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Die
Erfindung betrifft ein Leitelement zum Leiten von in Form von Bahnen
oder Bögen
vorliegendem, insbesondere aus Papier oder Kunststoffmaterial bestehendem
flexiblem Flachmaterial, mit einer mindestens eine Leitfläche für das darüber hinweglaufende
Flachmaterial definierenden Leitwand, die von zu der mindestens
einen Leitfläche
ausmündenden
Luftausblaskanälen
durchsetzt ist, die zum Ausblasen von über der Leitfläche ein
tragendes Luftpolster für
das Flachmaterial bildender Druckluft vorgesehen sind, wobei die
Leitwand zumindest teilweise aus einem offenporigen Metallschaum
besteht und die Luftausblaskanäle
zumindest teilweise unmittelbar von den Poren dieses Metallschaumes
gebildet sind.
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Derartige
Leitelemente werden vor allem in der Druckindustrie eingesetzt,
um dünnes
Flachmaterial, seien es Bögen
oder Bahnen, möglichst
verschleißarm
zwischen unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zu transportieren.
Ein zwischen der Leitfläche
und dem Flachmaterial generiertes Luftpolster soll ei nen unmittelbaren
Kontakt zwischen dem Flachmaterial und der Leitfläche des
Leitelementes verhindern.
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Ein
aus der
DE 10
2005 048 217 A1 bekanntes Leitelement enthält eine
von Luftausblaskanälen durchsetzte
Leitwand, die aus einem gelochten Trägermaterial und einer auf dem
Trägermaterial
applizierten mikroporösen
Materialschicht besteht. Die Luftausblaskanäle setzen sich aus Bohrungen
des Trägermaterials
und den Poren der mikroporösen Materialschicht
zusammen. Die mikroporöse
Materialschicht gewährleistet
den Erhalt einer fein verteilten Vielfachanordnung von Luftausblasöffnungen über die
von dieser Materialschicht unmittelbar gebildete Leitfläche hinweg.
Bei der mikroporösen
Materialschicht handelt es sich um ein gesintertes Material.
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Aus
der
DE 198 29 094
A1 ist eine Leiteinrichtung bekannt, die ebenfalls mit
Leitelementen ausgestattet ist, bei denen die zur Führung des Flachmaterials
dienende Leitfläche
von einem mikroporösen
Material gebildet ist. Als Beispiel für derartiges mikroporöses Material
wird Sintermaterial aus Metall oder aus Keramik oder aus Kunststoff
genannt.
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Einen
vergleichbaren Aufbau des die Leitfläche eines Leitelementes definierenden
Materials ist in der
DE
103 39 262 A1 beschrieben. Hergestellt werden derartige
Leitelemente in der Regel dadurch, dass die mikroporöse Materialschicht
auf eine mit vorgefertigten Kanälen
versehene Trägerstruktur
aufgebracht wird.
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Über einen
entsprechenden Aufbau verfügt das
aus der
EP 1 488 909
A1 bekannte, als Wendestange ausgebildete Leitelement.
Als Trägerstruktur fungiert
hier ein gelochtes Trägerrohr,
das mikroporös
beschichtet ist.
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Die
Herstellung dieser bekannten Leitelemente ist relativ aufwändig und
teuer. In der Regel bedarf es zur Realisierung einer mit fein verteilten Luftaustrittsöffnungen
versehenen Leitfläche
einer mikroporösen
Materialschicht, die zum Erhalt der erforderlichen Stabilität auf eine
zuvor durch spanende Bearbeitung vorbereitete Trägerstruktur aufzubringen ist.
Es ist überdies
sehr schwierig, in ein und derselben Leitwand Luftdurchtrittskanäle mit unterschiedlichen
Querschnitten zu realisieren.
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Ein
Leitelement der eingangs genannten Art ist aus der
DE 10 2004 032 646 A1 bekannt
und besteht aus einem Tragkörper
sowie einem daran fixierten, aus einem porösem Material in Form von Metallschaum
hergestellten Gleitschuh, durch den ein Druckgas hindurchpressbar
ist. Eine Oberfläche
des luftdurchströmten
Gleitschuhs fungiert als Leitfläche für eine Materialbahn.
Bei der Verwendung des Metallschaumes besteht das Problem, dass
insbesondere bei großen
Wanddicken zur Vermeidung eines zu großen Strömungswiderstandes auf große Poren zurückgegriffen
werden muss, was einem fein verteilten Luftaustritt an der Leitfläche entgegensteht.
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In
der
DE 199 02 936
A1 wird zur Bildung einer Leitfläche auf einen porösen metallhaltigen
Werkstoff zurückgegriffen,
in der
DE 101 37 725
A1 auf bohrungsartig ausgebildete Ausströmöffnungen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leitelement zu schaffen,
das trotz der Verwendung offenporigen Metallschaumes als tragende Struktur
einen fein verteilten Luftaustritt an der Leitfläche ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Leitfläche von einer auf den Metallschaum aufgebrachten,
nicht aus Metallschaum bestehenden luftdurchlässigen Luftaustrittsschicht
gebildet ist und/oder dass die Porengröße der Poren des Metallschaumes
zur Leitfläche
hin abnimmt.
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Metallschäume haben
grundsätzlich
den Vorteil, dass sie auch schon bei geringen Schichtdicken eine
hohe Stabilität
aufweisen können.
Ihre Anwendung macht daher in den meisten Fällen eine zu Stabilisierungszwecken
dienenden zusätzliche
Träger struktur
entbehrlich. Bei einem zur Generierung eines Luftpolsters für flexibles
Flachmaterial eingesetzten Leitelement kann somit der Metallschaum selbst
als tragende Struktur eingesetzt werden, wobei er – in Abhängigkeit
von der Porengröße und der Dichte
seiner Porenstruktur – unmittelbar
selbst die Leitfläche
bilden kann oder aber zur Verwirklichung der Leitfläche mit
einem konventionell hergestellten mikroporösen Material, beispielsweise
ein Sintermaterial oder eine thermisch aufgespritzte Metallschicht oder
Keramikschicht oder Metall-Keramik-Schicht, beschichtet
werden kann. In den meisten Fällen
wird sich so eine aus einem konventionellen Vollmetall bestehende,
zur Luftführung
mit spanend eingebrachten Kanälen
und Nuten versehene Trägerstruktur
erübrigen.
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Der
offenporige Metallschaum kann beispielsweise durch ein modifiziertes
Feingussverfahren hergestellt werden. Eine geeignete Platzhalterstruktur
wird mit einer Metallgusslegierung umgossen und anschließend unter
Freilegung der Poren wieder entfernt, wobei diese Poren aufgrund
ihrer offenporigen Gestaltung ein dreidimensionales Netzwerk von
Kanälen
bilden, die als Luftausblaskanäle genutzt
werden. Von Vorteil ist, dass durch geeignete Metallauswahl, Porendichte
und Zellstruktur eine spezifische Abstimmung hinsichtlich des jeweiligen Anwendungsfalls
getroffen werden kann und man auf diese Weise gezielt ein den jeweiligen
Anforderungen entspre chendes Strömungsverhalten
der Druckluft generieren kann. Zur Realisierung des Metallschaumes
eignet sich vor allem eine Aluminiumlegierung, wenngleich prinzipiell
auch andere Metalle als Basis herangezogen werden können.
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Die
Leitwand kann mehrschichtig aufgebaut sein, indem der poröse Metallschaum
als Trägerstruktur
eingesetzt und seinerseits mit einer separaten Luftaustrittsschicht
versehen ist.
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Die
Strömungscharakteristik
innerhalb der Leitwand kann durch die Auswahl der Porengröße bzw.
der Porendichte des Metallschaumes spezifisch beeinflusst werden.
Möglich
ist beispielsweise eine im Wesentlichen gleichmäßige Porengröße zur Erzielung
einer durchweg im Wesentlichen gleichförmigen Luftströmung. Besonders
vorteilhaft ist jedoch eine unmittelbar bei der Herstellung hervorgerufene Einteilung
des Metallschaumes in Bereiche unterschiedlicher Porengröße. So lässt sich
beispielsweise ein Metallschaum realisieren, bei dem die Porengröße zur Leitfläche hin
abnimmt, entweder stufenweise oder kontinuierlich, in Abhängigkeit
vom strukturellen Aufbau des Metallschaumes.
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Die
Verwendung von Metallschaum als solches ist auf zahlreichen Gebieten
bereits bekannt. Die
DE
10 2005 044 470 A1 beschreibt die Verwendung eines Metallschaumes
in Strömungsma schinen und
dient dort vor allem zur Realisierung einer stabilen Struktur. Aus
der
DE 10 2005
004 695 B3 ist es bekannt, offenporigen Metallschaum zur
Herstellung von Kühlkörpern zu
verwenden. Eine Nutzung von Metallschaum zur Bereitstellung von
Luftauslasskanälen
für Leitelemente
von flexiblem Flachmaterial ist aus diesem Stand der Technik allerdings
nicht ersichtlich.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Um
spezielle Eigenschaften zu erzielen, kann der Metallschaum mit anderen
Komponenten als seinen eigenen Metallkomponenten angereichert sein.
Hier ist beispielsweise an Keramikmaterial oder an sonstiges Material
gedacht, das sich positiv auf die Härte und Stabilität der Leitwand
auswirkt. Die zusätzlichen
Bestandteile werden der Aluminiumlegierung zweckmäßigerweise
vor dem Gießvorgang
zugesetzt.
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Die
Leitfläche
für das
flexible Fachmaterial kann zumindest teilweise unmittelbar von dem
Metallschaum gebildet sein. Es bietet sich hier vor allem an, die
gesamte Leitfläche
durch den Metallschaum zu realisieren, so dass die an der Leitfläche vorhandenen
Luftausblasöffnungen
der Luftausblaskanäle direkt
von den Porenöffnungen
an der Grenzschicht des Metall schaumes gebildet sind. Bei der Herstellung
des Metallschaumes können
sehr kleine Porengrößen realisiert
werden, um eine Porenstruktur mit vor allem im Bereich der Leitfläche hoher
Porendichte zu erhalten, was zur Folge hat, dass sich unmittelbar über der
Leitfläche
ein sehr tragfähiges
Luftpolster ausbilden kann, bei dem die zu seiner Erzeugung erforderliche
Druckluft großflächig fein
verteilt zuströmt.
Es ist dadurch insbesondere auch möglich, den Luftspalt im Bereich
zwischen der Leitfläche
und dem Flachmaterial mit nur geringen Abweichungen großflächig konstant
auszubilden.
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Besonders
kostengünstig
ist eine Bauform, bei der die die Luftaustrittskanäle enthaltende
Leitwand vollständig
aus dem offenporigen Metallschaum besteht. Der Fertigungsaufwand
kann dadurch auf ein Minimum reduziert werden und man erspart sich
eine Kombination mit technologisch auf andere Weise hergestellten
Wandabschnitten.
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Bei
der separaten Luftaustrittsschicht handelt es sich insbesondere
um eine in konventioneller Weise hergestellte mikroporöse Materialschicht,
insbesondere ein Sintermaterial oder ein ursprünglich pulvriges, durch thermisches
Spritzen aufgebrachtes Material. Hier besteht dann beispielsweise
die Möglichkeit,
die Luftaustrittsschicht mit einer Vielzahl kleiner und kleinster
Poren zu realisieren, während
die Poren des Me tallschaumes, weil sie nicht unmittelbar zur Leitfläche ausmünden, eine
größere Porengröße aufweisen
können,
was die Herstellung des Metallschaumes in der Regel vereinfacht.
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Aufgrund
seiner Offenporigkeit hat der Metallschaum die Eigenschaft, in ihn
eingespeiste Druckluft über
seine gesamte Außenfläche hinweg verteilt
wieder an die Umgebung abzugeben. In der Regel ist ein Luftaustritt
jedoch nur im Bereich der Leitfläche
zur dortigen Generierung des das Flachmaterial tragenden Luftpolsters
angestrebt. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn die Poren des Metallschaumes
im Bereich der Außenoberfläche des
Metallschaumes partiell verschlossen werden. Ein Verschluss findet
dort statt, wo ein Luftaustritt unerwünscht ist. Somit kann trotz
der Offenporigkeit des Metallschaumes ein zielgerichteter Luftaustritt
verwirklicht werden.
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Zum
Verschließen
der Poren kann die Außenoberfläche des
Metallschaumes durch geeignete Abdeckmittel abgedeckt sein, beispielsweise
durch eine nachträglich
angebrachte Abdeckwand, beispielsweise ein Abdeckblech. Als Abdeckmittel
kann aber auch eine luftundurchlässige
Beschichtung des Metallschaumes dienen. Zusätzlich oder alternativ ist ein
Verschließen
der Poren beispielsweise auch durch einen in sie eingebrachten Füllstoff
möglich, was
eine besonders zuverläs sige,
hermetische dichte Versiegelung gewährleistet. So kann beispielsweise
ein auf die Außenoberfläche des
Metallschaumes aufgebrachtes Kunststoffmaterial in die zur Außenoberfläche ausmündenden
Poren des Metallschaumes eindringen und letztere pfropfartig verschließen.
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Die
Leitwand kann im Bereich des Metallschaumes mehrere zueinander beabstandete
Flächenabschnitte
aufweisen, in denen die Poren des Metallschaumes verschlossen sind.
Auf diese Weise kann die Außenoberfläche des
Metallschaumes in einer gewünschten
Verteilung mit für
den Luftaustritt geeigneten offenen Flächenabschnitten und mit verschlossenen
Flächenabschnitten
versehen werden.
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Ist
die Leitwand als Vollkörper
ausgebildet, können
sämtliche
Außenflächenabschnitte
des Metallschaumes, mit Ausnahme der Leitfläche, zur Verhinderung eines
Luftaustrittes verschlossen sein.
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Ist
die Leitwand als Hohlkörper
ausgebildet, beispielsweise rohrförmig, kann der Metallschaum entweder
an der nach radial außen
orientierten äußeren Außenoberfläche oder
an der nach radial innen orientierten inneren Außenoberfläche oder an beiden dieser Außenoberflächen zumindest
partiell verschlossen sein, um einen definierten Luftaustritt zu erzielen.
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Durch
eine aufeinander abgestimmte Verteilung der verschlossenen Außenoberflächenabschnitte
kann die Luftströmung
im Innern des Metallschaumes gezielt beeinflusst werden.
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Ein
unerwünschter
Luftaustritt an der Außenoberfläche des
Metallschaumes kann auch dadurch minimiert werden, dass man den
Metallschaum in den entsprechenden Grenzbereichen mit äußerst feinen
Poren und/oder einer sehr hohen Porendichte auslegt, so dass die
Strömungsrate
und mithin der Luftverlust minimal ist. Die entsprechenden Bereiche bilden
folglich aufgrund ihrer kleinen Porengröße und/oder hohen Porendichte
eine Art Barriere für
die Luftströmung.
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Ist
die Leitwand Bestandteil eines Hohlkörpers, erfolgt die Luftanströmung zweckmäßigerweise vom
Innenraum des Hohlkörpers
her, so dass die Leitwand in der Regel im Wesentlichen radial von
innen nach außen
durchströmt
wird. Ist die Leitwand Bestandteil eines Vollkörpers, bietet der Metallschaum die
vorteilhafte Möglichkeit,
an seiner nicht als Leitfläche
fungierenden Außenfläche an einer oder
mehreren Stellen unmittelbar selbst die Lufteinspeisung vorzunehmen,
indem man dort eine Lufteinspeiseöffnung vorsieht, die im Schauminnern
in die Poren des Metallschaumes übergeht.
Die Lufteinspeiseöffnung
ist beispielsweise Bestandteil eines Anschlussstutzens, der das
Anschließen
einer die Druckluft heranführenden
Luftleitung ermöglicht.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte erste Bauform des erfindungsgemäßen Leitelementes in schematischer Darstellung
und im Querschnitt gemäß Schnittlinie
I-I aus 2,
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2 eine
Seitenansicht des Leitelementes aus 1 mit Blickrichtung
gemäß Pfeil
II,
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3 eine
weitere Ausführungsform
des Leitelementes, die im Gegensatz zu dem als Hohlkörper ausgebildeten
Leitelement der 1 und 2 als Vollkörper realisiert
ist, in einem Querschnitt analog Schnittlinie I-I aus 2,
und
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4 und 5 den
in 1 umrahmten Ausschnitt IV der Leitwand in vergrößerter Darstellung,
wobei Varianten möglicher
struktureller Gestaltungen der Leitwand gezeigt sind.
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Die
aus der Zeichnung ersichtlichen Leitelemente 1 werden eingesetzt,
um ein darüber
hinweg geführtes,
in der Zeichnung strichpunktiert angedeutetes flexibles Flachmaterial 2 möglichst
berührungslos
bei seiner Bewegung zu leiten. Das Flachmaterial 2 wird
in einer durch Pfeile angedeuteten Transportrichtung 3 über mindestens
eine von dem Leitelement 1 definierte Leitfläche 4 hinweggeführt, wobei seine
Ausrichtung und Bewegungsrichtung durch die Leitfläche 4 vorgegeben
wird,
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Je
nach Anwendungsfall des Leitelementes 1 kann die Leitfläche 4 unterschiedlichste
Formen annehmen. Sie kann insbesondere eben oder gekrümmt sein.
Ein ebener Verlauf wird in der Regel eingesetzt, wenn es darum geht,
das Flachmaterial 2 lediglich geradlinig zu führen. Gekrümmte Verläufe nutzt
man meist in Verbindung mit gewünschten Richtungsänderungen.
Die Leitfläche 4 kann
sowohl konkav als auch konvex gekrümmt sein.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
verfügt
die Leitfläche 4 über einen
konvex gekrümmten
Verlauf, wobei das Leitelement 1 genutzt wird, um eine
Umlenkung des Flachmaterials 2 und mithin eine Änderung
der räumlichen
Orientierung der Transportrichtung 3 zu erzielen. Beispielsweise
kann das Leitelement 1 als sogenannte Wendestange eingesetzt
werden.
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Das
Leitelement 1 hat bevorzugt eine Längsgestalt mit einer zu der
Transportrichtung 3 rechtwinkeligen Längsachse 5. Es handelt
sich bei ihm insbesondere um eine selbsttragende Baueinheit, die über nicht
weiter gezeigte Befestigungsmittel am Einsatzort fixierbar ist.
Es kann beispielsweise die Form eines Balkens oder einer Stange
haben. Beim Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 ist das Leitelement 1 als
Hohlkörper,
rohrförmig
ausgebildet, im Falle der 3 ist es
als Vollkörper
realisiert. Die Art der Realisierungsform hängt insbesondere vom Einsatzzweck
und, sofern eine Umlenkung des Flachmaterials 2 gewünscht ist,
vom angestrebten Umlenkungswinkel ab.
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Das
durch das Leitelement 1 geleitete bzw. geführte Flachmaterial 2 besteht
in den meisten Fällen
aus Papier und liegt überwiegend
als Bahn vor, die praktisch endlos über das Leitelement 1 hinweggeführt wird.
In diesem Fall kann man auch von einem Bahnführungselement sprechen. Allerdings
eignet sich das Leitelement 1 auch für Führungsmaßnahmen in Verbindung mit Materialbögen.
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Anstatt
aus Papier kann das Flachmaterial 2 auch aus einem anderen
flexiblen Material bestehen, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial,
letzteres zum Beispiel in Form einer ein oder mehrlagigen, unter
Umständen
auch schlauchförmigen
Folie.
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Das
Leitelement 1 ist vorwiegend für Anwendungen in der Druckindustrie
gedacht. Allerdings kann es auch in anderen Sparten überall dort
eingesetzt werden, wo es gilt, dünnes
Flachmaterial mit oder ohne Änderung
der Orientierung der Transportrichtung in geführter Weise zu transportieren.
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Das
Leitelement 1 kann einzeln oder in Kombination mit weiteren,
insbesondere auch gleichartigen Leitelementen 1 eingesetzt
werden. Mittels mehreren mit Abstand aufeinanderfolgenden Leitelementen 1 lässt sich
eine praktisch beliebig lange Führungslänge realisieren
und kann auch die Transportrichtung des Flachmaterials prinzipiell
beliebig oft und in beliebige Orientierungen verändert werden.
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Das
Leitelement 1 enthält
eine die Leitfläche 4 definierende
Leitwand 6. Diese ist beim Ausführungsbeispiel entsprechend
dem konvex gekrümmten
Verlauf der Leitfläche 4 ebenfalls
bo genförmig
gekrümmt.
Im Falle der 3 hat sie die Form eines Umfangsabschnittes
der Wandung eines Kreiszylinders, wobei sich die Leitfläche 4 über die
gesamte Bogenlänge
der Leitwand 6 hinweg erstreckt. Die 1 und 2 zeigen
eine Realisierung in Gestalt eines Hohlzylinders, wobei die Leitfläche 4 sich
in der Umfangsrichtung nur über
einen Teilabschnitt der gesamten Umfangslänge erstreckt.
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Die
Leitwand 6 ist von einer Vielzahl von Luftausblaskanälen 7 durchsetzt.
Diese stehen mit einer Lufteinspeiseöffnung 8 in Strömungsverbindung,
durch die hindurch im Betrieb des Leitelementes 1 unter
atmosphärischem Überdruck
stehende Druckluft oder ein sonstiges Gas eingespeist wird. Der
Begriff „Druckluft” soll jedwedes
gasförmige
Medium umfassen.
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Die
Luftausblaskanäle 7 münden mit
einer Vielzahl von Luftausblasöffnungen 12 zu
der Leitfläche 4 aus.
Vorzugsweise ist die gesamte Leitfläche 4 übersät von einer
fein verteilten Vielfachanordnung kleiner bis kleinster Luftausblasöffnungen 12.
Von einer nicht weiter abgebildeten Druckluftquelle in die Lufteinspeiseöffnung 8 eingespeiste
Druckluft strömt durch
die Luftausblaskanäle 7 hindurch
und tritt über die
Luftausblasöffnungen 12 ganzflächig verteilt
zu der Leitfläche 4 aus.
Die entsprechende Luftaustrittsströmung ist exemplarisch anhand
einiger Pfeile bei 13 angedeutet.
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Die
austretende Druckluft bildet zwischen der Leitfläche 4 und dem darüber hinweggeführten Flachmaterial 2 ein
Luftpolster 14 aus. Es handelt sich hierbei insbesondere
um ein filmartig dünnes Luftpolster,
durch das das Flachmaterial 2 auf Abstand zu der Leitfläche 4 gehalten
wird, so dass die Leitfläche 4 zwar
eine Leitfunktion hinsichtlich des Flachmaterials 2 übernimmt,
ein unerwünschter
Verschleiß durch
Kontakt zwischen Leitfläche 4 und Flachmaterial 2 jedoch
vermieden wird.
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Die
Ausblasströmungsrate
der gemäß Pfeilen 13 an
der Leitfläche 4 austretenden
Druckluft hängt
insbesondere vom Druck der eingespeisten Druckluft ab und wird auch
maßgeblich
durch den Srömungsquerschnitt
der einzelnen Luftausblaskanäle 7 bestimmt.
Die Anordnung kann so getroffen werden, dass die Ausblasströmungsrate über die
gesamte Leitfläche 4 hinweg
im Wesentlichen konstant ist oder aber die Leitfläche 4 in
einzelne Bereich unterteilt ist, in denen unterschiedlich hohe Ausblasströmungsraten
vorliegen. Insbesondere ist eine dahingehende Auslegung möglich, dass
in denjenigen Randbereichen der Leitfläche 4, an denen das
Flachmaterial 2 zugeführt
und abgeführt
wird, eine höhere Ausblasströmungsrate
vorliegt als in dem dazwischenliegenden Bereich.
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Ein
wesentlicher Aspekt der Leitelemente 1 wird darin gesehen,
dass die Leitwand 6 jeweils zumindest teilweise aus einem
offenporigen Metallschaum 15 besteht und die Luftausblaskanäle 7 zumindest
teilweise unmittelbar von den Poren 16 des Metallschaumes 15 gebildet
sind.
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Als
Metallschaum 15 kommt insbesondere ein Aluminiumschaum
zum Einsatz, wenngleich prinzipiell auch andere Metalle oder Metalllegierungen nutzbar
wären.
Die Verwendung von Aluminium hat den Vorteil, dass eine hohe Stabilität mit geringem Gewicht
kombiniert wird.
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Es
besteht auch die Möglichkeit,
den Metallschaum 15 mit an deren, insbesondere auch mit nichtmetallischen
Komponenten anzureichern, um die physikalischen Eigenschaften zu
beeinflussen. Beispielsweise wäre
eine Kombination mit Keramikmaterial denkbar.
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Insbesondere
in Verbindung mit kleinen Porengrößen und insbesondere auch einer
hohen Porendichte kann der Metallschaum 15 die Leitfläche 4 unmittelbar
selbst ganz oder teilweise bilden. Dies ist bei den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 3 und 5 verwirklicht,
wo jeweils die gesamte Leitfläche 4 durch
den Metallschaum 15 definiert ist. Die Poren 16 des
Metallschaumes 15 bilden hier also sowohl die Luftaustrittskanäle 7 als
auch unmittelbar die Luftausblasöffnungen 12,
und gleichzeitig bildet das Festkörpermaterial des Metallschaumes 15 die
die Luftausblasöffnungen 12 umgrenzende
Festkörperstruktur
der Leitfläche 4.
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Den
Ausführungsbeispielen
der 1 bis 3 und 5 ist außerdem gemeinsam,
dass sämtliche
Luftausblaskanäle 7 im
Innern des Metallschaumes 15 verlaufen und von dessen Poren 16 gebildet
sind. Hierzu kann insbesondere die gesamte Leitwand 6 aus
dem Metallschaum bestehen.
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Abweichend
hiervon ist beim Ausführungsbeispiel
der 4 die Leitfläche 4 nicht
unmittelbarer Bestandteil des Metallschaumes 15, sondern
ist von einer bezüglich
dem Metallschaum 15 eigenständigen, luftdurchlässigen Luftaustrittsschicht 17 gebildet,
die auf den Metallschaum 15 aufgebracht ist. Metallschaum 15 und
Luftaustrittsschicht 17 sind insbesondere stoffschlüssig miteinander
verbunden. Es kann sich bei der Luftaustrittsschicht 17 beispielsweise
um eine thermisch aufgespritzte Schicht – beispielsweise aus Metall,
aus Keramik oder aus Metall und Keramik kombiniert – handeln
oder um eine Schicht aus Sintermaterial. Vorteilhaft ist es jedenfalls,
wenn die Luftaustrittsschicht 17 mikroporös strukturiert
ist, wobei die Poren 18 der Luftaustrittsschicht 17 gemeinsam
mit den Poren 16 des Metallschaumes 15 zur Bildung
der Luf taustrittskanäle 7 beitragen.
Die Luftaustrittsströmung
tritt zur Leitfläche 4 hin
zunächst
durch den Metallschaum 15 und anschließend durch die Luftaustrittsschicht 17 hindurch,
was problemlos möglich
ist, da die beiderseitigen Poren 16, 18 zwischen
dem Metallschaum 15 und der Luftaustrittsschicht 17 infolge
der offenporigen Gestaltung miteinander in Strömungsverbindung stehen. Auch
das mikroporöse
Material der Luftaustrittsschicht 17 ist insbesondere von
einer offenporigen Struktur.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 4 fungiert der Metallschaum 15 als Trägerstruktur
für die diesbezüglich wesentlich
dünner
ausgebildete Luftaustrittsschicht 17. Weiterhin besteht
aber Übereinstimmung
mit den anderen Ausführungsbeispielen
dahingehend, dass für
die Stabilität
der Leitwand 6 der Metallschaum 15 verantwortlich
ist und folglich zusätzlich
zu dem Metallschaum 15 keine weitere stabilisierende Trägerstruktur
benötigt
wird.
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Somit
hat man den Vorteil, auf bisher übliche Trägerstrukturen
und darin durch spanabhebende Maßnahmen auszubildende Kanäle und Nuten
verzichten zu können,
was erheblich zu einer Kosteneinsparung beiträgt. Die Luftaustrittsschicht 17 kann
aus Metall bestehen, aber auch aus einem anderen Material, beispielsweise
Keramikmaterial. Desweiteren sind auch bei der Luftaustrittsschicht 17 Materialkombinationen
möglich.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 ist die Leitwand 6 als
Hohlkörper
konzipiert und enthält
mindestens einen internen Luftverteilraum 23, der mit der
Lufteinspeiseöffnung 8 verbunden
ist. Eingespeiste Druckluft gelangt in den Luftverteilraum 23 und
von dort über
die nach radial innen orientierte, von den Porenöffnungen durchsetzte innere
Außenoberfläche 24 der
Leitwand 6 in den Metallschaum 15 hinein, um diesen
zur Leitfläche 4 hin zu
durchdringen.
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Ohne
weitere Vorkehrungen würde
die Druckluft nicht nur an der Leitfläche 4 aus der Leitwand 6 austreten,
sondern auch an den anderen Bereichen der radial nach außen orientierten äußeren Außenoberfläche 25 der
Leitwand 6, bedingt durch die durchweg offenporige Gestaltung.
Beim Ausführungsbeispiel
sind deshalb die Poren des Metallschaumes 15 im Bereich
seiner Außenoberfläche partiell
gasundurchlässig
verschlossen.
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Realisiert
wird dieses Verschließen
beispielsweise durch Abdeckmittel 26, die die äußere Außenoberfläche 25 in
denjenigen Bereichen, in denen keine Druckluft austreten soll, abdecken.
Sie können
gemäß 1 aus
einer an die Außenkontur der
Leitwand 6 angepassten Abdeckwand 26a bestehen,
bei spielsweise aus Metall oder aus Kunststoffmaterial, die nachträglich an
den Metallschaum 5 angebracht ist, beispielsweise durch
Schraubverbindungen, aber auch auf andere Weise.
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Handelt
es sich bei der Leitwand 6 um einen Hohlkörper, können in 1 gestrichelt
angedeutete weitere Abdeckmittel 27 auch an der inneren
Außenoberfläche 24 des
Metallschaumes 15 angebracht werden. Für ihre Realisierungsform gilt
das gleiche wie für
die schon erwähnten
Abdeckmittel 26.
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Man
hat sogar die Möglichkeit,
durch Anbringen von Abdeckmitteln 26, 27 sowohl
an der inneren als auch an der äußeren Außenoberfläche 24, 25 selektiv
gewisse Außenflächenabschnitte
abzudecken und andere frei zu lassen, um der Luft im Innern des Metallschaumes 15 einen
gewissen Strömungsweg aufzuzwingen,
wie er beispielhaft in 1 durch Pfeil 28 angedeutet
ist. Dadurch kann der Strömungsweg nach
Bedarf verlängert
oder verkürzt
werden, was sich auf die Strömungsrate
niederschlägt
und folglich die Luftströmung
beeinflusst, die letztlich an der Leitfläche 4 zur Bildung
des Luftpolsters austritt.
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In
Verbindung mit einer als Vollkörper
realisierten Leitwand 6 vergleichbar dem Ausführungsbeispiel
der 3 sind Selektive Verschlussmaßnahmen hinsichtlich der Poren 16 des
Me tallschaumes 15 ebenfalls von Vorteil. Man erkennt in 3 gestrichelt
angedeutete Abdeckmittel 26, die sich ein Stück weit
entlang der äußeren Außenoberfläche 25 des Metallschaumes 15 erstrecken
und dessen ansonsten zur Umgebung hin offene Poren 16 derart
abdecken, dass dort ein Luftaustritt verhindert ist.
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Sind
die Abdeckmittel als Abdeckwand ausgebildet, kann man zu ihrer Realisierung
auf vorgefertigte Profilelemente zurückgreifen, beispielsweise mit
U-förmigem
Querschnitt wie dies bei der Formgebung der Abdeckmittel 26 in 3 zum
Ausdruck kommt. Das als Abdeckmittel 26 fungierende Profilelement
kann sehr einfach mit dem Metallschaum aufgefüllt und/oder ausgefüllt werden.
Durch Aneinanderreihung mehrerer solcher Profilteile lassen sich umfassendere
Strukturen realisieren, beispielsweise im Querschnitt kreisförmig oder
zumindest mit größerem Bogenwinkel.
Durch die Abdeckmittel können bei
entsprechender Anordnung auch verschiedene Kammern erzeugt werden,
die mit unterschiedlicher Druckbeaufschlagung und/oder mit unterschiedlichem
Luftdurchsatz betrieben werden können.
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In
allen Fällen
haben die Verschlussmaßnahmen
den Vorteil, dass der Luftverbrauch minimiert wird, weil die Luft
nur dort ausströmt,
wo sie auch wirklich benötigt
wird.
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Obgleich
bei dem Ausführungsbeispiel
der 3 nur ein einziges, zusammenhängendes Abdeckmittel 26 vorhanden
ist, besteht prinzipiell auch hier die Möglichkeit, im Sinne der 1 und 2 über die
Außenoberfläche des
Metallschaumes 15 verteilt mehrere zueinander beabstandete
Flächenabschnitte
luftundurchlässig
abzudecken.
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In 1 sind
strichpunktiert bei 32 weitere mögliche Verschlussmaßnahmen
zum Verhindern eines Luftaustrittes angedeutet. Sie bestehen darin, dass
in die Poren 16 des Metallschaumes 15 ein Füllstoff 32a eingelagert
ist, der eine Versiegelung der Poren 16 im Bereich der
Außenoberfläche des
Metallschaumes 15 bewirkt und dadurch einen Luftaustritt
verhindert. Der Füllstoff 32a kann
beispielsweise ein im fließfähigen Zustand
eingelassenes Kunststoffmaterial sein, das sich problemlos an die
filigrane Struktur des Porennetzwerkes anpasst und letzteres dicht
verschließt.
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Der
Einsatz von Metallschaum 15 zur zumindest partiellen Bildung
der Luftaustrittskanäle 7 hat den
Vorteil, dass bei der Herstellung Einfluss auf die Porengröße und Porendichte
genommen werden kann, um das Strömungsverhalten
der Druckluft zu beeinflussen.
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Beispielsweise
kann man gemäß 1 bis 4 erreichen,
dass der Metallschaum 15 in seinem gesamten Volumen eine
im Wesentlichen gleichmäßige Porengröße und vorzugsweise
auch im Wesentlichen gleichmäßige Porendichte
aufweist. Der Strömungswiderstand
ist auf diese Weise überall im
Wesentlichen gleich groß und
es bilden sich einheitliche Strömungsverhältnisse
im Metallschaum 15 aus.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 5 verdeutlicht, dass der Metallschaum 15 ohne
weiteres in Bereiche 33a, 33b, 33c unterschiedlicher
Porengröße und insbesondere
auch unterschiedlicher Porendichte eingeteilt werden kann. Insbesondere
ist eine Ausführung
möglich,
bei der die Porengröße in dem gleichzeitig
auch die Leitfläche 4 bildenden äußersten
Bereich 33c des Metallschaumes 15 geringer ist als
in dem einen oder mehreren weiter innen liegenden, dem äußeren Bereich 33c entgegen
der Luftströmungsrichtung
vorgelagerten Bereichen 33b, 33a. Gerade durch
die Einteilung in Bereiche mit unterschiedlicher Porengröße wird
die Maßnahme
begünstigt,
eine Leitfläche 4 mit
fein verteilten Luftausblasöffnungen 12 zu
generieren, ohne auf eine zusätzlich
zum Metallschaum 15 anzubringende Luftaustrittsschicht 17 zurückgreifen
zu müssen.
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Die
Bereiche unterschiedlicher Porengröße und/oder Porendichte können ohne
weiteres auch kontinuierlich ineinander über gehen, so dass sich insbesondere
die Porengröße allmählich von
einer Zone größter Porengröße bis zu
einer Zone geringster Porengröße verändert.
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Über die
Wahl verschiedener Porengrößen und
Porendichte kann im Übrigen
auch ein Effekt vergleichbar den weiter oben beschriebenen Verschlussmaßnahmen
erzielt werden. So besteht die Möglichkeit,
den Metallschaum 15 so zu strukturieren, dass er im Bereich
seiner Außenoberfläche 24 und/oder 25 außerhalb
der Leitfläche 4 zumindest partiell
eine derart kleine Porengröße und hohe
Porendichte aufweist, dass allein dadurch eine einen Luftdurchtritt
verhindernde oder zumindest erheblich einschränkende Barriere für die Luftströmung generiert
wird, die unmittelbar aus dem auch die Luftaustrittskanäle 7 definierenden
Metallschaum 15 besteht. Eine solche Verdichtungsmaßnahme bzw.
Barriere ist in 3 strichpunktiert bei 34 angedeutet.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel 3 ist
noch gezeigt, dass bei einer als Vollkörper realisierten Leitwand 6 die
Lufteinspeisung in die Luftausblaskanäle 7 unmittelbar dadurch
geschehen kann, dass ein die Lufteinspeiseöffnung 8 aufweisendes
Anschlussstück 35 an
dem Metallschaum 15 befestigt wird, so dass die Lufteinspeiseöffnung 8 unmittelbar
mit den sich an das Anschlussstück 35 anschließenden Poren 16 in
Verbindung steht. Bei Bedarf können
mehrere solcher Anschlussstücke 35 in
verteilter Anordnung an dem Metallschaum 15 angebracht
werden, um Druckluft gleichzeitig an mehreren Stellen einspeisen
zu können.