DE102004024079A1

DE102004024079A1 - Rakelbett

Info

Publication number: DE102004024079A1
Application number: DE102004024079A
Authority: DE
Inventors: Christoph Henninger; Horst Kaipf; Martin Schaubmaier; Michael Heitzinger; Rüdiger Keinberger
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-12-08
Also published as: EP1748852A1; BRPI0510199A; JP4672721B2; CN100441319C; US20070131163A1; WO2005110621A1; DE502005005627D1; BRPI0510199B1; JP2007537033A; ATE410242T1; CN1976762A; EP1748852B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rakelbett (1), ausgebildet als Profilleiste mit einer in axialer Richtung durchlaufenden Nut (3) zur Aufnahme eines drehbaren Rakelstabs (2), der gegen eine laufende Oberfläche anpressbar ist und auf die laufende Oberfläche aufgebrachtes flüssiges bis pastöses Medium dosiert und/oder egalisiert, wobei die laufende Oberfläche bei direktem Auftrag des Mediums eine Seite einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn ist und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselementes ist, welches das Medium an die Faserstoffbahn überträgt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Rakelbett abschnittsweise in axialer Richtung durch wenigstens ein Einsatzteil (4) gebildet ist, das in Bezug zum übrigen Werkstoff verschleißbeständiger und/oder hitzebeständiger ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rakelbett, ausgebildet als Profilleiste mit einer in axialer Richtung durchlaufenden Nut zur Aufnahme eines drehbaren Rakelstabs, der gegen eine laufende Oberfläche anpressbar ist und auf die laufende Oberfläche aufgebrachtes flüssiges bis pastöses Medium dosiert und/oder egalisiert, wobei die laufende Oberfläche bei direktem Auftrag des Mediums eine Seite einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn ist und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselementes ist, welches das Medium an die Faserstoffbahn überträgt.
Rakelbetten dienen der Lagerung und Abstützung von kreiszylindrischen Rakelstäben, die zum Dosieren und/oder Egalisieren eines auf einen laufenden Untergrund aufgebrachten flüssigen bis pastösen Mediums innerhalb von sogenannten Streichmaschinen Verwendung finden. Die Rakelstäbe werden üblicherweise aus einem homogenen Werkstoff hergestellt. Dabei sind sehr lange und schlanke zylindrische Rakelstäbe bei geringen bis hohen Drehzahlen zu haltern, während diese das Beschichtungsmaterial möglichst gleichmäßig aufbringen, abstreifen oder nur verteilen. Der Einsatz solcher Rakelstäbe ist verschleißträchtig. Das Auswechseln der sehr teuren Stäbe ist dann mit Arbeitsaufwand und Betriebsausfall verbunden. Auch die Rakelbetten sind aufgrund von Verschleiß regelmäßig zu erneuern. Die Standfestigkeit des Rakelbetts ist somit begrenzt, welches den Stab über seine gesamte Länge hochgenau und gleichmäßig andrücken soll. Dazu benötigt das Rakelbett eine Eigenelastizität und gleichzeitig eine möglichst gute Gleitfähigkeit und Abriebfestigkeit. Üblicherweise wird das Rakelbett über innere Kanäle oder Profilkammern mit Wasser unter entsprechendem Druck beaufschlagt, so dass der Rakelstab eine schwimmende Lagerung im Rakelbett erhält. Insbesondere moderne, mit einer Profilierung versehene Rakelstäbe, die eine bessere Auftragsdosierung schaffen, nutzen die Rakelbetten in Bereichen mit hohem Abstützungsdruck besonders ab.
Aus der DE 101 20 786 A1 ist ein Rakelbett zum Andruck eines rotierenden Rakelstabs gegen eine Walze bekannt, wie etwa eine Auftragswalze oder Beschichtungswalze in Papiermaschinen, wobei das Rakelbett als Profilleiste ausgebildet ist, die den Rakelstab elastisch in Andruckrichtung abstützt. Das Rakelbett besteht aus einem elastomeren Polyurethanmaterial, das mit einem Anteil von zumindest 3 Gewichtsprozenten mit ultrahochmolekularem Polyäthylen gemischt ist. Durch die Beimischung eines ultrahochmolekularen Polyäthylens sollen hinsichtlich der Gleitfähigkeit und Abriebfestigkeit längere Standzeiten erzielt werden.
Des Weiteren ist in der DE 43 34 555 A1 eine Halterung für eine Rakelstange beschrieben, welche ein die Rakelstange haltendes Rakelbett aufweist, das in einem an einer Seite offenen Halter in Richtung der Halteröffnung bewegbar gelagert ist. Zwischen Halter und Rakelbett ist ein elastischer, in Richtung der Halteröffnung drückender Druckschlauch angeordnet. Um einen in seiner Weite präzisen und über die Arbeitsbreite gleichmäßigen Spalt zwischen Rakelstange und einer Walze einstellen zu können, ist ein weiterer, in Gegenrichtung drückender Druckschlauch vorgesehen. Durch die jeweilige Beaufschlagung der Druckschläuche soll sich das Querprofil unabhängig vom Anpressdruck mit einer fein einstellbaren Profiliereinrichtung einstellen lassen.
Bei den vorgeschlagenen Lösungen treten jedoch über die gesamte Länge einer Rakelvorrichtung zonar unterschiedliche Verschleißerscheinungen auf oder stellen bezüglich des Anpressdrucks zwar steuerbare, technisch jedoch sehr aufwändige Lösungen dar.
Des Weiteren können sich Probleme bei einer ungleichen Belastung dadurch ergeben, dass sich ein erhöhter Verschleiß durch eine partielle Deformation, beispielsweise im Randbereich der Papierbahn, aufgrund ungenügender Schmierung, Faserablagerungen vom Papierbahnrand, ungünstiger Reibungsverhältnisse im Übergang von Beschichtungsmaterial zur Randbefeuchtung oder partiellem Trockenlauf einstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rakelbett so weiterzubilden, dass es über seine gesamte Länge eine im Verschleißverhalten gleichmäßige Abnutzung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Rakelbett nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Rakelbett vorgesehen, ausgebildet als Profilleiste mit einer in axialer Richtung durchlaufenden Nut zur Abstützung eines Rakelstabs in Andruckrichtung, wobei das Rakelbett abschnittsweise in axialer Richtung durch wenigstens ein Einsatzteil gebildet ist, das in Bezug zum übrigen Werkstoff formbeständiger ist.
Die Erfindung schlägt ein relativ kurzes Bauteil vor, das jeweils im kritischen Bereich eingefügt ist und dabei die für einen Betrieb erforderliche Eigenelastizität der gesamten Rakelvorrichtung bewahrt.
Durch die entsprechende Eigenelastizität wird ein in der Nut angeordneter Rakelstab in Andruckrichtung, also in Richtung des zu beschichtenden laufenden Untergrundes, beispielsweise einer Auftragswalze einer Streichmaschine, flexibel abgestützt. Ein Einsatzteil ist oder mehrere Einsatzteile sind entlang der axialen Richtung im Rakelbett eingebunden und insbesondere an Stellen angeordnet, an denen bei herkömmlichen Rakelbetten besonders hoher Verschleiß auftritt. Ein besonderer Vorteil ist der durch die erfindungsgemäße Lösung erzielte geringe Abrieb oder Verschleiß und ein niedriger Reibungskoeffizient der verwendeten Materialien, die zu einer erhöhten Standzeit des Rakelbetts führen.
Es können dabei mehrere kritische Zonen mit erhöhtem Verschleiß vorhanden sein. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die Verwendung der im Verschleißverhalten aufeinander abgestimmten Werkstoffe, beispielsweise mit gummielastischen Werkstoffen als Grundmaterial in Verbindung mit entsprechend form- und abriebbeständigen Einsatzteilen. Damit weist das Rakelbett über seine gesamte Länge eine im Verschleißverhalten gleichmäßige Abnutzung auf. Für ein Einsatzteil – auch als Insert bezeichnet – kommen günstig aufeinander abgestimmte hitzebeständige, formbeständige, abriebbeständige und reibungsarme Werkstoffe in Betracht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich mehrere Einsatzteile in axialer Richtung im Außenbereich befinden. Es ist aber auch möglich, dass nur ein Einsatzteil bevorzugt in der Mitte angeordnet ist und/oder in der Mitte angeordnet sind. Partiell wird also ein Einsatzteil in einem kritischen Bereich angeordnet, um eine partielle Deformation, beispielsweise im Randbereich einer Papierbahn, aufgrund ungenügender Schmierung, Faserablagerungen oder ungünstige Reibungsverhältnisse auszugleichen. Hierdurch werden die eingangs erwähnten Probleme, die sich aus einer ungleichen Belastung ergeben behoben.
Eine besondere Rolle spielen auch die Übergänge der einzelnen Materialkombinationen, die im Grundmaterial des Rakelbetts und einem Einsatzteil stark unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen können. In bevorzugter Ausführungsform wird durch die Bauteilgeometrie des jeweiligen Einsatzteils ein homogener Übergang der für ein Einsatzteil und der übrigen Profilleiste verwendeten Werkstoffe ausgebildet. Hierdurch kann ein homogener und weicher Übergang unterschiedlicher Materialien geschaffen werden.
Vorteilhafterweise sind die gemeinsamen Berührungsflächen des jeweiligen Einsatzteils mit dem umgebenden Werkstoff im Wesentlichen unter einem Winkel von 45°–90°, bevorzugt unter 70°–90°, bezüglich der axialen Richtung angeordnet. Diese Anordnung ergibt einen harmonischeren Übergang der unterschiedlichen Werkstoffe. Im Wesentlichen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass aus geometrischen Gründen bei der konstruktiven Auslegung der Einsatzteile natürlich auch andere Flächenorientierungen auftreten können. Diese Orientierungen sollen jedoch einen untergeordneten Einfluss auf die Elastizität des Rakelbetts und insbesondere auf die Art und Weise eines fließenden Übergangs der Krafteinleitung auf einen Rakelstab besitzen.
Beim Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums, beispielsweise auf eine laufende Materialbahn aus Papier oder Karton, können beträchtliche Temperaturen auftreten, die auch Rakelvorrichtungen in ihrer Funktionsweise beeinträchtigen können. In bevorzugter Ausführungsform ist dazu das jeweilige Einsatzteil hitzebeständig.
Beispielsweise bei Rollrakeleinrichtungen übernehmen die Rakelbetten die Führungs- und Stützfunktion für die drehbar gelagerten Rakelstäbe. Diese sollten durch möglichst gleitfähiges Material geführt werden, das jedoch noch weitere Anforderungen bezüglich ausreichend langer Standzeiten der Vorrichtung erfüllen soll. In bevorzugter Ausführungsform ist dazu das jeweilige Einsatzteil verschleißbeständig.
Vorteilhafterweise besteht das jeweilige Einsatzteil aus Thermoplast. Insbesondere vorteilhaft ist ein Einsatzteil aus Polyethylen (PE) oder hochfestem Polyetheretherketon (PEEK) durch eine entsprechend hohe Zähigkeit der Materialien. Hierdurch wird zum übrigen Grundmaterial bezüglich der Elastizität des Rakelbetts bereits durch die Werkstoffauswahl ein homogener Übergang über die gesamte Länge des Rakelbetts geschaffen. Der Thermoplast wird jedoch bevorzugt so ausgewählt, dass dieser bei Erwärmung dennoch starrer bleibt, als das Grundmaterial.
Alternativ kann vorteilhafterweise auch das jeweilige Einsatzteil aus Polymeren bestehen, beispielsweise aus Polyurethan (PU) oder Polyamid (PA). Hierzu eignet sich insbesondere das Elastomer wie Polyurethan (PU), da es bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften gummielastisch bis hart sein kann und dabei abriebfest ist. Polyamid (PA) ist dagegen außer seiner Abriebfestigkeit vergleichsweise hart.
Alternativ kann vorteilhafterweise das jeweilige Einsatzteil aus einem Werkstoffverbund bestehen. Insbesondere kann vorteilhafterweise das Einsatzteil aus einem Werkstoffverbund aus Gummi und Graphit aufgebaut sein.
Alternativ kann vorteilhafterweise auch das jeweilige Einsatzteil aus Keramik bestehen. Hierdurch wird ein besonders form- und verschleißbeständiges Einsatzteil im Rakelbett geschaffen.
Alternativ kann vorteilhafterweise auch das jeweilige Einsatzteil aus Metall bestehen. Metalle aus einer Kupferlegierung, beispielsweise aus Bronze, eignen sich hierzu besonders gut. Bronze als Werkstoff zeichnet sich auch als besonders korrosionsbeständig aus.
In bevorzugter Ausführungsform ist das jeweilige Einsatzteil formschlüssig, geklebt, geschraubt, genietet, eingepresst, eingegossen oder eingeschweißt. Je nach Einsatzbereich kann das jeweils günstige Fügeverfahren im Hinblick auf die mechanische Beanspruchung des Rakelbetts im Betrieb ausgewählt werden.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder deren Unterkombinationen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:
1 eine Ansicht eines Rakelbetts mit Einsatzteil am Rand,
2 eine Ansicht eines Rakelbetts mit einem mittig angeordneten Einsatzteil, und
3 eine Ansicht eines Rakelbetts mit einem durch Formschluss gehalterten Einsatzteil.
Die in den Figuren gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Rakelvorrichtung mit einem Rakelbett 1 und ein Rakelstab 2 mit einem im Randbereich angeordneten Einsatzteil 4. Der Rakelstab 2 wird in der axial verlaufenden Nut 3 im Rakelbett 1 drehbar gelagert. Zur Abstützung eines Rakelstabs 2 in Andruckrichtung ist in der Profilleiste in axialer Richtung gesehen ein relativ kurzes Einsatzteil 4 angeordnet, um die erforderliche Eigenelastizität der gesamten Rakelvorrichtung zu bewahren. Das Bauteil erstreckt sich in diesem Falle über die ganze Breite des Rakelbetts 1.
In 2 ist eine Rakelvorrichtung mit einem Rakelbett 1 mit einem mittig angeordneten Einsatzteil 4 gezeigt. So können ein oder mehrere entlang der axialen Richtung im Rakelbett 1 eingebundene Einsatzteile 4 an Stellen angeordnet sein, an denen bei herkömmlichen Rakelbetten besonders hohe mechanische Belastungen auftreten. Auch hier erstreckt sich das Einsatzteil 4 über die ganze Breite des Rakelbetts 1.
3 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Rakelvorrichtung mit einem Rakelbett 1 mit einem mittig angeordneten Einsatzteils 4, das durch Formschluss gehaltert ist. Dabei erstreckt sich das Einsatzteil 4 lediglich über einen Teil der Rakelbettbreite und wird allein aufgrund des Formschlusses bereits ausreichend fixiert. Besonders vorteilhaft ist dabei die schwalbenschwanzartige Form. Auch andere, beispielsweise Omega-förmige Geometrien sind denkbar.

1: Rakelbett
2: Rakelstab
3: Nut
4: Einsatzteil

Claims

Rakelbett (1), ausgebildet als Profilleiste mit einer in axialer Richtung durchlaufenden Nut (3) zur Aufnahme eines drehbaren Rakelstabs (2), der gegen eine laufende Oberfläche anpressbar ist und auf die laufende Oberfläche aufgebrachtes flüssiges bis pastöses Medium dosiert und/oder egalisiert, wobei die laufende Oberfläche bei direktem Auftrag des Mediums eine Seite einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn ist und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselementes ist, welches das Medium an die Faserstoffbahn überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rakelbett abschnittsweise in axialer Richtung durch wenigstens ein Einsatzteil (4) gebildet ist, das in Bezug zum übrigen Werkstoff verschleißbeständiger und/oder hitzebeständiger ist.
Rakelbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einsatzteil (4) in der Mitte angeordnet ist oder mehrere Einsatzteile (4) in axialer Richtung im Außenbereich und/oder in der Mitte angeordnet sind.
Rakelbett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine derartige Bauteilgeometrie des jeweiligen Einsatzteils (4) gewählt ist, dass ein homogener Übergang der für ein Einsatzteil und der übrigen Profilleiste verwendeten Werkstoffe besteht.
Rakelbett nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gemeinsame Berührungsflächen des jeweiligen Einsatzteils (4) mit dem umgebenden Werkstoff im Wesentlichen unter einem Winkel von 45°–90°, bevorzugt unter 70°–90°, bezüglich der axialen Richtung angeordnet sind.
Rakelbett nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) eine hohe Gleitfähigkeit aufweist.
Rakelbett nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) formbeständiger ist.
Rakelbett nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) aus Thermoplaste besteht.
Rakelbett nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) aus Polyethylen oder hochfestem Polyetheretherketon (PEEK) besteht.
Rakelbett nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) aus Polyurethan oder Polyamid besteht.
Rakelbett nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) aus einem Werkstoffverbund besteht.
Rakelbett nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffverbund eines Einsatzteils (4) aus Gummi und Graphit aufgebaut ist.
Rakelbett nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) aus Keramik besteht.
Rakelbett nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) aus Metall besteht.
Rakelbett nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) aus einer Kupferlegierung besteht, beispielsweise aus Bronze.
Rakelbett nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Einsatzteil (4) formschlüssig, geklebt, geschraubt, genietet, eingepresst, eingegossen oder eingeschweißt ist.