DE1919882A1 - Drehbare Trommel - Google Patents

Description

6730-68/Sch/hs

RCA 59,264

U.S. Serial No. 722,246

Mied: April 18, 1968

Radio Corporation of America, Hew York, N.Y.,'V.St.A.

Drehbare Trommel

Die Erfindung betrifft eine drehbare Trommel, deren Umfangsfläche mindestens teilweise von einem Band umschlungen wird und bei der ein Gleitmedium zwischen Trommel und Band zur Verhinderung der Reibung zwischen beiden vorhanden sein soll.

Bei Bandaufzeichnungsgeräten ist es oft zweckmäßig, zwischen dem Band und den 3?ührungsteilen zur Verminderung der Reibung Fluidlager zu verwenden. Dies gilt insbesondere für Video-Aufzeichnungsgeräte, bei denen das Magnetband spiralförmig um ein rotierendes, trommeiförmiges Kopfrad herumgeführt wird. Obgleich sich die nachfolgend beschriebene Erfindung insbesondere für solche Bandgeräte~eignet und in diesem Zusammenhang auch beschrieben ist, eignet sie sich selbstverständlich auch für andere Anwendungsfälle, bei denen ein Band in entsprechender Weise geführt wird.

Bei der Aufzeichnung von Videosignalen oder anderen hochfrequenten Signalen auf einem Magnetband werden verschiedene Techniken unter Benutzung beweglicher oder rotierender Magnetköpfe angewendet. Eine dieser Techniken benutztsine spiralförmige Abtastung; Bei ihr wird das Band, auf welchem das Signal aufgezeichnet werden soll, spiralförmig um eine zylindrische Trommel herumgeführt. Zur Stabilisierung der Bewegung des Bandes muß hierbei die Reibung zwischen Band und Trommel vermindert werden.

Üblicherweise begegnet man diesen Reibungs- und Stabilitätsproblemen, indem man zwischen Trommel und Band ein fluides Lagermedium, meist Luft, vorsieht. - Zur Ausbildung eines solchen

90 984371518

Luftlagers bedient man sich verschiedener Techniken, die zwar zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen, aber einen erheblichen Aufwand erfordern, der sich auf die Kosten auswirkt und die Herstellung und Betrieb kompliziert. Üblicherweise enthält die Trommel an ihrem Umfang eine Anzahl von Öffnungen, durch welche das fluide Medium durch einen Überdruck herausgedrückt wird. Dieses Überdrucksystem erfordert eine gesonderte Druckquelle und aufwendige Leitungen oder andere Vorkehrungen in der Trommel, welche die Luft in das Innere der Trommel und durch die Öffnungen nach außen drückt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Vereinfachung dieser Vorrichtungen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, ^ daß die Umfangsfläche der Trommel mit querverlaufenden, bei rotierender Trommel ein Gleitmedium zwischen die Umfangsfläche und das.Band drückenden Einkerbungen versehen ist. Durch das Zusammenwirken der Einkerbungen am Trommelumfang mit dem fluiden Medium bei sich drehender Trommel entsteht zwischen der Umfangsfläche und dem Band eine fluide Gleitschicht.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Darstellungen von Ausfiihrungsbeispielen näher erläutert. Bs zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung

Pig. 2 eine Endansicht auf Trommel und Band der Anordnung nach Fig. 1 von der linken Seite herges&en;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie X-Z' in Fig. 1

Fig. 4 a-f b und c Endansichten von Anordnungen, welche die Erfindung nicht verwenden;

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils der Trommelumfangsflache gemäß der Erfindung;

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie j X-X¹ in Fig. 1; ·

Fig. 7a -d Teilschnitte durch andere Ausführungsformen ; der Erfindung und ^]

Fig.8 a-c Veranschaulichungen anderer Ausführungsformenj der Erfindung. ;

■ 90 9 84 3/1 518

Fig. 1 läßt eine Bandführungsanordnung erkennen, welche bei einem Bandgerät mit spiralförmiger Bandführung verwendet werden kann, wo das Band 1 schraubenförmig teilweise um einen schnell rotierenden Zylinder oder eine Trommel 2 herumgeschlungen ist und ein fluides Gleitmedium 6 sich zwischen Band und Trommel befindet. Die Trommel 2 wird durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung in schnelle Drehung versetzt.

Eine ebenfalls nicht dargestellte Vorrichtung dient der Bewegung des Bandes 1 gegenüber der Oberfläche der Trommel 2 und zur Erzeugung eines Bandzuges in Richtung der Pfeile 7 und 8, so daß das Band sich an der Oberfläche der Trommel 2 befindet. Bei der beschriebenen Anordnung ist die Drehgeschwindigkeit der Trommel 2 wesentlich größer als die Geschwindigkeit des Bandes

An der in den Fig. 1 und 2 mit der Bezugsziffer 3 bezeichneten Stelle befindet sich ein allmählich sich verengender Eintritt für das fluide Gleitmittel an einem Teil des Bandes 1. In den Pig. 1 und 3 sind Bereiche 4 eines plötzlichen Gleitmitteleintritts zu erkennen, welche den übrigen Teil zwischen Band

I und Trommel 2 einnehmen. Der relativ lange, sich verengende Eintrittbereich 3 läßt ein genügend tragfähiges Luftlager unter den sich anschließenden Teil des Bandes 1 im Bereich 9 ausbilden. ,

Bei den bekannten Ausführungen verursacht jedoch der Bereich 4 des plötzlichen Gleitmitteleintritts einen unerwünschten Zustand, der anhand der Figuren 4 a bis 4c erläutert sei, welche eine Vergrößerung des Bereiches 4 von Trommel und Band ohne die Erfindung verdeutlichen. Die Pfeile 18 in Mg. 4a veranschaulichen, das ein Teil des Gleitmediums 6 an dem scharfen Eintrittspunkt 10 verlorengeht. Figur 4b zeigt, daß am Eintrittspunkt 10 das Band 1 gegen die Trommel 2 fällt, was auf zu große Eintrittsverluste oder mechanische Fehler des Bandes 1 zurückzuführen ist. Fig. 4c zeigt das rasche Fortschreiten des Entweichens des Gleitmittels 6 unter dem sich anschließenden Teill

I1 des Bandes 1.

Schließt man den Gleitmitteleintritt 10 auch nur für

des
einen kleinen Teil Bandes 1 ab, so wandert der niederdruck—

9 09843/151·

bereich 10 fort, wobei der äußere Druck, der durch die innen wirkenden Vectoren der Bandspannung vergrößert wird, eine übermäßige Reibung zwischen Band 1 und Trommel 2 zur Folge hat. Die auf das Band 1 einwirkenden R_eibungskräfte sind so stark, daß das Band reißen kann oder die Trommel 2 bis zum Stillstand abgebremst wird.

Diese Schwierigkeiten werden bei der Anordnung gemäß Fig. 1 vermieden, wo am Umfang der Trommel eine Anzahl von längs verlaufenden Einkerbungen 5 vorgesehen ist. Eine vergrößerte Seitenansicht der Trommel 2 zeigt Fig. 5» wo die Einkerbungen im Profil erkennbar sind. Jede dieser Einkerbungen hat eine Vorderkante 12 und eine auslaufende Rückkante 16 an der Außenfläche der Trommel 2, sowie eine gegenüber der Trommeloberfläche zurückgesetzte unsymmetrische Vertiefung 13 zwischen den beiden Kanten.

. Die Vorderkante 12 befindet sich bei Drehung der Trommel 2 in Pfeilrichtung 17 vorne, während die Rückkante 16 bei dieser Drehung der Einkerbung nachläuft. Die Einkerbungen 5 an der Oberfläche der Trommel 2 bilden eine Reihe aufeinanderfolgender Kurven mit einer relativ scharfen Vorderkante 12, einer sich plötzlich relativ nach innen erstreckenden Ausnehmung 13» einer glatt verlaufenden ununterbrochenen Kontur 14 im ansteigenden Teil und im Anschluß an diese einer rampenförmigen Kontur 15. Die Tiefe der Ausnehmung 13 ist typieoherweise klein gegenüber dem Trommeldurchmesser, beispielsweise kann die Ausnehmung an ihrer tiefsten STelle 0,05 mm sein, wenn der Trommeldurchmesser 20 cm bis 25 cm beträgt.

Die scharfe Vorderkante 12 wirkt in gleicher Weise wie das Kantenheck eines Flachbootes, welches sich freiläuft, während ein gebogenes Heck nach unten gezogen wird. Die scharfe Kante 12 läßt das Band sich von der Oberfläche der Trommel 12 abheben.

Die Ausnehmung 13 wirkt auf mehrfache Weise. Sie reduziert den Luftwiderstand der rotierenden Trommel 2. Ferner verhindert sie ein sich Ausbreiten jeglicher Bandreibungetendenzen, indem sie realtlv große Mengen des Gleitmediums eur Verfügung

9 0 9843/151S ^:

stellt, so daß jeglicher Vakuumausbildung an der Trommeloberfläche entgegengewirkt wird. Die relativ tiefe Ausnehmung 13 dient weiterhin als wirksame Falle für Staub und andere Partikel zwischen Band 1 und Trommel 2.

Der allmählich ansteigende Teil 14 leitet das Gleitmedium unter die sich der Trommel nähernden Teile des Bandes 1 entsprechend der Wirkung der Vorderkante eines J?lugzeugfügeis. Der rampenförmige Teil 15 der Einkerbung 5 verbessert die Luftlagerung des Bandes, indem er das Gleitmedium in der Nähe der Rückkante 16 komprimiert, so daß das Band 1 angehoben wird und bessere Eintrittsbedingungen für nächstfolgende Einkerbung geschaffen werden. Der rampenartige Teil 15 dient auch der Ausbreitung der Luftschicht in Richtung parallel zu den Bandkanten, so daß die Gesamtzahl der Einkerbungen für einen bestimmten Anwendungszweck klein gehalten werden kann.

Anhand der Schnittansicht der Fig. 6 seien nun die Verhältnisse am Bereich 4 des Lufteintritts betrachtet. Die Einkerbungen 5 der sich in Pfeilrichtung drehenden Trommel 2 bilden eine kontinuierliche, selbsttragende Gleitmittellagerschicht 6 zwischen dem Band 1 und der Oberfläche der Trommel 2 aus. Die wesentliche Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Band 1 und Trommel 2 kommt den gewünschten Betriebseigenschaften entgegen, bei denen sich das Band 1 entweder in oder entgegengesetzt zur ; Drehrichtung der Trommel 2 bewegt.

: Diese Ausbildung und die Aufrechterhaltung des Fluidlagers hat zur Folge, daß das Band 1 auf das Gleitmittel 6 heraufgeleitet, so daß die Reibung verringert und das Band sta-

: bilisiert wird und insbesondere eine Berührung des Bandes am kritischen Eintrittsbereich 4 vermieden wird. Hierdurch wird wiederum eine starke Reibung des Bandes 1 und ein Anhaften an der Trommel 2 verhindert.

Es werden nicht für sämtliche Anwendungsfälle sämtliche Konturabschnitte, wie sie in Pig. 5 dargestellt sind, benötigt. Die Mg. 7a bis 7b zeigen weitere Möglichkeiten für die Konturen der Einkerbungen 5. Wichtig ist die scharfe Vorderkante 12, die bei allen Ausführungsformen der Fig. 7 vorhanden ist.

9 0 9 8 4 3/ 1 5 18

Unterschiedlich ist dagegen der sonstige Verlauf der Einkerbungen, welche bei geringem Bandzug oder auch in Fällen, wo ein gewisses Maß an Bandreibung unter Vermeidung starker Zerrungskräfte zulässig ist, sich als brauchbar erwiesen haben.

Figur 7a zeigt einfache V-förmige Einkerbungen in Verbindung mit einer scharfen Vorderkante 12. Die Einkerbungen nach Fig. 7b haben ebenfalls eine scharfe Vorderkante 12, aber, eine tangential ansteigende Rückflanke. Fig. 7c veranschaulicht eine V-Nut mit scharfer Vorderkante 12 und rampenähnliehern weiteren Verlauf. Die Rückkante 16 der Einkerbungen kann so angeordnet sein, daß sie entweder mit der Vorderkante 12 der nachfolgenden Einkerbung zusammenfällt, wie es in den Fig. 5, 7c und 7d der Fall ist, oder sie können auch nicht mit der nachfolgenden Vorderkante 12 zusammenfallen, wie es in den Figuren 7a und 7b der Fall ist.

Es ist nicht wesentlich, daß die Einkerbungen in dem längen, sich verengenden Lufteintrittsbereich 3 gemäß den Fig.

1 und 2 befinden, sondern die Ausdehnung der Einkerbungen über die gesamte Längsausdehnung der Trommel führt zu einer gleichförmigen Dicke des Gleitmediumlagers über die gesamte Lägeroberfläche und führt zu einem konstanten Schraubenwinkel in Fig. 1.

Die Fig. 8a bis 8c zeigen Abwandlungen hinsichtlich der Richtung und der Ausdehnung der Einkerbungen 5 der Trommel

2 gegenüber dem Band 1. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 8 kann die Trommel in beiden Richtungen rotieren, jedoch muß das Profil der Einkerbungen 5 so orientiert sein, daß die scharfen Vorderkanten in Drehrichtung der Trommel gesehen, vorne liegen.

Gemäß Fig. 8a verlaufen die Einkerbungen grundsätzlich in Richtung mit der Längsachse der Trommel 2, sind jedoch hinsichtlich der Drehachse schraubenförmig oder geneigt um die Trommel 2 herum angeordnet. In Fig. 8b verlaufen die Einkerbungen 5 wieder etwa in Richtung der Längsachse dex Trommel 2, bestehen jedoch aus zwei entgegengesetzt gegeneinander und gegen die Trommelachse geneigten Abschnitten 20 und 21, die sich an Punkten 22 schneiden, welche auf einem senkrecht

90984 3/15Ta

zur Trommelachse verlaufenden Ring liegen: Die Einkerbungen verlaufen also pfeilförmig oder nach einem Fischgrätenmuster. Nach Fig. 8c sind die Einkerbungen 5 parallel zu einander in Richtung der Trommelachse angeordnet, aber verlaufen nur über einen Texl der Trommellänge, und zwar vorzugsweise im Bereich des Lufteintrittes 4«

Der Fachmann wird sich im Einzelfall gegebenenfalls einer Kombination der verschiedenen Formen der Einkerbungskonturen, ihrer Orientierung und ihrer Länge, einschließlich der hier beschriebenen Formen, bedienen.

909843/1518

Claims (6)

Patentansprüche

1. Drehbare Trommel, deren Umfangefläche mindestens teilweise von einem Band umschlungen wird, dadurch .gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche mit quer verlaufenden, bei rotierender Trommel (2) ein G-leitmedium (6) zwischen die Umfangsfläche und das Band (1) drückenden Einkerbungen (5) versehen ist.

2. Drehbare Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einkerbung (5) eine

fc relativ scharfe Vorderkante (12) und eine relativ flach verlaufende Rückkante (H, 15) aufweist.

3. Drehbare Trommel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen (5) parallel zur Drehachse der Trommel (2) verlaufen.

4-. Drehbare Trommel nach Anspruch 2 oder 3 , d a ^A durch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen (5) sich über die Längsausdehnung der Trommel (2) erstrecken.

5. Drehbare Trommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen

" (5) gegenüber der Drehachse der Trommel (2) spiralförmig um die Trommel (2) herum verlaufen.

6. . Drehbare Trommel nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen (5) gegenüber der Drehachse der Trommel (2) mit zwei Neigungswinkeln verlaufen und sich in Punkten durchschneiden, welche auf einem senkrecht zur Drehachse befindlichen Kreis liegen.

909843/1518

Leers e i t e