DE1915579A1

DE1915579A1 - Elektrolytversorgungssystem fuer die elektrochemische Bearbeitung von Werkstuecken

Info

Publication number: DE1915579A1
Application number: DE19691915579
Authority: DE
Inventors: Andrews James Dair; Fulkerson Emmet Mtchell; Standard Kenneth Warner
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-07-01
Filing date: 1969-03-27
Publication date: 1970-03-26
Also published as: GB1208856A; US3658682A; FR2012017A1; JPS503982B1; BE730811A; CA931904A

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Schenectady., N.Y./U.S.A.

ELEKTROLYTVERSORGÜNGSSYSTEM FÜR DIE ELEKTROCHEMISCHE BEARBEITUNG VON WERKSTÜCKEN

Bei der elektrochemischen Bearbeitung von Werkstücken ladet eine in einer Bohrdüso angebrachte elektrisch geladene Elektrode einen Elektrolyten. Der Elektrolyt wird mit einem elektrisch geladenen Werkstück in Berührung gebracht, so daß zwischen dem Werkstück und der Elektrode in der Bohrdüse mit Hilfe des strömenden Elektrolyten ein Gleichstrom fließt. Um die Steuerung der elektrochemischen Bearbeitung des Werkstückes aufrechtzuerhalten, muß die Strömung des stromführenden Elektrolyten, welche durch Druck geregelt wird, genau gesteuert werden.

Es sind viele Systeme verwendet worden, um einen konstanten geregelten Druck in einem stromführenden Elektrolyten zu erhalten. Insbesondere sind im bisherigen Stand der Technik durch Elektromotoren angetriebene Membranpumpen oder Kolbenpumpen verwendet worden oder Luftkolben. Diese Pumpen sind jedoch nicht frei von Druckverschiebungen und die Druckerzeugung durch Pumpen hat sich als nicht praktisch erwiesen.

Um das Versagen der im Stand der Technik bekannten Methoden zur erfolgreichen Lösung des Problems voll zu verstehen, seien die Anforderungen an ein solches System kurz untersucht. Insbesondere

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müssen die Bauteile des Systems, welche relativ hohen elektrischen Spannungen (500 Volt und darüber) ausgesetzt sind, aus nichtmetallischen Materialien angefertigt werden, um zu verhindern, daß die Bauteile durch den Elektrolyten angegriffen und beschädigt werden.

Weiterhin muß das Drucksystem, welches der Bohrvorrichtung den Elektrolyten zuführt, von der Spannungsquelle elektrisch isoliert sein, um Stromwege für Leckströme zu beseitigen. Wegen dieser Anforderung werden durch Elektromotoren angetriebene Pumpen im allgemeinen infolge der Schwierigkeiten bei der Isolierung der Pumpe von dem geerdeten Motorgehäuse nicht verwendet.

Die bisherigen Pumpensysteme haben eine oder mehrere dieser Anforderungen nicht erfüllt. Wie bemerkt, liefern elektrisch una pneumatisch angetriebene Membran- oder Kolbenpumpen den Elektrolytennicht ohne beträchtliche Druckschwankungen. Wegen der Anforderungen an den Druck des Systems hat sich die Verwendung von Zentrifugalpumpen als unpraktisch erwiesen.

Als Ergebnis der oben erwähnten Nachteile sind die im Stand dor Technik bekannten Pumpsysteme zur Aufrechterhaltung eines konstanten Elektrolytstroms in einem Gerät zur elektrochemischen Bearbeitung von Werkstücken für eine wirksame Arbeitsweise mit hohem Wirkungsgrad nicht geeignet gewesen. Die vorliegenüe Erfindung überwindet viele der Machteile des Standes der Technik und 1st in der Lage, die Strömung des Elektrolyten wirksam zu regeln. ·

In der offenbarten vorzugswsisen Ausgestaltung betrifft die Erfindung eine verbesserte Methode zur Zuführung des Elektrolyten mit einem.konstanten Druck durch eine Bohrdfljse während des elektro-

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chemischen Bohrens von kleinen L-'ichorn in verschiedene Me talllerierunren. V/io bereits zuvor festpestollt . steht die Größe des gebohrten Loches in einer direkten Beziehung zur Strömunp-s-"•onchwindip-keit des Elektrolyten in der Bearbeitun^sstelle. Daher ist die Aufrechterhaltung eines absolut konstanten Druckes von .luüerster V/ichtifkeit für die Einhaltunr eines konstanten Flektrolytflusses.

Kurz pjesap-t., verwendet das System nach der Erfindung statischen Druck- wobei ein nereg'eltcr Luftdruck verwendet wird, um den Elektrolyten durch die Bohrlöcher zu treiben. Dieses System ist gänzlich aus nicht-korrodierendom und elektrisch nicht-leitendem Material hergestellt. Insbesondere verwendet das System eine Vielzahl von Regelvorrichtungen zur überführung des Elektrolyten aus einer elektrisch nicht isolierten Lage in eine elektrisch isolierte Lage. Der elektrisch isolierte Elektrolyt ist in einem Drucktank enthalten, und die aus dem Tank austretende Strömunf wird ständig durch außerhalb des Tanks angebrachte Luftdruckvorrichtunsren geregelt.

Demgemäß ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung^ ein verbessertes Pumpsystem mit konstantem Druck für die Verwendung in Geräten zur elektrochemischen Bearbeitung von Werkstücken zu liefern, um die Steuerung der Strömungsmenge des Elektrolyten und damit des Arbeitsvorganges zu gewährleisten.

In Fig. 1 wird das System zur Einstellung eines konstanten Druckes zur Regelung der Durchflußmenge eines stromführenden Elektrolyten gezeigt, wie es bei einer elektrochemischen Bearbeitung von Werkstücken verwendet wird. Die Pig. I enthält eine schematische Darstellung des Elektrolytsystems mit konstantem Druck. Ein Stromversorgungsteil 10, der aus irgendeiner konventionellen Gleichstromquelle bestehen kann, wird gezeigt und ein Anschlußpunkt des Stromversorgunesteils 10 ist mit einem Werkstück 20 und der andere Anschluffunkt ist mit_einer Elektrode verbunden, die in der Bohrdüse 22 angeordnet ist. Das Werkstück

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20 befindet sich in einem elektrisch isolierten Behälter 23.

Ein fließfähiger elektrisch leitender Elektrolyt wird in Berührung mit der Elektrode 21 der Bohrdüse 22 gebracht. Der Elektrolyt wird dabei elektrisch aufgeladen und strömt durch die Bohrdüse 22 zu dem Werkstück 20 und verursacht dadurch einen elektrischen Stromfluß zwischen dem Werkstück 20 und der Elektrode 21 mit Hilfe des strömenden Elektrolyten.

Wie bemerkt, strömt der aufgeladene Elektrolyt, nachdem er mit dem Arbeitsstück In Berührung gekommen ist und sich in dem Behälter 23 gesammelt hat, durch den Abfluß 25 in ein Hauptreservoir 30. Aus dem Hauptreservoir 30 wird der Elektrolyt mittels der Pumpe 31 durch das Ventil 32 In einen elektrisch isolierten Zwischentank 40 gepumpt. Aus dem Zwischentank 40 wird der Elektrolyt mit Hilfe der Pumpe 4l durch das Ventil in einen Drucktank 50 gepumpt. Es sind Überlaufvorrichtungen vorgesehen, wodurch überschüssiger, in den Drucktank 50 gepumpter Elektrolyt durch das Ventil 43 und zurück zum Zwischentank 40 strömt.

Der Elektrolyt strömt unter Druck aus dem Drucktank 50 durch das Ventil 51 in die Düse 22, wo er mit der Elektrode 21 in Berührung kommt. Beim Durchgang durch die Bohrdtise 22 und bei der Berührung mit dem Werkstück 20 tritt der Elektrolyt; in einen neuen Arbeitszyklus ein.

Um den Druck in dem Drucktank 50 zu regeln, wird mit Hilfe des Ventils 6l Luft unter einem Druck in den Tank eingelassen. Der Druck der in den Tank 50 eingelassenen Luft und damit der Elektrolytdruck an der Bohrdüse 22 werden durch den Regler 62 geregelt.

Beim Betrieb des Systems wird vor Beginn des Bohrvorganges das Ventil 42 geöffnet, die Ventile 60 und 51 werden geschlossen und der Drucktank wird durch die Pumpe Ml vollgefüllt.

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.Etwa vorhandener überlaufender Elektrolyt aus dem Drucktank 50 kehrt mit Hilfe des Überlaufventils 43 in den Zwischentank 40 zurück. Wie bereits bemerkt, wird während des FüllVorganges das Ventil 60 geschlossen, um zu verhindern, daß der Elektrolyt in die Luftleitung eindringt. Das Ventil 32 wird geöffnet und gestattet der Pumpe 3I₁ den Zwischentank 40 voll gefüllt zu halten.

Beim Beginn des Bohrzyklua wird das Ventil 43 geschlossen und

das Ventil &1 öffnet sich, um Luft unter Druck in den Drucktank 50 einzulassen. Das Ventil 51 wird geöffnet und der Elektrolyt

im Drucktsnk 50 strömt unter Druck in die Bohrdüse 22 ein. i

Vflhrend des Bohrvorganges ist bei Anlegung einer Spannung aus dem Stromversorgungsteil 10 der in gestrichelten Linien gezeigte Teil des Systems auf dem gleichen elektrischen Potential wie der aufgeladene Elektrolyt und mud daher von den anderen Teilen des Systeme elektrisch Isoliert werden. Wie bemerkt, erfüllt der Zwishentank 40, der auf einer isolierenden Unterlage 70 befestigt ist, diese Aufgabe.

Aus dem Vorstehenden wird man ersehen, daß die verbesserte Anordnung gemäß der Erfindung höchst wirksam für die Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in dem Elektrolyten ist und g dadurch eine völlige Beherrschung des elektrochemischen Bearbeitungevorganges gewährleistet.

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Claims

ANSPRÜCHE:

f I)J Elektrolytversorgungssystem zur elektrochemischen Bearbeitung von Werkstücken, bestehend aus einem Stromversorgunpsteil, einer Elektrode, die mit einem Anschlußpunkt des Stromversorgungsteils verbunden ist, einem mit dem anderen Anschlußpunkt des Stromversorgungsteils verbundenen Werkstück und einem von der Elektrode zu dem Werkstück fließenden Elektrolyten, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (30,31,¹IO) zur Speicherung des Elektrolyten in einem elektrisch isolierten Zustand, die einen ersten Behälter (30) zur Sammlung des an dem Werkstück (20) vorbeigeströmten Elektrolyten, einen zweiten Behälter (¹JO), der in einem elektrisch isolierten Zustand gehalten wird, und eine Pumpe (3D zum Pumpen des Elektrolyten von dem ersten Behälter (30) zu dem zweiten Behälter (¹IQ) enthält, wodurch der zweite Behälter in einem elektrisch isolierten Zustand bleibt und eine Vorrichtung (50,40,41,60,61,62) zur Aufrechterhaltung einer konstanten und geregelten Elektrolytströmung, die einen Drucktank (50), den elektrisch isolierten Behälter (¹IO), eine Pumpe (4l) zum Pumpen des Elektrolyten aus dem Behälter (Mo) in den Drucktank (50) und eine Vorrichtung (6o,6l,62) für den Drucktank (50) zur Aufrechterhaltung eines absolut konstanten Druckes in dem Elektrolyten enthält.
2) Verfahren zur Regelung der Elektrolytströraung in einem System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt nach den Vorbeiströmen an einem .Werkstück (20) in einem Hauptreservoir (30) gesammelt wird, daß der Elektrolyt von dem Reservoir (30) in einen elektrisch Isolierten Behälter (40) gepumpt wird und von dort in einen Drucktank (50), daß Druckluft auf den Drucktank (50) gegeben wird, um einen absolut konstanten Druck aufrechtzuerhalten, und der unter Druck stehende Elektrolyt so der Elektrode (21) zugeführt wird, daß der Elektrolyt an der Elektrode vorbei und auf das Werkstück (20) in einen konstanten geregelten Strom fließen kann* ,;....,., ...__

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