DE19721615A1 - Device with rotating bodies - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem rotierbar ge lagerten Hohlkörper, gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patent anspruchs 1.The invention relates to a device with at least one rotatable ge stored hollow bodies, according to the preamble of the independent patent claim 1.
Derartige Vorrichtungen findet häufig Verwendung als Baugruppen von Maschinen und Anlagen sehr unterschiedlicher Art. Unter Hohlkörper sind hier geometrische Formen wie Hohlzylinder, glockenförmige Körper, auch mit Durchbrechungen, im weitesten Sinne zu verstehen. Bei rotierbaren Hohlkörpern stellt sich stets das Problem der Lagerung, wobei Reibung, Verschleiß, Lebensdauer und Gewicht zum Teil gegenläufige Parameter darstellen. Bei den bekannten mechanischen Lagerungen, wie Kugellager und Wälzlager, ist eine Minimierung der Reibungsverluste nur bei erhöh tem Gewicht und erheblichem technischem Aufwand erreichbar. Nach teilig ist weiterhin die Notwendigkeit einer ständigen Wartung, insbeson dere im Hinblick auf die Verwendung von Schmiermitteln, Ölen und Fetten.Such devices are often used as assemblies of Machines and systems of very different types. Below are hollow bodies here geometric shapes like hollow cylinders, bell-shaped bodies, too with breakthroughs to be understood in the broadest sense. With rotatable Hollow bodies always face the problem of storage, where friction, Wear, service life and weight are partly opposing parameters represent. In the known mechanical bearings, such as ball bearings and rolling bearings, is a minimization of the friction losses only with increased weight and considerable technical effort. After Part of the need for constant maintenance, in particular with regard to the use of lubricants, oils and Fat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der oben be zeichneten Gattung anzugeben, die sich durch verringerte Reibungsver luste, geringes Gewicht, erhöhte Lebensdauer, verbesserte Laufruhe und relativ geringen technischen Aufwand auszeichnet. The invention has for its object to be a device of the above subscribed genus to indicate, which is characterized by reduced Reibverver luste, light weight, increased lifespan, improved smoothness and characterized by relatively little technical effort.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß eine Lagerung relativ zueinander rotierbarer Hohlkör per auch mittels Druckluft möglich ist, wodurch sich der Vorteil einer äußerst geringen Reibung bei gleichzeitig verringertem Gewicht der Vor richtung ergibt. Die Drucklufterzeugung kann extern mittels eines separa ten Aggregates, beispielsweise eines Ventilators, erfolgen. Die Druckluft garantiert einen konstanten Abstand zwischen den konzentrisch angeord neten Hohlkörpern. Dabei stellt sich automatisch eine perfekte Auswuch tung beziehungsweise Zentrierung dieser Teile ein.According to the invention, the object is characterized by the characteristic features of independent claim 1 solved. The invention is based on the knowledge that a bearing rotatable relative to each other hollow body by means of compressed air, which is the advantage of a extremely low friction with reduced weight of the front direction results. The compressed air can be generated externally using a separate ten units, for example a fan. The compressed air guarantees a constant distance between the concentrically arranged neten hollow bodies. This automatically creates a perfect balance device or centering of these parts.
Bei im wesentlichen hohlzylinderförmigen Hohlkörpern ist zur gleichmäßi gen Führung und Verteilung der Druckluft gemäß Anspruch 2 ein mit ra dialen Bohrungen versehener Hohlzylinder besonders geeignet. Die Druckluft kann dabei beispielsweise peripher außenseitig des gelochten Hohlzylinders zugeführt werden, durch die Bohrungen strömen und innen seitig der Hohlzylinderwandung zurückgeführt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine quasi mäanderförmige Umströmung, wobei der rotierbare hohlzylinderförmige Hohlkörper bei Innenlagerung eine geschlossene Stirnseite und bei Außenlagerung sogar zwei im wesentlichen geschlos sene Stirnseiten aufweisen kann.In the case of essentially hollow cylindrical hollow bodies, uniformity is required gene guidance and distribution of the compressed air according to claim 2 with ra Dialen holes provided hollow cylinder particularly suitable. The Compressed air can, for example, be peripherally perforated on the outside Hollow cylinders are fed, flow through the holes and inside be returned on the side of the hollow cylinder wall. In this way there is a quasi meandering flow, the rotatable hollow cylindrical hollow body with internal storage a closed Front and in the case of external storage even two essentially closed can have these end faces.
Gemäß Anspruch 3 ist der gelochte Hohlzylinder ortsfest, während der Hohlkörper von der Druckluft quasi berührungslos, schwebend gehalten ist. Dabei ergibt sich eine automatische Zentrierung des rotierbaren Hohl körpers.According to claim 3, the perforated hollow cylinder is stationary during the Hollow bodies are held by the compressed air virtually without contact, suspended is. This results in an automatic centering of the rotatable hollow body.
Besonders vorteilhaft ist eine Anwendung der Vorrichtung bei einem Be schichtungswerkzeug mit zwei Turbinen gemäß Anspruch 4. Die beiden Turbinen bewirken nach Art einer Zentrifuge ein radiales Abschleudern der Beschichtungspartikel, wodurch diese beim Auftreffen auf die Innen fläche einer rotierenden Turbine zumindest teilweise atomisiert werden. Hernach werden die atomisierten Partikel in Richtung auf den zu be schichtenden Gegenstand abgelenkt. Die resultierende Beschichtung zeichnet sich durch ein sehr glattes und gleichmäßiges Oberflächenbild aus.Application of the device to a loading device is particularly advantageous Layering tool with two turbines according to claim 4. The two Turbines cause radial centrifuging in the manner of a centrifuge the coating particles, causing them to hit the inside surface of a rotating turbine are at least partially atomized. Then the atomized particles are directed towards the be stratifying object distracted. The resulting coating is characterized by a very smooth and even surface appearance out.
Die Lagerung der beiden Turbinen erfolgt dabei bevorzugt gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5. Die Druckluft kann den beiden Turbinen durch separate Gehäuseeinlässe zugeführt werden und stromab des Turbinenantriebes quasi in Doppelnutzung noch den Lagerungs-Hohl zylindern zugeführt werden.The storage of the two turbines is preferably carried out according to the Features of claim 5. The compressed air can the two turbines are fed through separate housing inlets and downstream of the Turbine drive still doubles as the bearing hollow cylinders are fed.
Die Atomisierung erfolgt vorzugsweise mittels glockenförmiger Endbe reiche der Turbinen entsprechend Anspruch 6.The atomization is preferably carried out by means of bell-shaped end caps range of the turbines according to claim 6.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet Anspruch 7. Demnach wird wenigstens ein Teil der Druckluft einem dritten Verwen dungszweck, nämlich der Strahlbindung und -führung des Beschich tungsmediums zugeführt.A particularly advantageous embodiment is characterized in claim 7. Accordingly, at least part of the compressed air is used for a third Purpose, namely the beam binding and guidance of the coating tion medium supplied.
Diese Fokussierung des Beschichtungsmediums wird gemäß Anspruch 8 bevorzugt durch eine elektrostatische Beschleunigung mittels einer Hoch spannung überlagert.This focusing of the coating medium is according to claim 8 preferably by electrostatic acceleration using a high voltage superimposed.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung charakterisiert Anspruch 9. Es wurde gefunden, daß eine Gegenläufigkeit der Drehrichtung der beiden Turbinen eine erhebliche Reduzierung der Drehzahl ohne Qualitäts einbuße bei der Beschichtung gestattet. Bei bekannten Turbinen-Be schichtungswerkzeugen ist eine Drehzahl zwischen 16 000 min⁻1 und 25 000 min⁻1 erforderlich, während bei Gegenläufigkeit die Drehzahl jeder Turbine bis auf ca. 7000 min⁻1 reduzierbar ist. Infolge dessen lassen sich auch die Baugröße und das Gewicht der Turbinen verringern. Die antrei bende Druckluft kann einen geringeren kinetischen Energiegehalt aufwei sen. Das bedeutet letztlich, daß die Drehzahl des die Druckluft erzeugen den Gebläses oder Ventilators verringert werden kann. All diese Faktoren spielen eine entscheidende Rolle, wenn das Beschichtungswerkzeug sehr präzise über den zu beschichtenden Gegenstand geführt werden muß. A particularly advantageous embodiment characterizes claim 9. It has been found that a reversal of the direction of rotation of the two turbines allows a considerable reduction in the speed without loss of quality in the coating. In known turbine coating tools, a speed between 16,000 min⁻ 1 and 25,000 min⁻ 1 is required, while the speed of each turbine can be reduced to about 7000 min⁻ 1 in the event of counter-rotation. As a result, the size and weight of the turbines can also be reduced. The driving compressed air can have a lower kinetic energy content. Ultimately, this means that the speed of the blower or fan producing the compressed air can be reduced. All of these factors play a decisive role if the coating tool has to be guided very precisely over the object to be coated.
Das ist beispielsweise bei Lackieranlagen für Fahrzeugkarosserien der Fall.This is the case, for example, with painting systems for vehicle bodies Case.
Die Gegenläufigkeit der Turbinen läßt sich vorteilhaft auch zur Erzeugung einer elektrischen Spannung nach dem Generatorprinzip ausnutzen - An spruch 10.The counter-rotation of the turbines can also advantageously be used for generation of an electrical voltage based on the generator principle - On saying 10.
In diesem Zusammenhang ist die Energieerzeugung quasi als Neben effekt besonders vorteilhaft, wenn die elektrische Spannung der Hoch spannung zur elektrostatischen Beschleunigung des Beschichtung smediums entspricht, gemäß Anspruch 11.In this context, energy generation is almost a secondary Effect particularly advantageous when the electrical voltage is high voltage for electrostatic acceleration of the coating smediums corresponds, according to claim 11.
Prinzipiell ist immer eine Gewichtsminimierung anzustreben, was durch Anspruch 12 unterstützt wird.In principle, weight minimization should always be aimed at, by what Claim 12 is supported.
Um einen Wechsel des Beschichtungsmediums, beispielsweise der Farbe des Autolackes, schnell und sparsam durchführen zu können, sind die Merkmale des Anspruchs 13 zu bevorzugen.To change the coating medium, for example the color of the car paint to be able to carry out quickly and economically are the Preferred features of claim 13.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnungsfigur veranschaulicht ist, näher erläutert.The invention based on an embodiment that is illustrated in the drawing figure, explained in more detail.
Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Lackierwerkzeug. Die zu lackierende Oberfläche ist mit 1 bezeichnet und befindet sich ca. 30 cm vom Werkzeug entfernt. Das Werkzeug besteht im wesentlichen aus einem zentralen, den Farbstoff führenden Rohr 2, einer inneren Turbine 3, einer äußeren Turbine 4 sowie Lagerelementen und einem festen Ge häuse 5. Die beiden Turbinen 3 und 4 sind von Druckluft angetrieben, welche über Gehäuseeinlässe 6 und 7 auf Turbinenschaufeln 8 und 9 auftrifft. Die Auftreffflächen der Turbinenschaufeln 8 und 9 sind dabei der art angeordnet, daß die Turbinen 3 und 4 gegenläufig zueinander rotieren. Ein innerer Hohlzylinder 10 und ein äußerer Hohlzylinder 11, die jeweils mit dem Gehäuse 5 ortsfest verbunden sind, bilden die Lagerelemente. Die beiden Hohlzylinder 10 und 11 sind in axialer und in Umfangsrichtung mit einer Vielzahl gleichmäßig verteilter Bohrungen 12 und 13 versehen. Der innere gelochte Hohlzylinder 10 befindet sich zwischen dem farbstoff führenden Rohr 2 und der inneren Turbine 3, während der äußere ge lochte Hohlzylinder 11 zwischen der äußeren Turbine 4 und dem Gehäuse 5 angeordnet ist. Ein Teil der Druckluft, die über den Gehäuseeinlaß 6 eingeblasen wird, gelangt durch einen Kanal 14 an die Innenfläche des äußeren gelochten Hohlzylinders 11. Von dort strömt die Luft durch die Bohrungen 13 und über einen Stufenkanal 15 mit einer düsenartigen Engstelle 16 bis zu einem Gehäuseauslaß 17, von wo die Luft den Farbstrahl parallelisierend injektorartig weiterströmt. Auch die Druckluftluft, die durch den Gehäuseeinlaß 7 zu den Turbinenschaufeln 9 der inneren Turbine 3 geführt ist, gelangt über eine Kanalführung 18 zu dem zugeord neten inneren gelochten Hohlzylinder 10. Dieser wird über seine Außen seite, die Bohrungen 12 und einen das Gehäuse 5 durchsetzenden Entlüf tungskanal 19 umströmt. Über eine Zweigleitung 20, die den Gehäuseein laß 6 mit der Kanalführung 18 verbindet, ist letztlich auch die Druckluftfüh rung für die äußere Turbine 4 mit dem Entlüftungskanal 19 verbunden. Durch die spezielle Druckluftführung im Bereich der beiden gelochten Hohlzylinder 10 und 11 ergibt sich ein gleichmäßiger, aber geringer Ab stand der Außenfläche der äußeren Turbine 4 von der Innenfläche des äußeren Hohlzylinders 11 sowie der Innenfläche der inneren Turbine 3 von der Außenfläche des inneren gelochten Hohlzylinders 10. Dieser gleichmäßige, geringe Abstand bewirkt, daß die beiden Turbinen 3 und 4 quasi berührungslos und zentriert zu den beiden gelochten Hohlzylindern 10 und 11 gegenläufig zueinander rotieren können. Eine schwere und verschleißanfällige mechanische Lagerung, beispielsweise mittels Kugel lager, entfällt somit.The figure shows a longitudinal section through a painting tool. The surface to be painted is labeled 1 and is located approx. 30 cm from the tool. The tool consists essentially of a central tube 2 carrying the dye, an inner turbine 3 , an outer turbine 4 and bearing elements and a fixed housing 5 . The two turbines 3 and 4 are driven by compressed air, which strikes turbine blades 8 and 9 via housing inlets 6 and 7 . The impingement surfaces of the turbine blades 8 and 9 are arranged in such a way that the turbines 3 and 4 rotate in opposite directions to one another. An inner hollow cylinder 10 and an outer hollow cylinder 11 , which are each fixedly connected to the housing 5 , form the bearing elements. The two hollow cylinders 10 and 11 are provided with a plurality of uniformly distributed bores 12 and 13 in the axial and in the circumferential direction. The inner perforated hollow cylinder 10 is located between the dye-carrying tube 2 and the inner turbine 3 , while the outer perforated hollow cylinder 11 is arranged between the outer turbine 4 and the housing 5 . Part of the compressed air which is blown in via the housing inlet 6 reaches the inner surface of the outer perforated hollow cylinder 11 through a channel 14 . From there, the air flows through the bores 13 and via a step channel 15 with a nozzle-like constriction 16 to a housing outlet 17 , from where the air continues to flow parallel to the injector in the manner of an injector. The compressed air, which is guided through the housing inlet 7 to the turbine blades 9 of the inner turbine 3 , passes via a channel guide 18 to the assigned inner perforated hollow cylinder 10 . This is flowed through its outer side, the bores 12 and a ventilation duct 19 penetrating the housing 5 . Connects via a branch line 20, which let the Gehäuseein 6 with the channel guide 18 is ultimately connected tion for the outer turbine 4 with the venting channel 19 and the Druckluftfüh. The special compressed air routing in the area of the two perforated hollow cylinders 10 and 11 results in a uniform but small amount from the outer surface of the outer turbine 4 from the inner surface of the outer hollow cylinder 11 and the inner surface of the inner turbine 3 from the outer surface of the inner perforated hollow cylinder 10 . This uniform, small distance causes the two turbines 3 and 4 to rotate in a virtually contactless and centered manner relative to the two perforated hollow cylinders 10 and 11 . A heavy and wear-prone mechanical bearing, for example by means of a ball bearing, is therefore not necessary.
Stromab des farbführenden Rohres 2 ist eine mit der inneren Turbine 3 verbundene Spezialdüse 21 vorgesehen. Diese besitzt Auslaßkanäle 22, über welche der Farbstrahl auf die innere Oberfläche glockenförmiger Er weiterungen 23 und 24 der inneren und der äußeren Turbine 3 und 4 ge schleudert wird. An den inneren Oberflächen dieser glockenförmigen Er weiterungen 3 und 4 werden die Farbpartikel weitgehend atomisiert. Die Pfeile 25 symbolisieren den Verlauf des Farbstrahles. Die durch die Eng stelle 16 geblasene Druckluft wird am peripheren Rand der glockenförmi gen Erweiterung 24 der äußeren Turbine 4 achsparallel gemäß der Pfeile 26 gelenkt. Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise eine Zwangsführung des atomisierten Farbstrahles in Richtung auf die zu beschichtende Ober fläche 1 erfolgt. Dieser Effekt kann noch durch zusätzliche in einen Füh rungskanal 27 eingeblasene Luft verstärkt und unterstützt werden.A special nozzle 21 connected to the inner turbine 3 is provided downstream of the ink-carrying tube 2 . This has outlet channels 22 through which the paint jet on the inner surface of bell-shaped extensions 23 and 24 of the inner and outer turbines 3 and 4 is flung GE. On the inner surfaces of these bell-shaped extensions 3 and 4 , the color particles are largely atomized. The arrows 25 symbolize the course of the color beam. The compressed air blown through the narrow point 16 is directed axially parallel to the peripheral edge of the expansion 24 of the outer turbine 4 according to the arrows 26 . It can be seen that in this way the atomized color beam is positively guided in the direction of the surface 1 to be coated. This effect can be reinforced and supported by additional air blown into a guide channel 27 .
Nicht dargestellt ist eine an sich übliche Hochspannungsbeaufschlagung zwischen dem Werkzeug und der Oberfläche 1, um eine elektrostatische Beschleunigung der atomisierten Farbpartikel zu erreichen. Bei der Ge genläufigkeit der Drehbewegungen der äußeren und der inneren Turbine 4 und 5 läßt sich diese Hochspannung unter Ausnutzung des Generato reffektes auf einfache Weise auch ohne äußere Spannungsquelle er zeugen.A usual high-voltage application between the tool and the surface 1 is not shown in order to achieve an electrostatic acceleration of the atomized color particles. In the Ge oppositity of the rotational movements of the outer and inner turbines 4 and 5 , this high voltage can be reffektes using the generato in a simple manner even without an external voltage source.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch macht.The invention is not limited to the above Embodiment. Rather, a number of variants are conceivable which, even if the execution is fundamentally different, from the Features of the invention makes use of.
Claims (13)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19721615A DE19721615A1 (en) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | Device with rotating bodies |
Publications (1)
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Country Status (1)
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