DE19628883A1 - Dämpfungsplatte und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Dämpfungsplatte und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dämp
fungsplatte und ein Verfahren zur Herstellung der Dämp
fungsplatte und insbesondere auf eine Dämpfungsplatte,
die in einem Spalt zwischen einem Laufrad und einem Ge
häuse verwendet wird, und zwar als Schub- oder Axialkissen
oder Element oder ein Radialkissen oder Element eines
Gleitwellenlagers oder an einer Dichtoberfläche einer
schwimmenden bzw. schwebenden Dichtvorrichtung in einer
Drehmaschine wie z. B. einer Pumpe.
Eine Dämpfungsplatte wird in einer Drehmaschine verwendet
zum Reduzieren der Strömungsmittelleckagemenge zwischen
einem Drehkörper und einem stationären Teil, um die Effi
zienz der Drehmaschine zu erhöhen und um einen Abfede
rungs- oder Lagereffekt vorzusehen, um die Auslenkung des
Drehkörpers zu verringern. Die Dämpfungsplatte muß daher
notwendigerweise stark bzw. fest genug sein, um einen
Kontakt mit dem Drehkörper, der sich mit einer hohen Ge
schwindigkeit dreht, zu widerstehen. Die Dämpfungsplatte
muß auch notwendigerweise akkurate Polygonmuster aufwei
sen, die den Auffang- bzw. Federeffekt ansprechend auf
die Auslenkung des Drehkörpers durchführen. Ferner ist
die Dämpfungsplatte vorzugsweise als eine dünne Platte
ausgebildet, so daß sie leicht gebogen werden kann, damit
sie sich zur leichten Anbringung an eine gekrümmte Ober
fläche anpaßt.
Eines der Beispiele einer solchen Dämpfungsplatte ist ei
ne (Honig-)wabenplatte wie sie in den Fig. 6A bis 6D
gezeigt ist mit einer Vielzahl von Konvex-, Konkavmustern
mit einem hexagonalen Querschnitt.
Herkömmlicherweise wird die Wabenplatte durch eines der
folgenden Verfahren hergestellt:
- (1) Maschinenverarbeitung unter Verwendung einer dreidi mensionalen Verarbeitungsmaschine;
- (2) einen Ätzvorgang unter Verwendung einer Dünnfilm maske mit einer Vielzahl von polygonal gemusterten Lö chern, die an der Metallplatte angebracht sind;
- (3) Laserstrahlverarbeitung unter Verwendung der Energie eines Laserstrahls; da es schwierig ist, die Konvex- Konkavmuster bei diesem Verfahren mit einem Schritt zu formen, wird die Platte zuerst bearbeitet, damit sie Löcher beinhaltet und dann mit einer Bodenplatte versehen durch Hartlöten oder andere Befestigungsverfahren;
- (4) ein Blasverfahren unter Verwendung einer Maske. Eine Dünnfilmmaske mit einer Vielzahl von Polygonallö chern wird an der Metallplatte befestigt in derselben Art und Weise wie bei dem Ätzvorgang. Blas- bzw. Gebläsepar tikel werden ausgestoßen, um die Konvex- Konkavmuster darauf zu definieren.
Jedes dieser Verfahren hat jedoch die folgenden Nach
teile:
- (1) Maschinenverarbeitung:
Da eine feine Verarbeitung notwendig ist, wird ein Werk zeug bei der Verarbeitung leicht abgenutzt und eine Ver arbeitungszeit ist lang. - (2) Ätzverfahren:
Da der Umfang des Loches auch durch den Vorgang geätzt wird, können die akkuraten polygonalen Muster nicht er reicht werden.
Ferner ist, um ein gleichförmiges Ätzen durchzuführen, die Auswahl des Materials beschränkt. - (3) Laserstrahlbearbeitung:
Eine Anzahl von Schritten ist notwendig und die Kosten sind hoch. - (4) Blasverfahren:
Da die Dünnfilmmaske auch durch das Blasen bzw. Strahlen verbraucht wird, kann die Verarbeitung nur solange durch geführt werden, wie der Dünnfilm verbleibt und somit sind tiefe Konkavmuster schwierig zu definieren. Da ferner ein hartes oder festes Material nicht verarbeitet werden kann, sind die in dem Verfahren verwendbaren Materialien beschränkt.
Aus den obigen Gründen ist es notwendig, ein praktisches
Verfahren zur Herstellung einer Dämpfungsplatte eines
(Honig-)wabentyps mit einer hohen dimensionalen Genauig
keit und zu vernünftigen Kosten vorzusehen. Insbesondere,
wenn eine dimensionale Genauigkeit nicht erreicht wird,
muß der Spalt zwischen der Dämpfungsplatte und dem Dreh
körper größer sein, um Kontakte, Schleifen oder Reibung
dazwischen zu verhindern. In diesem Fall kann eine Dreh
maschine mit hoher Leistung und weniger Vibration nicht
durch die Verwendung der Vorteile der Wabenplatte vorge
gehen werden.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Dämpfungsplatte für eine Drehmaschine und ein Verfahren
zur Herstellung der Dämpfungsplatte vorzusehen, das es
möglich macht, eine Dämpfungsplatte des Wabentyps herzu
stellen, mit präzisen Dimensionen und zu vernünftigen Ko
sten.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Dämpfungsplatte zur Abdichtung zwischen einem Dreh
teil und einem stationären Teil einer Drehmaschine und
zum Abfedern des Drehteils vorgesehen, die folgendes auf
weist:
eine superplastische Materialplatte; und eine Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen, die in der su perplastischen Materialplatte definiert sind, wobei die Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen durch ein superplastisches Verarbeitungsverfahren ausgebildet sind.
eine superplastische Materialplatte; und eine Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen, die in der su perplastischen Materialplatte definiert sind, wobei die Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen durch ein superplastisches Verarbeitungsverfahren ausgebildet sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren zur Herstellung einer Dämpfungsplatte für
eine Dichtung zwischen einem Drehteil und einem stationä
ren Teil einer Drehmaschine und zum Abfedern des Dreh
teils vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte aufweist:
Herstellen einer superplastischen Platte; und Definieren einer Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen in der superplastischen Platte durch ein superplastisches Verarbeitungsverfahren.
Herstellen einer superplastischen Platte; und Definieren einer Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen in der superplastischen Platte durch ein superplastisches Verarbeitungsverfahren.
Bei der obigen Erfindung kann das superplastische Materi
al aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus folgenden Ma
terialien besteht: austenitischer rostfreier Stahl, Zwei
phasen rostfreier Stahl, Aluminiumlegierungen, Titanle
gierungen und Keramiken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Dämpfungsplatte
mit Polygonalmustern, wie z. B. den Wabenmustern, die bei
den herkömmlichen Verfahren schwierig herzustellen sind
mit akkuraten Dimensionen und zu vernünftigen Kosten her
gestellt werden. Infolgedessen trägt die vorliegende Er
findung zu der Verbesserung der Leistung der Drehmaschine
bei. Da ferner viele unterschiedliche Materialien in dem
Verfahren verwendet werden können, kann ein Material mit
der gewünschten Härte oder Nachgiebigkeit bzw. Weichheit
ausgewählt werden, um mit dem Gegenmaterial zusammenzu
passen. Wenn somit ein Laufrad der Drehmaschine die Dämp
fungsplatte kontaktiert, kann eine übermäßige Reibung
vermieden werden. Darüber hinaus ist es durch Verbinden
einer Vielzahl von Dämpfungsplatten mit denselben Mustern
möglich, eine gewünschte Oberfläche einer komplexen Form
abzudecken. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit,
daß der Dämpfungsring der Drehmaschine einen Lagereffekt
vorsieht. Infolgedessen kann eine Industriemaschine mi
niaturisiert werden, und sie kann ein leichtes Gewicht
aufweisen.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in
Verbindung mit der Zeichnung, die bevorzugte Ausführungs
beispiele der vorliegenden Erfindung anhand von Beispie
len darstellt.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1A bis 1D perspektivische Ansichten, die einen er
sten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Dämp
fungsplatte der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 2A eine perspektivische Ansicht eines zweiten
Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer Dämpfungs
platte der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2B eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt
zur Anbringung der Dämpfungsplatte der vorliegenden Er
findung in einem Pumpengehäuse zeigt;
Fig. 3A bis 3D perspektivische Ansichten, die weitere
Schritte zur Anbringung der Dämpfungsplatte der vorlie
genden Erfindung in dem Pumpengehäuse zeigen;
Fig. 4 einen Graph, der eine Leistung der Pumpe unter
Verwendung der Dämpfungsplatte der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 5A und 5B Graphen, die ein Ergebnis einer Vibrati
onsuntersuchung der Pumpe zeigen; und
Fig. 6A bis 6D schematische Darstellungen, die die Dämp
fungsplatte darstellen.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
folgenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben.
Die Fig. 1A bis 1D zeigen eine Form zum Formen einer
Dämpfungsplatte der vorliegenden Erfindung, die eine
obere Form 1 und eine untere Form 2 umfaßt. Die untere
Form weist eine Oberfläche mit konvexen und konkaven Tei
len auf, die die konkaven Teile und konvexen Teile, die
in der Dämpfungsplatte ausgebildet werden sollen, defi
nieren. Die obere Platte 2 deckt die untere Platte 1 ab.
In der oberen Form 2 und der unteren Form 1 sind Gas
durchlässe vorgesehen zum Einführen eines Druckgases zu
einem Materialflächenelement und Gasrohre 3 zum Einführen
und Ablassen des Gases zu und weg von dem Material. Die
obere Form 2 und die untere Form 1 werden zwischen kera
mischen Platten 4 gehalten, die mit einer eingebauten
Heizvorrichtung versehen sind zum Erwärmen bzw. Heizen
der Formen 1, 2 auf eine spezifische Temperatur wie in
Fig. 1A gezeigt ist.
In einem Verfahren zum Herstellen der Dämpfungsplatte
wird eine dünne Platte 5 eines superplastischen Materi
als als Material verwendet. Beispiele des superplasti
schen Materials umfassen z. B. austenitischen rostfreien
Stahl, Zweiphasen rostfreien Stahl, Aluminiumlegierungen,
Titanlegierungen und Keramiken, sie sind nicht aber nicht
auf diese beschränkt.
Nachdem die dünne Platte 5 auf die untere Form 1, in der
ein Hohlraum definiert ist, plaziert ist, wird die dünne
Platte 5 mit der oberen Form 2 abgedeckt. Die dünne Plat
te 5 wird auf eine superplastische Verarbeitungstempera
tur erhitzt und ein Druck wird angelegt zum Herstellen
einer Wabenplatte 6 mit einer Vielzahl von polygonalen,
konvexen Teilen und konkaven Teilen wie in Fig. 1C ge
zeigt ist.
Nachdem die Wabenplatte auf Dimensionen entsprechend ei
nem zu befestigenden Teil geschnitten ist (Fig. 1D) wird
die Wabenplatte durch eine Walze gebogen, damit sie einer
speziellen gekrümmten oder planen Oberfläche (Fig. 2A)
entspricht. Danach kann die Wabenplatte an einem Gehäuse
10 befestigt werden durch eine Sicherungs- bzw. Befesti
gungsschraube 9 (Fig. 2B), in das Gehäuse 10 eingepaßt
werden (Fig. 3A), über einen Kleber bzw. ein Haftmittel
an dem Gehäuse befestigt werden (Fig. 3B), in einer Nut
in dem Gehäuse durch einen Kleber oder ein Haftmittel be
festigt werden (Fig. 3C) oder durch ein Biegeverfahren
befestigt werden (Fig. 3D).
Nachfolgend wird ein Leistungstest der Dämpfungsplatte,
die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt
wurde, bei der Verwendung in der Drehmaschine (Pumpe) be
schrieben. Die Leistung der Pumpe ist in Fig. 4 gezeigt.
Die Spezifikation der verwendeten dünnen Platte war die
folgende:
Dicke der Platte: 0,3 mm
Material der Platte: SUS329J4L Zweiphasen rostfreier Stahl
Bestandteile der Platte: in %.
Cr 25,0; Ni 6,3; Mo 3,2; N 0,1; Fe der Rest.
Dicke der Platte: 0,3 mm
Material der Platte: SUS329J4L Zweiphasen rostfreier Stahl
Bestandteile der Platte: in %.
Cr 25,0; Ni 6,3; Mo 3,2; N 0,1; Fe der Rest.
Die Bedingung für eine superplastische Verarbeitung sind
die folgenden:
Erwärmungstemperatur: 900-1000 °C
Angelegter Druck: 20 kgf/cm²
Formofen: Argongasatmosphärenofen
Biegevorgang: Walzbiegverarbeitung durch eine Scherrolle und eine untere Form.
Erwärmungstemperatur: 900-1000 °C
Angelegter Druck: 20 kgf/cm²
Formofen: Argongasatmosphärenofen
Biegevorgang: Walzbiegverarbeitung durch eine Scherrolle und eine untere Form.
Eine Spaltgröße zwischen dem Laufradmundring und der
Dämpfungsdichtung betrug 0,05 mm (die Hälfte wie bei dem
herkömmlichen Beispiel).
Obwohl die Spaltgröße auf die Hälfte gesetzt wurde im
Vergleich zu der herkömmlichen Maschinenverarbeitung wie
oben beschrieben, wurde ein Abrieb infolge Reibung und
Kontakt mit dem Drehkörper nicht beobachtet und die Pum
peneffizienz wurde um ungefähr 2% verbessert. Der Grund
für die Verhinderung der Reibung und des Kontaktes ist,
daß die Dimensionsgenauigkeit stark verbessert wurde ver
glichen mit der, die durch das herkömmliche Verfahren
vorgesehen wird und das hier ausgewählte Material ist
weicher als das herkömmliche Material austenitischer
rostfreier Stahl SNS304.
Die Verbesserung der Pumpeffizienz wird durch den folgen
den Grund erreicht. Durch die Dämpfungsplatte 6, die zwi
schen dem Laufrad und dem Gehäuse 10 vorgesehen ist, wird
das Strömungsmittel innerhalb des Spaltes abgedichtet,
wenn der Spalt kleiner wird und das Strömungsmittel legt
einen Druck auf die zu dem Laufrad weisende Oberfläche
an, um den spezifischen Spalt beizubehalten, um eine La
gerfunktion dazwischen durchzuführen. Diese Lagerfunktion
erzeugt eine Abfederungsfunktion zum Reduzieren der Vi
bration der Drehmaschine und sie ermöglicht eine Minimie
rung der Anfangsgröße des Spaltes, um Leckage des Strö
mungsmittels zu reduzieren.
Fig. 5A ist ein Graph, der ein Ergebnis einer Vibrations
untersuchung der Drehmaschine während des obigen Experi
mentes zeigt. Wie sich deutlich aus der Zeichnung ergibt,
wird die Vibration um 1/2 und 1/3 bezüglich der in Fig.
5B gezeigten herkömmlichen Pumpe bei einer festgelegten
Drehzahl N bzw. 1/2N reduziert.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor
liegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben
wurden, sei bemerkt, daß unterschiedliche Änderungen und
Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Um
fang der folgenden Ansprüche abzuweichen.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Es ist eine Dämpfungsplatte für eine Drehmaschine und ein Verfahren zur Herstellung derselben gezeigt, bei dem es möglich ist, eine Dämpfungsplatte eines (Honig-)wabentyps mit akkuraten Dimensionen und zu vernünftigen Kosten her zustellen. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Dämp fungsplatte zum Abdichten zwischen einem Drehteil und ei nem stationären Teil einer Drehmaschine und zum Abfedern des Drehteils weist die Dämpfungsplatte eine Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen auf und die Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen wird durch ein superplastisches Verarbeitungsverfahren hergestellt.
Es ist eine Dämpfungsplatte für eine Drehmaschine und ein Verfahren zur Herstellung derselben gezeigt, bei dem es möglich ist, eine Dämpfungsplatte eines (Honig-)wabentyps mit akkuraten Dimensionen und zu vernünftigen Kosten her zustellen. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Dämp fungsplatte zum Abdichten zwischen einem Drehteil und ei nem stationären Teil einer Drehmaschine und zum Abfedern des Drehteils weist die Dämpfungsplatte eine Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen auf und die Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen wird durch ein superplastisches Verarbeitungsverfahren hergestellt.
Claims (4)
1. Dämpfungsplatte zur Abdichtung zwischen einem Dreh
teil und einem stationären Teil einer Drehmaschine
und zum Abfedern des Drehteils, wobei die Dämpfungs
platte folgendes aufweist:
eine superplastische Materialplatte; und
eine Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Tei len, die in der superplastischen Materialplatte de finiert sind, wobei die Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen durch ein superplastisches Ver arbeitungsverfahren ausgebildet sind.
eine superplastische Materialplatte; und
eine Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Tei len, die in der superplastischen Materialplatte de finiert sind, wobei die Vielzahl von konvexen Teilen und konkaven Teilen durch ein superplastisches Ver arbeitungsverfahren ausgebildet sind.
2. Dämpfungsplatte nach Anspruch 1, wobei das superpla
stische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die
die folgenden Materialien beinhaltet: austentischen
rostfreien Stahl, Zweiphasen rostfreien Stahl, Alu
miniumlegierungen, Titanlegierungen und Keramiken.
3. Verfahren zur Herstellung einer Dämpfungsplatte zur
Abdichtung zwischen einem Drehteil und einem statio
nären Teil einer Drehmaschine und zum Abfedern des
Drehteils, wobei das Verfahren die folgenden Schrit
te aufweist:
Herstellen einer superplastischen Platte; und Defi nieren einer Vielzahl von konvexen Teilen und konka ven Teilen in der superplastischen Platte durch ein superplastisches Verarbeitungsverfahren.
Herstellen einer superplastischen Platte; und Defi nieren einer Vielzahl von konvexen Teilen und konka ven Teilen in der superplastischen Platte durch ein superplastisches Verarbeitungsverfahren.
4. Verfahren zur Herstellung einer Dämpfungsplatte ge
mäß Anspruch 3, wobei das superplastische Material
aus der Gruppe ausgewählt ist, die die folgenden Ma
terialien beinhaltet: austentischen rostfreien
Stahl, Zweiphasen rostfreien Stahl, Aluminiumlegie
rungen, Titanlegierungen und Keramiken.
Applications Claiming Priority (1)
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