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Die Erfindung bezieht sich auf Abstandsringe für Plattenstapel
und insbesondere auf Einrichtungen zur Belüftung der
Innenumfänge von mit geringem Abstand voneinander angeordneten
Platten.
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Mehrplatten-Festplattenstapel (Figur 1) weisen eine Vielzahl
von Platten 14 auf, die mit Hilfe von Abstandsringen in einem
derart geringen Abstand voneinander angeordnet sind, daß die
Viskosität der Luft in der Nähe der Innenumfänge der mit
geringem Abstand voneinander angeordneten Platten ausreicht,
um eine Vollkörperdrehung der Luft bei einer Drehung der
Platten 14 hervorzurufen, die mit einer rotierenden Spindel 12
über (nicht gezeigte) übliche Nabenklammern verbunden sind.
Der Vollkörper oder die kompakte Luftmasse ist in den Figuren 2
und 3 mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet. Außerhalb dieses
Vollkörpers bewirkt die Plattendrehung, daß die Plattenoberflächen
Luft nach außen mit zunehmender Kraft in Richtung auf die
Außenumfänge der Platten pumpen (siehe die Spiralpfeile in Figur 3).
Bei Fehlen einer anderen Quelle an Luft zum Ersetzen dieser nach
außen strömenden Luft strömt Luft von Umfängen zurück nach innen
in der Nähe der Mitte des Raums zwischen benachbarten Platten
(siehe die Luftströmungspfeile nach Figur 2). In Figur 2
bezeichnet die Bezugsziffer 18 das Gehäuse eines
Plattenlaufwerks, in dem der Plattenstapel befestigt ist.
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Das Vorhandensein dieser Vollkörperdrehung ruft viele Probleme
hervor, hauptsächlich deshalb, weil die Luft in dem Vollkörper
sich nicht mit der Luft mischt, die über die Umfänge der Platten
hinweg gepumpt wird. Die Luft in dem Vollkörper kann nicht
gefiltert werden, und irgendwelche Verunreinigungen, die nach der
Herstellung verbleiben oder die später eingeführt werden,
bleiben an dieser Stelle und können zu einem Landen des Lese-
Schreibkopfes auf der Platte führen. Die Vollkörper-Luft kann
keine Wärme abtransportieren, was eine unterschiedliche
Erwärmung
zwischen dem Plattenbereich, in dem der Vollkörper
vorhanden ist, und dem Rest der Platte hervorruft, der belüftet
ist. Dies beeinflußt die Fähigkeit von miteinander gekoppelten
Köpfen eines Systems, das lediglich eine Servooberfläche
aufweist, die Spuren auf den verschiedenen Plattenoberflächen zu
verfolgen.
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Um die Ausbildung einer Vollkörperdrehung zu verhindern, wurden
belüftete Abstandsringe 20 (Figuren 2 und 3) vorgeschlagen
(EP-A-0063607). Lüftungsöffnungen in den belüfteten
Abstandsringen ermöglichen es Luft von einer belüfteten Luftkammer 17
innerhalb eines Abstandsring-/Plattenstapels, mit der Luft
zwischen benachbarten Platten in Verbindung zu treten. Dies
ermöglicht eine kontinuierliche Luftströmung vom Inneren zum
Äußeren Plattenumfang und verhindert eine Vollkörperdrehung.
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Diese Lösung hat jedoch zwei Nachteile. Ein Nachteil besteht
darin, daß eine Luftkammer erforderlich ist, so daß die Platten
und Abstandsringe nicht glatt abschließend mit der Spindel 12
befestigt werden können. Eine derartige Befestigungsanordnung
kann zu einer Verringerung der Breite des Plattenstapels
führen. Der zweite Nachteil besteht darin, daß die Luftkammer
belüftet werden muß, wodurch die Spindel-/Nabenkonstruktion
kompliziert wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Abstandsring für die
Platten eines Plattenstapels geschaffen, der dadurch
gekennzeichnet ist, daß er einen Abstandsring umfaßt, an dem
zumindestens ein Paar von miteinander in Verbindung stehenden
Strömungsmittelkanälen ausgebildet ist, wobei das oder jedes
Paar einen ersten Kanal, der ausgehend von einem vorgebenen
Radius des Abstandsringes in der ersten Richtung nach außen
divergiert und einen zweiten Kanal umfaßt, der von dem
vorgegebenen Radius in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur
ersten Richtung nach außen divergiert, derart, daß der Radius
angenähert den Winkel zwischen den beiden Richtungen halbiert.
Vorzugsweise weist das oder jedes Paar von miteinander in
Verbindung stehenden Strömungsmittelkanälen einen
Strömungsverbindungskanal
in einer in Umfangsrichtung innen liegenden
Oberfläche auf, wobei dieser Strömungsverbindungskanal die ersten
und zweiten Kanäle miteinander verbindet.
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Der Abstandsring kann entgegengesetzte ebene parallele
Oberflächen senkrecht zur Achse des Abstandsringes aufweisen,
wobei der erste Kanal oder die ersten Kanäle in einer der
ebenen Oberflächen angeordnet ist bzw. sind, während der zweite
Kanal oder die zweiten Kanäle in der anderen ebenen Oberfläche
ausgebildet ist bzw. sind.
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Der Divergenzwinkel jedes der Kanäle kann gleich sein, so daß
im Betrieb die Menge des Strömungsmittels, das durch das oder
jedes Paar von miteinander in Verbindung stehenden Kanälen
hindurchströmt, unabhängig von der Drehrichtung des
Abstandsringes ist.
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Bei einer Ausführungsform wird ein Platten-Abstandsring für
einen Plattenstapel gemäß der vorliegenden Erfindung in
Kombination mit den Spindeleinrichtungen geschaffen, die die
Drehung des Abstandsringes hervorrufen, wobei die Kanäle
derart an dem Abstandsring angeordnet sind, daß im Betrieb einer
Kanäle Strömungsmittel in diesen Kanal einsaugt, während der
andere der Kanäle das eingesaugte Strömungsmittel herauspumpt.
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Das oder jedes Paar von miteinander in Verbindung stehenden
Strömungsmittelkanälen kann ausreichen, um die Ausbildung einer
Vollkörperdrehung des Strömungsmittels in dem Raum zwischen
zwei Platten eines Plattenstapels zu verhindern, wobei die
Platten durch den Abstandsring voneinander in Abstand gehalten
werden.
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Die Erfindung wird lediglich als Beispiel in den beigefügten
Zeichnungen erläutert, in denen:
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Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Anzahl von
Platten eines Plattenstapels ist, die auf einer rotierenden
Spindel befestigt sind,
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Figur 2 eine seitliche Querschnittsansicht von zwei Platten
ist, die durch einen Abstandsring voneinander getrennt sind,
wobei die Luftströmung in der Nähe der Umfänge der Platten
und ein Bereich einer Vollkörperdrehung gezeigt ist,
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Figur 3 eine Draufsicht im Querschnitt eines Plattenstapels
ist, die einen Abstandsring, die Außenumfangs-Luftströmung
und die Vollkörperdrehung zeigt,
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Figur 4 eine teilweise perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform eines Platten-Abstandsringes eines Plattenstapels
gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
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Figur 5 eine Draufsicht auf den Abstandsring nach Figur 4
ist,
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Figur 6 eine Rückansicht eines Teils des Abstandsringes
nach den Figuren 4 und 5 ist, die eine Strömung durch einen
Kanal zeigt, der die oberen und unteren Kanäle eines Einsaug-
Pump-Kanalpaares verbindet,
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Figur 7 eine der Figur 3 ähnliche Ansicht mit darin
eingefügtem Abstandsring nach Figur 4 ist,
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Figur 8 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform
eines Platten-Abstandsringes eines Plattenstapels gemäß der
vorliegenden Erfindung ist,
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Figur 9 eine Rückansicht eines Teils des Abstandsringes
nach Figur 8 ist, und
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Figur 10 eine der Figur 3 ähnliche Ansicht mit dem
Abstandsring nach Figur 8 ist.
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Figur 4 ist eine teilweise perspektivische Ansicht eines
Platten-Abstandsringes 20 für einen Plattenstapel gemäß der
vorliegenden Erfindung. Ein Einsaug-/Pump-Kanalpaar 22 umfaßt
einen ersten Kanal 24, der in einer oberen ebenen Oberfläche
des Abstandsringes 20 ausgebildet ist und in einer ersten
Richtung von einem vorgegebenen Radius des Abstandsringes
fort nach außen divergiert, sowie einen zweiten Kanal 28, der
in einer unteren ebenen Oberfläche des Abstandsringes 20
ausgebildet ist und in einer zweiten Richtung von dem vorgegebenen
Radius nach außen hin divergiert, wobei die zweite Richtung
entgegengesetzt zu der ersten Richtung des ersten Kanals ist
und der vorgegebene Radius ungefähr den Winkel zwischen den
ersten und zweiten Richtungen halbiert. Die oberen und unteren
ebenen Oberflächen des Abstandsringes sind parallel und
verlaufen senkrecht zur Achse des Abstandsringes. Ein Verbindungskanal
26 ist auf der inneren Umfangsoberfläche des Abstandsringes 20
ausgebildet und verbindet die ersten und zweiten Kanäle.
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Wenn die Drehrichtung des Abstandringes 20 nach rechts gemäß
Figur 4 verläuft, so saugt der zweite Kanal 28 Luft ein, während
der erste Kanal 24 die eingesaugte Luft herauspumpt. Wenn die
Drehrichtung entgegengesetzt ist, gilt auch der umgekehrte
Fall, daß heißt der Kanal 24 saugt Luft ein, während der Kanal
28 Luft herauspumpt.
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Die beiden Kanäle 24, 28 sind vorzugsweise mit einer identischen
Form versehen. Auf diese Weise ist das Einsaug-/Pump-Verhalten
unabhängig von der Drehrichtung des Abstandsringes 20 identisch.
Wenn daher versehentlich der Abstandsring 20 mit seiner
Unterseite nach oben zwischen zwei Platten während der Herstellung
angeordnet wird, so daß der Kanal 28 auf der Oberseite liegt und
nach links divergiert, während der Kanal 24 auf der Unterseite
liegt und nach rechts divergiert, so ergibt sich keine
Beeinflussung des Betriebsverhaltens. Auf diese Weise kann der
Abstandsring im Plattenlaufwerk in beliebigen Richtungen
befestigt werden und dennoch identisch arbeiten. Dies stellt
einen wesentlichen Vorteil dar, wenn menschliche Fehler eine
Umkehrung des Abstandsringes während der Herstellung der
Plattenstapel möglich erscheinen lassen.
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In Figur 4 sind die Kanäle 24, 28 so gezeigt, als ob sie leicht
von den vorgegebenen Radius fort gekrümmt sind. Dies verbessert
sowohl die Einsaug- als auch die Pumpwirkung, ist jedoch nicht
wesentlich. Die Kanäle könnten geradlinig oder sich am
Außenumfang des Abstandsringes erweiternd ausgebildet sein. Der Kanal
26 ist geringfügig in der Bewegungsrichtung der durch ihn
hindurchströmenden Luft geneigt. Dies erleichtert den Übergang
der Luft zwischen den Kanälen 24, 28. Ein Kanal, der parallel
zur Achse des Abstandsringes verläuft funktioniert jedoch und
kann leichter herstellbar sein.
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Es sind verschiedene Formen möglich, um die Konstruktion der
Abstandsringe zu optimieren, wobei allgemeine Prinzipien von
Strömungsturbinenmaschinen berücksichtigt werden sollten.
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Figur 5 zeigt den Abstandsring 20 in Draufsicht mit vier unter
gleichen Winkelabständen angeordneten Einsaug-/Pump-Kanalpaaren
22. Bei einem üblichen Plattenstapel und wenn der Abstand
zwischen den Öffnungen der Kanäle 24, 28 und dem Außenumfang
des Abstandsringes 20 in der Größenordnung des Abstandes
zwischen dem Abstandsring und der äußeren Grenzfläche der
Vollkörperdrehung ist, die bei massiven Abstandsringen auftritt,
sind lediglich vier Einsaug-/Pump-Kanäle erforderlich. Es können
jedoch mehr oder weniger Paare in Abhängigkeit von dem Abstand
der Platten, der Größe des Abstandsringes und der Kapazität der
Einsaug-/Pump-Kanalpaare erforderlich sein.
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Figur 6 zeigt die Luftströmung durch den Kanal 26. Dieser
Kanal umfaßt eine Ausnehmung, die in den Innenumfang des
Abstandsringes 20 eingeschnitten oder in diesem ausgebildet ist
und die Kanäle 24, 28 verbindet. Der Kanal 26 verbindet Luft
zwischen einem Einsaugkanal (beispielsweise dem Kanal 28) und
einem Pumpkanal (beispielsweise dem Kanal 24). Dieser Kanal
ermöglicht eine Einsaug-/Pumpwirkung, selbst wenn die innere
Umfangsoberfläche des Abstandsringes glatt gegen eine andere
Oberfläche anliegt, wie zum Beispiel eine Spindel.
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Figur 7 zeigt den Abstandsring 20 nach Figur 5 bei glatt
anliegender Befestigung auf der Spindel 12 eines
Plattenlaufwerkes. Die Spindeldrehung ist durch den stark gekrümmten
Pfeil an der Spindel angedeutet. Bei dieser Anordnung findet
sich keine Luftkammer radial innerhalb des Abstandsringes zur
Bildung einer Luftquelle, die mit dem Innenumfang der Platten
14 in Verbindung steht. Hier wird die Luft durch die Kanäle
28 (siehe Figur 4) eingesaugt, strömt durch die Kanäle 26
(siehe Figur 4) und wird aus den Kanälen 24 herausgepumpt.
Die Bewegung der Luft beim Austritt aus den Kanälen 24 ist
entgegensetzt zur Plattendrehung und die Richtung der
Luftströmung
in Richtung auf die äußeren Teile der Platten 14
ist derart, wie dies durch die großen spiralförmigen Teile
angedeutet ist. Daher kehrt die Luftströmung die Richtung um,
wie dies durch die scharf gekrümmten zwischenliegenden Pfeile
angedeutet ist und mischt sich mit der Luft, die von den Platten
abgeblasen wird.
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Die Luft kehrt zu dem Abstandsring 20 von den Außenumfängen
der Platten zur Mitte des Raumes zwischen den Platten im
wesentlichen so zurück, wie dies in Figur 2 gezeigt ist, und
sie wird dann von den Kanälen 28 eingesaugt.
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Figur 8 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Platten-
Abstandsringes für einen Plattenstapel gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei dem die Kanäle 24, 28 geradlinig sind und kein
Strömungsverbindungskanal 26 vorgesehen ist, wie bei der
Ausführungsform nach Figur 4. Diese Ausführungsform ist bei
Plattenstapeln brauchbar, bei denen eine Luftkammer, belüftet
oder nicht, an der Innenoberfläche des Abstandsringes vorhanden
ist. Wie dies aus Figur 9 zu erkennen ist, sind die Kanäle 24,
28 gegeneinander in der Richtung der Luftströmung leicht
versetzt, wobei Luft zwischen den Kanälen 28, 24 strömt und
wobei die Richtung davon abhängt, in welcher Richtung sich der
Abstandsring dreht, was selbstverständlich von der Ausrichtung
des Abstandsringes in dem Plattenstapel abhängt.
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Figur 10 zeigt den Abstandsring 20 nach Figur 8, wobei dieser in
Abstand von der Spindel 12 befestigt ist, so daß eine Luftkammer
17 an der Innenoberfläche des Abstandsringes 20 gebildet wird.
Das Luftströmungsmuster ist das gleiche, wie es vorstehend
anhand der Figur 7 beschrieben wurde, jedoch mit der Ausnahme,
daß die zwischen den Kanälen 28 (Figuren 8 und 9) und den
Kanälen 24 strömende Luft durch die Luftkammer 17 strömt, und
nicht in einem Kanal.
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Es ist zu erkennen, daß andere Anordnungen von Abstandsringen
möglich sind. Beispielsweise können die Kanäle 24, 28 auf der
gleichen ebenen Oberfläche des Abstandsringes angeordnet sein.