CH658539A5

CH658539A5 - Vorrichtung zum durchfuehren eines elektrischen stromes durch die wand einer vakuumkammer.

Info

Publication number: CH658539A5
Application number: CH179682A
Authority: CH
Inventors: Walter Schaedler
Original assignee: Balzers Hochvakuum
Priority date: 1982-03-24
Filing date: 1982-03-24
Publication date: 1986-11-14
Also published as: FR2524191A1; DE3305532C2; GB8308093D0; GB2117576B; GB2117576A; DE3305532A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen eines elektrischen Stromes durch die Wand einer Vakuumkammer. Bekannte Durchführungen weisen einen durch die Wand hindurch verschiebbaren elektrischen Leiter auf, um die Stromzuführung zu verschieden weit von der Innenwand der Vakuumkammer angeordneten Teile der Anlage (z.B. zu einem verstellbaren Verdampfungsschiffchen in einer Vakuumaufdampfanlage) zu ermöglichen. Wenn nun in der gleichen Anlage ausserdem Teile auf Hochspannung liegen (z.B. eine Elektrode für die Durchführung einer Hochspannungsglimmentladung zur Reinigung von Substraten vor dem Bedampfen), besteht die Gefahr, dass während des Betriebes (z.B. infolge der Lockerung irgendwelcher Haltevorrichtungen oder dgl.) eine Berühren zwischen hochspannungsführenden und niederspannungsführenden Teilen zustandekommt, derart, dass die Hochspannung über die Niederspannungsdurchführung an Apparateteile ausserhalb der Vakuumanlage gelangen und dort Bedienungspersonal gefährden kann.

Um die Gefahr zu mindern, ist schon vorgeschlagen worden, die Niederspannungsdurchführung über einen entsprechend bemessenen elektrischen Ableitwiderstand — einen sogenannten Schutzwiderstand — mit Masse zu verbinden. Dadurch wird der Betrieb der Niederspannungseinrichtung, z.B. die Beheizung eines mit wenigen Volt aber hohen Stromstärken zu betreibenden Verdampfungsschiffchens nicht beeinträchtigt; der «Verluststrom», der über den Schutzwiderstand zur Masse ab-fliesst, ist so gering, dass er nicht ins Gewicht fällt. Wenn jedoch eine zufällige Berührung des Niederspannungs-Stromkreises mit einem hochspannungsführenden Teil innerhalb der Vakuumkammer stattfindet, kann der richtig bemessene Schutzwiderstand einen solchen Strom nach Masse ableiten, dass infolge des Innenwiderstandes der Hochspannungsquelle die an ihren Klemmen auftretende Spannung sofort auf einen ungefährlichen niedrigen Wert von weniger als 50 Volt absinkt.

Der beschriebene Sachverhalt wird aus folgendem Beispiel deutlich: Angenommen ein widerstandsbeheizter Verdampfer werde mit einer Spannung von 9 Volt und einer Stromstärke von 100 Ampère beheizt, und der die Niederspannungsdurchführung mit Masse verbindende Schutzwiderstand betrage 15 Ohm, so fliesst über den Schutzwiderstand ein Strom von bloss 0,6 Ampère; der «Verluststrom» beträgt also lediglich 6%o des Heizstromes. Wenn nun in der gleichen Anlage z.B. eine Hochspannungsglimmelektrode angeordnet und mit einem Hochspannungsgenerator verbunden ist, der einen Kurzschlussstrom von 2 A zu liefern vermag, und wenn dann die besagte Elektrode mit dem Verdampfer oder Teilen der Niederspannungsdurchführung in Berührung kommt, dann erzeugt der über den Schutzwiderstand von 15 Ohm fliessende Kurzschlussstrom von

2 A einem Spannungsabfall von 30 V, d.h. eine höhere Spannung als 30 V kann in diesem Falle an der von der Hochspannungselektrode berührten Niederspannungsschiebedurchfüh-rung nicht auftreten.

Wie die Erfahrung gezeigt hat, liegt aber eine Unzulänglichkeit der bekannten Anordnungen immer noch darin, dass es erforderlich ist, die Verbindung des Schutzwiderstandes mit dem Leiter der Niederspannungsführung erst zu lösen, bevor dieser verschoben werden kann, um z.B. einem geänderten Aufbau in der Vakuumanlage angepasst zu werden. Es kommt nämlich vor, dass vergessen wird, den Leiter vor Aufnahme des Betriebes der Anlage wieder mit dem Schutzwiderstand zu verbinden, so dass die Schutzfunktion dann nicht mehr gegeben ist. Man könnte zwar genügend lange eine flexible Kabelverbindung zwischen dem verschiebbaren Leiter und dem Schutzwiderstand vorsehen, die nicht jedes Mal gelöst werden müsste, doch auch in diesem Fall ist nicht auszuschliessen, dass die Verbindung doch aus irgendeinem Grunde z.B. bei Reinigungsarbeiten gelöst und dann vergessen wird, sie vor Inbetriebnahme der Anlage wieder herzustellen.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Durchführen eines elektrischen Stromes durch die Wand einer Vakuumkammer anzugeben, welche einen verschiebbaren elektrischen Leiter aufweist und Sicherheit dafür bietet, dass der verschiebbare Leiter beim Betrieb stets über einen Schutzwiderstand mit Masse verbunden ist.

Diese erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare elektrische Leiter in einer mit Masse verbundenen Hülse aus einen elektrisch leitenden Werkstoff geführt ist, deren Dimensionierung so gewählt ist, dass die Hülse selbst den für den jeweiligen Anwendungsfall entsprechend bemessenen, den elektrischen Leiter mit Masse verbindenden Schutzwiderstand darstellt.

Die Führungshülse bleibt beim Verschieben oder Auswechseln fest mit der Masse elektrisch leitend verbunden. Wenn der Leiter in der Führungshülse verschoben oder neu in diese eingesetzt wird, wird er notwendigerweise stets von dieser berührt und somit ist es nicht mehr möglich, die Anlage in Betrieb zu nehmen, ohne dass der durch die Führungshülse selbst gegebene Ableitwiderstand als Schutzwiderstand in Funktion tritt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der anliegenden Zeichnung näher beschrieben.

In der Zeichnung bedeutet 1 die Wand einer Vakuumanlage und zwar im vorliegenden Falle den Boden einer Vakuumaufdampfanlage, durch den der Heizstrom für einen Verdampfer 2 hindurchgeführt werden soll. Dazu sind die beiden Durchführungen 3 und 4 vorgesehen, von denen entweder einer oder (wie untenstehend noch beschrieben wird) vorteilhafterweise beide als isolierte Stromdurchführungen ausgebildet sein können.

Die beiden Hochstromleiter 5 und 6 aus massivem Kupfer sind ausserhalb der Vakuumanlage mit der Sekundärseite eines Transformators 7 verbunden, der die nötige Betriebsspannung und Stromstärke liefert. Sie sind ausserdem in ihrer Haltung vertikal verschiebbar, damit die Höhenlage des Verdampfers den jeweiligen Anforderungen entsprechend eingestellt werden kann.

Wenigstens eine (4) der beiden Durchführungen ist im Beispielsfalle folgendermassen aufgebaut:

Sie weist einen mit einer axialen Bohrung 11 und Befestigungsflansch 9 versehenen metallenen Trägerkörper 10 auf, der an seinem unteren Ende ein Aussengewinde besitzt, so dass er mittels der Mutter 12 und Dichtung 13 vakuumdicht, in einer entsprechenden Durchbrechung 14 der ebenfalls metallenen Bodenplatte 1 der Anlage befestigt und damit fest mit Masse verbunden werden kann. Der Leiter 5 ist durch die axiale Bohrung hindurchgeführt, wobei deren Weite so bemessen ist, dass keine Wandberührung mit dem Trägerkörper 10 zustande kommt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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Der Leiter wird seinerseits von einer aus einem elektrisch leitenden Kunststoff bestehenden Hülse 15 gehalten und beim Verschieben geführt, welche mittels einer Überwurfmutter 16, Gewinde 17 am oberen Ende des Trägerkörpers 10 und Dichtung 18 fest an den Leiter 5 angepresst wird; dazu sind die Hülse 15 und die Überwurfmutter 16, wie die Zeichnung zeigt, konisch geformt und der Durchmesser der axialen Bohrung der Führungshülse ist so bemessen, dass der Leiter 5 gerade noch verschoben werden kann, wenn die Überwurfmutter 16 gelockert ist. Wird letztere dann wieder angezogen, so wird die Führungshülse gleichzeitig nach unten gegen die Dichtung 18 gepresst, wobei diese den von der Innenseite der axialen Bohrung 11 des Trägerkörpers und dem Leiter 5 gebildeten Ringkanal vakuumdicht abschliesst.

Der Erfindung entsprechend besteht die Hülse aus einem Material von einem solchen spezifischen Widerstand, dass sie bei der gegebenen Form und der Grösse der Berührungsflächen mit dem Leiter 5 einerseits und der Innenseite der Mutter 15 andererseits gerade einen passenden elektrischen Widerstand ergibt. Dieser muss, wie erwähnt, so bemessen sein, dass bei Berührung mit einem hochspannungsführenden Teil im Innern der Anlage der maximal über den Schutzwiderstand fliessende Strom an diesem keine gefährliche Spannungsdifferenz zu erzeugen vermag. Für Stromstärken von 1-5 A beträgt der passende Widerstand etwa 10-50 Ohm, und Hülsenwerkstoffe, die einen elektrischen Widerstand dieser Grösse zu verwirklichen gestatten, gibt es in jedem Falle; z.B. kann ein an sich isolierender Kunststoff zur Erzielung einer passenden elektrischen Leitfähigkeit leicht mit elektrische leitendem Material legiert werden. Im Beispielsfall war der unter dem Handelsnamen «Teflon» erhältliche Kunststoff mit Graphit legiert, so dass ein entsprechender spezifischer Widerstand resultierte und die Hülse 5 (in der Zeichnung etwa in halber natürlicher Grösse dargestellt) einem Ableitwiderstand von ca. 15 Ohm besass.

Kommt nun im Beispielsfalle der Verdampfer 2 mit einem hochspanntingsführenden Teil, etwa mit der in der Zeichnung dargestellten Glimmelektrode 20, (welche über eine eigene io Hochspannungsdurchführung 21, die nicht Gegenstand vorliegender Anmeldung ist, mit Hochspannung aus dem Transformator 22 versorgt wird) in Kontakt, so wird diese über den Leiter 5, die niederohmige Führungshülse 15, Überwurfmutter 16 und den Trägerkörper 10 mit Masse (Bodenplatte 1) verbunden, i5 wodurch die hohe Spannung sofort zusammenbricht, so dass keine Gefahr für das Bedienungspersonal entstehen kann.

Es ist zu empfehlen, auch die Durchführung 3 in gleicher Weise wie die Durchführung 4 auszubilden und keinen Punkt des Niederspannungs-Stromkreises zu erden (mit Masse zu ver-20 binden). Dies bringt dann den Vorteil, dass ein unbeabsichtigter etwaiger Kontakt zwischen dem Niederspannungskreis und Masse (Bodenplatte), z.B. durch Werkzeuge beim Auswechseln des Verdampfers 2 keine Kurzschlussgefahr für den Hochstromtransformator bedeutet; auch Kurzschlüsse letzteren Art 25 könnten nämlich wegen der damit verbundenen sehr hohen Stromstärken (z.B. 1000 A) für das Bedienungspersonal gefährlich werden, so dass die Erfindung auch diesbezüglich einen wesentlichen Vorteil bietet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zum Durchführen eines elektrischen Stromes durch die Wand einer Vakuumkammer mit einem verschiebbaren elektrischen Leiter, der über einen Ableitwiderstand als Schutzwiderstand mit Masse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare elektrische Leiter (5) in einer mit Masse verbundenen Hülse (15) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff geführt ist, deren Dimensionierung so gewählt ist, dass die Hülse (5) selbst den für den jeweiligen Anwendungsfall entsprechend bemessenen, den elektrischen Leiter mit Masse (1) verbindenden Schutzwiderstand darstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ableitwiderstand der Führungshülse (5) 10-50 Ohm beträgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (5) aus einem mit einem elektrisch leitenden Material legierten Kunststoff besteht.