[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder
pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere eine Faserstoffbahn
aus Papier oder Karton, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Gattungsgemäße Vorrichtungen werden üblicherweise im Rahmen von Streichmaschinen
eingesetzt, um die laufende Materialbahn ein- oder beidseitig mit einem oder mehreren
Auftragswerken und mit einer oder mehreren Schichten des Auftragsmediums zu behandeln.
Als Auftragsmedium kommt dabei pigmenthaltige Streichfarbe, Leim, Stärke oder eine
Imprägnierflüssigkeit in Frage.
[0003] Beim sogenannten direkten Auftrag wird das flüssige bis pastöse Medium von einer
Auftragseinrichtung direkt auf die Oberfläche der laufenden Materialbahn aufgetragen.
Die Materialbahn umschlingt während des Auftrages eine umlaufende Gegenfläche, beispielsweise
ein endloses Stützband oder eine Stützwalze (auch als Gegenwalze bezeichnet) und wird
dadurch gestützt.
[0004] Während des Betriebes einer solchen Vorrichtung treten an den bewegten Oberflächen,
also der laufenden Materialbahn und der Stützfläche Luftgrenzschichten auf, in denen
die Luft mitgeschleppt wird. Mit steigender Betriebsgeschwindigkeit, die heute ca.
2000 m/min betragen kann, wächst der Einfluss der Luft und es kommt oftmals zu Problemen.
Die Luft kann dabei so stark zwischen die Materialbahn und die Stützfläche gezogen
werden, dass die Materialbahn den Kontakt zur Stützfläche teilweise oder gänzlich
verliert. Das führt dazu, dass beispielsweise angetriebene Walzen das Antriebsmoment
nicht korrekt auf die Materialbahn übertragen. Außerdem lassen sich eingestellte Bahnzüge
nicht richtig einstellen.
[0005] Nicht angetriebene Walzen oder Stützbänder laufen nicht korrekt mit und es kann zonenweise
zu erhöhtem Verschleiß oder Ablagerungen auf den Stützflächen oder auch zu Bahnabrissen
kommen.
[0006] Eine besonders negative Auswirkung des Einflusses der Luftgrenzschicht besteht darin,
dass bei Nip-bildenden Konstellationen sowohl die Materialbahn, als auch die Stützfläche
Luft einschleppen und sich beide Luftgrenzschichten ergänzen und verstärken. Sie wirken
in der gleichen Richtung und verursachen im keilförmigen Einlaufnip (Einlaufzwickel)
einen erheblichen Druckaufbau.
[0007] Ein Teil der mitgeschleppten Luft weicht vor dem Nip seitlich nach außen aus. Aber
mit steigenden Maschinenbreiten, die 10m und mehr betragen können, ist die kaum möglich.
Deshalb entstehen Lufttaschen, vorzugsweise in der Mitte der Auftragsvorrichtung bzw.
der Streichmaschine, die sehr instabil sind und von der die Luft kaum entweichen können.
[0008] Derartige Lufttaschen wirken sich an der Auftragsvorrrichtung natürlich sehr ungünstig
aus, da die Materialbahn nicht über ihre gesamte Breite hinweg gleichmäßig genug die
Auftragsvorrichtung passiert und dadurch die sich die Qualität des Auftrages auf die
Materialbahn verschlechtert. Diese negativen Auswirkungen versucht man zu vermeiden.
[0009] Die besagten Lufttaschen bzw. Blasen konnten in der Vergangenheit durch Einstellung
von hohen Bahnzügen etwas minimiert werden. Die hohen Bahnzüge führten aber oft zu
Bahnabrissen, die ja ebenfalls äußerst unerwünscht sind.
[0010] In der US 5,506,005 ist eine Lösung angegeben, mit der das Problem durch Variation
des Umschlingungswinkels der Materialbahn um eine Stützwalze gelöst werden soll.
[0011] Je größer allerdings der Umschlingungswinkel gewählt ist, um so größer ist die Gefahr,
dass sich bis zur Erreichung der Auftragsvorrichtung erneut Luftgrenzschichten ausbilden
können. Je geringer der Umschlingungswinkel ist, desto mehr Luft wird eingeschleppt.
[0012] Aus der DE-A1 19702605 ist eine Vorrichtung mit einer Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung
bekannt, mit der sowohl die von der Materialbahn als auch von einer Stützwalze mitgeschleppte
Luftgrenzschicht vermieden werden soll. Die besagte Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung
ist im Einlaufzwickel zwischen Materialbahn und Stützwalze angeordnet.
Die beschriebene Luftgrenzschicht- Entfernungseinrichtung umfasst unter anderem auch
eine Luftgrenzschicht-Absaugeinrichtung. In einer anderen Variante umfasst sie eine
Blaseinrichtung, die ein gasförmiges Medium ausstößt. Die Ausströmoffnung ist dabei
so gerichtet, dass das gasförmige Medium im wesentlichen entgegen der Drehrichtung
von Stützwalze und Materialbahn bläst. In einer weiteren Variante bläst das gasförmige
Medium auch in entgegen gesetzter Richtung (also in Drehrichtung der Walze und der
Materialbahn) in den Einlaufzwickel hinein. Zusätzlich ist in einer Variante noch
ein Umlenkblech vorhanden, welches die eingeblasene Gasmenge umlenkt und nun entgegen
der Drehrichtung der Stützwalze und der Laufrichtung der Materialbahn aus dem Einlaufzwickel
führt, wodurch das Eintreten der Luftgrenzschicht verhindert wird.
[0013] Es ist aber zu befürchten, dass sich trotz der genannten Maßnahmen die Luftgrenzschicht
sehr schnell wieder aufbaut. Dies geschieht besonders schnell bei den bereits angesprochenen,
heutigen hohen Laufgeschwindigkeiten der Materialbahn und den großen Dimensionen der
Maschinen, in denen die Materialbahn hergestellt und/oder veredelt wird.
[0014] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Vorrichtung weiter zu entwickeln, die mit nur geringem apparativem Aufwand die dem
Stand der Technik anhaftenden Nachteile vermeidet.
[0015] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Danach weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine, bezogen auf
die Drehrichtung des Stützgliedes vor dem Auftragswerk angeordnete Einrichtung zur
Entfernung, zumindest aber Schwächung einer vom Stützglied und/oder der Materialbahn
mitgeführten Luftgrenzschicht auf, wobei die Einrichtung selbst als ebenes, flaches
und flexibles (elastisches bzw. biegsames) Streifenelement ausgebildet ist. Das Streifenelement
ist nach Art einer Klinge oder eines Blattes ausgebildet und erstreckt sich quer zur
Bahnlaufrichtung. In seiner Länge ist es mindestens an die Breite des Auftragswerkes
angepasst.
[0016] Im Idealfall berührt das Streifenelement während des Betriebes der Vorrichtung nicht
die Stützfläche und die Materialbahn.
[0017] Das Streifenelement, welches relativ zu den bewegten und Luftgrenzschicht einschleppenden
Flächen der Materialbahn und der Stützfläche steht und zudem noch tief in den Einlaufzwickel
hineinragt, bremst diese Luftgrenzschichten ab, wodurch sich die Luftgrenzschichten
beruhigen.
[0018] Am Streifenelement beträgt die Geschwindigkeit der Luftgrenzschicht sogar nur noch
0 m/sec. Die vorher aufgebaute Luftgrenzschicht wird also deutlich schmaler und langsamer.
Dies erfolgt auf beiden Längsseiten des Streifenelementes. Die Grenzschichten von
Stützfläche und Materialbahn können sich somit nicht mehr gegenseitig verstärken.
Außerdem erfolgt dadurch eine Druckreduzierung im Einlaufzwickel.
[0019] Die neben den Streifenelement in den Einlaufzwickel eintretende Luft wird gezwungen,
auf derselben Seite des Streifenelementes zurückzuströmen. Dadurch wird weiter zuströmende
Luft zusätzlich abgebremst und vom Auftragsort zurück gehalten.
[0020] Außerdem wird ein Aufschwimmen der Materialbahn auf der Stützfläche verhindert. Während
des gesamten Betriebes der Vorrichtung bleibt dadurch der Kontakt der Materialbahn
zur Stützfläche gewährleistet. Dies wirkt sich hinsichtlich einer gewünschten gleichmäßigen
Auftragsschicht über die gesamte Breite und Länge der Bahn äußerst positiv aus.
[0021] Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt das Fahren höherer Betriebsgeschwindigkeiten,
größere Bahnbreiten und erlaubt auch größere Freiheiten bei der Wahl des Umschlingungswinkels
der Materialbahn um die Stützfläche.
[0022] Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
[0023] Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert
werden.
Es zeigen:
[0024]
Figur 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung
Figur 2 eine alternative Variante zu der in Figur 1 gezeigten Ausführung
[0025] In der
Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum direkten Auftragen eines flüssigen bis
pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn 2, bestehend aus Papier dargestellt.
[0026] Die Vorrichtung 1 umfasst eine von der Materialbahn 2 teilweise umschlungene Stützwalze
3, welche eine der Stützwalze 3 zugewandte Bahnseite 2.2 stützt. Als Stützwalze 3
könnte ebenso ein endloses Stützband vorgesehen sein. Die hier vorgesehene Stützwalze
3 bildet mit ihrer Stützwalzenoberfläche 3a und der Materialbahnseite 2.2 einen sich
keilförmig verjüngenden Einlaufzwickel Z
E und einen Auslaufzwickel Z
A.
[0027] Die Drehrichtung der Walze 3 ist in
beiden Figuren durch einen Pfeil P angedeutet. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 ein der Stützwalze
3 zugeordnetes Auftragswerk 4 zum Beschichten der von der Stützwalze 3 abgewandten
Bahnseite 2.4 mit Streichmedium M. Dem Auftragswerk 4 ist in Laufrichtung L der Materialbahn
2 eine Rakeleinrichtung 5 nachgeordnet, mit der das zuvor im Überschuss aufgebrachte
Medium M auf das gewünschte Strichgewicht gebracht wird. Im Fall eines 1:1-Auftrages,
wo jene Streichmenge aufgebracht wird, die auch auf der Materialbahn 2 verbleiben
soll, dient die Rakeleinrichtung 5 nur der Vergleichmäßigung der aufgebrachten Schicht.
Beim 1:1-Auftrag braucht aber auch gar keine Rakeleinrichtung 5 vorhanden sein. Im
vorliegenden Beispiel ist als Auftragswerk 4 eine Freistrahldüseneinrichtung und als
Rakelelement eine Rakelklinge 5.1 gewählt. Es versteht sich, dass auch andere bekannt
Auftragswerksarten und Rakelelemente Einsatz finden können.
[0028] Bezogen auf die Drehrichtung der Stützwalze 3 ist vor dem Auftragswerk 4 eine sich
über die gesamte Maschinenbreite erstreckende Einrichtung 6 zur Schwächung bzw. Verhinderung
von mit der Materialbahn 2 und der Stützwalze 3 eingeschleppten Luftgrenzschicht LG
vorgesehen. Die jeweils zu betrachtenden Grenzschichten LG sind der besseren Übersichtlichkeit
wegen nur in der
Figur 1 mit gestrichelter Linie angedeutet.
[0029] Die Einrichtung 6 umfasst ein maschinenbreites Streifenelement 6.1, welches sich
in enger Wirknähe zu mindestens einer der Flächen 2.2 oder 3a befindet. Das Streifenelement
6.1 ragt dazu mit seiner stromabwärtigen Seite 6.2 tief in den Einlaufzwickel Z
E hinein, ohne die Stützoberfläche 3a und die Materialbahnseite 2.2 während des Betriebes
der Vorrichtung 1 zu berühren.
[0030] Um dies besser bewerkstelligen zu können, ist das Streifenelement 6.1 mit einem vorzugsweise
beidseitig angeschrägten stromabwärtigen Ende 6.2 versehen. Außerdem weist das Streifenelement
6.1 eine konstante und geringe Dicke d auf. Dadurch ist es flexibel, biegsam und kann
federn.
[0031] Das Streifenelement darf durch die Schwerkraft oder andere Einflüsse vor der Inbetriebnahme
eine andere als die gezeigte Form annehmen. Es darf also durchhängen und die Materialbahn
2 berühren und streifen (siehe in
Figur 1 getrichelte Linienführung des Elementes 6.1). Erst im Betrieb der Vorrichtung 1 stellt
sich die gewünschte Lage und eine überwiegende Kontaktlosigkeit zur besagten Walze
3 und der Materialbahn 2 ein.
[0032] Die Relativposition, der Winkel zur Materialbahn und der Walze 3 und/oder die Breite
b des Streifenelementes 6.1 sind einstellbar. Dadurch kann eine optimale Betriebseinstellung
realisiert werden. Deshalb ist auch das Streifenelement 6.1 schwenkbar gelagert und
außerdem verschränkbar, was der Doppelpfeil in
Figur 2 andeuten soll.
[0033] Das Streifenelement 6.1 ist vorzugsweise lösbar und nachstellbar an einem schwenkbaren
Träger 7 befestigt.
[0034] Aus Figur 1 ist außerdem entnehmbar, dass das Streifenelement 6.1 an seinem stromaufwärtigen
Ende 6.3 auf einem Stützelement 8 lagert. Dieses Stützelement 8 ist ebenfalls wie
das Streifenelement 6.1 streifenförmig ausgebildet. Das Streifenelement 6.1 ist gemeinsam
mit dem Stützelement 8 am Träger 7 befestigt. Eine Klemmung mit speziellen Klemmelementen
7.1 (siehe
Figur 1) am Träger 7 ist dafür effektiv.
[0035] Sehr vorteilhaft ist, wenn als Material für das Streifenelement 6.1 und für das Stützelement
8 dasselbe gewählt wird, da hierdurch ein identisches Temperaturverhalten gewährleistet
wird. Das Stützelement 8 ist aus Stabilitätsgründen etwas dicker als das Streifenelement
ausgebildet.
[0036] In
Figur 2 ist angedeutet, dass das Streifenelement 6.1 Noppen 9 aufweist (das können eine Reihe
von hintereinander angeordnete Einzelnoppen oder auch eine durchgängige Noppe sein)
, die in einer durchgängigen, maschinenbreiten Nut 10 im Träger 7 eingreifen. Das
Streifenelement 6.1 ist also nur im Träger 7 eingehängt. Diese einfache Ausführung
ist möglich, da das Streifenelement 6.1 nicht wie eine anzupressende Streichklinge
momentenfest geklemmt sein muss. Die Noppen 9 und die Nut 10 können selbstverständlich
auch im jeweils anderen Bauteil vorhanden sein. Diese Ausführung bzw. das Einhängen
ermöglicht ein sehr schnelles Auswechseln des Streifenelementes.
[0037] Es soll erwähnt sein, dass das Streifenelement 6.1 in einer Kosten-sparenden Variante
auch ohne Vorsehung des Trägers 7 und des Stützelementes 8 die Vorrichtung 1 überspannen
kann. Die stirnseitigen Ränder des Streifenelementes sind in diesem (nicht dargestellten)
Fall außerhalb der Vorrichtung, zum Beispiel an Stuhlungsteilen, befestigt.
[0038] Wie schon beschrieben, sollte das Streifenelement 6.1 und das Stützelement 8 aus
demselben Material bestehen. Dafür ist Metall, vorzugsweise Edelstahl oder auch Kunststoff,
vorzugsweise faserverstärktes Material am geeignetsten.
[0039] Vorteilhaft ist es außerdem, wenn das Streifenelement 6.1 wenigstens teilweise, zumindestens
sein stromabwärtiges Ende 6.2 aus verschleißfestem Material und/oder einem Material
mit geringem Reibfaktor, wie PTFE (Polytetrafluorethylen) besteht oder damit beschichtet
ist.
[0040] Darüber hinaus weist das Streifenelement 6.1 eine Dicke d von 0,1 bis 5 mm auf, wobei
die Dicke d bei einer Ausführung in Kunststoff vorzugsweise 0,3 bis 2 mm und bei einer
Metallausführung vorzugsweise 0,1 bis 1 mm beträgt.
[0041] Die Breite b des Streifenelementes 6.1 beträgt ca. 20 - 60% des Durchmessers der
vorhandenen Stützwalze 3.
[0042] Die Wirkung des als Beruhigungselement wirkenden Streifenelementes 6.1 wird erhöht,
wenn dessen stromabwärtiges Ende 6.2 im Einlaufzwickel Z
E dort endet, wo ein solcher Abstand a zwischen Stützglied-Oberfläche 3a und Materialbahn
2 besteht, der dem 2 bis 6-fachen der Dicke d des Streifenelementes 6.1 entspricht.
[0043] An diesem Punkt kann das Streifenelement 6.1 am weitesten in den Zwickel Z
E hineinragen und wird dennoch nicht mit in den Nip N eingezogen.
1. Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine
laufende Materialbahn (2), insbesondere eine Faserstoffbahn aus Papier oder Karton,
umfassend
- eine von der Materialbahn (2) teilweise umschlungene drehbare Stützfläche (3), wie
beispielsweise ein Stützband oder eine Stützwalze, welche eine der Stützfläche (3)
zugewandte Seite (2.2) der Materialbahn (2) stützt, wobei die Oberfläche (3a) der
Stützfläche (3) und die Materialbahn (2) einen sich keilförmig verjüngenden Einlaufzwickel
(ZE) und einen Auslaufzwickel (ZA) bilden,
- wenigstens ein der Stützfläche (3) zugeordnetes Auftragswerk (4) zum Beschichten,
Leimen oder Pigmentieren einer der Stützfläche (3) abgewandten Seite (2.4) der Materialbahn
(2) mit dem Medium (M),
- eine, bezogen auf die Drehrichtung der Stützfläche (3) vor dem Auftragswerk (4)
angeordnete Einrichtung (6) zur Entfernung, zumindest aber Schwächung einer von der
Stützfläche (3) und/oder der Materialbahn (2) mitgeführten Luftgrenzschicht (LG),
wobei
- die Einrichtung (6) zwischen der Oberfläche (3a) und der der Stützfläche (3) zugewandten
Seite (2.2) der Materialbahn (2) im Einlaufzwickel (ZE) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung (6) als ebenes, flaches und elastisches (biegsames, flexibles) Streifenelement
(6.1) ausgebildet ist, welches
- sich quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckt,
- mindestens der Breite des Auftragswerkes (4) angepasst ist und
- mit seiner stromabwärtigen Seite (6.2) tief in den Einlaufzwickel (ZE) hineinragt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) eine konstante und geringe Dicke d aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) ein doppelseitig angeschrägtes stromabwärtiges Ende (6.2)
aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) schwenkbar gelagert und verschränkbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) vorzugsweise lösbar und/oder nachstellbar an einem schwenkbaren
Träger (7) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) an seinem stromaufwärtigen Ende (6.3) auf einem Stützelement
(8) lagert, welches vorzugsweise ebenfalls wie das Streifenelement (6.1) eine Streifenform
aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) gemeinsam mit dem Stützelement (8) am Träger (7) befestigt,
insbesondere mit Einrichtung (7.1) geklemmt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) am Träger (7) durch Noppen (9) in einer maschinenbreiten
Nut (10) des Trägers (7) eingehängt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) ohne Vorsehung des Trägers (7) und/oder des Stützelementes
(8) die Vorrichtung (1) überspannt und außerhalb der Vorrichtung (1) an seinen beiden
Stirnseiten befestigbar ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) und/oder das Stützelement (8) aus demselben Material, insbesondere
aus Metall, vorzugsweise Edelstahl oder aus Kunststoff, vorzugsweise einem faserverstärktem
Material gefertigt sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) wenigstens teilweise, zumindestens sein stromabwärtiges
Ende (6.2), aus verschleißfestem Material und/oder Material mit geringem Reibfaktor,
wie PTFE, besteht oder damit beschichtet ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) eine Dicke d von 0,1 bis 5 mm aufweist, wobei die Dicke
d bei einer Ausführung in Kunststoff vorzugsweise 0,3 bis 2 mm und bei einer Metallausführung
vorzugsweise 0,1 bis 1 mm beträgt.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Streifenelement (6.1) eine Breite b aufweist, die ca. 20 - 60% des Durchmessers
einer vorhandenen Stützwalze (4) entspricht.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das stromabwärtige Ende (6.2 ) des Streifenelementes (6.1) im Einlaufzwickel (ZE) endet, wo ein solcher Abstand a zwischen der Oberfläche (3a) der Stützfläche (3)
und der Materialbahn (2) besteht, der dem 2 bis 6-fachen der Dicke d des Streifenelementes
(6.1) entspricht.