Druckluftbetriebener Unterdruckerzeuger

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen druckluftbetriebenen Unterdruckerzeuger mit mindestens einer Venturi-Düse wobei die Venturi-Düse einen von der Kreisform abweichenden, insbesondere im Wesentlichen rechteckförmigen Strömungsquerschnitt aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Unterdruckerzeuger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Es sind Ejektoren mit zylindrischen Venturi-Düsen bekannt (US 2004/0052646. Außerdem sind Mehrstufen-Ejektoren mit zylindrischen Venturidüsen bekannt (DE 699 21 627, WO 99/49216, US 6 394 760 B1, DE 44 91 977, WO 01 21961 A1, WO 2006/011760). Daneben sind zylindrische Förderejektoren nach dem Coanda-Prinzip und das planare Coanda-Prinzip zum Greifen (WO 2009/054732 A1) bekannt. Als nachteilig wird angesehen, dass der Bauraum der Unterdruckerzeuger relativ groß ist.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterdruckerzeuger mit einem kleineren Bauraum bereitzustellen.

[0004] Diese Aufgabe wird mit einem Unterdruckerzeuger gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

[0005] Die erfindungsgemäße planare Venturidüse im Unterdruckerzeuger benötigt wesentlich weniger Bauraum und kann zudem auch mehrstufig aufgebaut sein. Die Vorteile werden darin gesehen, dass durch die flächige Bauweise die Bauteile aus flächigen Halbzeugen fertigbar sind, wodurch sie preiswerter herstellbar sind. Durch die geringere Bauhöhe benötigen sie einen geringeren Bauraum. In Verbindung mit Flächensauggreifern können sie ideal an die Fläche angepasst werden.

[0006] Erfindungsgemäß werden die folgenden Ausführungsbeispiele bevorzugt. Ein Unterdruckerzeuger mit einer planaren Venturi-Düse, oder mit einer planaren Venturi-Düse mit Vakuumregelung, wobei die Vakuumregelung einen Vakuum-Sensor und eine Rückschlagklappe aufweist. Es sind auch Mehrstufenejektoren mit mehreren planaren, hintereinander geschalteten Venturi-Düsen realisierbar. Dabei können die Verschlussklappen senkrecht zur Fläche oder in der Fläche, also parallel zu dieser, angeordnet sein.

[0007] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils im Einzelnen als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

[0008] In der Zeichnung zeigen:

Figur 1

einen bekannten Mehrstufenejektor mit zylindrischen Venturi-Düsen und vier Saugstufen Darstellung

Figur 2

aufeinanderfolgender Ansaugzustände mit steigendem Vakuum in der Vakuumkammer und insgesamt abnehmendem Saugvolumenstrom dargestellt gemäß der DE 699 21 627 T2; einen bekannten Mehrstufenejektor mit zylindrischen Venturi-Düsen, drei Saugstufen und zwei Rückschlagklappen, wobei die beiden Klappen geschlossen sind;

Figur 3

einen bekannten flächigen Coanda-Ejektor gemäß der WO 2009/054732 A1;

Figur 4

eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Flächensauggreifers mit einem Mehrstufenejektor aus planaren Venturi-Düsen, wobei die Saugöffnungen und Rückschlagklappen parallel zur Ebene der VenturiDüsen angeordnet sind;

Figur 5

eine Zusammenbau-Ansicht des Flächensauggreifers gemäß Figur 4 mit einem Mehrstufenejektor aus planaren Venturi-Düsen, wobei die Saugöffnungen und Rückschlagklappen parallel zur Ebene der VenturiDüsen angeordnet sind;

Figur 6

einen Mehrstufenejektor mit planaren Venturidüsen und drei Saugstufen, wobei die Saugöffnungen und die Rückschlagklappen senkrecht zur Ebene der Venturi- Düsen liegen und die beiden Rückschlagklappen geschlossen sind; und

Figur 7

den Mehrstufenejektor mit planaren Venturidüsen und drei Saugstufen sowie mit aufgrund einer Strömungssimulation berechneten Strömungslinien.

[0009] Die Figur 1 zeigt einen insgesamt mit 10 bezeichneten Mehrstufenejektor, wie er z.B. aus der DE 699 21 627 T2 bekannt ist. Dieser bekannte Mehrstufenejektor 10 besitzt vier Saugstufen 12 bis 18 mit zylindrischen Venturi-Düsen 20 bis 26. Es sind in den Figuren 1a) bis 1d) aufeinanderfolgende Ansaugzustände mit steigendem Vakuum in der Vakuumkammer 28 und insgesamt abnehmendem Saugvolumenstrom dargestellt. In der Figur 1a) wird Druckluft in Richtung des Pfeils 30 in die erste Venturi-Düse 20 eingeleitet, wodurch Luft aus der Vakuumkammer 28 in Richtung des Pfeils 32 angesaugt wird. Die Druckluft durchströmt auch die Venturi-Düse 22, so dass Luft in Richtung des Pfeils 34 angesaugt wird. Dies geschieht auch bei den Venturi-Düsen 24 und 26, wodurch Luft in Richtung der Pfeile 36 und 38 angesaugt wird. Die Druckluft verlässt den Mehrstufenejektor 10 zusammen mit der angesaugten Saugluft in Richtung des Pfeils 40 über eine Abluftöffnung 42. Die gesamte Saugluft (Pfeile 44) tritt über eine Saugöffnung 46 in den Mehrstufenejektor 10 ein. Es ist erkennbar, dass die Rückschlagklappen 48, 50 und 52 in den Saugstufen 14 bis 18 alle offen sind. Somit herrscht ein hoher Saugvolumenstrom.

[0010] Die Figur 1b) zeigt eine Betriebsstellung des Mehrstufenejektors 10, bei der die Rückschlagklappe 52 geschlossen ist. Ist ein bestimmter Unterdruck in der Vakuumkammer 28 erreicht, dann schließt die Rückschlagklappe 52 selbsttätig, so dass nur noch die über die Saugstufen 12 bis 16 Saugluft in Richtung der Pfeile 32, 34 und 36 angesaugt wird. Der Saugvolumenstrom wird dadurch geringer, jedoch erhöht sich der Unterdruck in der Vakuumkammer 28.

[0011] Die Figur 1c) zeigt eine Betriebsstellung des Mehrstufenejektors 10, bei der zusätzlich die Rückschlagklappe 50 geschlossen ist. Diese Rückschlagklappe 50 schließt, wenn ein noch höherer Unterdruck in der Vakuumkammer 28 erreicht worden ist. Nun wird nur noch die über die Saugstufen 12 und 14 Saugluft in Richtung der Pfeile 32 und 34 angesaugt. Der Saugvolumenstrom wird dadurch noch geringer, jedoch erhöht sich der Unterdruck in der Vakuumkammer 28 weiter.

[0012] Die Figur 1d) zeigt eine Betriebsstellung des Mehrstufenejektors 10, bei der alle Rückschlagklappe 48 bis 52 geschlossen sind. Die Rückschlagklappe 48 schließt bei noch höherem Unterdruck in der Vakuumkammer 28. Nun wird nur noch die über die Saugstufe 12 Saugluft in Richtung des Pfeil 32 angesaugt. Der Saugvolumenstrom wird dadurch noch geringer, was durch die geringe Anzahl an Pfeilen 44 veranschaulicht ist, jedoch kann nun der maximale Unterdruck in der Vakuumkammer 28 erzeugt werden.

[0013] Die Figur 2 zeigt einen Mehrstufenejektor 10 mit drei Saufstufen 12 bis 16 und zwei Rückschlagklappen 48 und 50, die ihre Schließlage einnehmen. Die Druckluft wird über zwei Öffnungen 54 eingeleitet, wohingegen die Abluft aus drei Öffnungen 42 und 56 ausgeleitet wird.

[0014] Die Figur 3 zeigt einen flächigen Coanda-Ejektor 58, wie er aus der WO 2009/054732 A1 bekannt ist. Der Coanda-Ejektor 58 besitzt einen Sandwichaufbau und insbesondere eine Deckplatte 60, eine Bodenplatte 62 und ein Funktionszwischenstück 64. In der Figur 3a) ist der Coanda-Ejektor 58 einstufig ausgebildet, wohingegen der Coanda-Ejektor 58 in der Figur 3b) mehrere parallel geschaltete Stufen aufweist. Die Druckluft tritt in Richtung des Pfeil 30 durch die Öffnung 54 in den Coanda-Ejektor 58 ein und wird tangential über einen Druckluftkanal 65 in den Saugkanal 66 eingeleitet. Dadurch wird Luft in Richtung der Pfeile 44 durch eine gelochte Sauföffnung 46 in der Bodenplatte 62 angesaugt, die den Saugkanal 66 zusammen mit der Druckluft über einen Abluftkanal 67 verlässt. Bei der in der Figur 3b) gezeigten Variante wird Die Druckluft über einen Verteilkanal 68 an mehrere Druckluftkanäle 65 verteilt, so dass sie in insgesamt sechs Saugkanäle 66 aufgeteilt wird. Die Bodenplatte 62 weist nunmehr sechs Saugöffnungen 46 auf, so das ein Werkstück 70 flächig ergriffen werden kann.

[0015] Die Figur 4 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Flächensauggreifers 72 mit einem Mehrstufenejektor 10 aus planaren Venturi-Düsen 20, 22 und 24, wobei die Saugöffnungen 46 und Rückschlagklappen 48, 50 und 52 parallel zur Ebene der Venturi-Düsen 20 bis 24 angeordnet sind. Es ist deutlich erkennbar, dass der Mehrstufenejektor 10 einen Sandwichaufbau aufweist, wobei unterhalb der Deckplatte 60 die Düsenplatte 74 liegt. Dieser folgt eine Stützplatte 76 mit länglichen Öffnungen 78 zur Abstützung der Rückschlagklappen 48, 50 und 52, die in einer Platte 80 liegen. Diese Platte 80 besteht vorzugsweise aus einem Elastomer und ist durch eine omega-förmige (Ω-förmige) Schnittlinie mit zungenartigen oder löffelförmigen Ventilzungen versehen. Unterhalb dieser Platte 80 befindet sich eine die Saugöffnungen aufweisende Platte 82, an deren Unterseite ein Rahmen 84 anliegt, über welchen ein Saugraum 86 zwischen der Platte 82 und einer Lochplatte 88 gebildet wird. Die Platten 60, 74, 76, 82, 82 und 88 bestehen vorzugsweise aus Metall, wobei der Rahmen aus Metall oder einem Dichtmaterial aus Kunststoff bestehen kann. Alle Platten können gestanzt oder lasergeschnitten sein.

[0016] Die Figur 5 zeigt eine Zusammenbau-Ansicht des Flächensauggreifers 72 gemäß Figur 4 mit dem Mehrstufenejektor 10 mit den planaren Venturi-Düsen 20, 22 und 24, wobei die Saugöffnungen 46 und Rückschlagklappen 48, 50 und 52 parallel zur Ebene der Venturi-Düsen 20, 22 und 24 angeordnet sind. Es ist deutlich der schlanke Aufbau mit geringer Höhe erkennbar. Durch den rechteckförmigen Querschnitt der Venturidüsen 20, 22 und 24 wird die Abdeckung der Düsenplatte 74 mit einfachen Platten ermöglicht.

[0017] Die Figur 6 zeigt einen Mehrstufenejektor 10 mit planaren Venturidüsen 20, 22 und 24 und drei Saugstufen 12, 14 und 16, wobei die Saugöffnungen 46 und die Rückschlagklappen 48 und 50 in der die Venturidüsen 20, 22 und 24 aufweisenden Ebene der Düsenplatte 74 liegen und die beiden Rückschlagklappen 48 und 50 geschlossen sind. Diese Rückschlagklappen 48 und 50 sind an einer separaten Platte 80 vorgesehen oder in die Saugstufen 14 und 16 integriert, insbesondere in Nuten 90 (Figur 7) eingesetzt und stellen sich ab einem bestimmten Unterdruck auf und verschließen die Ansaugöffnung, wenn der Saugvolumenstrom einen Schwellwert unterschreitet.

[0018] In der Figur 7 ist der Strömungsverlauf der Druckluft und der Saugluft dargestellt, wenn die Rückschlagklappen 48 und 50 geöffnet sind. Die Düsenplatte 74 kann ebenfalls gestanzt oder mittels eines Laser hergestellt werden. Der Aufbau ist bei diesem Ausführungsbeispiel noch flacher. Durch den rechteckförmigen Querschnitt der Venturidüsen 20, 22 und 24 wird die Abdeckung der Düsenplatte 74 mit einfachen Platten ermöglicht.

Ansprüche

1. Druckluftbetriebener Unterdruckerzeuger mit mindestens einer Venturi-Düse (20 bis 26), dadurch gekennzeichnet, dass die Venturi-Düse (20 bis 26) einen von der Kreisform abweichenden, insbesondere im Wesentlichen rechteckförmigen oder unrunden, z.B. ovalen oder elliptischen Strömungsquerschnitt aufweist.

2. Unterdruckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt zur Prozessüberwachung mit einem Drucksensor oder Strömungssensor strömungsverbunden ist.

3. Unterdruckerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Ansaugquerschnitt verschließende Rückschlagklappe (48 bis 52) vorgesehen ist.

4. Unterdruckerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Venturi-Düsen (20 bis 26) hintereinander geschaltet sind.

5. Unterdruckerzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftstrom des Ausgangs der einen, stromaufwärts liegenden Venturi-Düse (20 bis 24) als Treibluftstrom für den Eingang der anderen, stromabwärts liegenden Venturi-Düse (22 bis 26) verwendet wird.

6. Unterdruckerzeuger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Venturi-Düsen (20 bis 26) einzeln zu- und/oder abschaltbar sind.

7. Unterdruckerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt der stromabwärts liegenden Venturi-Düse (22 bis 26) größer ist, als der Strömungsquerschnitt der stromaufwärts liegenden Venturi-Düse (20 bis 24).

8. Unterdruckerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abblasvorrichtung vorgesehen ist.

9. Unterdruckerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abblasvorrichtung ein beweglicher Kolben mit rechteckförmiger, kreisrunder oder unrunder, z.B. ovaler oder elliptischer Kolbenfläche vorgesehen ist.

10. Unterdruckerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Venturi-Düse (20 bis 26) mit einem rechteckförmigen Strömungsquerschnitt vorgesehen ist, die einen Flächensauggreifer (72) betreibt.

11. Unterdruckerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Venturi-Düse (20 bis 26) einen rechteckförmigen Außenquerschnitt aufweist.

12. Unterdruckerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Sandwichaufbau besitzt und von wenigstens zwei, parallel zueinander liegenden Platten (60, 74, 76, 80, 82, 84, 88) gebildet wird, deren einander zugewandten Seiten die den Unterdruckerzeuger bildenden Erhebungen und Vertiefungen aufweisen.

Zeichnung