DE102012104013A1 - High vacuum system and method for evacuation - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Hochvakuumanlage mit einer Vakuumkammer (12) und einer Hochvakuumkammer (14) angegeben, mit mindestens einer Vakuumpumpe (16), die vorzugsweise an der Vakuumkammer (12) angeschlossen ist, und mindestens einer Hochvakuumpumpe (24), die vorzugsweise an der Hochvakuumkammer (14) angeschlossen ist, wobei zwischen der Vakuumkammer (12) und der Hochvakuumkammer (14) ein Ventil (30) angeordnet ist. Ein derartiger Aufbau ermöglicht es, die Vakuumkammer (12) und die Hochvakuumkammer (14) gemeinsam mithilfe der Vakuumkammer (16) zu evakuieren, bevor die Hochvakuumkammer (14) bei geschlossenem Ventil (30) mittels einer Hochvakuumpumpe (24) auf Hochvakuum evakuiert wird.It is a high vacuum system with a vacuum chamber (12) and a high vacuum chamber (14), with at least one vacuum pump (16), which is preferably connected to the vacuum chamber (12), and at least one high vacuum pump (24), preferably at the high vacuum chamber (14) is connected, wherein between the vacuum chamber (12) and the high-vacuum chamber (14), a valve (30) is arranged. Such a construction makes it possible to evacuate the vacuum chamber (12) and the high-vacuum chamber (14) jointly by means of the vacuum chamber (16) before the high-vacuum chamber (14) is evacuated to a high vacuum with a closed valve (30) by means of a high-vacuum pump (24).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochvakuumanlage mit einer Vakuumkammer und einer Hochvakuumkammer, mit mindestens einer Vakuumpumpe und mit mindestens einer Hochvakuumpumpe.The invention relates to a high-vacuum system with a vacuum chamber and a high-vacuum chamber, with at least one vacuum pump and with at least one high-vacuum pump.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Evakuieren einer Vakuumkammer und einer Hochvakuumkammer einer Hochvakuumanlage.The invention further relates to a method for evacuating a vacuum chamber and a high-vacuum chamber of a high-vacuum system.

Hochvakuumanlagen sind seit Jahrzehnten bekannt und werden im Stand der Technik für vielfältige Zwecke eingesetzt. Ein möglicher Einsatzzweck besteht in der Beschichtung von Teilen mittels Metallen, die in der Hochvakuumkammer in einem Verdampfer verdampft werden. So ist es beispielsweise gebräuchlich, Folienverpackungen zur Verpackung von Chips, Erdnüssen und dergleichen mit einer dünnen Aluminiumschicht zu beschichten, was in einer als Bandbeschichtungsanlage ausgebildeten Hochvakuumanlage erfolgen kann (vacuum web coater). In solchen Bandbeschichtungsanlagen werden Folien meist mit einer Schichtbreite von mehreren Metern in einem Batch-Verfahren beschichtet. Dazu werden zwei Kammern verwendet, eine Wickelkammer, in der sich die zu beschichtende Folie auf einer Spule befindet und in der die fertig beschichtete Folie auf einer weiteren Spule wieder aufgewickelt wird, sowie eine Beschichtungskammer, in der die Beschichtung der Folie mittels eines Verdampfers im Hochvakuum erfolgt. Die Beschichtungskammer wird während des Beschichtungsprozesses auf Hochvakuum gehalten, das heißt auf einem Druck von etwa 10–4 mbar, während die Wickelkammer auf einem Druck von etwa 10–2 mbar gehalten wird. Die Beschichtung erfolgt mit hoher Geschwindigkeit (zum Beispiel etwa 15 m/sec). Die Beschichtung dient als Gasbarriere und UV-Barriere, wodurch die hiermit verpackten Waren über einen längeren Zeitraum sehr frisch gehalten werden können.High vacuum systems have been known for decades and are used in the prior art for a variety of purposes. One possible use is the coating of parts by means of metals vaporized in the high vacuum chamber in an evaporator. For example, it is customary to coat film packaging for packaging chips, peanuts and the like with a thin aluminum layer, which can take place in a high-vacuum system designed as a strip coater (vacuum web coater). In such coil coating systems, films are usually coated with a layer width of several meters in a batch process. For this purpose, two chambers are used, a winding chamber in which the film to be coated is on a spool and in which the finished coated film is wound up on another spool, and a coating chamber in which the coating of the film by means of an evaporator in a high vacuum he follows. The coating chamber is kept at a high vacuum during the coating process, that is at a pressure of about 10 -4 mbar, while the winding chamber is maintained at a pressure of about 10 -2 mbar. The coating is carried out at high speed (for example, about 15 m / sec). The coating serves as a gas barrier and UV barrier, whereby the goods packaged herewith can be kept very fresh over a longer period of time.

Vakuumpumpen zur Erzeugung des Vakuums in der Vakuumkammer oder Wickelkammer und zum Erzeugen des Hochvakuums in der Hochvakuumkammer oder Beschichtungskammer sind entsprechend ihrer Funktionen teilweise über Rohrleitungen und Ventile an der Vakuumkammer angeordnet. Außerdem handelt es sich bei den Hochvakuumpumpen in der Regel um Diffusionspumpen, die erst dann eingeschaltet werden können, wenn ein ausreichendes Vorvakuum erzeugt ist. In diesem Falle muss also zur Evakuierung der Hochvakuumkammer zunächst eine Evakuierung mit (mechanischen) Vakuumpumpen erfolgen, bevor die Hochvakuumpumpen eingesetzt werden können.Vacuum pumps for generating the vacuum in the vacuum chamber or winding chamber and for generating the high vacuum in the high vacuum chamber or coating chamber are arranged in accordance with their functions partly via pipes and valves to the vacuum chamber. In addition, the high vacuum pumps are usually diffusion pumps, which can only be switched on when sufficient pre-vacuum has been generated. In this case, to evacuate the high-vacuum chamber, an evacuation must first be carried out with (mechanical) vacuum pumps before the high-vacuum pumps can be used.

Aus der US-A-5,228,838 ist eine Hochvakuumanlage und ein Verfahren zum Evakuieren einer solchen bekannt, bei dem zwei Pumpstränge vorgesehen sind, welche jeweils aus einer Vakuum-Pumpeinheit und einer Vorvakuum-Pumpeinheit bestehen. Die Vorvakuum-Pumpeinheit des Pumpstranges der Hochvakuumkammer kann dabei wahlweise der Vakuum-Pumpeinheit der Hochvakuumkammer oder einer ebenfalls an die Hochvakuumkammer angeschlossenen Hochvakuumpumpeinheit vorgeschaltet werden. Die Vakuum-Pumpeinheit kann entweder aus der Hochvakuumkammer oder der Vakuumkammer ansaugen und zur Vorvakuum-Pumpeinheit des an die Vakuumkammer angeschlossenen Pumpstranges oder zur Vorvakuum-Pumpeinheit des an die Hochvakuumkammer angeschlossenen Pumpstranges fördern.From the US-A-5,228,838 is a high vacuum system and a method for evacuating such known, in which two pumping trains are provided, each consisting of a vacuum pumping unit and a pre-vacuum pumping unit. The fore-vacuum pumping unit of the pumping line of the high vacuum chamber can optionally be connected upstream of the vacuum pumping unit of the high vacuum chamber or of a high vacuum pumping unit likewise connected to the high vacuum chamber. The vacuum pumping unit can aspirate either from the high vacuum chamber or the vacuum chamber and convey it to the fore-vacuum pumping unit of the pumping line connected to the vacuum chamber or to the forevacuum pumping unit of the pumping line connected to the high vacuum chamber.

Mit einer derartigen Anordnung werden die Investitionskosten reduziert, da für die Hochvakuumpumpe der Hochvakuumkammer keine gesonderte Vorpumpe erforderlich ist.With such an arrangement, the investment costs are reduced because no separate backing pump is required for the high vacuum pump of the high vacuum chamber.

Gleichwohl müssen die Pumpen sehr lange laufen, bis das gewünschte Vakuum erzielbar ist.Nevertheless, the pumps have to run for a very long time until the desired vacuum can be achieved.

Um die Zugänglichkeit zur Walzenkammer zu verbessern, ist es ferner aus der DE 10 2005 042 762 A1 bekannt, das Innere einer Vakuumkammer durch eine Trennwand in die Walzenkammer und die Beschichtungskammer zu trennen, wobei ein fester Kammerabschnitt, sowie ein beweglicher Kammerabschnitt vorgesehen sind und die Vakuumkammer entlang einer Teilungsebene geteilt ist, die durch Seitenendabschnitte von vorderen und hinteren Endwänden der Vakuumkammer verläuft. Durch Öffnen oder Schließen des beweglichen Kammerabschnitts sind geteilte Enden des festen Kammerabschnitts und des beweglichen Kammerabschnitts durch ein Dichtelement in Abgrenzung gegeneinander bringbar oder von der Angrenzung zueinander lösbar.To improve the accessibility to the roller chamber, it is also from the DE 10 2005 042 762 A1 is known to separate the interior of a vacuum chamber by a partition in the roll chamber and the coating chamber, wherein a fixed chamber portion, and a movable chamber portion are provided and the vacuum chamber is divided along a dividing plane which extends through side end portions of front and rear end walls of the vacuum chamber. By opening or closing the movable chamber portion, divided ends of the fixed chamber portion and the movable chamber portion can be made to be opposed to each other by a sealing member or detachable from the abutment with each other.

Hierdurch soll die Eignung zur Durchführung von Arbeiten und die Wartungsfähigkeit verbessert werden.This should improve the ability to carry out work and maintainability.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hochvakuumanlage mit einer Vakuumkammer und Hochvakuumkammer und mit mindestens einer Vakuumpumpe und mindestens einer Hochvakuumpumpe zu schaffen, die mit möglichst geringem Aufwand bis auf Hochvakuum evakuiert werden kann. Ferner soll ein vereinfachtes Verfahren zum Evakuieren einer Hochvakuumanlage angegeben werden, das möglichst kostengünstig arbeitet.Against this background, the invention has for its object to provide a high vacuum system with a vacuum chamber and high vacuum chamber and with at least one vacuum pump and at least one high vacuum pump, which can be evacuated with the least possible effort to high vacuum. Furthermore, a simplified method for evacuating a high-vacuum system is to be specified, which operates as inexpensively as possible.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer Hochvakuumanlage gemäß der vorstehend genannten Art dadurch gelöst, dass die Vakuumkammer und die Hochvakuumkammer über mindestens ein Ventil miteinander verbindbar sind.The object of the invention is achieved in a high-vacuum system according to the aforementioned type in that the vacuum chamber and the high-vacuum chamber via at least one valve are connected to one another.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst. The object of the invention is completely solved in this way.

Erfindungsgemäß kann nämlich dadurch, dass die Vakuumkammer und die Hochvakuumkammer über ein Ventil miteinander verbindbar sind, ein Pumpenstrang direkt an die Vakuumkammer ohne ein zwischengeschaltetes Ventil angeschlossen werden. Es reicht aus, eine Vakuumpumpe zur Erzeugung des geringeren Vakuums der Vakuumkammer an die Vakuumkammer anzuschließen und eine Hochvakuumpumpe an die Hochvakuumkammer anzuschließen. Zur Evakuierung von Vakuumkammer und Hochvakuumkammer wird zunächst das Ventil zwischen den beiden Kammern geöffnet und nur die Vakuumpumpe betätigt, bis das Druckniveau ausreichend niedrig ist, so dass auch die Hochvakuumpumpe aktiviert werden kann, die an die Hochvakuumkammer angeschlossen ist. Hierzu wird dann das Ventil zwischen den beiden Kammern geschlossen, so dass die Hochvakuumpumpe die Hochvakuumkammer auf ein niedrigeres Druckniveau evakuieren kann (zum Beispiel etwa 10–4 mbar), während die weiterlaufende Vakuumpumpe das Druckniveau in der Vakuumkammer aufrechterhält (zum Beispiel etwas 10–2 mbar).In accordance with the invention, a pump train can be connected directly to the vacuum chamber without an intermediate valve, since the vacuum chamber and the high-vacuum chamber can be connected to one another via a valve. It is sufficient to connect a vacuum pump for generating the lower vacuum of the vacuum chamber to the vacuum chamber and to connect a high vacuum pump to the high vacuum chamber. For evacuation of vacuum chamber and high vacuum chamber, the valve between the two chambers is first opened and only the vacuum pump is actuated until the pressure level is sufficiently low, so that the high vacuum pump can be activated, which is connected to the high vacuum chamber. For this purpose, the valve is then closed between the two chambers, so that the high vacuum pump can evacuate the high vacuum chamber to a lower pressure level (for example about 10 -4 mbar), while the continuing vacuum pump maintains the pressure level in the vacuum chamber (for example slightly 10 -2 mbar).

Durch einen derartigen Aufbau der Hochvakuumanlage ergeben sich eine verbesserte Vakuumerzeugung bzw. eine schnellere Evakuierungsmöglichkeit.Such a construction of the high-vacuum system results in improved vacuum generation or a faster evacuation possibility.

Es versteht sich, dass die Vakuumpumpe in der Regel aus mindestens zwei miteinander gekoppelten mechanischen Pumpen besteht, etwa aus einer Vorvakuumpumpe, an die eine Hauptvakuumpumpe angeschlossen ist, die erst das eigentliche Druckniveau in der Vakuumkammer erzeugen kann. Dagegen handelt es sich bei der Hochvakuumpumpe in der Regel um eine Diffusionspumpe, die ohnehin erst eingeschaltet werden kann, wenn ein ausreichend niedriger Vordruck herrscht. Ansonsten würde die Diffusionspumpe beschädigt werden.It is understood that the vacuum pump usually consists of at least two coupled mechanical pumps, such as a backing pump to which a main vacuum pump is connected, which can only generate the actual pressure level in the vacuum chamber. In contrast, the high vacuum pump is usually a diffusion pump, which can be turned on anyway, if a sufficiently low pre-pressure prevails. Otherwise, the diffusion pump would be damaged.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist die Vakuumpumpe an die Vakuumkammer angeschlossen und die Hochvakuumpumpe an die Hochvakuumkammer angeschlossen.In a preferred embodiment of the invention, the vacuum pump is connected to the vacuum chamber and the high vacuum pump connected to the high vacuum chamber.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventil zwischen Vakuumkammer und Hochvakuumkammer als Schieberventil ausgebildet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the valve between the vacuum chamber and high vacuum chamber is designed as a slide valve.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass auf diese Weise ein sehr großer Ventilquerschnitt erreicht werden kann und dass sich ein einfacher Einbau und eine einfache Abdichtung ergeben.This measure has the advantage that in this way a very large valve cross-section can be achieved and that results in a simple installation and a simple seal.

Die Hochvakuumkammer befindet sich vorzugsweise innerhalb der Vakuumkammer und ist gegenüber dieser nur durch eine Trennwand abgetrennt.The high-vacuum chamber is preferably located within the vacuum chamber and is separated from this only by a partition wall.

Hierdurch ergibt sich ein vereinfachter, kompakter Aufbau.This results in a simplified, compact design.

Das Ventil umfasst vorzugsweise einen beweglichen Schieber in einer Trennwand zwischen der Vakuumkammer und der Hochvakuumkammer.The valve preferably comprises a movable slide in a partition wall between the vacuum chamber and the high vacuum chamber.

Auf diese Weise ergeben sich ein besonders einfacher Aufbau und eine hohe Zuverlässigkeit.In this way, a particularly simple structure and high reliability result.

Der Schieber des Ventils dichtet hierbei vorzugsweise stirnseitig gegen eine Schlauchdichtung ab.The slide of the valve seals in this case preferably from the front side against a hose seal.

Seitlich können ggf. zusätzliche Dichtungen angeordnet sein.If necessary, additional seals can be arranged laterally.

Hierdurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Abdichtung des beweglichen Schiebers.This results in a simple and cost-effective sealing of the movable slide.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Schieber in Vertikalrichtung geführt und mittels eines Antriebs vorzugsweise gesteuert verschiebbar.According to a further embodiment of the invention, the slider is guided in the vertical direction and preferably by means of a drive displaced controlled.

Durch eine derartige Anordnung ergibt sich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau. Durch eine Steuerung des Öffnungsquerschnitts lässt sich hierbei das Ventil in Zwischenstellungen zwischen Offenstellung und Schließbewegung bewegen.Such an arrangement results in a simple and inexpensive construction. By controlling the opening cross-section in this case, the valve can be moved in intermediate positions between the open position and closing movement.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventil in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen der Vakuumkammer und der Hochvakuumkammer steuerbar.According to a further embodiment of the invention, the valve is controllable in dependence on a pressure difference between the vacuum chamber and the high-vacuum chamber.

Wird die Hochvakuumanlage zur Folienbeschichtung benutzt, so kann sich während des Beschichtungsprozesses im Hochvakuum ein plötzlicher Druckanstieg in der Hochvakuumkammer ergeben, was zum Beispiel durch Verschmutzung und insbesondere Feuchtigkeit bedingt sein kann.If the high-vacuum system is used for film coating, a sudden increase in pressure in the high-vacuum chamber may occur during the coating process in a high vacuum, which may be due, for example, to contamination and, in particular, moisture.

Im Fall eines plötzlichen Druckanstieges in der Hochvakuumkammer kann somit das Ventil ganz oder teilweise geöffnet werden, um die Pumpleistung der an die Vakuumkammer angeschlossenen Vakuumpumpe zusätzlich zu nutzen, um den erhöhten Druck in der Hochvakuumkammer schneller abzubauen, bis das Druckniveau in der Hochvakuumkammer wieder ausreichend niedrig ist, so dass das Ventil wieder geschlossen werden kann und das Druckniveau in der Hochvakuumkammer wieder auf seinen Sollwert reduziert werden kann.In the case of a sudden increase in pressure in the high vacuum chamber thus the valve can be opened in whole or in part to additionally use the pumping power of the vacuum chamber connected to the vacuum chamber to reduce the increased pressure in the high vacuum chamber faster, until the pressure level in the high vacuum chamber again sufficiently low is so that the valve can be closed again and the pressure level in the high vacuum chamber can be reduced back to its desired value.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Vakuumkammer und Hochvakuumkammer mindestens ein Sicherheitsventil vorgesehen, das bei einem Überdruck in der Hochvakuumkammer zur Vakuumkammer hin öffnet. According to a further embodiment of the invention, at least one safety valve is provided between the vacuum chamber and the high vacuum chamber, which opens at a positive pressure in the high vacuum chamber to the vacuum chamber.

Ferner kann zwischen Vakuumkammer und Hochvakuumkammer mindestens eine Belüftungsöffnung vorgesehen sein, über die die Vakuumkammer bei einem Überdruck zur Hochvakuumkammer hin gelüftet werden kann.Furthermore, at least one ventilation opening can be provided between the vacuum chamber and the high-vacuum chamber, via which the vacuum chamber can be released at an overpressure to the high-vacuum chamber.

Wird die Hochvakuumanlage wie vorstehend bereits erläutert zur Beschichtung von bandförmigem Material benutzt, so ist die Vakuumkammer als Wickelkammer ausgebildet und die Hochvakuumkammer als Beschichtungskammer, wobei in der Wickelkammer eine Spule zur Aufnahme des zu beschichtenden bandförmigen Materials vorgesehen ist, das über eine Vakuumdichtung etwa in Form einer Spaltschleuse in die Hochvakuumkammer zur Beschichtung zurück in die Wickelkammer und schließlich zu einer weiteren Spule zur Aufnahme nach einer Beschichtung geführt ist.If the high-vacuum system as already explained above is used for coating strip-shaped material, the vacuum chamber is designed as a winding chamber and the high-vacuum chamber as a coating chamber, wherein in the winding chamber a coil for receiving the strip-shaped material to be coated is provided, which via a vacuum seal approximately in shape a gap lock in the high vacuum chamber for coating back into the winding chamber and finally to another coil for recording after a coating is performed.

Hierzu ist dann vorzugsweise in der Beschichtungskammer ein Verdampfer zur Verdampfung eines Metalls, insbesondere zur Verdampfung von Aluminium, und zur Metallisierung des bandförmigen Materials vorgesehen.For this purpose, an evaporator for evaporating a metal, in particular for evaporating aluminum, and for metallizing the strip-shaped material is then preferably provided in the coating chamber.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe der Erfindung ferner durch ein Verfahren zum Evakuieren einer Vakuumkammer und einer Hochvakuumkammer einer Hochvakuumanlage gelöst, bei dem die Vakuumkammer und die Hochvakuumkammer zunächst über ein Ventil miteinander gekoppelt werden und die Vakuumkammer und die Hochvakuumkammer gemeinsam mittels einer oder mehrerer, parallel geschalteter Vakuumpumpen evakuiert werden, und bei dem bei Erreichen eines bestimmten Unterdruckes das Ventil geschlossen wird, um die Hochvakuumkammer mittels einer Hochvakuumpumpe weiter zu evakuieren.With regard to the method, the object of the invention is further achieved by a method for evacuating a vacuum chamber and a high vacuum chamber of a high vacuum system in which the vacuum chamber and the high vacuum chamber are first coupled together via a valve and the vacuum chamber and the high vacuum chamber together by means of one or more, parallel switched vacuum pumps are evacuated, and in which upon reaching a certain negative pressure, the valve is closed to further evacuate the high vacuum chamber by means of a high vacuum pump.

Auch auf diese Weise wird die Aufgabe der Erfindung vollständig gelöst, wie vorstehend bereits erläutert wurde.Also in this way the object of the invention is completely solved, as already explained above.

Hierbei wird vorzugsweise als Ventil ein Schieberventil zwischen den beiden Kammern verwendet, wodurch sich ein sehr großer Öffnungsquerschnitt und ein kostengünstiger Aufbau ergeben.In this case, a slide valve between the two chambers is preferably used as a valve, resulting in a very large opening cross-section and a cost-effective structure.

In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Ventil zwischen den beiden Kammern in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern gesteuert.In a further advantageous embodiment of the invention, the valve between the two chambers is controlled in response to a pressure difference between the two chambers.

Auf diese Weise kann ein plötzlicher Druckanstieg in der Hochvakuumkammer schneller abgebaut werden, indem die Pumpleistung einer an die Vakuumkammer angeschlossenen Vakuumpumpe zusätzlich genutzt wird.In this way, a sudden increase in pressure in the high-vacuum chamber can be reduced faster by additionally utilizing the pumping power of a vacuum pump connected to the vacuum chamber.

Bei einem Verfahren zur Vakuumbeschichtung eines bandförmigen Materials wird das Rohmaterial zunächst von einer Spule in der Vakuumkammer abgewickelt, über eine Vakuumdichtung etwa in Form einer Spaltschleuse zu einem Verdampfer in der Hochvakuumkammer geführt, dort mit einem Metall, insbesondere Aluminium, beschichtet und schließlich auf einer weiteren Spule in der Vakuumkammer wieder aufgewickelt.In a method for vacuum coating a strip-shaped material, the raw material is first unwound from a coil in the vacuum chamber, passed through a vacuum seal in the form of a gap lock to an evaporator in the high vacuum chamber, there with a metal, especially aluminum, coated and finally on another Coil rewound in the vacuum chamber.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung der Erfindung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is understood that the features of the invention to be explained below and those to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation of the invention, without departing from the scope of the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings. Show it:

1 einen stark vereinfachten Querschnitt durch eine Hochvakuumanlage, die als Bandbeschichtungsanlage zur Folienbeschichtung mittels Aluminium ausgebildet ist, und 1 a highly simplified cross-section through a high vacuum system, which is designed as a coil coating system for film coating by means of aluminum, and

2 eine perspektivische Ansicht des Schieberventils gemäß 1 in vergrößerter Darstellung. 2 a perspective view of the slide valve according to 1 in an enlarged view.

In 1 ist eine Hochvakuumanlage, die als Beschichtungsanlage zur Aluminiumbeschichtung von bandförmigem Folienmaterial ausgebildet ist, vereinfacht dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.In 1 is a high vacuum system, which is designed as a coating system for aluminum coating of band-shaped film material, shown in simplified form and total with the numeral 10 designated.

Die Hochvakuumanlage 10 umfasst eine Vakuumkammer 12 und eine Hochvakuumkammer 14, die innerhalb der Vakuumkammer 12 angeordnet ist, gegenüber dieser durch eine Trennwand 28 abgetrennt ist und gemeinsam mit der Vakuumkammer 12 von einem Gehäuse 11 oder Rezipienten umschlossen ist.The high vacuum system 10 includes a vacuum chamber 12 and a high vacuum chamber 14 that are inside the vacuum chamber 12 is arranged opposite to this by a partition wall 28 is separated and together with the vacuum chamber 12 from a housing 11 or recipient is enclosed.

Die Vakuumkammer 12 ist als Wickelkammer ausgebildet, in der eine Spule 32 zur Aufnahme von zu beschichtendem bandförmigen Folienmaterial 33 und eine weitere Spule 34 zum Aufwickeln des bandförmigen Materials 33 nach der Beschichtung vorgesehen ist. Die Hochvakuumkammer 14 befindet sich in einem Eckbereich der Vakuumkammer 12 und ist gegenüber dieser durch die Trennwand 28 abgetrennt. Die Hochvakuumkammer 14 dient als Beschichtungskammer, innerhalb derer das bandförmige Material 33 mittels eines Verdampfers 42 mit einer dünnen Aluminiumschicht versehen wird.The vacuum chamber 12 is designed as a winding chamber in which a coil 32 for receiving band-shaped foil material to be coated 33 and another coil 34 for winding up the band-shaped material 33 is provided after the coating. The high vacuum chamber 14 is located in a corner area of the vacuum chamber 12 and is opposite to this through the partition wall 28 separated. The high vacuum chamber 14 serves as a coating chamber, within which the band-shaped material 33 by means of an evaporator 42 is provided with a thin aluminum layer.

Hierzu befindet sich in der oberen Trennwand zwischen der Vakuumkammer 12 und der Hochvakuumkammer 14 ein horizontal angeordneter Beschichtungszylinder 38, um den herum das bandförmige Material 33 über eine Spaltdichtung 40 in die Hochvakuumkammer 14 hinein und über die Spaltdichtung 40 wieder hinaus in die Vakuumkammer 12 und über eine Vielzahl von Umlenkrollen 36 zur Spule 34 geführt wird, auf der das bandförmige Material 33 nach der Beschichtung wieder aufgewickelt wird.For this purpose is located in the upper partition between the vacuum chamber 12 and the high vacuum chamber 14 a horizontally arranged coating cylinder 38 around which the band-shaped material 33 over a gap seal 40 in the high vacuum chamber 14 into and over the gap seal 40 back out into the vacuum chamber 12 and a variety of pulleys 36 to the coil 34 is guided, on which the band-shaped material 33 is rewound after coating.

Innerhalb der Hochvakuumkammer 14 ist der Verdampfer 42 angeordnet, der während des Beschichtungsprozesses mit flüssigem Aluminium gefüllt ist, das auf ca. 1.500°C im Metallbad 44 gehalten wird. Das bandförmige Material 33 wird um den Beschichtungszylinder 38 herum oberhalb des Metallbades 44 entlang diesem geführt und dabei im Hochvakuum beschichtet.Inside the high vacuum chamber 14 is the evaporator 42 arranged, which is filled during the coating process with liquid aluminum, the approximately 1.500 ° C in the metal bath 44 is held. The band-shaped material 33 becomes the coating cylinder 38 around above the metal bath 44 guided along this and thereby coated in a high vacuum.

In 1 ist zusätzlich oberhalb des Metallbades 44 noch eine Blende 50 erkennbar, die dazu dient, die Metalldämpfe möglichst auf den Bereich des Beschichtungszylinders 38 oberhalb des Metallbades 44 zu konzentrieren. Verdampftes Aluminium wird von einer Aluminiumspule 46 als Aluminiumdraht 48 in das Metallbad 44 nachgeführt.In 1 is additionally above the metal bath 44 another aperture 50 recognizable, which serves the metal vapors as possible on the area of the coating cylinder 38 above the metal bath 44 to concentrate. Evaporated aluminum is from an aluminum coil 46 as aluminum wire 48 in the metal bath 44 tracked.

In der vertikalen Trennwand 28 zwischen der Vakuumkammer 12 und der Hochvakuumkammer 14 ist ein als Schieberventil ausgeführtes Ventil 30 angeordnet, das in Vertikalrichtung bewegt werden kann, um so einen mehr oder minder großen Öffnungsquerschnitt freizugeben oder zu verschließen.In the vertical partition 28 between the vacuum chamber 12 and the high vacuum chamber 14 is a valve designed as a slide valve 30 arranged, which can be moved in the vertical direction, so as to open or close a more or less large opening cross-section.

Die Hochvakuumkammer 14 ist über einen Anschlussstutzen 26 an einer Hochvakuumpumpe 24 angeschlossen, bei der es sich um eine Diffusionspumpe handelt (schematisch dargestellt).The high vacuum chamber 14 is via a connecting piece 26 on a high vacuum pump 24 connected, which is a diffusion pump (shown schematically).

Die Vakuumkammer 12 ist über einen Anschlussstutzen 22 an eine mechanische Vakuumpumpe 16 angeschlossen, die aus einer Vorpumpe 18 und einer Hauptpumpe 20 besteht (schematisch dargestellt).The vacuum chamber 12 is via a connecting piece 22 to a mechanical vacuum pump 16 connected from a forepump 18 and a main pump 20 exists (shown schematically).

Während des Beschichtungsprozesses wird die Vakuumkammer 12 auf einem Vakuum von etwa 10–2 mbar gehalten, während die Hochvakuumkammer 14 auf einem Vakuum von etwa 10–4 mbar gehalten wird.During the coating process, the vacuum chamber becomes 12 kept at a vacuum of about 10 -2 mbar while the high vacuum chamber 14 is kept at a vacuum of about 10 -4 mbar.

Der Druck in der Vakuumkammer 12 und in der Hochvakuumkammer 14 wird mittels Drucksensoren 54 bzw. 55 überwacht, die über Leitungen 57, 58 mit einer zentralen Steuerung 53 gekoppelt sind. Auch die Vorvakuumpumpe 18, die Hauptvakuumpumpe 20 und die Hochvakuumpumpe 24 sind über geeignete Leitungen mit der zentralen Steuerung 53 gekoppelt. Es versteht sich, dass ferner ein Antrieb für das bandförmige Material 33 (nicht dargestellt) sowie geeignete Sensoren und Steuerleitungen für den Verdampfer 42 bzw. die Nachführung des Aluminiumdrahtes 48 mit der zentralen Steuerung 53 gekoppelt sind. Das Schieberventil 30 ist, wie nachfolgend noch anhand von 2 näher erläutert wird, über Linearantriebe 68, 70 steuerbar, die über geeignete Steuerleitungen 56 mit der zentralen Steuerung 53 gekoppelt sind.The pressure in the vacuum chamber 12 and in the high vacuum chamber 14 is by means of pressure sensors 54 respectively. 55 monitors, over lines 57 . 58 with a central control 53 are coupled. Also the backing pump 18 , the main vacuum pump 20 and the high vacuum pump 24 are via appropriate lines to the central control 53 coupled. It is understood that further comprises a drive for the band-shaped material 33 (not shown) as well as suitable sensors and control lines for the evaporator 42 or the tracking of the aluminum wire 48 with the central control 53 are coupled. The slide valve 30 is, as below with reference to 2 is explained in more detail, via linear drives 68 . 70 controllable, via suitable control lines 56 with the central control 53 are coupled.

Vor dem Anfahren des Beschichtungsprozesses wird zunächst das Schieberventil 30 in seine Offenstellung bewegt, so dass die Vakuumkammer 12 und die Hochvakuumkammer 14 über einen breiten Öffnungsquerschnitt des Schieberventils 30 miteinander gekoppelt sind. Nun wird zunächst die Vakuumpumpe 16 bestehend aus der Vorpumpe 18 und der Hauptpumpe 20 aktiviert, um die Vakuumkammer 12 und die Hochvakuumkammer 14 gemeinsam bis auf einen bestimmten Druck zu evakuieren, was über die Drucksensoren 54, 55 überwacht wird. Ab einem bestimmten Umschaltdruck von zum Beispiel 10–1 mbar wird das Ventil 30 vollständig geschlossen, so dass die Vakuumkammer 12 weiter durch die Vakuumpumpe 16 evakuiert wird, während die Hochvakuumkammer 14 nunmehr durch die Hochvakuumpumpe 24 evakuiert werden kann.Before starting the coating process, first the slide valve 30 moved into its open position, leaving the vacuum chamber 12 and the high vacuum chamber 14 over a wide opening cross section of the slide valve 30 coupled together. Now, first the vacuum pump 16 consisting of the fore pump 18 and the main pump 20 activated to the vacuum chamber 12 and the high vacuum chamber 14 together to evacuate to a certain pressure, what about the pressure sensors 54 . 55 is monitored. From a certain switching pressure of, for example, 10 -1 mbar becomes the valve 30 completely closed, leaving the vacuum chamber 12 continue through the vacuum pump 16 is evacuated while the high vacuum chamber 14 now through the high vacuum pump 24 can be evacuated.

Sobald der Druck in der Hochvakuumkammer 44 ausreichend niedrig ist, zum Beispiel 10–3 mbar erreicht hat, kann der Verdampfer 42 angefahren werden, um das Metallbad 44 auf Beschichtungstemperatur aufzuheizen, damit der Prozess begonnen werden kann.Once the pressure in the high vacuum chamber 44 is sufficiently low, for example, has reached 10 -3 mbar, the evaporator can 42 be approached to the metal bath 44 To heat up to coating temperature, so that the process can be started.

Der eigentliche Beschichtungsvorgang erfolgt dann mit einer Bandgeschwindigkeit von etwa 15 m/sec bei einer Badtemperatur von etwa 1.500°C, mit einem Solldruck von etwa 10–2 mbar innerhalb der Vakuumkammer 12 und einem Solldruck von etwa 10–4 mbar innerhalb der Hochvakuumkammer 14.The actual coating process is then carried out at a belt speed of about 15 m / sec at a bath temperature of about 1,500 ° C, with a target pressure of about 10 -2 mbar within the vacuum chamber 12 and a set pressure of about 10 -4 mbar within the high vacuum chamber 14 ,

Das Ventil 30 kann mithilfe der beiden Linearantriebe 68, 70 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Vakuumkammer 12 und der Hochvakuumkammer 14 automatisch gesteuert werden, um im Falle eines plötzlich innerhalb der Hochvakuumkammer 14 auftretenden Überdrucks das Ventil 30 teilweise oder auch vollständig zu öffnen, um die Vakuumpumpe 16 kurzfristig für einen schnelleren Druckabbau in der Hochvakuumkammer 14 zu nutzen.The valve 30 can by using the two linear drives 68 . 70 depending on the pressure difference between the vacuum chamber 12 and the high vacuum chamber 14 be controlled automatically, in case of a sudden within the high vacuum chamber 14 occurring overpressure the valve 30 partially or fully open to the vacuum pump 16 short term for faster pressure reduction in the high vacuum chamber 14 to use.

Der Aufbau des Ventils 30 ist aus 2 näher zu ersehen. Das als Schieberventil ausgebildete Ventil 30 weist einen Schieber 60 auf, der an der Trennwand 28 in Vertikalrichtung mithilfe zweier Führungen 64, 66 geführt ist und mithilfe zweier Linearantriebe 68, 70 (zum Beispiel elektromotorisch) in Vertikalrichtung bewegbar ist.The construction of the valve 30 is out 2 to see closer. That as a slide valve trained valve 30 has a slider 60 on, on the partition 28 in vertical direction with the help of two guides 64 . 66 is guided and using two linear drives 68 . 70 (For example, electric motor) is movable in the vertical direction.

In der in 2 gezeigten Position ist das Schieberventil 30 vollständig geschlossen. Der Schieber 60 liegt mit seiner unteren Stirnseite gänzlich auf einer Dichtung 72 auf, wobei es sich um einen Schlauch handeln kann. Seitlich kann der Schieber 60 zusätzlich über Dichtungen 74 gegenüber der Einfassung 62, die Teil der Trennwand 28 ist, über eine Spaltdichtung oder dergleichen abgedichtet sein.In the in 2 shown position is the slide valve 30 completely closed. The slider 60 lies with its lower end entirely on a seal 72 on, which may be a hose. Laterally, the slider 60 additionally via seals 74 opposite the mount 62 , the part of the partition 28 is sealed by a gap seal or the like.

In 2 ist ferner angedeutet, dass die Antriebe 68, 70 über Steuerleitungen 56 mit der zentralen Steuerung 53 gekoppelt sind. In der Trennwand 28 zwischen der Vakuumkammer 12 und der Hochvakuumkammer 14 ist ferner ein Sicherheitsventil 76 angeordnet, das ein Entweichen eines kurzfristig auftretenden Überdrucks von der Hochvakuumkammer 14 zur Vakuumkammer 12 erlaubt. Ferner befinden sich in der Trennwand 28 zwischen der Vakuumkammer 12 und der Hochvakuumkammer 14 zwei Belüftungsöffnungen 78, 80, die ein Entweichen eines Überdrucks aus der Vakuumkammer 12 in die Hochvakuumkammer 14 ermöglichen.In 2 is further indicated that the drives 68 . 70 via control lines 56 with the central control 53 are coupled. In the partition 28 between the vacuum chamber 12 and the high vacuum chamber 14 is also a safety valve 76 arranged, which is an escape of a short-term overpressure from the high vacuum chamber 14 to the vacuum chamber 12 allowed. Further located in the partition 28 between the vacuum chamber 12 and the high vacuum chamber 14 two vents 78 . 80 , which is an escape of overpressure from the vacuum chamber 12 in the high vacuum chamber 14 enable.

Bei der Spaltdichtung 40 zur Abdichtung zwischen der Vakuumkammer 12 und der Hochvakuumkammer 14 im Bereich des Beschichtungszylinders 38 handelt es sich um eine Dichtung mit einem Spalt von ca. 2 mm, was zur Abdichtung im Vakuum vollständig ausreicht.At the gap seal 40 for sealing between the vacuum chamber 12 and the high vacuum chamber 14 in the area of the coating cylinder 38 it is a seal with a gap of about 2 mm, which is completely sufficient for sealing in a vacuum.

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Claims (15)

Hochvakuumanlage mit einer Vakuumkammer (12) und einer Hochvakuumkammer (14), mit mindestens einer Vakuumpumpe (16) und mit mindestens einer Hochvakuumpumpe (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (12) und die Hochvakuumkammer (14) über mindestens ein Ventil (30) miteinander verbindbar sind.High vacuum system with a vacuum chamber ( 12 ) and a high vacuum chamber ( 14 ), with at least one vacuum pump ( 16 ) and with at least one high vacuum pump ( 24 ), characterized in that the vacuum chamber ( 12 ) and the high vacuum chamber ( 14 ) via at least one valve ( 30 ) are connectable to each other. Hochvakuumanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (16) an die Vakuumkammer (12) angeschlossen ist und die Hochvakuumpumpe (24) an die Hochvakuumkammer (14) angeschlossen ist.High-vacuum system according to claim 1, characterized in that the vacuum pump ( 16 ) to the vacuum chamber ( 12 ) and the high vacuum pump ( 24 ) to the high vacuum chamber ( 14 ) connected. Hochvakuumanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (30) zwischen Vakuumkammer (12) und Hochvakuumkammer (14) als Schieberventil ausgebildet ist.High-vacuum system according to claim 1 or 2, characterized in that the valve ( 30 ) between vacuum chamber ( 12 ) and high vacuum chamber ( 14 ) is designed as a slide valve. Hochvakuumanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (30) einen beweglichen Schieber (60) in einer Trennwand (28) zwischen der Vakuumkammer (12) und der Hochvakuumkammer (14) umfasst.High-vacuum system according to claim 3, characterized in that the valve ( 30 ) a movable slide ( 60 ) in a partition wall ( 28 ) between the vacuum chamber ( 12 ) and the high vacuum chamber ( 14 ). Hochvakuumanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (60) stirnseitig gegen eine Schlauchdichtung (72) abdichtet.High-vacuum system according to claim 3 or 4, characterized in that the slide ( 60 ) frontally against a hose seal ( 72 ) seals. Hochvakuumanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (60) in Vertikalrichtung geführt und mittels eines Antriebs (68, 70) vorzugsweise gesteuert verschiebbar ist.High-vacuum system according to one of claims 3 to 5, characterized in that the slide ( 60 ) guided in the vertical direction and by means of a drive ( 68 . 70 ) is preferably displaced controlled. Hochvakuumanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (30) in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen der Vakuumkammer (12) und der Hochvakuumkammer (14) steuerbar ist.High-vacuum system according to one of the preceding claims, characterized in that the valve ( 30 ) as a function of a pressure difference between the vacuum chamber ( 12 ) and the high vacuum chamber ( 14 ) is controllable. Hochvakuumanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vakuumkammer (12) und Hochvakuumkammer (14) mindestens ein Sicherheitsventil (76) vorgesehen ist, das bei Überdruck in der Hochvakuumkammer (14) zur Vakuumkammer (12) hin öffnet.High-vacuum system according to one of claims 3 to 7, characterized in that between vacuum chamber ( 12 ) and high vacuum chamber ( 14 ) at least one safety valve ( 76 ) is provided, which in case of overpressure in the high-vacuum chamber ( 14 ) to the vacuum chamber ( 12 ) opens. Hochvakuumanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (12) als Wickelkammer und die Hochvakuumkammer (14) als Beschichtungskammer ausgebildet sind, und dass in der Wickelkammer eine Spule (32) zur Aufnahme eines zu beschichtenden bandförmigen Materials (33) vorgesehen ist, das über eine Vakuumdichtung (40) in die Hochvakuumkammer (14) zur Beschichtung und zurück in die Wickelkammer und schließlich zu einer weiteren Spule (34) zur Aufnahme nach seiner Beschichtung geführt ist.High-vacuum system according to one of the preceding claims, characterized in that the vacuum chamber ( 12 ) as a winding chamber and the high vacuum chamber ( 14 ) are formed as a coating chamber, and that in the winding chamber, a coil ( 32 ) for receiving a band-shaped material to be coated ( 33 ) provided by a vacuum seal ( 40 ) in the high vacuum chamber ( 14 ) for coating and back into the winding chamber and finally to another coil ( 34 ) is guided for receiving after its coating. Hochvakuumanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vakuumkammer (12) und Hochvakuumkammer (14) mindestens eine Belüftungsöffnung (78, 80) vorgesehen ist, über die die Vakuumkammer (12) bei einem Überdruck zur Hochvakuumkammer (14) hin belüftet werden kann.High-vacuum system according to one of claims 3 to 9, characterized in that between vacuum chamber ( 12 ) and high vacuum chamber ( 14 ) at least one ventilation opening ( 78 . 80 ) is provided, via which the vacuum chamber ( 12 ) at an overpressure to the high vacuum chamber ( 14 ) can be vented out. Hochvakuumanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hochvakuumkammer (14) ein Verdampfer (42) zur Verdampfung eines Metalls, insbesondere zur Verdampfung von Aluminium, und zur Metallisierung des bandförmigen Materials (33) vorgesehen ist.High-vacuum system according to claim 10, characterized in that in the high-vacuum chamber ( 14 ) an evaporator ( 42 ) for the vaporization of a metal, in particular for the evaporation of aluminum, and for the metallization of the strip-like material ( 33 ) is provided. Verfahren zum Evakuieren einer Vakuumkammer (12) und einer Hochvakuumkammer (14) einer Hochvakuumanlage (10), bei dem die Vakuumkammer (12) und die Hochvakuumkammer (14) zunächst über ein Ventil (30) miteinander gekoppelt werden und die Vakuumkammer (12) und die Hochvakuumkammer (14) gemeinsam mittels einer Vakuumpumpe (16) evakuiert werden, und bei dem bei Erreichen eines bestimmten Unterdruckes das Ventil (30) geschlossen wird, um die Hochvakuumkammer (14) mittels einer Hochvakuumpumpe (24) weiter zu evakuieren.Method for evacuating a vacuum chamber ( 12 ) and a high vacuum chamber ( 14 ) of a high vacuum system ( 10 ), in which the vacuum chamber ( 12 ) and the high vacuum chamber ( 14 ) first via a valve ( 30 ) and the vacuum chamber ( 12 ) and the high vacuum chamber ( 14 ) together by means of a vacuum pump ( 16 ) are evacuated, and in which upon reaching a certain negative pressure, the valve ( 30 ) is closed to the high vacuum chamber ( 14 ) by means of a high vacuum pump ( 24 ) to evacuate further. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem als Ventil (30) ein Schieberventil zwischen den beiden Kammern (12, 14) verwendet wird.Method according to Claim 12, in which as a valve ( 30 ) a slide valve between the two chambers ( 12 . 14 ) is used. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem das Ventil (30) zwischen den beiden Kammern (12, 14) in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern (12, 14) gesteuert wird.Method according to Claim 12 or 13, in which the valve ( 30 ) between the two chambers ( 12 . 14 ) as a function of a pressure difference between the two chambers ( 12 . 14 ) is controlled. Verfahren zur Vakuumbeschichtung eines bandförmigen Materials (33) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem Rohmaterial (33) von einer Spule (32) in der Vakuumkammer (12) abgewickelt wird, über eine Vakuumdichtung (40), etwa in Form einer Spaltschleuse, zu einem Verdampfer (42) in der Hochvakuumkammer (14) geführt wird, dort mit einem Metall, insbesondere Aluminium, beschichtet wird, und auf einer weiteren Spule (34) in der Vakuumkammer (12) wieder aufgewickelt wird.Method for vacuum coating a strip-shaped material ( 33 ) according to one of claims 12 to 14, wherein the raw material ( 33 ) from a coil ( 32 ) in the vacuum chamber ( 12 ), via a vacuum seal ( 40 ), approximately in the form of a gap lock, to an evaporator ( 42 ) in the high vacuum chamber ( 14 ), where it is coated with a metal, in particular aluminum, and on another coil ( 34 ) in the vacuum chamber ( 12 ) is wound up again.
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