Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Baueinheit aus mindestens zwei Bestandteilen, die jeweils komplementäre Oberflächen besitzen, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei mindestens ein Bestandteil relativ zu dem anderen beweglich ist, sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Baueinheit.
Baueinheiten des Typs, bei dem eine extrem präzise Passung zwischen den Bestandteilen erforderlich ist, können bisher nur durch Anwendung von ausserordentlich teuren Arbeitsweisen hergestellt werden. In vielen Fällen sind die entstehenden Kosten untragbar. Wenn es sich um Baueinheiten handelt, bei denen die hohen Kosten in Kauf genommen werden, kann ausserdem die Genauigkeit der Passung nicht immer zuverlässig mit der gewünschten Perfektion aufrechterhalten werden.
Beispielsweise stellt es bei Ventilen im allgemeinen kein besonderes Problem dar, den Fluss eines Fluidums zu kontrollieren, wenn es sich um eine Flüssigkeit mit relativ hoher Viskosität handelt. Wenn es sich jedoch um Fluide, wie beispielsweise Helium handelt, so ist die präzise enge Passung, die zuverlässig das Ausströmen von Helium verhindert, ohne Anwendung von extrem teueren Konstruktionen und Arbeitsweisen unmöglich zu erreichen. Bei Lagern ist es bei bestimmten Anwendungen sehr erwünscht, Luftlager mit einer derartig geringen Dicke zu liefern, dass der Abstand zwischen drehenden und ruhenden Bestandteilen, die mit einem derartigen Lager versehen sind, in der Grössenordnung eines millionstel Zentimeters liegt.
Bei derartigen Lagern sind extrem präzise Herstellungsmethoden erforderlich, um die erforderliche sehr kleine Dicke in dem Luftspalt zwischen derartigen ruhenden und drehenden Bestandteilen erreichen zu können. Die obigen Probleme in Verbindung mit Ventilen liegen auch in Verbindung mit Dichtungen vor. Wenn beispielsweise erforderlich ist, dass sich ein beweglicher Bestandteil vom Inneren eines Gehäuses durch dessen Wand nach aussen erstreckt, so ist es oft notwendig, für einen derartigen beweglichen Bestandteil eine Dichtung vorzusehen, die Leckwerden nicht wirksam verhindern kann wenn sie nicht eine Präzision aufweist, die dem Idealzustand nahe kommt. Bei Betätigungs- bzw.
Verstellorganen, beispielsweise solchen, die auf Temperaturänderungen ansprechen, ist es notwendig, zwischen ein Paar von Bestandteilen, wovon mindestens einer relativ zu dem anderen beweglich ist, ein thermisch ansprechendes Medium einzuschliessen, das sich in Abhängigkeit von Temperaturänderungen ausdehnt und zusammenzieht, während es gleichzeitig einen der Bestandteile bezüglich des anderen verlagert. Bei Vorrichtungen dieses letzteren Typs ist es ausserordentlich schwierig, zwischen den Bestandteilen den präzisen Sitz zu schaffen, der zuverlässig das thermisch ansprechende Medium ohne eine Möglichkeit des Leckwerdens eingeschlossen hält, während gleichzeitig die erforderliche Bewegungsfreiheit des einen Bestandteils im Hinblick auf den anderen in Abhängigkeit von der Ausdehnung und der Zusammenziehung des thermisch ansprechenden Mediums aufrechterhalten bleibt.
Das Erfordernis von präzis passenden Bestandteilen tritt nicht nur auf dem Gebiet der Lager, Dichtungen, Ventile und Betätigungsorganen auf. Beispielsweise treten derartige Erfordernisse häufig auch bei Bewegungstransmissionen auf. Eine Bewegungstransmission kann beispielsweise in Form einer Keilnut-Verbindung zwischen einem Paar von Bestandteilen vorliegen, wovon einer sich axial bezüglich des anderen bewegen soll, während er gleichzeitig Drehbewegung auf diesen überträgt. Bei derartigen Gefügen ist es in der Praxis fast unmöglich, bei einer derartigen Übertragung jedes Spiel auszuschalten. Das Erfordernis der Ausschaltung von derartigem Spiel bzw. Schlupf ist jedoch oft in Vorrichtungen, wie Werkzeugmaschinen, wesentlich, bei denen Bewegungsübertragungen ohne durch Spiel verursachte Ungenauigkeiten von ausschlaggebender Bedeutung sein können.
Ein bei Baueinheiten dieses allgemeinen Typs auftretendes spezielles Problem liegt bei Bestandteilen vor, die miteinander durch Gewinde verbunden sind. Es ist derzeit praktisch unmöglich, mit Gewinde versehene Oberflächen zu schaffen, die in einer vollkommen präzisen Weise miteinander zusammenwirken. Auch wenn die Gewinde auf den bestmöglichen Maschinen durch beste Fachkräfte mit den bestmöglichen Arbeitsweisen hergestellt werden, so fressen die Gewinde an und der eine Bestandteil kann sich nicht frei auf dem Gewinde des anderen Bestandteiles drehen, wenn nicht hinsichtlich der Qualität der Präzision Eingeständnisse gemacht werden, mit der die Teile zusammenpassen. Mit anderen Worten, es ist derzeitig ein Mangel der Präzision von zusammenpassenden Gewinden notwendig, um sicherzustellen, dass sich ein mit Gewinde versehener Bestandteil auf dem Gewinde des anderen Bestandteiles bewegt.
Beträchtliche Probleme treten ausserdem in Hinblick auf die Aufrechterhaltung der erforderlichen präzisen Passung zwischen Bestandteilen während einer langen Arbeitsspanne auf.
Wenn sich ein Bestandteil relativ zu einem anderen Bestandteil bewegt, so trifft dazwischen eine unvermeidliche Abnutzung auf, die möglicherweise die Ursache dafür ist, dass sich die Präzision der Passung zwischen den Bestandteilen verschlechtert. Es ist natürlich möglich, für derartige Bestandteile verschleissfeste Materialien mit langer Lebensdauer auszuwählen, derartige Materialien sind jedoch gewöhnlich ausserordentlich teuer, so dass es schwierig wird, eine präzise Passung mit einer langen Lebensdauer zu erzielen, wenn Gefüge bzw.
Aufbauten hergestellt werden, die in der Praxis nur mit einem relativ geringen Preis verkauft werden können.
Es ist bereits versucht worden, eine präzise Passung durch Giessen eines Bestandteiles auf den anderen zu erreichen.
Beispielsweise ist bei Lagern, Kugelgelenken und dgl. vorgeschlagen worden, ein geschmolzenes Material, das einen der Bestandteile bildet, direkt auf den anderen Bestandteil zu giessen. Diese Arbeitsweisen haben sich jedoch in der Praxis nicht als befriedigend erwiesen. Das geschmolzene Material verfestigt sich in einer völlig unkontrollierbaren Weise, so dass das Ausmass, in dem es während der Verfestigung schrumpft, ein statistischer, vom Zufall bestimmter Faktor ist, der die Erreichung eines hohen Präzisionsgrades verhindert.
Eine grosse Beschränkung bei derartigen Arbeitsweisen liegt ausserdem in der Tatsache, dass die Bestandteile weit auseinanderliegende Schmelzpunkte haben müssen, so dass einer der Bestandteile in einem festen, nicht geschmolzenen Zustand verbleibt, während er mit dem anderen Bestandteil in Verbindung kommt, welcher anfänglich in einem geschmolzenen Zustand vorliegt. Ausserdem verhindern die Bedingungen, die beim Arbeiten mit geschmolzenen Materialien notwendig sind, in wirksamer Weise die Erreichung eines hohen Präzisionsgrades in der Passung zwischen den Bestandteilen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Gegenstände und Arbeitsweisen zu schaffen, die obigen Nachteile in erster Linie hinsichtlich des Verfahrens und dann auch hinsichtlich des Erzeugnisses zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man zuerst auf der komplementären Oberfläche von einem der Bestandteile, der vorgefertigt worden ist, gleichzeitig über die gesamte Fläche dieser komplementären Oberfläche eine anfängliche molekulare Schicht abscheidet, die an der komplementären Oberfläche dieses vorgefertigten Bestandteils nicht haftet und deren Konfiguration durch die Konfiguration dieser komplementären Oberfläche bestimmt wird, und dann die Abscheidung von aufeinanderfolgenden molekularen Schichten auf der anfänglichen Schicht eine nach der anderen fortgesetzt, bis eine vorgewählte Dicke der molekularen Schichten erreicht ist, die alle miteinander einstückig sind und eine einheitliche Struktur bilden, wobei die molekularen Schichten zumindest einen Teil des anderen Bestandteils bilden.
Von bekannten Arbeitsweisen, bei denen eine Abscheidung von Überzügen, Auskleidungen und dgl. erfolgt, unterscheidet sich das erfindungsgemässe Verfahren dadurch, dass eine Baueinheit mit relativ zueinander beweglichen Bestandteilen hergestellt wird, was hauptsächlich darauf beruht, dass der abgeschiedene Bestandteil aufgrund der Tatsache, dass sein Material an der Oberfläche des Bestandteils, auf dem die Schichten abgeschieden werden, nicht anhaftet.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise die Herstellung einer Baueinheit mit relativ niedrigen Kosten, so dass die Baueinheit relativ billig ist, während gleichzeitig ein extrem hoher Präzisionsgrad zwischen einem Paar von Bestandteilen aufrechterhalten wird, wovon mindestens einer relativ zu dem anderen beweglich ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht weiterhin in vorteilhafter Weise die Herstellung von Gegenständen, wie Ventilen, Dichtungen, Lagern, Betätigungsvorrichtungen, Bewegung transmissionen, mit Gewinde versehenen Bestandteilen und dgl. mit einer Passung zwischen den Bestandteilen, von Vorrichtungen, die eine Präzision aufweisen, welche bisher nicht erreichbar war, während gleichzeitig die Kosten von derartigen Einheiten relativ niedrig gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Herstellung derartiger Vorrichtungen mit ausserordentlich geringen Kosten, während für die Konstruktion in der Passung eine hohe Präzisionsqualität erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass sie die Schaffung von Einheiten des obigen allgemeinen Typs in einer Ausbildung erlaubt, die automatisch etwaigen Verschleiss zwischen den Bestandteilen kompensiert, so dass die erforderliche Präzision in der Passung auch dann aufrechterhalten werden kann, wenn die Bestandteile aus relativ billigen Materialien hergestellt werden, die in relativ kurzer Zeit Verschleisspuren zeigen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1A und 1B schematische, teilweise geschnittene Längsund Endansichten, die eine frühe Stufe während des Ablaufs einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens bei der Herstellung einer erfindungsgemässen Baueinheit veranschaulichen,
Fig. 2A und 2B schematische, teilweise geschnittene Axialund Endansichten, die die Arbeitsweise und das Gefüge von Fig. 1A und 1B bei einer Stufe in dem Verfahren veranschaulichen, die sich an die in Fig. 1A und 1B veranschaulichte Stufe anschliesst,
Fig. 3A und 3B schematische, teilweise geschnittene Längsund Endansichten, die eine Stufe in dem Verfahren veranschaulichen, die sich an die Stufe von Fig. 2A und 2B anschliesst,
Fig.
4 eine teilweise geschnittene schematische Axialansicht, die ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Luftlager veranschaulicht,
Fig. 5 eine fragmentarische Schnittansicht, die die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Dichtung für einen beweglichen Bestandteil veranschaulicht,
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform einer Vereinigung von Bestandteilen veranschaulicht,
Fig. 7A eine Vorstufe bei der Herstellung einer Baueinheit, worin die Bestandteile einen vorbestimmten Spielraum haben, während gleichzeitig eine wirksame Dichtung bei dem Spielraum dazwischen erreicht wird,
Fig. 7B eine schematische Schnittansicht einer Baueinheit, die in der in Fig. 7A veranschaulichten Weise hergestellt werden kann,
Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Dichtungsringe umfasst,
Fig.
9 einen schematischen Axialschnitt, der die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Betätigungsvorrichtung veranschaulicht,
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht, die veranschaulicht, wie gemäss der vorliegenden Erfindung Teile in einer Weise miteinander verbunden werden können, die axiale Bewegung verhindert, die jedoch Umfangsdrehbewegung zwischen den Teilen erlaubt,
Fig. 11A eine schematische Schnittansicht, die eine Vorstufe bei der Herstellung von Bestandteilen mit Gewinde veranschaulicht,
Fig. 11B eine Endansicht des Gegenstandes von Fig. 11A, gesehen von dessen rechtem Ende,
Fig. 11C eine schematische Schnittansicht, die die fertige Ausbildung einer gemäss der in Fig. 11A und Fig. 11B veranschaulichten Arbeitsweise hergestellten Einheit zeigt,
Fig.
12A und 12B schematische Längs- und Querschnittansichten einer Bewegungsübertragungsvorrichtung in Form einer Keilnut-Verbindung, hergestellt mittels des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 13 eine Schnittansicht, die ein Kugelventil veranschaulicht,
Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Arbeitsweise zur Herstellung des Kugelventils von Fig. 13,
Fig. 15 ein Ventil mit einer von der von Fig. 13 etwas verschiedenen Konstruktion,
Fig. 16 ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren aufgebautes Kugelventil, das Verschleiss und Änderungen in den Bedingungen der Atmosphäre, worin das Ventil angeordnet ist, automatisch kompensieren kann,
Fig. 17 eine schematische Schnittansicht eines Ventils, das mit einer Feder-betätigten Konstruktion zur Verschleisskompensation versehen ist,
Fig.
18 eine schematische Schnittansicht, die eine zusätzliche Verschleisskompensationskonstruktion sowie eine Konstruktion zeigt, die bei einem Ventilschaft zuverlässig eine Abdichtung aufrechterhält,
Fig. 19 eine schematische Veranschaulichung der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein Nadelventil,
Fig. 20 eine schematische Darstellung einer bei der Herstellung des Nadelventils von Fig. 19 verwendeten Arbeitsweise,
Fig. 21 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 22 eine Schnittansicht eines Absperrorganes, das mit einem Ventil, das mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt worden ist, versehen ist,
Fig. 23 eine Schnittdraufsicht des Ventils von Fig. 22,
Fig. 24 eine Seitenansicht des Ventils von Fig. 22 und 23, gesehen von aussen,
Fig. 25 eine Draufsicht, die das Gehäuse des Ventils von Fig.
22 und 23 veranschaulicht, und
Fig. 26 eine schematische Darstellung einer bei der Herstellung des Ventils von Fig. 22-25 verwendeten Arbeitsweise.
In Fig. 1A und 1B ist ein innerer Bestandteil I veranschaulicht, der irgendeine Konfiguration aufweisen kann, die mit einer gewünschten Relativbewegung eines Bestandteils bezüglich eines anderen in Einklang steht. In dem in der Zeichnung veranschaulichten Beispiel ist zur Vereinfachung der Veranschaulichung und in lediglich beispielhafter Weise ein Bestandteil I dargestellt, der im Schnitt einen Teil einer Ellipse mit zwei ebenen Endflächen bildet, aus denen in der schematisch veranschaulichten Weise koaxiale Schäfte herausstehen.
Wie in Fig. 1A und 1B schematisch veranschaulicht, wird auf der konvex gebogenen Aussenfläche des Bestandteils I eine molekulare Schicht a abgeschieden. Dabei ist diese Schicht a so zu verstehen, dass sie eine Dicke von einem Molekül aufweist. Die Darstellung in der Zeichnung zeigt natürlich eine viel grössere Dicke, da es sonst unmöglich wäre, diese anfängliche molekulare Schicht a zu veranschaulichen, die auf der konvex gebogenen Aussenfläche des Bestandteiles I abgeschieden wird. Diese molekulare Schicht a wird gleichzeitig auf dem gesamten Bereich der konvexen Aussenfläche des Körpers oder des Bestandteils I abgeschieden. Die Abscheidung einer derartigen molekularen Schicht kann durch Arbeitsweisen, wie elektrolytische Abscheidung, katalytische Abscheidung oder Gasplattierung, erfolgen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung haftet das Material der molekularen Schicht a nicht an der Oberfläche des Bestandteils I. Dieser Bestandteil I kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt werden, während die molekulare Schicht a aus Nickel bestehen kann. Gemäss einem anderen Beispiel kann die molekulare Schicht a aus Kupfer bestehen, während der Bestandteil I aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt ist.
Es stehen viele andere Materialien zur Verfügung, die derart ausgewählt werden können, dass die abgeschiedene Schicht nicht an der Oberfläche haftet, auf der sie abgeschieden wird.
Es ist festzuhalten, dass diese abgeschiedene Schicht a sich nicht von einem Metall herleitet, das in geschmolzenem Zustand vorliegt. Auch im Falle der Gasplattierung liegt das Metall, das abgeschieden wird, anfänglich in Form einer Verbindung, wie eines Halogenids, vor, auf die in bekannter Weise eingewirkt wird, um auf der Oberfläche, auf der das Metall abgeschieden wird, eine molekulare Schicht zu bilden.
In Fig. 2A und 2B ist eine zweite molekulare Schicht b veranschaulicht, die auf der Schicht a abgeschieden ist und diese umgibt. Zu einer gegebenen, extrem kleinen Zeitspanne nach der Abscheidung der Schicht a wird somit die Schicht b gleichzeitig über die gesamte äussere Oberfläche der Schicht a abgeschieden, wobei natürlich die Schicht b mit der Schicht a einstückig ist und damit eine einheitliche Struktur bildet. Aus diesem Grund ist die Grenzlinie zwischen den Schichten a und b in Fig. 2B als Punkt-Strich-Linie veranschaulicht.
In Fig. 3A und 3B ist die Abscheidung einer dritten molekularen Schicht c auf der molekularen Schicht b schematisch veranschaulicht, und natürlich wird auch in diesem Fall die dritte Schicht c gleichzeitig über der gesamten äusseren Oberfläche der Schicht b abgeschieden und wird damit einstückig vereinigt. Auf diese Weise ist es möglich, auf dem inneren Bestandteil I einen äusseren Bestandteil II aufzubauen, welcher eine vorgewählte Dicke besitzt, die von der Abscheidungsgeschwindigkeit und der Zeitdauer abhängt, mit der die Schichten aufeinanderfolgend eine auf der anderen abgeschieden werden, um den äusseren Bestandteil II zu bilden, der alle die molekularen Schichten einstückig vereinigt enthält, um in dem veranschaulichten Beispiel einen einheitlichen Körper zu bilden.
Da die Materialien der Bestandteile I und II nicht aneinanderhaften, sind diese Bestandteile im Verhältnis zueinander frei beweglich. Da der äussere Bestandteil II direkt auf den Bestandteil I gebildet worden ist, liegt ausserdem eine vollkommene Präzision bei den komplementären Oberflächen dieser Bestandteile vor vor, die an ihrer Zwischenfläche miteinander in Eingriff stehen.
Die oben beschriebene Arbeitsweise kann wie nachfolgend beschrieben zur Herstellung von verschiedenen Baueinheiten verwendet werden, die extrem präzise Passung aufweisen, wo ein Bestandteil relativ zu dem anderen Bestandteil beweglich ist.
In Fig. 4 ist eine Baueinheit 30 schematisch veranschaulicht.
Diese umfasst einen inneren Bestandteil 32 und einen äusseren Bestandteil 34. Der innere Bestandteil 32 hat die Form eines Zylinders mit zwei Endflanschen 36. Der äussere Bestandteil 34 hat die Form eines den inneren Zylinder 32 umgebenden äusseren Zylinders und weist ebenfalls zwei Endflansche 38 auf. Zwischen den Bestandteilen 32 und 34 der Baueinheit 30 befindet sich ein Luftspalt 40, der durchgehend eine gleichmässige Dicke besitzt. Diese Dicke kann beispielsweise in der Grössenordnung von weniger als einem zehnmillionstel Zentimeter liegen. Der Luftspalt 40 kann in bekannter Weise mit Luft gefüllt werden, um so ein Luftlager zu schaffen, das die Rotation des einen der Bestandteile 32 und 34 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit bezüglich des anderen Bestandteils um die diesen Bestandteilen gemeinsame Achse erlaubt.
Die Verwendung von derartigen Luftlagern ist bei vielen Anwendungen von höchster Wichtigkeit, beispielsweise in der Textilindustrie, in Gyroskopen und dgl., bei denen Teile mit derartig hohen Geschwindigkeiten rotieren müssen, dass herkömmliche Lager mit herkömmlicher Schmierung nicht verwendet werden können.
Zur Herstellung des Aufbaus der in Fig. 4 gezeigten und oben beschriebenen Baueinheit werden molekulare Schichten in der oben in Verbindung mit Fig. 1A-3B beschriebenen Weise auf den Bestandteil 32 abgeschieden. Jedoch werden die anfangs abgeschiedenen Schichten aus einem ersten Material hergestellt, während die nachfolgenden Schichten aus einem zweiten Material hergestellt werden, das den Bestandteil 34 bildet. Die anfänglich abgeschiedenen Schichten werden aus einem Material hergestellt, das von dem für den Bestandteil 34 verwendeten Material sowie von dem Bestandteil 32 entfernt werden kann.
Beispielsweise können die anfänglich abgeschiedenen Schichten in Abhängigkeit von den für die Bestandteile 32 und 34 verwendeten Materialien aus Zinn, Blei oder irgendeinem anderen Material hergestellt werden, das durch Einwirkung von Wärme, Angriff durch ein geeignetes alkalisches Mittel o. dgl. aus dem Bereich zwischen dem Bestandteil 32 und dem Bestandteil 34 entfernbar ist, um so den Luftspalt 40 zu bilden. Durch die anfängliche Abscheidung von Schichten, die der Konfiguration des Luftspaltes 40 entsprechen, und die anschliessende Abscheidung von Schichten aus einem anderen Material, das der Konfiguration des Bestandteiles 34 angepasst ist, wird es somit möglich, die anfänglich abgeschiedenen Zwischenschichten zu entfernen, um den Luftspalt 40 zu bilden.
Da es durch bekannte Arbeitsweisen möglich ist, die Dicke der abgeschiedenen Schichten zu kontrollieren, so dass die Dicke der anfänglich abgeschiedenen Schichten innerhalb von millionstel Zentimetern kontrolliert werden kann, ist es auf diese Weise möglich, für den Luftspalt 40 eine gleichmässige Dicke in der Grössenordnung einer relativ kleinen Zahl an millionstel Zentimetern zu erreichen.
Es wird betont, dass dieses Ergebnis erreicht wird, selbst wenn in dem Bestandteil 32, auf dem die Abscheidungen durchgeführt werden, selbst Ungenauigkeiten vorliegen können. Der Bestandteil 32 kann beispielsweise mit einer Ungenauigkeit von einigen tausendstel Zentimeter hergestellt sein.
Solange er nicht in grösserem Ausmass als die Dicke des Luftspaltes 40 unrund ist, ist es unwesentlich, ob der Durchmesser des inneren Bestandteils 32 um einige tausendstel grösser oder kleiner ist als eine vorgewählte Grösse, da der äussere Bestandteil direkt auf dem inneren Bestandteil gebildet wird und sich somit zwingend eine präzise Passung im Hinblick auf den inneren Bestandteil ergibt.
In Fig. 5 ist in schematischer Weise ein Teil 42 eines Gehäuses dargestellt, in dem irgendein Fluidum zurückgehalten werden soll. Andererseits ist ein beweglicher Bestandteil 44 erforderlich, der sich in Fluid-dichter Weise aus dem Inneren des Gehäuses nach aussen erstreckt. In dem in Fig. 5 veranschaulichten einfachen Beispiel kann der bewegliche Bestandteil 44 als eine Welle betrachtet werden, die im Querschnitt vollkommen kreisförmig ist und um ihre Achse rotiert. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird direkt auf der äusseren Ober fläche der Welle 44 eine Büchse bzw. Hülse 46 abgeschieden, die in einer Öffnung in der Wand 42 des Gehäuses angeordnet wird.
Diese Hülse 46 wird in der oben beschriebenen Weise direkt auf der Welle 44 abgeschieden, so dass sie in Form einer einstückigen Reihe von molekularen Schichten vorliegt, die eine auf der anderen abgeschieden worden sind und die Welle 44 direkt umgeben, jedoch nicht daran anhaften. Dies hat zur Folge, dass während der Drehbewegung der Welle 44 bezüglich der Hülse 46 die extrem präzise Passung zwischen diesen Bestandteilen jegliches mögliche Austreten von Fluidum verhindert. Die gleichen Ergebnisse können natürlich nicht nur bei der Drehbewegung der Welle 44, sondern auch bei deren axialer Bewegung oder bei einer Kombination von axialer Bewegung und Drehbewegung erreicht werden.
Fig. 6 zeigt eine Variation der Konstruktion von Fig. 5, gemäss der es möglich ist, die die Welle umgebende Hülse mit Innennuten zu versehen. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird eine Hülse 48, die der Hülse 46 entspricht, auf einer Welle 50 abgeschieden, welche der Welle 44 entspricht. Bevor jedoch diese Hülse 48 abgeschieden wird, werden auf der Welle 50 Ringe 52 angeordnet, die die Welle umgeben. Diese Ringe können beispielsweise aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, wie Blei, Zinn o. dgl., hergestellt werden, oder die Ringe 52 können aus irgendeinem gewünschten Kunststoff mit relativ niedrigem Schmelzpunkt hergestellt werden.
Wenn die Hülse 48 auf der Welle 50 abgeschieden wird, so passt sie sich der Konfiguration der Ringe 52 sowie der Konfiguration der äusseren Oberfläche der Welle 50 an und die Ringe 52 können somit als bestimmender Teil der Konfiguration der komplementären Oberfläche des Bestandteiles 50, 52 betrachtet werden, auf dem der Bestandteil 48 abgeschieden wird.
Nach Beendigung der Abscheidung des Bestandteiles 48 ist es möglich, ein oder mehrere Löcher 54 von der äusseren Oberfläche der Hülse 48 bis zu den Ringen 52 zu bohren. Durch Anwendung von Wärme kann dann das Material dieser Ringe geschmolzen werden, so dass es durch die Löcher 54 herausfliesst, wodurch ringförmige Nuten in dem die Welle 50 umgebenden Ring 48 zurückbleiben. In Abhängigkeit von der Art des Gefüges kann gewünschtenfalls die Hülse 48 nach ihrer Bildung von der Welle 50 abgestreift werden, wonach das Innere der Hülse 48 zur Entfernung der Ringe 52 zugänglich ist. Dann kann die Hülse 48 wieder auf der Welle 50 angeordnet und beispielsweise mit einem Pressitz in der Wand eines Gehäuses, wie beispielsweise der in Fig. 5 gezeigten Wand 42, befestigt werden. Für viele Zwecke ist es oft erwünscht, dass derartige Rillen bzw. Nuten in einer Hülse vorliegen.
Beispielsweise kann ein Fluidum wie eine Flüssigkeit in dem Fall, dass Undichtheit entlang derZwischenfläche zwischen der Hülse 48 und der Welle 50 auftreten sollte, in diesen Rillen gesammelt werden. Ausserdem ist es möglich, in derartigen Rillen irgendein gewünschtes Dichtungsmittel anzuordnen, für den Fall, dass bei speziellen Anordnungen ein zusätzliches Dichtungsmittel als erwünscht betrachtet wird.
Die Schaffung einer Dichtung mit extrem geringer Reibung ist oft hoch erwünscht und in Fig. 7A und 7B ist veranschaulicht, wie die Erreichung dieses Ergebnisses gemäss der vorliegenden Erfindung möglich ist. In Fig. 7A ist eine Welle 56 dargestellt, bei der es sich beispielsweise um eine einfache Drehwelle handeln kann. Der äussere Bestandteil 58, der gemäss der vorliegenden Erfindung auf der Welle 56 abgeschieden wird, umfasst eine Reihe von anfänglich abgeschiedenen molekularen Schichten 60, deren Natur derart ist, dass die anfänglich abgeschiedenen Schichten entfernt werden können, in etwa der gleichen Weise wie oben in Verbindung mit dem Luftlager von Fig. 4 beschrieben. Der Bestandteil 58 umfasst sodann eine Reihe von abgeschiedenen molekularen Schichten, die aus einem zweiten Material hergestellt sind und den äusseren Teil der Bestandteils 58 bilden.
In diesem Fall werden jedoch vor der Abscheidung des zweiten Materials, das den Teil 62 des Bestandteils 58 bildet, Ringe rund um die anfänglich abgeschiedenen Schichten angeordnet, die den inneren Teil 60 des Bestandteils 58 bilden. Diese Ringe 64 entsprechen den Ringen 54 von Fig. 6 insofern als sie im Anschluss an die Abscheidung des zweiten Materials, das den Teil 62 des Bestandteils 58 bildet, entfernbar sein können.
Gemäss der in Fig. 7A veranschaulichten Arbeitsweise werden somit anfangs die Schichten, die Teil 60 bilden, abgeschieden, dann werden die Ringe 64 angeordnet und anschliessend werden die Schichten abgeschieden, die den Teil 62 des äusseren Bestandteils bilden.
Nach Beendigung dieser Arbeitsschritte kann der gesamte Bestandteil 58 von der Welle 56 abgenommen werden, und durch Anwendung von Wärme oder einer geeigneten alkalischen Lösung o. dgl. ist es möglich, den inneren Teil 60 und die Ringe 64 zu entfernen, womit der äussere Teil 62 des Bestandteils 58 zurückbleibt. Dieser Teil 62 kann in irgendeiner geeigneten Trägereinrichtung befestigt werden und umgibt die Welle 56 mit einem Abstand bzw. Spiel, dessen Dicke durch die Dicke des entfernten Teiles 60 bestimmt wird.
Der Teil 62 kann mit Löchern 66 versehen werden, die mit den Rillen in Verbindung stehen, die sich bei der Entfernung der Ringe 64 ergeben, und durch diese Löcher 66 kann in diese Rillen ein Material, wie Quecksilber, eingeführt werden.
Auf diese Weise können in den durch Entfernung des Materials 64 gebildeten Rillen Quecksilberringe 68 angeordnet werden und die geringe Dicke des sich bei der Entfernung des inneren Teiles 60 ergebenden Spaltes, die - wie oben in Verbindung mit Fig. 4 geschildert - in der Grössenordnung einer kleinen Zahl von millionstel Zentimeter liegt, ermöglicht, dass die Quecksilberringe 68 sich in Eingriff mit der äusseren Oberfläche der Welle 56 über diesen Spalt erstrecken. Nachdem das Quecksilber 68 auf diese Weise in das Gefüge eingeführt worden ist, können die Löcher 66 mit geeigneten Stupfen 70 verschlossen werden.
Auf diese Weise sind die Quecksilberringe 68, wie aus Fig. 7B ersichtlich, die einzigen Teile, die direkt mit der Welle 56 im Eingriff stehen, wodurch die erforderliche Dichtung geschaffen wird, während die Welle 56 gleichzeitig mit einer extrem kleinen Reibung innerhalb der umgebenden Hülse 62 rotiert. Die Natur von Quecksilber ist derart, dass es extrem kohäsiv ist und eine extrem hohe Oberflächenspannung besitzt, die dieses Metall in flüssiger Form in die Lage versetzen, seine die Welle 56 umgebende ringförmige Konfiguration aufrechtzuerhalten, um die erforderliche Dichtung mit extrem niedriger Reibung zu schaffen.
Zur Erreichung einer langen Lebensdauer sollen - wie oben bereits erwähnt - die miteinander im Reibungseingriff stehenden Bestandteile aus verschleissfesten Materialien hergestellt werden, die relativ teuer sind Zur Verminderung der Kosten ist es möglich, eine Anordnung zu verwenden, wie sie in Fig. 8 veranschaulicht ist, gemäss der der innere Bestandteil 72, der dem Bestandteil I der Fig. 1A-3B entspricht, ein billiger Kunststoffkörper ist und darauf abgeschieden der äussere Bestandteil 74 vorliegt, welcher aus einer einstückigen Reihe von molekularen Schichten, wie oben beschrieben, aufgebaut ist. In diesem Fall wird jedoch der Körper 72 anfänglich durch ein Paar von Kunststoffringen 76 umgeben.
Diese Ringe können aus einem Kunststoff hergestellt werden, der in gleitendem, nicht-anhaftendem Eingriff mit der äusseren Oberfläche des inneren Bestandteils 72 steht, so dass durch dieses Hilfsmittel die Abscheidung des äusseren Bestandteils 74 direkt auf dem inneren Bestandteil 72, 76 die Kunststoffteile 76 in dem Gefüge einschliesst, wobei eine Konstruktion geschaffen wird, die relativ billig ist.
Die Fig. 4-8 veranschaulichen die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Lager und Dichtungen. Fig. 9 zeigt in schematischer Weise, wie die vorliegende Erfindung auf eine Betätigungsvorrichtung angewendet werden kann. Die veranschaulichte Betätigungsvorrichtung umfasst einen inneren Kolben 78, der aus Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, hergestellt ist und koaxiale Schäfte 80 aufweist, die an den entgegengesetzten Endflächen des Kolbens 78 befestigt sind und daraus hervorstehen. Nächst dem unteren Ende des Kolbens 78, wie in Fig. 9 veranschaulicht, ist ein Körper 86 aus Wachs in verfestigtem Zustand angeordnet.
Mit diesem auf diese Weise direkt am Kolben 78 angeordneten Wachskörper wird dieser Kolben 78 zusammen mit dem Wachskörper 86 bearbeitet, gewöhnlich so, dass der Wachskörper 86 eine extrem präzise Fortsetzung des Kolbens 78 bildet, wobei die Körper 78 und 86 sehr genau einen Teil eines gemeinsamen Zylinders bilden. Dann werden, wie in Fig. 9 in Punkt-Strich Linien angezeigt, Abdeckkörper 82 um die Schäfte 80 angeordnet, wobei einer dieser Körper gleich neben dem Kolben 78 und der andere der Körper in einem gegebenen Abstand von dem Wachs 86 angeordnet werden. Diese Isolierkörper 82 können beispielsweise aus einem geeigneten Wachs hergestellt werden. Die äussere Oberfläche des Wachskörpers 86 ist in der Zwischenzeit in irgendeiner geeigneten Weise, z. B. durch Abscheiden eines Graphitüberzuges darauf elektrisch leitfähig gemacht worden.
Nun wird der äussere Bestandteil 84 in Form einer Reihe von molekularen Schichten rund um das Gefüge 78, 86 zwischen den Abdeckkörpern 82 abgeschieden, so dass auf diese Weise der äussere Bestandteil 84 im Eingriff mit dem Kolben 78 und dem Wachskörper 86 sehr präzis geformt wird.
Es ist festzuhalten, dass das obere Ende des Kolbens 78, wie in Fig. 9 dargestellt, frei ist. Wenn die gewünschte Dicke des äusseren Bestandteils 84 erreicht ist, wird dessen Abscheidung beendet und die Wachsabdeckkörper 82 werden entfernt. Bei dieser Anordnung ist das für den Körper 86 verwendete Material ein Material, das sich bei Einwirkung relativ hoher Temperaturen in einem relativ grossen Ausmass ausdehnt, um so den Kolben 78 zu verschieben. Im Ergebnis wird es möglich, die Betätigungsvorrichtung in einem Aufbau anzuordnen, wo sie auf einen gegebenen Temperaturanstieg zur Betätigung des Kolbens 78 anspricht, um letzteren und die Schäfte 80 zu bewegen, während gleichzeitig, wenn der Körper 86 sich abkühlt, der Kolben 78 aufgrund der Kontraktion des Körpers 86 zurückgezogen wird, wie es bereits bekannt ist.
Der untere Schaft 80 von Fig. 9 gleitet sehr präzis durch die Endwand des abgeschiedenen äusseren Bestandteils 84, während der Kolben 78 sehr präzis in dem Bestandteil 84 gleitet. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Füllung des Innenraumes des Bestandteils 84, der nicht durch den Kolben 78 eingenommen wird, in einem Ausmass, das mit anderen Betätigungsvorrichtungen dieses Typs nicht erreicht werden kann, ohne komplizierte Evakuierungs- und Verschliessvorrichtungen und dgl. zu Hilfe zu nehmen, während gleichzeitig absolut kein Nachteil in Verbindung mit der Füllung des Innenraumes des äusseren Bestandteils 84 in einer absolut vollständigen Weise mit dem Körper 86 und dem Kolben 78 auftritt.
Falls es erwünscht ist, für eine Drehwelle eine Konstruktion zu schaffen, die deren axiale Bewegung verhindert, so kann eine Zusammenstellung vorgesehen werden, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung wird die Welle 88 mit einer Ringnut 90 ausgebildet. Die Anordnung des Teiles 96 der abgeschiedenen Hülse 92 in der Nut 90 verhindert eine axiale Bewegung der Welle 88 bezüglich der Hülse 92. Im Fall von Fig. 10 kann ebenso wie auch im Fall von Fig. 9 der äussere Bestandteil beispielsweise aus Nickel hergestellt werden, während der innere Bestandteil aus rostfreiem Stahl hergestellt werden kann.
Ausserdem ist es, statt eine Anordnung vorzusehen, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, möglich, die Welle 88 mit einer nach aussen ausgewölbten Umfangsrippe zu versehen, die in eine entsprechende Nut eingreift, welche an der inneren Oberfläche der darauf abgeschiedenen Aussenhülse ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung verhindert ebenfalls die axiale Bewegung eines Drehbestandteils bezüglich einer Hülse, worin dieser angeordnet ist. Ausserdem ist es mit einer Anordnung, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, möglich, die Dichtungsringe in Rillen bzw. Nuten anzuordnen, die ausserhalb des inneren Bestandteils 72 ausgebildet sind, für gleitende Zusammenwirkung mit der inneren Oberfläche des äusseren Bestandteils 74.
Derartige Umkehrungen beeinflussen die Funktion der erfindungsgemässen Vorrichtung in keiner Weise.
Spezielle Probleme treten in Verbindung mit Gefügen bzw.
Zusammenstellungen auf, bei denen die Bestandteile jeweils mit Gewinde versehene Oberflächen haben, die miteinander im Eingriff stehen. Wenn eine Welle an ihrer Aussenfläche ein Gewinde aufweist und ein umgebender Ringkörper ein entsprechendes Gewinde an seiner Innenfläche trägt, so zeigen diese Gewinde, unabhängig davon, wie genau sie ausgearbeitet worden sind, trotzdem einen Mangel an einem echten hohen Grad an Präzision in der Zusammenwirkung zwischen den mit Gewinde versehenen Oberflächen.
Wenn nur ein Gewinde, beispielsweise an der äusseren Oberfläche einer Welle, vorgesehen wird, und der äussere Bestandteil auf einem derartigen Gewinde abgeschieden wird, so wurde ausserdem in der Praxis gefunden, dass es unmöglich ist, das Gewinde mit einer Perfektion zu arbeiten, die die Drehung eines derartigen abgeschiedenen äusseren Bestandteils auf dem Gewinde ermöglicht, auch wenn das für die molekularen Schichten des äusseren Bestandteils verwendete Material nicht an dem für das innere Gewindeteil verwendeten Material haftet.
Mit anderen Worten, auch unter der Voraussetzung, dass das Gewinde durch einen Fachmann mit bester Fachkenntnis auf der bestmöglichen und genauest arbeitendenWerkzeugmaschine hergestellt worden ist, ist es trotzdem nicht möglich, ein Gewinde mit derartig gleichmässigen axialen und umfänglichen Dimensionen zu erzielen, dass ein in der oben beschriebenen Weise darauf in Form von molekularen Schichten abgeschiedener Bestandteil sich frei auf einem derartigen Gewinde drehen kann, auch wenn der äussere Bestandteil nicht an dem inneren Bestandteil haftet. Die praktische Erfahrung hat gezeigt, dass unter diesen Bedingungen Fressen zwischen diesen Bestandteilen unvermeidlich ist.
Fig. 11A und 11B veranschaulichen eine erfindungsgemässe Arbeitsweise, die das Problem löst, eine echte Präzision in der Passung zwischen mit Gewinde versehenen Bestandteilen zu schaffen, während Fig. 11C einen Gegenstand veranschaulicht, der gemäss der Arbeitsweise von Fig. 11A und 11B erhalten wird. In Fig. 11A ist eine Welle 98 veranschaulicht, die ein
Gewinde 100 trägt, welches so vollkommen wie möglich ausgebildet ist, wenngleich Beschränkungen in dem Ausmass vorliegen, in welchem das Gewinde mit präzis gleichmässigen Umfangsdimensionen und axialen Dimensionen hergestellt werden kann. Dieser mit Gewinde versehene Bestandteil 98 bildet einen inneren Bestandteil, auf dem ein äusserer Bestandteil 102 mittels des erfindungsgemässen Verfahrens abgeschieden wird.
Der äussere Bestandteil 102 wird somit aus molekularen Schichten aufgebaut, die eine auf der anderen abgeschieden werden, so dass sie einstückig werden, und die aus einem Material hergestellt sind, das an dem für die Welle
98 verwendeten Material nicht haftet. Vor der Abscheidung des äusseren Bestandteils 102 wird eine Rippe aus nichtleitendem Wachs an der äusseren Oberfläche der Welle 98 in axialer Erstreckung längs dieser Welle angeordnet, so dass nach der Abscheidung des Bestandteils 102 diese Rippe leicht entfernt werden kann, um die am deutlichsten in Fig. 11B gezeigte Ausbildung zu schaffen.
Aus Fig. 11B ist ersichtlich, dass der äussere Bestandteil 102 mit einem Axialschlitz 104 versehen ist, der aus der Entfernung der Wachsrippe resultiert, die mit der äusseren Oberfläche der Welle 98 in irgendeiner gewünschten Weise verbunden ist, so dass die abgeschiedene Hülse 102 am Umfang unterbrochen ist, um den länglichen Spalt 104 bilden, der sich entlang der gesamten Länge der Hülse 102 erstreckt, wie in Fig. 11B gezeigt ist. Das in Fig. 11B sichtbare Ende der Welle 98 kann mit einer Querrille 104 versehen werden, die beispielsweise das vordere Ende eines Schraubenziehers aufnimmt.
Die abgeschiedene Hülse 102 frisst sich, wie oben bereits erwähnt, auf dem Gewinde 100 an, obwohl die innere Oberfläche des abgeschiedenen äusseren Bestandteils 102 genau dem Gewinde 100 entspricht. Unabhängig von der Genauigkeit, mit der dieses Gewinde hergestellt worden ist, ist Fressen beim Drehen der Bestandteile 98 und 102 bezüglich zueinander unvermeidbar. Aufgrund des Vorliegens des Schlitzes 104 ist es jedoch für die äussere Hülse 102 möglich, in Umfangsrichtung zu federn, so dass das Teil 102 von der Welle 98 abgedreht werden kann. Nach der Trennung der Bestandteile 98 und 102 voneinander wird auf das Gewinde 100 ein Läppmittel aufgebracht und die Hülse 102 wird derart wieder an Ort und Stelle gebracht, dass das Läppmittel an der Zwischenfläche zwischen den mit Gewinde versehenen Oberflächen angeordnet ist.
Diese Oberflächen werden im Verhältnis zueinander mit dem Läpp- oder Schleifmittel dazwischen gedreht bis der äussere Bestandteil 102 sich frei auf dem inneren Bestandteil drehen kann. Das Ergebnis ist, dass die in dem Gewinde 100 von der ursprünglichen Herstellung her notwendigerweise vorliegenden Ungenauigkeiten beseitigt werden und auf diese Weise ein Gewinde mit vollkommenen umfänglichen und axialen Dimensionen erzielt wird.
Dann wird der äussere Bestandteil 102 entfernt und, wenn erforderlich oder erwünscht, nach geeigneter Reinigung und Passivierung der mit Gewinde versehenen Oberfläche der Welle 98 wird ein äusserer Bestandteil 108 auf der Welle 98 abgeschieden, so dass die innere Oberfläche dieses Bestandteils 108 präzis dem Gewinde 100 angepasst ist. Aufgrund der Läppschleifung der mit Gewinde versehenen Oberfläche 100 kann jedoch in diesem Fall der abgeschiedene äussere Bestandteil 108 sich auf dem Gewinde 100 drehen, so dass es auf diese Weise möglich wird, mit Gewinde versehene Oberflächen zu erzielen, die eine Passung mit einer Präzision besitzen, welche bisher nicht erreicht werden konnte. Der abgeschiedene äussere Bestandteil 108 kann gewünschtenfalls mit einem Flansch 110 versehen werden.
Die Fig. 12A und 12B zeigen eine Baueinheit, bei der der innere Bestandteil 112 die Form einer langgestreckten Welle hat, die mit axialen Nuten 114 ausgebildet ist, die gleichmässig um ihre Achse verteilt sind. Der äussere Bestandteil 116 ist auf dieser Welle derart abgeschieden, dass er genau an die Konfiguration ihrer Aussenfläche angepasst ist, wobei dieser äussere Bestandteil 116 gemäss der vorliegenden Erfindung aus einer Reihe von integrierten molekularen Schichten aus einem Material aufgebaut ist, das an der Welle 112 nicht haftet. Auf diese Weise wird eine Keilnut-Verbindung zwischen dem inneren Bestandteil 112 und dem äusseren Bestandteil 116 geschaffen, wobei diese Bestandteile axial bezüglich zueinander bewegt, in Umfangsrichtung oder in einem Winkel bezüglich zueinander jedoch nicht bewegt werden können.
Mit der in Fig. 12A und 12B veranschaulichten Arbeitsweise und Vorrichtung wird der grosse Vorteil erreicht, dass in der Übertragung einer Drehbewegung zwischen diesen Bestandteilen keine Möglichkeit eines Spieles besteht. Mit anderen Worten, die Präzision der Passung zwischen den Bestandteilen 112 und 116 ist von derart hoher Qualität, dass absolut keine Möglichkeit irgendeines Winkelspieles zwischen diesen Bestandteilen während der Übertragung einer Drehbewegung zwischen diesen Bestandteilen besteht. Als Folge davon wird es möglich, ein Gefüge gemäss Fig. 12A und 12B in alle Konstruktionen einzubauen, bei denen eine höchst präzise Über- tragung von Drehung bzw. Winkelbewegung ohne eine Möglichkeit von Spiel bzw. Schlupf in der Übertragung erforderlich ist.
In Fig. 13 ist ein mittels einer Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens hergestelltes Ventil veranschaulicht.
Dieses Ventil ist ein Kugelventil mit einem inneren Bestandteil 118 in Form eines Stahlkörpers mit Kugelkonfiguration, wie veranschaulicht. Dieser innere Ventilbestandteil 118 weist eine Durchflussbohrung 120 und eine Gewindebohrung auf, in die ein Betätigungsschaft 122 eingeschraubt ist. Das äussere Ende des Schaftes 122 hat ein nicht kreisförmiges Teil, das den Handgriff 124 aufnimmt.
Der innere Bestandteil 118 ist von dem äusseren Bestandteil 126 umgeben, der beispielsweise aus Kupfer hergestellt ist, so dass er an dem Stahl des inneren Bestandteils nicht haftet.
Dieser äussere Bestandteil 126 wird direkt auf dem Bestandteil 118 unter Bildung der Reihe von integrierten molekularen Schichten abgeschieden und aufgrund der Präzision der Passung zwischen den Bestandteilen 118 und 126, die aus der Abscheidung des Bestandteils 126 direkt auf dem Bestandteil 118 resultiert, wird die Fluid-Dichtheit bei der Zwischenfläche zwischen diesen Bestandteilen absolut sichergestellt. Der äussere Bestandteil 126 wird mit koaxialen röhrenförmigen Fortsätzen 128 ausgebildet, die in damit einstückigen Flanschen 130 enden können, um den Einbau des Ventiles in irgendeinen Kreis, worin ein Fluid strömt, zu erlauben. Der äussere Bestandteil 126 hat auch einen zylindrischen Fortsatz 132, der den Drehschaft 122 fluiddicht umgibt.
In Fig. 13 ist das Ventil in der offenen Stellung gezeigt, in der die Durchflussbohrung 120 mit den röhrenförmigen Teilen 128 des äusseren Bestandteils 126 koaxial ist. Es ist bekanntlich möglich, den Handgriff 124 und damit den inneren Ventilbestandteil 118 um die Achse des Schaftes 122 zu drehen, um so das Ventil in eine geschlossene Stellung zu drehen, in der die Bohrung 120 sich ausserhalb der Flucht mit den koaxialen röhrenförmigen Fortsätzen 128 befindet.
Das Ventil gemäss Fig. 13 kann in der schematisch in Fig. 14 veranschaulichten Weise hergestellt werden. In Fig. 14 ist eine Wanne oder ein Tank 134 schematisch dargestellt, der beispielsweise eine Lösung 136 von Nickelsulfat enthält.
Innerhalb dieser Lösung ist eine Nickelelektrode 138 angeordnet, um das Nickel zu ergänzen, das der Elektrolytlösung 136 entzogen wird. Die Bohrung 120 des Ventilkörpers 118 aus rostfreiem Stahl ist mit zwei Bolzen bzw. Stutzen 140 ausgefüllt, die ebenfalts aus rostfreiem Stahl hergestellt sind und in die Durchflussbohrung 120 dicht und bündig einpassen. Der Schaft 122 ist in die Gewindebohrung des Ventilkörpers 118 eingeschraubt. Das äussere Ende des Schaftes 122 ist mit einem Körper 142 aus einem Abdeckkunststoff bedeckt, während die äusseren vergrösserten kreisförmigen Enden der Bolzen 140 ebenfalls mit irgendwelchen geeigneten Abdeckkörpern 144 bedeckt sind, die beispielsweise aus Kunststoffmaterial hergestellt sind.
Eine Stromquelle 146 ist, wie in Fig. 14 schematisch gezeigt, durch geeignete Leiter einerseits mit der Elektrode 138 und andererseits mit einem der Bolzen 140 verbunden. Da die Kunststoffabdeckkörper 142 und 144 nicht elektrisch leitfähig sind, wird das aus der Elektrolytlösung entzogene Metall nicht auf diesen Abdeckkörpern 142 und 144 abgeschieden. Die elektrolytische Abscheidung nimmt stattdessen die in Fig. 14 in Punkt-Strich-Linien dargestellte Form an, wodurch der äussere Bestandteil 126 mit einer Konfiguration geschaffen wird, die mit der in Fig. 13 veranschaulichten übereinstimmt. In Fig. 14 ist zwar eine elektrolytische Abscheidung von Nickel auf Stahl veranschaulicht, es ist jedoch natürlich ebenfalls möglich, eine elektrolytische Abscheidung von Kupfer durchzuführen.
Wenn die integrierten molekularen Schichten, die eine auf der anderen zur Bildung des äusseren Bestandteils 126 abgeschieden werden, eine vorbestimmte gewünschte Dicke aufgebaut haben, so werden die Betriebsvorgänge in Verbindung mit der elektrolytischen Abscheidung beendet und die in Fig. 14 gezeigte Vorrichtung wird aus der Lösung entnommen. Die beiden Bolzen 140 aus rostfreiem Stahl werden einfach aus den röhrenförmigen Fortsätzen 128 herausgezogen, wobei der innere Bestandteil 118 zurückbleibt, der von dem äusseren Bestandteil 126 in der oben in Verbindung mit Fig. 13 beschriebenen Weise umgeben ist. Nach Entfernung des Abdeckkörpers 142 wird der Handgriff 124 auf dem Schaft 122 befestigt und das erfindungsgemässe Ventil auf diese Weise vervollständigt.
Für viele Zwecke ist es erwünscht, dass ein inneres Drehventilteil vorliegt, das zylindrische statt kugelförmige Konfiguration besitzt. Eine derartige Konstruktion ist in Fig. 15 gezeigt. Das in Fig. 15 veranschaulichte Ventil umfasst einen inneren Drehbestandteil 148 mit im wesentlichen zylindrischer Konfiguration, der mit einer Durchbohrung 150 ausgebildet ist und einen Schaft 152 aufweist, der mit einem Betätigungshandgriff 154 verbunden ist. Der äussere Bestandteil 156 ist in der oben in Verbindung mit Fig. 13 und 14 beschriebenen Weise direkt auf dem inneren Bestandteil 148 abgeschieden, so dass auch mit der Ausführungsform gemäss Fig. 15 alle hervorragenden Ergebnisse der vorliegenden Erfindung erreicht werden können.
Im Zusammenhang mit Fig. 13-15 ist festzuhalten, dass es nicht wesentlich ist, dass der innere Bestandteil aus einem elektrisch leitfähigen Metall hergestellt wird. Beispielsweise kann der innere Bestandteil aus einem Kunststoff hergestellt werden, der nicht elektrisch leitfähig ist. In diesem Fall ist es möglich, die äussere Oberfläche des inneren Bestandteils elektrisch leitfähig zu machen. Beispielsweise kann eine Schicht von Graphit auf die äussere Oberfläche eines derartigen Bestandteils, der nicht elektrisch leitfähig ist, aufgebracht werden, wonach die elektrolytische Abscheidung in der oben beschriebenen Weise stattfindet.
In Fig. 16 ist ein erfindungsgemäss hergestelltes Ventil veranschaulicht, bei dem ein äusserer Bestandteil 158 in der oben in Verbindung mit Fig. 13 und 14 beschriebenen Weise auf einem inneren Bestandteil 160 abgeschieden ist. In diesem Fall hat jedoch der innere Bestandteil zuerst einen Ring 162, der sich rund um den Bestandteil 160 in einer Ebene senkrecht zu der von Fig. 16 erstreckt, so dass der abgeschiedene äussere Bestandteil 158 eine ringförmige Umhüllung 164 aufweist, die sich rund um den äusseren Bestandteil von einer Seite zu der anderen Seite des zylindrischen Vorsprunges 166 erstreckt, welcher den Schaft 168 umgibt. Dieser in der Umhüllung 164 angeordnete Ring 162 kann aus Kautschuk oder einem ähnlichen Dichtungsmaterial (das leitfähig gemacht ist) hergestellt werden, um die Abdichtung zwischen den inneren und äusseren Ventilbestandteilen zu erhöhen.
Die entfernbaren Bolzen 140 (Fig. 14), rund um die die rohrförmigen Vorsprünge 170 abgeschieden werden, sind ausserdem von Ringen aus Wachs o. dgl. umgeben, so dass der äussere Bestandteil ringförmige Umhüllungen 172 aufweist.
Nach der Entfernung der Bolzen 140 werden diese Wachsringe aus den Umhüllungen 172 entfernt, so dass diese die in Fig. 16 veranschaulichte hohle federnde Struktur bilden. Auf diese Weise ist es möglich, die Endflansche 174 derart mit irgendeiner geeigneten Trägerkonstruktion zu verbinden, dass die Vorsprünge 170 sich bei den Umhüllungen 172 ausdehnen und zusammenziehen können.
Bei der in Fig. 17 veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich ebenfalls um ein Kugelventil mit einem inneren Kugelbestandteil 176, auf dem der äussere Bestandteil 178 mittels des erfindungsgemässen Verfahrens abgeschieden ist. In diesem Fall ist jedoch die Durchflussbohrung 180 von dem Durchmesser des kugelförmigen inneren Bestandteils 176 verschoben. Ein Betätigungsschaft ist mit diesem Bestandteil an der Seite verbunden, die in Fig. 17 nicht sichtbar ist.
Dadurch ist es möglich, das innere Ventilteil 176 zwischen der in Fig. 17 gezeigten Stellung, in der die Bohrung 180 mit den rohrförmigen Vorsprüngen 182 des äusseren Bestandteils 178 fluchtet, und einer von der von Fig. 17 um 90O verschobenen Stellung zu drehen, in der die Bohrung 180 die in Punkt-Strich-Linien angegebene Stellung einnimmt, bei der es sich um eine geschlossene Stellung des Ventils handelt.
Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umgibt ein Ring 184 aus einem geeigneten Abdichtungsmaterial, wie Kautschuk (der leitfähig gemacht ist), den inneren Bestandteil 176, wenn der äussere Bestandteil 178 abgeschieden wird, so dass dieser äussere Bestandteil die ringförmigen Umhüllungen 186 aufweist. Innerhalb dieser Umhüllung ist somit eine Dichtung 184 angeordnet, die eine fluiddichte Zusammenwirkung zwischen den inneren und äusseren Bestandteilen des Ventils auch dann gewährleistet, wenn diese Bestandteile an ihrer Zwischenfläche abgenutzt werden sollten. Auf diese Weise ist es möglich, diese Bestandteile aus einem relativ billigen Material herzustellen, das nicht verschleissfest zu sein braucht.
Zur Erhöhung der Fähigkeit der Baueinheit dem Verschleiss der Bestandteile Rechnung zu tragen, um so diesen Verschleiss automatisch zu beheben ist eine Federeinrichtung vorgesehen, wie sie schematisch in Fig. 17 angezeigt ist. Diese Federeinrichtung 188 umfasst einen Ring 190 mit einem Aussengewinde und eine Kappe 192 mit einem Innengewinde, das mit dem Aussengewinde des Ringes 190 im Eingriff steht. Innerhalb der Kappe 192 ist eine zusammengepresste Schraubenfeder 194 angeordnet. Diese Feder stützt sich an einer Seite an der Umhüllung 186 ab, während der Ring 190 sich an der anderen Seite davon abstützt, wodurch die Federeinrichtung 188 in Richtung auf die Zusammenpressung der elastischen Umhüllung 186 wirksam wird.
Mit dieser Konstruktion wird deshalb jeglicher Verschleiss an der Zwischenfläche zwischen dem inneren Bestandteil 176 und dem äusseren Bestandteil 178 automatisch aufgehoben und durch die Federeinrichtung kompensiert, wodurch für das Ventil gemäss Fig. 17 eine lange Lebensdauer geschaffen wird, auch wenn die Teile aus relativ billigen Materialien hergestellt werden.
Bei den oben beschriebenen Ventilen liegt der innere Bestandteil in Form eines massiven Körpers vor. In Fig. 18 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der innere Bestandteil 196 hohl ist. Dieser innere Bestandteil 196 kann selbst durch elektrolytische Abscheidung auf einem Wachskörper mit einer Konfiguration, die der für die innere Oberfläche des inneren Bestandteils 196 gezeigten angepasst ist, gebildet werden.
Dieser Wachskörper kann somit ein Paar koaxiale zylindrische Vorsprünge besitzen, die in dem Hohlkörper 196 die koaxialen Öffnungen 198 bilden, und der Wachskörper kann mit koaxialen Umfangsrillen bzw. -nuten ausgebildet werden, die zueinander und zu den koaxialen zylindrischen Vorsprüngen koaxial sind, um so für den Körper 196 die auswärts gerichteten hohlen Umfangsrillen 200 zu schaffen. Auf diese Weise hat der Körper 196, der aus einem Metall hergestellt ist, einwärts gerichtete federnde Windungen 202.
Der äussere Bestandteil 204 wird in der oben in Verbindung mit Fig. 14 beschriebenen Weise direkt auf dem inneren Bestandteil 196 abgeschieden, wobei jedoch anfänglich die Rillen 200 mit Wachs gefüllt werden. Ausserdem wird der Wachskörper, auf dem der innere Bestandteil anfänglich abgeschieden wird, mit einer rechteckigen oder quadratischen Einsenkung bzw. Abflachung ausgebildet, die bei dem inneren Bestandteil 196 einen rechteckigen oder quadratischen Teil 206 schafft, der das nicht kreisförmige innere Ende eines Drehschaftes 208 aufnimmt, der mit dem Betätigungshandgriff 210 verbunden ist. Dieser Schaft 208 wird mit einer Ringnut 212 ausgebildet, die in irgendeiner Ebene, welche die Achse des Schaftes 208 enthält, von im wesentlichen rechteckigem oder quadratischem Querschnitt ist.
Wenn somit der äussere Bestandteil 204, wobei der Schaft 208 mit dem hohlen inneren Bestandteil 196 verbunden ist, abgeschieden ist und nachdem die Konstruktion vervollständigt worden ist, ist es möglich, den Körper 196 mittels des Handgriffes 210 so zu drehen, dass die Rillen 200 jeweils mit den rohrförmigen Vorsprüngen 214 in Verbindung stehen, wodurch das Wachs aus den Rillen 200 herausgeschmolzen werden kann. Auf diese Weise hat der innere Bestandteil 196 eine Tendenz zur Ausdehnung, insbesondere aufgrund des Druckes eines Fluids im inneren des inneren Bestandteils, wodurch die automatische Aufhebung jedes Verschleisses zwischen den inneren und äusseren Ventilbestandteilen an ihrer Zwischenfläche erreicht wird.
Das Teil 216 des äusseren Bestandteils, das den Schaft 208 umgibt, hat ausserdem ein einwärts gerichtetes Teil 218, das federnd ist und in die Ringnut 212 des Schaftes 208 eingreift.
Aufgrund der federnden Natur dieser einwärts gerichteten ringförmigen Umhüllung 218 des den Schaft umgebenden Teiles 216 des äusseren Bestandteils wird bei dem Schaft 208 eine automatische Abdichtung gegenüber einer Druckerhöhung im Inneren des äusseren Bestandteils 204 erreicht. Die federnde Natur des äusseren Bestandteils wird somit auch durch die einwärts gerichtete Umhüllung 218 wirksam, um eine vollkommen fluiddichte Abdichtung bei dem Drehschaft 208 zu erreichen. Die Dichtheit dieser Dichtung nimmt mit zunehmendem Innendruck zu, so dass bei dieser Konstruktion eine Undichtheit bei dem Schaft zuverlässig vermieden ist.
Fig. 19 veranschaulicht die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein Nadelventil 220. Dieses Nadelventil hat einen inneren Drehbestandteil 222, der mit einer mit Gewinde versehenen Aussenfläche 224 versehen ist und einen Betätigungshandgriff 226 aufweist. Das Drehteil 222 endet in einer konischen Spitze 228, wie es bei derartigen Nadelventilen üblich ist.
Ein äusserer Bestandteil 230 ist mittels des erfindungsgemässen Verfahrens, gemäss dem molekulare Schichten eine direkt auf der anderen unter Bildung eines einstückigen äusseren Bestandteils 230 abgeschieden werden, auf dem inneren Bestandteil 222 abgeschieden worden. Jedoch wird, wie oben in Verbindung mit Fig. 11A-11C beschrieben, das Gewinde
224 zuerst in der in Fig. 11A und 11B veranschaulichten und oben beschriebenen Weise läppgeschliffen, so dass eine Passung mit bisher unerreichbarer Präzision zwischen dem äusseren Bestandteil 230 und dem inneren Bestandteil 222 an ihren komplementären Gewindeflächen erreicht wird. Der äussere
Bestandteil 230 wird in solcher Weise abgeschieden, dass er einen rohrförmigen Vorsprung 234, der einen Einlass bildet und einen rohrförmigen Vorsprung 236, der einen Auslass für das Nadelventil 220 bildet, aufweist.
Das Nadelventil ist in
Fig. 19 in geschlossener Stellung dargestellt. Der innere
Bestandteil 222 kann gedreht werden, um so die konische
Spitze 228 von der Innenfläche des äusseren Bestandteils 230, die zwischen den Vorsprüngen 234 und 236 liegt, wegzubewe gen, wodurch das Ventil in einem vorgewählten Ausmass geöffnet werden kann.
Das Ventil von Fig. 19 kann beispielsweise in der in Fig. 20 schematisch dargestellten Weise hergestellt werden. Aus
Fig. 20 ist ersichtlich, dass der innere Bestandteil 222 im Ein griff mit einem Abdeckkörper 238 angeordnet wird, der aus
Kunststoff oder Wachs hergestellt ist, so dass er nicht elek trisch leitfähig ist, wonach der Aussenkörper 230 elektrolytisch direkt auf dem Innenkörper 222 abgeschieden wird, wie in
Fig. 20 schematisch angezeigt ist. Danach wird der Wachsab deckkörper 238 entfernt, wobei die in Fig. 19 gezeigte Ausbil dung erhalten wird.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen wird der abgeschiedene Bestandteil auf der Aussenseite eines inneren Bestandteils abgeschieden und umgibt diesen, wobei bei den oben beschriebenen speziellen Beispielen die elektrolytische Abscheidung der molekularen Schichten beschrieben worden ist. Es ist jedoch auch möglich, einen innen abgeschiedenen Bestandteil vorzusehen, welcher an einer Innenfläche eines hohlen äusseren Bestandteils abgeschieden wird, und statt einer elektrolytischen Abscheidung kann auch eine katalytische Abscheidung verwendet werden.
In Fig. 21 ist eine Wanne oder ein anderer geeigneter Behälter 240 gezeigt, der eine Lösung zur Erzielung von Abscheidung durch bekannte autokatalytische Arbeitsweisen enthält. Die Wanne oder der Behälter 240 kann eine Lösung 242 von Nickel für chemische Plattierung enthalten, wenngleich es gewünschtenfalls auch möglich ist, eine Lösung irgendeines anderen Metalles zu verwenden, das katalytisch abgeschieden werden soll, wie beispielsweise eine Lösung von Kupfer für chemische Plattierung.
In dem veranschaulichten Beispiel ist der äussere Bestandteil 244 zum Zweck der leichteren Veranschaulichung in Form eines Hohlzylinders dargestellt, der an seinen Enden und an seiner Aussenfläche von einem geeigneten Abdeckmaterial 246 umgeben ist. Bevor der Bestandteil 244 in die Lösung 242 eingebracht wird, wird er, wobei sich der Abdeckkörper 246 darauf befindet, in eine Lösung von Palladiumchlorid eingetaucht, so dass - wie bekannt - beim nachfolgenden Einbringen des Bestandteiles 244 in die Lösung 242 Nickel aus der Lösung von Nickel für chemische Plattierung auf der freiliegenden Innenfläche des Bestandteils 244 abgeschieden wird, die vorher in das Palladiumchlorid getaucht worden ist. Auf dem Boden des Behälters 240 ruht ein Auflager, das einen entfernbaren Schaft 248 hält, der sich axial erstreckende und am Umfang verteilte Flossen 250 trägt.
Das katalytisch auf der Innenfläche des äusseren Bestandteils 244 abgeschiedene Metall umgibt die Flossen 250, so sass es nach der Entfernung der Vorrichtung aus der Lösung 242 nach der Abscheidung eines inneren Bestandteils mit einer vorgewählten Dicke möglich ist, den Schaft 248 zu drehen, um so den inneren Bestandteil bezüglich des äusseren Bestandteiles zu drehen. Natürlich werden die Materialien derart ausgewählt, dass sie nicht aneinanderhaften, so dass bei Verwendung einer Lösung 242 von Nickel oder Kupfer für chemische Plattierung der Bestandteil 244 beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt wird. Auf diese Weise ist es möglich, an der Innenfläche des äusseren Bestandteils 244 einen in Punkt-Strich-Linien gezeigten inneren Bestandteil 252 katalytisch abzuscheiden, wobei diese Bestandteile ebenfalls alle ausserordentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung besitzen.
In Fig. 22-26 sind eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens und eine Ausführungsform einer Vorrichtung veranschaulicht, wobei es sich um eine Absperrvorrichtung für den Haushalt mit einem einzigen Betätigungshandgriff handelt, die sowohl das Mischen von heissem und kaltem Wasser als auch die Regelung des Volumens des Flüssigkeitsstromes erlaubt. Die Absperrvorrichtung 254, die in Fig. 24 in der Ansicht von aussen gezeigt ist, umfasst eine längliche Leitung 256, die mit einem Paar von Bohrungen 258 und 260 (Fig. 23) versehen ist, durch die heisses und kaltes Wasser durch irgendwelche bekannten Verbindungen mit den Bohrungen 258 und 260 der Leitung oder des Rohres 256 fliessen kann. Die Flüssigkeit fliesst aus einer Fülle 262 der Absperrvorrichtung abwärts.
Die Absperrvorrichtung hat einen Betätigungshandgriff 264, der in der durch den Doppelpfeil 268 in Fig. 22 gezeigten Richtung zum Öffnen und Schliessen der Absperrvorrichtung sowie zur Regelung des Strömungsvolumens gedreht werden kann. Dieses Drehen zur Regelung des Volumens und zum Öffnen oder Schliessen der Absperrvorrichtung findet um eine Achse statt, die zu der Ebene von Fig. 22 senkrecht verläuft und sich entlang eines Durchmessers eines inneren hohlen Kugelbestandteils 270 der Ventilkonstruktion der Absperrvorrichtung 254 erstreckt. Der von Hand betätigbare Griff 264 ist mit einer abgesetzten Bohrung 272 ausgebildet, die eine Befestigungsschraube 274 aufnimmt, welche zur Befestigung des Betätigungshandgriffes 264 an einem Ventilschaft 276 dient.
Durch Drehen des Handgriffes 264 um die Achse des Schaftes 276 wird das Mischen des heissen und des kalten Wassers reguliert, wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich wird.
Der innere Bestandteil 270 des Ventils der Absperrvorrichtung 254 ist aus einem elastomeren Material, wie beispielsweise elastischem Weichgummi, hergestellt. Dieser innere hohle Bestandteil 270 kann billig hergestellt werden, beispielsweise gemäss bekannten Spritzgussmethoden. Der hohle elastomere Bestandteil 270 wird direkt auf den Schaft 276 formgepresst, so dass er auf diesem für Drehbewegungen damit befestigt ist. Ausserdem ist der elastomere Bestandteil 270 mit einer Bodenöffnung 278 und zwischen der Öffnung 278 und dem Schaft 276 mit einer rückwärtigen Öffnung 280 ausgebildet.
Gemäss den oben beschriebenen Arbeitsweisen der vorliegenden Erfindung wird eine äussere Ventilhülle 282 direkt auf dem inneren hohlen Bestandteil 279 abgeschieden. Dieser innere Bestandteil 270 wird anfänglich, wie in Fig. 26 gezeigt, mit Wachs 284 gefüllt, so dass er während der Abscheidung des äusseren Bestandteiles 282 darauf nicht zusammenbricht bzw. nicht zusammengedrückt wird. Die Wachsfüllung 284 hat einen unteren zylindrischen Vorsprung 286, der in einem Flansch 288 endet, um so für den abgeschiedenen Bestandteil 282 einen unteren zylindrischen Auslass 290 zu schaffen, der in den Auslassbestandteil 262 der Absperrvorrichtung eingreift, wie in Fig. 22 veranschaulicht.
Die Wachsfüllung 284 hat ausserdem zwei zylindrische parallele Vorsprünge 292, die sich rückwärts durch die Öffnung 280 erstrecken, so dass der abgeschiedene äussere Bestandteil 282 zwei parallele rohrförmige Vorsprünge 294 aufweist. Das Wachs füllt somit die Öffnung 280 vollständig aus und hat die zylindrischen Vorsprünge 292, die bei dem äusseren Bestandteil 282 die beiden parallelen rohrförmigen Vorsprünge 294 bilden. Diese Vorsprünge 294 sind jeweils in bekannter Weise fluiddicht mit Ansätzen oder anderen Rohrverbindungsstücken 296 verbunden, die jeweils mit den Leitungen 258 und 260 in Verbindung stehen, wie in Fig. 23 gezeigt ist.
Die äussere Oberfläche des Bestandteils 270 wird elektrisch leitfähig gemacht, beispielsweise indem sie mit einem Graphit überzug versehen wird, wonach der Bestandteil 282, der bei spielsweise aus Kupfer hergestellt werden kann, elektrolytisch auf der Aussenfläche des hohlen, wachsgefüllten Bestandteils
270 abgeschieden wird. Dann wird das Wachs entfernt. Am oberen Teil auf einer Seite des rohrförmigen Teiles des
Bestandteils 270, der direkt auf den Schaft 276 gepresst bzw.
formgepresst ist, wird ein Abdeckkörper 298 angeordnet, der den Schaft 276 umgibt und einen Vorsprung 300 aufweist, der für den abgeschiedenen Körper 282 den langgestreckten
Flansch 302 liefert, wie am klarsten in Fig. 25 gezeigt ist. Der
Schaft 276 und der Teil des inneren Bestandteils, der darauf formgepresst ist, können sich somit entlang der Innenfläche des länglichen Flansches 302 rückwärts und vorwärts bewegen, welcher um den Wachsteil 300 abgeschieden ist, der aussen am
Bestandteil 270 angeordnet ist, wie in Fig. 26 gezeigt ist.
Nachdem der Bestandteil 282 derart abgeschieden worden ist, wird alles Wachs entfernt. Die rohrförmigen Vorsprünge
294 werden dann in der in Fig. 23 gezeigten Weise mit den
Ansätzen 296 verbunden. Das Bodenteil 262 wird mit dem
Rohr 256 beispielsweise durch Schrauben 304 verbunden, so dass der röhrenförmige Auslass 290 des äusseren Bestandteils
282 mit einem abwärts gerichteten hohlen Auslass 306 des Bestandteils 262 fluchtet. Dann wird der Handgriff 264 mittels der Schraube 274 auf dem Schaft 276 befestigt, wonach die Absperrvorrichtung vollständig ist.
Diese Absperrvorrichtung ist aufgrund des niedrigen Preises der bei seiner Herstellung verwendeten Bestandteile relativ billig. Ausserdem gewährleistet sie eine perfekte Abdichtung, die jede Möglichkeit des Undichtwerdens zuverlässig verhindert. Der Grund dafür ist, das die rückwärtige Öffnung 280 mit einer derartigen Grösse hergestellt ist, dass sie immer mit einer oder der anderen oder mit beiden rohrförmigen Leitungen 258 und 260 in Verbindung steht, so dass der hohle Innenraum des elastomeren inneren Bestandteils 270 immer mit einer Flüssigkeit in Verbindung steht, die sich unter Druck befindet.
Auch wenn der Ventilschaft zu dem Ende des Flansches 302 gedreht wird, bei dem die Öffnung 278 sich vollständig ausserhalb der Verbindung mit dem zylindrischen Vorsprung 290 des äusseren Bestandteils befindet, so dass das Ventil vollständig geschlossen ist, steht die Öffnung 280 mit der durch die Leitungen 258 und 260 zugeführten Flüssigkeit in Verbindung. Das Ergebnis ist, dass diese Flüssigkeit unter Druck immer in dem hohlen Innenraum des inneren Bestandteils 270 angeordnet ist und diesen gegen die Innenfläche des äusseren Bestandteils 282 drückt.
Aufgrund der elastischen flexiblen Natur des inneren Bestandteils 270 stellt der Druck der inneren Flüssigkeit eine perfekte Abdichtung an der Zwischenfläche zwischen dem inneren Bestandteil 270 und dem äusseren Bestandteil 282 sicher, so dass der Druck der Flüssigkeit selbst dazu verwendet wird, eine perfekte Abdichtung bei dieser erfindungsgemässen Absperrvorrichtung 254 zu erzielen. Ausserdem wird bei diesem Funktionstyp jeder Verschleiss zwischen den inneren und äusseren Bestandteilen automatisch aufgehoben und durch die Nachgiebigkeit des inneren elastomeren Bestandteils 270 und dem Druck der Füssigkeit in dessen hohlem Innenraum kompensiert.
Auf diese Weise, kann erfindungsgemäss eine billige Absperrvorrichtung geschaffen werden, die nicht undicht werden kann, während gleichzeitig sowohl die Mischung als auch die Volumregulierung mit einem einzigen Bedienungshandgriff 264 erfolgt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung eine extrem weite Vielfalt von Anwendungen haben. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zwischen Bestandteilen, die sich bezüglich zueinander bewegen, eine Passung mit einer Präzision zu erzielen, die bisher nicht erreichbar war, insbesondere bei den relativ niedrigen Kosten, mit denen eine derartige Passung erfindungsgemäss erzielt wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens die Abscheidung eines Metalles in situ und unter Bedingungen umfasst, bei denen das abgeschiedene Material nicht in metallischer Form vorliegt, bis es abgeschieden ist. Es wird mit anderen Worten ein nascierendes Metall, das keine metallische Form annimmt, bis es abgeschieden ist, in statu nascendi in situ auf einer Oberfläche abgeschieden, an der es nicht haftet.
In der vorstehenden Beschreibung ist die Abscheidung von Metallen, wie Nickel oder Kupfer, auf Körpern aus rostfreiem Stahl oder aus Kunststoff, der leitend gemacht ist, erwähnt.
Die vorliegende Erfindung kann jedoch mit vielen verschiedenen Materialien angewendet werden, wovon manche passiviert werden können, indem sie zuerst in geeignete Trennmittel eingetaucht werden. In der nachfolgenden Zusammenstellung ist der Körper, der das abgeschiedene Material aufnimmt, als Grundform oder hergestellte Form bezeichnet und das bevorzugte Trennmittel, wenn erforderlich, ist angegeben. Auf allen diesen Körpern kann ein Metall abgeschieden werden, das beispielsweise elektrolytisch abgeschieden werden kann. Eine Aufzählung von abgeschiedenen Metallen ist deshalb in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht aufgenommen worden, da jedes Metall auf einem der Körper in der nachfolgenden Tabelle abgeschieden werden kann, wenn es elektrolytisch abgeschieden werden kann.
Grundform oder hergestellte Form bevorzugtes Trennmittel ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ g/Ltr. (oz/gal)
Aluminium oder Aluminiumlegierungen Chromatlösung, 1,87 bis 18,7 (0,25 bis 2,5)
Beryllium oder Berylliumlegierungen Chromatlösung, 1,87 bis 18,7 (0,25 bis 2,5)
Cadmium oder Cadmiumlegierungen Chromatlösung, 1,87 bis 18,7 (0,25 bis 2,5)
Chrom oder Chromlegierungen kein Trennmittel erforderlich
Kobalt oder Kobaltlegierungen Chromat-, Borat- oder Oxalatlösungen, 1,87 bis
18,7 (0,25 bis 2,5)
Kupfer oder Kupferlegierungen Chromatlösung, 1,87 bis 18,7 (0,25 bis 2,5)
Gold oder Goldlegierungen Chromatlösungen, Silikone oder quaternäre
Amine Eisen oder Eisenlegierungen Silikone, quaternäre Amine oder Chromatlösun gen, nicht magnetischer rostfreier Stahl benötigt kein Trennmittel Blei oder Bleilegierungen Chromatlösung,
1,87 bis 18,7 (0,25 bis 2,5) Magnesium oder Magnesiumlegierungen Chromatlösung, 1,87 bis 18,7 (0,25 bis 2,5) Nickel oder Nickellegierungen Chromat-, Borat- oder Oxalatlösungen, 1,87 bis
18,7 (0,25 bis 2,5) Silber oder Silberlegierungen Chromat- oder Sulfidlösungen, 1,87 (0,25) Tantal oder Tantallegierungen kein Trennmittel erforderlich Zinn oder Zinnlegierungen Chromatlösungen, 1,87 bis 18,7 (0,25 bis 2,5) Titan oder Titanlegierungen kein Trennmittel erforderlich Wolfram oder Wolframlegierungen kein Trennmittel erforderlich Zink oder Zinklegierungen Chromatlösungen, 1,87 bis 18,7 (0,25 bis 2,5) Zirkon oder Zirkonlegierungen kein Trennmittel erforderlich.
Die Materialien, bei denen kein Trennmittel erforderlich ist, haben einen natürlichen Oxydfilm und nehmen bei geeigneter
Reinigung und Vorbehandlung normalerweise keine anhaf tende Plattierung an.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung einer Baueinheit aus mindestens zwei Bestandteilen, die jeweils komplementäre Oberflächen besitzen, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei mindestens ein Bestandteil relativ zu dem anderen beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass man zuerst auf der komplementären Oberfläche von einem der Bestandteile, der vorgefertigt worden ist, gleichzeitig über die gesamte Fläche dieser komplementären Oberfläche eine anfängliche molekulare Schicht abscheidet, die an der komplementären Oberfläche dieses vorgefertigten Bestandteils nicht haftet und deren Konfiguration durch die Konfiguration dieser komplementären Oberfläche bestimmt wird, und dann die Abscheidung von aufeinanderfolgenden molekularen Schichten auf der anfänglichen Schicht eine nach der andern fortsetzt, bis eine vorgewählte Dicke der molekularen Schichten erreicht ist,
die alle miteinander einstückig sind und eine einheitliche Struktur bilden, wobei die molekularen Schichten zumindest einen Teil des anderen Bestandteils bilden.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementäre Oberfläche des vorgefertigten Bestandteils eine äussere Oberfläche von ihm ist, damit der entstehende Bestandteil diesen vorgefertigten Bestandteil umgibt.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil, von dem ausgegangen wird, einen hohlen Innenraum besitzt, der durch die komplementäre Oberfläche von ihm begrenzt wird, damit der entstehende Bestandteil zumindest teilweise in dem vorgefertigten Bestandteil angeordnet ist und von diesem umgeben wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass die Abscheidung der molekularen Schichten des anderen Bestandteils durch elektrolytische Abscheidung erfolgt.
4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass die Abscheidung der molekularen Schichten des anderen Bestandteils durch katalytische Abscheidung erfolgt.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der molekularen Schichten des anderen Bestandteils durch Gasplattierung erfolgt.
6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Abscheidung der anfänglichen Schicht und der darauf folgenden Schichten bis zu einem vorbestimmten Teil der vorgewählten Dicke mit einem Material durchführt, die restlichen molekularen Schichten durch Abscheidung eines zweiten Materials bildet, wobei das eine Material die Eigenschaft hat, zwischen dem vorgefertigten Bestandteil und den durch das zweite Material gebildeten Schichten entfernbar zu sein, und die aus dem einen Material gebildeten Schichten von ihrem Platz zwischen den aus dem zweiten Material gebildeten Schichten und dem vorgefertigten Bestandteil entfernt, wobei zwischen den Bestandteilen ein Abstand zurückbleibt, dessen Grösse durch die Dicke der aus dem einen Material gebildeten Schichten bestimmt wird.
7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Bestandteil ausgegangen wird, der an seiner komplementären Oberfläche einen vorstehenden Ring aufweist, auf dem die Schichten abgeschieden werden, damit in dem entstehenden Bestandteil eine Nut gebildet wird.
8. Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man den Ring anschliessend aus der Nut entfernt.
9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass von einem vorgefertigten Bestandteil aus Metall ausgegangen wird, und dass der andere Bestandteil durch Abscheidung von Schichten aus Metall gebildet wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass von einem vorgefertigten Bestandteil aus Kunststoff
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