DE3637268A1

DE3637268A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektroplattieren eines spindelpumpenrotors

Info

Publication number: DE3637268A1
Application number: DE19863637268
Authority: DE
Inventors: Arvid Eugene Morgan
Original assignee: Hughes Tool Co
Current assignee: Hughes Tool Co
Priority date: 1985-11-06
Filing date: 1986-11-03
Publication date: 1987-05-07
Also published as: US4650549A; FR2589488A1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Auftragen von Hartmetall auf Stahloberflächen durch Elektroplattieren und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Elektroplatieren eines Spindelpumpenrotors.

Die Spindel- oder Schraubenpumpe ist eine bekannte Pumpe, die einen elastomeren Stator hat. Der Stator hat eine zwei gängige Schraubenlinie in seiner inneren Oberfläche. Ein metallischer Rotor (Spindel), der außen eine eingängige Schraubenlinie hat, ist in den Stator eingesetzt. Wenn der Rotor gedreht wird, werden zwischen der eingängigen und der zweigängigen Schraubenlinie diskrete Hohlräume erzeugt, die sich zu der Druckseite vorwärts bewegen. Die diskreten Hohlräume werden durch eine Entwurfspreßpassung zwischen dem sehr harten Metall des Rotors und dem relativ weichen Elastomer des Stators abgedichtet. Typisch besteht der Rotor aus gehärtetem Stahl mit einer Rockwellhärte C von etwa 35 bis 60, der mit einem bis zu 0,38 mm dicken Hartchromüberzug versehen ist.

In Galvanisier- oder Elektroplattiervorrichtungen wird eine Gleichstromversorgung benutzt, um einen Stromfluß in ei ner Lösung ionisierten Überzugsmaterials so einzuprägen, daß die Ionen zu dem Werkstück gehen und abgeschieden werden. Metallionen sind positiv geladen, so daß beim galvanischen Verchromen das Werkstück ein negativ geladener Pol ist, und positive Elektroden werden neben dem Werkstück angeordnet, um den elektrischen Stromfluß durch das elektrolytische Bad herzustellen.

Normalerweise werden zum Überziehen eines Schraubenrotors positiv gepolte Elektroden parallel zu dem Rotor und um den Rotor herum aufgehängt. Das führt zu einer Differenz in der Abscheidegeschwindigkeit zwischen den Teilen kleinen Durch messers und den Teilen großen Durchmessers des Schraubenro tors. Die Abscheidung baut sich auf den Teilen des Rotors, die den Elektroden am nächsten sind, bis zu einer größeren Dicke auf.

Im Stand der Technik wird der Rotor spanabhebend auf die berechneten Abmessungen bearbeitet, um die Auswirkungen des unterschiedlichen Überziehens zu minimieren. Das Endprodukt wird genaue Abmessungen haben, obgleich ein Teil des Über zugs eine größere Dicke haben wird als andere Teile der überzogenen Oberfläche. In einigen Bereichen wird der Chrom überzug doppelt so dick sein wie in anderen Bereichen, was mehr Überzugsdicke als notwendig erfordert. Die zusätzliche Überzugsdicke ist teuer. Außerdem wird sich ungleichmäßiger Verschleiß ergeben.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung ist die positiv gepolte Elektrode hohl ausgebildet und mit einer inneren Schraubenlinienkontur versehen, die den Rotor abmessungen angepaßt, aber um eine gewählte Strecke größer als diese ist. Der Rotor kann daher axial positioniert und in allen Punkten äquidistant gehalten werden. Der gleich mäßige Ringraum zwischen dem Rotor und dem positiven Pol er möglicht gleichmäßiges Überziehen.

Vorzugsweise wird der Elektrolyt durch den Ringraum gepumpt, wodurch Turbulenz erzeugt wird, die das Überziehen verbes sert. Außerdem wird der Rotor während des Überziehens vor zugsweise gedreht und durch den positiven Pol hindurchge zogen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1a und 1b Teile einer Vorrichtung nach der Er findung zum Elektroplattieren eines Spindelpumpenrotors.

Gemäß Fig. 1b weist die Vorrichtung eine positiv gepolte Elektrode in Form eines metallischen Gehäuses 11 auf. Das Gehäuse 11 hat einen inneren Durchlaß 13. Der Durchlaß 13 ist mit einer eingängigen Schraubenlinienkontur versehen. Die Kontur des Durchlasses 13 ist der Kontur eines Spindel pumpenrotors 15 herkömmlicher Bauart angepaßt. Der Durchlaß 13 ist jedoch um eine gewählte Strecke größer, was einen Ringspalt gleichmäßiger Breite zwischen der Innenseite des Gehäuses 11 und der Außenseite des Rotors 15 ergibt.

Ein Einlaß 17 ist an einem Ende des Gehäuses 11 angeordnet. Der Einlaß 17 ist mit einer Pumpe 19 verbunden, die Elektro lytlösung durch den Durchlaß 13 pumpt, damit diese den Rotor 15 umgibt. Die Pumpe 19 ist mit einem nicht dargestellten Tank verbunden, der eine Lösung enthält, die Elektroplattier ionen enthält, normalerweise zum galvanischen Verchromen.

Ein Auslaß 21 ist an das andere Ende des Gehäuses 11 zum Ab leiten der Lösung angeschlossen. Der Auslaß 21 leitet die Lösung zur Wiederverwendung in den Tank zurück.

Dichtungen 23 sind an jedem Ende des Gehäuses 11 angeordnet. Die Dichtungen 23 haben jeweils einen Durchlaß 25, der Teil einer eingängigen Schraubenlinie ist, deren Kontur der des Rotors 15 angepaßt ist. Der Durchlaß 25 hat im wesentlichen denselben Durchmesser wie der Rotor 15, so daß sich eine en ge Abdichtpassung ergibt, die die Leckage von Elektrolytlö sung aus dem Gehäuse 11 verhindert. Die Dichtungen 23 können aus einem Elastomer oder aus einem Material wie Teflon be stehen. Das Gehäuse 11, welches der positive Pol in der Vor richtung ist, ist durch eine Leitung 27 mit einer Gleich stromversorgung 29 verbunden. Positiver Gleichstrom wird dem Gehäuse 11 zugeführt.

Fig. 1a zeigt den vorderen Teil der Vorrichtung. Eine Ein richtung ist vorgesehen, um den Rotor 15 in dem Gehäuse 11 zu drehen und gleichzeitig vorwärtszubewegen. Wegen der ein gängigen Schraubenlinienkontur kann der Abstand zwischen dem Rotor 15 und dem Gehäuse 11 in allen Punkten äquidistant ge halten werden, wenn der Rotor 15 gedreht und vorwärtsbewegt wird, ähnlich wie bei einer Schraube, die durch ein Gewinde hindurchgeht.

In der bevorzugten Ausführungsform ist ein Antriebskopf 31 an dem Ende des Rotors 15 befestigt. Der Antriebskopf 31 ist ein Zahnradantrieb, welcher elektrisch gespeist wird und den Rotor 15 um seine Achse in Drehung versetzt. Das Drehen des Rotors 15 bewirkt, daß dieser sich normalerweise aufgrund der engen Passung der Dichtungen 23 um den Rotor 15 vorwärts bewegt. Der Antriebskopf 31 ist auf einer Führungsbahn 33 angeordnet, die ihm gestattet, sich zusammen mit dem Rotor 15 vorwärtszubewegen, wenn sich der Rotor 15 selbst durch das Gehäuse 11 hindurchschraubt. Der Rotor 15 bildet die Ka tode in der Vorrichtung. Er könnte geerdet oder mit einer Leitung 35 verbunden sein, die sich zwischen der negativen Seite der Gleichstromversorgung 29 und dem Antriebskopf 31 erstreckt.

Im Betrieb wird der Rotor 15, der häufig 6 m lang ist, in die erste Dichtung 23 eingeführt. Das andere Ende wird mit dem Antriebskopf 31 verbunden, der den Rotor in Drehung ver setzt. Die Pumpe 19 wird in Gang gesetzt, damit sie Elektro lytlösung durch den Durchlaß 13 pumpt, die ihn über den Aus laß 21 verläßt. Der Antriebskopf 31 versetzt den Rotor 15 in Drehung, der sich um eine einzelne Achse dreht und sich gleichzeitig vorwärts bewegt und zwar aufgrund des gewinde artigen Eingriffs mit den Dichtungen 23. Gleichstrom wird zwischen dem Gehäuse 11 und dem Rotor 15 zum Fließen ge bracht, was bewirkt, daß Ionen fließen und auf der Oberflä che des Rotors 15 abgeschieden werden. Die Bezugszahl 37 be zeichnet den Überzugsaufbau auf der Oberfläche des Rotors. Während der Drehung und des Vorschubs wird der Ringraum zwischen der Wand des Durchlasses 13 und dem Rotor 15 auf ei nem konstanten äquidistanten Wert gehalten. Nachdem der An triebskopf 31 das Ende des Hubes erreicht hat und mit der ersten Dichtung 23 in Kontakt ist, wird er abgeschaltet. Das nichtüberzogene Ende kann beseitigt oder der Rotor 15 kann soweit nach vor geschoben werden, bis das äußerste Ende die Dichtung 23 freigibt, um ihn im wesentlichen bis zum Ende zu überziehen.

Die Erfindung bietet beträchtliche Vorteile. Die angepaßte Oberfläche der positiven Elektrode ermöglicht eine gleiche Überzugsdicke auf dem gesamten Rotor. Die gleiche Dicke des Überzugs erlaubt, den Rotor maschinell auf Maß zu bearbei ten, ohne daß ein ungleichmäßiger Überzug kompensiert zu werden braucht. Es ergeben sich Einsparungen an Elektroplat tierzeit und an Material

Claims

1. Verfahren zum Elektroplattieren eines Spindelpumpenrotors, der eine eingängige Schraubenlinienkonfiguration hat, ge kennzeichnet durch folgende Schritte:

Herstellen einer Elektrode als positiver Pol mit einer ein zelnen Schraubenlinienbohrung, die dieselbe Konfiguration wie der Rotor hat, aber größer als der Rotor ist, um einen gleichmäßigen Zwischenraum zwischen dem Rotor und der Elek trode zu schaffen;
Einsetzen des Rotors in die Elektrode;
Einbringen einer Lösung ionisierten Überzugsmaterials in den Zwischenraum; und
Anlegen einer Gleichspannung zwischen der Elektrode und dem Rotor, um elektrischen Strom in der Lösung zum Fließen zu bringen und Ionen aus der Lösung auf dem Rotor abzuscheiden.

2. Verfahren zum Elektroplattieren eines Spindelpumpenrotors, der eine einzelne Schraubenlinienkonfiguration hat, gekenn zeichnet durch folgende Schritte:

Herstellen einer Elektrode als positiven Pol mit einer ein zelnen Schraubenlinienbohrung, die dieselbe Konfiguration wie der Rotor hat, aber um eine gewählte Strecke größer als der Rotor ist, um einen äquidistanten Zwischenraum zwischen dem Rotor und der Elektrode zu schaffen;
Einsetzen des Rotors in die Elektrode;
Hindurchleiten einer Elektrolytlösung durch die Bohrung, die den Rotor umgibt; und
Anlegen einer Gleichspannung an die Elektrode und den Rotor, um elektrischen Strom in der Lösung zum Überziehen des Ro tors zum Fließen zu bringen.

3. Verfahren zum Elektroplattieren eines Spindelpumpenrotors, der eine Einzelschraubenlinienkonfiguration hat, gekenn zeichnet durch folgende Schritte:

Herstellen einer Elektrode als positiven Pol mit einer Ein zelschraubenlinienbohrung, die dieselbe Konfiguration wie der Rotor hat, aber um eine gewählte Strecke größer als der Rotor ist, um einen äquidistanten Zwischenraum zwischen dem Rotor und der Elektrode zu schaffen;
Drehen und Vorwärtsbewegen des Rotors durch die Bohrung mit einer Geschwindigkeit, um den Zwischenraum gleichmäßig zu halten;
Hindurchleiten eines Elektrolyten durch die Bohrung, die den Rotor umgibt; und
Anlegen einer Gleichspannung an die Elektrode und den Rotor, so daß Strom in der Lösung zum Überziehen des Rotors fließt.

4. Vorrichtung zum Elektroplattieren eines Spindelpumpenro tors, der eine Einzelschraubenlinienkonfiguration hat, ge kennzeichnet durch: eine Elektrode (11) als positiven Pol mit einer Einzelschrau benlinienbohrung (13), die dieselbe Konfiguration wie der Rotor (15) hat, aber um eine gewählte Strecke größer als der Rotor ist, so daß ein äquidistanter Zwischenraum zwi schen dem Rotor und der Elektrode vorhanden ist;
eine Einrichtung (23) zum Haltern des Rotors (15) innerhalb der Bohrung (13);
eine Einrichtung (19) zum Einleiten einer Lösung ionisier ten Überzugsmaterials in den Zwischenraum; und
eine Einrichtung (29) zum Anlegen einer Gleichspannung an die Elektrode (11) und den Rotor (15) zum Erzeugen eines elektrischen Stromflusses in der Lösung zum Abscheiden von Ionen aus der Lösung auf den Rotor (15).

5. Vorrichtung zum Elektroplattieren eines Spindelpumpenro tors, der eine Einzelschraubenlinienkonfiguration hat, ge kennzeichnet durch:
eine Elektrode (11) als positiven Pol mit einer Einzel schraubenlinienbohrung (13), die dieselbe Konfiguration wie der Rotor (15) hat, aber um eine gewählte Strecke größer als der Rotor ist, so daß ein äquidistanter Zwischenraum zwischen dem Rotor und der Elektrode vorhanden ist;
eine Antriebseinrichtung (31) zum Drehen und Axialbewegen des Rotors (15) vorwärts durch die Bohrung (13);
eine Einrichtung (19) zum Pumpen einer Lösung ionisierten Überzugsmaterials durch die Bohrung (13), die den Rotor (15) umgibt;
eine Einrichtung (23) zum Abdichten der Enden des Gehäuses (11) um den Rotor (15), um eine Leckage der Lösung aus der Bohrung (13) zu verhindern; und
eine Einrichtung (29) zum Anlegen einer Gleichspannung an die Elektrode (11) und den Rotor (15) zum Erzeugen eines elektrischen Stromflusses in der Lösung zum Abscheiden von Ionen aus der Lösung auf den Rotor (15).