EP1367174B1

EP1367174B1 - Auftragsvorrichtung

Info

Publication number: EP1367174B1
Application number: EP03017779A
Authority: EP
Inventors: Richard Bernert; Benjamin Dr. Méndez-Gallon; Manfred Ueberschär
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: EP1272709A1; ATE259449T1; ATE294893T1; EP1367174A1; CA2403002A1; US7192485B2; US20030145785A1; EP1272709B1; DE10012257A1; JP2003527236A; US20040237885A1; DE50101474D1; DE50106150D1; WO2001068981A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium mittels eines Auftragswerks auf einen laufenden Untergrund gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Obgleich die vom Untergrund mitgeführte Luftgrenzschicht auch bei anderen Typen von Auftragswerken das Auftragsergebnis nachteilig beeinflussen kann, wird die Erfindung nachfolgend am Beispiel einer Vorhang-Auftragsvorrichtung näher diskutiert werden, d.h. einer Auftragsvorrichtung, bei welcher das Auftragswerk das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier an den Untergrund abgibt.

Bei der Beschichtung von Materialbahnen unter Einsatz eines Vorhang-Auftragswerks (in der Fachwelt auch als "Curtain Coating" bekannt) wird das Auftragsmedium an den Untergrund in Form eines Auftragsmedium-Vorhangs abgegeben, der sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt vom Auftragswerk zum Untergrund bewegt. Dass das Vorhang-Auftragswerk sich dabei in einem vorbestimmten Abstand vom Untergrund befindet, hat unter anderem den Vorteil, dass es beispielsweise bei einem Bahnabriss einem geringeren Beschädigungsrisiko ausgesetzt ist. Vorhang-Auftragswerke unterscheiden sich von anderen "kontaktlosen" Auftragswerken, beispielsweise Freistrahl-Düsenauftragswerken, bei welchen die Bewegung des Auftragsmediums vom Auftragswerk zum Untergrund hauptsächlich vom Ausstoßimpuls aus der Abgabedüse des Auftragswerks herrührt, grundlegend, da die Gestalt des aus der Abgabedüse austretenden Vorhangs lediglich dem Wechselspiel zwischen der Oberflächenspannung des Auftragsmediums und der Schwerkraft ausgesetzt ist. Die Oberflächenspannung versucht dabei, den Vorhang, der bezogen auf sein Volumen bzw. seine Querschnittsfläche eine sehr große Oberfläche bzw. Umfangslänge aufweist, zusammenzuziehen, um so seine Oberfläche zu verringern. Diesem Effekt widersetzt sich lediglich die Schwerkraft, die den Vorhang zu strecken sucht. Es ist daher leicht einzusehen, dass es umso schwieriger ist, einen über die gesamte Arbeitsbreite gleichmäßig dicken Auftrgasmedium-Vorhang zu erhalten, je größer diese Arbeitsbreite ist.

Die Beschichtung von Materialbahnen mittels eines Vorhang-Auftragswerks, das der Materialbahn das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Auftragsmedium-Vorhang bzw. -Schleier zuführt, ist von der Beschichtung von photographischen Filmen, Tonbändern und dergleichen seit langem bekannt. Allerdings weisen die Materialbahnen auf diesen Anwendungsgebieten eine erheblich geringere Breite auf, als dies bei moderenen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Pappebahnen der Fall ist, bei denen Materialbahnbreiten von mehr als 10 m gefordert werden. Einen über diese Breite gleichmäßig dicken Auftragsmedium-Vorhang bilden und stabil halten zu können, ist eine Aufgabe, bei der es alles andere als naheliegt, sich von den vergleichsweise einfach zu kontrollierenden bekannten schmalen Auftragsmedium-Vorhängen Anregungen für eine funktionstaugliche Lösung zu erwarten. Darüber hinaus bewegen sich die Materialbahnen in modernen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Pappebahnen mit Geschwindigkeiten von bis zu 3000 m/min, was ein Vielfaches der Geschwindigkeit ist, mit der sich die bekannten schmalen Materialbahnen bewegen, und überdies eine weitere hohe Belastung für die Stabilität des Auftragsmedium-Vorhangs darstellt.

Eine Auftragsvorrichtung der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 199 03 559 A1 bekannt. Die DE 199 03 559 A1 stellt eine ganze Reihe von Wirkprinzipien vor, welche es ermöglichen sollen, die von der Materialbahn mitgeführte Luftgrenzschicht unmittelbar vor einem Vorhang-Auftragswerk zu schwächen. Dies geschieht unter anderem durch ein Abdichtelement, welches sich in Materialbahnquerrichtung erstreckt und an der Materialbahnoberfläche anliegt. Das Abdichtelement kann bspw. als Walze ausgebildet sein, die derart drehangetrieben sein kann, dass sich ihre Mantelfläche nahe des Kontaktbereichs mit der Materialbahn in der gleichen Richtung wie die Materialbahn bewegt. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass sich an der Materialbahn nach einem Passieren des Abdichtelements erneut eine von der Materialbahn mitgeführte Luftgrenzschicht ausbilden kann. Auf die Möglichkeiten, die Effizienz dieser Wirkprinzipien zu verbessern, geht diese Druckschrift jedoch nicht ein.

Die US 3 369 522 A1 offenbart eine Curtain-Coating-Auftragsvorrichtung, bei der in Laufrichtung vor der Auftreffstelle des Auftragsmediums auf den Untergrund ein klingenartig ausgebildetes Abdichtelement vorgesehen ist, welches sich quer zur Laufrichtung des Untergrundes an diesem anliegend erstreckt. Das klingenartige Abdichtelement selbst kann mit einer zum Untergrund hin weisenden Saugdüsenöffnung als Absaugvorrichtung ausgebildet sein.

Die US 5 336 534 A1 offenbart eine Curtain-Coating-Auftragsvorrichtung, bei welcher eine nahe der Auftreffstelle des Auftragsmediums auf den Untergrund angeordnete Ultraschallquelle zur Beeinflussung der von der Materialbahn mitgeführten Luftschicht vorgesehen ist.

Die EP O 489 978 A1 zeigt ebenfalls eine Curtain-Coating-Auftragsvorrichtung. Bei dieser wird eine um eine Gegenwalze geführte Materialbahn durch einen im Bereich der Ablösestelle der Materialbahn von der Gegenwalze auftreffenden Auftragsmedium-Vorhang beschichtet. In Laufrichtung vor der Auftreffstelle ist eine als ein der Kontur der Gegenwalze folgendes Zylinderschalensegment ausgebildete Luftschicht-Schwächungsvorrichtung vorgesehen. Diese Luftschicht-Schwächungsvorrichtung ist in großer Nähe, jedoch mit Abstand zur Oberfläche der Gegenwalze angeordnet, so dass ein Spalt zwischen der an der Gegenwalze umlaufenden Materialbahn und der Luftschicht-Schwächungsvorrichtung vorgesehen ist. In einem zwischen der Eintrittsstelle der Materialbahn in die und der Austrittsstelle der Materialbahn aus der Schwächungsvorrichtung gelegenen Zwischenabschnitt ist eine Vorrichtung zur Absaugung von Luft vorgesehen.

Die WO 97/03009 befasst sich mit dem Problem der Trocknung von Materialbahnen nach dem Auftrag von Medien, nämlich Druckfarben, insbesondere im Tief- Rollenoffset- und Flexodruck. Sie schlägt vor, die Gasmoleküle an der Oberfläche der Materialbahn mittels einer Korona-Entladung zu ionisieren und zu einer Elektrode hin zu beschleunigen, um durch den mit diesem "lonenwind" einhergehenden Gasaustausch an der Materialbahnoberfläche die Trocknungseffizienz zu erhöhen.

Aus der DE 198 17 202 A1 der Anmelderin ist eine Auftragsvorrichtung bekannt, bei welcher die Schwächungsvorrichtung eine elastische Abdichtplatte umfasst, die an einem Ende gelagert und mit ihrem gegenüberliegenden freien Ende dem Untergrund gegenüberliegt, wobei die Dichtungsplatte an einer zwischen ihrem lagerseitigen Ende und ihrem freien Ende gelegenen Stelle unter Ausbildung einer Drehachse so abgestützt ist, dass eine Durchbiegung des zwischen dem lagerseitigen Ende und der Abstützstelle gelegenen Abdichtplattenabschnitts infolge eines zwischen den beiden Plattenseiten vorherrschenden Differenzdrucks einer Durchbiegung des zwischen der Abstützstelle und dem freien Ende gelegenen Abdichtplattenabschnitts zumindest entgegenwirkt, um insbesondere auch bei höheren Differenzdrücken einen insbesondere vorgebbaren maximalen Abstand zwischen der Abdichtplatte und dem Untergrund einzuhalten.

Mit Hilfe dieser Ausführungsform können Funktionsbeeinträchtigungen auch bei höheren Laufgeschwindigkeiten des Untergrunds im Wesentlichen ausgeschlossen werden. Zum einen können von dem Untergrund mitgeführte Störkörper die Schwächungsvorrichtung passieren, ohne dass damit ein Beschädigungsrisiko für die Abdichtplatte einherginge, und ohne dass hierdurch die Dichtungswirkung dauerhaft verloren ginge. Infolge der Abstützung der relativ elastischen Abdichtplatte wird verhindert, dass sich bei höheren Differenzdrücken, wie sie beispielsweise im Bereich einer einen Unterdruck erzeugenden lufttechnischen Einrichtung auftreten können, der Abstand zwischen der Dichtplatte und dem Untergrund vergrößert. So wirkt sich eine jeweilige Durchbiegung des zwischen dem lagerseitigen Ende und der Abstützstelle gelegenen Abdichtplattenabschnitts in der Weise auf den zwischen der Abstützstelle und dem freien Ende gelegenen Abdichtplattenabschnitt aus, dass eine unerwünschte Durchbiegung oder Auslenkung des letzteren praktisch kompensiert wird.

Zum weiteren Stand der Technik sei der Vollständigkeit halber noch auf die DE 198 03 240 A1 und die DE 198 29 449 A1 verwiesen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung anzugeben, bei der die vom Untergrund mitgeführte Luftgrenzschicht stärker geschwächt werden kann als beim Stand der Technik.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Auftragsvorrichtung der gattungsgemäßen Art gelöst, bei welcher die Schwächungsvorrichtung eine Elektrodenanordnung umfasst. Diese Elektrodenanordnung kann die Luftgrenzschicht auf unterschiedliche Art und Weise beeinflussen und somit wenigstens einen Teil der laminaren Strömung der Luftgrenzschicht in eine turbulente Strömung umwandeln.

Umfasst die Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von in Querrichtung des Untergrunds einander benachbart angeordneten Einzelelektroden, vorzugsweise Nadelelektroden, oder umfasst die Elektrodenanordnung wenigstens eine Flachelektrode, welche an ihrer zum Untergrund hin weisenden Seite eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Nadelspitzen aufweist, so kann es zwischen der Elektrode und dem Untergrund zu Entladungen kommen. Die in diesen Entladungen geladenen Luftmoleküle werden in dem von der Elektrodenanordnung erzeugten elektrischen Feld beschleunigt und können dadurch zu einer zumindest teilweisen Zerstörung des laminaren Charakters der Strömung der Luftgrenzschicht führen.

Zur Erhöhung der Effizienz dieses Effekts kann die Elektrodenanordnung vom Untergrund einen Abstand von zwischen etwa 2 mm und etwa 30 mm aufweisen. Ferner kann die Elektrodenanordnung auf einem vorbestimmten elektrischen Potential gehalten sein, welches beispielsweise einen Wert von zwischen etwa 5 kV und etwa 60 kV, vorzugsweise etwa 30 kV, aufweist.

Alternativ zu dem vorstehend erläuterten Entladungs-Effekt ist es jedoch auch möglich, dass die Elektrodenanordnung ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld abstrahlt. Die Frequenz des Wechselfelds kann dabei derart gewählt sein, dass wenigstens ein Teil der Luftmoleküle zu Schwingungen angeregt wird. In Folge dieser Schwingungen wird wiederum zumindest ein Teil der laminaren Strömung der Luftgrenzschicht in eine turbulente Strömung umgewandelt.

Die weitere Elektrodenanordnung kann beispielsweise an der Absaugvorrichtung, vorzugsweise deren stromabwärtigem Ende, und von dieser elektrisch isoliert angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektrodenanordnung in dem saugaktiven Bereich der Absaugvorrichtung, d.h. beispielsweise in dem von dem wenigstens einen elastischen Element umgrenzten Bereich der Absaugvorrichtung, angeordnet ist. In diesem Fall wirken nämlich die Absaugvorrichtung und die Elektrodenanordnung nicht unabhängig voneinander, sondern ergänzen sich in der Beeinflussung der Luftgrenzschicht. So kann beispielsweise der von der Elektrodenanordnung erzeugte turbulente Anteil der Strömung der Luftgrenzschicht unmittelbar von der Absaugvorrichtung abgesaugt werden.

Alternativ zu der Schwingungsanregung über ein elektrisches Wechselfeld kann eine vergleichbare Schwingungsanregung auch mittels einer Schwächungsvorrichtung erzielt werden, die eine Ultraschallquelle umfasst. Die Frequenz dieser Ultraschallquelle kann dabei wiederum derart gewählt sein, dass wenigstens ein Teil der Luftmoleküle zu Schwingungen angeregt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Schwächungsvorrichtung eine Konditionierungsvorrichtung vorgeordnetist, welche die obersten Schichten der Luftgrenzschicht im Wesentlichen vollständig entfernt. Üblicherweise hängt die Effizienz der Schwächungsvorrichtung von verschiedenen Einflüssen ab, beispielsweise der Laufgeschwindigkeit des Untergrunds. Die Kontitionierungsvorrichtung sorgt durch die Entfernung der obersten Bereiche der Luftgrenzschicht dafür, dass die Abhängigkeit von diesen Einflüssen gemindert, wenn nicht gar vollständig unterbunden wird. Zudem braucht die Schwächungsvorrichtung nicht mehr gegen die gesamte Luftgrenzschicht vorzugehen, sondern nur noch gegen den von der Konditionierungsvorrichtung durchgelassenen Teil. Hierdurch wird die Schwächungsvorrichtung entlastet und kann entsprechend leistungsärmer ausgebildet sein.

In einer einfachen Ausführungsform kann die Kontitionierungsvorrichtung eine sich in Querrichtung des Untergrunds erstreckende Leiste umfassen, die beispielsweise von einem einfachen Blechstreifen gebildet sein kann. Es ist jedoch auch möglich, dass die Konditionierungsvorrichtung aerodynamische Effekte ausnutzt, beispielsweise indem sie in Querrichtung gesehen einen Querschnitt aufweist, der die Gestalt eines auf dem Kopf stehenden Tragflächenprofils hat.

Gute Ergebnisse können beispielsweise dann erzielt werden, wenn die Konditionierungsvorrichtung vom Untergrund in einem Abstand von zwischen etwa 3 mm und etwa 10 mm angeordnet ist.

Die Konditionierungsvorrichtung kann selbsttragend ausgebildet oder auch an der Schwächungsvorrichtung angebracht sein.

Wie vorstehend bereits erwähnt, können die erfindungsgemäßen Schwächungsvorrichtungen insbesondere bei einer Auftragsvorrichtung eingesetzt werden, welche ein Vorhang-Auftragswerk aufweist, d.h. ein Auftragswerk, welches das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier an den Untergrund abgibt.

Die Erfindung wird im Folgenden an einigen Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 bis 8: grobschematische Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen von vorteilhaften Auftragsvorrichtungen.

In Fig. 1 ist eine Auftragsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfasst ein Vorhang-Auftragswerk 12, aus dessen Abgabedüse 14 Auftragsmedium 16 als Auftragsmedium-Vorhang 18 an einen sich in Laufrichtung L bewegenden Untergrund U abgegeben wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Untergrund U von der Oberfläche 20a einer Materialbahn 20 gebildet, auf die das Auftragsmedium 16 als Auftragsschicht 22 aufgebracht wird.

Zur Schwächung einer Luftgrenzschicht G ist in Laufrichtung L vor dem Auftragswerk 12 eine Absaugvorrichtung 24 mit einem Saugkasten 26 vorgesehen, der in einem vorbestimmten Abstand vom Untergrund U angeordnet ist. Um trotz dieses Abstands eine wirksame Absaugung sicherstellen zu können, ist der Saugbereich 26a des Saugkastens 26 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Umgebung hin mittels einer Mehrzahl unterschiedlich ausgebildeter Abdichtelemente 28, 30 und 32 abgedichtet, die sämtlich als elastisch verformbare Elemente ausgebildet sind.

Bezüglich der Laufrichtung L auslaufseitig ist an dem Saugkasten 26 eine elastische Folie 28 angebracht, die beispielsweise aus einem Verbundwerkstoff gefertigt sein kann, der an seiner Oberfläche mit Teflon beschichtet ist. Die Folie 28 nimmt einen von oben nach unten und rechts nach links getrümmten Verlauf und schmiegt sich an die Oberfläche 20a der Materialbahn 20 an, wobei sie aufgrund ihrer Eigenelastizität gegen die Materialbahn 20 vorgespannt ist. Des Weiteren wird die Folie 28 durch die Saugwirkung des Saugkastens 26 gegen den Untergrund U angedrückt, was ihr Dichtwirkung verbessert. Vor der Folie 28 staut sich die in den Saugbereich 26a des Saugkastens 26 eingedrungene Luftgrenzschicht G, was den laminaren Charakter der Strömung dieser Luftgrenzschicht G zumindest teilweise zerstört und das Absaugen der in der Luftgrenzschicht G mitgeführten Luft durch den Saugkasten 26 erleichtert. Das stromabwärtige Ende 28a der Folie 28 hat von der Auftreffposition P des Vorhangs 18 auf dem Untergrund U einen Abstand d. Dieser Abstand d ist derart bemessen, dass einerseits der Wiederaufbau einer Luftgrenzschicht auf dem Bahnabschnitt zwischen dem Saugkasten 26 und der Auftreffposition P und ein physischer Kontakt zwischen Folie 28 und Vorhang 18 verhindert werden kann.

Eingangsseitig ist der Saugbereich 26a des Saugkastens 26 von der Bürste 30 begrenzt. Diese Bürste 30 bremst die in den Saugbereich 26a eintretende Luftgrenzschicht G ab und schwächt deren laminaren Charaktert zu Gunsten turbulenter Strömungsanteile. Zur Erhöhung der Effizienz der Wirkung der Bürste 30 kann die Härte der Borsten 30a dieser Bürste 30 in Laufrichtung L abnehmen, was in Fig. 1 durch eine von rechts nach links abnehmende Strichdicke der die einzelnen Borsten 30a der Bürste 30 darstellenden Striche angedeutet ist. Harte Borsten eignen sich insbesondere zum Abbremsen der Luftgrenzschicht G, da sie von dieser nicht so leicht ausgelenkt werden können, während sich weiche Borsten aufgrund ihrer höheren Beweglichkeit eher dazu eignen, die laminare Strömung in eine turbulente Strömung umzuwandeln.

Schließlich sind durch relativ lange Striche noch zur Querrichtung Q im Wesentlichen orthogonal verlaufende seitliche Begrenzungselemente 32 angedeutet, welche beispielsweise aus Moosgummi gefertigt sein können und zur vollständigen Abdichtung des Saugbereichs 26a relativ zur Umgebung dienen.

Schließlich ist in Fig. 1 stromaufwärts der Absaugvorrichtung 24 noch eine Konditioniereinrichtung in Form einer Dreieckskeil-Leiste angeordnet. Diese Konditionierleiste 36 hat die Aufgabe, die obersten Schichten der Luftgrenzschicht G abzuheben, bevor die untergrundnahen Bereiche der Luftgrenzschicht dem Saugkasten 26 zugeführt werden. In Folge dieser relativ einfach vorzusehenden Schwächung der Luftgrenzschicht G kann die Absaugvorrichtung 24 leistungsärmer und somit kostengünstiger bereitgestellt werden. Darüber hinaus variiert die Stärke der Luftgrenzschicht G im Anschluss an die Konditionierleiste 36 nicht mehr so stark in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Auftragsvorrichtung 10, als dies ohne die Konditionierleiste 36 der Fall ist.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer nicht zur vorliegenden Erfindung zu rechnenden Auftragsvorrichtung dargestellt. Diese ist in Fig. 2 allgemein mit 110 bezeichnet. In Laufrichtung L vor dem Vorhang-Auftragswerk 112 ist dabei eine Umlenkleiste 140 vorgesehen, deren eines Ende 140a einen Teil der Luftgrenzschicht G vom Untergrund U abgreift. Darüber hinaus ist die Umlenkleiste 140 derart gekrümmt ausgebildet, dass sie einen Teil G' des abgegriffenen Luftstroms um im Wesentlichen 180° umlenkt und entgegen der Laufrichtung L auf die Luftgrenzschicht G einwirken lässt. Hierdurch kann der laminare Charakter zumindest der oberen Bereiche der Luftgrenzschicht G geschwächt werden. Eine Trennwand 142 sorgt dafür, dass der Luftstrom G' im Wesentlichen ungestört gegen die Luftgrenzschicht G geleitet werden kann. Die Umlenkleiste 140 und die Trennwand 142 haben vom Untergrund U vorzugsweise einen Abstand von weniger als 1 mm.

Ein weiterer Anteil G" der von der Umlenkleiste 140 abgegriffenen Luft wird durch eine Öffnung 140b der Umlenkleiste 140 in einen unmittelbar stromaufwärts des Auftragmedium-Vorhangs 118 geleitet. Der hierdurch zulaufseitig am Vorhang 118 erzeugte Überdruck ist, hilft, diesen gegenüber dem Einfluss der Luftgrenzschicht G weiter zu stabilisieren.

Bei der Auftragsvorrichtung 210 gemäß Fig. 3 ist in Laufrichtung L stromaufwärts des Vorhang-Auftragswerks 212 eine Vorrichtung 250 vorgesehen, welche ein elektrisches Feld erzeugt, durch das sich die Materialbahn 220 hindurch bewegt. Dabei kann das elektrische Feld sowohl zu elektrischen Entladungen führen, welche die Luftmoleküle der Luftgrenzschicht G elektrisch laden und orthogonal zum Untergrund U beschleunigen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Vorrichtung 250 mit einem hochfrequenten elektrischen Wechselfeld auf die Luftgrenzschicht G einwirkt, dessen Frequenz derart gewählt ist, dass zumindest ein Teil der Luftmoleküle zu Schwingungen angeregt wird. Beide Effekte führen dazu, dass zumindest ein Teil der laminaren Strömung der Luftgrenzschicht G in eine turbulente Strömung umgewandelt wird, was in Fig. 3 durch von rechts nach links zunehmend gekrümmte Wirbelpfeile angedeutet ist und zu einer Schwächung der Luftgrenzschicht G führt.

Eine der Felderzeugungsvorrichtung 250 entsprechende Elektrodenanordnung 50 ist auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vorgesehen, und zwar vorzugsweise am stromabwärtigen Ende des Saugkastens 26 zwischen dem Saugkasten 26 und der Folie 28. Die von dieser Elektrodenanordnung 50 ausgehenden Entladungsvorgänge e stören den laminaren Charakter der Luftgrenzschicht G, so dass die von dieser mitgeführte Luft von dem Saugkasten leichter abgesaugt werden kann.

Die Auftragsvorrichtung 310 gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 lediglich dadurch, dass die in Laufrichtung L stromaufwärts des Vorhang-Auftragswerks 312 vorgesehene Vorrichtung 360 zur Schwächung der von der Materialbahn 320 mitgeführten Luftgrenzschicht G eine Ultraschallquelle umfasst, deren Frequenz derart gewählt ist, dass zumindest ein Teil der Luftmoleküle in der Luftgrenzschicht G zu Schwingungen angeregt werden. Hinsichtlich der hieraus resultierenden Schwächung der Luftgrenzschicht G sei auf die Erläuterungen zu Fig. 3 hingewiesen.

Die in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung weiterer, von der vorliegenden Erfindung unabhängiger Möglichkeiten zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Luftgrenzschicht G kann, wie dies in Fig. 5 für die Auftragsvorrichtung 410 dargestellt ist, auch mittels einer in Laufrichtung L stromaufwärts des Vorhang-Auftragswerks 412 angeordneten Abdichtwalze 470 geschwächt werden, welche gegen die Oberfläche 420a der Materialbahn 420. angedrückt ist und auf dieser abrollt. Der Mantel 470a der Abdichtwalze 470 ist aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi oder einem gummiartigen Material, gefertigt, um die Beanspruchung der Materialbahn 420 in Folge des Andrückens der Walze 470 möglichst gering halten zu können. Ferner weist der Walzenmantel 470a eine Mehrzahl von Durchbrechungen 470b auf, und ist die Walze 470 mit einer Saugpumpe 472 verbunden, welche die von der Luftgrenzschicht G mitgeführte Luft durch die Durchbrechungen 470b zumindest teilweise von der Oberfläche 420a der Materialbahn 420 absaugt.

Alternativ kann die Abdichtwalze 570, wie dies am Beispiel der Auftragsvorrichtung 510 in Fig. 6 dargestellt ist, aber auch einen durchbrechungsfreien Walzenmantel 570a aufweisen. Diese Abdichtwalze 570 bildet zusammen mit einer Gegenwalze 574 einen Nip N, durch den die Materialbahn 520 hindurchgeführt ist. Da die Materialbahn 520 die Gegenwalze 574 im Bereich des Nips N umschlingt, und auch die Abdichtwalze 570 im Bereich des Nips N gegen die Materialbahn 520 angestellt ist, wird die Luftgrenzschicht G im Nip N durch die Abdichtwalze 570 blockiert.

Sollte eine Glättung der Materialbahn 520 zwecks Beeinflussung ihres Dicken- oder/und Glätt- oder/und Porositätsprofiles vor dem Mediumsauftrag gewünscht sein, so sind die Walzen 570 und 574 gleichzeitig als heiz- oder kühlbare Kalanderwalzen nutzbar. Dazu ist die Einstellung eines bestimmten Liniendruckes bzw. einer bestimmten Flächenpressung im Nip N erforderlich, was in Fig. 6 durch die Pfeile D angedeutet ist.

Um auch diejenigen Anteile g der Luftgrenzschicht G, die den Nip N trotz der Abdichtwalze 570 passieren konnten, weiter schwächen zu können, ist unmittelbar im Anschluss an die Abdichtwalze 570 die Saugöffnung 576a eines Saugkastens 576 angeordnet, der an eine Saugpumpe 572 angeschlossen ist. Ablaufseitig ist die Saugöffnung 576a mittels eines Blendenelements 528, beispielsweise eines gegen die Materialbahn 520 angestellten Schleppschabers, abgedichtet. Die Saugöffnung 576a kann sich unmittelbar an die Abdichtwalze 570 anschließen, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, gemäß der die Saugöffnung 576a mittels eines weiteren Blendenelements 528' zweigeteilt ist.

Um die Laufstrecke zwischen der Saugöffnung 576a und der Auftreffposition P des aus dem Auftragswerk 512 als Vorhang 518 austretenden Auftragsmedium 516 möglichst kurz halten zu können, ist die Abdichtwalze 570 im Wesentlichen vollständig in dem Saugkasten 576 aufgenommen. D.h. nur der mit der Materialbahn 520 in Eingriff stehende Umfangsabschnitt der Abdichtwalze 570 sowie an diesen angrenzende, einen Sicherheitsabstand zwischen der Materialbahn 520 und dem Saugkasten 576 bereitstellende Umfangsabschnitte ragen aus dem Saugkasten 576 heraus.

Obgleich die Abdichtwalzen 470 und 570 gemäß Fig. 5 und 6 jeweils in Kombination mit einer Saugvorrichtung ausgeführt sind, ist es grundsätzlich auch möglich, die Abdichtwalze alleine vorzusehen. Hierzu sei beispielhaft auf die Ausführungsform gemäß Fig. 7 verwiesen, gemäß der eine rakelstabartige Abdichtwalze 670, d.h. eine Abdichtwalze mit einem Durchmesser von zwischen etwa 10 mm und etwa 38 mm, die in einem "Rakelbett" 678 gelagert ist, gegen die um eine Gegenwalze 674 herumgeführte Materialbahn 620 angestellt ist. Diese Ausführungsform der Auftragsvorrichtung 610 ermöglicht es, die Länge d der Laufstrecke zwischen der Abdichtwalze 670 und der Auftreffposition P des aus dem Auftragswerk 612 austretenden Auftragsmedium-Vorhangs 618 besonders kurz zu halten.

Im Gegensatz zu der rakelstab-artigen Walze 670 weisen die Walzen 470 und 570 in Abhängigkeit der Maschinenbreite einen Durchmesser von bis zu 1000 mm auf, beispielsweise bei einer Maschinenbreite von 4 m einen Durchmesser von etwa 500 mm. Die Anordnung des Blendenelements 528 ermöglicht auch bei größerem Walzendurchmesser einen geringen Abstand d zum Auftragsmedium-Vorhang 518.

In Fig. 8 ist schließlich eine im Wesentlichen berührungslos arbeitende Abdichtvorrichtung 780 dargestellt, die bei einer Auftragsvorrichtung 710 eingesetzt werden kann, und zwar sowohl alleine als auch beispielsweise in Kombination mit anderen Abdichtvorrichtungen, etwa bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 anstelle der Konditionierleiste 36. Die Abdichtvorrichtung 780 umfasst eine relativ elastische Dichtplatte 782, die an einem Ende mittels eines an einem Saugkasten 784 vorgesehenen Lagers 786 gelagert ist und mit ihrem freien Ende der Materialbahn 720 gegenüberliegt, von der sie einen Abstand X aufweist.

Die Dichtplatte 782 ist bis auf das im Lager 786 eingespannte Ende gekrümmt, wobei sie von der im Bereich des Saugkastens 784 vorgesehenen Unterdruckseite 784a weg nach oben zur Überdruckseite hin gewölbt ist. Dabei ist sie im Bereich ihres freien Endes zumindest im Wesentlichen tangential an die Materialbahn 720 herangeführt.

Die relativ elastische Dichtplatte 782 ist an einer zwischen ihrem lagerseitigen Ende und ihrem freien Ende gelegenen Stelle 782a unter Ausbildung einer sich quer zur Bahnlaufrichtung L erstreckenden Drehachse so abgestützt, dass eine Durchbiegung des zwischen dem lagerseitigen Ende und der Abstützstelle 782a gelegenen Dichtplattenabschnitts 782b in Folge eines zwischen den beiden Plattenseiten herrschenden Differenzdrucks einer unerwünschten Durchbiegung oder Auslenkung des zwischen der Abstützstelle 782a und dem freien Ende gelegenen Dichtplattenabschnitts 782c zumindest entgegenwirkt, um insbesondere auch bei höheren Differenzdrücken einen maximalen Abstand X zwischen der Dichtplatte 782 und der Materialbahn 720 einzuhalten. Damit wird erreicht, dass insbesondere auch bei höheren Differenzdrücken der gewünschte Abstand X zumindest im Wesentlichen beibehalten wird, d.h. insbesondere nicht größer wird.

Im vorliegenden Fall ist die relativ elastische Dichtplatte 782 durch eine auf der Unterdruckseite 784a angeordnete steifere Stützplatte 788 abgestützt. Diese ist mit Durchgangsöffnungen 788a versehen und an ihrem linken Ende zusammen mit dem benachbarten Ende der Dichtplatte 782 im Lager 786 eingespannt.

Die Abstützstelle 782a und damit die in deren Bereich gebildete Drehachse liegen dem freien Ende der Dichtplatte 782 näher als deren lagerseitigem Ende, wobei sie im vorliegenden Fall im Bereich des freien Endes der Dichtplatte 782 angeordnet ist. Damit ergibt sich mit dem linken Dichtplattenabschnitt 782b eine relativ große, dem Differenzdruck ausgesetzte Angriffsfläche, mit deren Durchbiegung einer unerwünschten Auslenkung des der Materialbahn 720 benachbarten Dichtplattenabschnitts 782c in der Weise entgegengewirkt wird, dass sich auch bei höheren Differenzdrücken praktisch keine Änderung des Abstands X ergibt. Mit den in der Stützplatte 788 vorgesehenen Öffnungen 788a ist sichergestellt, dass der zwischen dem lagerseitigen Ende und der Stützstelle 782a gelegene Dichtplattenabschnitt 782b in der erforderlichen Weise vom Unterdruck beaufschlagt wird.

Wie anhand von Fig. 8 zu erkennen ist, wird die Dichtplatte 782 unter Bildung einer sich quer zur Bahnlaufrichtung L erstreckenden Drehachse durch das freie rechte Ende der darunterliegenden steiferen Stützplatte 788 abgestützt.

Der einzuhaltende Abstand zwischen dem Dichtplattenabschnitt 782c und der Materialbahn 720 kann einstellbar sein. Zudem kann dieser Abstand X auch bereits bei stillstehender Maschine oder geringen Bahnlaufgeschwindigkeiten gegeben sein. Grundsätzlich ist jedoch auch eine dynamische Abdichtung möglich, bei der der Dichtplattenabschnitt 782c erst beim Anfahren der Maschine, d.h. mit zunehmender Bahngeschwindigkeit durch einen Teil der Luftgrenzschicht G abgehoben wird, wobei sich der gewünschte Abstand X jedoch spätestens bei Erreichen der Betriebsgeschwindigkeit einstellt. Aufgrund der sich spätestens im Betrieb einstellenden berührungslosen Abdichtung kann es somit auch in diesem Fall zu keinem Abrieb kommen.

Durch die Dichtungseinrichtung 780 wird somit in jedem Fall verhindert, dass ein größerer Anteil der durch die Materialbahn 720 mitgeschleppten Luft G in den Bereich der in Fig. 8 nicht dargestellten Auftreffposition P des Auftragmediumsvorhangs gelangt.

Die von der Materialbahn 720 mitgeschleppte Luftgrenzschicht G wird also zum größten Teil abgeschabt oder abgestreift. Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass der Dichtplattenabschnitt 782c auf der Oberfläche der Materialbahn 720 mitgeführten Verunreinigungen ohne Weiteres ausweichen kann. Und auch bei einem Bahnriss und einem "Einpacken" der Stützwalze 774 ist der Gefahr einer Beschädigung der Abdichtvorrichtung 780 zuverlässig vorgebeugt.

Claims

Vorrichtung (410; 510; 610) zum Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium (516) mittels eines Auftragswerks (412; 512; 612) auf einen laufenden Untergrund (U),
wobei der Untergrund (U) bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn (420; 520; 620), insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, und
wobei in Laufrichtung (L) des Untergrundes (U) vor dem Auftragswerk (412; 512; 612) eine Vorrichtung (470; 570; 670) zur Schwächung der von dem Untergrund (U) mitgeführten Luftgrenzschicht (G) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsvorrichtung eine auf der Auftragsmedium-Auftragsseite des Untergrunds angeordnete Elektrodenanordnung (250) umfasst.
Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) eine Mehrzahl von in Querrichtung des Untergrunds (U) einander benachbart angeordneten Einzelelektroden, vorzugsweise Nadelelektroden, umfasst.
Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) wenigstens eine Flachelektrode umfasst, welche an ihrer zum Untergrund (U) hin weisenden Seite eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Nadelspitzen aufweist.
Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) vom Untergrund (U) einen Abstand von zwischen etwa 2 mm und etwa 30 mm aufweist.
Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) auf einem vorbestimmten elektrischen Potential gehalten ist, welches vorzugsweise einen Wert von zwischen etwa 5 kV und etwa 60 kV aufweist.
Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (250) ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld abstrahlt.
Auftragsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Wechselfeldes derart gewählt ist, dass wenigstens ein Teil der Luftmoleküle zu Schwingungen angeregt wird.
Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (50) an der Absaugvorrichtung (26), vorzugsweise deren stromabwärtigen Ende, von dieser elektrisch isoliert angeordnet ist.
Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsvorrichtung eine Ultraschallquelle (360) umfasst, deren Frequenz vorzugsweise derart gewählt ist, dass wenigstens ein Teil der Luftmoleküle zu Schwingungen angeregt wird.
Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schwächungsvorrichtung (24) eine Konditionierungsvorrichtung (36) vorgeordnet ist, welche die obersten Schichten der Luftgrenzschicht (G) im Wesentlichen vollständig entfernt.
Auftragsvorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung (36) eine sich in Querrichtung (Q) des Untergrunds (U) erstreckende Leiste umfasst.
Auftragsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung (36) in Querrichtung (Q) gesehen einen Querschnitt aufweist, der die Gestalt eines auf dem Kopf stehenden Tragflächenprofils hat.
Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung (36) vom Untergrund (U) in einem Abstand von zwischen etwa 3 mm und etwa 10 mm angeordnet ist.
Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung (36) selbsttragend ausgebildet ist.
Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsvorrichtung an der Schwächungsvorrichtung angebracht ist.
Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragswerk (12) ein Vorhang-Auftragswerk ist, welches das Auftragsmedium (16) als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier (18) an den Untergrund (U) abgibt.