用于涂覆系統(tǒng)的可切換槽閥、涂覆系統(tǒng)和涂覆方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于涂覆設備的可切換出口閥，用于控制漿狀涂料的輸送。此外，本發(fā)明還涉及具有可切換槽閥的涂覆設備和用于涂覆表面的方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術中已知用于涂覆設備的普通的可切換槽閥。這個類型的閥具有閥孔，在閥延伸方向上對齊，位于閥主體中，并且供應通道通入其而噴嘴通道從其引出，從而連接到涂覆設備的槽式噴嘴。布置在已知槽閥的閥孔中的是閥控制桿，其安裝在閥孔中，從而圍繞旋轉軸可旋轉，該旋轉軸在閥延伸方向上延伸并且被閥通道穿入，該閥通道設置有沿著閥控制桿的外側沿軸向延伸的通道入口和同樣的相對的通道出口，前者和后者通過穿過閥控制桿的閥通道互相連接。
[0003]在這些已知的槽閥的情況下，通過電機，閥控制桿能夠在通過位置與關閉位置之間旋轉。在通過位置時，閥控制桿布置成使得通過供應通道供應的涂覆材料能夠行進通過通道入口到閥通道中，并且從那里通過通道出口到噴嘴通道中，從這按照對涂覆設備的槽式噴嘴的預期使用進行供應。相反地，在關閉位置時，通過閥控制桿，噴嘴通道與供應通道隔離，這樣就中斷了涂覆材料的配置。
[0004]為了安裝閥控制桿在閥孔中，閥控制桿在其外側上具有支承面，用于安裝在閥控制桿的兩個部分圓周的區(qū)域中，在通道入口與通道出口之間，支撐在閥孔的圓周面上。因為閥控制桿是可旋轉的，在支承區(qū)域中仍然有在這些支承面與閥孔的內圓周面之間的最大為100微米的支承間隙。
[0005]普通的槽閥用于以目標方式控制涂覆材料通過槽式噴嘴的輸送。為此目的，它們在槽式噴嘴的上游，并且，通過閥控制桿的旋轉，實現(xiàn)涂覆材料向槽式噴嘴供應的暫時中斷。具體地，這用來通過槽式噴嘴輸送涂覆材料并且用來以替代方式中斷輸送。
[0006]具體地，具有普通槽閥的普通涂覆設備用在電池的制造中。在這個內容中，它們用作配置漿狀涂覆材料，其具體包含電化學活性粒子，例如石墨粒子，例如薄層形式的。具體地，該層可以用作電極層，直接在電池的適當集電極上。然而，在本發(fā)明的情境中，涂覆還可以理解成暫時應用到支撐基底上，例如輥子或平坦的支撐基底上，例如，按照預期用途，由涂覆材料形成的層在稍后的生產步驟中從該基底被再次去除，例如，可以設想用于然后應用到集電極條上。
[0007]除了配置具有電化學活性粒子的涂覆材料用于電池的制造，這個類型的涂覆設備也可以用于以這種方式制造燃料電池的電催化層。在這種情況下，具體地，包含催化劑粒子(貴金屬、拉內鎳、碳化鎢、硫化鉬、硫化鎢或類似的合適材料)作為電化學活性粒子且可以催化燃料例如氫或甲醇的低溫燃燒的涂覆材料可以被處理。
[0008]在普通涂覆設備的情況中，漿料貯存槽通常安置在槽式噴嘴的上游，涂覆材料從漿料貯存槽供應給槽閥和下游的槽式噴嘴。這里能想得到兩種結構設計，其中漿料貯存槽自身受壓力沖擊以把涂覆材料壓向槽閥的方向的設計以及其中獨立的電機驅動的輸送裝置(例如泵)安置在漿料貯存槽與槽閥之間的設計。
[0009]在本發(fā)明的情境中，槽閥被理解成這樣的閥，其中，供應通道、噴嘴通道和閥通道穿過閥控制桿，在橫向于輸送方向的維度中呈現(xiàn)比在相對于其以垂直方式延伸且同樣橫向于輸送方向的維度中大得多的長度。根據(jù)本發(fā)明的槽閥的定義，各個通道在閥長度方向上的長度至少比橫向于閥長度方向的長度大4的因數(shù)。對于閥控制桿，假設它在閥長度方向上的長度呈現(xiàn)為至少是閥控制桿的平均半徑的4倍，沿著該閥長度方向，閥通道穿過所述閥控制桿。優(yōu)選且最普遍地，閥控制桿的長度(沿著其被閥通道穿過)比閥控制桿的半徑大更大的因數(shù)，優(yōu)選大至少為10的因數(shù)。
[0010]閥控制桿的半徑與一方面是直徑之間，另一方面是與長度之間的所提相關性實際上引起難題。例如，已經顯現(xiàn)出來，隨著工作時段增長，進入閥孔的內圓周與閥控制桿的支承面之間的狹窄空隙的涂覆材料引起重新調整槽閥所需的動量波動。
[0011]這是由許多涂覆材料特別是在電池制造環(huán)境中使用的涂覆材料在高剪切載荷下粘度增大的趨勢所引起的，取決于剪切的程度和持續(xù)時間(抗流變形態(tài))。涂覆材料保持在閥孔的內圓周面與支承面之間的殘余越久，它們的粘度就越大。實際上，在一定的工作時段之后，設在普通槽閥上的用于切換該槽閥的致動器不再能夠實現(xiàn)可靠的閥切換操作，從而，必須中斷涂覆設備的使用并且必須清理閥孔。

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明的目的是改進普通類型的可切換槽閥，從而，所述槽閥以免維護的方式更長時段地工作。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)這個目的，為了從支承面與閥孔內圓周面之間的支承間隙接收涂覆材料，在供應通道與噴嘴通道之間在閥孔內圓周面中結合有至少一個接收空間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的槽閥呈現(xiàn)普通槽閥的上述特征。閥主體優(yōu)選為金屬主體，閥孔具體使用金屬切削加工而結合于其中。閥孔自身是旋轉對稱的，并且優(yōu)選為圓柱形空隙，其長度是平均半徑的至少4倍。閥孔不是不可避免地必須呈現(xiàn)圓柱形狀，而是也可以是例如錐形。供應通道通向閥孔，噴嘴通道從閥孔開始，其中，這兩個通道經由槽型孔口連接到閥孔，該孔口基本上在閥長度方向上延伸。閥孔的絕對長度以及供應通道和噴嘴通道在閥孔和閥通道圓周面的區(qū)域中的大致相同的寬度是至少30毫米，優(yōu)選為至少100毫米。取決于應用的目的，閥孔的長度或者各個通道的寬度分別可以高達2000毫米和更大。閥孔的平均直徑特別是圓柱形閥孔的直徑優(yōu)選為小于30毫米。供應通道的口和通入噴嘴通道的出口的寬度優(yōu)選為分別超過或者至少是相應的口或出口的高度的4倍。
[0015]按照本發(fā)明提供的該至少一個接收空間設置為閥孔圓周面區(qū)域中的凹陷，并且因此從支承間隙和閥控制桿的外支承面向外延伸。雖然支承間隙優(yōu)選地顯示出小于100微米的平均寬度，特別優(yōu)選為小于50微米，但是它在至少一個接收空間的區(qū)域中擴大了該接收空間的深度。該接收空間優(yōu)選地顯示出在徑向方向上的至少I毫米的深度，優(yōu)選為至少3毫米。
[0016]由于該至少一個接收空間，在閥孔內圓周面上設置至少另一個點，在供應通道的孔口與噴嘴通道的孔口之間，在此，閥孔的內圓周面被中斷。這里，該接收空間優(yōu)選地由在閥長度方向延伸且具有所提深度的接收凹槽形成。作為替代，也可以在閥孔內圓周面上設置多個接收空間，它們互相對齊或者布置成沿著圓周方向相互偏置。優(yōu)選地，一個接收空間或多個接收空間延伸經過閥長度方向上的支承面長度的至少80%的長度，在這種意義上講，當從閥長度方向看時，支承面被看做僅僅是設置在閥通道的互相對立的端部之間的面。
[0017]在實踐中，該至少一個接收空間或多個接收空間具有的效果是，最開始描述的由于閥控制桿的剪切和由此導致的剛性移動而引起的涂覆材料變僵硬的問題不出現(xiàn)或者不會相同程度地出現(xiàn)。該接收空間或多個接收空間允許先前受大剪切應力的涂覆材料得以接收并且由此從支承間隙中被去除。
[0018]防止或緩解目前所提問題的接收空間的存在的理由不能明確地陳述。在不受到下面將陳述的有關效率的考慮的限制的情況下，本發(fā)明的作用方式部分地可以暫時地解釋成先前受特別大的剪切應力作用的涂覆材料能夠轉移到接收空間。這個效果還能夠部分地解釋成，特別地，積聚在接收空間中的彈性涂覆材料在槽閥的通過位置和關閉位置上不同地受壓縮和/或加壓，從而，由于以固定的暫時循環(huán)發(fā)生的接收空間中的涂覆材料的松弛，也引起涂覆材料在支承間隙中的移動，歸因于此，先前受大的剪切應力作用的涂覆材料被壓回到涂覆材料的流動通路中。
[0019]已經證明，幾乎不受接收空間布置在閥孔內圓周上的位置的限制可實現(xiàn)有利效果，該接收空間優(yōu)選地構造成連續(xù)的接收凹槽。通過這種方式，本發(fā)明包括結構實施例，它們具有總是僅僅可連通地連接支承間隙的接收空間，與閥位置無關。然而，還包括這樣的結構實施例，其中在關閉位置或通過位置中的至少一個接收空間連通地連接到閥控制桿的通道入口或通道出口。在這些結構實施例的情形中，所提的積極效果大概至少可以解釋成，在槽閥的各個其它位置中，在兩側連通地僅僅連接到支承間隙的接收空間在關閉位置或通過位置中直接連接到通道入口或通道出口并且由此可以被流入通過位置的涂覆材料沖洗。這可能導致涂覆材料的先前受大剪切應力作用的部分重新加入到涂覆材料流中并因此被帶走。
[0020]其中至少一個接收空間的配置和閥通道的通道入口的結構實施例構造且相互適應成是的在閥控制桿的關閉位置中在所提接收空間與供應通道之間存在連通連接的結構實施例由于特別有效而顯現(xiàn)出來。在實驗中，這類配置正好已經引起切換閥所需的動量隨著運行時段增長僅僅稍微增大，并且因此能夠實現(xiàn)涂覆設備的長期無中斷操作。
[0021]為了實現(xiàn)這個連通連接，特別是在供應通道與接收空間之間，閥控制桿上的圓周方向上的槽狀通道入口的高度優(yōu)選為大于閥控制桿上的槽狀通道出口的高度。閥通道因此優(yōu)選為呈現(xiàn)逐漸變小的截面面積。
[0022]本發(fā)明此外還涉及以連續(xù)方法用漿狀涂覆材料涂覆表面的涂覆設備。這個設備包括用于經由供應通道供應涂覆材料的供應單元，這個供應單元優(yōu)選為包括增壓的漿料貯存槽或無壓力的漿料貯存槽和泵裝置。這樣的涂覆設備還包括可切換閥、噴嘴通道和槽式噴嘴，該噴嘴通道在槽閥的下游，該槽式噴嘴在噴嘴通道的下游用于姜涂覆材料配置到要涂覆的表面上或有時到要涂覆的基底上。槽閥以上面描述的方式配置。
[0023]該供應單元優(yōu)選為包括漿料貯存槽，在其中保持準