DE2211913A1

DE2211913A1 - Wirbelstromverteiler für Strömungsmittellager

Info

Publication number: DE2211913A1
Application number: DE19722211913
Authority: DE
Inventors: John William Birmingham Mich.; Mackie Harry Arendt Raleigh N. C. Neumann (V.StA.)
Original assignee: OMF California Inc
Current assignee: OMF California Inc
Priority date: 1971-03-17
Filing date: 1972-03-11
Publication date: 1972-10-05
Also published as: US3782791A; SE366269B; GB1386373A; FR2130435B1; JPS5433034B1; CA967501A; DE2264827A1; AT324934B; BR7201525D0; IT960770B; DE2264828B2; DE2211913C3; AU4009872A; DE2264827B2; DE2264828C3; ES400883A1; DE2211913B2; AR197672A1; DE2264827C3; AU455318B2

Description

Wirbelstromverteiler für Strömungsmittellager

Es sind in der Vergangenheit bereits verschiedene Verfahren und Systeme benutzt oder vorgeschlagen worden, um Lasten auf einem Luftkissen zu lagern, was infolge der äußerst geringen .Reibungskennlinie derartiger Luftkissen eine Bewegung der Last ermöglicht oder erleichtert. Eine grundlegende Form derartiger bekannter Lagereinrichtungen besteht aus einer im wesentlichen flachen lasttragenden Lagerfläche, die mit geringem Abstand parallel zum Boden oder einer anderen Lagerfläche angeordnet ist, so daß zwischen diesen beiden ein Spalt gebildet ist, durch den Luft hindurchgepumpt wird und die senkrecht gerichtete Kraft ausübt, die zur Lagerung der Last notwendig ist. Ein Nachteil der im vorhergehenden erwähnten Lagervorrichtung besteht darin, daß der Spalt relativ klein gehalten werden muß, damit der erforderliche Luftstrom innerhalb

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annehmbarer Grenzen gehalten werden kann, und die Lagerfläche, über der die Vorrichtung arbeitet, relativ flach und genau sein muß, um eine befriedigende Leistung zu erreichen.

Um einen befriedigenden Betrieb über anderen als besonders vorbereiteten Bodenflächen zu ermöglichen, sind alternierende Bodenwirkungsvorrichtungen entwickelt worden, zu denen die Umfangsdüsenvorrichtung und eine die Luft gießkannenartig verteilende Vorrichtung gehören. Bei der Umfangsdüsenvorrichtung wird ein Umfangsluftschleier nach unten und nach innen von einer ringförmigen Düse aus eingeführt, die auf der Unterseite eines im wesentlichen flachen Körpers angeordnet ist, der infolge der zusammengefaßten Kraft des Luftstromes, der auf die Bodenfläche aufschlägt und der unter Druck gesetzten Luftblase, die innerhalb des Umfangs des Schleierstrahls eingefangen ist, eine Hubkraft ausübt. Andererseits arbeitet die Vorrichtung, die die Luft gießkannenartig verteilt, mit einer biegsamen Membran, die mit Luft gefüllt und mit entsprechenden Öffnungen versehen ist, durch welche Luft strömt und um den Umfang der Membran herum nach außen entweicht, so daß ein Spalt gebildet wird, auf dem der Körper in ähnlicher Weise gelagert wird wie bei der grund-

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legenden Luftlagervorrichtung.

Es sind bereits verschiedene Abwandlungen der obigen drei Arten von Kissenfahrzeugen vorgeschlagen worden, jedoch haben diese Vorschläge wenigstens bis jetzt kommerziell keine weit verbreitete Aufnahme gefunden, was auf den einen oder anderen Mangel ihrer Eignung für einen bestimmten endgültigen Zweck zunckzufuhren ist. Derartige bekannte Kissenfahrzeuge sind ferner auf einen Betrieb beschränkt, in welchem der Luftstrom benutzt wird, um eine Last senkrecht relativ zu einer Lagerfläche zu heben oder wahlweise gegebenenfalls durch eine Umkehr in der Flußrichtung ein Anheben einer Last in Abhängigkeit von einer Bewegung in Richtung auf eine oberhalb angeordnete Lagerfläche zu zu erwirken. Derartige bekannte Luftlagervorrichtungen sind vor Bekanntwerden dieser Erfindung unmittelbar auf Fahrzeugen oder beweglichen Körpern angeordnet worden, um deren Bewegung über eine Bodenlagerfläche zu erleichtern, wobei es erforderlich war, auf einem so ausgestatteten Fahrzeug oder einem derart ausgestatteten Körper eine entsprechende Pumpanlage vorzusehen.

Der Wirbelstromverteiler für ein Strömungsmittellager

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gemäß der Erfindung stellt eine einmalige Lösung für die Lagerung von Körpern auf einem Luftkissen oder einem Kissen aus anderen Strömungsmittelsubstanzen dar, wodurch etwa in dynamischem Gleichgewicht gehaltene einander en^egengerichtete Kräfte gleichlaufend auf einen Körper ausgeübt werden, so daß der Körper relativ zu einer benachbarten Fläche auf Abstand gehalten wird. Die Mittel zur Bildung einer Vielzahl von Strömungsmittelwirbeln können leicht in einem stationären Rahmen oder eine statipnäre Schiene zur beweglichen Lagerung des Gegenstandes oder Fahrzeugs zur Ausführung einer Bewegung in eine Richtung oder in beliebige Richtungen relativ dazu eingebat werden.

Der Nutzen sowie die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verwirklicht durch ein Luft- oder Strömungsmittellager, bestehend aus einem Körper, der wenigstens einen Hohlraum aufweist, .wobei an einer Oberfläche des Körpers eine Öffnung vorgesehen ist, aus welcher unter Druck stehendes Strömungsmittel in Form eines Wirbels entlassen wird, der mit einem Körper, der mit Abstand zu dieser Oberfläche angeordnet ist, derart zusammenwirken kann, daß er gleichzeitig anziehende und abstoßende Kräfte auf ihn ausübt , die miteinander in dynamischem Gleich-

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gewicht sind, wodurch der Körper auf einem im wesentlichen reibungslosen Strömungsmittelkissen in dem richtigen Abstand gehalten wird. Die mit einem Wirbelstromverteiler arbeitende Strömungpdttellagereinrichtung kann im Hinblick auf ihre einmalige Fähigkeit, auf ihr benachbart angeordnete Gegenstände Schub- und Zugkräfte auszuüben, leiht vielseitig verwendet werden, wobei die Lagerung und Beförderung von Gegenständen auf einem Luftkissen eine besonders befriedigende Ausführungsform darstellt.

In einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in dem Körper eine Vielzahl von Hohlräumen gebildet, von denen jeder mit einer geeigneten Quelle unter Druck gesetzten Gases in Verbindung steht, und wobei in jedem Hohlraum eine oder mehrere Einlaßdüsen eingebaut sind, die durch Veränderung in ihrer Anordnung, Anzahl und Größe eine gesteuerte in eine Richtung oder in alle Richtungen wirksame Kraft auf die dadurch gelagerten Gegenstände ausübt. Die Ausführungsform, bei welcher der Körper in Form eines langgestreckten Gleises ausgebildet ist, bildet ein Mittel für den einfachen Transport von Lasten einschließlich von Fahrzeugen, sowie auch für die Förderung von Werkstücken durch eine oder mehrere in Phasen aufeinanderfolgende Bearbeitungsstufen hindurch. Während für die meisten Zwecke

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Luft als Strömungsmittel zur Bildung der Wirbel und zur Lagerung des Strömungsmittelkissens benutzt wird, liegt es auch im Bereich der Erfindung, wahlweise gasförmige oder flüssige Substanzen zu verwenden, um die Jeweils ausgewählte Behandlung durchführen zu können, was auch brennbare Gase einschließt, die bei Abgabe aus einem oder mehreren der Wirbelhohlräume entzündet werden können, um eine Erwärmung der dadurch gelagerten Gegenstände zu bewirken.

Weitere nutzbringende Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilseitenansicht einer Luftschiene, auf der ein kreiszylindriacher Gegenstand entsprechend einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beweglich gelagert ist,

Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Luftschiene im wesentlichen nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

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Fig. 3 eine Teildraufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Luftschienenabschnitt,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der Unterseite der Luftschiene mit entsprechend abgeschrägten Enden zur Herstellung einer Paßverbindung zwischen derartigen Abschnitten, die dann eine im wesentlichen durhgehende Schiene bilden,

Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung der Schwankungen in dem auf einen zylindrischen Gegenstand einwirkenden Druck bei Messung an den mit Längsabstand angeordneten Querschnitten einer Luftschiene entlang im Bereich eines Wirbelstromverteilers,

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt zur Darstellung der Differentialdrücke, die auf einen in der Luftschiene im Bereiche des Wirbelstromverteilers gelagerten zylindrischen Gegenstand einwirken, nach einem der in Fig. 5 gezeigten Querschnitte,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht zur Darstellung der Anordnung der Düsen und der Querlinie, längs der die

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in Fig. 6 gezeigten Differentialdrücke festgestellt wurden,

Fig. 8 eine perspektivische Teildarstellung eines Wirbelstromverteilers mit einer Ausnehmung auf seinem Randabschnitt, um den im Bereiche des von ihm ausgehenden Wirbelstroms beweglich gelagerten Gegenständen eine verstärkte Richtungskomponente zu erteilen,

Fig. 9 bis 11 Teildraufsichten auf wahlweise mögliche und befriedigende Querschnittsformen von Wirbelstromverteilern,

Fig. 12 bis 23 Teilschnitte durch Körper zur Darstellung wahlweise möglicher befriedigender in Längsrichtung verlaufender Formen von Wirbelstromverteilern gemäß der Erfindung,

Fig. 24 eine Teilseitenansicht einer Luftschiene mit einem in einer senkrechten Ebene angeordneten bogenförmigen Abschnitt,

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Fig. 25 eine Teildraufsicht auf eine Luftschiene mit einem in einer waagerechten Ebene angeordneten bogenförmig versetzten Abschnitt,

Fig. 26 einen senkrechten Querschnitt ähnlich demjenigen der Fig. 2, bei dem jedoch zwei Luftschienen zur Anwendung kommen, die einander diametral gegenüberliegen,

Fig. 27 einen senkrechten Querschnitt ähnlich demjenigen der Fig. 26, bei dem jedoch drei Luftschienen zur Anwendung kommen, die zur Lagerung eines zylindrischen Gegenstandes zwischen sich in im wesentlichen gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet sind,

Fig. 28 eine Seitenansicht eines linearen Motors nach einer wahlweise möglichen befriedigenden Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 29 ein waagerechter Querschnitt der in Fig. 28 gezeigten Vorrichtung im wesentlichen nach der Linie 29-29 der Fig. 28,

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Fig. 30 einen senkrechten Querschnitt durch die in Fig. 28 gezeigte Vorrichtung im wesentlichen nach der Linie 30-30 der Fig. 28,

Fig. 31 eine Teildraufsicht auf einen Luftschienenabschnitt mit einem Luftsauger zur Einführung "von Luft in die Wirbelstromverteilerhohlräume desselben,

Fig. 32 einen senkrechten Querschnitt durch die in Fig. 3 gezeigte Luftschiene im wesentlichen nach der Linie 32-32 derselben,

Fig. 33 einen senkrechten Querschnitt durch eine Luftschiene ähnlich der in Fig. 2 gezeigten mit einem schneckenförmigen Induktionselement zur Erwärmung der dort entlanggeführten zylindrischen Gegenstände.

Die Zeichnungen, insbesondere die Fig. 1 und 2, zeigen den Wirbelstromverteiler für ein Strömungsmittellager in Form einer Luftschiene 10 mit einer Vielzahl von Wirbelstromverteilern oder Hohlräumen 12, die mit Längsabständen dort entlang angeordnet sind. Die Luftschienenanordnung 10 umfaßt einen Schienenabschnitt 14, welcher in dem darge-

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stellten Ausführungsbeispiel mit einer bogenfömigen konkaven Lagerungsfläche 16 ausgebildet ist, die in ihrer Formgebung im wesentlichen dem Umfang eines beweglich darauf gelagerten Gegenstandes, wie z. B. eines Werkstückbehälters 18 entspricht. An der Untaseite des Luftschieneneinbaus 10 ist ein Verteilerabschnitt 20 fest angeordnet, der eine Sammelkammer 22 bildet, von der aus unter Druck stehendes Gas jedem einzelnen der Wirbelstromverteiler 12 zugeführt wird. Das Innere der Sammelkammer kann beliebig mit einer Quelle unter Druck stehenden Gases verbunden werden, und zwar durch eine Leitung 24, die in Fig. 2 gezeigt wird*

Wie am besten aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, ist jeder einzelne der Wirbelstromverteiler oder Hohlräume 12 in Verbindung mit der Sammelkammer 22 angeadnet, und zwar mittels vier senkrechter öffnungen oder Mündungen 25, die jeweils mit einer von vier tangential gerichteten Düsen 26 in Verbindung stehen, wodurch das unter Druck stehende Gas neben der Grundplatte des Wirbelstromverteilers eintritt und sich schneckenförmig nach außen in Richtung auf sein offenes Ende zubewegt, an welchem es mit der Oberfläche eines Gegenstandes in Berührung kommt, der mit Abstand zu

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der bogenförmigen konkaven Oberfläche 16 angeordnet ist. Die Mündungen 25 sind mit Bezug auf den Druck und das Volumen der Luft in der Sammelkammer 22 so bemessen, daß der Luftstrom in jedem Wirbelstromverteiler im wesentlichen unabhängig ist und von Veränderungen in den Durchflußmengen benachbarter Wirbelstromverteiler nicht beeinflußt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das in Form eines Wirbelstroms aus jedem der Wirbelstromverteiler ausgetretene Gas ein Luftkissen zwischen dem Umfang des Gegenstandes und der bogenförmigen konkaven Oberfläche 16, das durch den in Fig. 2 gezeigten Spalt 28 begrenzt wird.

26 Infolge der Anordnung von vier Düsen/mit im wesentlichen gleichen Umfangsabständen wird ein im wesentlichen gleich-.förmiger Gaswirbelstrom gebildet, der keine linearen Restkomponenten aufweist, die die Neigung hätten, eine einseitige Bewegung des Behälters 18 längs der Luftschiene zu verursachen. Demzufolge kann der Behälter an frei wählbaren Stationen ruhen und kann wahlweise mittels einer Hilfsdüse 30 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 vorwärts getrieben werden_P wobei diese Düse so ausgerichtet ist_? daß sie auf den Werkstückbehälter 18 auftrifft und die Neigung hat,

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ihn nach rechts in Fig. 1 zu treiben. Die Hilfsdüse 30 kann mit derselben Quelle unter Druck stehenden Gases oder unter Druck stehender Luft verbunden werden, die für die Versorgung der Sammelleitung der Luftschienenanord- -nung benutzt wird, und kann ununterbrochen getrieben oder intermittierend durch Impulse angetrieben werden, wie immer es erwünscht sein mag, um eine angemessene Fortbewegung des Behälters oder Gegenstandes zu erreichen.

In ähnlicher Weise kann durch eine zweite Hilfsdüse 32 eine Drehbewegung des Werkstückbehälters 18 erreicht werden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wobei diese Düse, seitwärts zum Bewegungspfad des Behälters 18 gerichtet ist und ununterbrochen oder intermittierend einen Gasstrom ausstoßen kann, um dem Behälter eine Drehbewegung im wesentlichen in Uhrzeigerrichtung zu erteilen, wie in Fig. 2 gezeigt. Entsprechend den Darstellungen in den Fig. 1 und 2 sind die Zuführungsleitungen, die an die Hilfsdüsen 30 und 32 angeschlossen sind, mit Durchflußsteuerventilen 34 zur Regelung der auf ihnen abgegebenen Gasmenge versehen, um ige-? gebenenfalls die erwünschte Beschleunigung, Verzögerung und/oder Drehbewegung des Behälters einzuleiten.

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Die neuartige Kombination von Kräften, die auf die im Bereiche der Luftschiene gelagerten Gegenstände aufgebracht werden, ist in den schematischen Darstellungen von Fig. 5 bis Fig. 7 gezeigt. Das Druckschema ändert sich jeweils in Abhängigkeit von der Form der Luftschienenoberfläche 16, dem Druck und der Geschwindigkeit des Gases, das in den einzelnen Hohlräumen 12 den Wirbel bildet, der Form und Anpassung der Umfangsflache eines Gegenstandes mit Bezug auf die Oberfläche des Luftschienenabschnitts, der Dichte der gasförmigen Substanz, dem Gewicht des Gegenstandes, dem Abstand oder der Entfernung des das Gaskissen bildenden Spalts, der Bewegungsgeschwindigkeit des Gegenstandes an der Luftschiene entlang, dem Längsabstand der einander benachbarten Wirbelstromverteiler, der Anzahl und Lage oder Ausrichtung der in Verbindung mit den einzelnen Wirbelstromverteilern angeordneten Düsen zur Heranführung von unter Druck stehendem Gas an die Düsen, dem besonderen Umriß oder der Formgebung der Wand, die den den WirbelstromverteäLer bildenden Hohlraum begrenzt, einschließlich der Form der Ecke, an welcher der Hohlraum auf die Luftschienenlagerflache auftrifft, sowie der allgemeinen Ebenheit der benachbarten Flächen, die mit dem strömenden Gas in Berührung sind. Das in Fig. 5 besonders

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gezeigte Druckschema gründet sich auf Ablesewerte, die "bei Längsabständen von etwa 1/4 Zoll und Radialabständen um den Behälter herum, wie bei 18^s in Fig. 6 gezeigt, von etwa 1/4 Zoll aufgezeichnet wurden, wobei der Luftschienenabschnitt 14' mit einer bogenförmigen konkaven Oberfläche 16' ausgebildet ist, die etwa 38 % der kreiszylindrischen Umfangsflache des Behälters überlagert. Der Wirbelstromverteiler 12' selbst ist mit zwei Düsen ausgestattet, die schematisch bei 26· gezeigt sind, die den Eintritt von Luft bei Raumtemperatur und bei einem Druck von 1 psig in Pfeilrichtung gestatten, wodurch ein Wirbelstrom gebildet wird, der sich im wesentlichen entgegen dem Uhrzeigersinne in Fig. 7 dreht. Der Behälter 18· ist kennzeichnend für solche Behälter, die zum Verpacken von Getränken benutzt werden, und bildet ein dünnwandiges kreiszylindrisches Werkstück mit einem geschlossenen Ende und einem Durchmesser von etwa 2 1/2 Zoll und einer Länge von etwa 4 7/8 Zoll.

Fig. 5 zeigt ein Druckunterschiedsschemas, wie es an vierzehn Punkten auf jeder einzelnen von sechs Querebenen A-F erstellt wurde,' wobei das Profil oberhalb der Linien A=P ' einen überatmosphärischen Druck bezeichnet, während die darunterliegenden Abschnitte einen Druck bezeichnen, der

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unterhalb des atmosphärischen Druckes liegt. Jede Druckwertlinie auf den Querlinien A-F wurde in der Weise ermittelt, die durch die Querlinie C in Fig 6 kennzeichnend für alle erläutert ist. In der in Fig. 6 schematisch dargestellten Anordnung entspricht der Umfang der Büchse 18' einem Druckwert gleich dem atmosphärischen Druck, so daß das in das BüchBninnere gerichtete Profil einen positiven Druck bezeichnet, während das vom Buchsenumfang nach unten und nach aui3en vorstehende Profil einen geringeren als den atmoqhärisehen Druck bezeichnet. Nach der Darstellung in Fig. 6 übt der Luftstrom, der durch den Spalt 28· zu beiden Seiten des Wirbelstromverteilers 12' nach außen führt, einen positiven Druck auf den Behälter 18' aus, der die Neigung hat, den Behälter 18' nach oben und von der bogenförmigen Fläche 16' abzuheben. Andererseits wird auf den Behälter in dem Bereich entsprechend dem Wirbelstromverteiler 12' ein Druk ausgeübt, der geringer ist als der atmosphärische Druck und den Behälter nach unten in Richtung auf die bogenförmige Fläche 16' zieht.

Die Querlinien A, B und D-F in Fig. 5 zeigen Abwandluigsn des obigen Druckschemas, wodurch die auf den Behälter einwirkenden reinen Gegendruckkräfte sich im dynamischen

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Gleichgewicht befinden, so daß der Behälter bei seiner Lagerung durch das Luftkissen in angemessenem Abstand von der Oberfläche der Luftschiene verbleibt. Wie in Fig. 5 gezeigt, bezeichnen die Druckschemen längs den Querlinien A, B und F das Vorhandensein von übeastmosphärischen Drücken auf der gesamten Querlinie, während an den mittleren Abschnitten der Querlinie nach den Linien C, D und E unter dem atmosphärischen Druck liegende Drücke vorgefunden werden. Im Hinblick auf die auf den Behälter ausgeübten Gegentaktkräfte ist ersichtlich, daß der Wirbelstromverteiler für das Strömungsmittellager gemäß der Erfindung an anderen Punkten als unmittelbar unterhalb eines zu lagernden Behälters oder Gegenstandes angeordnet werden kann, jedoch unter Bedingungen, bei denen die Anziehungskraft zur Überwindung der auf die Gegenstände wirksamen Schwerkraft ausraicfcb, auch oberhalb dieser Gegenstände angeordnet werden kann.

Entsprechend der oben beschriebenen Betriebskennlinie des Luftschieneneinbaus ist ersichtlich, daß in Übereinstimmung mit dem angestrebten Zweck des Luftschienensystems und der Art der auf ihm entlangzufördernden Gegenstände eine Vielfalt von wälweise möglichen und befriedigend

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arbeitenden Konstruktionen zur Anwendung kommen kann. der in den Fig. 1 bis 4 insbesondere gezeigten Ausführungsform ist jeder Luftschienenabschnitt 14 zweckmäßigerweise aus Metall, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material in Form einzelner Abschnitte mit Z-förmigen Endabschnitten, die bei 36 in Fig. 3 gezeigt sind und zur Sicherstellung einer genauen Ausrichtung benachbarter Abschnitte dienen, gegossen oder stranggepreßt. Die einzelnen Luftschienenabschnitte 14 können an der Oberseite der Sammelleitung 20 durch eine Reihe von Schrauben 38 mit in die bogenförmige konkave Oberfläche 16 eingesenkten Köpfen sicher befestigt werden.

Wahlweise mögliche und befriedigend arbeitende Abweichungen von der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 können beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man den Luftschienenabschnitt mit einer flachen, konvexen oder profilierten Oberfläche anstatt der konkaven Oberfläche 16 ausstattet, um einen entsprechend geformten Gegenstand aufzunehmen, der beweglich darauf zu lagern ist. Es ist außerdem ersichtlich, daß, während die hier beschriebene Luftschienenanordnung hauptsächlich stationär gedacht ist, während sich der Behälter oder andere Gegenstände relativ zu ihr bewegen können, es auch im Bereiche der Erfindung

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liegt, daß die Luftschiene selbst an einem beweglichen Körper befestigt wird, der wiederum auf einem Luftkissen relativ zu einer mit entsprechenden Konturen versehenen oder flachen Lager- oder Bodenfläche transportierbar ist.

Wie bereits angedeutet, ist, wenn die Vorrichtung lediglich zur Förderung und/oder zum Transport von Gegenständen benutzt wird, die abgegebene Strömungsmittelsubstanz bekanntermaßen Luft. Selbstverständlich können auch andere Strömungsmittel benutzt werden, einschließlich von Flüssigkeiten und Strömungsmittelgemischen wie Aerosol, bestehend aus einem Trägergas mit winzigen Tropfchen einer Flüssigkeit darin, sowie auch Gase mit darin suspendierten Feststoffpartikeln, zusätzlich zu den im vorhergehenden erwähnten Kombinationen. Die Verwendung derartiger wahlweise möglicher Strömungsmittelsubstanzen ist wünschenswert, wenn der Wirbelstromverteiler für das Strömungsmittellager benutzt wird, um gleichzeitig eine Förderung und eine Bearbeitung der von ihm getragenen Werkstücke zu bewirken. Derartige besonders ausgewählte Behandlungen können in vorher festgelegten aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt werden, und zwar durch einen Wechsel in der Art der aus bestimmten Abschnitten der LuftSchienenanordnung abgegebenen Strömungsmittelsubstanz, so daß jedes einzelne Werkstück auf seinem Weg an jedem ein-

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zelnen derartigen Abschnitt entlang einer vorgeschriebenen Behandlung unterworfen wird. Durch eine entsprechende Auswahl der gasförmigen Substanz können Werkstücke, wie z. B. der Behälter 18 in Fig. 1, Behandlungen wie einerReinigung, Beizung, einem Umwandlungsüberzug, einem Oberflächenüberzug oder Anstrich, einem elektrostatischen Überzugsverfahren, elektrischen Überzugsverfahren oder Anstreichverfahren, einer Wärmebehandlung, einem Ausbacken, Trocknen, Kühlen, Abschrecken, einem Abschmiervorgang usw. unterworfen werden.

Abgesehen von den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Hilfsdüsen 30 bzw. 32 kann der Wirbelstromverteiler 12 auch so abgewandelt werden, daß sein Rand an seiner Verbindung mit der Obeflache 16 abgerundet oder bei 40 ausgenommen ist, wie in Fig. 8 gezeigt, wodurch die Neigung besteht, in den auf einen gelagerten Gegenstand einwirkenden Kräften ein Ungleichgewicht zu erzeugen, das die Neigung hat, den Gegenstand in einer linearen Richtung auf der Schienenlagerung entlangzutreiben. Eine besonders gewählte Anordnung der Düsen in einer nicht gleihmäßigen Weise relativ zu jedem Wirbelstromverteilerhohlraum allein oder in Kombination mit der Schaffung geeigneter Hilfsdüsen kann zusätzlich

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zu dem Anheben des Gegenstandes eine angemessene Beschleunigung, Verzögerung, eine Drehbewegung nach rechts oder nach links, eine lineare und/oder eine Drehschwingung, ein Anhalten, Ingangsetzen sowie· eine lineare Bewegung je nach Bedarf hervorbringen, um eine angemessene Förderung und/oder Behandlung derartiger Gegenstände durchzuführen.

Zusätzlich zu der im wesentlichen kreiszylindrischen Gestalt des Wirbelstromverteilers 12 nach den Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen können auch andere befriedigend arbeitende Formen benutzt werden, um die erwünschten Abeichungen in der Form des erzeugten Strömungsmittelwirbels und des durch ihn erzeugten Druckschemas zu erreichen. Fig. 9 zeigt einen Wirbelstromverteiler 42 mit einem im wesentlichen viereckigen Querschnitt. Fig. 10 zeigt einen Wirbelstromverteiler 44 mit einem Querschnitt in Form eines im wesentlichen gleichseitigen Dreiecks. Das unter Druck stehende Strömungsmittel wird den Wirbelstromverteilern 42, 44 durch Düsen 46 zugeführt, so daß das Strömungsmittel kreisförmig rotiert, wie es in den Fig. 9 und 10 durch die Pfeile angedeutet ist, und einen Wirbelstrom

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bildet. Es ist zu beachten, daß, obwohl die Wirbelstrom-' verteiler der Fig. 9 und 10 eine nicht-kreisförmige Gestalt haben, das Strömungsmittel doch die Neigung hat, in den Ecken derartiger unregelmäßig geformter Hohlräume statische Abschnitte zu bilden, wodurch ein mittlerer im wesentlichen kreisförmiger Wirkabschnitt geschaffen wird. Infolge der Wirbelbildung des Strömungsmittels in derartigen unregelmäßig geformten Wirbelstromverteilern 42, 44 tritt im allgemeinen eine gewisse Reduktion in der Leistung auf, und aus diesem Grunde werden Wirbel stromverteiler von einer im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsform im allgemeinen vorgezogen.

Es liegt auch im Bereiche der Erfindung, in bestimmten Fällen einen Wirbelstromverteiler 48 von allgemein schneckenförmiger Gestalt nach Fig. 11 vorteilhaft zu verwenden, um eine äußerst wirksame Gestaltung zur Erzeugung eines Wirbelstromes zu schaffen. In dem Wirbelstromverteiler 48 ist eine Düse 50 so angeordnet, daß ihre Achse im wesentlichen tangential zum Umfang des den Wirbelstromverteiler bildenden Hohlraums liegt und so die Wirbelbildung herabgesetzt wird.

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V/ahlweise mögliche befriedigend arbeitende Wirbelstromverteiler mit anderen Querschnittsformen in Längsrichtung werden in den Fig. 12 bis 23 gezeigt. Die in diesen Figuren gezeigten Wirbelstromverteiler haben einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und schwaken im Durchmesser und/ oder der Form in Richtung von einer Einlaßdüse 52 nach außen auf deren Vorderseite 54 zu, wodurch die erwünschte Veränderung in dem aus ihr abgegebenen Wirbelstrom erreicht wird. In Fig. 12 wird ein Wirbelstromverteiler 56 gezeigt, der über seine Länge einen im wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser hat und mit einer flachen Bodenwand 58 versehen ist. Das unter Druck gesetzte Strömungsmittel kann in einer im wesentlichen tangentialen Richtung durch die Düse 52 im wesentlichen parallel zur Ebene der Bodenwand 58 in den Wirbelstromverteiler 56 hinein abgegeben werden. Die in Fig. 12 gezeigte Anordnung ist, obwohl sie gewissermaßen dem Wirbelstromverteiler 12 nach den Fig. 1 bis 3 gleicht, darstellend für eine noch weitere Ausführungsform der Erfindung, in der eine Öffnung 50 in der Grundplatte des Wirbelstromverteilers 56 gebildet ist, um dem Hohlraum dasselbe Strömungsmittel oder ein anderes Strömungsmittel, zuzuführen oder von ihm abzuführen, um eine gewünschte

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Veränderung in dem Durchfluß und dem Druckschema des von ihm abgegebenen Wirbelstroms zu ermöglichen. Die Öffnung 60 ist mit einer geeigneten Quelle unter Druck stehenden Strömungsmittels (nicht gezeigt) verbunden, um ihr das Ergänzungsströmungsmittel zuzuführen. Ein derartiges Ergänzungsströmungsmittel kann beispielsweise ein brennbares Gas sein, welches bei Zumischung zu der an die Düse 52 herangeführten Luft neben der Oberfläche 54 verbrennt, um einen in diesem Bereich beweglich gelagerten Gegenstand zu erwärmen. Wahlweise kann die Öffnung 60 mit einer geeigneten Quelle eines Unterdrucks verbunden werden, um eine gesteuerte Menge Strömungsmittel aus dem Wirbelstromverteilerhohlraum entweder ununterbrochen oder stoßweise herauszuziehen, je nach dem gewünschten Zweck.

Fig. 13 zeigt einen·Wirbelstromverteiler 62, der eine konisch konvergierende Gestalt hat, während ein Wirbelstromverteiler 64 nach der Fig. 14 eine konisch nach außen divergierende Gestalt aufweist. Fig. 15 zeigt einen Wirbelstromverteiler 66, der eine im wesentlichen zylindrische Gestalt hat und mit einer ringförmigen Schulter 68 von vermindertem Durchmesser im Bereich der Vorderseite 54 versehen ist. Fig. 16 zeigt einen Wirbelstromverteiler 70, bestehend aus einem im wesentlichen zylin-

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drischen unteren Abschnitt 72 und einem konisch konvergierenden Außenabschnitt 74.

Fig. 17 zeigt einen Wirbelstromverteiler 76 mit einer ringförmigen Schulter 78 von vermindertem Durchmesser, die an ihrem inneren Ende, wie bei 80 gezeigt, mit einem abgeschrägten Rand versehen ist. Fig. 18 zeigt einen Wirbelstromverteiler 82 von in Richtung von innen nach außen auf die Vorderseite 54 zu konvergierend abgestufter viereckiger Gestalt. Fig. 19 zeigt einen Wirbelstromverteiler 84, bei dem die Seitenwände parabolisch gekrümmt sind»

Fig." 20 zeigt einen Wirbelstromverteiler 86 von im wesentlichen kreiszylindrischer Gestalt mit einem im wesentlichen konzentrischen mittleren zylindrischen Kern 88 zur Bildung eines ringförmigen Hohlraums. Fig. 21 zeigt einen Wirbelstromverteiler 90 ähnlich dem in Fig. 20 gezeigten, wobei jedoch der mittlere Kern 92 kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Die Fig. 20 und 22 zeigen, daß die Endabschnitte der mittleren Kerne 88, 92 an einem Punkt enden, der in der Ebene der Vorderseite 54 liegt.

Fig. 22 zeigt einen Wirbelstromverteiler 94, der mit nach

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außen disergierenden bogenförmigen Wänden und mit einem konischen mittleren Kern 96 ausgestattet ist, der an einem Punkt in der Ebene der Vorderseite 54 endet. Der in Fig. 23 gezeigte Wirbelstromverteiler 98 ist mit einer im wesentlichen kreiszylindrischen Außenwand und einem bogenförmigen mittleren Kerii 100 ausgestattet, der konzentrisch zu ihr liegt und an einem Punkt endet, der von der Ebene der Vorderseite 54 mit Abstand nach innen liegt.

Es sei darauf hingewiesen, daß noch andere wahlweise mögliche Formen von Wirbelstromverteilern als die in den Fig. 9 bis 23 gezeigten benutzt werden können, um die gewünschten Betriebskennlinien in Übereinstimmung mit dem beabsichtigten Endzweck des Systems vorzusehen.

Es liegt auch im Bereiche der Erfindung, daß die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Luftschiene zusätzlich zu den im wesentlichen geraden Abschnitten auch bogenförmig ausgebildete Formen in senkrechten und waagerechten Ebenen aufweisen kann. Fig. 2h zeigt ein Bruchstück einer Luftschiene 102, längs der eine Vielzahl von Behältern 104 beweglich gelagert ist und allgemein im Uhrzeigersinne entsprechend der Darstellung in Fig. 24 um einen bogenförmigen Endabschnitt herum vorwärtsbewegt wird, der in einer im wesent-

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lichen senkrechten Ebene liegt. Um die Behälter 104 auf den bogenförmigen Endabschnitt zu halten, ist es im allgemeinen wünschenswert, die Wirbelstromverteiler in geringerem Abstand zueinander anzuordnen, um sicherzustellen, daß wenigstens ein derartiger Wirbelstromverteiler immer in Wirkberührung mit der Oberfläche eines derartigen Behälters ist. In ähnlicher Weise wird in Fig. 25 eine Schiene 106 gezeigt, die einen S-förmigen versetzten Bogenabschnitt aufweist, längs dem die Behälter 108 beweglich transportiert werden.

Bei verschiedenen der im vorhergehenden beschriebenen Strömungsmittelschienenanordnungeh wird eine einzige Schiene benutzt, um das Strömungsmittelkissen zu bilden, auf welchem die Gegenstände beweglich gelagert werden sollen. Es liegt auch im Bereiche der Erfindung, daß zwei oder mehr derartige Strömungsmittelschienenanordnungen benutzt werden können, um eine Einspannwirkung auf die beweglich dazwischen gelagerten Gegenstände auszuüben. Fig. 26 zeigt die Verwendung von zwei Strömungsmittelschienenanordnungen 110, die diametral gegenüberliegend angeordnet sind, um einen Gegenstand, wie z. B. einen zylindrischen Behälter 112 zwischen, sich zu lagern. In ähnlicher Weise zeigt die Fig. 27 die

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Verwendung von drei Strömungsmittelschienenanordnungen 114, die mit im wesentlichen gleichen Winkelabständen angeordnet sind, um einen Gegenstand, wie z. B. den im wesentlichen zylindrischen Behälter 116 zwischen sich zu lagern.

Der Wirbelstromverteiler gemäß der vorliegenden Erfindung kann abgesehen von seiner Verwendung als Fördermittel für Gegenstände und/oder zur Behandlung derselben auch als ein linearer Motor benutzt werden, wie in den Fig. 28 bis 30 dargestellt. Entsprechend der Darstellung besteht die Vorrichtung aus zwei im wesentlichen flachen einander gegenüberliegenden Platten 118, die jeweils mit vier Wirbelstromverteilern 120 ausgestattet sind, denen unter Druck stehendes Strömungsmittel, wie z. B. Luft, vjn den Anfüllkammern 122 aus zugeführt wird. Die Vorderseiten der Platten 118 sind genügend weit voneinander auf Abstand gehalten, um ein Band oder eine Platte 124 aufzunehmen, die durch das Strömungsmittelkissen auf ihren beiden Seiten im wesentlichen in der Mitte zwischen ihnen gehalten wird. Auf das Band 124 wird eine in eine Richtung wirksame Antriebskraft ausgeübt, und zwar durch Ausrichten der Düsen 126 der Wirbelstromverteiler 120 derart, daß durch jeden dieser Wirbelstromverteiler eine reine Antriebskraft in Richtung der Pfeile in Fig. 29 ausgeübt wird. Demgemäß kann sich das

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Band 124 ununterbrochen in einer Richtung von links nach rechts in Fig. 28 bewegen, während es auf einem im wesentlichen reibungslosen Strömungsmittelkissen gelagert ist.

Das Band 124 des in Fig. 28 gezeigten linearen Motors kann die Form einer geschlossenen Schleife haben, deren Enden ungeeignete Wellen oder Riemenscheiben herumgeführt sind, um die lineare Bewegung derselben nach Wunsch in eine Drehbewegung umzuwandeln. Außerdem kann die in den Fig. 28 bis 31 gezeigte Vorrichtung auch als Spanneinrichtung benutzt werden, um auf ein Band oder eine Platte eine vorher gewählte Spannung aufzubringen und/oder aufrechtzuerhalten, die durch Steuerung des Drucks des aus den Wirbelstromverteilern abgegebenen Strömungsmittels verändert werden kann.

Die Fig. 31 und 32 zeigen eine wahlweise mögliche Anordnung zur Heranführung eines angemessenen Volumens unter Druck stehenden Strömungsmittels an die Wirbelstromverteiler einer Schiene. In der besonders gezeigten Ausführungsform wird ein Luftsaugereffekt zur Anwendung gebracht, der durch eine Strömungsmittelzufuhr von geringem Volumen jedoch hohem Druck angetrieben wird, die die Mitführung

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wesentlich größerer Volumen eines unter geringem Druck ' stehenden Strömungsmittels bewirkt, die zusammen aus den winkelförmigen Düsen 128 in die Wirbelstromverteiler 130 einer Schiene 132 hinein abgegeben werden. Die zugeführte Menge des unter hohem Druck stehenden Strömungsmittels, z. B. Luft, tritt durch ein Zufuhrrohr 136 in ein Verteilerrohr 134 ein und wird durch miteinander fluchtende Öffnungen 138 in die winkelförmigen Düsen 128 hinein abgegeben. Die Ansaugwirkung, die durch die Abgabe unter Druck stehender Luft bei hoher Geschwindigkeit in die Düsen 128 hinein entsteht, verursacht ein Hereinziehen der Luft der umgebenden Atmosphäre entsprechend der Darstellung in Fig. 32 in das äußere Ende der Düsen 128 hinein, deren öffnung durch eine Meßplatte 140 gesteuert wird.

Fig. 33 zeigt eine Ausführungsform, durch die ein Gegenstand 142,z. B. ein Behälter, während seiner beweglichen Lagerung auf dem Luftschienenabschnitt 144 durch eine schneckenförmig gewundene Induktionsspule 146 erwärmt werden kann, um eine Wärmebehandlung, Trocknen etc. in einem gewünschten Ausmaß durchzuführen.

Während die hier beschriebene Erfindung die oben erwähnten

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Vorzüge in befriedigender Weise erreicht, liegt doch auf der Hand, daß die Erfindung abwandlungsfähig ist, ohne daß dabei der Erfindungsgedanke verlassen würde.

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Claims

Patentansprüche

v Wirbelstromverteiler für ein Strömungsmittellager, gekennzeichnet durch einen Körper mit Mitteln zur Bildung wenigstens eines Hohlraums, der von einer Seite des Körpers nach außen öffnet, Zufuhreinrichtungen, die in Verbindung mit dem Hohlraum angeordnet sind, um ihm Strömungsmittel so zuzuführen, daß das Strömungsmittel schraubenförmig um die Achse des Hohlraums in Form eines Wirbelstroms herum und nach außen über diese eine Oberfläche des Körpers hinweg und quer über die Oberfläche eines Gegenstandes läuft, der im Bereiche des Körpers angeordnet und auf einem Strömungsmittelkissen von der einen Oberfläche getrennt werden kann.

2. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum einen allgemein kreisförmigen Querschnitt hat.

3. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel allgemein tangential relativ zur Wand des Hohlraums in diesen eintritt.

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4. Strömungsmitteilager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Hohlräumen mit Abstand in
Längsrichtung in dem Körper gebildet ist, der eine Schiene zur beweglichen Lagerung eines Gegenstandes während
seiner Bewegung auf ihm entlang bildet.

5. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel ein Gas ist.

6. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel eine Flüssigkeit ist.

7. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel ein Aerosol ist.

8. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel in ihm mitgeführte Feststoffpartikel enthält.

9. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel ein Strömungsmittel zur Durchführung einer vorher festgelegten Oberflächenbehandlung des mit ihm in Berührung kommenden Gegenstandes ist.

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0O. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel brennbar ist.

11. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung in einer Vielzahl von Düsen besteht, die mit Umfangsabstand angeordnet sind, um das Strömungsmittel im wesentlichen tangential mit Bezug auf die den Hohlraum begrenzende Wand heranzuführen.

12. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche des Körpers konkav ist und der Kontur der Oberfläche des Körpers entspricht, der von kreiszylinderförmiger Gestalt ist.

13. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum divergierend nach außen öffnet.

14. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum konvergierend nach außen öffnet.

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15. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Verbindung des den Hohlraum bildenden Mittels und der einen Oberfläche gebildete Rand über einen Teil seiner Länge mit einem ausgenommenen Abschnitt versehen ist, durch den ein Teil des Strömungsmittels derart entweicht, daß es eine Kraft zur Bewegung des Körpers relativ zu der einen Oberfläche ausübt.

16. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Hilf szufuhreinrichtungen, die in Verbindung mit dem Hohlraum angeordnet sind, um ein ergänzendes Strömungsmittel in den Wirbelstrom einzuführen.

17. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hilfsdüse in Verbindung mit dem Hohlraum zum Abziehen einer gesteuerten Menge Strömungsmittel aus dem Hohlraum heraus.

18. Strömungsmittellager nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Schienen, die sich in Längsrichtung mit Abstand voneinander erstrecken, um gleichzeitig den Gegenstand zwischen sich zu lagern.

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19. Strömungsmittellager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dai3 wenigstens ein Teil der Schiene in einer senkrechten Ebene gebogen ist.

20. Strömungsmittellager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Schiene in einer waagerechten Ebene gebogen ist.

21. Strömungsmittellager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Zufuhreinrichtungen eine Quelle unter hohen Druck stehenden Strömungsmittels einschließen, die an einen Luftsauger angeschlossen ist, um ein zweites Strömungsmittel mit sich zu ziehen und dieses in den Hohlraum hinein abzugeben.

22.Strömungsmittellager nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch elektrische Incuktionsheizvorrichtungen, die im Bereiche der Schiene angeordnet sind, um einen Gegenstand auf seinem Weg auf der Schiene entlang zu erwärmen.

23. Strömungsmittollager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Körper in einer solchen Lago benutzt werden, daß die eine Oberfläche jedes dieser

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Körper mit Abstand im wesentlichen parallel der anderen gegenüberliegt, um den Gegenstand beweglich und zum Antrieb zwischen sich zu lagern, wobei der Gegenstand eine langgestreckte Gestalt von unbestimmter Länge hat und zum Antrieb mit einem angetriebenen Körper verbunden ist.

24. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei derartige Körper verwendet werden und so angeordnet sind, daß die eine Oberfläche jedes Körpers im wesentlichen mit parallelem Abstand der anderen gegenüberliegt, um einen Gegenstand beweglich zwischen sich aufzunehmen, der in einem Band besteht, welches auf dem Strömungsmittelkissen gelagert und durch Steuerung der aus jedem der Hohlräume abgegebenen Wirbelströme unter einer vorgegebenen Spannung gehalten wird.

25. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hilfsdüse zur effektiven Drehbewegung eines Körpers während seiner Lagerung auf dem Strömungsmittelkissen.

26. Strömungsmittellager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hilfsdüse zur Erwirkung einer Übersetzungs-

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bewegung eines Körpers während seiner Lagerung auf dem Strömungsmittelkissen.

27· Verfahren zur Lagerung eines Körpers auf einem Strömungsmittelkissen, gekennzeichnet durch die Schaffung einer Lagerfläche mit wenigstens einem Hohlraum, Abgabe eines unter Druck stehenden Strömungsmittels in den Hohlraum hinein derart, daß sich das Strömungsmittel in einem schneckenförmigen Weg in Form eines Wirbelstroms von dem Hohlraum nach außen und über die Lagerfläche hinweg und quer über die Oberfläche des daran angrenzend angeordneten Körpas bewegt, der durch ein Kissen dieses Strömungsmitteln von der Oberfläche getrennt ist.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel eine Behandlungsflüssigkeit ist und bei Berührung mit der Oberfläche des Körpers eine vorgegebene Behandlung durchführt.

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