DE2122849A1 - - Google Patents

Description

• Beschreibung Antriebsvorrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft einen nach dem Rückstoßprinzip arbeitenden pneumatischen Antrieb, der insbesondere zum Betrieb von Walzen eingesetzt wird.
• Beim Antreiben von Walzen gibt es eine Reihe von bekannten Konstruktionen. So sind elektrische Antriebe, die kraftschlüssig oder starr direkt z.B. über Zahnräder, Ketten oder Riemen arbeiten, in einer Vielzahl von Ausführungsbeispielen bekannt. Die Walzen werden vorzugsweise in der Behandlung von Stoffbahnen, beispielsweise solchen aus Kunststoffen, eingesetzt. Die genannten Walzen mit starrem Antrieb sind bei den Behandlungsvorgängen, z.B. Temperaturbeaufschlagung, nicht universelleinsetzbar, da in vielen Fällen die Bahnen Änderungen, vor allem in ihren Dimensionen erfahren. So'sind beispielsweise bei Temperiervorgängen an Kunststoffbahnen Dehnungen oder Schrumpfungen, d.h. Bahnspannungsänderungen, zu verzeichnen, die jedoch, zur Erzielung von einwandfreien Produkten, innerhalb der Behandlung ausgeglichen werden müssen.
• Hierfür sind die obengenannten Antriebsarten unbrauchbar.
• Eine weitere Gruppe von Antrieben sind die sogenannten StrömungsSlüssigkeitskupplungen und Wirbelstromschlupfantriebe mit Magneten. Bei diesen Schlupfantrieben wird jeweils für eine Walze ein gesondertes Regelgetriebe benötigt. Da für die -meisten Behandlungsarten eine Vielzahl von Walzen benötigt wird, sind die genannten Antriebsarten technisch aufwendig und bedürften zudem einer besonders exakten Abstimmung aufeinander, was bedienungsmäßig ebenfalls einen erheblichen Mehraufwand bedingt.
• Eine weitere Antriebsart, die mit Schlupf arbeitet, ist der sogenannte Friktionsantrieb, dessen erheblicher Mangel in den sich während der Arbeitsdauer ändernden Reibwerten liegt.
• Es stelite sich somit die Aufgabe einen Antrieb zu schaffen, der im technischen Aufbau einfach, leicht in der Bedienung und Einstellung ist und der die Nachteile der bekannten Antriebs arten vermeidet.
• Gelöst wird die vorstehende Aufgabe durch einen Antrieb, dessen kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß er aus einem drehbar gelagerten, innen hohlen radförmigen Körper 1, einer Einrichtung 2 zur Erzeugung einer Gasströmung im Körper 1 und wenigstens einem, am äußeren Umfang des Körpers angeordneten Auslaß 3 für das gasförmige Medium besteht, wobei der Auslaß so angeordnet ist, daß er zu der zum Mittelpunkt des Körpers 1 gedachten Achse einen Winkel bildet sowie an sich bekannter Einrichtungen zur Übertragung des durch Rückstoß zu erzeugenden Drehmomentes auf das anzutreibende Teil.
• Der Antrieb, bei dem das erzeugte gasförmige Medium, vor allem Luft, unter Druck in den hohlen Innenkörper gepreßt wird, strömt an dem oder den Auslässen um einen Winkel abgelenkt aus dem Antriebskörper aus und erzeugt hier einen Rückstoß, der sich in der Auslösung eines Drehmomentes äußert.
• Aus der Rückstoßkraft läßt sich das theoretisch zu erzielende Drehmoment nach folgenden Formeln berechnen: oder F - 2 A p tkp] Md = F R [mkpj Hierin bedeuten: F = Rückstoßkraft [kp] Md = Drehmoment [mkp] Q = Durchflußmenge des gasförmigen Mediums [m3/sec] = = Wichte bei 20 C " [kp/m3 3 g = Fallbeschleunigung [m/sec2] Va = Austrittsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums[m/sec] A = Austrittsquerschnitt aller Auslässe Em2] R = Radius = mittlerer Abstand der Mittelpunkte der Ausströmquerschnitte vom Mittelpunkt des radförmigen Körpers M p = Luftdruck [kp/m2] Da sich der Rückstoßantrieb und damit das theoretische Drehmoment aus den gut meßbaren Größen leicht errechnen läßt, ist nach Aufstellung der in der Praxis zu erzielenden Drehmomente eine Angleichung an den jeweiligen Bedarfsfall schnell möglich.
• Die Unterschiede zwischen den theoretischen Berechnungen und der Praxis sind hauptsächlich durch StrömungsEeibungs-und Laufwiderstände bedingt. Der Antrieb soll deshalb strömungstechnisch gut ausgebildet sein, d. h. die Strömung soll beispielsweise nicht durch Erhebungen im Innern des Körpers oder dergleichen behindert werden. Es hat sich deshalb als strömungstechnisch vorteilhaft erwiesen, den Innenkern des Körpers zu polieren. Die Ausführung des radförmigen Körpers ist im wesentlichen ebenfalls auf die Vermeidung von Laufwiderständen abgestimmt, so daß in bevorzugter Ausführung die Auslässe in Form von Kanälen ausgebildet sind, die unterhalb des äußeren Radius des Körpers liegen (Abb. 2). Die Reibungswiderstände sollen insgesamt ebenfalls möglichst niedrig gehalten werden, was z.B. bei der Ausführung mit Zuführungsteilen, die mit dichtenden Kupplungen zwischen der Einrichtung zur Erzeugung der Gasströmung und dem eigentlichen Antriebskörper arbeitet, zu beachten ist. Hier werden entsprechend bekannte Lager, z.B. Nadellager, eingebaut. Der Gesamteigenverlust des Antriebes gegenüber der theoretischen Berechnung soll nicht mehr als 30% betragen. In den meisten Fällen betragen die Verluste jedoch lediglich 15 bis 20%.
• Der erfindungsgemäße Antrieb, der sich durch seinen einfachen Aufbau auszeichnet, besitzt gegenüber elektrisch betriebenen Antrieben u.a. den erheblichen Vorteil, daß er leicht, z.B. über Drosselklappen regulierbar ist und vor allem in explosionsgeschützten Räumen eingesetzt werden kann. Außerdem läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Antrieb ein stetiges und ruckfreies Antreiben, z.B, von Walzen erreichen.
• Bei dem Antrieb kann sowohl mit kleinen Mengen an Gas und hohem statischem Druck, z.B. Preßluft, als auch mit großen Mengen an Gas und kleinem statischem Druck, z.B. mittels eines Ventilators, gearbeitet werden. Wegen der Wirtschaftlichkeit ist dem letzteren Verfahren der Vorzug innerhalb der erfindungsgemäßen Antriebsart zu geben.
• Bei dem neuen Antrieb sind zwei Möglichkeiten gegeben, das gasförmige Medium dem eigentlichen Antriebskörper zuzuführen.
• Die erste Art arbeitet mit Anschlußleitungen, die mit dem Antriebskörper und der Einrichtung zur Erzeugung der Gasströmung verbunden sind. Hierbei sind dicht ende Kupplungen vorgesehen, die entweder an den Antriebskörper oder aber der anderen Einrichtung angebracht sind.- Die zweite Art, der wegen der technischen Einfachheit im Rahmen der Erfindung der Vorzug zu geben ist, arbeitet mit einem engen sogenannten Dichtspalt, der je nach zugeführter Gasmenge -und Durchmesser des Antriebskörpers bemessen sein muß.
• Der enge Dichtspalt befindet sich dabei zwischen dem drehbaren Körper und einem feststehenden Teil, beispielsweise dem äußeren Gehäuse eines Ventilators. Bei üblichen Durchmessern des Antriebskörpers, etwa im Bereich bis zu 2 m, liegt die Größe des Dichtspaltes vorzugsweise im Bereich zwischen 1/100 mm bis 0.5 mm, wobei angestrebt wird, möglichst geringe Größen einzuhalten. Es ist jedoch auch vorgesehen, mit einer Labyrinthdichtung zu arbeiten, wobei die Abmessungen im üblichen Rahmen größer gehalten werden können. Die Auslässe können oberhalb des äußeren Radius des Antriebskörpers angeordnet sein. Man gibt jedoch der Anordnung unterhalb (Abb. 2) deswegen den Vorzug, da hierbei zusätzlich Luftwiderstände beim Drehen vermieden werden. Bei dieser Art des Antriebes sind die Auslässe, z.B.
• in quadratischer Form in den Antriebskörpern eingearbeitet.
• Für viele Antriebe ist jedoch die Berücksichtigung des Luftwiderstandes nicht besonders kritisch, so daß man auch abgewinkelte Rohre als Auslässe an den Antriebskörper anbringen kann (Abb. 1).
• Wenn auch bereits ein Auslaß zur Erzielung des Rückstoßes und damit des Drehmomentes ausreicht, so ist mehreren Auslässen wegen der Laufruhe der Vorzug zu geben, wobei aus den gleichen Gründen insbesondere eine. völlige Symmetrie der Auslässe hergestellt wird.
• Eine Umlenkung des Gasstromes um wenige Winkelgrade reicht bereits zur Erzeugung des Rückstosses aus. Um jedoch zu einer optimalen Ausnutzung zu gelangen, liegt die Umlenkung im Bereich zwischen 70 bis 110 Winkelgrade, bevorzugt zwischen 85 und 950, wobei für die Winkelgebung in vielen Fällen die mechanische Auslegung des Antriebes mitbestimmend ist. Der Winkel wird gebildet von den verlängerten gedachten Linien zwischen dem Mittelpunkt des Antriebskörpers und des äußeren Radius und der gedachten Mittelachse des Auslasses in Auslaßrichtung. Wenn mehrere Auslässe vorgesehen sind, so werden diese in bevorzugt er Ausführung mit dem gleichen Winkel versehen.
• Der Antrieb kann direkt, z.B. auf einer Walzenachse befestigt werden, das Drehmoment kann jedoch auch über an sich bekannte mittel wie Ketten, Riemen, Zahnräder oder dergleichen ibt.'-tragen werden. Wegen des geringeren Übertragungsverlustes wird jedoch die direkte Befestigung an dem anzutreibenden Teil bevorzugt.
• Die Erfindung wird anhand der folgenden Abbildungen nochmals näher erläutert, ohne jedoch auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein.
• Abb. 1 zeigt im Schnitt in Draufsicht schematisch einen Antrieb mit oberhalb des äußeren Radius des Antriebskörpers liegenden Auslässen.
• Abb. ta zeigt den Antrieb der Abb. 1 im halben Schnitt in Seitenansicht.
• Abb. 2 zeigt im Schnitt in Draufsicht einen Antrieb mit unterhalb des äußeren Radius angeordneten Auslässen.
• Abb. 2a zeigt den Antrieb der Abb. 2 im halben Schnitt in Seitenansicht.
• In Abb. 1 ist der nach innen hohle Körper 1 dargestellt, der mit dem Einlaß 8 für das gasförmige Medium versehen ist.
• Die Auslässe 3 befinden sich an den beiden symmetrisch angeordneten Rohren 7. Der Winkel W zwischen der Achse zum Mittelpunkt des Körpers und der Mittelachse des Auslasses beträgt in diesem Fall 900, jedoch sind auch andere Winkelstellungen möglich. R bedeutet den in die Berechnung des Rückstoßes bzw. des Drehmomentes eingehenden Radius.
• Die Pfeile sollen den Rückstoß und die Drehrichtung verdeutlicher.
• In Abb. 1a ist der Innenraum des Körpers 1 und die schematisch dargestellte Einrichtung 2 zur Erzeugung des Gasströmung zu erkennen. Zwischen dem feststehenden Teil 5 und dem drehbar gelagerten Körper 1 befindet sich der Dicht spalt 4.
• Der Antrieb ist mit dem anzutreibenden Teil 6 fest verbunden. Wenn auch der Auslaß 3 des Rohres 7 hier einen runden Querschnitt aufweist, so sind auch-eckige Auslaßquerschnitte nicht ausgeschlossen.
• Abb. 2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des Antriebes wobei die Auslässe 3 in Form von quadratischen Kanälen in dem Körper 1 unterhalb von dessen äußeren Radius angeordnet sind.- 8 bedeutet wieder den Einlaß und R der in die Berechnung eingehende Radius.
• In der Abb. 2a sind zusätzlich die Einrichtung 2, das feststehende Teil 5, der Dichtspalt 4 und das anzutreibende Teil 6 zu erkennen.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Antrieb, insbesondere zum Antreiben von Walzen, dadurch gekennzeichnet, daR er aus einem drehbar gelagerten, innen hohlen radförmigem Körper (1), einer Einrichtung (2) zur Erzeugung einer Gasströmung im Körper (1) und wenigstens einem, am äußeren Umfang des Körpers angeordneten Auslaß (3) für das gasförmige Medium besteht, wobei der Auslaß so angeordnet ist, daß er zu der zum Mittelpunkt des Körpers (1) gedachten Achse einen Winkel bildet sowie an sich bekannte Einrichtungen zur Übertragung des durch Rückstoß zu erzeugenden Drehmomentes auf das anzutreibende Teil.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Körpers (1) mit dem gasförmigen Medium über einen engen Dichtspalt (4), insbesondere zwischen 1/aoo mm und 0.5 mm, der zwischen dem drehbaren Körper (1) und einem feststehenden Teil (5) gebildet ist, erfolgt.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Körpers (1) mit dem gasförmigen Medium über wenigstens eine mit dem Körper (1) oder der Einrichtung (2) zur Erzeugung des Gasströmung Leitung (6) erfolgt, wobei je nach Befestigung die entgegengesetzte Verbindung mit dem Körper (1) oder der Einrichtung (2) über dichtende, eine Drehung erlaubende Kupplungen erfolgt.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (3) unterhalb des äußeren Radius des Körpers (1) liegt.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung mehrerer Auslässe (3) diese symmetrisch zueinander angebracht sind.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet; daß der Winkel des Auslasses mit der gedachten Achse zum Mittelpunkt des Körpers (1) 70 bis 1100, bevorzugt zwischen 85 bis 950 beträgt.

7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Auslässen (3) die Winkel mit der gedachten Achse zum Mittelpunkt des Körpers (1) gleich sind.

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