DE212013000051U1

DE212013000051U1 - Pneumatischer Vakuumerzeuger mit Treibdüse und Empfängerdüse

Info

Publication number: DE212013000051U1
Application number: DE212013000051.0U
Authority: DE
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2023-04-11
Also published as: WO2013153096A1

Abstract

Pneumatischer Vakuumerzeuger (26) mit Treibdüse (14) und Empfängerdüse (16), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (14, 16) generativ hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Vakuumerzeuger mit Treibdüse und Empfängerdüse
Pneumatische Vakuumerzeuger bestehen üblicherweise aus mehreren Bauteilen. Übliche Vakuumerzeuger mit Venturi-Düse bestehen aus zwei Einzeldüsen, Mehrstufen-Ejektoren aus mehreren Einzeldüsen. Diese werden meist spanend hergestellt und anschließend in ein Gehäuse eingesetzt. Bekannt sind darüber hinaus Mehrstufendüsen, bei denen die Einzeldüsen ”Kopplungselemente” aufweisen, mit denen diese Einzeldüsen miteinander verbunden werden können, damit ein mehrstufiges System aufgebaut werden kann.
Zudem ist aus der DE 10 2010 022 333 A1 ein Bernoulli-Ejektor bekannt, der generativ hergestellt wurde.
Mehrstufendüsen, die aus mehreren Komponenten aufgebaut sind, sind u. a. aus DE 699 21 627 T2 , DE 44 91 977 C1 und WO 2007/078 077 A1 bekannt, zum Teil auch mit alternativen Düsenanordnungen, wie z. B. in EP 0 654 125 B1 geschildert. Wie erwähnt, werden Ein- und Mehrstufenejektoren aus mehreren Einzelkomponenten aufgebaut.
Spanend hergestellte Düsen sind fertigungstechnisch optimiert. Die erforderlichen Konturen werden z. B. gebohrt. Dadurch entstehen z. T. strömungstechnisch ungünstige Umlenkungen, etc. Diese fertigungsgünstigen Geometrien wirken sich meist negativ auf die Strömungseigenschaften aus, was zu Performance-Verlusten bzw. zu höherem Energieaufwand für den Betrieb dieser Düsen führt. Darüber hinaus bauen diese Düsen größer, da sie entsprechende Befestigungselemente, etc. benötigen, um verbaut werden zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Vakuumerzeuger bereit zu stellen, der die Nachteile der bisher angewandten Fertigungsverfahren hinsichtlich Performance, etc. nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einem generativ hergestellten pneumatischen Vakuumerzeuger gelöst.
Mit generativen Herstellungsverfahren lassen sich mittlerweile beliebige Geometrien schichtweise aufbauen und ggf. durch Strömungsschleifen, etc. nachbehandeln. So ist es möglich, auch komplexe Geometrien prozesssicher herzustellen.
Somit lassen sich mit einem solchen Fertigungsverfahren Düsen mit strömungsoptimierter Kontur, stetigen Übergängen, etc. realisieren. Darüber hinaus kann die Strömungsführung in der Düse oder im Gehäuse bereits mit abgebildet werden, was zu einem geringeren Fertigungs- und ”Verschlauchungsaufwand” dieser Bauteile führt.
Schließlich kann der gesamte Vakuumerzeuger als ein Bauteil hergestellt, oder, falls notwendig und sinnvoll, mit konventionell hergestellten Bauteilen verbunden werden, was zur Bauteilreduzierung und somit zu einer wirtschaftlicheren Produktion von Vakuumerzeugern beitragen kann. Schließlich lässt sich durch die optimierte Kontur die Performance einer solchen Düse steigern und der Druckluftverbrauch reduzieren.
Darüber hinaus sind verschiedene räumliche Anordnungen von Düsen möglich. Zum einen ”normale” Mehrstufendüsen, bei der verschiedene Venturidüsen in Reihe ”geschaltet” werden, wobei z. B. die Empfängerdüse der 1. Stufe gleichzeitig die Treibdüse der 2. Stufe darstellt. Zum anderen sind auch alle anderen Düsenanordnungen möglich, z. B. eine parallele oder eine Matrixanordnung. Weiterhin sind spiralförmige Düsen denkbar, um den Bauraum zu reduzieren. So lässt sich unter anderem ein Nippel mit integrierter Vakuumerzeugung, mit integriertem Druckluft- und Saugeranschluss aus einem Bauteil spiralförmig aufbauen. Durch Kombination verschiedener Materialpaarungen oder Materialeigenschaften (z. B. unterschiedliche Härte oder Porosität) lassen sich beispielsweise elastische Stellen (z. B. Klappen, Sauggreifer, Dichtlippen, o. ä.) direkt im Herstellprozess mit herstellen oder einlegen.
Die gängigen generativen Fertigungsverfahren (FDM, SLS, etc.) lassen unterschiedliche Materialien zu (Polyamide, metallische Werkstoffe, etc.). Dies beinhaltet auch verschiedene Materialeigenschaften, z. B. Elastizität, Porosität oder Härte, die auch durch gezieltes Einbringen von Fehlstellen oder Material verändert werden können. Mit anderen Verfahren lassen sich darüber hinaus verschiedene Materialkombinationen realisieren, um beispielsweise elektrische Kontakte und Bauteile, wie z. B. Sensorelemente, direkt in das Bauteil zu integrieren (siehe z. B. WO 2008/125 353 A2 ).
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen pneumatischen Vakuumerzeuger mit Treibdüse und Empfängerdüse gemäß dem Stand der Technik;
2 einen Längsschnitt durch einen einstückigen Vakuumerzeuger;
3 einen Längsschnitt durch einen einstückigen Mehrstufenejektor; und
4 eine perspektivische Ansicht eines spiralförmig aufgebauten Ejektors.
Die 1 zeigt einen herkömmlichen Ejektor 10 im Längsschnitt. Er weist einen Druckluftanschluss 12 auf, an welchen sich eine Treibdüse 14 anschließt. Diese mündet in eine Empfängerdüse 16, die wiederum in einen Schalldämpfer 18 ausmündet. Zwischen die Treibdüse 14 und die Empfängerdüse 16 mündet ein Vakuumanschluss 20 ein, über welchen Luft angesaugt und somit ein Unterdruck hergestellt wird. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ist es unerlässlich, dass die einzelnen Komponenten dicht miteinander verbunden sind, wofür Dichtungen 22 sorgen, die diese Komponenten gegenüber einem Gehäuse 24 abdichten. Es ist leicht erkennbar, dass dieser Aufbau kompliziert und die Montage aufwändig ist.
Die 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen einstufigen Vakuumerzeuger 26 gemäß der Erfindung, der generativ hergestellt wurde und einstückig ausgebildet ist. Der Abschnitt 28 bildet die Treibdüse 14 und der Abschnitt 30 bildet die Empfängerdüse 16. Zwischen diese Abschnitte 28 und 30 mündet der Vakuumanschluss 20 ein. Mit p_ü ist der Überdruck, mit p_u der erzeugte Unterdruck und mit p₀ der Druck am Ausgang bezeichnet.
Die 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen mehrstufigen Vakuumerzeuger 26 gemäß der Erfindung, der entsprechend dem Vakuumerzeuger 26 nach 2 hergestellt und aufgebaut ist. Dabei bildet der Auslass 32 der Empfängerdüse 16 der ersten Stufe 34 die Treibdüse 14 für die zweite Stufe 36. Selbstverständlich sind auch mehr als zwei Stufen herstellbar.
Die 4 zeigt einen spiralförmig hergestellten Vakuumerzeuger 26 gemäß der Erfindung, der ebenfalls generativ hergestellt wurde und einstückig ausgebildet ist. Dabei bilden das rechte Ende den Druckluftanschluss 12 Treibdüse 14, und das linke Ende den Schalldämpfer 18. Dazwischen erstreckt sich die spiralförmig ausgestaltete Empfängerdüse 16. Zwischen die Treibdüse 14 und die Empfängerdüse 16 mündet der von oben kommende Vakuumanschluss 20 ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010022333 A1 [0003]
DE 69921627 T2 [0004]
DE 4491977 C1 [0004]
WO 2007/078077 A1 [0004]
EP 0654125 B1 [0004]
WO 2008/125353 A2 [0012]

Claims

Pneumatischer Vakuumerzeuger (26) mit Treibdüse (14) und Empfängerdüse (16), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen (14, 16) generativ hergestellt ist.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Treibdüse (14) und Empfängerdüse (16) bestehende Düsenpaar generativ und/oder einstückig hergestellt ist.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er nachbehandelt ist, insbesondere zur Erzielung von strömungstechnisch verbesserten Oberflächen.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er durch Strömungsschleifen nachbehandelt ist.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einstückig ist.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine generativ hergestellte Düse (14, 16) eine beliebige Querschnittsgeometrie aufweist.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Mehrstufenejektor ausgebildet ist, wobei der Auslass (32) der Empfängerdüse (16) der ersten Stufe (34) die Treibdüse (14) der zweiten Stufe (36) ist oder bildet.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (14, 16) parallel zueinander und/oder in einer Matrixanordnung angeordnet sind.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (14, 16) spiralförmig ausgebildet und/oder angeordnet sind.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Nippel mit integrierter, insbesondere spiralförmiger Vakuumerzeugung, integriertem Druckluft- und Saugeranschluss, insbesondere aus einem Bauteil aufgebaut ist.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus unterschiedlichen Materialien hergestellt ist.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien unterschiedliche Eigenschaften, z. B. Porosität oder Härte, aufweisen.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elastische Bauteile, z. B. Klappen, Sauggreifer, Dichtelemente, und/oder elektrische Bauteile, wie Sensorelemente oder dergleichen, und/oder andere Elemente, wie z. B. Befestigungselemente, zusätzliche Bauteile, etc., im Herstellungsprozess in den Vakuumerzeuger integriert sind oder werden.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile während des Herstellungsprozesses eingelegt oder mit diesem erzeugt werden.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er durch FDM oder SLS hergestellt ist.
Pneumatischer Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit konventionell hergestellten Bauteilen verbunden wird.