(57)【要約】  本発明は、ベルカップを取り付けるための取り付けオプションを有する回転可能に実装されたタービンシャフト（１７）と、複数のタービン翼を有する少なくとも１つの駆動タービンホイールと、を有する、回転アトマイザーの駆動タービン（１０）用のタービンローター（１７）に関連し、駆動タービンホイールのタービン翼は、タービンローターを駆動させるために、運転中にそれらの上を流れる駆動流体を有する。タービン翼の上を流れる駆動流体の軸流に合わせて駆動タービンホイールが設計されることが提案されている。本発明はまた、斬新な駆動タービンの個々の構成部品だけでなく、そのようなタービンローターおよび完成品の回転アトマイザーを有する完成品の駆動タービン（１０）をも含む。【選択図】図３
2013527793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転アトマイザー（３８）の駆動タービン（１、１０）用のタービンローター（１７、２５、２６、２７）であって、
ａ）ベルカップ（３、３９）を取り付ける取り付けオプションを有する回転可能に支持されたタービンシャフト（２、１７）と、
ｂ）複数のタービン翼（３４）を有する少なくとも１つの駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）と、
を備え、
前記タービンローター（１７、２５、２６、２７）を駆動させるために、前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の前記タービン翼（３４）が、運転中に前記タービン翼（３４）の上を流れる駆動流体を有し、
ｃ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が、前記タービン翼（３４）の上の前記駆動流体の軸流に合わせて設計された、
ことを特徴とするタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項２】
ａ）複数の駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が連なって軸方向に配置され、
個々の前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）のそれぞれが、タービン翼の上の前記駆動流体の軸流に合わせて設計された複数の前記タービン翼（３４）を有し、および／または、
ｂ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が、一定の駆動長さを超えて軸方向に一緒に延び、一定の外径を有するタービン筐体（１１）内に配置され、
前記タービン筐体（１１）の外径と、前記駆動長さとの比が、０．４、０．５、０．６または０．６２５よりも大きく、および／または、１、０．９、０．８または０．７８０よりも小さく、および／または、
ｃ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が、一定の駆動長さを超えて軸方向に一緒に延び、所定の最大外径を有する固定子リング（７、８、２８、２９）によって取り囲まれ、
前記固定子リング（７、８、２８、２９）の外径と、前記駆動長さとの比が、０．４より大きく、および／または、０．５より小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項３】
ａ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の前記タービン翼（３４）が、放射状の内側刃先と、放射状の外側刃先との間に、放射方向に一定の翼高を有し、
ｂ）前記刃高が、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍよりも大きく、および／または、６０ｍｍ、５０ｍｍ、２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍよりも小さく、および／または、
ｃ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が異なる刃高を有し、前記刃高が、流れの方向に、および／または、前記回転アトマイザー（３８）の噴霧方向とは反対向きに増大し、および／または、
ｄ）これを行うために、前記駆動流体が、前記回転アトマイザー（３８）の前記噴霧方向とは反対向きに前記タービン翼（３４）上を流れるように、前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の前記タービン翼（３４）が設計され、または、
ｅ）これを行うために、前記駆動流体が、前記回転アトマイザー（３８）の前記噴霧方向に向けて前記タービン翼（３４）上を流れるように、前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の前記タービン翼が設計される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項４】
ａ）一方における前記タービン翼（４〜６、２５〜２７）の前記翼高と、他方における前記タービンシャフト（２、１７）の直径との間の一定の比を備え、前記比が、０．０１、０．０１２または０．０１５よりも大きく、および／または、３、２．５、２、１．５、１または０．５よりも小さく、および／または、
ｂ）前記翼の一定の基本直径を備え、前記翼の前記基本直径が一定であり、および／または、
ｃ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の一定の翼密度を備え、前記翼密度が、駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）あたり１５、１７または１９タービン翼（３４）よりも大きく、および／または、駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）あたり８０、７０または６０タービン翼（３４）よりも小さく、および／または、
ｄ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が異なる翼密度を有し、および／または、
ｅ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の前記翼密度が、流れの方向に、ある駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）から次の駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）に向けて増大し、または、
ｆ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の前記翼密度が、流れの方向とは反対方向に、ある駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）から次の駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）に向けて増大する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項５】
ａ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が、前記タービンシャフト（２、１７）に着脱可能に配置された単一部位のリングまたは複数部位のリングとして設計され、および／または、
ｂ）前記タービンシャフト（２、１７）の前記リングが、具体的には、圧入または熱焼き嵌めによって、それにクランプされ、および／または、
ｃ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の前記タービン翼（３４）が、創成的な製造プロセスによって作られ、および／または、
ｄ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）と前記タービンシャフト（２、１７）とが、具体的には、前記タービンシャフト（２、１７）の利用されていない部分の材料機械加工によって、一体物に形成された、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項６】
ａ）ブレーキタービンホイール（１８）に複数のタービン翼（３４）が設けられ、前記タービンローターを停止させるために、前記ブレーキタービンホイール（１８）の前記タービン翼（３４）が、運転中にそれらの上を流れるブレーキ流体を有し得る、および／または、
ｂ）前記ブレーキタービンホイール（１８）が、前記ブレーキ流体の放射状の流れに合わせて設計され、および／または、
ｃ）前記ブレーキタービンホイール（１８）が、ペルトンタービンホイールであり、および／または、
ｄ）前記ブレーキタービンホイール（１８）が、２つの軸受点（３２、３３）の間、または、前記軸受点（３２、３３）の外側で、軸方向に配置され、および／または、
ｅ）前記ブレーキタービンホイール（１８）が、前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）よりも著しく大きい直径を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項７】
前記駆動タービンホイールおよび／または前記ブレーキタービンホイール（１８）のタービン翼（３４）のそれぞれが、
ａ）対称なプロファイル、または、
ｂ）準対称なプロファイル、または、
ｃ）Ｓストロークプロファイル、または、
ｄ）テーパプロファイル、
を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項８】
ａ）前記駆動タービンホイールおよび／または前記ブレーキタービンホイール（１８）の前記タービン翼（３４）のそれぞれが、前記タービンローターの回転軸（３７）に対して一定の入口角度（αＩＮ）をもって並べられた前縁（３５）を有し、および／または、
ｂ）前記駆動タービンホイールおよび／または前記ブレーキタービンホイール（１８）の前記タービン翼（３４）のそれぞれが、前記タービンローターの回転軸（３７）に対して一定の出口角度（αＯＵＴ）をもって並べられた後縁（３６）を有し、および／または、
ｃ）前記入口角度（αＩＮ）と前記出口角度（αＯＵＴ）との和が、９０°、１００°または１１０°よりも大きく、および／または、１６０°、１５０°または１４５°よりも小さく、および／または、
ｄ）±１０°または±５°の許容差範囲を伴って、前記出口角度（αＯＵＴ）が前記入口角度（αＩＮ）と等しく、および／または、
ｅ）前記出口角度（αＯＵＴ）が、５５°、６０°または６５°よりも大きく、および／または、８５°、８０°または７５°よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項９】
ａ）斬新な前記タービンローターが、以下の公式を用いて計算され得る一定な固有の回転速度ｎＳを有し、
ｎＳ＝（ω・Ｖ０．５）／ｅ０．７５
Ｖ：入口における体積流量率（ｍ３／秒）
ｅ：固有の仕事（Ｊ／ｋｇ）
ω：回転速度（ラジアン／秒）
ｂ）前記固有の回転速度ｎＳが、０．４または０．３よりも小さく、および／または、０．０７または０．１よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項１０】
ａ）前記タービンシャフト（２、１７）が、ベアリング内に、いずれの場合にも、前記タービンシャフト（２、１７）を回転可能に実装するための複数の軸受点（３２、３３）を有し、
ｂ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が、両方の軸受点（３２、３３）の間に軸方向に配置された、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項１１】
ａ）前記タービンシャフト（２、１７）の前記軸受点（３２、３３）のそれぞれが、軸方向に一定の軸受長さを有し、
ｂ）前記タービンシャフト（２、１７）が一定のシャフト径を有し、
ｃ）前記軸受長さが、前記シャフト径との特定の比にあり、
ｄ）前記比が、０．６、０．７または０．８よりも大きく、および／または、１．４、１．３または１．２よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項１２】
ａ）前記タービンシャフト（２、１７）が、中空であり、かつ、２つのメインニードルおよび２つの返しを伴う塗料チューブを収容するのに十分なシャフト内径を有し、および／または、
ｂ）前記タービンシャフト（２、１７）が、中空であり、かつ、二成分材料用の２つの混合要素を収容するのに十分なシャフト内径を有し、および／または、
ｃ）前記タービンシャフト（２、１７）が、中空であり、かつ、１８ｍｍ、１９ｍｍまたは２０ｍｍよりも大きな、および／または、２２ｍｍ、２１ｍｍまたは２０ｍｍよりも小さなシャフト内径を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項１３】
ａ）前記軸受点（３２、３３）が、３ｃｍ、６ｃｍまたは１０ｃｍよりも大きな、それらの間の軸方向の距離を有し、および／または、
ｂ）前記タービンシャフト（２、１７）が、軸方向において、１５ｃｍ、１４ｃｍまたは１３ｃｍよりも短い、
ことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のタービンローター（１７、２５、２６、２７）を有する、回転アトマイザー（３８）用の駆動タービン（１、１０）。
【請求項１５】
ａ）一方における前記駆動タービンの機械的駆動力と、他方における供給された前記駆動流体の体積流量との間の比としての一定な固有の機械的駆動力を有し、前記固有の機械的駆動力が、０．６Ｗ・分／Ｎｌ、０．７Ｗ・分／Ｎｌ、０．８Ｗ・分／Ｎｌまたは０．９Ｗ・分／Ｎｌよりも大きく、および／または、
ｂ）一方における前記駆動タービンの機械的駆動力と、他方における前記駆動タービン（１、１０）の質量との間の比としての一定な固有の機械的駆動力を有し、前記比が、０．７Ｗ／ｇ、０．８Ｗ／ｇ、０．９Ｗ／ｇまたは１Ｗ／ｇよりも大きく、および／または、２Ｗ／ｇ、１．７Ｗ／ｇ、１．６Ｗ／ｇまたは１．５Ｗ／ｇよりも小さく、および／または、
ｃ）一方における前記駆動タービンの機械的駆動力と、他方における前記駆動タービン（１、１０）用に必要とされる構造スペースとの間の比としての一定な固有の機械的駆動力を有し、前記比が、１．５Ｗ／ｃｍ３、２Ｗ／ｃｍ３、１．５Ｗ／ｃｍ３よりも大きく、および／または、１０Ｗ／ｃｍ３、６Ｗ／ｃｍ３、４．５Ｗ／ｃｍ３よりも小さく、および／または、
ｄ）１０００Ｗ、１２００Ｗ、１３００Ｗまたは１４００Ｗよりも大きく、および／または、１００ｋＷ、５０ｋＷ、２５ｋＷ、１０ｋＷ、５ｋＷまたは２ｋＷよりも小さい機械的駆動力を有し、および／または、
ｅ）具体的には、４００００ｒｐｍ以上６００００ｒｐｍ以下の回転速度、および、８００Ｎｌ／分以上１２００Ｎｌ／分以下の前記駆動流体の体積流量に対する５０％、６０％または７０％よりも大きな熱効率を有し、および／または、
ｆ）一方における機械的駆動力と、他方における前記入口と前記出口との間の圧力差との間の比としての、０．１、０．２、０．３または０．４Ｗ／ｍｂａｒよりも大きな一定な固有の機械的駆動力を有する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の駆動タービン（１、１０）。
【請求項１６】
ａ）前記駆動流体を偏向させるために前記駆動タービン（１、１０）が偏向リング（９、１４）を有し、具体的には前記回転アトマイザー（３８）の前記噴霧方向に対して直角方向に前記駆動流体が前記偏向リング（９、１４）に横方向に入り、かつ、前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）の上を流れるために、前記偏向リング（９、１４）から前記回転アトマイザー（３８）の前記噴霧方向とは反対方向に出る、および／または、
ｂ）前記駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）が環状の貫流断面を有し、前記偏向リング（９、１４）が、前記環状の貫流断面の全体にわたって均等に前記駆動流体を分配し、および／または、
ｃ）前記偏向リング（９、１４）は、統合された、および／または、一体物として成型された固定子を有し、および／または、
ｄ）前記偏向リング（９、１４）と、前記ベルカップ（３、３９）までの前記タービンシャフト（２、１７）との間の環状ギャップを封止するために、前記偏向リング（９、１４）が、封止部を作る、または、別個の封止部を包含する、
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の駆動タービン（１、１０）。
【請求項１７】
ａ）タービン筐体（１１）と、
ｂ）前記回転アトマイザー（３８）によって放出される前記噴霧ジェットを形成するために、ガイド空気リングにガイド空気を供給する少なくとも１つのガイド空気ラインと、
を備え、
前記ガイド空気ラインが、少なくとも部分的には、前記タービン筐体（１１）を貫通する、
ことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の駆動タービン（１、１０）。
【請求項１８】
ａ）前記タービンローターの回転可能な実装用の軸受ユニットと、
ｂ）中空の前記タービンシャフト（２、１７）の中に突き出し、かつ、具体的にはねじ止めによって前記軸受ユニットに固定される、塗布される前記コーティング材料を供給するための塗料チューブ、および／または、
ｃ）中空の前記タービンシャフト（２、１７）内で前記塗料チューブをセンタリングするための調節可能なセンタリング装置、
を備える、
ことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の駆動タービン（１、１０）。
【請求項１９】
ラジアルベアリング（１３）、および／または、前記偏向リング（９、１４）、および／または、前記タービンローターの一部を収容するための中間スリーブ（１２）を備える、
ことを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の駆動タービン（１、１０）。
【請求項２０】
ａ）タービン筐体（１１）が設けられ、前記中間スリーブ（１２）が金属、具体的にはアルミニウム、から作られている一方、前記タービン筐体（１１）がプラスチック製であり、および／または、
ｂ）前記中間スリーブ（１２）が前記偏向リング（９、１４）に前記駆動流体を供給し、および／または、
ｃ）前記中間スリーブ（１２）が前記駆動流体を偏向させ、前記駆動流体が前記噴霧方向に向けて前記中間スリーブ（１２）に入り、かつ、横方向、具体的には前記中間スリーブ（１２）から内側に向けて、前記噴霧方向に対して直角な方向に向かって出て、前記偏向リング（９、１４）に向かって通過する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の駆動タービン（１、１０）。
【請求項２１】
複数の案内翼を有する少なくとも１つの固定子リング（７、８、２８、２９）を備え、
前記固定子リング（７、８、２８、２９）が、環状に前記タービンシャフト（２、１７）を取り囲み、かつ、静止状態で配置される、
ことを特徴とする請求項１４乃至２０のいずれか１項に記載の駆動タービン（１、１０）。
【請求項２２】
ａ）前記駆動タービン（１、１０）を、前記駆動タービン（１、１０）が実装される回転アトマイザー（３８）と、機械的かつ流体的に接続するために、前記駆動タービン（１、１０）に軸受フランジ（２０）が取り付けられ、および／または、
ｂ）前記軸受フランジ（２０）が、接続側にある第一の接続水平面（Ｅ１）と、第二の接続水平面（Ｅ２）と、を有し、および／または、
ｃ）前記軸受フランジ（２０）の前記第一の接続水平面（Ｅ１）が、前記第二の接続水平面（Ｅ２）と軸方向に間隔を有し、および／または、
ｄ）前記軸受フランジ（２０）の前記第一の接続水平面（Ｅ１）が近位に配置され、かつ、前記第二の接続水平面（Ｅ２）が遠位に配置され、および／または、
ｅ）前記軸受フランジ（２０）の前記第一の接続水平面（Ｅ１）が、供給される空気、具体的には、ガイド空気、駆動空気、ベアリング空気およびブレーキ空気用の全ての供給空気接続部（ＬＬ１〜ＬＬ３、ＭＬ１〜ＭＬ２、ＢＲ１、ＭＬＬ１）を包含し、および／または、
ｆ）前記軸受フランジ（２０）の前記第二の接続水平面（Ｅ２）が、空気の戻りフロー用の全ての排気空気接続部（ＡＬ＿ＭＬＬ１、ＡＬ＿ＭＬ、ＡＬ＿ＢＲ１）を包含し、および／または、
ｇ）前記軸受フランジ（２０）の前記第一の接続水平面（Ｅ１）が主としてリング形状に形成され、前記供給空気接続部（ＬＬ１〜ＬＬ３、ＭＬ１〜ＭＬ２、ＢＲ１、ＭＬＬ１）が、リング上にあるリングの前面に配置され、および／または、
ｈ）前記第二の接続水平面（Ｅ２）内の前記排気空気接続部（ＡＬ＿ＭＬＬ１、ＡＬ＿ＭＬ、ＡＬ＿ＢＲ１）が、前記第一の接続水平面（Ｅ１）のリング内の中央部に主として配置され、および／または、
ｉ）前記軸受フランジ（２０）の前記第二の接続水平面（Ｅ２）が、回転防止および塗料チューブのセンタリングのための、前記塗料チューブ側に実装された、フェザーキー（ＰＦ）を収容するフェザーキー溝を有し、および／または、
ｊ）前記軸受フランジ（２０）の前記第二の接続水平面（Ｅ２）に、塗料チューブを固定するための少なくとも１つのスレッドの組（ＧＷＥ＿Ｔ、ＧＷＥ＿ＦＲ）が取り付けられ、および／または、
ｋ）前記軸受フランジ（２０）の前記第二の接続水平面（Ｅ２）が、その遠位側に基本的に平坦な接触面を有し、および／または、
ｌ）前記軸受フランジ（２０）に、具体的には前記第二の接続水平面において、前記駆動タービンの前記回転速度を検出するための光導波路を通して供給するための、少なくとも１つのフィードスルーボア（ＬＷＬ）が取り付けられ、および／または、
ｍ）ブレーキ空気および／またはベアリング空気用の前記排気空気接続部（ＡＬ＿ＭＬＬ１、ＡＬ＿ＢＲ１）が、他の前記排気空気接続部（ＡＬ＿ＭＬ）に対して放射状外側にずれていて、および／または、
ｎ）前記駆動空気用の前記排気空気接続部（ＡＬ＿ＭＬ）が、好ましくは、他の前記排気空気接続部（ＡＬ＿ＭＬＬ１、ＡＬ＿ＢＲ１）よりも、顕著に大きな断面積を有し、および／または、
ｏ）前記駆動タービンを位置決めするために、前記軸受フランジの前記第一の接続水平面（Ｅ１）に、軸方向に整列して並べられたピン、および／または、そのような整列したピン用の軸方向に並べられた位置決めボアホールが取り付けられ、および／または、
ｐ）前記排気空気接続部（ＬＬ１〜ＬＬ３、ＭＬ１〜ＭＬ２、ＢＲ１、ＭＬＬ１）および／または前記排気空気接続部（ＡＬ＿ＭＬＬ１、ＡＬ＿ＭＬ、ＡＬ＿ＢＲ１）が軸方向の封止部によって封止される、
ことを特徴とする請求項１４乃至２１のいずれか１項に記載の駆動タービン（１、１０）。
【請求項２３】
請求項１９または２０に記載の、単一部品としての、中間スリーブ（１２）、軸受ユニット、駆動タービンホイール（４〜６、２５〜２７）、偏向リング（９、１４）、固定子リング（７、８、２８、２９）または軸受フランジ（２０）。
【請求項２４】
請求項１４乃至２１のいずれか１項に記載の駆動タービン（１、１０）を有する回転アトマイザー（３８）。
【請求項２５】
回転アトマイザー（３８）を駆動させるための軸流タービンの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転アトマイザータービンを駆動させるためのタービンローター、および、そのようなタービンローターを伴う駆動タービンや、ベアリングユニット、中間スリーブ、偏向リングおよび固定子リングのような回転アトマイザーのさらなる構成部品に関連する。
【背景技術】
【０００２】
車両部品塗装用の現代の塗装装置においては、回転アトマイザーが塗布機器としてたいていは用いられ、それは塗布要素としてのベルカップを有する。これは従来技術によって既知である。従来の回転アトマイザー用の駆動は、たいてい、圧縮空気によって吹き出される駆動タービンを用いた空圧式であり、駆動タービンはラジアルタービンとして形成される。これは、駆動流体として作用する圧縮空気が、ベルカップの回転軸に対して放射状である平面において、駆動タービンのタービン翼の上を流れることを意味する。回転アトマイザーを駆動させるためのラジアルタービンの使用によって、適度に大きな直径を有する駆動タービンホイールが用いられるといった方法で、要求される駆動トルクに到達し得るという長所がもたらされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、回転アトマイザーを駆動させるためにラジアルタービンを使用することの短所は、限られた駆動力によって、８０００ｒｐｍ〜８００００ｒｐｍの範囲の毎分回転数における適切な細かい霧化のために６５０ワットを超えることがほとんど起こり得ず、それによって、塗料の出力速度が約１０００ｍｌ／分の値に限られることである。ラジアルタービンのこの基本的な短所はまた、ラジアルタービンのサイズを増大させることによっては取り除かれ得ない。なぜなら、スペースと重量を考慮に入れると、これは可能ではないからである。また、駆動空気の圧力レベルまたは空気スループットを増大させることによって可能な限り最大限の駆動力における増大を達成することも現実的に可能ではない。なぜなら、これによって、極めて大きな投資または運転コストが必要になるだろうからである。
【０００４】
それゆえに、本発明の目的は、回転アトマイザータービンの、可能な限り最大限な駆動力を増大させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本目的は、独立項に係る本発明に係るタービンローターによって実現される。本発明はさらに、本発明に係るそのようなタービンローターを有する完成品の駆動タービンをも備える。さらに、本発明はまた、中間スリーブ、軸受ユニット、駆動タービンホイール、偏向リングおよび固定子リングのような、本発明に係る適合された回転アトマイザーのさらなる構成部品をも備える。
【０００６】
本発明は、駆動流体（たとえば圧縮空気）が駆動タービンホイール軸のタービン翼の上を軸方向に、すなわちベルカップの回転軸に対して平行な方向に流れるという、回転アトマイザーを駆動させるために軸流タービンを用いる一般的な技術的な教示を包含する。
【０００７】
本発明は、それゆえに、ベルカップを取り付けるために、取り付けオプションを有する回転可能に実装されたタービンシャフトを有するタービンローターを備える。タービンシャフトにベルカップを実装するための１つのオプションは、従来技術によって知られている、ベルカップシャフトとしても機能するタービンシャフトにベルカップがねじ込まれることである。ベルカップシャフトとしても機能するタービンシャフトにベルカップを実装するためのもう１つのオプションは、たとえば、独国特許出願公開第１０２００９０３４６４５号明細書に記載されているように、接続部をクランプする、または、接続部をラッチすることによって、ベルカップがタービンシャフトに固定されることであり、本特許出願の内容が、タービンシャフトへのベルカップの実装に関する上記記載に完全に加えられるべきである。しかしながら、本発明は、タービンシャフトへのベルカップの実装に関する上述の例に限定されるものではなく、むしろ実装のための他のシステムが基本的に許容される。
【０００８】
さらに、本発明に係るタービンローターは、複数のタービン翼を有する少なくとも１つの駆動タービンホイールを有し、タービンローターを駆動させるために、駆動タービンホイールのタービン翼は、運転中にそれらの上を流れる駆動流体（たとえば、圧縮空気）を有する。ここで重要な点は、駆動タービンホイールからタービンシャフトへトルクを伝達することを可能にするために、駆動タービンホイールが、ねじれが防止された方法で、タービンシャフトと接続されることである。これを行う１つのオプションは、タービンシャフトと駆動タービンホイールとを、１つの部品として、一体物に製造することである。代わりに、駆動タービンホイールとタービンシャフトとが別の部品であり、お互いにねじれが防止された方法で単に接続されるということもまた、本発明の範疇に入り得る。
【０００９】
本発明は、それゆえに、タービン翼の上の駆動流体の軸流に合わせて設計された駆動タービンホイールをもたらす。これと対照的に、従来のラジアルタービンの駆動タービンホイールは、タービン翼の上の駆動流体の放射状の流れに合わせて設計されている。
【００１０】
本発明に係る軸流タービンは、きちんと連なって並べられた（ステージ）より多くの駆動タービンホイールを有し得るので、従来のラジアルタービンの原理から軸流タービンの本発明に係る原理へのこの発展によって、可能な限り最大限の駆動力の増加が有利に可能となる。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様においては、それゆえに、タービンローターに、軸方向にきちんと連なって並べられた多くの数（例：２、３、４または５）の駆動タービンホイールが取り付けられ、個々の駆動タービンホイールのそれぞれが、タービン翼の上の駆動流体（たとえば圧縮空気）の軸流に合わせて設計された複数のタービン翼を有する。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様においては、駆動タービンホイールは、一定の駆動長さを越えて軸方向に一緒に延び、一定の外径を有するタービン筐体内に配置され、一方におけるタービン筐体の外径と、他方における駆動長さとの間の比は、好ましくは、０．４〜０．６よりも大きく、および／または、０．７８〜１よりも小さい。しかしながら、タービン筐体の寸法に関して、本発明は、上述の例示の数値に限定されるものではなく、基本的に、他の寸法でも実現され得る。
【００１３】
さらに、駆動タービンホイールが好ましくは一定の最大限の外径を有する固定子リングによって取り囲まれ、一方における固定子リングの外径と、他方における駆動長さとの間の比が、好ましくは０．４〜０．５の範囲内にあることにも言及されるべきである。しかしながら、固定子リングの寸法に関して、本発明は、上述の例示の数値に限定されるものではなく、基本的に、他の寸法でも実現され得る。
【００１４】
本発明に係るタービンローターに関して、駆動タービンホイールの個々のタービン翼は、放射方向に一定の翼高を有し、この接続部において、一方における放射状の内側刃先と放射状の外側刃先との間で翼高が計測される。ここで、翼高は好ましくは０．５〜５０ｍｍの範囲であるが、本発明は、基本的に、翼高に関して他の数値によっても実現され得る。
【００１５】
軸方向にきちんと連なって並べられた複数の駆動タービンホイールを有する上述の実施態様に関して、個々の駆動タービンホイールは異なる翼高を有し、流れの方向において、および／または、回転アトマイザーの噴霧方向とは反対方向において、翼高が増加し得る。
【００１６】
さらに、駆動流体（たとえば圧縮空気）が回転アトマイザーの噴霧の方向とは反対方向に向けてタービン翼の上を流れるように、本発明の好ましい実施態様における駆動タービンホイールの翼高が設計されることにも言及されるべきである。それゆえに、ここで、駆動流体は、最初は駆動タービンのロボット側から駆動タービンのベルカップ側に導かれ、次に、駆動流体が軸流タービンを通って噴霧の方向とは反対向きに流れるように１８０°偏向される。
【００１７】
しかしながら、本発明の範疇において、回転アトマイザーの噴霧の方向に向けて駆動流体が軸流タービンを通って流れ、そして、駆動流体の偏向が必要ではないことも基本的に可能である。
【００１８】
駆動タービンホイールの個々のタービン翼に関する既述された翼高は、好ましくは、タービンシャフトの直径に対する特定の比の中に入り、０．０１〜２．５または０．０１５〜０．５の比が有利であることが証明されている。しかしながら、翼高の寸法に関して、本発明は、上述の例示の数値に限定されるものではなく、基本的に、翼高に関する他の数値でも実現され得る。
【００１９】
さらに、好ましい実施態様における個々のタービン翼は、好ましくは、翼の一定の基本直径を有し、これは、翼先と回転軸との間の距離である。しかしながら、別の方法として、近接する駆動タービンホイールの翼の基本直径が異なることも可能である。たとえば、流体力学の観点から望ましい、流れの方向における貫流断面積が増大するように、翼の基本直径が、流れの方向において、駆動ホイールを経るたびに減少し得る。
【００２０】
さらに、本発明の好ましい態様においては、設けられた駆動タービンホイールの一定の翼密度があり、たとえば、翼密度は、駆動タービンホイールあたり２０〜６０タービン翼の範囲であり得る。個々の駆動タービンホイールの翼密度は本構造において異なり得て、駆動タービンホイールの翼密度は、流れの方向において、駆動タービンホイールを経るごとに増加し得る。しかしながら、代わりに、駆動タービンホイールの翼密度が、流れの方向とは反対方向において、駆動タービンホイールを経るごとに増加することも可能である。さらに、軸流タービンの異なる駆動タービンホイールが同じ翼密度を有することも可能である。
【００２１】
本発明の好ましい実施態様においては、タービンシャフトに着脱可能に配置された単一部品または複数部品のリングとして、駆動タービンホイールが形成される。たとえば、リングとして形成された駆動タービンホイールは、具体的には、圧入または熱焼き嵌めによって、タービンシャフトにクランプされ得る。
【００２２】
さらに、駆動タービンホイールのタービン翼が、創成的な製造方法によって製造され得て、これらのタイプの創成的な製造方法は「急速プロトタイピング法」のキーワードの下でも知られているということにも言及されるべきである。
【００２３】
さらに、従来技術から知られているように、できるだけ素早く回転アトマイザーを停止させるために、本発明に係る軸流タービンは、好ましくはブレーキタービンホイールをも有する。この趣旨で、タービンローターを停止させるために、本発明に係るブレーキタービンホイールは、運転中にタービン翼の上を流れるブレーキ流体（たとえば、圧縮空気）を有し得る複数のタービン翼を有する。ブレーキタービンホイールの個々のタービン翼は、好ましくは、従来のブレーキタービンホイールに関するケースのように、タービン翼の上のブレーキ流体（たとえば圧縮空気）の放射状の流れに合わせて設計される。たとえば、ブレーキタービンホイールは、それゆえに、ペルトンタービンホイールとして形成され得る。
【００２４】
この場合、ブレーキタービンホイールは、タービンシャフトの２つの軸受点の間に、軸方向に配置され得る。しかしながら、代わりに、ブレーキタービンホイールが、タービンシャフトの両方の軸受点の外側に、軸方向に向けて配置されることも可能である。
【００２５】
ブレーキタービンホイールが、好ましくは、駆動タービンホイールよりも極めて大きな直径を有することにも言及されるべきである。適度に大きなブレーキトルクが生成され得るために、これは望ましいことである。
【００２６】
駆動タービンホイールまたはブレーキタービンホイールの個々のタービン翼の翼プロファイルに関して、本発明の範囲内に多くのオプションがある。たとえば、タービン翼は、例を挙げるだけでも、対称または準対称なプロファイル、反り返った後縁またはテーパ状のプロファイルを有し得る。
【００２７】
しかしながら、本発明の好ましい実施態様においては、タービン翼は、一定の好ましい形状を有する。そのため、従来技術においては、約６０°の入口角が通常である一方、個々のタービン翼が、好ましくは、６５°〜７５°の範囲の入口角を有する。他方、タービン翼の出口角は、好ましくは、±１０°または±５°の許容差範囲をもって、入口角と等しい。他方、タービン翼の出口角は、好ましくは５５°〜７５°の範囲に入る。これは、好ましい実施態様においては、入口角と出口角との和が１１０°〜１４５°の範囲に入ることを意味する。
【００２８】
さらに、本発明に係るタービンローターは、以下の公式を用いて計算され得る一定な固有の回転速度ｎｓを有することにも言及されるべきである。
ｎｓ＝（ω・Ｖ０．５）／ｅ０．７５
Ｖ：入口における体積流量率（ｍ３／秒）
ｅ：固有の仕事（Ｊ／ｋｇ）
ω：回転速度（ラジアン／秒）
【００２９】
ここで、従来の軸流タービンの固有の回転速度がたいてい０．５〜１の範囲である一方、固有の回転速度ｎｓが好ましくは０．１〜０．３の範囲に入ることに言及する必要がある。
【００３０】
本発明に係るタービンローターに関して、タービンシャフトは、ベアリングにタービンシャフトを回転可能に実装するために複数の軸受点を有し、軸受点は、たとえば、特別に硬化され得る。ここで、駆動タービンホイールは、好ましくは、両方の軸受点の間に、軸方向に配置される。これによって、軸受点の間に大きな軸方向の距離を取ることが有利に可能となり、同様に、強くて増加された傾動剛性を有利に得る。これによって、塗装ロボットによる回転アトマイザーの取り扱いに対する極めて高いロボットの加速度能力値を得ることができ、およびそれゆえに、非線型塗装経路に対するより大きな塗装速度も得ることができる。
【００３１】
ここで、タービンシャフトが一定のシャフト径を有する一方、タービンシャフトの軸受点が、軸方向に、一定の軸受長さを有する。本発明に係るタービンローターに関して、軸受長さは、好ましくは、シャフト径との特定の比の範囲内にあり、この比は好ましくは０．８〜１．２の範囲内に入り、１という数値それ自体がとりわけ有利であることが証明されている。しかしながら、本発明は、基本的に、他の数値を用いても実現され得る。
【００３２】
従来技術によって知られているように、タービンシャフトが好ましくは中空であることにも言及されるべきである。しかしながら、従来の回転アトマイザーはほとんどが１つのメインニードルおよび単独のメインニードルバルブしか有していない一方、中空のタービンシャフトのシャフト内径が大きいので、タービンシャフトが少なくとも２つのメインニードルおよび少なくとも２つの返しを有する塗料チューブを収容し得ることが好ましい。上記と対照的に、用いられる次の塗料が既に第二のメインニードルバルブに供給されている間に１つのメインニードルバルブを通して塗装することが可能なので、少なくとも２つのメインニードルバルブを有する本発明に係る回転アトマイザーによって、非常に短い塗料交換時間と非常に小さな塗料の損失を実現できる。そして、塗料の交換のためには、配管の領域をフラッシングすることのみが必要であり、それは前に用いられるメインニードルバルブよりも下流に位置する。単純な使用のためのより小さな直径を有する塗料チューブ、すなわち、現存するスペースが用いられないこと、を思い描くことも可能である。
【００３３】
さらに、中空のタービンシャフトのシャフト内径が非常に大きいので、中空のタービンシャフトが２つの構成成分材料（たとえば、基礎のニスと硬化剤）用の２つの混合要素を収容し得るということも可能である。
【００３４】
タービンシャフトのシャフト内径は、それゆえに、好ましくは２０〜４０ｍｍの範囲に入る。
【００３５】
さらに、タービンシャフトが、好ましくは、軸方向に、１５ｃｍ、１４ｃｍまたは１３ｃｍよりも小さく、軸受点が、好ましくは、３ｃｍ、６ｃｍまたは１０ｃｍよりも大きな、軸受点間の軸方向の距離を有することにも言及されるべきである。
【００３６】
それゆえに、本発明は、個々の構成要素として、本発明に係る既述のタービンローターに対する保護を主張するだけではない。さらに、本発明はまた、そのようなタービンローターが取り付けられた回転アトマイザー用の完成品の駆動タービンに対する保護をも主張する。さらに、本発明に係る軸流タービンを有する回転アトマイザー、および、従来技術とは反対に、軸流タービンを包含する回転アトマイザーを有する塗装ロボットに対する保護も主張される。
【００３７】
本発明に係る駆動タービンは、好ましくは、一定な固有の機械的駆動力によって特徴づけられ、固有の駆動力は、好ましくは、０．６Ｗ・分／Ｎｌ、０．７Ｗ・分／Ｎｌ、０．８Ｗ・分／Ｎｌ、または、さらに０．９Ｗ・分／Ｎｌである。この意味で、固有の機械的駆動力は、一方における駆動タービンの機械的駆動力と、他方における供給される駆動流体（たとえば圧縮気体）の体積流量との間の比である。
【００３８】
さらに、本発明に係る駆動タービンは、好ましくは、０．７Ｗ／ｇ〜１．５Ｗ／ｇの範囲に入る固有の機械的駆動力によって特徴づけられ得る。この意味で、固有の機械的駆動力は、一方における駆動タービンの機械的駆動力と、他方における駆動タービンの質量との間の比である。
【００３９】
さらに、固有の機械的駆動力は、好ましくは、１．５Ｗ／ｃｍ３〜１０Ｗ／ｃｍ３の範囲に入り、この意味で、固有の機械的駆動力は、一方における駆動タービンの機械的駆動力と、他方における駆動タービンのために必要とされる構造スペースとの間の比である。それゆえに、本発明に係る軸流タービンの使用によって、従来のラジアルタービンによって獲得可能であったものよりも大きな出力密度を得ることが有利に可能となる。
【００４０】
回転アトマイザーを駆動させる本発明に係る軸流タービンの原理によって、１０００Ｗよりも大きな、または１４００Ｗよりもさらに大きな駆動力を得ることができる。
【００４１】
さらに、具体的には４００００ｒｐｍと６００００ｒｐｍとの間の回転速度に対して、および、８００Ｎｌ／分と１２００Ｎｌ／分との間の駆動流体（たとえば圧縮空気）の体積流量に対して、５０％、６０％、または、７０％よりもさらに大きな熱効率が実現され得る。
【００４２】
さらに、固有の機械的駆動力が、０．１Ｗ／ｍｂａｒ、０．２Ｗ／ｍｂａｒ、０．３Ｗ／ｍｂａｒ、または０．４Ｗ／ｍｂａｒよりもさらに大きく、この意味で、固有の機械的駆動力が、一方における機械的駆動力と、他方における入口と出口との間の圧力差との比であることにも言及されるべきである。
【００４３】
駆動流体（たとえば圧縮空気）が、好ましくは噴霧の方向とは反対方向に軸流タービンを通り抜けるが、駆動流体はロボット側から供給されることが既に上述されてきた。駆動流体のこの進路によって駆動流体の偏向が必要となり、それゆえに、好ましくは、設けられた偏向リングが存在する。本発明の好ましい実施態様においては、しかしながら、駆動の偏向は、偏向リングにおいて部分的にのみなされる。そのため、駆動流体は、好ましくは、回転アトマイザーの回転軸に対して直角の方向で偏向リングに入り、そして、駆動タービンホイールの上を流れるために、回転アトマイザーの噴霧方向とは反対方向に向けて偏向リングから出ていく。ここで、偏向リングは、約９０°の偏向角による偏向をもたらすのみである。そして、求められる合計１８０°の偏向角のうちの残りの９０°は、駆動タービンの外側で実現され得る。しかしながら、偏向リングが求められる合計１８０°の偏向角を実現することもまた、本発明の範囲内であり得る。
【００４４】
さらに、偏向が、軸流タービンの環状の貫流断面の全体にわたって均等に駆動流体を分配し、このようにして均等流を実現するように、偏向リングはまた、本発明の好ましい実施態様においてもう１つの機能を有する。
【００４５】
さらに、たとえば、一体物として偏向リングに成形され得る、偏向リングに統合された固定子があるという可能性もある。
【００４６】
さらに、偏向リングと、ベルカップまでのタービンシャフトとの間の環状ギャップを封止するために、偏向リングはまた、封止部を形成し得る、または、別個のガスケットを包含し得る。
【００４７】
本発明に係るタービンローターはまた、既に詳細が上述された本発明に係るタービンローターに取り付けられるだけでなく、好ましくは、タービン筐体と、ガイド空気リングを供給する少なくとも１つのガイド空気ラインにも取り付けられ、ガイド空気ラインは、好ましくは、少なくとも部分的にはタービン筐体を貫通する。
【００４８】
さらに、本発明に係る駆動タービンはまた、好ましくは、タービンローターが回転可能にベアリングに実装された軸受ユニットを有する。本発明の好ましい態様における本発明に係る駆動タービンの特徴の一つは、塗布されるコーティング材料を供給するための塗料チューブがあり、それが中空のタービンシャフトの中に突き出て、具体的にはねじ止めによって軸受ユニットに取り付けられていることである。従来の回転アトマイザーとは対照的に、軸受ユニットは、それゆえに、塗料チューブとともにユニットに直接ねじ止めされ得る。これによって、適切な許容差、および、塗料チューブとタービンシャフトとの間の取り付けのために前側に組み込まれたセンタリングツールが可能となり、また、軸受ユニットと塗料チューブとの間で相対運動が起こらないように、はるかに素晴らしく実現される同心性および平坦な設置が可能となる。
【００４９】
本発明に係る駆動タービンはまた、好ましくは、中間スリーブを含み、それは、ラジアルベアリング、偏向リング、および／または、タービンローターの部品を取り囲む。中間スリーブが、好ましくは、アルミニウム、鉄または合金のような機械的に強い材料から構成される一方、取り囲む筐体は、プラスチックのような機械的にあまり荷重をかけられない材料から作られ得る。ここで、中間スリーブは、好ましくは、詳細が既に上述された、偏向リングに駆動流体を供給する機能をも有し、駆動流体の必要とされる偏向の一部もまた、中間スリーブの内側で起こり得る。
【００５０】
さらに、好ましい実施態様においては、本発明に係る駆動タービンが、好ましくは、複数の案内翼を有する少なくとも１つの固定子リングを有し、固定子リングは環状にタービンシャフトを取り囲み、静止状態で配置される。
【００５１】
本発明に係る駆動タービンは、好ましくは、機械的かつ流体的に、駆動タービンを回転アトマイザーと接続する斬新な軸受フランジを有し、そこには、駆動タービンが取り付けられ、かつ、それは駆動タービンによって実装条件で駆動される。本発明に係る斬新な軸受フランジは、個々の接続部が２つの接続水平面にわたって分配され、両方の接続水平面が軸方向にお互いに離隔されているという点で、既知の駆動タービンにおける従来の軸受フランジとは異なる。ここで、第一の接続水平面は、好ましくは、近位に、すなわち、ロボット側または機械側に配置される。これとは対照的に、第二の接続水平面は、好ましくは、遠位に、すなわち、ベルカップ側に配置される。ここで、第一の接続水平面は、好ましくは、空気供給部用の、具体的には、ガイド空気、駆動空気、ベアリング空気およびブレーキ空気用の全ての供給空気接続部、を包含する。他方、軸受フランジの第二の接続水平面は、空気の戻りフロー用の全ての排気空気接続部を包含する。
【００５２】
ここで、第一の接続水平面は、好ましくは、基本的に、リングの形状に形成され、供給空気接続部は、リング上にあるリングの前面に配置される。そして、第二の接続水平面における排気空気接続部は、好ましくは、基本的に、第一の接続水平面のリング内部の中央部に配置される。
【００５３】
さらに、軸受フランジの第二の接続水平面は、好ましくは、塗料チューブ側に実装された、回転防止用の、および、塗料チューブをセンタリングするためのフェザーキーを収容するフェザーキー溝を有する。
【００５４】
軸受フランジの第二の接続水平面は、さらに、塗料チューブを固定するための少なくとも１つのスレッドの組を有し得る。
【００５５】
さらに、軸受フランジの第二の接続水平面が、その遠位側に、基本的に平坦な接触面を有する可能性もある。
【００５６】
さらに、軸受フランジが、好ましくは、駆動タービンの回転速度を検出するための光導波路を通して供給するための、少なくとも１つのフィードスルーボアを有し、光導波路用のフィードスルーボアが、好ましくは、第二の接続水平面に配置される。
【００５７】
さらに、ブレーキ空気および／またはベアリング空気用の排気空気接続部が、好ましくは、他の排気空気接続部（たとえば、モーター駆動空気およびガイド空気用の）に対して放射状外側にずれていることにも言及されるべきである。
【００５８】
さらに、駆動空気用の排気空気接続部が、好ましくは、他の排気空気接続部よりも、顕著に大きな断面積を有することにも言及されるべきである。
【００５９】
さらに、駆動タービンを位置決めするために、軸受フランジの第一の接続水平面は、軸方向に整列して並べられたピン、および／または、そのような整列したピン用の軸方向に並べられた位置決めボアホールを有する。
【００６０】
本発明に係る斬新な軸受フランジは、さらに、好ましくは接続部の封止に関しても、従来のタイプとは異なる。そのため、従来用いられていた放射状の封止Ｏリングの代わりに、軸方向の封止部（たとえばＯリング）が、好ましくは、本発明に係る軸受フランジに用いられる。このことが、より大きなダクト断面積をもたらし得る。さらなる長所の一つは、圧入されたニップルが従来用いられていた放射状の封止Ｏリングに対しては必要だったが、その必要性を省き、本発明に係る軸受フランジの組み立ての容易性を増すことである。
【００６１】
さらに、本発明に係る回転アトマイザーが、好ましくは、３０〜８０ｍｍの範囲の一定の直径を有するベルカップを備え、タービンまたはベルカップシャフトの外径が２４〜２８ｍｍの範囲に入ることにも言及されるべきである。それゆえに、本発明の範疇において、一方におけるベルカップの直径と、他方におけるシャフト径との間のとりわけ有利な比を得ようという努力がなされ、この比は、好ましくは、１．０７〜３．３３の範囲に入る。
【００６２】
最後に、本発明はまた、他の技術的な特徴および構成要素とは独立して、前述された個々の構成要素（たとえば、中間スリーブ、軸受ユニット、固定子リング、偏向リング、軸受フランジ等）に対する保護をも主張することにも言及されるべきである。
【００６３】
本発明のさらなる他の有利な発展形が、本発明の好ましい実施態様の記載とともに、図面を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】回転アトマイザーを駆動させるための、本発明に係る軸流タービンの模式図である。
【図２】タービンシャフトの軸流タービン用の複数のローターリングの組み立てを説明するための模式的な斜視図である。
【図３】回転アトマイザーを駆動させるための、本発明に係る軸流タービンの実施態様の分解図である。
【図４】図３に係る駆動タービンの前方領域の部分図である。
【図５】駆動タービンのタービン筐体の図３および図４からの切り欠き斜視図である。
【図６】中間スリーブに既に実装されたラジアルベアリングおよび偏向リングがある、図４および図５に係る駆動タービンの中間スリーブの切り欠き斜視図である。
【図７】複数の固定子リングおよび複数のローターリングを含む駆動タービンそれ自体の切り欠き斜視図である。
【図８】図３〜図７の駆動タービンのラジアル軸ベアリング（Radial-Axial-Lagers）の切り欠き斜視図である。
【図９】ブレーキを伴う駆動タービンのタービンシャフトの図３〜図８からの切り欠き斜視図である。
【図１０】タービン翼の翼形状の模式図である。
【図１１】駆動タービンを伴う、本発明に係る回転アトマイザーの図３〜図９からの側面図である。
【図１２Ａ】多数の連結部を伴う駆動タービンの軸受フランジの正面図である。
【図１２Ｂ】駆動タービンの軸受フランジをわずかに斜視した図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図１は、タービンシャフト２を駆動させるための、本発明に係る駆動タービン１の模式図であり、運転中、それは、その遠位末端２において従来式のベルカップ３を保持する。
【００６６】
従来のラジアルタービンとは対照的に、駆動タービン１は軸流タービンとして形成される。これは、軸方向に向けて、駆動空気が軸流タービンを通り抜けるということを意味する。
【００６７】
この趣旨で、駆動タービン１は、タービンシャフト２の外部側面上で縮み得る複数のローターリング４、５、６を有し、それは図２を参照して、より詳細に説明される。
【００６８】
さらに、駆動タービン１は、近接するローターリング４〜６のうちの２つの間に１つ１つ配置された複数の固定子リング７、８を有する。
【００６９】
ここで、駆動空気はロボット側にフィードされ、最初は、駆動タービン１の外側で、偏向リング９まで軸方向に流れる。偏向リング９は、駆動空気を１８０°偏向させ、駆動空気を第一のローターリング４に導く。
【００７０】
駆動タービン１の環状の貫流断面積が、流れの方向（すなわち、図中、左から右の方向）に向かって増大していることにも言及されるべきである。ローターリング４、５、６の翼の基準直径が一定である一方、流れの方向に向かって増大する貫流断面積を実現するために、ローターリング４、５、６の翼高が異なることも明確である。
【００７１】
図２における模式的な図からも、タービンシャフト２上にローターリング５、６を実装するために、ローターリング５、６がタービンシャフト２上で軸方向に容易に滑り得ることが明確に示されている。そして、実装されたローターリング５、６は、たとえば、圧入または熱焼き嵌めによって、タービンシャフト２に固定され得る。
【００７２】
本発明に係る駆動タービン１０の好ましい実施態様が図３〜図９を参照して以下に説明され、駆動タービン１０は、タービン筐体１１と、ラジアルベアリング１３および偏向リング１４を伴う中間スリーブ１２と、固定子リングおよびローターリングを伴うタービンユニット１５と、ラジアル軸ベアリング１６と、成型されたブレーキタービンホイール１８、スペーサーリング１９および軸受フランジ２０を伴うタービンシャフト１７と、を有する。
【００７３】
タービン筐体１１の構造および機能は、図４および図５における斜視図を参照して、以下にまず説明される。
【００７４】
タービン筐体１１はその前側に複数のガイド空気ノズルを有し、従来技術から知られているように、ベルカップによって放出される噴霧ジェットを形成するために、ガイド空気の噴流がガイド空気ノズル２１を通して印加され得ることにまずは言及されるべきである。
【００７５】
本実施態様におけるタービン筐体１１は、機械的に安定な材料（たとえばアルミニウム合金）を備え、プラスチック製のカバー１１’によって部分的に囲まれている。
【００７６】
タービン筐体１１の前方領域に電気的なフィードスルーデバイス２２があり、それは中間スリーブ１２内の適切に適合したフィードスルーデバイス２３と接触し（図６も参照）、そのことによって電気的な接触が可能となる。
【００７７】
中間スリーブ１２の構造および機能は、図４および図６における斜視図を参照して、以下にまずは説明される。
【００７８】
その前方領域において、中間スリーブ１２は、ベアリングにタービンシャフト１７を実装するためのラジアルベアリング１３を保持する。
【００７９】
軸方向において、その背後で、駆動空気が、偏向リング１４の背後に軸方向に配置されたタービンユニット１５に入るように、偏向リング１４に対して直角で放射状に奥側に向けて到達する駆動空気を偏向する役目を有する偏向リング１４がある。タービンユニット１５は図６には示されていない。
【００８０】
しかしながら、図４において具体的に明確に示されているように、軸方向においてタービンユニット１５を所定の位置に固定するために、中間スリーブ１２が、適切に適合されたグラブねじがねじこまれ得る、その外周部にわたって分布する複数のラジアルボア２４を有することが、図４および図６から極めて明確である。
【００８１】
タービンユニット１５の構造および機能は、図４および図７における斜視図を参照して、以下に説明される。そのため、本実施態様におけるタービンユニット１５は、複数のローターリング２５、２６、２７を備え、それらはタービンシャフト１７上に配置され、ねじれが防止される方法でタービンシャフト１７と接続される。
【００８２】
ローターリング２５、２７は、複数の固定子リング２８、２９によって取り囲まれ、固定子リング２８、２９は固定して実装され、運転中は回転しない。
【００８３】
さらに、タービンユニット１５が拡幅角αで流れの方向に向けて広がる環状の貫流断面積を有し、下流側に配置されたローターリング２７の貫流断面積が、上流側に配置されたローターリング２５の貫流断面積よりも大きいことが、図７から明確である。駆動空気は、段階を追うごとに、タービンユニットを通過する貫流を拡大するので、流体力学の観点からこれは非常に意義のあることである。拡幅角αは、たとえば、５°〜１０°の範囲にあり、流体力学を考慮に入れて定められる。
【００８４】
タービンシャフト１７の機能および構造は、図４および図９における斜視図を参照して以下に説明される。
【００８５】
タービンシャフト１７は、その遠位末端に、ベルカップを取り付けるために機能する、内側および外側の両方のそれぞれの環状溝３０、３１を有する。しかしながら、代わりに、タービンシャフト１７が、その遠位末端に、ベルカップがねじこまれ得る内面スレッドを有することも可能である。
【００８６】
さらに、タービンシャフト１７は、タービンシャフトがラジアルベアリング１３またはラジアル軸ベアリング１６に実装される２つの軸受点３２、３３を有する。
【００８７】
最終的に、タービンシャフト１７上に実装されるベルカップを伴うタービンシャフト１７を可能な限り素早く停止し得るために、タービンシャフト１７は成型されたブレーキタービンホイール１８を有する。ブレーキタービンホイール１８は、ここでペルトンタービンホイールとして形成され、およびそれゆえに、従来技術から知られているように、駆動空気の放射状の流れのために形成される多くのタービン翼を有する。
【００８８】
ここで、ブレーキタービンホイール１８が、軸受点３２、３３の両方の外側に、軸方向に向かって配置されていることに言及する必要がある。これとは対照的に、駆動タービン１０のタービンユニット１５は、両方の軸受点３２、３３の間の実装位置に軸方向に配置される。
【００８９】
さらに、図１０は、前縁３５と後縁３６とを伴うタービン翼３４の模式図を示す。ここで、タービン翼３４の前縁３５は、模式的に示された軸方向３７に対して、約７０°の入口角度αＩＮの角度で曲げられている。さらに、タービン翼３４の後縁３６はまた、軸方向３７に対して出口角度αＯＵＴの角度で曲げられており、入口角度αＩＮは、出口角度αＯＵＴと略等しい。
【００９０】
最終的に、図１１は、ベルカップ３９を駆動させる、模式的に示された駆動タービン１０を伴う、本発明に係る回転アトマイザー３８を示す。
【００９１】
さらに、バルブユニット４０が本図に模式的に示される。
【００９２】
最終的に、本図は、ベルカップ３９によって噴霧されるコーティング剤の外部充填用の電極リング４１を示す。
【００９３】
軸受フランジ２０の構造および機能は、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して以下に説明され、それは図３における斜視図において既に示されている。
【００９４】
図３に見られ得るように、軸受フランジ２０は、お互いに軸方向に間隔をあけられた２つの接続水平面Ｅ１、Ｅ２を有することにも注目すべきである。
【００９５】
ここで、第一の接続水平面Ｅ１は、すなわち、ガイド空気、モーター空気または駆動空気、モーターベアリング空気およびブレーキ空気用の、全ての供給空気接続部ＬＬ１〜ＬＬ３、ＭＬ１〜ＭＬ２、ＢＲ１およびＭＬＬ１を包含する。
【００９６】
一方、第二の接続水平面Ｅ２は、全ての排気空気接続部ＡＬ＿ＭＬＬ１、ＡＬ＿ＭＬ、ＡＬ＿ＢＲ１を包含する。
【００９７】
第一の接続水平面Ｅ１がリングの形状内に近くに形成され、個々の供給空気接続部ＬＬ１〜ＬＬ３、ＭＬ１〜ＭＬ２、ＢＲ１およびＭＬＬ１がリングの前面に配置されるということにも言及されるべきである。
【００９８】
これとは対照的に、遠位に配置された第二の接続水平面Ｅ２においては、排気空気接続部ＡＬ＿ＭＬＬ１、ＡＬ＿ＭＬ、ＡＬ＿ＢＲ１が、第一の接続水平面Ｅ１のリング内の中央部に基本的に配置される。
【００９９】
軸受フランジ２０はまた、タービン用のスレッド挿入部ＧＷＥ＿Ｔと、塗料チューブ用のスレッド挿入部ＧＷＥ＿ＦＲと、回転速度を検出するための光導波路用のボアホールＬＷＬと、フェザーキーＰＦと、センタリングピンＺＳと、を含む。
【０１００】
さらに、従来の軸受フランジとは対照的に、個々の供給空気接続部ＬＬ１〜ＬＬ３、ＭＬ１〜ＭＬ２、ＢＲ１およびＭＬＬ１、および、排気空気接続部ＡＬ＿ＭＬＬ１、ＡＬ＿ＭＬ、ＡＬ＿ＢＲ１が放射状の封止Ｏリングによって封止されず、代わりに、軸方向の（平面状の）封止Ｏリングによって封止されることも重要である。これによって、より大きなダクト断面積が実現され得るという長所がもたらされる。さらに、もしそうでなければ放射状の封止Ｏリング用にたいていは必要とされるニップルに対する必要性がなくなることが、組み立てやすさを増大させる。
【０１０１】
本発明は上述の好ましい実施態様に限定されるものではなく、複数の変形や修正が可能であり、それらもまた本発明の概念を用いるものであり、それゆえに保護の範疇に入る。具体的には、本発明はまた、参照される独立項の目的とは独立した従属項の目的に対する保護をも主張する。
【符号の説明】
【０１０２】
１              駆動タービン
２              タービンシャフト
３              ベルカップ
４              ローターリング
５              ローターリング
６              ローターリング
７              固定子リング
８              固定子リング
９              偏向リング
１０            駆動タービン
１１            タービン筐体
１１’          カバー
１２            中間スリーブ
１３            ラジアルベアリング
１４            偏向リング
１５            タービンユニット
１６            ラジアル軸ベアリング
１７            タービンシャフト
１８            ブレーキタービンホイール
１９            スペーサーリング
２０            軸受フランジ
２１            ガイド空気ノズル
２２            フィードスルー
２３            フィードスルー
２４            ラジアルボアホール
２５            ローターリング
２６            ローターリング
２７            ローターリング
２８            固定子リング
２９            固定子リング
３０            環状溝
３１            環状溝
３２            軸受点
３３            軸受点
３４            タービン翼
３５            タービン翼の前縁
３６            タービン翼の後縁
３７            軸方向
３８            回転アトマイザー
３９            ベルカップ
４０            バルブユニット
４１            電極リング
α              貫流断面の拡幅角
αＩＮ          タービン翼の入口角度
αＯＵＴ        タービン翼の出口角度
ＬＬ１          ガイド空気用の供給空気接続部１
ＬＬ２          ガイド空気用の供給空気接続部２
ＬＬ３          ガイド空気用の供給空気接続部３
ＭＬ１          モーター空気用の供給空気接続部１
ＭＬ２          モーター空気用の供給空気接続部２
ＧＷＥ＿Ｔ      タービン用のスレッド挿入部
ＧＷＥ＿ＦＲ    塗料チューブ用のスレッド挿入部
Ｅ１            第一の接続水平面
Ｅ２            第二の接続水平面
ＡＬ＿ＭＬＬ１  モーターベアリング空気用の排気空気接続部１
ＡＬ＿ＭＬ      モーター空気用の排気空気接続部
ＡＬ＿ＢＲ１    ブレーキ空気用の排気空気接続部１
ＢＲ１          ブレーキ空気用の供給空気接続部１
ＭＬＬ１        モーターベアリング空気用の供給空気接続部１
ＬＷＬ          光導波路用のボアホール
ＰＦ            フェザーキー
ＺＳ            センタリングピン
【図１】
2013527793.tif 000003
【図２】
2013527793.tif 000004
【図３】
2013527793.tif 000005
【図４】
2013527793.tif 000006
【図５】
2013527793.tif 000007
【図６】
2013527793.tif 000008
【図７】
2013527793.tif 000009
【図８】
2013527793.tif 000010
【図９】
2013527793.tif 000011
【図１０】
2013527793.tif 000012
【図１１】
2013527793.tif 000013
【図１２Ａ】
2013527793.tif 000014
【図１２Ｂ】
2013527793.tif 000015
【国際調査報告】
2013527793.tif 000016
2013527793.tif 000017
2013527793.tif 000018
2013527793.tif 000019
2013527793.tif 000020
2013527793.tif 000021