DE1756150C - Luftpolsterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eino zum Trugen eines Gegenstandes mittels eines Luf(Films dienende Luflpolsterplutte uns einer oberen, die LufluuslriUs-Öffnungen aufweisenden und einer unleren Schicht, wobei zwischen diesen boiden Schichten eine Kernschicht luisgebildet ist,

Luflpolstcrplutlen werden für viele Zwecke verwendet, wie z. B, für einen reibungsfreien Trunsport von Gegenständen und insbesondere mich zur reibungsfreien Lagerung von Gegenstanden zum Sindium physikalischer Gesetzte, etwa zum Untersuchen von Massensehwerpunklsbewegunjen.

Eine derartige Luftpolslerplullc ist beispielsweise uus der USA.-Palenlschrift 3 235 099 bekannt. Bei dieser Anordnung verlaufen Luftzuführungskanälc parallel zur oberen und unteren Schicht, und der Luftaustritt uus der oberen Schicht wird durch Kugelventile geregelt. Bei dieser Luftpolsterplattc tritt ein beträchtlicher Lufldruckubfall zwischen dem Zuführungspunkl /ur Zuleitung und dem Austrittspunkt aus der Zuleitung auf. Weiterhin ist es hierbei erforderlich, daß der von der Luft zu tragende Gegenstand Ulif 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 Luftpolsterplutte tritt über die wirksame Fläche der Luftpolsterplalle ein erheblicher Druckabfall auf, so daß kein gleiehmäßiges Luftpolster erzielt werden kann.

Alle bisher bekannten Luflpolslcrplulien weisen nicht die zum Studium physikalischer Gesetze erforderliche hohe Gleichmüßigkeil 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 Luflfcuchtigkeilsünderungen. Auf Grund der Forderungen in bezug auf die Ebenheil der Plallenfläche und die Gleichmäßigkeit der lastverteilung über die gesamte Plallenfläche 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 Luflpolslerplalte zu schaffen, die eine völlig ebene Oberflüche aufweist und bei der eine gleichmäßige Luftvcrteiluiig über die gesamte Luftpolslerplaltenfläche erzielt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Luflpolsterplalte der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die obere und die unlere Schicht von aus einem luft- und feuclitigkeilsundiirchlässigen Werkstoff besiehenden Tafeln gebildet werden, daß die Kernschicht aus einer Vielzahl von senkrecht zur eigentlichen Ebene der Luflpolsterplatle und parallel zueinander verlaufenden hohlen, ein periodisches Musler bildenden Längszellen besteht, daß jede der Luflauslrillsöffnungen der oberen Tafel mit mindeslens einer dieser Längszellen oder Röhrenelemente in Verbindung sieht, und daß Liiftz.ulcilungen die Längs/eilen 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 «Is der kleinste Querschnitt der Zollen und der Leitungen.

Du bei können ssweckmUßigorwoiso sllmtliche Leitungen mil einem Luflsummclruum in Verbindung stehen.

Diese Leitungen können dubci in einfacher Weise durch je eine Offming in den Wunden der Zellen der jeweiligen Muslergruppe gebildet sein.

Eine vorlcilhuftc Anordnung der Leitungen ergibt sich dadurch, daß eine erste Anzahl von Leitungen parallel zueinunder un der einen Seile der Stützschicht angebracht ist und durch jede zweite Mustergruppe verläuft, während eine zweite Anzahl von Leitungen parallel zueinander und zu den Leitungen der ersten Anzuhl in der anderen Seite der Slützschieht angebracht ist und durch die restlichen Mustergruppen verläuft.

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

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

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Luftpolsterplalle ergibt sich eine gleichmäßige Ausbildung des Luftpolsters über die gesamte Flüche 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 Luflfeuchligkeitsänderungcn nur wenig he-'einflußt 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 Luftpolslerplatlc nach der Erfindung, in ihr sind einzelne Teile weggebrochen,

Fig. 2 eine Tcilansicht eines Querschnittes durch Gittcrclemente der Luflpolslerplalle, geschnitten längs der Linien 2-2 in F i g. I,

Fig. 3 einen unterbrochenen Querschnitt durch die Gillereleniente längs der Linien 3-3 in Fig. I.

In Fig. I stellt Teil 20 eine verhältnismäßig dünne untere Stützplatle dar, deren Elastizitätsmodul relativ hoch ist. Die Platte 20 besieht aus einer Tafel sehr steifem, ungelochteni, spezifisch leichtem Werkstoff, etwa aus einer Holzfaser-Preßplatte oder aus einer Aluininiiuiitufcl. Holzfaserplatten neigen jedoch zur Feuchtigkeitsaiifnahnie und daher zu Verformung, und Metall ist dann unbrauchbar, wenn die mittels der Luflpolslerplalte 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 Melaminbcschichtung auf beiden Seiten hergestellt. Die Form der Platte kann rechteckig oder rund sein; die- übliche Stärke ist etwa 3,2 111111.

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

Biegesteifigkeit wird erreicht, indem auf der Oberflache der Platlo 20 eine Scheibe von wabenförmiger Struktur uls Kernschiclu 22 angebracht wird. DIc Slilrke der Schicht 22 ergibt sich für eine gegebene Huttengröße rechnerisch aus den Grundformen über das Durchbiegen geschichteter Scheiben. Die Schicht 22 weist eine Vielzahl hohler llinglicher Rührenelemente 14 auf, deren LUngsuchsen parallel zueinander und senkrecht zu der Flüche der Platte 20 liegen, an der die Schicht 22 befestigt ist, wobei die Liingserstreekung der Elemente 24 untereinander gleich und wesentlich größer ist als die grüßte Querschnitlsclimcnsion der Rohrenelementc 24. Die Elemente! 24 sind im Querschnitt kreisrund, sechseckig oder annähernd rautenförmig gestaltet.

Geitiüß Fig. 2 besteht die Schicht 22 aus einer Vielzahl dünner Streifen 26, die jeweils etwa sinusförmig gebogen sind. Die aufeinanderfolgenden Streifen sind um IW)" gegeneinander versetzt, und wo ein Streifenbogen an den Bogen eines anderen Streifens anstößt, werden diese Streifenslücke miteinander verbunden. Die Streifen können aus mit Phenolhar/en imprägniertem Papier oder aus einem synthetischen Kunststoff von hoher Scherfestigkeil hergestellt sein, wobei die Streifen normalerweise mil einem l'poxydharzkleber miteinander verbunden werden.

Um alle Röhreneleincnte 24 gleichmäßig mit Druckluft zu versorgen, werden die Lilemente24 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 Kleinem 24 eines zusammengehörigen Musters schneiden.

Gemäß dem Aiisführiingsheispiel sind die Leitungen 28 an den entgegengesetzten Seilen der Schicht 22 geführt, wie es in Fig. 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 Schicin 22 angeordnet, während die zweite, vierte und jede weitere geradzahlige Leitung 28 Ii 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 Absland 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 Gillerelemcnle. 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 Gitlerclemente. Durch diese beabsichtigte Nichtübereinstimmung soll erreicht werden, daß jedes Gitlerelement 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 XX befestigt. Über die Schicht 30 gleichmäßig vertoill und »senkrecht zu der Ebene der.Platte30 ist eine Anzahl von Bohrungen 32 vorgesehen, die beispielsweise mil

einem Bohrer von 0,57 mm Durchmesser erstellt werden. Es ist erforderlich, jeder öffnung 32 eine Größe zu geben, die über der der maximalen Sliirke der Wunde der Elemente 24 liegt, so daß die öffnungen an beliebiger Stelle durch die Tafel 30 in den

xo Hohlraum eines Elements 24 gebohrt werden können, ganz unabhängig von dem Aufbau der Gitterschicht. Daher können die Abstünde zwischen den Offnungen nach anderen Überlegungen gewählt werden, etwa nach der Größe der Last, die durch die fertige Luftpolslerplatte gelragen werden soll, oder nach der Einspannvorrichtung für die Bohrer, die gerade verfügbar ist. Da der Kleber, der die Schichten 22 und 30 zusammenhält, dazu neigt, eine Hohlkehle zu bilden, wo die Kanten der Gitlerelemente auf die

ao Platte 30 auflreffen, müssen die Bohrungen durch derartige Hohlkehlen hindurchgeführt werden, so daß jede Öffnung 32 in mindeslens ein Gitlerelement einmündet. '

Die öffnungen 32 haben untereinander gleiche

Größe und sind kleiner als die Querschniltsmaße der Gilterclemente, in die sie münden. Die öffnungen 32 bieten daher einem hindurchtretenden Luftstrom einen hohen Widersland, so daß der stärkste Lufldruckabfall in der Luftpolsterplaltc an der Tafel 30 auftritt.

Die einander entsprechenden Kanten der Tafeln 20 und 30 sind miteinander durch Seitenplalten 34 zur Versteifung der Kanten verbunden. Die Seilenplatten 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 Seilcnplatten 34 entstein

4« ein Luftsammclraum 38 an der Schmalseite der Schicht 22. Es ist nur erforderlich, daß der Luftsaminelraum 38 neben jenen Teilen des Randes der Schicht 22 vorgesehen ist, durch die die Leitungen 28 sich öffnen. Damit steht der Liiflsamniclrauni über die Leitungen 28 mit jedem Gitterelement der Luftpolsterplatie in Verbindung und stellt eine gemeinsame Luftquelle dar. Es ist zu beachten, daß der kleinste Querschnitt des Luftsammclraums 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 il. Damit wird wiederum sichergestellt, dall der Hauplteil des Druckabfalls der Luftströmung zwischen dem Liiflsamniclrauni und der Luft außerhalb der Lufipolsterplatte 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 Seilenplatten 34 ist eine Einlaßöffnung 40 vorgesehen, durch die der Luftsaniinelruiim 38 je nach Notwendigkeit mit einer Quelle für Druckluft verbunden werden kann.

Beim Betrieb der Luftpolsterplatle, 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 Gitlerelemente 24 strömt. Der Luftdruck wird daher praktisch gleichförmig über die Wabenstruktur der Schicht 22 verder Schicht 22 festgekittet. Es ist ein Kitt oder Klebemittel zu verwenden, der bzw. das nicht erhärtet oder abbindet, bevor die verschiedenen Bauelemente zusammengesetzt sind, so daß die Lage der Elemente

teilt. Da die öffnungen 32 sehr eng sind, wird die Luft 5 in seillicher Richtung zueinander verändert werden aus den jeweiligen Gillerelemenlen durch die öff- kann, wenn diese nicht entsprechend ausgerichtet nungen mit praktisch übereinstimmender Geschwin- sind. Die Seilenplatten 34 werden anschließend an digkeit ausgetrieben. Dadurch wird ein Luftkissen den Rändern der Tafeln 20 und 30 befestigt. Bei einer oberhalb der Oberseite der Tafel 30 erzeugt, das bevorzugten Herstellungsweise werden die vier Seileicht z. B. eine aus Kunststoff bestehende Scheibe io tenplatten 34 zuvor in einem Rahmen zusammengeträgt, die praktisch reibungsfrei bewegt werden kann. fügt, der zusammen mit der Schicht 22 auf die Tafel Die Scheibe weist Ausmaße auf, die die Abslände 30 gesenkt wird. Im allgemeinen können die Tafeln zwischen benachbarten Öffnungen 32 erheblich über- 20 und 30 seitlich über die Platten 34 hinausstehen, steigen, so daß unabhängig von der Lage der Scheibe so daß eine vollständig genaue Ausrichtung nicht erdie Trageluft für die Scheibe aus einer Mehrzahl von 15 forderlich ist. Der Überstand wird später nach dem öffnungen 32 strömt. Sind die öffnungen 32 an den Abbinden des Klebemittels entfernt. Die Scilenplatten

stellen wichtige Bauteile dar, weil sie ausreichend breit sind, um eine entsprechende Klebemitteldichlung zu bilden, die die Scherkräfte aufnimmt, die durch den Luftdruck in dem Luftsammeiraum gegen die Platten ausgeübt werden.

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 Seilen mit einem Werkstoff beschichtet sind, die im wesentlichen keine Feuchtigkeit aufnehmen, haben Änderungen der relativen Feuchtigkeit der Umgebungslufl höchstens einen geringen Einfluß auf die Luftpolsterplane. Darüber hinaus sorgt das Luftverteilungssystem im Inneren der Luflpolsterplatte, vor allem, wenn die Leitungen abwechselnd auf den beiden Seiten 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 unterschiedliche 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 die Luftpolsterplatte wirken. Nachdem der Drahl 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 Luftpolsterplattc wird ein kräftiger Fundamentblock, 7. B. aus Granit, Glas oder ähnlichem Material benutzt, dessen Oberseite eben verläuft. Die Tafel 30, die den oberen Abschnitt der Luflpolsicrplaltc bildet, wird auf den Fundamentblock gelegt, und die Schicht 22 wird im wesentlichen zentrisch auf die Tafel 30 gesetzt, damit der erforderliche Absland zu den Rändern der Schicht entsteht, wodurch der I .uflsammelraum 38 gebildet wird.

Dann wird die Schicht 22 an die Tafel 30 gekittet Danach wird die Tafel 20 oben auf die Schicht gelegt und. ausgerichtet gegenüber der Tafel 30, an

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zum Tragen eines Gegenstandes mittels eines Luftfilms dienende Luftpolslerplalte 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 feuchtigkeilsundurchlässigen Werkstoff besiehenden Tafeln (20, 30) gebildet werden, daß die Kernschicht (22) aus einer Vielzahl von senkrecht zur eigentlichen Ebene der Luftpolsterplallc und parallel zueinander verlaufenden hohlen, ein periodisches Muster bildenden Längszellen (24) besteht, daß jede der Luflauslriltsöffnungen (32) der oberen Tafel (30) mit mindestens einer dieser Längszellen oder Röhrenelemente (24) in Verbindung steht, und daß Luflzuleitungen (28) die Längszellen (24) einer zusammengehörigen Musterreihe miteinander verbinden.

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

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

4. Luflpolslerplatte 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. Luflpolsterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Anzahl von Leitungen (28 A) parallel zueinander an der einen Seite der StUtzschicht (22) angebracht ist und durch jede zweite Muslergruppe verläuft, während eine zweite Anzahl von Leitungen (28 B) parallel zueinander und zu den Leitungen (28 A) der ersten Anzahl in der anderen Seile der Stützschicht (22) angebracht ist und durch die restlichen Muslcrgruppen verläuft.

6. 1 uflpolslcrplatlc nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch pckcnn/riihncl. daß irdL· I i

(ο

(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

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