DE3415810C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftkissenelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist typisch für Luftkissenelemente dieser Art, daß sie mit einer perforierten elastischen Membran versehen sind, die an der Fläche anliegt, über welche die Luftkissenein­ heit zu verschieben ist. Wenn Luft, deren Druck höher ist als der der Umgebung, in den Raum innerhalb der Membran eingeleitet wird, wird eine Hubkraft erhalten, die dem Luftdruck multipliziert mit der gesamten tragenden Fläche entspricht. Wenn die Hubkraft die betreffende Last über­ steigt, wird ein Luftfilm zwischen dem Element und der luftdichten Fläche erhalten, auf welchem Luftfilm die Ein­ heit transportiert werden kann.

Beispiele von Luftkissenelementen der geschilderten Art sind beispielsweise in der GB-PS 14 95 614 und der US-PS 37 60 899 beschrieben. Das erstere ist mit einer Bodenmembran mit regelmäßig (das heißt in Linien) angeordneten Perfora­ tionen versehen, und das letztere ist mit einer Bodenmembran von porösem Aufbau versehen.

Im Fall vollständig luftdichter und ebener Flächen bestehen keine Probleme hinsichtlich der Anwendung des obigen Ver­ fahrens. Die luftdichte Fläche gestattet eine steuerbare Zufuhr von Luft in das Element, wenn der erforderliche Luftfilm gebildet wird.

Sobald das Element sich über eine Unregelmäßigkeit in der Fläche oder über eine Differenz zwischen zwei Flächen bewegt, verliert es aber seine Fähigkeit, den erforderli­ chen Luftfilm zu bilden. Die Luft strömt aus dem Element auf unkontrollierbare Weise heraus und das Element verliert seine Tragfähigkeit, wobei gleichzeitig der Geräuschpegel stark zunimmt.

Die obigen Probleme haben zu dem Zustand geführt, daß auf Luftkissen basierende Transportsysteme bis jetzt auf völlig ebene und luftdichte Flächen beschränkt worden sind oder auf Bereiche, wo die Basis mittels eines Blechs, einer Matte, eines Bandes oder eines anderen Materials abgedich­ tet werden kann.

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu be­ seitigen und die Anwendung des Luftkissenverfahrens auch auf Flächen zuzulassen, die Stoßstellen umfassen oder die in anderer Hinsicht nicht völlig eben oder luftdicht sind. Dabei kann das Luftkissen-Transportgerät selbst dann ange­ wandt werden, wenn eine Unregelmäßigkeit oder eine Diffe­ renz zwischen zwei Flächen vorhanden ist, wie beispiels­ weise im Fall von Schlitzen im Fußboden oder zwischen Plattformen, die angehoben und abgesenkt werden können.

Das Ziel wird mittels Luftkissenelementen gemäß der Erfin­ dung erreicht, welche auf dem Gedanken basieren, daß die Perforationen in der Membran auf zufällige Weise, insbe­ sondere in bezug auf Orthogonalkoordinaten, angeordnet wer­ den.

Mehr im einzelnen ist das Luftkissenelement gemäß der Er­ findung durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 ge­ kennzeichnet.

Mittels der Erfindung werden mehrere wesentliche Vorteile erhalten. Wenn die perforierte Membran beispielsweise un­ terhalb eines bestehenden Luftkissengeräts angebracht wird, kann der Operationsbereich dieses Geräts vergrößert werden, so daß er auch Flächen einschließt, welche Unregelmäßig­ keiten und Niveauunterschiede aufweisen, ohne eine Matte oder ein Band verwenden zu müssen.

Die Erfindung gestattet ferner die Anwendung des Luftkissen­ verfahrens in Räumlichkeiten, in denen besondere Anforde­ rungen an einen niedrigen Geräuschpegel gestellt werden, da der Geräuschpegel nicht in bedeutendem Ausmaß vergrößert wird, wenn das perforierte Kissen beispielsweise über einen Schlitz in der Unterlage läuft.

Die perforierte Membran kann einfach auf ein Luftkissenelement der Standardausführung angewandt werden, und sie kann auch auf einfache Art ersetzt werden, wenn sie beschädigt oder verschlissen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Luftkissenelements, welches mittels einer perforier­ ten Membran so vervollständigt werden kann, daß er ein erfindungsgemäßes Element bildet;

Fig. 2 eine partielle Schnittansicht des in Fig. 1 gezeig­ ten Elements;

Fig. 3 ein Element von unten betrachtet;

Fig. 4 eine Schnittansicht des in Fig. 3 gezeigten Elements;

Fig. 5 das Prinzip der Verteilung der Perforationen gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Zugkraft als Funktion der Belastung im Vergleich zwischen einem erfindungsgemäßen Luftkissenelement und bekannten Elementen;

Fig. 7 eine zweite Ausführungsform eines Luftkissenelements, von unten betrachtet;

Fig. 8 eine dritte Ausführungsform eines Luftkissenele­ ments, von unten betrachtet;

Fig. 9 eine vierte Ausführungsform eines Luftkissenele­ ments, von unten betrachtet;

Fig. 10 eine fünfte Ausführungsform eines Luftkissenele­ ments, von unten betrachtet; und

Fig. 11 eine Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform des Luftkissenelements.

Die perforierte Membran, nachfolgend als Fabrikat (fabric) bezeichnet, kann entweder an ein bekanntes Luftkissen ange­ fügt sein, z. B. an eines der in US-PS 36 18 694 (Aero-Go Inc.) und in der GB-PS 10 96 120 (General Motors), dargestellten Luftkissen oder kann auch einen völlig neuartigen Aufbau bilden.

Der Rahmen, an welchen das perforierte Fabrikat 4 angefügt ist, besteht aus einem Luftkissenelement bekannter Art gemäß Fig. 1. Elemente dieser Art werden in einer Anzahl verschiedener Größen hergestellt, je nach der gewünschten Hubkapazität.

Das Element besteht aus einem ringförmigen Balg 2, der aus verstärktem Gummimaterial hergestellt ist. Der Luftkissen­ balg 2 ist fest an eine eloxierte Aluminiumplatte 1 an­ vulkanisiert. Die Luftzufuhr erfolgt durch zwei Öffnungen 3 in der Aluminiumplatte 1.

Das perforierte Fabrikat 4 muß aus einem Material herge­ stellt sein, welches sehr abriebfest ist und eine glatte Fläche mit niedriger Reibung gegen die Basis aufweist. Das Material muß auch verstärkt sein, um jegliche Streckung zu verhindern.

Die Perforationen (Löcher) 5 müssen je nach dem Ausmaß der Unregelmäßigkeiten und Niveauunterschiede gemacht werden, die in der darunterliegenden Basis auftreten, sowie nach dem Gewichtsbereich, innerhalb welchem die Last variieren kann.

Die Löcher 5 können mittels einer erhitzten Nadel gemacht sein oder mittels Reibungsbohrung gebohrt sein. Wenn die Löcher gestanzt werden, bleiben die Kanten der Löcher weich und elastisch. Wenn genügend Platz vorhanden ist, ist es möglich, ein Luftkissenelement zu wählen, dessen Fläche größer als normal ist, um den Arbeitsdruck in dem Element auf niedrigem Niveau halten zu können.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 bis 5 zeigt ein Luft­ kissenelement, das entwickelt worden ist zur Verwendung bei Betrieb über Plattformen, die angehoben und abgesenkt werden können, wenn der Abstand zwischen den Plattformen höchstens 10 mm beträgt und wenn Höhenunterschiede von nicht mehr als 6 mm zwischen den Plattformen auftreten können.

Als Rahmen für das perforierte Luftkissen wird ein Luft­ kissenelement der Standardausführung verwendet, bei welchem der Außendurchmesser des Luftkissenbalges 2 1230 mm be­ trägt. Sein Aufbau geht aus den Fig. 3 und 4 hervor.

Das Fabrikat 4 ist 0,45 mm dick und besitzt eine Nylonbasis und Neopron-Oberfläche. Es wird zu einer kreisförmigen Scheibe geschnitten, welche dann durch Verleimung an dem Luftkissenbalg 2 befestigt wird. Die Löcher 5 werden ent­ lang einer sogenannten Archimedes-Spirale mit konstantem Abstand der Löcher entlang der Spirallinie gemacht. Die Steigung s der Spirale beträgt 7 mm je Umdrehung und der Lochabstand d beträgt 14 mm. Der Durchmesser der Löcher be­ trägt 0,7 mm.

In Verbindung mit Versuchsläufen des perforierten Luft­ kissens sind die Ergebnisse einerseits mit dem Luftkissen verglichen worden, das als Rahmen für das perforierte Fabrikat verwendet wurde, und andererseits mit einem Luft­ kissen, bei welchem das Fabrikat aus einem porösen Gewebe gemäß GB-PS 13 08 441 besteht. Die Versuchläufe wurden auf einer ebenen Basis (Sperrholzplatte) sowie über einem Ver­ bindungsschlitz von 10 mm Breite durchgeführt. Die Last wurde von 40 kg bis 1500 kg variiert.

Das Ergebnis des Versuchslaufs geht aus Fig. 6 hervor. Das Diagramm zeigt die Zugkraft, die zum Versetzen der Last erforderlich ist, als Funktion der Belastung. Die Kurven in gestrichelten Linien zeigen den Versuchslauf auf glatter Basis an, wogegen die ausgezogenen Linien das Laufen über die Verbindungsstelle anzeigen. Die Kurven sind bezeichnet mit A 1 und A 2 für das normale Luftkissenelement, mit B 1 und B 2 für das perforierte Luftkissen und mit C 1 und C 2 für das Luftkissen mit dem porösen Gewebe.

Die Ergebnisse zeigen, daß das normale Luftkissen die nied­ rigste Zugkraft auf einer glatten Basis erfordert (A 1). Wenn eine Verbindungsstelle oder Höhendifferenz überschrit­ ten wird, steigt die Zugkraft aber sehr rasch auf Werte, die anzeigen, daß das Element seine Tragkapazität völlig verloren hat (A 2). Gleichzeitig nehmen der Luftverbrauch und der Geräuschpegel des Elements ebenfalls stark zu.

Das Luftkissenelement mit dem porösen Gewebe erfordert selbst auf einer glatten Basis bereits eine hohe Zugkraft (C 1). Weil die Fläche porös ist, wird der Luftfilm zwischen dem Gewebe und der Basis äußerst dünn, welches eine höhere Reibung bewirkt. Wenn das Luftkissenelement dann über eine Verbindungsstelle läuft, strömt Luft aus dem Element ent­ lang der gesamten Fläche des Elements aus, welche mit der Verbindungsstelle koinzidiert. Daher nimmt die Zugkraft auch hier sehr steil zu, während der Luftverbrauch an­ steigt (C 2).

Auf einer glatten Basis erfordert das perforierte Luftkis­ sen eine etwas höhere Zugkraft als das normale Kissen (B 1). Wenn eine Verbindungsstelle überschritten wird, nimmt die erforderliche Zugkraft etwas zu, aber keineswegs in dem gleichen Ausmaß wie bei den anderen beiden Variationen des Luftkissens (B 2). Sowohl der Luftverbrauch wie auch der Geräuschpegel bleiben auch im wesentlichen konstant.

Das Luftkissenelement gemäß der Erfindung kann natürlich von der beschriebenen Ausführungsform abweichen.

Das Luftkissenelement gemäß Fig. 7 ist von gleichem Aufbau wie das in den Fig. 3 bis 5 gezeigte Element, aber die Perforationen 5 in dem Fabrikat sind entlang einer loga­ rithmischen Spirale vorgenommen worden.

In dem Aufbau gemäß Fig. 8 sind die Perforationen 5 in kon­ stantem Abstand voneinander entlang Kreislinien angeordnet, in welchen die Abstände zwischen den Radien der Kreise mit s bezeichnet sind. In dem Aufbau gemäß Fig. 9 sind die Stellen der Perforationen 5 mittels einer Zufallszahlerzeugung be­ stimmt. Die oberen und unteren Randwerte für die Anzahl der Löcher je Flächeneinheit müssen auf gleicher Art wie bei der Ausführung gemäß den Fig. 3 bis 5 bestimmt werden.

Der Aufbau gemäß Fig. 11 ist der gleiche wie der des in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Elements, aber hier ist die Bo­ denfläche des Luftkissenbalges 2 ebenfalls mit Perforationen versehen. Dieses Luftkissen ist insbesondere für den Be­ trieb auf einer Basis mit großem Höhenunterschied (≧20 mm) geeignet.

Aus dem obigen (siehe z. B. Fig. 8) geht hervor, daß die Perforationen in der Weise angeordnet sind, daß möglichst wenig Perforationen auf der gleichen geraden oder auf ande­ re Weise regulären Linie plaziert werden. Auf diese Weise können die Wirkungen der meisten typischen Unregelmäßig­ keiten (zum Beispiel lineare oder regelmäßig gekrümmte Stoßstellen) in der Basis in hohem Maß eliminiert werden.

Claims (7)

1. Luftkissenelement für Luftkissen-Transportgerät, mit einem Rahmen, vorzugsweise in Gestalt einer Platte, einem ringförmigen Wulstabschnitt, z. B. einem Gummibalg, der in luftdichter Weise unterhalb des Rahmens angeordnet ist, einer Membran mit einer relativ hohen Anzahl relativ kleiner Perforationen, die an die Bodenkante des Wulstabschnitts an­ gefügt ist, so daß der Rahmen, der Wulstabschnitt und die Membran einen Raum für ausströmende Luft definieren, sowie wenigstens einer Öffnung für die Zufuhr von Druckluft in den Raum, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (5) in der Membran (4) unregelmäßig in bezug auf Orthogonal- oder Polarkoordinaten angeordnet sind.

2. Luftkissenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (5) auf zufällige Weise angeordnet sind (Fig. 9).

3. Luftkissenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (5) entlang einer sogenannten archimedi­ schen Spirale angeordnet sind (Fig. 3 und 5).

4. Luftkissenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Perforationen (5) entlang einer logarithmi­ schen Spirale angeordnet sind.

5. Luftkissenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Perforationen (5) entlang Kreislinien ange­ ordnet sind.

6. Luftkissenelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen in konstantem gegenseitigem Abstand entlang der Spirale oder Kreislinie angeordnet sind (Fig. 3, 7, 8).

7. Luftkissenelement nach Anspruch 1, bei welchem der Wulstabschnitt aus einem Balgaufbau (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche des Balgaufbaus (2) auch perforiert ist.