DE69019583T2

DE69019583T2 - Plattenantrieb mit Zirkulationsfilteranordnung.

Info

Publication number: DE69019583T2
Application number: DE69019583T
Authority: DE
Inventors: Peter Everett Brooks
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2010-03-16
Also published as: DE69019583D1; JPH02287998A; JP2668840B2; EP0391555A3; EP0391555A2; US5025337A; EP0391555B1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf das technische Fachgebiet der Zirkulations-Luftfiltersysteme in Plattenantrieben.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Magnetische Festplattenspeicher sind äußerst empfindlich gegenüber Staubteilchen, die sich in der Atmosphäre innerhalb des gekapselten Kopf/Plattengehäuses befinden. Bei einer Flughöhe der Magnetköpfe in einem Abstand von 0,38 um (15 Mikrozoll) zu der datentragenden Oberfläche, entspricht ein Staubteilchen von 1 Mikron Größe dem dreifachen Abstand zwischen dem Magnetkopf und der Plattenoberfläche, so daß dieses Staubteilchen einen head crash, eine Beschädigung der Plattenoberfläche oder beides verursachen kann. Da die Datenflächendichte immer mehr zunimmt, gewinnt auch dieses Problem mehr und mehr an Bedeutung, da die magnetischen Beschichtungen immer dünner und empfindlicher werden und die Flughöhe des Kopfes über der Plattenoberfläche immer geringer wird. Obwohl der Antrieb in einem sauberen Raum montiert und gekapseit wird, muß jede Restkontamination beseitigt und müssen auch später alle Schmutzpartikel aus der Atmosphäre gefiltert werden, die während der Lebenszeit dieses Bauteils in der Kapsel entstehen können.
Ein häufiger Luftaustausch über einen Filter, der schädliche Staubpartikel beseitigen kann, ist notwendig, damit die für einen fehlerfreien Betrieb notwendige Atmosphäre erhalten bleibt. Dies wird immer schwieriger, da die Anzahl der Platten zunimmt, die elektronische Steuerung verbessert wird und die Gesamtabmessungen der Plattendatei durch den Formfaktor der Industrienorm effektiv begrenzt werden. In GB-A-2 202 076 wird ein Zirkulations-Filtersystem nach dem bisherigen Stand der Technik beschrieben, in dem eine Filtereinheit zwischen der Peripherie des Plattenstapels und dem Gehäuse angeordnet ist. Die Kühlluft wird durch ein Filtermedium angesaugt, das in einer Austrittsöffnung der Einheit angeordnet ist. Aus der Austrittsöffnung austretende Luft wird entlang einer Tangente zu dem Plattenstapel geleitet.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Der bisherige Stand der Technik zeigt eine Reihe von verschiedenen Zirkulations-Filtersystemen mit verschiedenen Kompaktheitsgraden. Der Bedarf nach effizienten und kompakten Filterkonstruktionen steigt jedoch ständig. Dementsprechend stellt die Erfindung einen Plattenantrieb mit einer Vielzahl von Datenspeicherplatten bereit, die in einem Stapel montiert und, um eine Achse drehbar, in einem gekapselten Gehäuse angeordnet sind, sowie eine Zirkulations-Filtereinheit mit einem Filtermedium, wobei die Filtereinheit zwischen der Peripherie des Plattenstapels und dem Gehäuse angeordnet ist, wodurch zwischen einer vorderen Kante der Filtereinheit, der sich die Platten während ihrer Drehung nähern, und dem Gehäuse eine Eintrittsöffnung definiert wird, wobei das Filtermedium über einer Austrittsöffnung in der Filtereinheit montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermedium eine radial nach innen gerichtete Fläche aufweist, die der Peripherie des Plattenstapels entspricht und an diese angrenzt.
Im Betrieb wird die Luft von der Peripherie des Plattenstapels zum hinteren Teil des Filtermediums abgelenkt. Die Filtereinheit ist so angeordnet, daß sie einen im wesentlichen geschlossenen Pfad zwischen der Eintrittsöffnung, die an der Seite der Einheit angeordnet ist, der sich die verschiedenen Punkte an der Peripherie der Platten während der Drehung nähern, und der Austrittsöffnung, und damit durch das Filtermedium, bereitstellt. Die durch Rotation der Platten induzierte Luftgeschwindigkeit wird auf der Filterrückseite in einen potentiellen Druck umgewandelt, während der Luftstrom über der Vorderseite des Filters einen niedrigen potentiellen Druck an der Austrittsfläche des Filtermediums erzeugt, wodurch ein starker gefilterter Luftstrom für eine gegebene Filterfläche induziert wird.
Die Struktur dieses Filtersystems ist kompakt und kann auf kleinem Raum in dem Gehäuse des Plattenantriebs montiert werden. Desweiteren verläuft die Strömung von der Rückseite des Filtermediums und radial nach innen zu den Platten. Der Luftstrom wird nicht über die Zugriffsarme, Magnete oder andere Teile geführt&sub7; die für unerwünschte Staubteilchen, insbesondere magnetisch aktive Partikel, anfällig sind, und hilft dadurch, die Entstehung von Staubteilchen zu kontrollieren. Die Staubteilchen werden in dem toten Bereich auf der Filterrückseite aufgefangen, wodurch die Platte den durch Schwingungen oder Luftströme freigesetzten Partikelchen weniger stark ausgesetzt ist Die bevorzugte Verwendung einer einfachen Filterplatte trägt darüber hinaus zu einer Kostensenkung und zu einer kompakteren Konstruktion bei.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen beschrieben werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine in Einzelteile aufgelöste Darstellung eines Plattenantriebs gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ist eine Teil-Schnittansicht des Plattenantriebs der Figur 1, die Filtereinheit darstellend;
Figur 3 ist eine in Einzelteile aufgelöste perspektivische Darstellung der Filtereinheit, die in dem Plattenantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Figur 1 erläutert einen Plattenantrieb, bei dem in einem gegossenen Basisteil 5 ein drehbarer Zugriffsarm 6 und die damit kooperierende Magnetpoleinheit 7 und die Spindeleinheit 8 gelagert sind, welche den Plattenstapel und einen konzentrisch montierten Motor in einer Nabe 9 enthält. Am Ende des Gußteils 5, aus dem die Platten herausragen, wird das Gehäuse durch eine gezogene Metallabdeckung 11 komplettiert, und an dem an die Schwingspulenmotor-Magnetbaugruppe 7 angrenzenden Ende wird das Kopf/Plattengehäuse durch eine Abdeckung 13 und eine Dichtung 14 abgeschlossen. Das Gehäuse ist wirksam gekapselt, mit Ausnahme eines Entlüftungsfilters (nicht gezeigt), der für einen Druckausgleich bei thermischen Veränderungen oder Schwankungen des Atmosphärendrucks sorgt. Bei herkömmlichen Systemen wurde der Entlüftungsfilter so angeordnet, daß er innerhalb der Kopf/Plattenkapsel Zugang zu einer Stelle mit niedrigstem Druck hat, um sicherzustellen, daß unerwünschte Leckagen durch eine Dichtung oder an anderer Stelle außerhalb der Kapsel stattfinden, mit dem Ergebnis, daß nur durch den Entlüftungsfilter gefilterte Luft in die Kapsel eintreten kann. Die Kopf/Plattenbaugruppe ist im Rahmen 16 durch die drei Vorsprünge 18, die jeweils von den elastomeren Elementen 19 umgeben sind, und in drei dafür vorgesehenen schlitzförmigen Öffnungen 20 aufgenommen werden, schwingungsfrei montiert. Die Kompaktheit des Antriebs kann man daran erkennen, daß der Rahmen einen Ausschnitt 21 in der Stirnwand 22 des Rahmens 16 aufweist, in dem das Ende der Kopf/Plattenkapselabdeckung 11 aufgenommen wird, sowie daran, daß die Höhe sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Gußteils 24, das den Schwingspulenmotor des Zugriffsarms umgibt, reduziert wurde, damit die obere bzw. untere Schaltungskarte, 26 und 27, die volle Breite des Rahmens 16 ausnutzen können.
Die Abdeckung 11 hat einen im wesentlichen zylindrischen seitlichen Wandabschnitt 30, der den Plattenstapel eng umschließt, und einen etwas tiefer gezogenen seitlichen Wandabschnitt 31 in dem Quadranten, der die Filterkartusche 33 aufnimmt und abstützt. In der Abdeckung 11 ist eine Öffnung 34 vorgesehen, die einen Bolzen 35 in der Luftfilterkartusche 33 aufnimmt, mit dessen Hilfe die Kartusche positioniert und abgestützt wird.
Figur 3 zeigt die Zirkulationsfilter-Kartusche 33, bei der das Filtermedium 37 abgenommen ist; Figur 2 zeigt den zusammengebauten Zustand innerhalb der Abdeckung 11. Zu der Kartusche 33 gehört ein Gehäuse 38 mit einem Rahmen 39, der ein Zylindersegment definiert, und an dem das Filtermedium befestigt ist. An dem Gehäuse 38 ist eine Versteifungsrippe 41 angebracht, mit einem Rippenwulst 42, aus dem die Bolzen 35 und 45 hervorragen. Eine große Öffnung 44 bietet Zugang zu dem Plenum 46, welches von der Wand 48 hinter dem Filtermedium 37 gebildet wird. Das Plenum 46, das sich unmittelbar hinter dem Filtermedium 37 befindet, erlaubt eine volle Nutzung des freiliegenden Mediums. Der kleine Bolzen 45 führt durch das Loch 50 im Medium und fixiert das Filtermedium 37 in seiner Position, bevor es mit dem Rahmen 39 in der Aussparung und entlang dem Wulst 51 verbunden wird. Der erhabene Wulst 51 ist ein Energiekonzentrator, der bei der Anbringung des Filtermediums 37 am Gehäuse 48 mittels Ultraschallverfahren verwendet wird.
Figur 2 zeigt die Filterkartusche 33 in der Abdeckung 11 im montierten Zustand. Das Gehäuse ist zwischen der oberen und unteren Wand der Abdeckung und entlang einer Oberfläche 54 so eingepaßt, daß es an der Seitenwand der Abdeckung anliegt. Der Eintritt des Luftstroms ist zwischen dem Gehäuse und der Abdeckung an der gegenüberliegenden Gehäuseseite definiert, wo die Versteifungsrippe 41 an die Innenwandfläche der Abdeckung anstößt. Der Rahmen 39 verläuft entlang der Peripherie des Plattenstapels 8 und dient zur Ablenkung des Luftstroms, der durch die Impeller-Wirkung der sich drehenden Scheiben induziert wird, in den toten Bereich 56 auf der Rückseite der Filterkartusche. Die Kartusche wird durch den Bolzen 35, der in der Öffnung 34 der Abdeckung aufgenommen wird, positioniert und ausgerichtet. Wenn sich die Kartusche 33 in der Montageposition befindet, wird ein Tropfen Epoxid-Harz 55 auf das Ende des Bolzens 35 aufgetragen, um die Kartusche 33 in ihrer Position zu fixieren und die Öffnung 34 in der Abdeckung 11 zu versiegeln, um so die Versiegelung der Kopf/Plattenkapsel zu vervollständigen.
Im Betrieb dreht sich die Plattenbaugruppe 8 in Richtung des Pfeils A und erzeugt eine Impeller-Wirkung, welche der Luft entlang der Plattenoberflächen eine Geschwindigkeit nach außen verleiht. Der mit hoher kinetischer Energie fließende Luftstrom wird in einen toten Bereich 56 geleitet, der von dem Gehäuse und der Innenfläche der Abdeckung gebildet wird. Die Reduzierung der Luftgeschwindigkeit innerhalb des toten Bereichs wandelt den Geschwindigkeitsdruck in einen potentiellen Druck um. Die Größe des potentiellen Druckes ist dem Quadrat der Anfangsgeschwindigkeit proportional, das heißt, je höher die Luftgeschwindigkeit, desto effektiver ist das Luftfiltersystem. Ein anderer Teil des Luftstroms, der durch die Drehung der Platten induziert wird, fließt entlang der Vorderfläche des Filtermediums und bewirkt einen Ansaugeffekt, der eine weitere Verbesserung des Zirkulations-Luftfiltersystems darstellt.

Claims

1. Ein Plattenantrieb, eine Vielzahl von Datenspeicherplatten umfassend, die in einem Stapel (8) montiert sind, der um eine Achse in einem gekapselten Gehäuse (5, 11, 13) drehbar ist, und eine Zirkulations-Filtereinheit (33), ein Filtermedium (37) umfassend, wobei die Filtereinheit zwischen der Peripherie des Plattenstapels und dem Gehäuse angeordnet ist, wodurch eine Eintrittsöffnung zwischen einer Vorderkante der Einheit, der sich die Platten während ihrer Drehung nähern, und dem Gehäuse definiert wird, wobei das Filtermedium über eine Austrittsöffnung (44) in der Filtereinheit montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß

das Filtermedium eine radial nach innen gerichtete Fläche aufweist, die der Peripherie des Plattenstapels entspricht und an diese angrenzt.

2. Ein Plattenantrieb nach Anspruch 1, bei dem das Filtermedium eine einzelne Platte umfaßt, die von einem Rahmenteil (39) der Filtereinheit abgestützt wird.

3. Ein Plattenantrieb nach Anspruch 2, bei dem die Filtereinheit weiter ein Gehäuse (38) umfaßt, das den Rahmenteil trägt und das ein Plenum (46) an der radial nach außen gerichteten Seite des Filtermediums definiert.

4. Ein Plattenantrieb nach Anspruch 3, bei dem die Kapsel eine Abdeckung umfaßt, die sich über einen Teil des Plattenstapels erstreckt, wobei der Rahmenteil von der Abdeckung getragen wird.

5. Ein Plattenantrieb nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Gehäuse einen Bolzen (35) trägt, der in einer Öffnung (34) in der Kapsel aufgenommen wird, um das Gehäuse in Bezug zu den Innenwandflächen der Kapsel zu positionieren und auszurichten

6. Ein Plattenantrieb nach Anspruch 5, bei dem das Gehäuse einen zweiten Bolzen (45) aufweist, der in einer Öffnung (50) in einem Mittelteil des Filtermediums aufgenommen wird, um das Medium in dem Rahmen auszurichten und abzustützen.