DE19843733A1

DE19843733A1 - Rakelvorrichtung

Info

Publication number: DE19843733A1
Application number: DE19843733A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Mendez-Gallon
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-03-30
Also published as: US6319320B1; FI19992036L

Abstract

Bei einer Rakelvorrichtung für die Beschichtung laufender Warenbahnen, insbesondere aus Papier oder Karton, sind erfindungsgemäß Mittel (10, 10a, 10b) vorgesehen, mit denen eine Gegenkraft (F¶G¶) gegen die Kraft (F¶1¶) der Belastungseinrichtung (12) aufbringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rakelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der Praxis der Beschichtung von Warenbahnen, insbesondere aus Papier oder Karton hinlänglich bekannt.

In diesem Zusammenhang wird auf die DE 32 36 991 und DE 33 11 081 hingewiesen.

Bisher mußten mit den o. g. Vorrichtungen für unterschiedliche, aufzutragende Medien, d. h. für z. B. unterschiedliche Viskositäten der Medien auch jeweils unterschiedliche Rakelstäbe, also Rakelstäbe mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlichen Anpreßbedingungen eingesetzt werden.

Das erforderte zum einen, einen hohen Aufwand an Bereitstellungskapazität dafür und zum anderen mußte für jeden neu gewählten Rakelstabdurchmesser die Anpreßkraft an die laufende Oberfläche neu bestimmt und eingestellt werden.

Es soll hierbei erwähnt sein, daß die laufende zu beschichtende Oberfläche bei direktem Auftrag die Warenbahn selbst ist und bei indirektem Auftrag eine Auftragswalze ist, welche das aufgetragene Medium an die Warenbahn überträgt. Um eine ausreichend gute Abdeckqualität auf der Warenbahn zu erreichen, war bisher außerdem notwendig das Medium in erheblichem Überschuß vorzudosieren, der dann mittels Rakelelement auf das erforderliche Strichgewicht abgerakelt wurde.

In der Regel wurden 90 bis 95% der auf die laufende Oberfläche vordosierten Menge abgerakelt und abgeführt.

Damit dieser Überschußauftrag bewerkstelligt werden konnte, mußte stets ein hoher Dosierdruck in der Dosierkammer aufrechterhalten werden.

Es versteht sich, daß dazu eine hohe Pumpenleistung (für das Zuführen und das Abführen) notwendig war.

Zum Abrakeln wurden zumeist gerillte Rakelstäbe verwendet, die auf Grund der Möglichkeit der volumetrischen Dosierung besser geeignet waren. Diese Stäbe sind aber aufwendiger in der Herstellung und Wartung. Außerdem unterliegen sie einem wesentlich höheren Verschleiß als glatte Rakelstäbe.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin eine solche Rakelvorrichtung zu schaffen, mit der mit geringem technischen Aufwand die genannten Nachteile vermieden werden können.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungsvarianten ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Erfinder hat erkannt, daß durch Vorsehen einer Gegenkraft F_G in der Dosierkammer eine solche Kraft entgegen der Kraft F₁ der Rakelstabanpressung aufbaubar ist, daß die Rakelbelastung nicht mehr allein ausschlaggebend für das einzustellende Strichgewicht auf der Warenbahn sein muß.

Die Kraft F₁ ist abhängig vom Druck im einem Druckschlauch der z. B. die Rakelanpressung ausführt. Diese Kraft F₁ wird gemäß folgender Formel bestimmt:

F₁= F_H+ F_G,

wobei F_H die hydrodynamische Kraft ist, welche das Streichmedium auf den Rakelstab in der Dosierkammer ausübt. Die hydrodynamische Kraft ist abhängig von der Viskosität des Beschichtungsmediums, dem Rakelstabdurchmesser und der Maschinengeschwindigkeit.

Es überlagern sich auf vorteilhafte Weise Vorspannkraft F₁ und die hydrodynamische Kraft F_H. Dadurch ist die Anpresskraft F₁ des Rakelelements feinfühliger einstellbar als bisher.

Als Mittel für das Aufbringen der Gegenkraft F_G können verschiedene Elemente Verwendung finden. So ist es beispielsweise möglich, eine Fest-Loslager-Paarung gemäß Anspruch 7 einzusetzen.

Es ist aber besonders vorteilhaft, ein Vorspannblech gemäß der Ansprüche 2 bis 4 zu wählen. Ein solches Vorspannblech ist sehr einfach herstell- und bereitstellbar.

Je nach gewählter Dicke des Vorspannbleches können unterschiedliche Vorspannkräfte bei konstanten geometrischen Verhältnissen der Rakelvorrichtung wirken, so daß man nun für jedes beliebige Streichmedium nur noch mit einer einzigen Einheitsgröße eines Rakelstabes auskommt und dadurch auch nur noch eine einzige Größe des, den Rakelstab aufnehmbaren Rakelbettes notwendig ist. Der Durchmesser des Rakelstabes beträgt beispielsweise nur noch ca. 20 mm.

Bevorzugt kann erfindungsgemäß ein Rakelstab mit glatter Außenfläche verwendet werden. Dieser ist wie vorstehend schon beschrieben leichter herstellbar und verschleißt weit weniger als gerillte oder mit Draht umwickelte Stäbe.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Notwendigkeit der Aufrechterhaltung des Druckes in der Dosierkammer nicht mehr zwingend ist.

Ausschlaggebend für das benötigte Strichgewicht und einer gleichmäßigen Abdeckung der Warenbahn ist nur noch das Zuführen der erforderlichen Menge an Streichmedium.

Damit hat man die Voraussetzungen für einen sogenannten 1 : 1 Auftrag geschaffen. Mit anderen Worten: Es braucht nur die Menge zugeführt werden, die tatsächlich benötigt wird, ohne daß ein hohes Maß an Überschuß abgerakelt und abgeführt werden muß.

Es bedeutet für die Zukunft eine erhebliche Einsparung an apparativem Aufwand, Pumpenleistung, Streichmedium und Bedienaufwand.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einer Figur erläutert werden.

In der Figur ist eine Rakelvorrichtung in der Seitenansicht schematisch dargestellt, wobei nur das Rakelbett und die Halterung, der besseren Übersichtlichkeit wegen, im Schnitt dargestellt sind.

Alle dargestellten Bauteile sind der Breite der zu behandelnden Warenbahn (die bis zu 10 m und mehr betragen kann) angepaßt, also maschinenbreit, ausgeführt.

Mit 1 ist eine laufende Ober- oder auch Gegenfläche beziffert, welche wie in der Beschreibungseinleitung schon ausgeführt, entweder die zu beschichtende Warenbahn oder die Auftragswalze sein kann.

Die Laufrichtung L ist mit einem Pfeil dargestellt. Gegen die laufende Oberfläche 1 ist ein Rollrakel bzw. Rakelstab 2 angestellt.

Dieser Rakelstab 2, der bevorzugt eine glatte Oberfläche aufweist, wird von einem Rakelbett 3 getragen. Das Rakelbett 3 wiederum wird von einer blattfederartigen Klinge 4 getragen.

Die Klinge 4 selbst ist in einer Halterung 5 eingespannt und mittels Druckschlauch 6 festklemmbar.

Gleichfalls in der Halterung 5 ist ein Mittel 10 zum Aufbringen der Gegenkraft F_G in Form eines Vorspannbleches 10a, vorzugsweise aus Federstahl, festgeklemmt. Mit seinem oberen freien Ende liegt es am Rakelbett 3 unterhalb des Rakelstabes 2 lose an.

Das Vorspannblech ist leichter auswechselbar als ein Rakelstab. Es läßt sich leicht reinigen und unterliegt kaum einem Verschleiß.

Es begrenzt gemeinsam mit dem Rakelstab 2, Teile des Rakelbettes 3, der laufenden Oberfläche 1 sowie nicht dargestellten stirnseitigen Wänden eine Dosierkammer 11, in der das aufzutragende Medium M (gemäß der Pfeilrichtung in der Figur) zum Rakelstab 2 gefördert wird.

Der Abstand x zwischen dem Anlagepunkt der Vorspannklinge bzw. Vorspannblech 10a am Rakelbett 3 und der Klinge 4 sollte nicht weniger als die Größe des Radius des Rakelstabes 2 betragen, um eine ausreichend große Vorspannkraft (F_G) wirken zu lassen.

Die Größe der Vorspannkraft wird durch die Wahl der Dicke des Vorspannbleches bestimmt. Die Dicke des Bleches 10a sollte maximal 3 mm betragen.

Je dicker das Vorspannblech ist, desto größer ist die der Rakelstabanpressung (F₁) entgegengesetzte Kraft (F_G) und damit für niedrig-viskose Medien einsetzbar.

Es soll noch erwähnt werden, daß selbstverständlich auch andere Gegenkraft F_G- erzeugende Mittel eingesetzt werden können, beispielsweise eine mit 10b bezifferte und gestrichelt in die Figur eingezeichnete Fest-Loslager-Einspannung der Klinge 4.

Um den Rakelstab 2 an die laufende Oberfläche 1 anpressen zu können ist wenigstens eine Anpreßeinrichtung 12 vorhanden. In der Regel verwendet man aber eine Vielzahl von über die Maschinenbreite verteilt angeordneten Einrichtungen 12 mit denen zonenweise unterschiedliche Anpreßkräfte F₁ gegen die Vorspannkraft F_G und dem vorhandenen hydraulischen Druck F_H in der Dosierkammer einstellbar sind.

Die genannten Anpreßeinrichtungen sind ausreichend bekannt. Dafür kommen beispielsweise Druckschläuche mit einem Innendruck P₁ in Betracht, die durchgehend oder in einzelne Druckkissen unterteilt sind. Weiterhin finden an sich bekannte Verstellspindeln oder anderweitige Aktuatoren Verwendung und sollen deshalb hier nicht weiter erläutert werden.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden auf einfache Weise

- verbesserte Anpressbedingungen an den Rakelstab
- wesentlich vereinfachte Verfügbarkeit von Rakelstäben
- Strichauftrag ohne bzw. mit nur geringstem Überschuß
- einfachere Reinigungs- und Wartungsarbeiten
- Bedienerfreundlichkeit sowie
- wesentliche Energieeinsparung aufgrund verringerter Pumpenleistung

ermöglicht.

Erwähnt soll noch werden, daß sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl für einen einseitigen Auftrag als auch für beidseitiges Beschichten einsetzen läßt.

Claims

1. Rakelvorrichtung für die Beschichtung laufender Warenbahnen, insbesondere aus Papier oder Karton mit einem flüssigen bis pastösen Medium mit

a) einem Rakelstab (2), der in einem Rakelbett (3) aufgenommen ist
b) wenigstens einer Belastungseinrichtung (12), die den Rakelstab (2) an eine laufende Oberfläche (1) anpreßt
c) einer Halterung (5) für eine blattfederartige Klinge (4), die das Rakelbett (3) trägt
d) einem Druckschlauch (6), der die Klinge (4) in der Halterung (5) festklemmt und bei dessen Entlastung wieder freigibt,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) Mittel (10) vorgesehen sind, mit denen eine Gegenkraft (F_G) gegen die Kraft (F₁) der Belastungseinrichtung (12) aufbringbar ist
b) Die Kraft (F₁) durch die Formel
F₁= F_H + F_G gegeben ist, wobei F_H die hydrodynamische Kraft ist, welche das Beschichtungsmedium auf dem Rakelstab (2) ausübt.

2. Rakelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (10) zur Aufbringung der Gegenkraft (F_G) ein über die gesamte Breite des Rakelbettes (3) sich erstreckendes Vorspannblech (10a) vorgesehen ist, welches an seinem unteren Ende in der Halterung (5) fixiert und mittels Druckschlauch (6) festklemmbar ist und an seinem oberen freien Ende am Rakelbett (3) unterhalb des Rakelstabes (2) lose anliegt.

3. Rakelvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannblech (10a) im wesentlichen mit dem Rakelstab (2) bzw. Rakelbett (3) und der laufenden Oberfläche (1) eine Dosierkammer (11) für das aufzutragende Medium (M) begrenzt.

4. Rakelvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagepunkt des Vorspannbleches (10) am Rakelbett (3) in einem Abstand x zur das Rakelbett (3) tragenden Klinge (4) angeordnet ist, der wenigstens dem Radius des Rakelstabes (2) entspricht.

5. Rakelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannblech (10) auswechselbar in verschiedenen Dicken bis zu 3 mm ausgeführt ist.

6. Rakelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (10) zur Aufbringung der Gegenkraft (F_G) eine im Bereich zwischen Druckschlauch (6) und Rakelbett (3) angeordnete und die Klinge (4) einspannende Fest-Loslager-Paarung (10b) vorgesehen ist.

7. Rakelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rakelstab (2) eine glatte Oberfläche aufweist.