DE1934280A1

DE1934280A1 - Gaskissen-Tragvorrichtung

Info

Publication number: DE1934280A1
Application number: DE19691934280
Authority: DE
Inventors: Shimon Arieh; Georges Revillet
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1968-07-03
Filing date: 1969-07-03
Publication date: 1970-01-08
Also published as: FR2012249A1; CH495263A; GB1236125A; FR2012249B1; DE1934280B2; DE1934280C3

Description

Gaskis s en-Tragvo rrichtung

Die Erfindung "betrifft eine Gaskissen-Tragvorrichtung mit einer eine an eine Druckgasquelle angeschlossene Kammer abgrenzenden Wand, die jait · einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen versehen ist, die mit dieser Kammer in Verbindung stehen zürn Bilden eines Gaskissens, das zum Tragen jedes sich gegenüber diesen öffnungen bewegenden Gegenstandes dient, und mit diesen Öffnungen zugeordneten, sich beim !Fehlen eines zu tragenden Gegenstandes dem Gasdurchtritt durch die öffnungen entgegenstellenden Verschlussmittel]!·

Es sind bereits zahlreiche Transport- und Fördereinrichtun-3en bekannt, mit welchen es möglich ist, Lasten mittels eines zum Tragen dieser Lasten dienenden Luftkissens so auf einer Gleitbahn zu bewegen, dass jegliche mechanische. 3:>r-ührung zwischen den Lasten und der Gleitbahn vermieden wird. Das Luftkissen wird mit Hilfe des Austritts von Druckluft aus einer Vielzahl von über die Gleitbahn verteilt angeordneten öffnungen gebildet. Bei einigen bekannten Transport--' und Fördereinrichtungen dieser Art entweicht' die Luft ständig durch' diese öffnungen, jedoch ist offensichtlich, dass die.

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Druckverluste erheblich -werden können mit .Ausnahme der aussergewolmliclien Fälle, in Vielehen die zu transportierenden Gegenstände praktisch sämtliche öffnungen ständig verdecken. Im gegenteiligen !Falle wird es notwendig, einen hohen Dz¹Uck zu verwenden, der höher ist als der für die Herstellung des der Summe der Querschnitte der über die Gleitbahn verteilt angeordneten öffnungen entsprechenden Grenzdurchsatzes erforderliche Druck. Auf diese Weise besteht die Neigung, dass die Energieverluste infolge des ständigen Ausströmens von Hochdruckfluid jeglichen durch die Verringerung der Reibung aufgrund des Vorhandenseins des Luftkissens erzielten Vorteil aufheben. Aus diesem Grunde sind die Luftkissen-Transport- und Fördereinrichtungen mit stäadigesi Luftaustritt, besonders für den Transport von durchgehenden Produkten geeignet.

Um den sich aus dem ständigen Ausströmen von Luft ergebenden ITac-hteil zu beheben, wurde die Verwendung verschiedenartiger Ventile} wie beispielsweise Kugel- und Foderventile, vorgeschlagen, die sich nur dann öffnen sollen, wenn sich ein zu transportierender Gegenstand .ihnen gegenüber befindet. Dieses öffnen muss zum Erzielen eines zufriedenstellendem Betriebes der Luftkissen-Transport- oder Fördereinrichtung rasch und sicher erfolgen. Ausserdem müssen diese Ventile, da sie in sehr grosser Zahl verwendet werden müssen, einen möglichst niedrigen Preis haben. Die in Betracht kommenden Ventile, insbesondere die mit einem nicht unvertretbar hohen Preis, neigen im allgemeinen zu Störungen, so dass nur ein Teil der Ventile seine Aufgabe in zufriedenstellender Weise erfüllt. Somit stellen die Luftverluste und die für das Auswechseln oder die Reparatur der Ventile notwendigen Instandhaitungskosten. häufig die Verwendung solcher Transportoder Fördereinrichtungen in Frage.

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Auc3i ist vorgeschlagen worden, ein Transportband sui" einem über einer Gleitbahn mit Druckluf tausti-ittsöf fnungen gebildetai Luftkissen zu tragen. Obwohl dies im Grunde eine Verringerung der für den Transport erforderlichen Energie ermöglicht, ist eine solche Ausführung nur dann wirksam, wenn die zu transportierende Last über das Band gleichmässig verteilt ist.' Im gegenteiligen Falle besteht die Gefahr, dass sieh das Transportband um die beladenen Stellen herum aufbläht und seine schon an sich unerwünschte Verformung erhebliche Luftleckverluste ermöglicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist in der Behebung der vorerwähnten Mängel zu sehen. '

Die Aufgabe^ wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Verschlussmittel aus mindestens einer in geringem Abstand von der Innenfläche der Wand gespannten elastischen Hembran bestehen, die eine Vielzahl von zn den öffnungen versetzten, für den Durchlass des Gases aus dor Kammer in Richtung auf die öffnungen -be stimmt en Durchbrüclien auft^eist, wobei jeder der öffnungen Lindestens ein benachbarter Durchbruch zugeordnet und ihr Querschnitt mindestens gleich der Summe der Querschnitte der ihr zugeordneten Durchbrüclie ist, und dass die Membran ausserdem eine Vielzahl von mindestens einem Teil der öffnungen Zugeordneten und "ihnen gegenüberliegend angeordneten Perforierungen von geringem Querschnitt in der V/eise aufweist, dass jede durch einen zu tragenden Gegenstand verdeckte öffnung über die ihr zugeordneten Durchbrüche und Perforierungen mit Druckgas gespeist und dabei der diese Durchbrüche aufweisende Teil der I'enbran durch die elastisehe Rückstellkraft in seiner von der Wand abgehobenen Lage

gespannt wird und dass die Jtfickkehr jeder öffnung auf XJmge-90888-2/U01

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"bung s druck infolge des Entfern ens des zu tragenden Gegenstandes durch Senken des statischen Druckes vor der öffnung eine "beschleunigte Gasströmung in. Richtung auf die »■ Öffnung bewirkt und somit der statische Druckunterschied "beiderseits des entsprechenden Teiles der Membran so veraehrt wird, dass die Membran verformt und unter mindestens teilweisem Verschliessen der Öffnung gegen die Wand angepresst wird.= .

Zwei Ausfülirungsformen der Tragvorrichtung nach der Erf in- ä".ns sind in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen«

rig, 1 einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung gemäss der ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine Abwandlung* ■der Voridchtung nach Fig. 1,

Pig. Z einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung gemäss der zweiten Ausführungsform.

Die Tragvorrichtung gemäss der in Fig. 1 dargestellten^er- sten Äusführungsform umfasst eine Kammer 1,. die über eine Leitung 2 mit aus einer beispielsweise aus einem Gebläse bestehenden Quelle kommender Druckluft gespeist wird. Der obere Teil der Kammer Λ ist durch eine einen Träger bildende horizontale ebene Wand ¹I abgegrenzt₉ die eine Vielzahl von üter sie verteilt angeordneten öffnungen 5 aufweist. Diese öffnungen sind für den Austritt von aus der Kammer Λ kommender Druckluft "bestimmt. Vor der Innenfläche der Wand 4 ist eine elastische Membran 6, "teisjielsweise aus Gummi·, angeordnet, die :JLt ihrem Aussenumfang en den Seitenwänden der Kammer 1, von welchen in Pi.s· 1 die Wände 7 und 8 dar-

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gestellt sind, so befestigt ist,, dass sie normalerweise in einem geringen Abstand von der Wand 4 zu ihr parallel gespannt ist und sie die Wand von dem Innenraum der Kammer 1 trennt.

Diese Membran.6 weist einerseits eine Vielzahl von über ihre Fläche verteilt, schachbrettartig versetzt zwischen den Öffnungen 5 cLer Wand 4 angeordneten Durchbrüchen 9 und andererseits eine Yielzahl von jeweils den Öffnungen 5 gegenüberliegend angeordneten Kapillarperforierungen 10 auf. Jede Öffnung 5 wird mit Druckluft mittels einer 3-ruppe von Durchbrüchen 9 gespeist, deren Gesamtdurchlassquerschnitt kleiner ist als der Querschnitt der Öffnung 5, und zwar in der Weise, dass der nachstehend beschriebene Betrieb gewährleistet ist.

Die Durchmesser und die wechselseitigen Abstände der öffnungen 5 und der Durchbrüche 9 sowie der Abstand zwischen der Wand 4 und der Membran 6 werden von Fall zu Fall so: gewählt, dass die Bildung eines den gewünschten Druck aufweisenden Luftkissens gewährleistet ist. Auch die elastischen Eigenschaften der Membran. 6 werden in Abhängigkeit von diesem Druck gewählt.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung hat folgende Arbeitsweise: - " ■ Wenn auf einer bestimmten Anzahl Öffnungen 5 eine Last G ruht, gleicht die aus der Kammer 1 kommende, die Kapillar--", perforierungen 10 ständig durchströmende Druckluft den statischen Druck Pp hinter der Membran 6 und den Druck P. vor ihr annähernd aus. Auf diese Weise nimmt der sich gegenüber den verschlossenen Öffnungen befindende Teil der Membran unter Einwirkung seiner elastischen Kickstellkraft seine Euhelage ein und strömt dann die Luft aus der Kammer 1 durch den zwischen der Membran 6 und der Wand 4 abgegrenzten Raum

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und tritt über die öffnungen 5 nach aussen aus zum Bilden eines Luftkissens, das dazu dient, die last G in geringem Abstand von der Aus senf lache der Wand 4 zu tragen. Dies ermöglicht es, die Last ohne mechanische Reibung entlang dieser Pläche zu bewegen. Sobald die Last einer öffnung 5 gegenüber zu liegen kommt, gleicht sich der entsprechende Teil der Membran aus und kommt in seine Ruhelage. Wenn dagegen eine öffnung infolge des Entfernens der Last freigegeben wird und sie somit wieder auf atmosphärischen Druck kommt, der offensichtlich niedriger ist als der Druck des vorher dort bestehenden Luftkissens, entsteht daraus ein den zwischen der Membran 6 und der Wand 4 abgegrenzten entsprechenden Raun durchquerender beschleunigter Druckluftstrom, der durch die soeben frei gewordenen öffnungen 5 austritt. Dieses rasche Ausströmen der Luft führt zu einem erheblichen Abfall des statischen Drucks in des lama, so dass der statische Druckunterschied vor und hinter der Membran 6 folglich zunimmt und er somit eine Kraft erzeugt, die in Richtung auf die Wand 4 einwirkt, um die Membran 6 zu verformen und sie gegen die Innenfläche der Wand 4 anzupressen. Auf diese Weise werden die Durchbrüche 9 wieder durch die Wand 4 bedeckt, wobei sie den Austritt von Luft nachaissen, ausser den geringfügigen Leckverlusten über die Kapillarperforierungen 10, verhindern«. Somit bildet die Membran 6 einen gemeinsamen automatischen Verschluss von besonders einfacher Bauweise, der nach Bedarf den Luftdurchlass durch die öffnung nur dort zulässt, wo das Luftkissen erforderlich ist.

Die Abwandlung gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur dadurch, dass in geringem Abstand von der Aussenflache der Wand 4 ein endloses biegsames dünnes Transportband 11 zum Bewirken der Bewegung der Lasten in einer bestimmten Richtung vorbeiläuft. Wie aus

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Figo 2 ©rsiehtlich, bildet sich unter dem Band 11 ein Luftkissen an der Stelle, an welcher sieh das Band unter dem Gewicht der Last C verformt, was es ermöglicht, ein Reiben ^;. an der Wand 4 zu verhindern. Es leuchtet ein, dass es mit Hilfe dieser Abwandlung möglich ist, schwere örtliche Lasten zu tragen und sie bei minimalem Energieverbrauch leicht mit hoher Geschwindigkeit zu transportieren. Ausserdem wird das Transportband, da die Luft zum Bilden eines Luftkissens aus den Öffnungen der Wand nur an der Stelle austritt, an welcher sich eine Last befindet, in seinem freibleibenden Teil durch die Luft nicht wesentlich beaufschlagt, so dass es nicht zum Aufblähen neigt. Die Möglichkeit, auf diese Weise schwere örtliche Lasten auf" einem verhältnismässig dünnen Band bei einem Mindestverbrauch an Energie zu tragen und zu transportieren, ermöglicht das Umgehen der bekannten Begrenzungen für Transportbänder hinsichtlich des Transports von schweren Lasten.

Sofern die Stütz- oder Tragfläche der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen sehr grosse Abmessungen hat, kann anstelle einer einzigen Membran eine Gruppe von in einer Ebene angebrachten Membranen verwendet werden, damit in Jeder Membran eine elastische Bückstellkraft gewährleistet ist, die ausreicht, um ein sicheres und schnelles öffnen zu ermöglichen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform bildet die Tragvorrichtung ein Luftkissenlager, das aus einer zylindrischen Kammer 12 gebildet ist, die eine auf diesem Lager axial verstellbare drehbare Hülse 13 trägt. Die Kammer 12 wird aus einer Quelle 14 mit Druckluft gespeist und ihre Seitenwand 15 weist eine Vielzahl von über ihre Fläche .· verteilt angeordneten radLalen Öffnungen 16 auf. Eine elastische zylindrische Membran 17, beispielsweise aus Gummi, ist zwischen aen beiden Stirnflächen der Kammer. 12 so gespannt, dass sie zu der Kammer in geringem Abstand von

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der Innenfläche ihrer Wand 15 koaxial angeordnet ist. Diese Membran ist, wie in den vorgehenden Fällen, mit zu den öffnungen 16 versetzt angeordneten Durchbrüchen 9 und mit den öffnungen 16 gegenüberliegend angeordneten Perforierungen 10 versehen.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtungen ist analog der bereits beschriebenen Arbeitsweise. An den Stellen, denen sich die Hülse 13 gegenüber befindet, gleichen sich die Drücke vor und hinter der Membran im wesentlichen aus, so dass die' elastische Rückstellkraft der Membran sie von der Wand 15 abheben kann und somit an diesen Stellen den Austritt von Luft zum Bilden des zum Tragen der Hülse 13 bestimmten Luftkissens ermöglicht.

Dieses Luftkissenlager ermöglicht also die von mechanischer Reibung freie Relativdrehbewegung sowie eine axiale Relativbewegung zwischen der Hülse 13 und der Wand 15» und zwar aufgrund des Vorhandenseins des Luftkissens. Die Membran 17 bildet auf diese Weise ebenfalls einen gemeinsamen automatischen Verschluss von besonders einfacher Bauweise, der es ermöglicht, über den gesamten Aussenumfang des Lagers an der Stelle, an der sich die Hülse befindet, ein gleichmässiges Luftkissen herzustellen. Auf diese Weise erzeugt die Membran für die Hülse eine Selbstzentrierung auf dem Lager. ' .

Statt jeder Luftaustrittsöffnung, wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, eine Perforierung zuzuordnen, ist es auch möglich, insbesondere, wenn diese öffnungen im Verhältnis zu den Abmessungen der zu tragenden Gegenstände einander verhältnismässig nahe liegen, nur einem Teil dieser öffnungen Perforierungen zuzuordnen. In diesem Fall ist es zweckmässig, wenn der getragene Gegenstand jederzeit mindestens eine öffnung bedeckt, welcher eine Perforierung zugeordnet ist.

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Ausserdem können gegebenenfalls andere Fluide, wie Inerte gase oder öle, verwendet werden, um in der Vorrichtung nach der Erfindung das Fluidkissen zu bilden.

Patentansprüche;

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Claims

Pat en tan Sprüche

1. Gaskissen-Tragvorrichtung, mit einer eine an eine Druckgasquelle angeschlossene Kammer abgrenzenden Wand, die mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen versehen ist, die mit dieser Kammer zum Bilden eines Gaskissens

ψ in Verbindung stehen, das zum Tragen jedes sich gegenüber diesen öffnungen bewegenden Gegenstandes dient, und mit diesen öffnungen zugeordneten, sich beim !Fehlen eines zu tragenden Gegenstandes dem Gasdurchtritt durch die öffnungen entgegenstellenden Verschlussmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussmittel aus mindestens einer in geringem Abstand von der Innenfläche der Wand (4) gespannten elastischen Membran (6) bestehen, die eine Vielzahl von zu den öffnungen (5) versetzten, für den Durchlass des Gases aus der Kammer (6) in Richtung auf . die öffnungen (5) bestimmten Durchbrüchen (9) aufweist, wobei jeder der öffnungen (5) mindestens ein benachbarter

. Durchbruch (9) zugeordnet und ihr Querschnitt mindestens gleich der Summe der Querschnitte der ihr zugeordneten Durchbrüche (9) ist, und dass die Membran (6) ausserdem eine Vielzahl von mindestens einem Teil der öffnungen (5) zugeordneten und ihnen gegenüberliegend angeordneten Perforierungen (10) von geringem Querschnitt in der Weise aufweist, dass jede durch einen au tragenden Gegenstand verdeckte öffnung (5) über die ihr zugeordneten Durchbrüche (9) und Perforierungen (10) mit Druckgas gespeist und dabei der diese Durchbrüche (9), aufweisende Teil der Membran durch die elastische Rückstellkraft in seiner (von der Wand Λ) abgehobenen lage gespannt wird und, dass

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di© Bückkehr jeder öffnung (5) auf Umgebungsdruck infolge des Estfernens des zu tragenden Gegenstarides durch Senken des statischen Drucks (P₂) vor der Öffnung (5) eine ■"beschleunigte Gasströmung in Richtung, auf die öffnung (5) bewirkt und somit der statische Druckunterschied beiderseits des entsprechenden Tex res der Membran (6) so vermehrt wird, dass die Membran verformt und unter mindestens teilweisem Verschliessen der öffnung (5) gegen die Wand (4-) angepresst wird.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid'luft dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j dass die Membran (6) aus Gummi besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein biegsames Transportband (11), das sich gegenüber der Wand (4-)' verstellen lässt und auf seiner Oberseite Gegenstände transportieren soll, wobei es sich an jedem beladenen Teil in Richtung auf die Wand (4-) in der Weise verformt, dass sich unter dem beladenen Teil ein, Luftkissen bildet, welches sich zum Verhindern jeglicher Reibung zwischen Band (11) und Wand (4) mit diesem Teil fortbewegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die öffnungen (5) über die Wand (4-) gleichmässig verteilt angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche 9 der Membran hinsichtlich der öff nungen (5) der Wand (4·) schachbrettartig versetzt angeordnet sind,

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 für den Transport von Gegenständen von einem zum anderen "Ende der Wand (4-), dadurch

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gekennzeichnet, dass der wechselseitige Abstand zwischen den öffnungen (5) in der Nähe des als Ausgang für die Gegenstände (C) bestimmten Endes derart zunimmt, dass die Dicke des Fluidkissens allmählich abnimmt und die Gegenstände mit der Wand (4·) fortschreitend in Berührung gebracht werden, um ihre Geschwindigkeit am Ausgang zu verringern.

8. Vorrichtung nach Anspruch .1 zum Stützen bzw. Halten min-. destens eines Ringteiles, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (15) ein zylindrisches· Profil mit einem kleineren Aussendurchmesser als dem der öffnung des RingteiIs aufweist, wobei das Ringt eil· um die Wand herum verschiebbar angebracht ist, dass die Wand den Mantel der Kammer bildet, die durch zwei die Enden des Mantels verschliessende Stirnflansche ergänzt ist, und dass die Membran "(17) eine zylindrische Form aufweist, und sich über die gesamte Länge des Mantels der Kammer in geringem Abstand von ihm erstreckt und mit jedem Ende jeweils an einem der Stirnflansche abdichtend befestigt ist.

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