer Mundstückaufnahme und einem daran befestigten Mundstück, wobei in der Düsenanordnung ein Fluidkanal ausgebildet ist, der einen mit einer Fluidzuführung verbindbaren Verbindungskanal, einen sich stromabwärts anschließenden Verteilerkanal und einen sich weiter stromabwärts anschließenden, in einen Fluidaustrittsschlitz mündenden Austrittskanal aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein System zu Applizieren von Fluid mit festen Partikeln auf ein Substrat mit einer solchen Düsenanordnung und mit einer Transporteinrichtung, eingerichtet zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Düsenanordnung und dem Substrat. Die Erfindung betrifft schließlich eine Filteranordnung für die Verwendung in einem solchen System.
Derartige Anordnungen und Systeme werden dazu verwendet, unterschiedliche, fließfähige Materialien wie beispielsweise (Schmelz-) Klebstoffe, Lacke, Lotionen oder Beschichtungsmaterialien auf unterschiedliche Produkte kontinuierlich oder intermittierend, in Raupenform, linien-, punktförmig oder flächig aufzutragen. Ein solches System beinhaltet eine Fluidquelle, beispielsweise einen (beheizten) Klebstoffbehälter, oder ist an einer solchen angeschlossen, aus der das Fluid gegebenenfalls mittels einer dem System zugeordneten Pumpe durch die Filteranordnung und einen stromabwärts angeschlossenen, ebenfalls dem System zugeordneten und gegebenenfalls beheizten Verbindungsschlauch gefördert wird. Der Verbindungsschlauch verbindet diese sog. (Schmelz- und) Fördervorrichtung mit einem stromabwärts befindlichen sog. Auftragskopf, der die Fluidzuführung, eine in die Fluidzuführung geschaltete Ventilanordnung und die Düsenanordnung aufweist. Der Fluidstrom lässt sich durch die Ventilanordnung unterbrechen oder freigeben. Bei geöffnetem Ventil strömt das Fluid durch die Filteranordnung, den Verbindungsschlauch, die Fluidzuführung und den in der Düsenanordnung befindlichen Fluidkanal und tritt aus dem Fluidaustrittsschlitz mit Druck aus. Auf diese Weise wird das Fluid auf das Substrat aufgetragen, welches mit Hilfe der Transporteinrichtung relativ zu der Düsenanordnung - und genauer zu dem Fluidaustrittsschlitz - bewegt wird. Bei einigen dieser Systeme steht die Düsenanordnung während des Auftragens des Fluids in Kontakt mit dem Substrat (Kontakt-Typ), während bei anderen Vorrichtungen ein Abstand zwischen der Düsenanordnung und dem Substrat eingehalten wird.
In verschiedenen Industriezweigen gewinnen Beschichtungspulver zunehmend an Bedeutung. So werden z. B. thermisch aktivierbare Pulver, vernetzbare Pulver oder Super-Absorbent-Pulver häufig im Bereich von Hygieneartikeln, wie z.B. Windeln, Servietten, Hospitalwäsche oder sonstigen sanitären Artikeln, in der Bekleidungsindustrie, für Heimtextilien, wie beispielsweise Teppiche, Tapeten, Polsterstoffe, etc., als sog. „filled lotion" oder „peeling" in der Kosmetikindustrie, bei der Herstellung beschichteter Filter und für viele weitere Produkte verwendet. Grundsätzlich lassen sich solche Pulver in Form von Mischungen mit einer flüssigen Trägersubstanz auftragen. Zum Auftragen solcher Fluide mit festen Partikeln sind die bekannten Auftragssysteme jedoch ungeeignet, da die Fluide mit festen Partikeln eine Neigung dazu haben, sich zu entmischen, wobei dies an verschiedenen Stellen in den bekannten Auftragssystemen zu einer Anlagerung der Partikel führt. Anlagerungen sind auch das Hauptproblem bei dem automatischen Auftragen von Salben (z.B: Zinksalben) oder ähnlichen (pastöse) Fluide mit festen Bestandteilen. Hierdurch neigen diese Systeme dazu, innerhalb kürzester Zeit (Bruchteile von Millisekunden) an den entsprechenden Stellen zu verstopfen, was dazu führt, dass das Auftragen von Fluiden mit festen Partikeln gänzlich unmöglich wird oder zumindest das Auftragsbild unsauber und/oder unbrauchbar wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, demgemäß ein System, eine Düsenanordnung und eine Filteranordnung zu schaffen, die die genannten Probleme beim Auftragen von Fluiden mit festen bzw. pulverförmigen Partikeln lösen. Diese Aufgabe wird durch eine Düsenanordnung der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Verbindungskanal und der Verteilerkanal zumindest teilweise in der Mundstückaufnahme ausgeformt sind und bei der alle Richtungsänderungen innerhalb des Fluidkanals kleiner als 90° sind.
Dieser Erfindung liegt die Kenntnis zugrunde, dass sich die pulverförmigen, festen Partikel vorzugsweise an den Stellen der Düsenanordnung anlagern, an denen durch eine starke Geschwindigkeitsänderung Verwirbelungen auftreten. Eine Trennung der festen Partikel von dem Fluid und deren Anlagerung wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch vermieden, dass für eine im wesentlichen geradlinige Strömung ohne starke Richtungsund somit Geschwindigkeitsänderungen gesorgt wird. Das heißt, dass einerseits innerhalb der einzelnen Abschnitte des Fluidkanals, nämlich dem Verbindungs-, Verteiler- und Austrittskanal, als auch an den Übergängen zwischen diesen Bereichen nur Ablenkwinkel vorkommen, die kleiner als 90° sind. Abhängig von der Viskosität des Fluids liegen sämtliche Ablenkwinkel bevorzugt in einem Bereich unter 45° und besonders bevorzugt unter 25°. Die durch diese Maßnahme weitestgehend sichergestellte laminare Strömung verhindert eine Separation der festen Partikel und des Fluids.
Vorzugsweise ist der Verteilerkanal als Tasche ausgeformt, die einen mit dem Verbindungskanal fluchtenden oder gegenüber dessen Mittelachse um weniger als 90° geneigten Boden und wenigstens eine Umfangsfläche aufweist, wobei der Boden und die wenigstens eine Umfangsfläche in Form von Radien ineinander übergehen. Wiederum abhängig von der Viskosität des Fluids beträgt der Zwischenwinkel zwischen dem Boden und der Mittelachse des Verbindungskanals vorzugsweise weniger als 45° und einigen Fällen weniger als 25°.
Bevorzugt verjüngt sich der Verteilerkanal in Strömungsrichtung, in der Schnittebene senkrecht zum Fluidaustrittsschlitz betrachtet, kontinuierlich und weitet sich senkrecht hierzu betrachtet kontinuierlich auf, wobei der Querschnitt des Verteilerkanals im wesentlichen konstant ist. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass sich das Fluid in der gewünschten Richtung - nämlich in Richtung des Fluidaustrittsschlitzes - quer zur Strömungsrichtung verteilt, während die Fließgeschwindigkeit aufgrund des gleichmäßigen Querschnitts nicht abnimmt. Dies hat neben einer gleichmäßigen Druckverteilung über die gesamte Breite des Austrittsschlitzes den Vorteil, dass im Gegensatz zu einer abrupten oder unstetigen Aufweitung einerseits keine toten Hohlräume entstehen, in denen sich die festen Partikel ablagern können. Andererseits gibt es auch keine Stellen verringerter Fließgeschwindigkeit, in denen sich ebenfalls die festen Bestandteile vorzugsweise ablagern.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Boden und die wenigstens eine Umfangsfläche des Verteilerkanals poliert. Hierdurch wird die Oberflächenrauhigkeit vermindert und die Tendenz zum Anlagern ebenfalls gesenkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mundstück eine Kontaktfläche zum Heranführen des Substrats auf, die einseitig vom Fluidaustrittsschlitz begrenzt wird, wobei ein Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals und der Kontaktfläche im Bereich des Fluidaustrittsschlitzes, in der Ebene senkrecht zum Fluidaustrittsschlitz betrachtet, spitz ist.
Die Tendenz der festen Partikel, sich an Stellen starker Geschwindigkeitsänderung abzulagern sorgt regelmäßig dafür, dass sich am
Austrittsschlitz, wo das Fluid aufgrund seiner Oberflächenspannung anhaften kann und wo somit die Strömungsgeschwindigkeit abfällt, Materialklümpchen aufbauen, die unkontrolliert und in unregelmäßigen Abständen abfallen. Dies sorgt für ein inhomogenes Auftragsbild. Wird die Düsenanordnung dergestalt geschwenkt, dass die Strömungsrichtung des Fluids im Austrittskanal eine
Komponente in die Richtung der (Relativ-) Bewegung des Substrats erhält, fällt die Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Austreten und der
Ablagerung auf der Substratoberfläche (Auftragen) des Fluids geringer aus als bei bekannten Düsenanordnungen, deren Austrittkanal in einem Winkel von 90° zu der Substratoberfläche verläuft. Anders gesagt ist auch der
Ablenkwinkel des Fluidstroms beim Austritt/Auftrag kleiner als 90°. Hierdurch wird der Fluss des Fluids gegenüber den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen, weniger stark behindert und somit ein Materialaufbau am Austrittsschlitz vermieden.
Dies wird bei der zuletzt genannten Ausgestaltung der Erfindung dahingehend berücksichtigt, dass der Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals und der Kontaktfläche im Bereich des Fluidaustrittsschlitzes nicht wie bei den bekannten Düsenanordnungen bzw. Mundstücken 90° beträgt, sondern ist um den Betrag des Schwenkwinkels der Düsenanordnung vermindert, damit die an dem Fluidaustrittsschlitz angrenzende Kontaktfläche im Bereich des Fluidaustrittsschlitzes zum Zweck des Kontaktauftrags tangential an dem Substrat anliegt.
Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung hinsichtlich der geschilderten Probleme wird dadurch erzielt, dass die Düsenanordnung einen mit einer Druckgasquelle verbindbaren, in eine Gasaustrittsöffnung mündenden Druckgaskanal aufweist, der auf der der Kontaktfläche abgewandten Seite des Fluidkanals so angeordnet ist, dass ein aus der Gasaustrittsöffnung austretender Gasstrom den Fluidaustrittsschlitz dergestalt anströmt, dass auf einer der Kontaktfläche abgewandten Seite des Fluidkanals angeordneten Außenoberfläche der Düsenanordnung sich gegebenenfalls ansammelndes Fluid von dem Gasstrom erfasst wird.
Durch die zuletzt genannte Maßnahme wird ebenfalls der Adhäsion des Fluids entgegengewirkt und somit für eine gleichmäßige Strömung des Fluids bis zu seiner Ablagerung auf der Substratoberfläche gesorgt. Eine Verunreinigung oder (partielle) Verstopfung des Fluidaustrittsschlitzes sowie ein ungleichmäßiges Auftragsbild wird hierdurch noch wirksamer vermieden.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein System der eingangs genannten Art mit einer der vorstehend erwähnten Düsenanordnungen gelöst, bei dem ein Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals der Düsenanordnung und der Transportrichtung der Transporteinrichtung abführseitig des Fluidaustrittsschlitzes, in der Schnittebene senkrecht zum Fluidaustrittsschlitz betrachtet, stumpf ist. Wird der Zwischenwinkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals und dem Substrat abführseitig des Fluidaustrittsschlitzes, d.h. auf der der Kontaktfläche abgewandten Seite des Austrittskanals vergrößert, so wird der oben geschilderte Erfolg erzielt: Die Strömungsrichtung des Fluids im Austrittskanal erhält dann eine Komponente in die Richtung der Relativbewegung zwischen der Düsenanordnung und dem Substrat. Dies wirkt sich dahingehend aus, dass die Geschwindigkeitsänderung zwischen dem Austreten und dem Auftragen des Fluids reduziert wird.
Und die oben genannte Aufgabe wird durch eine Filteranordnung für die Verwendung in einem solchen System gelöst, mit einer Fluidzuleitung, einer Fluidableitung, einem die Fluidzuleitung und die Fluidableitung verbindenden Strömungskanal und einem in den Strömungskanal angeordneten flächenförmigen Filterelement, wobei die Querschnittsflächen der Fluidzuleitung, der Fluidableitung, des Strömungskanals und des Filterelements im wesentlichen gleich groß sind.
Aus dem Stand der Technik sind Filteranordnungen bekannt, die zylinderförmige Filterelementen mit einem axialen Einlass aufweisen. Das Fluid strömt dort durch einen verengten Querschnitt in das Innere des Filters und tritt nach Umlenkung in radialer Richtung über die zylindrische Umfangsfläche aus. Hierdurch kann zwar eine vergleichsweise große Filterfläche bei relativ kompakter Bauweise erzielt werden, jedoch bedeutet dies auch immer eine Aufweitung des durchflossenen Querschnitts. Sowohl im Inneren als auch außerhalb des Filters verringert sich folglich die Fließgeschwindigkeit und die festen Partikel können sich in dem Strömungskanal durch den Filter bzw. durch ein den Filter umgebendes Filtergehäuse vorzugsweise in toten Hohlräumen und Winkeln aus den oben genannten Gründen ablagern.
Bevorzugt sind in der Filteranordnung mehrere flächenförmige Filterelemente mit in Strömungsrichtung abnehmender Maschenweite in dem Strömungskanal angeordnet. Eine solche Anordnung ist aus der Siebtechnik bekannt, in der die serielle Anordnung verschiedener Siebe dem Zerlegen körniger Massengüter in unterschiedliche Kornklassen dient. Die Anordnung der vorliegenden Erfindung wirkt hingegen dem Problem entgegen, dass durch die vermiedene Aufweitung der Querschnittsfläche im Vergleich zu den bekannten zylinderförmigen Filtern die Filterfläche bewusst reduziert ist. Die hierdurch verringerte Standzeit des Filters wird erfindungsgemäß zumindest teilweise dadurch kompensiert, dass die Maschenweite der in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Filterelemente abnimmt und zwar der Gestalt, dass je nach Filtrat an jedem der Filter eine in etwa gleiche Menge Filterkuchen abgeschieden wird.
Vorteilhaft verläuft der Strömungskanal im wesentlichen linear und die Fläche des Filterelements steht senkrecht zu dessen Strömungsrichtung.
Durch lineare Strömungsrichtung bedarf es keiner Umlenkung des Fluids in radialer Richtung. Dies verhindert die Anlagerung der festen Partikel im Bereich des Strömungskanals durch eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit. Dieser Effekt wird verstärkt, indem das zu der Strömungsrichtung senkrecht stehende Filterelement - im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Filteranordnungen mit zylinderförmigen Filterelementen - gerade durchströmt werden kann.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems mit einer Düsenanordnung und einer Transporteinrichtung in der Ebene senkrecht zum Austrittspalt;
Fig. 1A eine Schnittdarstellung der Düsenanordnung gemäß der Ausführungsform aus Fig. 1 ; Fig. 2 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Düsenanordnung aus Fig. 2;
Fig. 4 eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
Fig. 5 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filteranordnung; und
Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht der in eine Schmelz- und Fördereinrichtung des erfindungsgemäßen Systems eingebauten Filteranordnung gemäß Fig. 5.
Das in Fig. 1 gezeigte System 100 weist eine erfindungsgemäße Düsenanordnung 110 und eine Transporteinrichtung 150 auf. Die Düsenanordnung 110 ist aus einer Mündstückaufnahme 112, einem Mundstück 114 und einem Düsenteil 116 zusammengesetzt. Ein Fluid 118, beispielsweise ein (Schmelz-) Klebstoff, Lack, eine Lotion oder ein sonstiges Beschichtungsmittel in flüssiger Form vermischt mit festen Partikeln, wird der
Düsenanordnung 110 mittels einer nicht näher ausgeführten Fluidzuführung zugeführt. Diese Fluidzuführung kommuniziert mit einem in- der
Düsenanordnung ausgebildeten Fluidkanal, der mehrere Abschnitte umfasst: einen Verbindungskanal 120, der mit der Fluidzuführung verbunden ist, einen stromabwärts sich anschließenden Verteilerkanal 122 und einen hiermit stromabwärts in Strömungsverbindung stehenden, in einen Fluidaustrittsschlitz 126 mündenden Austrittskanal 124.
Der Verbindungskanal 120 wird durch eine schräge Durchgangsbohrung in der Mundstückaufnahme 112 gebildet, siehe auch Fig. 1A. Die Durchgangsbohrung selbst weist keine Richtungsänderung auf. Der Verteilerkanal 122 ist bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 in Form einer Tasche vollständig in der Mundstückaufnahme 112 ausgebildet. Alternativ kann der Verteilerkanal beispielsweise auch je zur Hälfte in der Mundstückaufnahme und im Mundstück ausgebildet sein. Die Tasche ist im Bereich der Mündung des Verbindungskanals 120 tiefer und läuft - einseitig begrenzt durch einen schräg zur Grenzfläche zwischen der Mundstückaufnahme 112 und dem Mundstück 114 verlaufenden Boden 128 - in Richtung auf den Austrittskanal 124 hin keilförmig aus. Der Übergang zwischen dem Verbindungskanal 120 und dem Verteilerkanal 122 ist nahezu bündig und auch der Boden weist seinerseits keinen Knick und damit keine Umlenkung des Fluidstroms in der in Fig. 1 bzw. 1A dargestellten Ebene auf. Der Zwischenwinkel zwischen der Mittelachse des Verbindungskanals 120 und dem Boden 128 des Verteilerkanals 122 beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nur 10°.
Durch die Keilform des Verteilerkanals 122 verringert sich dessen Querschnitt in der in Fig. 1 gezeigten Ansicht. Wie in den Figuren 2 und 4 zu erkennen ist, die zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer Düsenanordnung in der hierzu senkrechten Ansicht zeigen, weitet sich der Verteilerkanal - begrenzt durch eine Umfangsfläche 164, je nach gewünschter Auftragsbreite - in -der Richtung des zu der Darstellungs- oder Schnittebene senkrecht verlaufenden Fluidaustrittsschlitzes 126 mehr oder weniger stark auf. Durch eine Anpassung der Tiefe der Tasche kann der Querschnitt des Verteilerkanals 122 im wesentlichen konstant gehalten werden, was für eine gleichmäßigere Fließgeschwindigkeit des Fluids in dem Fluidkanal sorgt. Sowohl die in Fig. 1 dargestellte Verjüngung als auch die in den Figuren 2 und 4 zu erkennende Aufweitung des Verteilerkanals erfolgt kontinuierlich, so dass tote Kavitäten, die bei abrupten oder unstetigen Aufweitungen auftreten und in denen sich Partikel ansammeln können, vermieden werden.
Weiterhin kann die Fließgeschwindigkeit des Fluids optimiert werden, indem der Querschnitt des Verbindungskanals 120 auf den des Verteilerkanals 122 abgestimmt wird.
Der Austrittskanal 124 ist an der Grenzfläche zwischen der Mundstückaufnahme 112 und dem Mundstück 114 ausgebildet. Er wird durch eine sich von einem unteren Abschnitt des Verteilerkanals 122 nach unten erstreckende Freimachung gebildet. Diese kann beispielsweise in einem zwischen der Mundstückaufnahme 112 und dem Mundstück 114 eingesetzten Distanzblech ausgebildet sein oder in der Mundstückaufnahme 112 oder in dem Mundstück 114 durch eine entsprechende Ausfräsung integriert sein. Die Freimachung weist einen Überlapp mit dem in der Mundstückaufnahme 112 ausgeformten Verteilerkanal 122 auf, durch den das Fluid 118 hindurchströmt. Der so gebildete Austrittskanal 124 ist in der Ebene senkrecht zu der dargestellten Schnittebene seitlich durch zwei Ränder 260, 262 bzw. 460, 462 der Freimachung begrenzt und definiert hierdurch die Breite des Fluidaustrittsschlitzes 126, siehe Fig. 2 und 4.
Der Austrittskanal verläuft völlig geradlinig, und auch der Übergang von dem Verteilerkanal 122 zu dem Austrittskanal weist nur eine geringe Richtungsänderung auf. Der Zwischenwinkel zwischen dem Boden 128 des Verteilerkanals 122 und dem Austrittskanal 124 beträgt nur 10°. Der Verbindungskanal 120, der Verteilerkanal 122 und der Austrittskanal 124 weisen demgemäß einerseits für sich genommen keine Ablenkungen auf und sind andererseits so zueinander angeordnet, dass der Fluidstrom insgesamt keine Umlenkung erfährt, die größer als 25° ist.
In Fig. 1 ist weiterhin ein in Transportrichtung 130 an die Düsenanordnung 110 herangeführtes Substrat 132 gezeigt, das an der Düsenanordnung 110 anliegt. Es handelt sich demgemäß um ein Auftragssystem vom Kontakt-Typ. Hierzu ist an dem Mundstück 114 eine Kontaktfläche 134 ausgebildet. Diese weist in der Darstellungsebene einen Radius auf, dessen Tangente im Punkt des Fluidaustrittsschlitzes 126 mit der Mittelachse des Austrittskanals 124 einen rechten Winkel einschließt.
Während bei den bekannten Auftragssystemen die Düsenanordnung 110 gegenüber dem Substrat 132 so angeordnet ist, dass der Austrittskanal 124 senkrecht auf der Substratoberfläche steht, weist das erfindungsgemäße System eine Neigung des Austrittskanals 124 der Düsenanordnung 110 gegenüber der senkrechten Richtung auf die Transportbahn des Substrats 132 auf. Der Neigungswinkel beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 10°. Einerseits erhält man dadurch einen stumpfen Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals 124 und der Substratoberfläche 132 auf der der Kontaktfläche 134 gegenüberliegenden Seite des Fluidaustrittsschlitzes 126 (abführseitig). Andererseits wird der Fluidaustrittsschlitz 126 von der Substratoberfläche 132 abgehoben. Beide Effekte bewirken, dass ein Ablagern von Partikeln im Bereich des Fluidaustrittsschlitzes 126 vermieden wird, da zum einen die Umlenkung des durch eine punktierte Linie 136 angedeuteten Fluidstroms (siehe Fig. 1 ) nicht, wie im Stand der Technik bekannt, im rechten Winkel sondern mit einem geringen Ablenkwinkel erfolgt. Zum anderen wird der Fluidaustrittsschlitz 126 nicht durch die Oberfläche des ansonsten direkt anliegenden Substrats 132 versperrt.
Um die Vermeidung der Anlagerung von Fluid und insbesondere der festen Partikel beim Auftragen zu unterstützen, weist der Düsenteil 116 der
Düsenanordnung 110 ferner einen mit einer nicht gezeigten Druckgasquelle verbindbaren, in eine als Schlitz geformte Gasaustrittsöffnung 140 mündenden Druckgaskanal 142 auf. Dieser ist so ausgerichtet, dass ein aus der Gasaustrittsöffnung 140 ausströmender Gasstrom, vorzugsweise ein Luftstrom, den Fluidaustrittsschlitz 126 dergestalt anströmt, dass kein Fluid auf der der Kontaktfläche 134 abgewandten Seite des Fluidaustrittsschlitzes durch
Adhäsion anhaften kann. Fluid, welches aus dem Fluidaustrittsschlitz austritt, wird nämlich von dem Gasstrom erfasst und von einer auf dieser Seite des
Fluidaustrittschlitzes angeordneten Außenoberfläche der Düsenanordnung in Richtung der Substratoberfläche 132 permanent weggeleitet. Es kommt somit gar nicht erst zum Aufbauen und unkontrollierten Abfallen von
Materialklümpchen.
Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen -Systems aus Fig. 1 weist zwei Rollen 152, 154 auf, über deren Umfangsflächen- das auf einem Transportband angeordnete Substrat zugeführt wird. Auf die Ausgestaltung der Transporteinrichtung 150 kommt es bei dem erfindungsgemäßen System jedoch nicht an. Alternativ kann anstelle der Rollen 152, 154 beispielsweise auch ein verschiebbarer Tisch oder eine beliebige andere Transportvorrichtung vorgesehen sein.
Ferner kann die Kontaktfläche 134 auch so ausgestaltet sein, dass der Radius in dem Bereich des Fluidaustrittsschlitzes 126 tangential an die Substratoberfläche 132 anliegt. Hierdurch ist der Winkel zwischen der der Kontaktfläche 134 in diesem Bereich und der Mittelachse des Austrittskanals spitz. Auch bei dieser Ausführungsform bleibt die Umlenkung des Fluidstroms beim Übergang auf das Substrat kleiner als 90°. Durch diese Maßnahme wird eine Düsenanordnung des Kontakt-Typs sichergestellt, bei der der Kontakt des Austrittskanals bzw. des Austrittsschlitzes mit dem Substrat sichergestellt ist, was - abhängig von der Viskosität des Fluids - vorteilhaft sein kann.
In den Figuren 2 und 3 ist die Düsenanordnung 210 bzw. 310 bestehend aus der Mündstückaufnahme 312 und dem Mundstück 314 nochmals in einer Vorderansicht (Fig. 2) und einer Draufsicht (Fig. 3) dargestellt. In der Vorderansicht ist der Verlauf des Verbindungskanals 220, des Verteilerkanals 222 und des Austrittskanals 224 gestrichelt dargestellt. Durch eine Doppellinie ist angedeutet, dass eine den Verteilerkanal 222 oberhalb und seitlich begrenzende Umfangsfläche 264 mit einem Radius 266 in den Boden 128 (in den Darstellungen der Fig. 2 und 3 nicht erkennbar) übergeht. Hierdurch werden kantige Übergänge vermieden, die tote Hohlräume darstellen, in denen sich die Partikel ablagern können. Der Austrittskanal 224 wird seitlich durch die oben schon erwähnten Ränder 260, 262 bzw. 460, 462 der Freimachung begrenzt, die in das Distanzblech, das Mundstück oder die Mundstückaufnahme eingearbeitet ist. Hierdurch wird die Breite des Austrittskanals 224 und des Fluidaustrittsschlitzes 126 definiert.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform der Düsenanordnung 410 ist prinzipiell mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform identisch. Der einzige Unterschied besteht in einer geringeren Auftragsbreite, die durch einen schmaleren Verteilerkanal 422 und durch einen schmaleren Austrittskanal 424, der durch beide Ränder 460, 462 begrenzt wird, gewährleistet wird. Auch das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel weist eine Umfangsfläche 464 des Verteilerkanals 422 auf, die in den Boden des Verteilerkanals in Form eines Radius 466 übergeht.
Die Erfindungsgemäße Düsenanordnung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann anstelle der gezeigten durchgehenden Freimachung in dem Distanzblech bzw. Ausfräsung in dem
Mundstück oder der Mundstückaufnahme auch eine kammartige Struktur vorgesehen werden. Durch diese werden anstelle eines Austrittskanals mehrere nebeneinander angeordnete Austrittskanäle gebildet, die in entsprechend nebeneinander angeordneten Fluidaustrittsschlitzen münden.
Das in Fig. 5 als Halbschnitt dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filteranordnung 570 umfasst ein zylindersymmetrisches Gehäuse 572 mit einer Haupterstreckungsrichtung längs der Zylinderachse 573 auf. An seinem einen axialen Ende weist das Gehäuse 572 einen radial gedichteten Einlassstutzen 574 als Fluidzuleitung auf mit einer zu der Zylinderachse 573 koaxial ausgerichteten Einlassbohrung 575. An dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 572 befindet sich ein ebenfalls radial gedichteter Auslassstutzen 576 als Fluidableitung mit einem Anschlussgewinde 577 als Verbindungselement. Der Auslassstutzen 576 sowie das Gewinde 577 weisen eine Kernbohrung 578, die ebenfalls koaxial zu der Zylinderachse 573 des Gehäuses 572 ausgerichtet ist. Durch die koaxiale Anordnung der Fluidzuleitung 574, des Gehäuses 572 und der Fluidableitung 576 ist die Strömungsrichtung innerhalb der Filteranordnung 570 vollständig linear. Ferner treten keine nennenswerten Verengungen des Querschnitts auf, so dass Verwirbelungen und Geschwindigkeitsänderungen des durch die Filteranordnung 570 strömenden Fluids weitestgehend vermieden werden. Eine Anlagerung von festen Partikeln wird hierdurch unterdrückt.
In dem Gehäuse 572 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt drei flächenförmige Filterelemente oder -Scheiben 580, 581 , 582 angeordnet. Die Flächen der Filterscheiben stehen senkrecht zu der Zylinderachse 573 und somit zu der Strömungsrichtung des Fluids. Auch diese Maßnahme bewirkt, dass keine Umlenkung der Strömung stattfindet. Die Filterscheiben 580 weisen vorzugsweise einen ringförmigen Trägerrahmen und ein daran befestigtes bzw. darin eingespanntes Filtergewebe als Filtermittel auf. Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung mehrerer solcher Filterscheiben 580, 581 , 582 erweist es sich als vorteilhaft, die Maschenweite des Gewebes in Strömungsrichtung von einer Filterscheibe zur nächsten jeweils zu verringern. Die Abstufung wird unter Berücksichtigung der Korngröße der Partikel dabei vorzugsweise dergestalt vorgenommen, dass herauszufilternde Verunreinigungen oder Partikel mit zu großer Korngröße an jeder der Filterscheiben in etwa gleichem Umfang abgeschieden werden. Hierdurch kann die Standzeit der Filteranordnung insgesamt erhöht werden.
Die Filterscheiben 580, 581 , 582 sind mittels Distanzhülsen 584, 585, 586 gleichmäßig in dem Gehäuse 572 beabstandet angeordnet. Die Distanzhülsen und die Filterscheiben können nach Entfernen des Einlassstutzens 574 aus dem Gehäuse 572 zum Zweck der Reinigung oder des Austauschs herausgenommen werden. Durch die Verwendung von Distanzhülsen unterschiedlicher Länge ist es möglich, in dem Gehäuse 572 wahlweise eine, zwei oder mehr Filterscheiben mit gleichen oder unterschiedlichen Abständen anzuordnen.
In Fig. 6 ist die Filteranordnung 670 aus Fig. 5 in einem beispielhaften erfindungsgemäßen System zum Aufbringen von Fluid mit festen Partikeln eingesetzt. Genauer gesagt handelt es sich bei der gezeigten Anordnung um eine dem System zugeordnete Schmelz- und Fördervorrichtung 690. In der Schmelz- und Fördervorrichtung 690 wird in einen Tankabschnitt 691 in Form von Granulat oder Blöcken eingebrachter Schmelzkleber aufgeschmolzen und mittels einer durch einen Motor angetriebenen Pumpe 692 (z.B. Zahnradpumpe) in Richtung der Filteranordnung 670 gefördert. Zwischen einer den Tank 691 und die Pumpe 692 verbindenden Saugleitung 693 und einer die Pumpe 692 und die Filteranordnung 670 verbindenden Druckleitung
694 ist ein Ventil 695 und eine Bypassleitung 696 geschaltet. Mit dem Ventil
695 lässt sich der maximale Druck des Fluids einstellten, bei dem die Bypassleitung 696 geöffnet wird.
Die Druckleitung 694 ist parallel zu der Filteranordnung 670 ausgerichtet, so dass auch im Übergang von der Druckleitung zu der Filteranordnung keine Umlenkung des Fluidstroms erzeugt wird. Anders als in dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel erweist es sich als vorteilhaft, die Druckleitung 694 so anzuordnen, dass sie mit der Unterseite der Einlassbohrung 575 des Einlassstutzens 574 fluchtet, so dass sich keine festen Partikeln aufgrund der Schwerkraft in einer andernfalls gebildeten Kavität absetzen können. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist die Druckleitung 694 zumindest im Bereich der sich daran anschließenden Fluidzuleitung 574 der Filteranordnung 670 denselben Querschnitt auf wie die Einlassbohrung 575. Dies kann entweder dadurch erzielt werden, dass die Druckleitung 694 längs der Strömungsrichtung kontinuierlich auf diesen Querschnitt aufgeweitet wird oder dass die Druckleitung 694 durchgehend denselben Querschnitt wie die Einlassbohrung 575 der Filteranordnung 670 aufweist. In beiden Fällen erfolgt kein abrupter Abfall der Strömungsgeschwindigkeit beim Übergang von der Druckleitung zu der Filteranordnung und die Tendenz des Fluids sich zu entmischen und die festen Partikeln abzulagern verringert sich.
Auslassseitig ist an die Fluidableitung 576 der Filteranordnung 670 mittels des Gewindes 577 ein Verbindungsschlauch 698 angeschlossen. Dieser verbindet die Filteranordnung 670 mit der erfindungsgemäßen Düsenanordnung. Zwischen den Verbindungsschlauch 698 und die Düsenanordnung sind üblicherweise weitere Verbindungselemente geschaltet. Diese beinhalten Ventile zur Steuerung des Auftragsvorgangs sowie eine Fluidzuführung, die sowohl mit dem Verbindungsschlauch 698 als auch dem Verbindungskanal der Düsenanordnung kommuniziert. Der Verbindungsschlauch 698 ist im Fall dieses Systems zum Auftragen eines Schmelzklebers beheizbar, damit auf seinem Transportweg von der Schmelz- und Fördervorrichtung 690 zu der Düsenanordnung die optimale Verarbeitungstemperatur und somit Fließeigenschaften beibehält.

Claims

Ansprüche
1. Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) zum Applizieren von Fluid (118) mit festen Partikeln auf ein relativ zur Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) bewegbares Substrat (132), mit einer Mundstückaufnahme (112, 312) und einem daran befestigten Mundstück (114, 314), wobei in der Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) ein Fluidkanal ausgebildet ist, der einen mit einer Fluidzuführung verbindbaren Verbindungskanal (120, 220, 420), einen sich stromabwärts anschließenden Verteilerkanal (122, 222, 422) und einen sich weiter stromabwärts anschließenden, in einen Fluidaustrittsschlitz (126) mündenden Austrittskanal (124, 224, 424) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (120, 220, 420) und der Verteilerkanal (122, 222, 422) zumindest teilweise in der Mundstückaufnahme (112, 312) ausgeformt sind und dass alle Richtungsänderungen innerhalb des Fluidkanals kleiner als 90° sind.
2. Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkanal (122, 222, 422) als Tasche ausgeformt ist, die einen mit dem Verbindungskanal (120, 220, 420) fluchtenden oder gegenüber dessen Mittelachse um weniger als 90° geneigten Boden (128) und wenigstens eine Umfangsfläche (164, 264, 464) aufweist, wobei der Boden (128) und die wenigstens eine Umfangsfläche (164, 264, 464) in Form von Radien (266, 466) ineinander übergehen.
3. Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkanal (122, 222, 422) sich in Strömungsrichtung, in der Schnittebene senkrecht zum Fluidaustrittsschlitz (126) betrachtet, kontinuierlich verjüngt sowie senkrecht hierzu kontinuierlich aufweitet, wobei der Querschnitt des Verteilerkanals (122, 222, 422) im Wesentlichen konstant ist.
4. Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (128) und die wenigstens eine Umfangsfläche (164, 264, 464) des Verteilerkanals (122, 222, 422) poliert sind.
5. Düsenanordnung (1 10, 210, 310, 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mundstück (1 14, 314) eine Kontaktfläche zum Heranführen des Substrats (132) aufweist, die einseitig vom Fluidaustrittsschlitz (126) begrenzt wird und dass ein Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals (124, 224, 424) und der Kontaktfläche im Bereich des Fluidaustrittsschlitzes (126), in der Schnittebene senkrecht zum Fluidaustrittsschlitz (126) betrachtet, spitz ist.
6. Düsenanordnung (110, 210, 310-, 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen mit einer Druckgasquelle verbindbaren, in eine Gasaustrittsöffnung (140) mündenden Druckgaskanal (142), der auf der der Kontaktfläche abgewandten Seite des Fluidkanals so angeordnet ist, dass ein aus der Gasaustrittsöffnung (140) austretender Gasstrom den Fluidaustrittsschlitz (126) dergestalt anströmt, dass an einer auf der der Kontaktfläche abgewandten Seite des Fluidkanals angeordneten Außenoberfläche der Düsenanordnung (1 10, 210, 310, 410) sich gegebenenfalls ansammelndes Fluid (118) von dem Gasstrom erfasst wird.
7. Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zwischen Mundstückaufnahme (1 12, 312) und Mundstück (114, 314) angeordnetes Distanzblech, das den Verteilerkanal (122, 222, 422) auf der dem Boden (128) gegenüberliegenden Seite begrenzt und das eine Freimachung aufweist, die den Austrittskanal (124, 224, 424) umfänglich begrenzt.
8. System zum Applizieren von Fluid (1 18) mit festen Partikeln auf ein Substrat (132) mit einer Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einer Transporteinrichtung (150), eingerichtet zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Düsenanordnung (1 10, 210, 310, 410) und dem Substrat (132), dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen der Mittelachse des Austrittskanals (124, 224, 424) der Düsenanordnung (110, 210, 310, 410) und der Transportrichtung (130) der Transporteinrichtung (150) abführseitig des Fluidaustrittsschlitzes (126), in der Schnittebene senkrecht zum Fluidaustrittsschlitz (126) betrachtet, stumpf ist.
9. System nach Anspruch 8 mit einer eine Fluidzuleitung (575), eine Fluidableitung (578), einen die Fluidzuleitung und die Fluidableitung verbindenden Strömungskanal (587) und ein in dem Strömungskanal angeordnetes flächenförmiges Filterelement (580, 581 , 582) aufweisenden Filteranordnung (570, 670), bei der die Querschnittsflächen der Fluidzuleitung (574), der Fluidableitung (576), des Strömungskanals (587) und des Filterelements (580, 581 , 582) im Wesentlichen gleich groß sind.
10. System nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere flächenförmigen Filterelemente (580, 581 , 582) mit in Strömungsrichtung abnehmender Maschenweite in dem Strömungskanal (587) angeordnet sind.
11. System nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass, der Strömungskanal (587) im Wesentlichen linear verläuft und die Fläche des Filterelements (580, 581 , 582) senkrecht zu dessen Strömungsrichtung steht.
12. System nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 gekennzeichnet durch ein Gehäuse (572) mit einer mit der Strömungsrichtung zusammenfallenden Haupterstreckungsrichtung, in das das Filterelement (580, 581 , 582) mittels Distanzhülsen (584), 585, (586) herausnehmbar eingesetzt ist.
13. Filteranordnung (570, 670) für die Verwendung in einem System nach einem der Ansprüche 9 oder 10, mit einer Fluidzuleitung (575), einer Fluidableitung (578), einem die Fluidzuleitung und die Fluidableitung verbindenden Strömungskanal (587) und einem in den Strömungskanal angeordneten flächenförmigen Filterelement (580, 581 , 582), wobei die Querschnittsflächen der Fluidzuleitung (574), der Fluidableitung (576), des Strömungskanals (587) und des Filterelements (580, 581 , 582) im Wesentlichen gleich groß sind.
14. Filteranordnung (570, 670) nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere flächenförmige Filterelemente (580, 581 , 582) mit in Strömungsrichtung abnehmender Maschenweite in dem Strömungskanal (587) angeordnet sind.
15. Filteranordnung (570, 670) nach Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass, der Strömungskanal (587) im Wesentlichen linear verläuft und die Fläche des Filterelements (580, 581 , 582) senkrecht zu dessen Strömungsrichtung steht.
16. Filteranordnung (570, 670) nach einem der Ansprüche 13 bis 15 gekennzeichnet durch ein Gehäuse (572) mit einer mit der Strömungsrichtung zusammenfallenden Haupterstreckungsrichtung, in das das Filterelement (580, 581 , 582) mittels Distanzhülsen (584, 585, 586) herausnehmbar eingesetzt ist.
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