Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls

Abstract

 Bei einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls (14), insbesondere zum Auftragen von Leim (12) und/oder Softflüssigkeit (13) auf eine Bahn mit einem Düsenkopf (5), der eine mit einer am Ende eines mit der Flüssigkeit (12,13) beaufschlagbaren Kanales (33) angeordneten Austrittsöffnung (34) versehene Düse (6) trägt, wird einfach und kostengünstig die Steuerung der Querschnittfläche des Flüssigkeitsstrahls ermöglich, daß im Bereich der Austrittsöffnung (34) ein elastisches Element (18) vorgesehen ist, das eine mit dem Kanal (33) kommunizierende Durchgangsöffnung (17) aufweist und das (18) zwischen zwei relativ zueinander verstellbaren Anpreßelementen (19,20) angeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls, insbesondere zum Auftragen von Leim und/oder Softflüssigkeit auf eine Bahn mit einem Düsenkopf, der eine mit einer am Ende eines mit der Flüssigkeit beaufschlagbaren Kanals angeordneten Austrittsöffnung versehene Düse trägt.

[0002] Mit einer gattungsgemäßen Auftragsdüse ist mit verglichen mit anderen Auftragsverfahren geringem Aufwand der präzise und berührungsfreie Auftrag einer Leimspur auf einen z.B. in einer Druckmaschine bedruckten Bedruckstoff möglich. Längs jeweils einer derart erzeugten Leimspur sind jeweils zwei Lagen des Bedruckstoffes miteinander verklebbar.

[0003] Die Eigenschaften des Bedruckstoffes, insbesondere Papiers, variieren in Abhängigkeit vom erwünschten Druckprodukt. Niedrige Leimaufsaugfähigkeit, insbesondere bei glatten Papiersorten führt dazu, daß beim Übereinanderlegen zweier Papierlagen der Leim in der Papierebene auseinandergedrückt und die Leimspur unerwünscht verbreitert wird, während in der Regel eine möglichst schmale Leimspur erzeugt werden soll. Problematisch ist auch, daß überdies die Oberflächeneigenschaften einer Papiersorte bei den einzelnen Papierrollen durchaus Schwankungen unterliegen und daß das Eindringen des Leims auch von der Produktionsgeschwindigkeit abhängt.

[0004] Um für eine bestimmte Produktion eine befriedigend schmale Leimspur zu erhalten, wird aus einer bereitgehaltenen Serie von Düsen verschiedenen Austritts-Durchmessers eine Düse geeigneten Austritts-Durchmessers ausgewählt und eingesetzt. Neben dem Montageaufwand ist insbesondere von Nachteil, daß dafür die Produktion angehalten werden muß, was aufgrund der Ausfallzeit und der beim Hochfahren der Druckmaschine anfallenden Makulatur kostenintensiv ist.

[0005] Ein weiteres Problem der bekannten Anordnungen ist, daß oft erst während der Produktion, insbesondere bei einer Veränderung der Produktionsgeschwindigkeit der optimale Düsenaustrittsöffnungsdurchmesser ersichtlich wird.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, mit möglichst einfachen und kostengünstigen Mitteln die Steuerung der Querschnittsfläche des Flüssigkeitsstrahls, insbesondere in Form von Leim oder Softflüssigkeit, zu ermöglichen.

[0007] Diese Aufgabe wird überraschend einfach und effizient dadurch gelöst, daß im Bereich der Austrittsöffnung ein elastisches Element vorgesehen ist, das eine mit dem Kanal kommunizierende Durchgangsöffnung aufweist und das zwischen zwei relativ zueinander verstellbaren Anpreßelementen angeordnet ist.

[0008] Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Veränderung des Flüssigkeitsstrahl-Durchmessers durch Veränderung des Durchgangsöffnungs-Durchmessers der Düse ohne Auswechseln der Düse und damit ohne Anhalten der Druckmaschine zum Auswechseln der Düse möglich. Auch entfällt das Bereithalten mehrerer Düsen verschiedenen Austrittsöffnungs-Durchmessers.

[0009] Überdies kann die Düse durch Zusammenpressen des elastischen Elements völlig verschlossen werden, sodaß ein sonst erforderliches Absperrventil entfällt. Bei völligem Absperren durch das elastische Element kann eine Systemspülung durchgeführt werden, bei der der insbesondere in den Leitung befindliche Leim bzw. die Softflüssigkeit in Auffangbehälter etc.. gespült werden kann.

[0010] Auch kann bei völlig geöffneter Düse wegen des großen Austritts-Querschnitts in sehr kurzer Zeit die Düse mit befriedigender Qualität gespült werden, wobei Spülzeiten unter einer Sekunde erzielbar sind. Damit verringert sich die Spülmakulatur erheblich. Auch ist es z.B. möglich, beim Herunterfahren der Druckmaschine im Zeitrahmen des Herunterfahrens zuverlässig eine Spülung durchzuführen, während bei herkömmlichen Anlagen bei schnellem Herunterfahren der Düsenspülvorgang im zur Verfügung stehenden Zeitraum nicht zuverlässig abgeschlossen wird, sodaß unter Umständen ein Teil der Spülflüssigkeit nicht von der Bahn mitgenommen wird, was Korrosion von Druckmaschinenteilen zur Folge haben kann.

[0011] Von besonderem Vorteil ist die kontinuierliche Veränderbarkeit des Durchgangsöffnungs-Durchmessers in der Düse, da somit der Flüssigkeitsstrahl-Durchmesser exakt und stufenlos an die gegebenen Verhältnisse angepaßt werden kann und auch eine Nachregelung bei laufender Produktion möglich ist.

[0012] Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0013] So besteht das elastische Element vorzugsweise aus gummielastischem Material hoher Rückprallelastizität, da es damit nach einer elastischen Verformung wieder zuverlässig und schnell in seine ursprüngliche Position zurückkehrt und auch bei häufiger oder langandauernder Verformung eine hohe Standzeit erzielt. Als besonders geeignet hat sich dabei Material mit einem Shore-Härtegrad von 60-80 erwiesen.
Nach einer bevorzugten Ausführung besteht das Material aus Polyurethan, da dies einen besonders präzise steuerbaren Flüssigkeitstrahl ermöglicht.

[0014] Das elastische Element ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, was eine über die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsstrahls gleichmäßige Veränderung des Strahl-Durchmessers erlaubt. Auch ist ein ringförmiges Element einfach herstellbar und in der Düse einsetzbar. Zweckmäßig ist dabei insbesondere die Ausbildung des elastischen Elements mit rechteckigem Querschnitt, da so der Ring den Durchmesser der Durchgangsöffnung sehr präzise regeln kann.

[0015] Vorteilhaft ist überdies, wenn zumindest eine Außenfläche des Rings an der Innenseite eines Anpreßelements anliegt. Damit wird die Richtung in die das Material bei elastischer Verformung ausweicht, genau festgelegt.

[0016] Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind als Anpreßelemente ein starr im Düsenkopf angeordneter Druckbolzen und ein relativ zu diesem beweglicher, hohler Außenzylinder vorgesehen. Diese Anordnung ist einfach und raumsparend in einem Düsenkopf anbringbar und sehr präzise und zuverlässig bewegbar.

[0017] Zweckmäßig ist dabei der Außenzylinder mit einem sich nach innen erstreckenden, am elastischen Element anliegenden Bund versehen, sodaß zwischen diesem und dem Druckbolzen das elastische Element zuverlässig und exakt deformierbar ist.

[0018] Außerdem ist vorzugsweise der hohle Außenzylinder über sich in axialer Richtung erstreckende Stellstangen mit einer Stelleinrichtung verbunden. Diese robuste Anordnung ermöglicht in einfacher Weise eine sehr exakte und verschleißarme Übertragung von der Steuereinrichtung auf die Anpreßelemente.
Für verdrehsichere Ausbildung ist es überdies vorteilhaft, wenn die Stellstangen in ein Gehäuse angebrachten Bohrungen angeordnet sind.

[0019] Zweckmäßig ist auch die Ausbildung der Stelleinrichtung als Stellkolben, weil dies einen verkantungssicheren einfachen Verstellvorgang ermöglicht.

[0020] Besonders verschleißarm und effizient ist dabei die einseitige Beaufschlagung des Stellkolbens mit Druckluft.

[0021] Vorzugsweise ist außerdem ein Anschlag vorgesehen, durch den einfach und zuverlässig die axiale Bewegung des Stellkolben begrenzbar ist. Dabei ist der Anschlag zweckmäßig positionierbar, um durch Regelung des Deformationsbereiches des elastischen Elementes den Bereich einstellen zu können, in welchem der Querschnitt der Durchschnittsöffnung veränderbar ist.

[0022] Um möglichst einfach und kostengünstig eine Rückstellung des beweglichen Anpreßelements zu ermöglichen, ist zweckmäßig eine Rückstellfeder vorgesehen.

[0023] Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen, in einer Druckmaschine angeordneten Leimauftragsvorrichtung,

Figur 2

eine geschnittene Darstellung eines Aus-Ausführungsbeispiels eines Düsenkopfes mit einer Düse zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls,

Figur 3

eine weitere Düse.

[0024] Figur 1 zeigt eine über eine in einer Rollenrotationsdruckmaschine angeordnete Umlenkwalze 1 zu einem Paar Andruckwalzen 2 verlaufende Bedruckstoffbahn 3, auf welche von einer erfindungsgemäßen, einen Düsenkopf 5 mit einer Düse 6 aufweisenden Leim-und Softflüssigkeitsauftragsvorrichtung 4 eine Leim- bzw. Softflüssigkeitsspur 7 aufgebracht wird, in deren Bereich die Andruckwalzen 2 zur Vermeidung von Kontakt zwischen ihnen und der Leim- bzw. Flüssigkeitsspur 7 Umfangsnuten 8 aufweisen.

[0025] Der Leim- und Softflüssigkeitsvorrichtung 4 wird von hier je einem druckbeaufschlagten Leim-Vorratsbehälter 9 und Softflüssigkeits-Vorratsbehälter 10 wahlweise Leim 12 oder Softflüssigkeit 13 zugeführt.

[0026] Der Leim 12 bzw. die Softflüssigkeit 13 werden durch einen aus der Düse 6 austretenden Flüssigkeitsstrahl 14 einstellbaren Querschnitts berührungslos auf die Bedruckstoffbahn 3 aufgetragen.

[0027] Figur 2 verdeutlicht den Aufbau des Düsenkopfes 5. Der im Düsenkopf 5 angeordneten Düse 6 wird Leim 12 bzw. Softflüssigkeit 13 über eine hier durch ein Absperrventil 15 verschließbare Zuleitung 16 zugeführt worauf der Leim bzw. die Softflüssigkeit den Kanal 33 bis zur Austrittsöffnung 34 durchläuft, wo er bzw. sie die Anordnung als Flüssigkeitsstrahl 14 verläßt.

[0028] Zur Steuerung des Querschnittes, hier des Durchmessers D1 des Flüssigkeitstrahles 14 kann der Durchmesser D2 der hier etwas oberhalb der Austrittsöffnung 34 liegenden Durchgangsöffnung 17 verringert werden, indem das elastische, hier ringförmige Element 18 in axialer Richtung A-A durch zwei an ihm anliegende Anpreßelemente 19,20 zusammengepreßt wird, sodaß das Material in etwa radialer Richtung nach innen ausweicht und die hier als Ausnehmung des ringförmigen elastischen Elements 14 ausgebildete Durchgangsöffnung 17 verengt. Die Durchgangsöffnung 17 kann auch seitlich eines elastischen Elements, zwischen einem elastischen und einem festen Element oder zwischen mehreren Elementen gebildet werden.
Das elastische Element besteht aus gummielastischem Material hoher Rückprallelastizität, wie Polyurethan, Silikon o. dgl. mit einer Shore-Härte von vorzugsweise 60-80. Es wird nur im elastischen Bereich verformt.

[0029] Zur Abdichtung gegen Austreten von Leim 12 oder Softflüssigkeit 13 ist hier ein Dichtring 30 vorgesehen.

[0030] Die starre, also unbewegliche Festlegung des Druckbolzens 20 im Düsenkopfgehäuse erfolgt hier durch eine in die Nut 31 eingreifende, gestrichelte Madenschraube 32.

[0031] Das Zusammenpressen des elastischen Elements 18 erfolgt durch eine aufeinanderzugerichtete Relativbewegung des Außenzylinders 19 und darin angeordneten Druckbolzens 20. Dabei wird in der gezeigten Anordnung der bewegliche Außenzylinder 19 relativ zum starr im Düsenkopf 5 angeordneten Druckbolzen 20 bewegt. Alternativ ist ebenso die starre Anordnung des Außenzylinders 19 und die bewegliche Anordnung des Druckbolzens 20 möglich.

[0032] Der Außenzylinder 19 wird relativ zum Druckbolzen 20 über mehrere axial verlaufende Stellstangen 21 bewegt. Die Stellstangen 21 verlaufen in sich parallel zur Achse A-A in im Gehäuse des Düsenkopfes 5 erstreckenden Ausnehmungen, was die Anordnung verdrehsicher macht.

[0033] Die Stellstangen 21 sind über eine geeignete Stelleinrichtung, hier über einen mit ihnen verbundenen Stellkolben 22 bewegbar. Dessen Bewegung wird durch die Anschlagfläche 23 nach unten und durch den Anschlag 24 nach oben begrenzt, wobei hier der Anschlag 24 als Stellschraube und damit positionierbar ausgebildet ist.

[0034] Zur Rückstellung des Stellkolbens 22 und damit der das elastische Element 18 zusammenpressenden Anpreßelemente 19, 20 ist hier eine Rückstellfeder 25 in Form einer Druckfeder vorgesehen.

[0035] Der Stellkolben 22 ist in einer Bohrung im Düsenkopfgehäuse angeordnet.

[0036] Die Bewegung des Stellkolbens 22 kann in verschiedener Weise, wie z.B. durch einen Solenoid etc.. erfolgen. Hier ist der Stellkolben 22 durch Einführung von Druckluft in die Kammer 26 anhebbar, bis er gegen den Anschlag 24 stößt. Dabei wird über die Stellstangen 21 der Außenzylinder 19 angehoben und preßt das elastische Element unter Verengung des Querschnitts D2 der Durchgangsöffnung 17 gegen den Druckbolzen 20.

[0037] Die Zufuhr der Druckluft erfolgt über eine (auch in Figur 1) angedeutete Druckluftzuleitung 27. Die Druckluft-Einstellung ist über ein Druckluftventil 28 möglich, dessen Ansteuerung z.B. von einem Leitstand oder einem Panel aus erfolgen kann. Der wesentliche Vorteil bei der Verwendung von Druckluft gegenüber der Verwendung von elektrisch betriebenen Stellelementen besteht darin, daß damit die Entzündung des Leims oder insbesondere von aus diesem austretenden Gasen nicht zu befürchten ist, was die Zuverlässigkeit der Anlage erheblich steigert.

[0038] Alternativ zur dargestellten und oben beschriebenen Ausgestaltung ist auch die gestrichelt (36) angedeutete Durchführung der Stellstangen durch die Wand möglich. Derart kann die Positionierung der Stellstangen und somit die Steuerung des Querschnitts der Durchgangsöffnung 17 durch eine Stelleinrichtung oder auch manuell erfolgen.

[0039] Anstatt des hier gezeigten, ringförmigen, elastischen Elements 18 etwa rechteckigen Querschnitts ist auch eine beliebige andere Ausbildung des elastischen Elements 18 möglich. Neben der ringförmigen Ausbildung ist insbesondere jede Ausführung vorteilhaft, bei welcher die Außenfläche des elastischen Elements 18 zumindest teilweise an der Innenfläche des Außenzylinders 19 anliegt.

[0040] Auch kann das elastische Element durchaus aus mehreren Einzelteilen bestehen und der Querschnitt der Durchgangsöffnung 17 kann anstatt wie hier symmetrisch radial, auch in anderer Weise verengt werden.

[0041] Figur 3 zeigt eine im wesentlichen konische Ausbildung des elastischen Elements 18. Hier verläuft der Bund 35 des Außenzylinders 19, der gegen das elastische Element 18 drückt, schräg radial nach innen, während der Andruck des Druckbolzens 20 auf das elastische Element 18 auch hier in Richtung der Achse A-A erfolgt. Die Verengung der Durchgangsöffnung 17 ist dabei teilweise auf eine Verschiebung des elastischen Elements schräg radial nach innen, also parallel zur ebenfalls schräg radial nach innen verlaufenden Innenwandung des Bundes 35 des Außenzylinders 19 unter elastischer Deformation des elastischen Elementes 18 zurückzuführen.

[0042] Überdies können die Anpreßelemente 19, 20 anders als dargestellt ausgebildet sein. Z.B. ist die Verwendung von zwei relativ zueinander bewegbaren, das elastische Element 18 zwischen sich zusammenpreßenden Druckkolben in einem Außenzylinder möglich. Auch sind Ausbildungen möglich, bei welcher die Anpreßelemente nicht in einem gemeinsamen Außenzylinder verlaufen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls (14), insbesondere zum Auftragen von Leim (12) und/oder Softflüssigkeit (13) auf eine Bahn (3) mit einem Düsenkopf (5), der eine mit einer am Ende eines mit der Flüssigkeit (12,13) beaufschlagbaren Kanales (33) angeordneten Austrittsöffnung (34) versehene Düse (6) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Austrittsöffnung (34) ein elastisches Element (18) vorgesehen ist, das eine mit dem Kanal (32) kommunizierende Durchgangsöffnung (17) aufweist und das (18) zwischen zwei relativ zueinander verstellbaren Anpreßelementen (19,20) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (18) aus gummielastischem Material hoher Rückprallelastizität, insbesondere Polyurethan besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (18) aus einem Material mit einem Shorehärtegrad von 60-80 besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (18) ringförmig, insbesondere mit eckigem Querschnitt, ausgebildet ist, wobei vorzugsweise zumindest eine Außenfläche des Rings an der Innenseite eines Anpreßelements (19) anliegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Anpreßelemente ein starr im Düsenkopf (5) angeordneter Druckbolzen (20) und ein relativ zu diesem beweglicher, hohler Außenzylinder (19), der vorzugsweise einen sich nach innen erstreckenden, am elastischen Element (14) anliegenden Bund (35) aufweist, vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Außenzylinder (19) über sich in axialer Richtung (A-A) erstreckende, vorzugsweise in im Gehäuse angebrachten Bohrungen angeordnete Stellstangen (21) mit einer Stelleinrichtung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung als Stellkolben (22) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Stellkolben (22) in einer im Düsenkopf (5) angebrachten Bohrung angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkoben (22) durch einseitige Beaufschlagung mit Druckluft bewegbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bewegung (A-A) des Stellkolbens (22) durch einen vorzugsweise positionierbaren Anschlag (24) begrenzt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (25) für die Rückstellung des beweglichen Anpreßelementes (19) vorgesehen ist.

Zeichnung