[0001] Die Erfindung betrifft eine Druckkammerrakel zum Auftragen eines flüssigen Mediums
auf eine rotierende Walze, welche Druckkammerrakel einen sich axial erstreckenden
Rakelkopf aufweist, der mit jeweils einer sich axial erstreckenden und an der Mantelfläche
der Walze anliegenden Dosierrakel und Dichtrakel in Umfangsrichtung eine Kammer begrenzt,
in der ein sich axial erstreckender Verdrängungskörper unter Bildung eines Druckraums
und eines Ablaufraums und unter Belassung eines Auftragsspaltes zur Mantelfläche der
Walze angeordnet ist, der von dem flüssigen Medium zur Benetzung der Mantelfläche
durchströmt wird, wobei das Medium durch eine Zuführung in den Druckraum geführt wird.
[0002] Eine solche Druckkammerrakel ist beispielsweise aus der DE 299 17 979.6 U1 bekannt.
Hier ist vorgesehen, daß der Verdrängungskörper in einer Vertiefung der Kammer eingelassen
und mit dem Rakelkopf verschraubt ist. Es sind Stellschrauben vorgesehen, um den Abstand
des Verdrängungskörpers zur Walze zu verändern. Bei der bekannten Druckkammerrakel
wird das aufzutragende Medium durch seitliche Durchbrechungen im Verdrängungskörper
in den Druckraum geleitet, wodurch sich eine homogene Verteilung des Mediums über
die axiale Erstreckung des Druckraumes und somit im Auftragsspalt ergibt. Eine solche
Druckkammer ist jedoch für einen Wechsel des aufzutragenden Mediums oder bei einer
Unterbrechung des Betriebs relativ schwer zu reinigen. Insbesondere setzt sich das
teilweise klebrige und hochviskose Medium in den Gewinde der Verschraubungen fest
und kann nur sehr schwer oder nur mit aggressiven Lösungsmitteln entfernt werden.
Auch können sich die Durchbrechungen schnell zusetzen.
[0003] Es hat sich gezeigt, daß bei solchen Druckkammerrakeln eine besonders homogene Verteilung
des Mediums im Auftragsspalt und eine gezielte Volumenstromdosierung insbesondere
von dem Maß der Durchbrechungen im Verdrängungskörper abhängen. Besonders vorteilhaft
sind enge Öffnungen mit hoher Drosselwirkung, wodurch auch bei nur einer oder bis
zu drei Zuführungen das Medium gleichmäßig in den Druckraum und zu dem Auftragsspalt
geführt werden kann. Allerdings sind der Fertigung von solchen engen Durchbrechungen
im Verdrängungskörper Grenzen gesetzt. Zum einen kann ein Längsschlitz nicht wirtschaftlich
mit einem Spaltmaß von weniger als 2 mm hergestellt werden. Zum anderen kann eine
solche enge Durchbrechung nicht mehr gereinigt werden.
[0004] Dennoch ist es wünschenswert, eine möglichst enge Durchbrechung im Verdrängungskörper
vorzusehen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Druckkammerrakel
der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß das Medium durch eine möglichst
enge Öffnung in den Druckraum geführt werden kann. Ferner soll der Verdrängungskörper
leicht zu reinigen und leicht zu montieren sein.
[0005] Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Verdrängungskörper und Rakelkopf
jeweils einander zugekehrte Kontaktflächen aufweisen, die druckraumseitig zwischen
sich wenigstens einen Spalt begrenzen, der in den Druckraum mündet und diesen mit
der Zuführung verbindet, so daß das Medium in den Druckraum gelangt.
[0006] Das Medium strömt somit von wenigstens einem Zuführkanal durch den Verdrängungskörper
und den Spalt in den Druckraum. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, den Spalt
beliebig eng zu gestalten.
[0007] Es kann hierzu vorgesehen werden, daß der wenigstens eine Spalt durch eine Vertiefung
auf einer Kontaktfläche des Verdrängungskörpers und/oder auf einer korrespondierenden
Kontaktfläche des Rakelkopfes gebildet wird. Eine solche Vertiefung kann mit einfachen
Mitteln in nur geringer Tiefe ausgeführt werden, so daß in der zusammengebauten Lage
ein Spalt mit geringem lichten Spaltmaß entsteht.
[0008] Es ist auch möglich, daß der wenigstens eine Spalt durch Abstandsstücke gebildet
wird, die zwischen die korrespondierenden Kontaktflächen des Verdrängungskörper und
Rakelkopfes angeordnet sind. Solche Abstandstücke können paßgenau und in einer geringen
Dicke gefertigt werden, welche Dicke dann das Spaltmaß definiert. durch beide Maßnahmen
kann ein lichtes Spaltmaß in der zusammengebauten Lage von kleiner als 2,0 mm und
vorzugsweise kleiner als 1,0 mm gebildet werden.
[0009] Es ist möglich, daß der Spalt sich nahezu über die gesamte axiale Länge der Kammer
erstreckt und lediglich durch Auflagebereiche des Verdrängungskörpers auf dem Rakelkopf
unterbrochen ist. Die Auflagebereiche können bei Verdrängungskörper geringer Breite
nur an den axialen Enden des Verdrängungskörpers vorgesehen werden. Bei größeren Breiten
werden auch Auflagebereiche im mittleren Bereich zweckmäßig sein, damit der Verdrängungskörper
exakt parallel und über die gesamte axiale Länge mit gleichem Abstand zur Walzenoberfläche
verläuft.
[0010] Die Zuführung mündet vor dem Spalt in den Verdrängungskörper. Es ist günstig, wenn
die Zuführung eine sich axial erstreckende Ausnehmung im Verdrängungskörper und/oder
Rakelkopf umfaßt, von der der Spalt ausgeht. Dies hat den Vorteil, daß auch bei nur
einer zentralen Zuführung des Mediums in den Verdrängungskörper bereits vor dem Eintritt
in den Druckraum eine Verteilung des Mediums in axialer Richtung erfolgt. Das Medium
staut sich über der gesamten Länge vor dem engen Spalt und kann gleichmäßig in den
Druckraum eintreten. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Spalt im wesentlichen tangential
zur Walze verläuft.
[0011] Die Erfindung betrifft auch eine Druckkammerrakel mit einem besonders leicht zu montierenden
Verdrängungskörper. Hier ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Verdrängungskörper
auf seiner dem Rakelkopf zugekehrten Seite mit hinterschnittenen Nuten versehen sind,
die an eine Einführöffnung angrenzen und in die Bolzen mit korrespondierenden verdickten
Enden eingreifen, die senkrecht zur Hinterschneidung hin- und herbeweglich im Rakelkopf
gelagert und über wenigstens ein Spannmittel fixierbar sind, um den Verdrängungskörper
mit dem Rakelkopf zu verspannen. Damit wird eine feste Montage des Verdrängungskörpers
ohne Verschraubungen im Bereich der Kammer möglich. Ferner ist hiermit in vorteilhafter
Weise eine wesentlich schnellere Montage des Verdrängungskörpers möglich, da in der
Kammer keine Schraubverbindungen mehr gelöst werden müssen.
[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Bolzen
durch den Rakelkopf hindurch, und die Spannmittel sind an der dem Verdrängungskörper
abgekehrten Seite des Rakelkopfes angeordnet. Damit wird eine besonders leichte Montage
des Verdrängungskörpers erreicht. Insbesondere bleiben die Spannmittel stets gut erreichbar
unterhalb des Rakelkopfes, wo sie zudem von austretendem Medium geschützt sind.
[0013] Welche Spannmittel eingesetzt werden, ist grundsätzlich beliebig. Selbstverständlich
können die Bolzen auf der dem Verdrängungskörper abgekehrten Seite auch mit Schrauben
verspannt werden. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Spannmittel motorisch,
hydraulisch oder pneumatisch arbeiten. Dies ist auch dann günstig, wenn der Verdrängungskörper
an mehreren axial beabstandeten Bereichen über die Bolzen verspannbar ist. Grundsätzlich
ist es zweckmäßig, wenn an diesen Bereichen jeweils mindestens ein Bolzen auf der
Seite des Druckraums und auf der Seite des Ablaufraums angeordnet sind.
[0014] Der Verdrängungskörper und Rakelkopf berühren sich über Kontaktflächen, und der Verdrängungskörper
ist in wenigstens eine Montagerichtung, insbesondere parallel zur Walzenachse, hin-
und herverschiebbar, um die Bolzen einführen und in die Hinterschneidungen bewegen
zu können. Es kann vorgesehen werden, daß die Bolzen in der eingebauten Lage die definierte
Ausrichtung des Verdrängungskörpers relativ zur Walze definieren. Der Verdrängungskörper
ist jedoch sehr genau in Bezug auf die Walze auszurichten, um die gewünschten und
definierten Strömungsverhältnisse im Auftragsspalt zu erzielen. Es ist daher zweckmäßig,
wenn der Verdrängungskörper über Führungen in eine Montagerichtung auf dem Rakelkopf
hinund herverschiebbar ist, die den Verdrängungskörper in die Richtung senkrecht zur
Montagerichtung relativ zur Walze ausrichten. Die Montagerichtung verläuft dabei vorzugsweise
parallel zur Walzenachse, während die Führungsmittel eine tangentiale Ausrichtung
des Verdrängungskörpers bewirken. Damit kann die erforderliche genaue Ausrichtung
des Verdrängungskörpers relativ zur Walze erfolgen.
[0015] Es können zudem Distanzstücke vorgesehen sein, die zwischen Verdrängungskörper und
Rakelkopf angeordnet sind, um den Abstand des Verdrängungskörpers zur Walze zu variieren.
Damit kann die Druckkammmerrakel an unterschiedlich viskose Medien und unterschiedliche
Auftragsdicken angepaßt werden.
[0016] Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch eine Druckkammerrakel gemäß der Erfindung,
- Fig. 2
- die Einzelheit X in vergrößerter Darstellungsform,
- Fig. 3
- die Untersicht des Verdrängungskörpers im Bereich der Auflagebereiche, und
- Fig. 4
- eine schematische Längsansicht der Druckkammerrakel, teilweise im Schnitt.
[0017] Die in der Zeichnung dargestellte Druckkammerrakel ist unterhalb einer Walze 11 in
der sogenannten 6-Uhr-Position angeordnet und erstreckt sich in axialer Richtung parallel
zur Walzenachse. Der Maschinenrahmen, der die Druckkammerrakel und die Walze 11 sowie
die anderen Walzen und Aggregate trägt, ist der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung
nicht dargestellt.
[0018] Die Druckkammmerrakel weist einen Rakelkopf 12 sowie eine Dosierrakel 13 und eine
Dichtrakel 14 auf, die an der Walzenoberfläche anliegen und so eine Kammer begrenzen.
Es ist ein sich axial erstreckender Verdrängungskörper 15 vorgesehen, der die Kammer
in einen Druckraum 16 und einen Ablaufraum 17 unterteilt und zwischen sich und der
Walze einen Auftragsspalt 18 begrenzt. Das auf die Walze aufzutragende Medium gelangt
durch den Verdrängungskörper 15 in den Druckraum, strömt durch den Auftragsspalt 18
und benetzt somit die Walze, die ihrerseits ein bahnförmiges Material oder eine andere
Walze benetzt. Überschüssiges Medium wird von der Dosierrakel 13 von der Walze entfernt
und gelangt in den Ablaufraum 17, von dem es entfernt oder im Kreislauf wieder dem
Druckraum zugeführt wird. Insoweit entspricht die Druckkammerrakel einer herkömmlichen
Druckkammerrakel und bedarf keiner weiteren Erläuterung.
[0019] Der Verdrängungskörper 15 und der Rakelkopf 12 berühren sich über Kontaktflächen
19, 20. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß der Rakelkopf 12 im wesentlichen
wannenförmig ausgebildet ist und einen im wesentlichen planen Boden mit den Kontaktflächen
aufweist. Die Kontaktflächen 19, 20 verlaufen vorzugsweise in einer Ebene. Die Kontaktflächen
erstrecken sich axial jeweils auf beiden Seiten einer zentralen Zuführung 21 für das
Medium. In der zusammengebauten Lage liegen die Kontaktflächen 19, 20 des Verdrängungskörpers
15 und des Rakelkopfes 12 dichtend aufeinander. Der Verdrängungskörper und der Rakelkopf
begrenzen zwischen sich druckkammerseitig wenigstens einen Spalt 22, durch den das
Medium durch die Zuführung 21 in den Druckraum 16 gelangt. Dieser Spalt kann durch
Vertiefungen auf der Kontaktfläche des Verdrängungskörpers 15 oder des Rakelkopfes
12 gebildet werden. Hierdurch können beliebig enge Spalte gebildet werden. Dennoch
bleibt die Reinigung einfach, da in der auseinander gebauten Lage die Begrenzungswandungen
des Spaltes frei zugänglich sind.
[0020] Der Spalt 22 kann sich nahezu über die gesamte axiale Länge der Druckkammerrakel
erstrecken und nur endständig durch Auflagebereiche des Verdrängungskörpers auf dem
Rakelkopf begrenzt sein. Bei breiteren Walzen ist es jedoch günstig, wenn mehrere
axiale beabstandete Auflagebereiche 29 vorhanden sind, um ein Durchbiegen des Verdrängungskörpers
relativ zum Rakelkopf zu verhindern. Die Zuführung 21 kann als eine sich axial erstreckende
Ausnehmung im Verdrängungskörper und/oder Rakelkopf ausgebildet sein, in die ein zentraler
oder mehrere Zuführkanäle münden. Das Medium staut sich somit vor dem Spalt 22 und
gelangt gleichmäßig in den Druckraum 16. Vorzugsweise verlaufen die Kontaktflächen
19, 20 des Rakelkopfes und des Verdrängungskörpers im wesentlichen tangential zur
Walze, so daß der Spalt ebenfalls in tangentialer Richtung in den Druckraum mündet.
Damit wird ein homogener Auftrag des Mediums auf die Walze unterstützt.
[0021] Grundsätzlich wird die gesamte Druckkammerrakel bei breiteren Walzen eine Durchbiegung
erfahren. Es ist bekannt, unter dem Rakelkopf 12 einen Querbalken vorzusehen, der
mit einer mittigen Stellschraube diese Durchbiegung kompensieren soll. Die Handhabung
und Einstellung dieser Stellschraube ist jedoch aufwendig. In Fig. 4 der Zeichnung
ist eine andere Lagerung des Rakelkopfes 12 auf einem solchen Querbalken 30 gezeigt.
Es sind zwei Auflager 31 vorhanden, die mit Abstand zum axialen Ende der Druckkammerrakel
den Rakelkopf abstützen. Der Abstand ist so bemessen, daß sich, ausgehend von der
auf den Rakelkopf einwirkenden Flächenlast, eine minimale Durchbiegung ergibt. Diese
Abstände können errechnet werden, und es ist somit möglich, mit einfachen Mitteln
ein relativ starres Gebilde mit geringer Durchbiegung zu schaffen. Der Verdrängungskörper
verläuft somit entlang seiner gesamten axialen Erstreckung nahezu genau parallel zur
Walzenoberfläche, so daß der Auftragsspalt stets das gleiche lichte Spaltmaß aufweist,
wodurch sich ein besonders gleichmäßiger Auftrag des Mediums ergibt. Eine solche Lagerung
ist auch bei oszillierenden Rakelköpfen möglich. Hier ist vorgesehen, daß die Auflager
31 auf einer Linearführung unterhalb des Rakelkopfes hin- und herverschiebbar gelagert
sind und somit der achsparallelen Bewegung des Rakelkopfes folgen können. Die im wesentlichen
von oben wirkende Last wird dennoch gut aufgenommen.
[0022] Der Verdrängungskörper 15 liegt plan auf dem Boden des Rakelkopfes auf. Auf seiner
dem Rakelkopf zugekehrten Unterseite 23 sind hinterschnittene Nuten 24 vorhanden,
die an Einführöffnungen 25 angrenzen. In diese Einführöffnungen passen Bolzen 26,
die mit korrespondierenden verdickten oder abgesetzten Enden 27 in die Hinterschneidungen
eingreifen. Die Bolzen 26 erstrecken sich durch den Rakelkopf hindurch und sind senkrecht
zu den Hinterschneidungen beweglich gelagert. Auf der dem Verdrängungskörper 15 abgekehrten
Seite des Rakelkopfes wirken die Bolzen 26 mit hydraulischen oder pneumatischen Spannzylindern
28 zusammen, die die Bolzen nach unten bewegen und somit den Verdrängungskörper 15
fest mit dem Rakelkopf 12 verspannen. Zum Lösen werden die Spannzylinder entspannt,
und der Verdrängungskörper kann aus der Bolzenführung bewegt und aus der Kammer gehoben
werden. Damit ist eine schnelle und sichere Montage des Verdrängungskörpers im Rakelkopf
möglich. Es können zudem nicht gezeigte Führungsmittel vorgesehen werden, die den
Verdrängungskörper tangential zur Walze fixieren und eine Bewegung nur in axialer
Richtung zulassen. Die hinterschnittenen Nuten sind entsprechend ausgerichtet. Damit
wird eine exakte Positionierung des Verdrängungskörpers 15 zur Bildung des Auftragsspaltes
18 gewährleistet. Vorzugsweise sind die Bolzen und die entsprechenden Nuten zumindest
druckkammerseitig in den Auflagebereichen 29 des Verdrängungskörpers 15 auf dem Rakelkopf
12 angeordnet.
[0023] Es ist offensichtlich, daß mit einer solchen Ausbildung einer Druckkammerrakel eine
wesentlich einfachere Montage des Verdrängungskörpers möglich ist. Auch sind keine
Verschraubungen mehr vorhanden, die sich mit dem Medium zusetzen können und dann sehr
schwer zu reinigen sind. Insbesondere kann ein sehr enger Austrittsspalt für das Medium
in den Druckraum geschaffen werden, so daß eine optimierte Dosierung und homogene
Verteilung des Mediums möglich wird.
1. Druckkammerrakel zum Auftragen eines flüssigen Mediums auf eine rotierende Walze,
welche Druckkammerrakel einen sich axial erstreckenden Rakelkopf (12) aufweist, der
mit jeweils einer sich axial erstreckenden und an der Mantelfläche der Walze anliegenden
Dosierrakel (13) und Dichtrakel (14) in Umfangsrichtung eine Kammer begrenzt, in der
ein sich axial erstreckender Verdrängungskörper (15) unter Bildung eines Druckraums
(16) und eines Ablaufraums (17) und unter Belassung eines Auftragsspaltes (18) zur
Mantelfläche der Walze angeordnet ist, der von dem flüssigen Medium zur Benetzung
der Mantelfläche durchströmt wird, wobei das Medium durch eine Zuführung (21) in den
Druckraum (16) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Verdrängungskörper (15) und Rakelkopf (12) jeweils einander zugekehrte Kontaktflächen
(19, 20) aufweisen, die druckraumseitig zwischen sich wenigstens einen Spalt (22)
begrenzen, der in den Druckraum (16) mündet und diesen mit der Zuführung (21) verbindet,
so daß das Medium in den Druckraum gelangt.
2. Druckkammerrakel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Spalt (22) durch eine Vertiefung auf einer Kontaktfläche (19,
20) des Verdrängungskörpers (15) und/oder auf einer korrespondierenden Kontaktfläche
(19, 20) des Rakelkopfes (12) gebildet wird.
3. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Spalt durch Abstandsstücke gebildet wird, die zwischen die korrespondierenden
Kontaktflächen des Verdrängungskörper und Rakelkopfes angeordnet sind.
4. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (22) sich nahezu über die gesamte axiale Länge der Kammer erstreckt und
lediglich durch Auflagebereiche des Verdrängungskörpers auf dem Rakelkopf unterbrochen
ist.
5. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lichte Spaltmaß in der zusammengebauten Lage kleiner als 2,0 mm und vorzugsweise
kleiner als 1,0 mm ist.
6. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (21) eine axiale Ausnehmung im Verdrängungskörper und/oder Rakelkopf
umfaßt, von der der Spalt (22) ausgeht.
7. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (22) im wesentlichen tangential zur Walze (11) verläuft.
8. Druckkammerrakel zum Auftragen eines flüssigen Mediums auf eine rotierende Walze,
welche Druckkammerrakel einen sich axial erstreckenden Rakelkopf (12) aufweist, der
mit jeweils einer sich axial erstreckenden und an der Mantelfläche der Walze anliegenden
Dosierrakel (14) und Dichtrakel (13) in Umfangsrichtung eine Kammer begrenzt, in der
ein sich axial erstreckender Verdrängungskörper (15) unter Bildung eines Druckraums
(16) und eines Ablaufraums (17) und unter Belassung eines Auftragsspaltes (18) zur
Mantelfläche der Walze angeordnet ist, der von dem flüssigen Medium zur Benetzung
der Mantelfläche durchströmt wird, wobei das Medium durch eine Zuführung (21) in den
Druckraum geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (15) auf seiner dem Rakelkopf (12) zugekehrten Seite (23)
mit hinterschnittenen Nuten (24) versehen sind, die an eine Einführöffnung (25) angrenzen
und in die Bolzen (26) mit korrespondierenden verdickten Enden (27) eingreifen, die
senkrecht zur Hinterschneidung hin- und herbeweglich im Rakelkopf (12) gelagert und
über wenigstens ein Spannmittel (28) fixierbar sind, um den Verdrängungskörper mit
dem Rakelkopf zu verspannen.
9. Druckkammerrakel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bolzen (26) durch den Rakelkopf (12) hindurch erstrecken und die Spannmittel
an der dem Verdrängungskörper (15) abgekehrten Seite des Rakelkopfes angeordnet sind.
10. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel motorisch, hydraulisch oder pneumatisch arbeiten oder Spannschrauben
umfassen.
11. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper an mehreren axial beabstandeten Bereichen über die Bolzen
verspannbar ist, und daß an diesen Bereichen jeweils mindestens ein Bolzen auf der
Seite des Druckraums und auf der Seite des Ablaufraums angeordnet sind.
12. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper auf Kontaktflächen in wenigstens eine Montagerichtung, insbesondere
parallel zur Walzenachse, hin- und herverschiebbar ist, um die Bolzen einführen und
in die Hinterschneidungen bewegen zu können.
13. Druckkammerrakel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper über Führungen in eine Montagerichtung auf dem Rakelkopf hin-
und herverschiebbar ist, die den Verdrängungskörper in die Richtung senkrecht zur
Montagerichtung relativ zur Walze ausrichten.
14. Druckkammerrakel nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Distanzstücke vorgesehen sind, die zwischen Verdrängungskörper und Rakelkopf angeordnet
sind, um den Abstand des Verdrängungskörpers zur Walze zu variieren.