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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung und/oder Behandlung eines Werkstücks und/oder Werkmaterials, mit einem Grundkörper und einer relativ zum Grundkörper um eine Drehachse drehbeweglich gelagerten Behälteranordnung zur Aufnahme des Werkstücks und/oder Werkmaterials, sowie mit einer Antriebseinrichtung, die ausgebildet ist, die Behälteranordnung um die Drehachse anzutreiben, um so die Bearbeitung und/oder Behandlung des Werkstücks und/oder des Werkmaterials zu bewirken, wobei die Vorrichtung über eine dem Grundkörper zugeordnete erste Koppelanordnung und eine der Behälteranordnung zugeordnete zweite Koppelanordnung verfügt, die zusammen die drehbewegliche Lagerung der Behälteranordnung bereitstellen.
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Die Erfindung betrifft folglich eine Vorrichtung, bei der eine Behälteranordnung in Drehbewegung versetzt wird, um ein in der Behälteranordnung befindliches Werkstück und/oder Werkmaterial einer Bearbeitung und/oder Behandlung zu unterziehen. Vorrichtungen, die sich dieses Prinzip zu Nutze machen, sind aus verschiedenen technischen Gebieten wie auch aus dem täglichen Leben bekannt. Exemplarisch sei hier zunächst auf die Gleitschleifmaschine hingewiesen, bei welcher ein zu bearbeitendes Werkstück zusammen mit Schleifkörpern und meist einem Zusatzmittel in wässriger Lösung als Schüttgut in eine Behälteranordnung gegeben wird. Durch eine oszillierende oder rotierende Bewegung der Behälteranordnung entsteht eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifkörper, die einen Materialabtrag am Werkstück, insbesondere an dessen Kanten, hervorruft. Ferner sei als Beispiel für die genannte Vorrichtung die Waschmaschine erwähnt, bei der bekanntermaßen das zu behandelnde Werkmaterial – nämlich das zu reinigende Waschgut – in eine Wäschetrommel – also eine Behälteranordnung – gegeben wird, die wiederum in Drehbewegung versetzt wird, um so durch Einwirkung mechanischer Kräfte auf das Waschgut eine hohe Reinigungseffektivität zu erzielen.
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Weitere Vorrichtungen, die auf dem genannten Prinzip basieren, dass eine Bearbeitung und/oder Behandlung eines in einer Behälteranordnung befindlichen Werkstücks und/oder Werkmaterials dadurch bewirkt wird, dass die Behälteranordnung in eine Drehbewegung versetzt wird, sind z.B. der Wäschetrockner, der Betonmischer und die Zentrifuge.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist die in Drehbewegung zu versetzende Behälteranordnung mechanisch gelagert; d.h. die vorstehend genannten Koppelanordnungen sind im Stand der Technik als Komponenten eines mechanischen Lagers ausgebildet und müssen somit zwangsläufig miteinander in mechanischem Kontakt stehen. Folglich ist es unvermeidbar, dass es zu einer Berührung zwischen der Behälteranordnung und dem Grundkörper, bzw. zwischen den jeweils zugeordneten Koppelanordnungen kommt.
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Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn die Behälteranordnung mit Stoffen in Kontakt kommt bzw. mit diesen befüllt ist, die nicht auf den Grundkörper der Vorrichtung übertragen werden sollen. Als Beispiel seien hier für den Menschen gesundheitsgefährdende Chemikalien, wie z.B. explosionsgefährdete oder anderweitig risikobehaftete Stoffe, sowie biologische und insbesondere infektiöse Proben genannt, die zur Behandlung/Bearbeitung in die Behälteranordnung gegeben werden, jedoch keinesfalls auf den Grundkörper der Vorrichtung gelangen sollen.
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Da, wie oben erwähnt, bei den konventionellen Vorrichtungen eine mechanische Kopplung zwischen der Behälteranordnung und dem Grundkörper und damit auch eine Berührungsstelle zwischen diesen beiden Elementen bestehen muss, ist es schwierig, grundsätzlich zu verhindern, dass der Grundkörper durch die Behälteranordnung kontaminiert oder verschmutzt werden kann.
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Ein weiteres Problem der konventionellen Vorrichtungen besteht darin, dass durch Bewegungen des Werkstücks und/oder Werkmaterials in der Behälteranordnung oftmals Stöße und entsprechende Geräusche verursacht werden, die sich über den mechanischen Kontakt auf den Grundkörper übertragen. Aus diesem Grund können die konventionellen Vorrichtungen oft nicht in Bereichen betrieben werden, in denen eine gewisse Laufruhe erforderlich ist und ein bestimmter Geräuschpegel nicht überschritten werden soll.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art Maßnahmen zu treffen, die es ermöglichen, eine Kontamination des Grundkörpers durch die Behälteranordnung sowie eine Übertragung von Stößen und Geräuschen auf den Grundkörper in einfacher Weise zu verhindern bzw. zu mindern.
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Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 definierten Merkmale gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst eine der beiden Koppelanordnungen eine Magnetanordnung und die andere der beiden Koppelanordnungen eine Supraleiteranordnung, und die Magnetanordnung und die Supraleiteranordnung sind kontaktlos kraftübertragend miteinander gekoppelt, so dass die drehbewegliche Lagerung zwischen dem Grundkörper und der Behälteranordnung kontaktlos erfolgt.
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Dies bedeutet insbesondere, dass zwischen der Behälteranordnung und dem Grundkörper bzw. zwischen den beiden zugeordneten Koppelanordnungen kein mechanischer Kontakt bestehen muss; d.h., dass die Behälteranordnung und der Grundkörper bzw. die beiden Koppelanordnungen beabstandet voneinander angeordnet sein können, so dass ein durchgängiger Spalt, wie beispielsweise ein Luftspalt, zwischen der Behälteranordnung und dem Grundkörper bzw. den beiden Koppelanordnungen vorhanden ist. Dadurch, dass sich die Behälteranordnung und der Grundkörper bzw. die beiden Koppelanordnungen nicht berühren, kann die Wahrscheinlichkeit einer Kontamination oder Verschmutzung des Grundkörpers durch an oder in der Behälteranordnung befindliche Stoffe verringert werden. Ferner wird durch die kontaktlose Lagerung die Übertragung von Stößen und Geräuschen von der Behälteranordnung auf den Grundkörper gemindert bzw. vermieden.
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Die kontaktlose Lagerung der Behälteranordnung wird durch eine kontaktlos kraftübertragende Kopplung zwischen der Magnetanordnung und der Supraleiteranordnung erzielt, die vorzugsweise auf dem sogenannten Flux-Pinning- bzw. dem Flussverankerungs-Effekt in einem Supraleiter beruht. Bei diesem Effekt wird eine bestimmte Magnetfeldgeometrie bzw. Magnetflußrichtung während einer Abkühlung des Supraleiters auf oder unter seine materialspezifische Sprungtemperatur durch ein von außen aufgeprägtes Magnetfeld gewissermaßen einprogrammiert oder gespeichert. Der Supraleiter nimmt dann bei Beibehaltung oder weiterer Unterschreitung der Sprungtemperatur relativ zu einem äußeren Magnetfeld, das von der Magnetanordnung bereitgestellt wird, bevorzugt diejenige Stellung ein, bei welcher die Geometrie des den Supraleiter durchdringenden Magnetfelds mit der im Supraleiter gespeicherten Magnetfeldgeometrie am ehesten übereinstimmt. Zur Nutzung dieses Effekts eignen sich insbesondere Supraleiter zweiter Art, wie z.B. keramische Hochtemperatursupraleiter. Als Beispiele für derartige Supraleiter seien hier YBaCuO (Yttrium-Barium-Kupferoxid) und BiSrCaCuO (Bismut-Strontium-Kalzium-Kupferoxid) genannt.
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Die Einspeicherung einer Magnetfeldgeometrie in einen Supraleiter kann dadurch erfolgen, dass zunächst ein Magnet in einer gewünschten räumlichen Position gegenüber dem Supraleiter angeordnet wird, wobei der Supraleiter zu diesem Zeitpunkt eine Temperatur oberhalb seiner Sprungtemperatur aufweist. Anschließend erfolgt eine Abkühlung des Supraleiters auf seine Sprungtemperatur oder darunter, so dass die Geometrie des von dem Magneten bereitgestellten Magnetfelds sinngemäß in den Supraleiter eingespeichert wird. Bei Beibehaltung der Sprungtemperatur für den Supraleiter führt eine Veränderung der räumlichen Lage des Magneten gegenüber dem Supraleiter zu Reaktionskräften, so dass eine gewünschte räumliche Beziehung zwischen dem Magneten und dem Supraleiter kontaktlos aufrechterhalten werden kann.
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Im vorliegenden Fall sind die Magnetanordnung und die Supraleiteranordnung insbesondere derart gekoppelt, dass die räumliche Beziehung zwischen der Magnetanordnung und der Supraleiteranordnung in Axialrichtung und Radialrichtung der Drehachse kontaktlos aufrechterhalten wird, während die Magnetanordnung und die Supraleiteranordnung in Umfangsrichtung der Drehachse relativ zueinander frei beweglich sind. Bei der genannten Drehachse handelt es sich dabei um eine körperlich nicht vorhandene Drehachse.
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Die drehbewegliche Kopplung zwischen der Supraleiteranordnung und der Magnetanordnung kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass eine Magnetanordnung eingesetzt wird, deren Magnetfeld in Umfangsrichtung der Drehachse im Wesentlichen konstant bzw. homogen ist. Vorzugsweise wird eine entsprechende Geometrie in die Supraleiteranordnung eingeprägt. Bei einer Drehbewegung um die Drehachse relativ zu Magnetanordnung erfährt nun die Supraleiteranordnung stets dasselbe, zu ihrer eingeprägten Geometrie passende Magnetfeld, sodass sich die kontaktlos kraftübertragende Kopplung einer solchen relativen Drehbewegung nicht widersetzt.
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Vorzugsweise weist das Magnetfeld der Magnetanordnung sowie die in der Supraleiteranordnung eingeprägte Magnetfeldgeometrie in Axialrichtung und Radialrichtung der Drehachse jeweilige Gradienten auf – d.h., dass sie in diese Richtungen nicht konstant bzw. homogen sind. Folglich weichen das die Supraleiteranordnung durchdringende Magnetfeld und die eingeprägte Magnetfeldgeometrie bei einer Relativbewegung in diese Richtungen voneinander ab, so dass sich die kontaktlos kraftübertragende Kopplung einer solchen Relativbewegung widersetzt.
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Somit kann beispielsweise bei Bereitstellung einer Magnetanordnung mit einem geeigneten Magnetfeld und Einspeicherung einer entsprechenden Magnetfeldgeometrie in einer Supraleiteranordnung erzielt werden, dass die Magnetanordnung zur Supraleiteranordnung in einem vorbestimmten Abstand in Axialrichtung und/oder Radialrichtung der Drehachse gehalten wird. Dies ermöglicht ohne weitere Maßnahmen wie Sensoren oder Stellglieder oder einer Energiezufuhr allein aufgrund der Nutzung der Supraleitungseffekte eine intrinsische Abstandsregelung zwischen der Behälteranordnung und dem Grundkörper, da, wie oben erwähnt, eine Veränderung der räumlichen Lage der Magnetanordnung gegenüber der Supraleiteranordnung in Axialrichtung und/oder Radialrichtung der Drehachse zu entsprechenden Reaktionskräften führt, die der Veränderung entgegen wirken. Es sei an dieser Stelle ergänzend erwähnt, dass diese intrinsische Abstandsregelung auch eine gewisse Dämpfungswirkung zwischen der Behälteranordnung und dem Grundkörper bereitstellt, da auf die Behälteranordnung einwirkende Kraftspitzen unter Umständen zu Relativbewegungen zwischen den beiden Koppelanordnungen führen können, die beiden Koppelanordnungen jedoch durch die Supraleitungseffekte stets wieder eine vorgebbare Vorzugsposition zueinander einnehmen.
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Die beschriebene Vorrichtung dient dabei insbesondere den bereits eingangs genannten Zwecken. Insbesondere dient die Vorrichtung einer Bearbeitung und/oder Behandlung des Werkstücks und/oder Werkmaterials bei der das Werkstück und/oder Werkmaterial einem Waschen, Mischen, Einfärben, einer thermischen oder anderweitigen Behandlung, einer physikalischen oder chemischen Oberflächenbehandlung, einer Beibehaltung eines beispielsweise flüssigen Aggregatszustands, und/oder einem Gleitschleifen unterzogen wird.
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Bei dem Werkstück handelt es sich vorzugsweise um einen festen Körper. Das Werkmaterial ist insbesondere ein Gas, ein Fluid, eine Flüssigkeit, ein Zusatzmittel in wässriger Lösung, ein Stoffgemisch oder ein flexibles Material wie z.B. eine Textilie.
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Die Behälteranordnung umfasst eine Behälterkammer, in der sich das Werkstück und/oder das Werkmaterial befinden. Vorzugsweise sind das Werkstück und/oder das Werkmaterial lose in der Behälterkammer untergebracht. Optional können in der Behälterkammer weitere Körper und/oder Stoffe vorgesehen sein, wie beispielsweise bestimmte Bearbeitungskörper. Die Behälteranordnung ist vorzugsweise rotationssymmetrisch, insbesondere kugel- oder zylinderförmig ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist die Behälteranordnung koaxial zur Drehachse angeordnet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Grundkörper und der Behälteranordnung eine Trennwand vorgesehen, die vorzugsweise zwischen den beiden Koppelanordnungen verläuft und die den Grundkörper von der Behälteranordnung insbesondere abdichtend abtrennt.
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Insbesondere aufgrund der möglichen Beabstandung zwischen dem Grundkörper und der Behälteranordnung bzw. zwischen den beiden zugeordneten Koppelanordnungen wird es möglich, in einfacher Weise zwischen dem Grundkörper und der Behälteranordnung bzw. zwischen den zugeordneten Koppelanordnungen eine abdichtende Trennwand vorzusehen, die die Wahrscheinlichkeit einer Kontamination weiter verringert.
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Die Trennwand kann dabei den Grundkörper oder die Behälteranordnung in der Art eines geschlossenen Gehäuses vollständig umgeben. Alternativ oder zusätzlich dazu unterteilt die Trennwand einen Raum, in dem die Vorrichtung untergebracht ist, in zwei Abschnitte, so dass sich in einem Abschnitt der Grundkörper und in dem anderen Abschnitt die Behälteranordnung befindet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Behälteranordnung wenigstens eine Behälterkammer aufweist, in der das Werkstück und wenigstens ein Bearbeitungskörper, vorzugsweise ein Schleifkörper, vorhanden sind, und dass die Antriebseinrichtung ausgebildet ist, die Behälteranordnung um die Drehachse anzutreiben, so dass der Bearbeitungskörper in Relativbewegung zu dem Werkstück versetzt wird und dadurch eine Oberflächenbearbeitung, vorzugsweise ein Gleitschleifen, des Werkstücks erfolgt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Koppelanordnungen rotationssymmetrisch, insbesondere kegelmantelförmig oder zylindermantelförmig ausgebildet und die erste Koppelanordnung umgreift die zweite Koppelanordnung zumindest nahezu vollständig. Vorzugsweise umgreift die erste Koppelanordnung die zweite Koppelanordnung vollständig. Auf diese Weise kann eine platzsparende und zugleich stabile drehbewegliche Lagerung der Behälteranordnung bereitgestellt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Aufnahmekammer aufweist, in und/oder an der die erste Koppelanordnung vorgesehen ist, und die Behälteranordnung einen Behälterkörper und eine Welle umfasst, wobei die zweite Koppelanordnung an und/oder in der Welle vorgesehen ist und die Welle zumindest teilweise von der Aufnahmekammer aufgenommen wird. Auf diese Weise wird es möglich, den Abstand zwischen dem Behälterkörper und dem Grundkörper zu vergrößern, um so das Risiko einer Kontamination noch weiter zu verringern.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Aufnahmekammer aufweist, in und/oder an der die erste Koppelanordnung vorgesehen ist, und die Behälteranordnung einen Behälterkörper umfasst, an und/oder in dem die zweite Koppelanordnung vorgesehen ist, und der Behälterkörper zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, von der Aufnahmekammer aufgenommen wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Koppelanordnung als Ringkörper ausgebildet ist, der die Behälteranordnung umgreift und über wenigstens eine Speiche drehfest mit der Behälteranordnung verbunden ist, wobei die Behälteranordnung vorzugsweise nicht rotationssymmetrisch um die Drehachse ausgebildet ist. Auf diese Weise wird es möglich, Behälteranordnungen, die nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sind, in der beschriebenen Weise kontaktlos drehbeweglich zu lagern.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetanordnung zylindrisch ausgestaltet und koaxial zur Drehachse angeordnet ist und wenigstens einen ersten ringförmigen Abschnitt aufweist, der kreissymmetrisch magnetisiert ist, so dass das von dem ersten ringförmigen Abschnitt erzeugte Magnetfeld in Umfangsrichtung des ringförmigen Abschnitts im Wesentlichen konstant ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zylindrisch ausgestaltete Magnetanordnung in ihrer Längsrichtung in wenigstens zwei erste ringförmige Abschnitte unterteilt ist, deren Magnetisierung in der Längsrichtung der zylindrisch ausgestalteten Magnetanordnung alterniert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetanordnung ferner einen zweiten ringförmigen Abschnitt aufweist, der in seiner Umfangsrichtung alternierend magnetisiert ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Supraleiteranordnung zylindrisch ausgestaltet und koaxial zur Drehachse angeordnet ist und wenigstens einen dritten ringförmigen Abschnitt aufweist, der mit wenigstens einem ersten ringförmigen Abschnitt der Magnetanordnung kontaktlos kraftübertragend gekoppelt ist, so dass der erste ringförmige Abschnitt und der dritte ringförmige Abschnitt zumindest in Axial- und/oder Radialrichtung der Drehachse eine feste relative Positionsbeziehung zueinander einnehmen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung eine an oder in dem Grundkörper vorgesehene Spulenanordnung umfasst, die ausgebildet ist, über eine Bereitstellung entsprechender Magnetfelder eine Antriebskraft auf den zweiten ringförmigen Abschnitt auszuüben, um so die Behälteranordnung um die Drehachse anzutreiben.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Behälteranordnung eine Flügelstruktur umfasst und die Antriebseinrichtung ausgebildet ist, im Bereich der Flügelstruktur einen Fluidstrom, vorzugsweise einen Luftstrom bereitzustellen, um so die Behälteranordnung um die Drehachse anzutreiben.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Vibrationseinrichtung auf, die ausgebildet ist, die erste Koppelanordnung vorzugsweise in Axialrichtung der Drehachse vibrationsartig hin und her zu bewegen, so dass die über die zweite Koppelanordnung mit der ersten Koppelanordnung gekoppelte Behälteranordnung in Vibrationen versetzt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine unter Vakuum gesetzte Aufnahmekammer aufweist, die die Behälteranordnung vollständig umschließt.
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt
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1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der in der 2 angezeigten vertikalen Schnittebene I-I,
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2 eine schematische Schnittansicht der ersten Ausführungsform gemäß der in der 1 angezeigten horizontalen Schnittebene II-II,
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3 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung,
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4 eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung,
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5 eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung,
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6 eine schematische Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung,
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7 eine schematische Seitenansicht der zweiten Koppelanordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform,
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8 eine schematische Draufsicht der zweiten Koppelanordnung gemäß der sechsten Ausführungsform mit Blickrichtung gemäß Pfeil VIII aus 7,
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9 eine schematische Schnittansicht der zweiten Koppelanordnung gemäß der in der 8 angezeigten vertikalen Schnittebene VIX-VIX,
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10 eine schematische Draufsicht auf eine erste und zweite Koppelanordnung gemäß einer siebten Ausführungsform.
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In der nachstehenden Figurenbeschreibung werden für funktionsgleiche Komponenten der dargestellten Ausführungsformen jeweils gleiche Bezeichnungen verwendet, wobei auf eine mehrfache Beschreibung funktionsgleicher Komponenten verzichtet wird.
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1 und 2 zeigen schematisch eine Vorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt dabei eine Seitenansicht der Vorrichtung 10, während 2 eine Draufsicht darauf zeigt. Beide Figuren stellen dabei Schnittansichten der Vorrichtung 10 dar. Der in der 1 dargestellte Schnitt verläuft dabei durch die in der 2 gezeigte Schnittebene I-I, und der in der 2 dargestellte Schnitt durch die in der 1 gezeigten Schnittebene II-II.
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Die in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 10 ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung und/oder Behandlung eines Werkstücks 1 und/oder Werkmaterials 5.
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Die Vorrichtung 10 weist einen Grundkörper 2 und eine relativ zum Grundkörper 2 um eine Drehachse 3 drehbeweglich gelagerte Behälteranordnung 4 zur Aufnahme des Werkstücks 1 und/oder Werkmaterials 5 auf. Bei der Drehachse 3 handelt es sich um eine körperlich nicht vorhandene Drehachse. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Antriebseinrichtung 7, die ausgebildet ist, die Behälteranordnung 4 um die Drehachse 3 anzutreiben, um so die Bearbeitung und/oder Behandlung des Werkstücks 1 und/oder des Werkmaterials 5 zu bewirken.
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Die Vorrichtung 10 verfügt über eine dem Grundkörper 2 zugeordnete erste Koppelanordnung 8 und eine der Behälteranordnung 4 zugeordnete zweite Koppelanordnung 9, die zusammen die drehbewegliche Lagerung der Behälteranordnung 4 bereitstellen. Im gezeigten Beispiel umfasst die zweite Koppelanordnung eine Magnetanordnung 11 und die erste Koppelanordnung 8 eine Supraleiteranordnung 12. Die Magnetanordnung 11 und die Supraleiteranordnung 12 sind kontaktlos kraftübertragend miteinander gekoppelt, so dass die drehbewegliche Lagerung zwischen dem Grundkörper 2 und der Behälteranordnung 4 kontaktlos erfolgt.
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Wie bereits vorstehend erwähnt, wird durch die kontaktlose drehbewegliche Lagerung zwischen dem Grundkörper und der Behälteranordnung insbesondere der Vorteil erzielt, dass eine Kontamination des Grundkörpers durch die Behälteranordnung einfacher verhindert werden kann. Insbesondere ist es aufgrund der kontaktlosen Lagerung möglich, den Grundkörper und die Behälteranordnung beabstandet voneinander zu betreiben, so dass es selbst im Betrieb keine Berührungsstelle zwischen der Behälteranordnung und dem Grundkörper gibt. Zur Verhinderung einer Kontamination oder Verschmutzung des Grundkörpers durch die Behälteranordnung kann dabei, wie unten näher erläutert, insbesondere eine abdichtende Trennwand zwischen dem Grundkörper und der Behälteranordnung vorgesehen sein. Dies wird erst dadurch möglich, dass die Behälteranordnung 4 und der Grundkörper 2 keine mechanische Berührungsstelle zueinander aufweisen müssen.
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Zudem wird durch die kontaktlose Lagerung der Vorteil erzielt, dass die Übertragung von Stößen und Geräuschen im Vergleich zu einer mechanischen Lagerung gemindert ist.
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Die Vorrichtung 10 ist beispielsweise eine Gleitschleifmaschine, bei der zusätzlich zu dem Werkstück 1 wenigstens ein Schleifkörper 15 in der Behälteranordnung 4 vorgesehen ist und durch die Bewegung der Behälteranordnung 4 um die Drehachse 3 eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück 1 und dem Schleifkörper 15 erzeugt wird, die ein Gleitschleifen bzw. Materialabtragen am Werkstück 1 hervorruft. In den Figuren ist die Vorrichtung 10 und insbesondere die Behälteranordnung 4 in gerader bzw. senkrechter Ausrichtung gezeigt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Vorrichtung 10 und die Behälteranordnung 4 zwingend senkrecht zum Boden – also parallel zur Gravitationsrichtung – ausgerichtet sein müssen. Je nach Anwendung kann die Vorrichtung 10 bzw. die Behälteranordnung 4 auch um einen bestimmten Winkel geneigt sein. So kann die Behälteranordnung 4 bzw. die gesamte Vorrichtung 10 um einen bestimmten Winkel relativ zum Boden geneigt sein bzw. mit der Drehachse 3 parallel zum Boden ausgerichtet sein, so dass die Vorrichtung 10 beispielsweise auch zum Trommelgleitschleifen verwendet werden kann.
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Ferner ist es möglich, am Grundkörper 2 eine Greifereinheit vorzusehen, mittels welcher das Werkstück 1 festgehalten werden kann und in ein in der Behälteranordnung 4 vorgesehenes und durch die Bewegung der Behälteranordnung 4 strömendes Spanmittel gehalten werden kann. Auf diese Weise kann die Vorrichtung 10 zum Tauchgleitspanen verwendet werden.
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Durch entsprechende weitere Modifikationen kann die Vorrichtung 10 ebenfalls zum Schleppschleifen, Fliehkraftgleitspanen und Druckfließläppen verwendet werden.
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Ferner kann es sich bei der Vorrichtung 10 um eine Waschmaschine handeln, bei der als das Werkmaterial 5 Wäschegut in die Behälteranordnung 4 gefüllt wird. Das Werkstück 1 und der Schleifkörper 15 müssen in diesem Fall nicht vorhanden sein. Bei der Vorrichtung 10 kann es sich auch um eine Zentrifuge oder einen Mischer, wie beispielsweise einen Zement- oder Betonmischer handeln. Insbesondere kann es sich bei der Vorrichtung 10 um ein Gerät handeln, das durch eine Drehbewegung der Behälteranordnung 4 einen bestimmten Aggregatszustand eines in der Behälteranordnung 4 befindlichen Werkmaterials 5 erzielt und/oder beibehält.
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Der Grundkörper 2 weist eine Aufnahmekammer 18 auf, die die Behälteranordnung 4 zumindest teilweise aufnimmt. Im gezeigten Beispiel ist die Aufnahmekammer 18 zylindrisch ausgebildet und die Aufnahmekammer 18 koaxial zur Drehachse 3 angeordnet.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die erste Koppelanordnung 8 in einer die Aufnahmekammer 18 definierenden Innenwand des Grundkörpers 2 eingelassen bzw. integriert, während die zweite Koppelanordnung 9 außen an der Behälteranordnung 4 befestigt ist. Alternativ dazu kann die erste Koppelanordnung 8 auch außen an einer Wand, wie beispielsweise der die Aufnahmekammer 18 definierenden Innenwand des Grundkörpers 2 befestigt sein und/oder die zweite Koppelanordnung 9 in der Behälteranordnung 4 eingelassen bzw. integriert sein.
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In dem gezeigten Beispiel sind die Koppelanordnungen 8 und 9 zylindermantelförmig ausgebildet und zweckmäßigerweise jeweils koaxial zur Drehachse 3 angeordnet. Die erste Koppelanordnung 8 umgreift dabei die zweite Koppelanordnung 9 vollständig und koaxial. Die erste Koppelanordnung 8, die hier als Supraleiteranordnung 12 ausgebildet ist, besteht beispielsweise aus Bandmaterial oder Bulk- bzw. Vollmaterial und umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Supraleiterabschnitten, die, wie unten im Detail erläutert, derart konditioniert sind, dass sie die Magnetanordnung 9 in der Axialrichtung 6 und Radialrichtung 13 der Drehachse 3 fixieren und dabei eine Drehbewegung der Magnetanordnung 9 in Umlaufrichtung 22 um die Drehachse 3 ermöglichen.
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Die zweite Koppelanordnung 9, die hier als Magnetanordnung 11 ausgebildet ist, besteht beispielsweise aus Bandmaterial oder Bulk- bzw. Vollmaterial. Insbesondere ist die Magnetanordnung 11 dabei als Permanentmagnetanordnung ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von einzelnen Permanentmagneten oder magnetisierten Abschnitten, die in einer Kreisbahn um die Drehachse 3 herum angeordnet sind.
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Die Behälteranordnung 4 umfasst eine Behälterkammer 14, in der sich das Werkstück 1 und/oder das Werkmaterial 5 befinden. Optional können in der Behälterkammer 14 weitere Körper und/oder Stoffe vorgesehen sein, wie beispielsweise der gezeigte Schleifkörper 15. Die Behälteranordnung 4 weist vorzugsweise einen nicht näher dargestellten Behälterdeckel auf, der die Behälterkammer 14 der Behälteranordnung 4 insbesondere abdichtend abschließt. Im gezeigten Beispiel ist die Behälteranordnung 4 zylinderförmig ausgebildet und koaxial zur Drehachse 3 angeordnet.
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An dem Grundkörper 2 und der Behälteranordnung 4 ist ferner eine Antriebseinrichtung 7 vorgesehen. Diese ist in der 1 exemplarisch unter den Koppelanordnungen 8 und 9 angeordnet. Die Antriebseinrichtung 7 kann auch an anderen geeigneten Stellen des Grundkörpers 2 bzw. der Behälteranordnung 4 vorgesehen sein. Die Antriebseinrichtung 7 ist ausgebildet, die Behälteranordnung 4 in eine Rotation zu versetzen und/oder ausgebildet, die Behälteranordnung 4 in eine Oszillation zu versetzen. Bei der Antriebseinrichtung 7 kann es sich um eine aus dem Stand der Technik bekannte Antriebseinrichtung handeln, die dazu geeignet ist, einen drehbeweglich gelagerten Körper in eine Rotation und/oder eine Oszillation zu versetzen. Beispielsweise kann es sich um eine Spulenund/oder Magnetanordnung handeln, mit der die Behälteranordnung 4 in der Art eines Elektromotors angetrieben wird. Alternativ dazu kann zum Zwecke des Antriebs der Behälteranordnung 4 eine Flügelstruktur an der Behälteranordnung 4 vorgesehen sein. Die am Grundkörper 2 vorgesehene Antriebseinrichtung 7 ist in diesem Fall ausgebildet, im Bereich der Flügelstruktur einen Fluidstrom, vorzugsweise einen Luftstrom bereitzustellen, um so die Behälteranordnung 4 um die Drehachse 3 anzutreiben.
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Zweckmäßigerweise umfasst der Grundkörper 2 eine vorzugsweise als Kryostat ausgebildete Kühleinrichtung, die ausgebildet ist, die Supraleiteranordnung 12 auf oder unter ihre Sprungtemperatur zu kühlen. Alternativ dazu ist es auch möglich, die gesamte Vorrichtung 10 in einem auf oder unter die Sprungtemperatur der Supraleiteranordnung 12 gekühlten Raum bzw. Raumabschnitt zu betreiben. In diesem Fall muss an der Vorrichtung 10 selbst keine Kühleinrichtung vorgesehen sein. Die Kühleinrichtung kann zudem auch separat als Modul bereitgestellt werden und muss daher nicht zwingend Teil der hier beschriebenen Vorrichtung 10 sein.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Grundkörper 2 um den Grundkörper eines Rundkryostaten, in den die Supraleiteranordnung 12 eingebettet ist.
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Die 2 zeigt die Vorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform in der Draufsicht. Im gezeigten Beispiel weisen die Behälteranordnung 4, die erste Koppelanordnung 8, die zweite Koppelanordnung 9, die Behälterkammer 14 und die Aufnahmekammer 18 jeweils kreisförmige Querschnitte auf. Dies ist jedoch insbesondere bei der Behälteranordnung 4, der Behälterkammer 14 und der Aufnahmekammer 18 nicht zwingend erforderlich.
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In den beschriebenen Beispielen ist die Supraleiteranordnung 12 dem Grundkörper 2 zugeordnet und die Magnetanordnung 11 der Behälteranordnung 4 zugeordnet. Alternativ dazu kann die Supraleiteranordnung 12 auch der Behälteranordnung 4 zugeordnet bzw. an/in dieser angebracht sein und die Magnetanordnung 11 dem Grundkörper 2 zugeordnet bzw. an/in diesem angebracht sein. Die mit der Zuordnung der Magnetanordnung 11 bzw. der Supraleiteranordnung 12 im Zusammenhang stehenden Merkmale sind in diesem Fall als entsprechend angepasst zu verstehen.
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Die 3 zeigt eine Vorrichtung 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die zusätzlich vorhandene Trennwand 16, die zwischen der Behälteranordnung 4 und dem Grundkörper 2 vorgesehen ist und zwischen den beiden Koppelanordnungen 8 und 9 verläuft.
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Gerade aufgrund der kontaktlosen Lagerung der Behälteranordnung 4 und der damit einhergehenden Beabstandung der Behälteranordnung 4 und dem Grundkörper 2 bzw. der zugeordneten Koppelanordnungen 8, 9 kann in einfacher Weise zwischen dem Grundkörper 2 und der Behälteranordnung 4 bzw. zwischen den zugeordneten Koppelanordnungen 8, 9 eine abdichtende Trennwand vorgesehen werden, die die Wahrscheinlichkeit einer Kontamination weiter verringert.
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Die Trennwand 16 kann beispielsweise fest oder als flexible Folie ausgebildet sein. Vorzugsweise besteht die Trennwand 16 aus Kunststoff. Zweckmäßigerweise trennt die Trennwand 16 die Behälteranordnung 4 von dem Grundkörper 2 abdichtend ab, so dass in oder an der Behälteranordnung befindliche Stoffe nicht zu dem Grundkörper 2 gelangen können. Die Trennwand 16 kann ferner schallisolierende Eigenschaften aufweisen, die eine Übertragung der in der Behälteranordnung erzeugten Geräusche verhindern oder mindern.
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Die Trennwand 16 kann, wie in der 3 gezeigt, beispielsweise derart angeordnet sein, dass sie einen Raum 23 in zwei Abschnitte unterteilt, in denen jeweils die Behälteranordnung 4 bzw. der Grundkörper 2 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Trennwand die Behälteranordnung 4 und/oder den Grundkörper 2 vollständig umgeben.
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Die 4 zeigt eine Vorrichtung 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst die Behälteranordnung 4 einen Behälterkörper 19 und eine Welle 21. Der Behälterkörper 19 umfasst dabei die Behälterkammer 14. Die Welle 21 ist vorzugsweise koaxial zur Drehachse 3 angeordnet und weist die zweite Koppelanordnung 9 auf. Zweckmäßigerweise weist die Welle 21 zudem einen Teil der Antriebsvorrichtung 7 auf. Die Welle 21 befindet sich zumindest teilweise in der Aufnahmekammer 18.
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Der Behälterkörper 19 befindet sich zweckmäßigerweise vollständig außerhalb der Aufnahmekammer 18. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen dem Behälterkörper 19 und dem Grundkörper 2 vergrößert werden, um so die Wahrscheinlichkeit einer Kontamination des Grundkörpers 2 weiter zu verringern.
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Die 5 zeigt eine Vorrichtung 40 gemäß einer vierten Ausführungsform. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Behälterkörper vollständig von der Aufnahmekammer aufgenommen wird. Zweckmäßigerweise weist der Grundkörper 2 einen Grundkörperdeckel 29 auf, mit dem die Aufnahmekammer 18 geöffnet werden kann, um so einen Zugang zu der Behälteranordnung 4 bereitzustellen.
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Insbesondere ist der Grundkörper 2 ausgebildet, die Aufnahmekammer 18 unter Vakuum zu setzen, so dass die Behälteranordnung 4 vollständig vom Vakuum umgeben ist. Zweckmäßigerweise handelt es sich hierbei um ein Grobvakuum, Feinvakuum, Hochvakuum oder Ultrahochvakuum. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass in der Behälteranordnung 4 erzeugte Geräusche auf den Gerätekörper 2 bzw. nach außen hin übertragen werden. Ferner kann auf diese Weise eine thermische Isolierung zwischen der Supraleiteranordnung 12 und der Behälteranordnung 4 bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Supraleiteranordnung 12 auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt wird und die in der Behälteranordnung 4 ablaufenden Prozesse wesentlich höhere Temperaturen benötigen.
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In der 5 ist ferner die mit der ersten Koppelanordnung 8 in mechanischem Kontakt stehende Vibrationseinrichtung 17 gezeigt. Diese ist ausgebildet, die erste Koppelanordnung 8 in Axialrichtung 6 der Drehachse 3 vibrationsartig hin und her bzw. auf und ab zu bewegen, so dass die über die zweite Koppelanordnung 9 mit der ersten Koppelanordnung 8 gekoppelte Behälteranordnung 4 in Vibrationen versetzt wird.
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Auf diese Weise kann die Vorrichtung 40 beispielsweise auch zum Vibrationsgleitschleifen eingesetzt werden, bei dem der Inhalt der Behälteranordnung 4 in Schwingungen versetzt wird, so dass auch schwere bzw. große Werkstücke 1 bearbeitet werden können, die andernfalls unten am Boden der Behälteranordnung 4 liegen bleiben würden. Die Vibrationseinrichtung 17 kann bei allen beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden.
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Die 6 zeigt eine Vorrichtung 50 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Bei der fünften Ausführungsform ist die zweite Koppelanordnung 9 als Ringkörper ausgebildet, der die Behälteranordnung 4 umgreift und über wenigstens eine Speiche 24 drehfest mit der Behälteranordnung 4 verbunden ist.
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Auf diese Weise wird es möglich, unabhängig von der Querschnittsform der Behälteranordnung 4 diese in der beschriebenen Weise kontaktlos drehbeweglich zu lagern. Insbesondere kann die Behälteranordnung 4 auch dann kontaktlos drehbeweglich gelagert werden, wenn sie keinen kreisförmigen Querschnitt aufweist bzw. nicht rotationssymmetrisch um die Drehachse 3 ausgelegt ist, sondern, wie hier gezeigt, beispielsweise quadratisch oder rechteckig ausgebildet ist. Durch die als Ringkörper ausgebildete zweite Koppelanordnung 9 und die wenigstens eine Speiche 24 ist es möglich, die Magnetanordnung 11 trotzdem auf einer Kreisbahn bzw. kreisförmig um die Drehachse 3 herum anzuordnen, so dass über die Kopplung zwischen der Magnetanordnung 11 und der Supraleiteranordnung 12 eine drehbewegliche Lagerung bereitgestellt werden kann.
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In Analogie dazu kann auch die dem Grundkörper 2 zugeordnete erste Koppelanordnung 8 als Ringkörper ausgebildet sein und in der Aufnahmekammer 18 oder außerhalb befestigt sein, so dass auch unabhängig von der Querschnittsform der Aufnahmekammer 18 bzw. des Grundkörpers 2 die beschriebene kontaktlose drehbewegliche Lagerung erzielt werden kann.
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Die 7 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Koppelanordnung 9 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Die hier gezeigte zweite Koppelanordnung 9 kann im Kontext der vorstehend diskutierten Vorrichtungen 10, 20, 30, 40, 50 oder auch unabhängig von diesen eingesetzt werden.
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Die gezeigte Koppelanordnung 9 ist als Magnetanordnung 11 oder Supraleiteranordnung 12 ausgebildet und zylindrisch ausgestaltet. Im Kontext einer der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen ist die Koppelanordnung 9 koaxial zur Drehachse 3 angeordnet. Die Koppelanordnung 9 umfasst einen oder mehrere erste ringförmige Abschnitte 26. Die ersten ringförmigen Abschnitte 26 sind, sofern es sich um Abschnitte der Magnetanordnung 11 handelt, kreissymmetrisch magnetisiert; d.h., dass das von ihnen erzeugte Magnetfeld zumindest in einem bestimmten Winkelbereich in Umfangsrichtung 22 der ersten ringförmigen Abschnitte 26 bzw. der zylindrischen zweiten Koppelanordnung 9 im Wesentlichen konstant bzw. homogen ist. Ist die zweite Koppelanordnung 9 als Supraleiteranordnung 12 ausgebildet, so sind in den ersten ringförmigen Abschnitten 26 Magnetfeldgeometrien eingeprägt, die ebenfalls in der Umfangsrichtung 22 der ersten ringförmigen Abschnitte 26 bzw. der zylindrischen Koppelanordnung 9 im Wesentlichen konstant bzw. homogen sind. Auf diese Weise erfährt die zweite Koppelanordnung 9 im Zusammenspiel mit einer entsprechend ausgebildeten ersten Koppelanordnung 8 fast keine magnetischen Kräfte, wenn sie sich in der Umfangsrichtung 22 relativ zu der ersten Koppelanordnung 8 dreht.
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Im gezeigten Beispiel umfasst die Koppelanordnung 9 drei erste ringförmige Abschnitte 26. Zweckmäßigerweise kann die Koppelanordnung 9 auch mehr oder weniger erste ringförmige Abschnitte 26 aufweisen.
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Die ersten ringförmigen Abschnitte 26 sind entlang der Drehachse 3 nebeneinander angeordnet. Die Magnetisierungsrichtung der ersten ringförmigen Abschnitte 26 alterniert in Axialrichtung 6 der Drehachse 3. Beispielsweise weisen die ersten ringförmigen Abschnitte 26 abwechselnd nach außen hin entweder nur magnetische Nordpole N oder magnetische Südpole S auf.
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Dadurch weist das Magnetfeld der Magnetanordnung 11 bzw. die in der Supraleiteranordnung 12 eingeprägte Magnetfeldgeometrie in Axialrichtung 6 der Drehachse 3 große Gradienten auf – d.h., dass sie in dieser Richtung/diesen Richtungen nicht konstant bzw. homogen sind. Folglich stehen einer Relativbewegung der Koppelanordnungen 8 und 9 in dieser Richtung/diesen Richtungen entsprechend starke magnetische Kräfte entgegen.
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Die Koppelanordnung 9 weist ferner zwei zweite ringförmige Abschnitte 27 auf, die in ihrer Umfangsrichtung 22 alternierend magnetisiert sind. Im Gegensatz zu den ersten ringförmigen Abschnitten 26 weisen die zweiten ringförmigen Abschnitte 27 in ihrer Umfangsrichtung 22 kein konstantes Magnetfeld bzw. keine konstante eingeprägte Magnetfeldgeometrie auf. Somit können die zweiten ringförmigen Abschnitte 27 als funktionaler Bestandteil der Antriebseinrichtung 7 zum Antrieb der zweiten Koppelanordnung 9 relativ zur ersten Koppelanordnung 8 verwendet werden. Im gezeigten Beispiel sind zwei zweite ringförmige Abschnitte 27 vorhanden. Je nach Bedarf können auch mehr oder weniger zweite ringförmige Abschnitte 27 vorgesehen sein.
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Vorzugsweise umfasst die Antriebseinrichtung 7 dabei eine an/in dem Grundkörper vorgesehene Spulenanordnung, die ausgebildet ist, über eine Bereitstellung entsprechender Magnetfelder, wie z.B. eines entsprechenden Drehfelds, eine Antriebskraft auf den zweiten ringförmigen Abschnitt 27 auszuüben, um so die Behälteranordnung 4 um die Drehachse 3 anzutreiben. Die Antriebseinrichtung 7 kann ausgebildet sein, die Behälteranordnung 4 in Rotation zu versetzen und/oder ausgebildet sein, die Behälteranordnung 4 in Oszillation zu versetzen.
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Die in der 7 gezeigte Koppelanordnung 9 kann dabei insbesondere einstückig ausgebildet sein, so dass dasselbe Teil erste ringförmige Abschnitte 26 zur drehbeweglichen Lagerung und zweite ringförmige Abschnitte 27 zum Drehantrieb aufweist. Alternativ dazu können die einzelnen ringförmigen Abschnitte 26 und 27 auch als Einzelteile ausgebildet sein.
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Die 8 zeigt eine Draufsicht der in der 7 dargestellten Koppelanordnung 9 mit Blickrichtung gemäß dem Pfeil VIII. In Draufsicht ist der an oberster Stelle angeordnete zweite ringförmige Abschnitt 27 zu sehen, der Teil der Antriebseinrichtung 7 bildet. Der zweite ringförmige Abschnitt 27 ist dabei in mehrere Umfangsabschnitte 32 unterteilt, die entlang der Umfangsrichtung 22 alternierend magnetisiert sind. Vorzugsweise wechseln sich dabei, wie gezeigt, Umfangsabschnitte 32 ab, in denen jeweils ein magnetischer Südpol S bzw. ein magnetischer Nordpol N in Radialrichtung nach außen gerichtet ist.
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Die 9 zeigt eine Schnittdarstellung einer Anordnung, die die zweite Koppelanordnung 9 aus der 8 und eine die zweite Koppelanordnung 9 umgreifende erste Koppelanordnung 8 aufweist. Die erste Koppelanordnung 8 ist dabei zylindrisch ausgestaltet und koaxial zur Drehachse 3 angeordnet. Ferner weist die erste Koppelanordnung 8 dritte ringförmige Abschnitte 28 auf, die mit den ersten ringförmigen Abschnitten 26 der zweiten Koppelanordnung 9 kontaktlos kraftübertragend gekoppelt sind, so dass die ersten ringförmigen Abschnitte 26 und die dritten ringförmige Abschnitte 28 in Axial- und/oder Radialrichtung der Drehachse 3 eine feste relative Positionsbeziehung zueinander einnehmen. Im gezeigten Beispiel sind drei dritte ringförmige Abschnitte 28 vorhanden. Je nach Bedarf können auch mehr oder weniger dritte ringförmige Abschnitte 28 vorgesehen sein.
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Wie durch die Pfeile in der 9 angedeutet, sind dabei die dritten ringförmigen Abschnitte 28 in Entsprechung zu den ersten ringförmigen Abschnitten 26 magnetisiert bzw. weisen entsprechende eingeprägte Magnetfeldgeometrien auf, die in Umfangsrichtung 22 der ringförmigen Abschnitte 28 jeweils im Wesentlichen konstant sind und in Axialrichtung der Drehachse 3 alternieren.
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Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann durch die Ausgestaltung der Magnetanordnung 12 und/oder der Supraleiteranordnung 11 der Auslenkungsbereich, in dem die Behälteranordnung 4 relativ zum Grundkörper 2 gedreht werden kann, effektiv auf einen bestimmten Winkelbereich begrenzt werden. Dieses Prinzip kann auch unabhängig von dem hier beschriebenen Kontext einer anzutreibenden Behälteranordnung angewendet werden, um allgemein eine in einem bestimmten Winkelbereich begrenzte drehbewegliche Lagerung bereitzustellen.
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Die 10 zeigt in diesem Zusammenhang eine Anordnung aus einer ersten Koppelanordnung 8 und einer zweiten Koppelanordnung 9 gemäß einer siebten Ausführungsform. Hierbei sind die Supraleiteranordnung 11 und/oder die Magnetanordnung 12 eines ersten und dritten ringförmigen Abschnitts 26, 28 nur entlang eines oder mehrerer bestimmter Umfangsabschnitte 32, 34 der ersten und zweiten Koppelanordnungen 8, 9 vorgesehen. Zwischen den Umfangsabschnitten 32 und 34 sind jeweils Umfangsabschnitte 33, 35 ohne Magnetisierung bzw. ohne eingeprägter Magnetfeldgeometrie angeordnet. Wie gezeigt, entsprechen sich die Winkelpositionen der Umfangsabschnitte 32 und 34 jeweils, so dass jeweils ein Umfangsabschnitt 34 an einer gleichen Winkelposition wie ein Umfangsabschnitt 32 vorgesehen ist. Die Umfangsabschnitte 32 nehmen jedoch jeweils einen größeren Winkelbereich ein als die zugehörigen Umfangsabschnitte 34. Dadurch wird eine Begrenzung des Auslenkungsbereichs der zweiten Koppelanordnung 9 erzielt, da sich aufgrund der Kopplung zwischen der Supraleiteranordnung und der Magnetanordnung der Umfangsabschnitt 32 nur so weit drehen kann, dass der Winkelbereich des Umfangsabschnitts 34 weiterhin von dem Winkelbereich des Umfangsabschnitts 32 umfasst ist. Zum Verständnis soll hier kurz die Konstellation diskutiert werden, in der die Umfangsabschnitte 32 Abschnitte der Magnetanordnung 11 sind und die Umfangsabschnitte 34 Abschnitte der Supraleiteranordnung 12. In diesem Fall kann jeder Umfangsabschnitt 32 als eine einzelne, begrenzte Magnetbahn betrachtet werden, über der ein entsprechender als Supraleiter ausgebildeter Umfangsabschnitt 34 schwebend gekoppelt ist. Aufgrund der Kopplung widersetzt sich der Supraleiter jeder Änderung des ihn durchdringenden Magnetfelds, so dass er ohne Aufbringung entsprechend starker Kräfte innerhalb des in dem Winkelbereich des Umfangsabschnitts 32 in Umfangsrichtung 22 konstanten bzw. homogenen Magnetfeld verbleibt. Dementsprechend kann die zweite Koppelanordnung 9 relativ zur ersten Koppelanordnung 8 auch nur so weit gedreht werden, bis der Umfangsabschnitt 34 an den Rand des Winkelbereichs des Umfangsabschnitts 32 gelangt. Der Auslenkungsbereich der zweiten Koppelanordnung 9 relativ zur ersten Koppelanordnung 8 ist somit begrenzt. Folglich kann auf einfache Weise eine Auslenkungsbegrenzung der zweiten Koppelanordnung 9 erzielt werden.
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Neben der beschriebenen Auslenkungsbegrenzung erzielt die vorliegende Ausführungsform zudem den Vorteil, dass nur relativ kurze Supraleiter-Umfangsabschnitte 34 benötigt werden. Dadurch können zum einen die Herstellungskosten reduziert und zum anderen der eventuell von einer Kühleinrichtung zu kühlende Bereich begrenzt werden.
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Im gezeigten Beispiel sind die Umfangsabschnitte 34 mit dem kleineren Winkelbereich an der ersten Koppelanordnung 8 angeordnet. Alternativ dazu können die Umfangsabschnitte 34 mit dem kleineren Winkelbereich auch an der zweiten Koppelanordnung 9 angeordnet sein. Entsprechend sind dann die Umfangsabschnitte 32 mit dem größeren Winkelbereich an der ersten Koppelanordnung 8 angeordnet. Auch kann die Supraleiteranordnung 12 bzw. die Magnetanordnung 11 entweder der ersten oder zweiten Koppelanordnung 8, 9 zugeordnet sein.
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Die vorstehend beschriebenen, über den Gegenstand des Anspruchs 1 hinausgehenden Merkmale sind nicht nur in ihrem oben gezeigten, beispielhaften Kontext zu verstehen, sondern sind selbstverständlich auch jeweils einzeln und unabhängig voneinander mit den in den Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen kombinierbar, um die mit den jeweiligen Merkmalen zusammenhängenden zusätzlichen Vorteile zu erzielen.
