DE1756150B1 - Luftpolsterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Tragen eines Gegenstandes mittels eines Luftfilms dienende Luftpolsterplatte aus einer oberen, die Luftaustrittsöffnungen aufweisenden und einer unteren Schicht, wobei zwischen diesen beiden Schichten eine Kern-Schicht ausgebildet ist.

Luftpolsterplatten werden für viele Zwecke verwendet, wie z. B. für einen reibungsfreien Transport von Gegenständen und insbesondere auch zur reibungsfreien Lagerung von Gegenständen zum Studium physikalischer Gesetzte, etwa zum Untersuchen von Massenschwerpunktsbewegungen.

Eine derartige Luftpolsterplatte ist beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 3 235 099 bekannt. Bei dieser Anordnung verlaufen Luftzuführungskanäle parallel zur oberen und unteren Schicht, und der Luftaustritt aus der oberen Schicht wird durch Kugelventile geregelt. Bei dieser Luftpolsterplatte tritt ein beträchtlicher Luftdruckabfall zwischen dem Zuführungspunkt zur Zuleitung und dem Austrittspunkt aus der Zuleitung auf. Weiterhin ist es hierbei erforderlich, daß der von der Luft zu tragende Gegenstand auf den den Luftaustritt aus der oberen Schicht regelnden Kugelventilen aufliegen muß, um die Luft austreten zu lassen. Dadurch ergibt sich eine in vielen Fällen störende größere Reibung.

Auch bei einer aus der USA.-Patentschrift 2 918 183 bekannt gewordenen Luftpolsterplatte tritt über die wirksame Fläche der Luftpolsterplatte ein erheblicher Druckabfall auf, so daß kein gleichmäßiges Luftpolster erzielt werden kann.

Alle bisher bekannten Luftpolsterplatten weisen nicht die zum Studium physikalischer Gesetze erforderliche hohe Gleichmäßigkeit des Luftpolsters auf. Eine weitere hierbei auftretende Schwierigkeit, die für die Erzeugung eines ebenen Luftpolsters maßgebend ist, ist die Erzielung einer absolut ebenen Oberfläche der Luftpolsterplatte unabhängig von Temperatur- und/oder Luftfeuchtigkeitsänderungen. Auf Grund der Forderungen in bezug auf die Ebenheit der Plattenfläche und die Gleichmäßigkeit der Luftverteilung über die gesamte Plattenfläche sind derartige Platten der Theorie nach zwar einfach, in der Praxis jedoch nur schwierig und mit hohem Kostenaufwand herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftpolsterplatte zu schaffen, die eine völlig ebene Oberfläche aufweist und bei der eine gleichmäßige Luftverteilung über die gesamte Luftpolsterplattenfläche erzielt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Luftpolsterplatte der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die obere und die untere Schicht von aus einem luft- und feuchtigkeitsundurchlässigen Werkstoff bestehenden Tafeln gebildet Werden, daß die Kernschicht aus einer Vielzahl von senkrecht zur eigentlichen Ebene der Luftpolsterplatte und parallel zueinander verlaufenden hohlen, ein periodisches Muster bildenden Längszellen besteht, daß jede der Luftaustrittsöffnungen der oberen Tafel mit mindestens einer dieser Längszellen oder Röhrenelemente in Verbindung steht, und daß Luftzuleitungen die Längszellen einer zusammengehörigen Musterreihe miteinander verbinden.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen Ausbildung des Luftpolsters ist es dabei vorteilhaft, wenn alle Öffnungen gleiche Gestalt und Größe aufweisen und ihr Querschnitt wesentlich kleiner ist als der kleinste Querschnitt der Zellen und der Leitungen.

Dabei können zweckmäßigerweise sämtliche Leitungen mit einem Luftsammeiraum in Verbindung stehen.

Diese Leitungen können dabei in einfacher Weise durch je eine Öffnung in den Wänden der Zellen der jeweiligen Mustergruppe gebildet sein.

Eine vorteilhafte Anordnung der Leitungen ergibt sich dadurch, daß eine erste Anzahl von Leitungen parallel zueinander an der einen Seite der Stützschicht angebracht ist und durch jede zweite Mustergruppe verläuft, während eine zweite Anzahl von Leitungen parallel zueinander und zu den Leitungen der ersten Anzahl in der anderen Seite der Stützschicht angebracht ist und durch die restlichen Mustergruppen verlauf t.

Eine zweckmäßigere Ausbildung der Leitungen ergibt sich dadurch, daß jede Leitung durch eine Nut gebildet ist, die senkrecht zu den Längsachsen der Zellen an mindestens einer Seite der Stützschicht durch eine zugeordnete Mustergruppe verläuft. λ

Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, wenn auf der ™ ersten Schicht ein Rahmen aus einem luftundurchlässigen Material angeordnet ist, der die gleiche Stärke wie die Stützschicht aufweist und der so viel größer in seinen Innenmaßen ist, daß ein Luftsammeiraum den Rahmen von der Stützschicht trennt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Luftpolsterplatte ergibt sich eine gleichmäßige Ausbildung des Luftpolsters über die gesamte Hache der Platte, und ein zu tragender Gegenstand wird auf dem Luftpolster ohne Berührung mit der Platte und reibungsfrei gehalten. Weiterhin ergibt sich ein einfacher und preiswerter Aufbau, der von Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsänderungen nur wenig beeinflußt wird und damit zur gleichmäßigen Ausbildung des Luftpolsters beiträgt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung die Luftpolsterplatte nach der Erfindung, in ihr sind einzelne Teile weggebrochen,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Querschnittes durch \ Gitterelemente der Luftpolsterplatte, geschnitten längs der Linien 2-2 in F i g. 1,

Fig. 3 einen unterbrochenen Querschnitt durch die Gitterelemente längs der Linien 3-3 in Fig. 1.

In Fig. 1 stellt Teil20 eine verhältnismäßig dünne untere Stützplatte dar, deren Elastizitätsmodul relativ hoch ist. Die Platte 20 besteht aus einer Tafel sehr steifem, ungelochtem, spezifisch leichtem Werkstoff, etwa aus einer Holzfaser-Preßplatte oder aus einer Aluminiumtafel. Holzfaserplatten neigen jedoch zur Feuchtigkeitsaufnahme und daher zu Verformung, und Metall ist dann unbrauchbar, wenn die mittels der Luftpolsterplatte zu bewegenden Scheiben magnetisch sind und daher gebremst werden können durch die Wirbelströme, die die Scheiben in dem Metall hervorrufen.

Nach dem Ausführungsbeispiel ist die Platte 20 aus einem Phenolharzpreßstoff auf Papierbasis mit Melaminbeschichtung auf beiden Seiten hergestellt. Die Form der Platte kann rechteckig oder rund sein; die übliche Stärke ist etwa 3,2 mm.

Für die Luftpolsterplatte wird eine Konstruktion gewählt, die steif genug ist, um unter ihrem Eigengewicht unverformt zu bleiben. Eine ausreichende

Biegesteifigkeit wird erreicht, indem auf der Oberfläche der Platte 20 eine Scheibe von wabenförmiger Struktur als Kernschicht 22 angebracht wird. Die Stärke der Schicht 22 ergibt sich für eine gegebene Plattengröße rechnerisch aus den Grundformeln über das Durchbiegen geschichteter Scheiben. Die Schicht 22 weist eine Vielzahl hohler länglicher Röhrenelemente 24 auf, deren Längsachsen parallel zueinander und senkrecht zu der Fläche der Platte 20 liegen, an der die Schicht 22 befestigt ist, wobei die Längserstreckung der Elemente 24 untereinander gleich und wesentlich größer ist als die größte Querschnittsdimension der Röhrenelemente 24. Die Elemente 24 sind im Querschnitt kreisrund, sechseckig oder annähernd rautenförmig gestaltet.

Gemäß F i g. 2 besteht die Schicht 22 aus einer Vielzahl dünner Streifen 26, die jeweils etwa sinusförmig gebogen sind. Die aufeinanderfolgenden Streifen sind um 180° gegeneinander versetzt, und wo ein Streifenbogen an den Bogen eines anderen Streifens anstößt, werden diese Streifenstücke miteinander verbunden. Die Streifen können aus mit Phenolharzen imprägniertem Papier oder aus einem synthetischen Kunststoff von hoher Scherfestigkeit hergestellt sein, wobei die Streifen normalerweise mit einem Epoxydharzkleber miteinander verbunden werden.

Um alle Röhrenelemente 24 gleichmäßig mit Druckluft zu versorgen, werden die Elemente 24 untereinander durch gemeinsame Leitungen verbunden, die im wesentlichen normal zur Längsachse der Elemente 24 verlaufen. Derartige Leitungen 28 sind in F i g. 2 schematisch angedeutet. Sie sind so verlegt, daß sie jedes röhrenförmige Element 24 eines zusammengehörigen Musters schneiden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 28 an den entgegengesetzten Seiten der Schicht 22 geführt, wie es in F i g. 3 angedeutet ist. Wenn z. B. die Anordnung der Röhrenelemente im wesentlichen geradlinig verläuft und die die Elemente verbindenden Leitungen parallel zueinander liegen, wird die erste, dritte, fünfte und jede weitere ungeradzahlige Leitung 28 A auf der einen Seite der Schicht 22 angeordnet, während die zweite, vierte und jede weitere geradzahlige Leitung 28 B auf der gegenüberliegenden Seite der Schicht 22 angeordnet wird. Bei Luftzufuhr von einer gemeinsamen Luftquelle wird etwa gleichviel Luft am Boden der Platte wie im oberen Teil der Platte strömen. Richtig angelegte Leitungen werden daher einen periodischen Abstand aufweisen, der praktisch nicht größer ist als der der ergelmäßigen Anordnung der Elemente 24. Dabei soll die Breite der Leitungen wesentlich geringer sein als die entsprechende Größe der Gitterelemente. Vorzugsweise wird der periodische Abstand zwischen den Leitungen in der Ebene der Schicht 22 etwas kleiner gehalten als der periodische Abstand zwischen den Mustern der Gitterelemente. Durch diese beabsichtigte Nichtübereinstimmung soll erreicht werden, daß jedes Gitterelement oder jede Zelle der Schicht 22 mit mindestens einer Leitung in Verbindung kommt, auch wenn geringe Abweichungen in der Größe oder in der Gleichmäßigkeit der Wabenstruktur auftreten.

Die andere Seite der Schicht 22 bildet die Deckplatte 30, die nach Größe und Form mit der Platte 20 übereinstimmt und aus dem gleichen Material hergestellt ist. Die beiden Platten 20 und 30 werden mit Hilfe eines Epoxydzements oder eines vergleichbar haltbaren, wasserfesten Klebers an der Schicht 22 befestigt. Über die Schicht 30 gleichmäßig verteilt und senkrecht zu der Ebene der Platte 30 ist eine Anzahl von Bohrungen 32 vorgesehen, die beispielsweise mit einem Bohrer von 0,57 mm Durchmesser erstellt werden. Es ist erforderlich, jeder Öffnung 32 eine Größe zu geben, die über der der maximalen Stärke der Wände der Elemente 24 liegt, so daß die öffnungen an beliebiger Stelle durch die Tafel 30 in den Hohlraum eines Elements 24 gebohrt werden können, ganz unabhängig von dem Aufbau der Gitterschicht. Daher können die Abstände zwischen den öffnungen nach anderen Überlegungen gewählt werden, etwa nach der Größe der Last, die durch die fertige Luftpolsterplatte getragen werden soll, oder nach der Einspannvorrichtung für die Bohrer, die gerade verfügbar ist. Da der Kleber, der die Schichten 22 und 30 zusammenhalt, dazu neigt, eine Hohlkehle zu bilden, wo die Kanten der Gitterelemente auf die Platte 30 auftreffen, müssen die Bohrungen durch derartige Hohlkehlen hindurchgeführt werden, so daß jede Öffnung 32 in mindestens ein Gitterelement einmündet.

Die öffnungen 32 haben untereinander gleiche Größe und sind kleiner als die Querschnittsmaße der Gitterelemente, in die sie münden. Die öffnungen 32 bieten daher einem hindurchtretenden Luftstrom einen hohen Widerstand, so daß der stärkste Luftdruckabfall in der Luftpolsterplatte an der Tafel 30 auftritt.

Die einander entsprechenden Kanten der Tafeln 20 und 30 sind miteinander durch Seitenplatten 34 zur Versteifung der Kanten verbunden. Die Seitenplatten 34 sind stärker als das Material für die Tafeln 20 und 30. Die Werkstoffe für die Seitenplatten 34 haben die gleichen Eigenschaften hinsichtlich Temperatur und Feuchte wie die Tafeln 20 und 30. Wegen der geringeren Länge und Breite der Schicht 22 und infolge der Anbringung der Seitenplatten 34 entsteht ein Luftsammeiraum 38 an der Schmalseite der Schicht 22. Es ist nur erforderlich, daß der Luftsammelraum 38 neben jenen Teilen des Randes der Schicht 22 vorgesehen ist, durch die die Leitungen 28 sich öffnen. Damit steht der Luftsammeiraum über die Leitungen 28 mit jedem Gitterelement der Luftpolsterplatte in Verbindung und stellt eine gemeinsame Luftquelle dar. Es ist zu beachten, daß der kleinste Querschnitt des Luftsammeiraums beträchtlich viel größer ist als der kleinste Querschnitt jeder Leitung 28 oder jedes Gitterelements 24, die ihrerseits wieder erhebliche größere Maße haben als die Öffnungen 32. Damit wird wiederum sichergestellt, daß der Hauptteil des Druckabfalls der Luftströmung zwischen dem Luftsammeiraum und der Luft außerhalb der Luftpolsterplatte in der Umgebung der oberen Tafel 30 im Bereich der Öffnungen 32 stattfindet. Die auf diese Weise geschaffene Einrichtung liefert damit eine Luftströmung, die die Öffnungen 32 gleichmäßig verläßt und die fast unabhängig davon ist, ob ein flacher Gegenstand auf einem Luftkissen über einer Anzahl Öffnungen schwebt.

In einer der Seitenplatten 34 ist eine Einlaßöffnung 40 vorgesehen, durch die der Luftsammeiraum 38 je nach Notwendigkeit mit einer Quelle für Druckluft verbunden werden kann.

Beim Betrieb der Luftpolsterplatte, etwa mit einem Druckluftanschluß an der Öffnung 40, gerät der Luftsammeiraum 38 unter Druck, so daß die Luft

von dem Sammelraum 38 aus gleichzeitig in alle Leitungen 28 und von dort in die Gitterelemente 24 strömt. Der Luftdruck wird daher praktisch gleichförmig über die Wabenstruktur der Schicht 22 verteilt. Da die Öffnungen 32 sehr eng sind, wird die Luft aus den jeweiligen Gitterelementen durch die Öffnungen mit praktisch übereinstimmender Geschwindigkeit ausgetrieben. Dadurch wird ein Luftkissen oberhalb der Oberseite der Tafel 30 erzeugt, das leicht z. B. eine aus Kunststoff bestehende Scheibe to trägt, die praktisch reibungsfrei bewegt werden kann. Die Scheibe weist Ausmaße auf, die die Abstände zwischen benachbarten Öffnungen 32 erheblich Übersteigen, so daß unabhängig von der Lage der Scheibe die Trageluft für die Scheibe aus einer Mehrzahl von Öffnungen 32 strömt. Sind die Öffnungen 32 an den Ecken von Quadraten angeordnet, so ist der kleinste. Durchmesser, bei der die Scheibe schwebt, etwa gleich dem Zweieinhalbfachen des Abstands der innenliegenden Öffnungen.

Da bei den beiden Tafeln 20 und 30 beide Seiten mit einem Werkstoff beschichtet sind, die im wesentlichen keine Feuchtigkeit aufnehmen, haben Änderungen der relativen Feuchtigkeit der Umgebungsluft höchstens einen geringen Einfluß auf die Luftpolsterplatte. Darüber hinaus sorgt das Luftverteilungssystem im Inneren der Luftpolsterplatte_ä vor allem, wenn die Leitungen abwechselnd auf den beiden Seitpn der Schicht 22 angeordnet sind, dafür, daß die gesamte Plattenkonstruktion auf gleicher Temperatür und Feuchtigkeit gehalten wird, und eine etwa auftretende Wärme- oder Feuchtigkeitsdehnung der Tafel 30 wird durch eine gleichartige Wärme- oder Feuchtigkeitsdehnung der Tafel 20 ausgeglichen. Das ist ein wichtiger Gesichtspunkt, weil eine unterschiedHche Ausdehnung der Tafel 20 gegenüber der Tafel 30 die Ebenheit der Luftpolsterplatte ernsthaft beeinträchtigen würde.

Um die Luftpolsterplatte zu Experimentierzwecken zu verwenden, wird eine Umzäunung vorgesehen, die die Scheiben bei ihrer Bewegung begrenzt. Zu diesem Zweck ist an den Rändern der Tafel 30 eine Anzahl Pfosten 42 vorgesehen, die als Halterung für straff gespannte, von Pfosten zu Pfosten verlaufende Drähte 44 dienen.

Eine andere Möglichkeit, eine Abweisvorrichtung vorzusehen, ist, oben auf der Luftpolsterplatte einen Metallrahmen anzubringen, der die gespannten Drähte hält. Bei dieser Konstruktion können die Kräfte in den gespannten Drähten nicht verziehend auf dip Luftpolsterplatte wirken- Nachdem der Draht ausgespannt ist, werden die Ecken des Rahmens an der Platte, mit Schrauben angebracht, die durch Übergroße Öffnungen geführt sind, so daß bei der Montage keine Seitenkräfte auf die Platte übertragen werden können.

Zum Herstellen der Luftpolsterplatte wird ein kräftiger Fundamentblock_; 2,. B, aus Granit, Glas oder ähnlichem Material benutzt, dessen Oberseite eben verläuft, Die Tafel 30, die den oberen Abschnitt der 6p Luftpolsterplatte bildet, wird auf den Fundamentblock gelegt, und die Schicht 22 wird im wesentlichen zentrisch auf die Tafel 30 gesetzt, damit der erforderliche Abstand tsh den Rändern der Schicht entsteht, wodurch der Luftsammeiraum 38 gebildet wird.

Dann wird die Schicht 22 an die Tafel 30 gekittet. Danach wird die Tafel 20 oben auf die Schicht 22 gelegt und, ausgerichtet gegenüber der Tafel 30, an der Schicht 22 festgekittet. Es ist ein Kitt oder Klebemittel zu verwenden, der bzw, das nicht erhärtet oder abbindet, bevpr die verschiedenen Bauelemente zusammengesetzt sind, so daß die Lage der Elemente in seitlicher Richtung zueinander verändert werden kann, wenn diese nicht entsprechend ausgerichtet sind. Die Seitenplatten 34 werden anschließend an den Rändern der Tafeln 20 und 30 befestigt. Bei einer bevorzugten Herstellungsweise werden die vier Seitenplatten 34 zuvor in einem Rahmen zusammengefügt, der zusammen mit der Schicht 22 auf die Tafel gesenkt wird, Im allgemeinen können die Tafeln und 30 seitlich über die Platten 34 hinausstehen, so daß eine vollständig genaue Ausrichtung nicht erforderlich ist. Der Überstand wird später nach dem Abbinden des Klebemittels entfernt. Die Seitenplatten stellen wichtige Bauteile dar, weil sie ausreichend breit sind, um eine entsprechende Klebemitteldichtung zu bilden, die die Seherkräfte aufnimmt, die durch den Luftdruck in dem Luftsammeiraum gegen die Platten ausgeübt werden,

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zum Tragen eines Gegenstandes mittels eines Luftfilms dienende Luftpolsterplatte aus einer oberen, die Luftaustrittsöffnungen aufweisenden und einer unteren Schicht, wobei zwischen diesen beiden Schichten eine Kernschicht ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Schicht von aus einem luft- und feuchtigkeitsundurchlässigen Werkstoff bestehenden Tafeln (20,30) gebildet werden, daß die Kernschicht (22) aus einer Vielzahl von senkrecht zur eigentlichen Ebene der Luftpolsterplatte und parallel zueinander verlaufenden hohlen, ein periodisches Muster bildenden Längszellen (24) besteht, daß jede der Luftaustrittsöffnungen (32) der oberen Tafel (30) mit mindestens einer dieser Längszellen oder Röhrenelemente (24) in Verbindung steht, und daß Luftzuieitungen (28) die LängszeUen (24) einer zusammengehörigen Musterreihe, miteinander verbinden.

2. Luftpolsterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Öffnungen (32) gleiche Gestalt und Größe aufweisen, und daß ihr Querschnitt wesentlich kleiner ist als der Querschnitt der Zellen (24) und der Leitungen (28).

3. Luftpolsterplatte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit sämtlichen Leitungen (28) in Verbindung stehenden Luftsammelraum (38),

4. Luftpolsterplatte. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitung (28) durch je eine Öffnung in den Wänden der Zellen (24) der jeweiligen Mustergruppe gebildet ist.

5. Luftpolsterplatte nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Anzahl von Leitungen (28 A) parallel zueinander an der einen Seite der StützseJjieht (22) angebracht ist und durch jede zweite Mustergruppe verläuft, während eine zweite Anzahl von Leitungen (28B) parallel zueinander und zu den Leitungen (28 A) der ersten Anzahl in der anderen Seite der Stützschicht (22) angebracht ist und durch die restlichen Mustergruppen verläuft,

6. Luftpolsterplatte nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitung

(28) durch eine Nut gebildet ist, die senkrecht zu den Längsachsen der Zellen (24) an mindestens einer Seite der Stützschicht (22) durch eine zugeordnete Mustergruppe verläuft.

7. Luftpolsterplatte nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten

Schicht (30) ein Rahmen aus einem luftundurchlässigen Material angeordnet ist, der die gleiche Stärke wie die Stützschicht (22) aufweist und der so viel größer in seinen Innenmaßen ist, daß ein Luftsammeiraum (38) den Rahmen von der Stützschicht (22) trennt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

GOPV

109 549/130