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Verfahren zum Betrieb von Hochvakuumanlagen, deren Rezipient zwecks Beschickung und Entnahme der im Vakuum zu behandelnden Gegenstände geöffnet werden kann, und Vakuumanlage zur Durchführung dieses Verfahrens
Es ist bekanntlich allgemein üblich, Rezipienten von Vakuumanlagen, in denen Gegenstände unter Vakuum behandelt werden sollen, in geöffnetem Zustande mit den zu behandelnden Gegenständen zu beschicken, darauffolgend den Rezipienten zu schliessen und zu evakuieren, dann die Behandlung der Gegenstände, z. B. eine Bedampfung mit dünnen Schichten oder ein Glühen od. dgl. Massnahmen unter Vakuum durchzuführen, nach Beendigung der Behandlung den Rezipienten wieder zu öffnen und die behan- delten Gegenstände daraus zu entnehmen und ihn anschliessend von neuem zu beschicken.
Es sind auch Vakuumanlagen bekannt, welche mit kontinuierlich arbeitenden Schleusenvorrichtungen versehen sind, so dass das Ein- und Ausbringen der zu behandelnden Gegenstände ohne Öffnung des Rezipienten bewerkstelligt werden kann. Der Rezipient bleibt hiebei ständig unter Vakuum. Zweck einer solchen Einrichtung ist natürlich, die Pumpzeiten zu sparen. Bei vielen Prozessen dauert nämlich die Behandlung der Gegenstände im Vakuum nur einen Bruchteil der Zeit, welche für das Auspumpen verwendet werden muss. So kann etwa eine dünne reflexvermindernde Schicht auf einer Linse leicht in einer Minute aufgedampft werden, während es wenigstens eine halbe Stunde oder länger dauert, um nach der Vorevakuierung mittels Vorpumpenauf das erforderliche Arbeitshochvakuum zu kommen.
Die erwähnten Schleusenvorrichtungen, die also der Pumpenzeitersparnis dienen, sind aber kostspielig im Bau und sind für viele im Vakuum zu behandelnde Gegenstände, z. B. für Linsen, heute noch nicht genügend durchgebildet, um im industriellen Betrieb Verwendung finden zu können. Daher benutzte man weiterhin Hochvakuumanlagen, deren Rezipient zwecks Beschickung und Entnahme der zu behandelnden Gegenstände geöffnet werden kann, und nahm die damit verbundenen Zeitverluste eben in Kauf.
Es wurde nun gefunden, dass man auch bei solchen Anlagen einen ganz erheblichen Teil der Pumpzeit, nämlich bis zu 99 % und mehr, wenigstens für das Hochevakuieren einsparen kann, wenn man nach einem neuen Betriebsverfahren aibeitet, das den Gegenstand der nachstehend beschriebenen Erfindung bildet.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb von Hochvakuumanlagen, deren Rezipienten zwecks Beschickung und Entnahme der im Vakuum zu behandelnden Gegenstände geöffnet werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Rezipienten, während er in geöffnetem Zustand mit dem Aussenraum in Verbindung steht, ständig ein Strom trockenen Gases, dessen Feuchtigkeitsgehalt geringer als derjenige des Aussenraumes ist, eingeblasen und das eingeblasene Gas über die Öffnung, über welche der geöffnete Rezipient mit dem Aussenraum in Verbindung steht, abgeführt wird.
Man wusste zwar, dass Wasserdampf einen erheblichen Teil der Gase bzw. Dämpfe ausmacht, die bei Herstellung eines Hochvakuum in einem üblichen Rezipienten, sei er aus Glas oder Metall, abgepumpt werden müssen. Doch ist es völlig überraschend, dass so gewaltige Einsparungen an Pumpzeit durch die genannte einfache Massnahme erzielt werden können.
Als Beispiel sei erwähnt, dass ein metallischer Vakuumrezipient mit einem Rauminhalt von etwa 130 l mit gegebenen Pumpen eine regelmässige Hochvakuum-Pumpzeit von 58 Minuten erfordert, um nach der
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10-1Aussenraum in Verbindung stand, ständig ein Gasstrom eingeblasen, welcher durch Phosphorpentoxyd scharf getrocknet worden war, dann ergaben'sich mit denselben Pumpen und ohne sonstige Vorkehrungen für das Hochevakuieren (nach der Vorevakuierung) Pumpzeiten von Bruchteilen einer Minute, z. B. 50 Sekunden für die Spanne von 10. 1 Torr auf 2. 10 -5 Torr. An zahlreichen andern Anlagen liessen sich diese Beobachtungen bestätigen.
Es ist zu bemerken, dass diese Erfolge nicht etwa bloss in Fällen erzielt werden, wo die Luft des Aussenraumes aussergewöhnlich feucht ist, sondern ganz allgemein, d. h. auch bei dem normalen Feuchtigkeitsgehalt der Luft des Aussenraumes, welcher zwischen 20-60 % relativer Feuchtigkeit liegt.
Es ist offensichtlich, dass das neue Verfahren einen sprunghaften technischen Fortschritt bedeutet.
Seine Anwendung empfiehlt sich überall da, wo Gegenstände, die verhältnismässig wenig Gas abgeben, wie z. B. Glas oder Metallteile, in kurzen Behandlungszeiten, jedoch unter Hochvakuum behandelt werden müssen und anschliessend die Anlage sofort wieder von neuem beschickt werden soll. In diesen Anwendungsfällen wird der Ausnützungsgrad einer vorhandenen Hochvakuumanlage durch das neue Verfahren enorm verbessert.
Bei der Durchführung des neuen Verfahrens können die folgenden Hinweise nützlich sein.
Zweckmässig erfolgt das Einblasen des trockenen Gases von einer Stelle im Innern des Rezipienten aus in Richtung auf die Öffnung hin, über welche der Rezipient in geöffnetem Zustand mit dem Aussenraum in Verbindung steht. Es scheint, dass dadurch das Eindringen feuchter Aussenluft besser verhindert wird. Um Spülgase zu sparen, empfiehlt sich, das Abströmen des in den Rezipienten eingeblasenen trockenen Gases in den Aussenraum durch vor der Rezipientenöffnung angeordnete Strömungshindernisse zu drosseln. Als solche Strömungshindernisse, die man leicht auch behelfsmässig an vorhandenen Anlagen anbringen kann, können z. B. Vorhänge benutzt werden, welche die Rezipientenöffnung bis auf schmale Schlitze, die der Beschickung und Entnahme und den sonstigen notwendigen Manipulationen im geöffneten Rezipienten dienen, allseits verschliessen.
Bezüglich der Art des einzublasenden trockenen Gases sei bemerkt : Grundsätzlich können alle genügend trockenen Gase dazu verwendet werden, sofern sie mit den zu behandelnden Gegenständen und den Anlageteilen chemisch verträglich sind. Es genügt, vorgetrocknet Luft zu verwenden.
Mit der Wahl des Spülgases lassen sich oft gleichzeitig noch andere, bekannte technologische Zwecke verbinden. In Anlagen, in denen oxydative Prozesse durchgeführt werden sollen, kann man z. B. 0, einblasen. In andern Anlagen wieder wird man N,, Argon oder andere als Neutralgase bekannte Gase verwenden. Die Verwendung von Neutralgas als Spülgas zum Schutz eines zu behandelnden Gutes, z. B. in Öfen, ist natürlich bekannt, doch handelt es sich bei diesem bekannten Verfahren um eine Massnahme, die nur dazu bestimmt war, das zu behandelnde Gut selbst während des Betriebes wegen der dann vorliegenden besonderen Bedingungen, z. B. hohe Temperaturen, chemische Aktivität od. dgl., zu schützen.
Das Einblasen kann durch die bei den meisten Anlagen bereits vorhandenen sogenannten Flutventile erfolgen, indem diese mit einer Quelle trockenen Gases verbunden werden. Die Behälter, die das trockene Gas unter Druck enthalten, können zusammen mit den Ventilen und den Rezipientenglockenzu einer baulichen Einheit verbunden werden.
Zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens können im Innern des Rezipienten Begasungsdüsen
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nung zu gerichtet sind, über welche der Rezipient in geöffnetem Zustand mit dem Aussenraum in Verbindung steht. Flutventile sind beiRezipienten von Glockenform oft am geschlossenen Endeder Glocke angebracht ; der Gasstrom, der durch diese Ventile in den Rezipienten eintritt, ist daher stets gegen die Öffnung des Rezipienten gerichtet, so dass an solchen Anlagen keinerlei Umbauten zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind.
Man kann das erfindungsgemässe Verfahren auch mehrstufig ausführen, d. h., man kann den Rezipienten mit einem Aussenmantel umgeben und die Atmosphäre in dem Zwischenraum auf einem niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt halten als der normalen umgebenden Luft entspricht. Dies kann geschehen, indem man den Zwischenraum mit trockenem Gas beschickt (z. B. trockenes Gas ständig einbläst), oder in ihm bekannte Trockenmittel aufstellt bzw. Trockenvorrichtungen einbaut. Trockenmittel und Trockenvorrichtungen können ebenfalls gegebenenfalls auch im Rezipienten selbst angeordnet sein.
Nennt man den erwähnten Zwischenraum den 1. Aussenraum, so kann man sagen, dass das Verfahren nachder Erfindung mehrstufig ausgeführt werden kann, indem man den Rezipienten mit einem I., II. usw.
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Aussenraum umgibt und alle oder einzelne der Aussenräume während des Öffnungszustandes des Rezipienten mit trockenem Gas beschickt. Im einfachsten Falle lässt man das trockene Gas, das in den Rezipienten selbst eingeblasen wird, die einzelnen Aussenräume der Reihe nach durchströmen. Bei dieser Anordnung wird das Abströmen des in den Rezipienten eingeblasenen trockenen Gases in den Aussenraum durch vor der Rezipientenöffnung angeordnete Strömungshindernisse gedrosselt, wobei die Zwischenwände zwischen den einzelnen Aussenräumen die erwähnten Strömungshindernisse bilden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betrieb von Hochvakuumanlagen, deren Rezipient zwecks Beschickung und Entnahme der im Vakuum zu behandelnden Gegenstände geöffnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rezipienten, während er in geöffnetem Zustand mit dem Aussenraum in Verbindung steht, ständig ein Strom trockenen Gases, dessen Feuchtigkeitsgehalt geringer als derjenige des Aussenraumes ist, eingeblasen und das eingeblasene Gas über die Öffnung, über welche der geöffnete Rezipient mit dem Aussenraum in Verbindung steht, abgeführt wird.