CN103370442B - 气闸和带有气闸的涂覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分离两个气室的气闸，其使得可以以最小的空间消耗在不接触产品/离析物/输送系统的情况下实现气体分离。根据本发明的气闸的特征在于，在气闸的流动通道中存在至少一个用于操纵流动的器件。本发明同样涉及一种涂覆装置，其包括根据本发明的气闸。此外，给出了所公开的气闸的使用可能性。

Description

气闸和带有气闸的涂覆装置

技术领域

本发明涉及一种用于分离两个气室的气闸(Gasschleuse)，其使得可以以最小的空间消耗在不接触产品/离析物(Edukt)/输送系统的情况下实现气体分离。根据本发明的气闸的特征在于，在气闸的流动通道中存在至少一个用于操纵流动的器件。本发明同样涉及一种涂覆装置，其包括根据本发明的气闸。此外，给出了根据本发明的气闸的使用可能性。

背景技术

为了减小成本，力求如此设计涂覆设备，即，连续地产生离析物-和产品流。然而，在多数领域中，在设备中的过程气体分离以及环境与过程气体的分离存在问题。

在必须抛弃传统密封方式的连续的设备中主要出现以下困难：

a)必须避免不同过程步骤中的气体混合，因为这可使产品无法使用(例如可明显影响层结构，并破坏产品)。

b)大多有毒的和/或爆炸性的过程气体必须可靠地与环境分离，以避免安全风险(中毒、爆炸)。

c)气体的分离必须可在不必测量在有毒的和/或爆炸性的气体中的压力的情况下被检测出。因此，在过程气体混合或从设备中流出之前，可检测出密封方案的失效(过程中断将破坏产品，曾被保护的设备是设备结构中的重要成本因素并且被避免)。

d)必须空间上紧凑地保持该方案，以经济地设计设备。

e)该方案不可产生磨损，以使得设备的运行时间尽可能长并且不损害产品(没有与输送系统或产品的机械接触)。

至今为止，上述问题已经通过借助气体密封的腔室传统地通过密封气室而解决(借助于机械的密封)。然而这导致，输送系统不可连续地工作并且存在磨损或损坏的危险(见要点e))。

另一可能性为使用气体浴(Gasduschen)。然而在此存在的问题是，其在当前通常的形式中不具有指导性，并且对于高纯产品无法产生足够容许的且经济的气体分离。这导致上述问题a)、b)和c)，并且导致设备的低运行时间。

发明内容

因此，基于此，本发明的目的为，实现带有最小的空间消耗的气闸，利用该气闸可在不接触产品/离析物/输送系统的情况下实现气体分离。

在气闸方面，该目的通过权利要求1所述的特征实现。权利要求11提供了根据本发明的涂覆装置，其包括根据本发明的气闸。权利要求12给出了根据本发明的气闸的使用目的。在此，从属权利要求给出了有利的改进方案。

由此，根据本发明，提供一种用于分离两个气室的气闸，该气闸包括：

a)至少一个流入体，该流入体具有至少一个用于气体的流入通道，该流入通道通入流入体的第一侧中，

b)以与流入体的该第一侧成间距的方式布置的壁，其中，在壁和流入体之间形成与流入通道流连接的间隙，

c)至少两个用于气体的流出孔，其与所述间隙流连接，

其中，在限制流入体的第一侧中和/或在壁的面对流入体的第一侧的侧中存在至少一个用于在间隙(B)中产生涡流的器件。

在此，该壁例如可构造成板。同样可能的是，壁具有一定的弯曲，例如管的壁。在此，在最后提及的情况中，流入体优选地如此构造，即，其面对间隙的限制部同样是弯曲的，从而间隙在每个部位处具有相同的宽度。

在此，壁也可构造成可相对于流入体运动，从而在流入体和壁之间存在的间隙例如可在其尺寸中变化，例如可变宽或变窄(垂直的运动性)。例如，板的形式的壁可构造成可相对于流入体运动；对于流入体环形地绕管构造的情况(其中，外部的管限制部表示壁)，也可设想，流入体例如可通过调整元件在其周缘中变化，从而由此可改变间隙的宽度。

此外，备选地或附加地同样可能的是，壁或板构造成可在一个方向上相对于流入体运动时，在该方向上间隙的宽度不变(水平的运动性)。在这种类型的设计方案中，壁在相对于以上描述的垂直的运动方向错位90°的方向上构造成可动的。

此外可能的是，壁构造成连续的，然而同样也可存在壁的中断部。

由此，本发明的原理在于，

-在待密封的部位处实现例如纵向间隙，通过该纵向间隙输送惰性气体(或者对于过程和环境无危害的气体)，其与过程气体或环境气体相反地流动。在此，该惰性气体或无危害的气体的流动速度或部分压力如此高，使得在预定的极限之内在闸长度上中断过程气体或环境气体的彼此扩散。该彼此扩散具有指数曲线，也就是说，其仅仅可被抑制/防止，但是不可在严格意义上被“中断”。实际上，变稀比例＞10⁶(也可能更高)，其在技术的意义上为流动“中断”。

-可选地，在闸的相应端部区域处集成其它压力测量部位，利用这些压力测量部位可控制闸的流出压力，

-可选地可能的是，气闸设计成双倍的或多倍的，并且通过一个或多个存在的抽吸装置提高分离效果。

现在，根据本发明设置成，在流入体和壁之间构造的间隙之内存在一个或多个器件，其适合用于操纵在气闸运行时在间隙之内产生的流体流动，例如使其成涡流，也就是说，例如适合产生涡流。优选地，该器件设计成被动的，也就是说，优选地不通过器件的主动激活影响在间隙中产生的流动，而是通过以下方式影响流动，即，间隙的横截面在流体的流动方向上变化，并且由此产生局部不同的流动速度，其最终导致流体的涡流。所产生的涡流具有用于与流动方向相反地流动的流体的阻断作用，从而利用根据本发明的气闸可在运行中维持两个气室的有效的且持续的分离。尤其地，用于产生涡流的器件例如设计成合适的安装件，其产生例如涡流的区域，利用该区域可有目的地建立在闸中的压力级。

在此，该至少一个器件可布置在流入体的第一侧中或壁的面对流入体的该侧的侧中。同样可能的是，器件不仅布置在流入体中也布置在壁中。

通过检查惰性气体或无危害的气体的流出压力是否大于在气闸端部处测得的压力，实现闸功能的检查。

根据本发明的气闸解决或克服了上述所有问题a)至e)。本发明为其输送系统连续地工作且其气室相互分离的设备奠定了基础。本发明实现了气闸的空间延伸的最小化。由此给出了最佳的过程和安全控制。此外，利用本发明可将连续运行的和/或利用有毒的和/或爆炸性的气体运行的设备安装在正常的工作环境中。在此，满足所有与安全相关的标准，并且降低了设备成本。

在此优选的是，限制流入体的第一侧和/或壁的面对流入体的第一侧的侧具有至少一个、优选地多个从流入体的第一侧出发的且伸入流入体中的或从壁的面对流入体的第一侧的侧出发的且伸入壁中的凹口作为用于操纵流动的器件。例如，该凹口可构造成流入体的或在壁中的凹入部。

此外，备选地或附加地，限制流入体的第一侧和/或壁的面对流入体的该第一侧的侧具有至少一个、优选地多个从流入体的第一侧出发的且伸入间隙中的或从壁的面对流入体的该第一侧的侧出发的且伸入间隙中的突出部作为用于操纵流动的器件。该突出部可构造成为以上所述凹口的配对件。

由此可选地，可在闸的间隙之内实现流动坡度(例如通过槽或凹口)或者流动中断(例如拱起部)，其在流体力学方面阻止气体回流(例如通过喷射效应)，并且由此可减小所需的闸长度。这两个具体的设计方案可在惰性气体流经时在间隙之内产生涡流，从而可实现气闸的阻断作用的效率提高，并且由此缩短结构长度。

尤其有利的是，至少一个凹口和至少一个突出部以相互组合的方式存在。

气闸可构造成相对于至少一个流入通道镜像对称。例如气闸的镜像对称的构造方案设置成，如此布置流出孔，即，第一流出孔的流出方向与第二流出孔的流出方向相反。

在另一实施形式中，气闸可构造成旋转对称。在这种类型的实施形式中，气闸环形地绕柱形体布置。在此，柱形体的表面用作壁。在此，该柱形体例如可为内部空心的管。在此，在壁和流入体之间形成绕柱形体伸延的环形间隙，气体可流过该环形间隙。

同样可能的是，气闸具有两个对称形状，也就是说，不仅例如相对于测量室镜像对称而且例如相对于管旋转对称，其中，管表面用作壁。

此外优选地，该间隙相对于至少一个流入通道基本上垂直地伸延。然而，同样可设想弯折的伸延。

在气闸的一个具体的实施形式中设置成，存在至少一个用于抽吸气体的方案。其例如可布置在两个存在的流入通道之间。

一个优选的实施形式设置成，在限制流入体的第一侧中和/或在壁的面对流入体的该第一侧的侧中可存在至少一个、优选地至少两个用于测量气体的至少一个物理的和/或化学的特性(例如压力和/或温度和/或化学的成分)的测量室。

此外优选的是，在壁的背离流入体的侧上布置至少另一流入体或者布置多个交替地布置的流入体和壁。该实施形式设置成，在垂直的方向上也可将闸分割成多个部分气闸。

根据本发明，同样要求保护涂覆装置或热处理装置，其包括至少一个以上描述的气闸。在此，该涂覆装置包括两个气室，其通过根据本发明的气闸分离，也就是说，气闸布置在气室之间。

根据本发明，同样给出根据本发明的气闸的应用。该气闸尤其地适合用于保持一种或多种气体的已有的浓度梯度和/或用于保持在两个气室之间不同气体的分离。

附图说明

下面根据以下附图详细解释本发明，而本发明不被限制于所示出的具体设计方案。

具体实施方式

在图1中示出了从现有技术中已知的气闸。在此，该气闸I用于分离两个气室G1和G2，并且由此布置在这两个气室之间。该气闸I包括流入体K，其具有在该流入体K中的中间布置的进入通道H。与流入体K相对地布置有构造成板A的壁，从而在板A和流入体K之间形成间隙B。以i1和i2表示相应的流出孔，其位于气闸I到气室G1和G2的输出部处。惰性气体/无危害的气体i1或i2相反地流过气室G1或G2。以P1和P2分别表示在相应气室G1和G2中相应的气体压力。P3为在闸气体的输入管路之内的惰性气体的压力。P3相对于P1或P2越高，该气闸越有效地作用。如也已经在图中指出的那样，如此使该气闸工作，即，流入的气体的压力P3必须大于在相应气室G1和G2中存在的压力P1和P2。该闸仅仅可非常不精确地运行，因为在P3和P1和/或P2之间需要非常高的压力差，以维持在气室G1和G2中气体成分的物质梯度。

该基本的构成图1的实施方案(例如参考标号)也不受限制地适用于以下示出的根据本发明的实施形式。

图2至16全部示出气闸的根据本发明的实施形式。

在图2中示出了气闸的根据本发明的第一实施形式。该实施形式如此与在图1中示出的实施形式区别，即，附加地将一个或多个(在该情况中六个)凹口E引入流入体K的下侧中，其中，这些凹口限制流入通道H的侧面。例如，这些凹口E可以刻槽或凹处的形式构造在流入体K的表面中。在气闸镜像对称的构造方案的情况中，刻槽部E构造成彼此平行地伸延，例如横向于分别利用箭头指出的惰性气体的主流动方向伸延。凹口E既可从流入体K也可从板A(未示出)中实现。该凹口E用作流动坡度，并且在涡流或苛刻的运行条件下中断气体回运。附加地，通过这种结构可使闸长度(间隙B在相应的气室G1和G2方向上的长度)最小化。

在图3中示出了与根据图2的实施方案相反的方式。代替在图2中示出的凹口E，根据图3的实施形式具有从流入体K的下侧伸出的、且伸入间隙B中的突起部F。其既可从流入体K中也可从板A中实现。该突出部用作流动中断部，并且在涡流或苛刻的运行条件下防止气体回运。附加地，通过这种结构可使闸长度最小化。

图4涉及在图2和3中示出的方式的组合。在此示出的气闸I具有既带有凹口E也带有突出部F的流入体K。同样给出这样的可能性，即，该凹口E和突出部F可构造在板A中(未示出)。

在图5中给出了气闸I的另一实施形式，其由两个部分气闸GS1和GS2形成。在此，这两个部分气闸GS1和GS2以与根据图2的实施形式的单个气闸基本上相似的方式构造，并且彼此相连以形成整个气闸I。然而，这两个部分气闸GS1和GS2的设计方案仅仅为示例的性质，同样这两个部分气闸GS1和/或GS2可根据在上述附图中示出的实施形式中的任一个构造，并且由此也包括上述例如以突出部或凹口的形式的流动中断部。在图6中示出了使用在图3中提出的方案的实施形式，而图7示出了由两个部分气闸GS1和GS2形成的气闸I，其中，在间隙B之内存在突出部F以及凹处E作为用于产生涡流的器件。在图5至7的实施形式的两个部分气闸GS1和GS2之间设置抽吸部AS，通过其可抽吸被输送的气体。在此，两个部分气闸GS1和GS2分别具有独立的气体输送部H1(GS1)或H2(GS2)。在这种类型的气闸I的运行中，适用于在气闸的相应区域中或两个气室G1和G2中存在的压力的是，P3>P1、P3>P5、P4>P2且P4>P5，其中，在气闸I中的压力测量部位设有带圈的参考标号。

图8示出了本发明的另一实施形式，其中，在此示出了包括n重相互连接的部分气闸GS1、GS2、…、GSn的气闸I。在所存在的部分气闸中的每个之间设置用于气体的抽吸部AS。在此示出的实施形式表示，在图7中示出的实施形式在拓扑上增加了另外n个部分气闸。

在图9中示出了根据本发明的气闸的另一实施形式，与气闸的上述实施形式相反地，代替单个的流入体，其具有两个流入体K和K'，其中，这些流入体通过板A相互分离。在此，相应的流入通道H或H'分别通向位于这两个流入体K和K'之间的板A的方向。就此而言，本发明的该实施形式为根据图4的实施形式增加了另一流入体。然而如在此示出的那样，也可实现在图2和3中示出的气闸I方面相应的增加。在此，两个流入体K和K'不必如在图13中示出的那样以对称地相对于板A成间距的方式布置，也可实现两个流入体K和K'与板A不对称的间距。其它参考标号借用图4中的参考标号，其中，在附加的通过流入体K'和板A形成的气闸中设有阴影线。在此，在两个流入体K和K'之间的板A可构造成可动的。如在图中右侧通过v指出的那样，该板A例如可进行水平运动。然而此外附加地或备选地，同样可设想板A的垂直运动，从而例如可将两个间隙B或B'的宽度减小到零，并且由此可封闭气闸。通过在图9中示出的气闸实现总共四个气室G1至G4的相互分离。在气闸运行时必须存在的相应的压力情况也如已经在以上附图中利用相应的参考标号P1至P6给出的那样，其中，其分别表示在附图中的理想压力。

其中存在多个流入体K、K'、…Kn的气闸的实施形式可应用到在图1至8中的每一个示出的气闸原理上。为此仅仅示例性地，图10显示了根据本发明的气闸I的另一设计方案，其相应于在图8中示出的气闸的双倍，其中，另一流入体K'构造成带有相应的设计方案(也就是说，在此例如也存在抽吸部等)。原理上绘出的组成部分也参考图8的实施方案。布置在两个流入体K和K'之间的板A可根据图9的实施形式构造。

在图9中阐述的具有多于一个流入体K的气闸的方案同样与在图11中以具体实施形式详细解释的那样，可被任意扩大垂直的尺寸。在此，示出了由三个部分气闸L、M和N构成的气闸I。在此，带有流入体K的部分气闸L为在图4中示出的实施形式的复制。出于可见性原因，在该附图中省去了详细的参考标号，在此，气闸整体如在图4中示出的那样构造。同样，在用于产生涡流的器件的原理方面也可使用在图2和3中示出的原理。带有流入体K的部分气闸L通过可动地布置的板A1限制。置于部分气闸L和N之间的第二部分气闸M联接到该板A1上。这些部分气闸在一侧上通过板A1限制，在另一侧上通过板A2限制。在此，板A2也构造成根据在图中的图示在水平方向上可动。在此，部分气闸M的流入体K'如此构造，即，其在两侧上具有流出通道，也就是说，流出通道在板A1和A2的方向上。部分气闸N通过流入体K''形成，其构造成相对于第一部分气闸L镜像对称。

最终，图12示出了以用于n个可动的板A1、…An的多次并联的多重气闸的形式的在图11中提出的方案的扩大。代替如在图11中示出的单个的包含在两个终端部分气闸L和N之间的单个气闸M，根据图16的实施形式具有n个不同的部分气闸，其分别通过板A相互分离。在此，形成部分气闸M1、…、Mn的流入体为根据图11的部分气闸的流入体K'的复制。该实施形式实现总共G2n个不同气室的分离。已经在图11中详细描述了这种类型的多重气闸的其它细节，特别是在板A的运动性方面。

显然，同样给出这样的可能性，即，在图11和12中示出的气闸根据在图2和3中示出的实施形式设计。

在图13中示出了之前在图11中示出的方案在根据图10的实施形式上的实现。换句话说，在垂直方向上为在图10中描述的具有n个抽吸部AS的气闸I补充另一第三部分气闸N。在其它细节方面应参考根据图10和11的实施形式，其也不受限制地用于图13。

在图12中示出的气闸的垂直的扩大的方案可同样利用在图10至13中给出的气闸实施。在此，在图14中示出的气闸具有并排地布置的水平的带有分别布置在其之间的抽吸部的部分气闸，以及n个在垂直方向上布置的带有分别位于其之间的板A的部分气闸。在此，在水平方向上的气闸数量n和在垂直方向上的气闸数量n可为相同的或不同的。这也适用于根据图11的实施形式。

在所有上述实施形式中，板A相对于一个或多个流入体可以固定的间距布置，但是也可构造成可动的，从而实现间隙宽度变化和/或壁相对于流入体的水平位置变化。

图15显示了气闸的旋转对称的构造方案。在此，气闸I通过旋转对称地构造的绕管R布置的流入体K形成。在此，管R的外部的壁A用作壁或限制部。在此，由管R的表面A和流入体K的位于内部的侧形成间隙B。由此也实现在此示出的两个气体管G1和G2的分离。给出了多个气体输入部C以及中央地布置的测量室C以及形成其壁的气体输入部H1和H2的可能性。就此而言，根据图15的实施形式不仅旋转对称(相对于管或流入体K的中心)而且相对于测量室C镜像对称。然而，该实施形式仅仅表示用于气闸组件的旋转对称的构造方向的示例，也可应用在图2至15中示出的所有流入体K的变型方案用于流入体K。

在图16中示出了这样的实施形式，即，在其中管R几乎在流入体K的中间中断。在图16中示出的实施形式中，该中断位于测量室C或抽吸部AS的高度上。对于这种情况，气室G2位于管R的内部中，其中，气室G1和G2可彼此分离地布置。这例如可通过封闭管实现。

出于可见性原因，在最后两个附图中未示出布置在间隙B中的用于操纵流动的器件。

图17显示了根据本发明的涂覆装置，多个根据本发明的气闸被集成到该涂覆装置中。出于可见性原因，在这种情况中未示出气闸的根据本发明的实施形式。

在第一实施形式中，该涂覆装置具有两个涂覆腔G5和G6，其分别具有抽吸部(通过箭头示出)。该涂覆腔G5和G6可在相同的压力水平上工作，然而这不是必须的。示出了从一侧穿过该涂覆装置的纵截面。在这种情况中，G1、G2、G3和G4可表示环境，因此对于压力适用：

P(Gl)=P(G2)=P(G3)=P(G4)。P(G5)可大于或小于P(G1)、P(G2)、P(G3)或P(G4)。相同的适用于P(G6)。无论如何，在所有四个闸中的压力大于P(G1)、P(G2)、P(G3)、P(G4)、P(G5)和P(G6)。由此，气室G5和气室G6与环境分离。

现在，可连续地使基质运动穿过该设备(具体而言无接触地)，而不失去腔G5和G6的气体分离(但是其不必连续地运动)。在所示出的情况中，基质上下被涂覆(但是也可单侧地被涂覆，为此设备仅仅需具有在基质至上的部分(上涂覆)或者在基质之下的部分(下涂覆))。

然而在第二实施形式中同样可设想，将柱形的基质、例如管引导穿过所示出的涂覆装置。在这种情况中，气室G1和G3、G2和G4以及G5和G6相互连接；在这种情况中，仅仅存在两个柱形地围绕管构造的气闸。

然而在这种情况中，气闸也可如以上描述的根据本发明构造。

Claims (10)

1.一种用于分离两个气室(G1、G2)的气闸(I)，其包括：

a)至少一个流入体(K)，所述至少一个流入体(K)具有用于气体的至少一个流入通道(H)，所述至少一个流入通道(H)通入所述至少一个流入体(K)的第一侧中，

b)以与所述至少一个流入体(K)的该第一侧成间距的方式布置的壁(A)，其中，在所述壁(A)和所述至少一个流入体(K)之间形成与所述流入通道(H)流连接的间隙(B)，

c)至少两个用于气体的流出孔(i1、i2)，其与所述间隙(B)流连接，

其特征在于，

i)在限制所述至少一个流入体(K)的第一侧中和/或，

ii)在所述壁(A)的面对所述至少一个流入体(K)的第一侧的侧中，

存在至少一个用于在所述间隙(B)中产生涡流的器件，以及

其中，在所述壁(A)的背离所述至少一个流入体(K)的侧上，布置多个交替地布置的流入体(K'、K”、...、Kn)和板(A2、A3、...、An-1)。

2.根据权利要求1所述的气闸(I)，其特征在于，限制所述至少一个流入体(K)的第一侧和/或所述壁(A)的面对所述至少一个流入体(K)的第一侧的侧具有至少一个从所述至少一个流入体的第一侧出发的且伸入所述至少一个流入体中的或从所述壁(A)的面对所述至少一个流入体(K)的第一侧的侧出发的且伸入所述壁(A)中的凹口(E)。

3.根据权利要求1所述的气闸(I)，其特征在于，限制所述至少一个流入体(K)的第一侧和/或所述壁(A)的面对所述至少一个流入体(K)的第一侧的侧具有至少一个从所述至少一个流入体的第一侧出发的且伸入所述间隙(B)中的或从所述壁(A)的面对所述至少一个流入体(K)的第一侧的侧出发的且伸入所述间隙(B)中的突出部(F)。

4.根据权利要求2所述的气闸(I)，其特征在于，存在多个凹口(E)。

5.根据权利要求3所述的气闸(I)，其特征在于，存在多个突出部(F)。

6.根据权利要求1所述的气闸(I)，其特征在于，所述气闸构造成相对于所述至少一个流入通道(H)镜像对称和/或相对于平行于所述气闸伸延的轴线旋转对称。

7.根据权利要求1所述的气闸(I)，其特征在于，如此布置所述流出孔(i1、i2)，即，第一流出孔(i1)的流出方向与第二流出孔的流出方向相反。

8.根据权利要求1所述的气闸(I)，其特征在于，所述间隙(B)相对于所述至少一个流入通道(H)基本上垂直地伸延。

9.一种涂覆装置或热处理装置，其包括至少一个根据权利要求1-8中任一项所述的气闸。

10.一种根据权利要求1至8中任一项所述的气闸的应用，其用于保持一种和/或多种气体的已有的浓度梯度和/或用于保持在两个气室(G1、G2)之间不同气体的分离。