CN210423307U - 真空室和真空室的一部分 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种真空室和真空室的一部分，其具有多个构成真空室的部件，特别是室壁和连接法兰。本实用新型所要解决的技术问题是示出一种能低成本制造的真空室。该技术问题通过一种真空室解决，该真空室具有连接真空室的至少两个部件的粘合部。

Description

真空室和真空室的一部分
技术领域
本实用新型涉及真空室并且涉及真空室的一部分，其具有多个构成真空室的部件，特别是室壁和连接法兰。
背景技术
真空室在研究和工业中具有许多应用。在真空室中，可以提供真空环境或填充清洁气体，从而之后例如能够在真空室内执行分析方法或制备方法。
在现有技术中，真空室有时一体式制成。例如，由铝块通过铣削加工出凹槽，其随后用作真空室的容纳腔体。这种制造方法的缺点是原料利用率低。为了生产尺寸大于一米的大型真空室，需要相应大而昂贵的龙门铣床。这种铣床的局限性会影响真空室或真空室的铣削部件的供给通道。
在现有技术中，有时使用焊接工艺来制造真空室，以将各个室壁连接成腔室或将管件固定到室壁的孔中。焊接的缺点在于，焊接在一起的部件产生变形，这需要再加工。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是示出一种能低成本制造的真空室。
该技术问题通过一种真空室解决，该真空室具有连接真空室的至少两个部件的粘合部。因此，根据本实用新型的真空室具有一个或多个粘合部，利用粘合部，例如多个单独的室壁连接成敞口的腔室容器。敞口的腔室容器可以由腔室盖封闭，其中真空室的一部分形成完整的真空腔体。粘合部还可以将管件或法兰与室壁中的配合孔连接。通过使用粘合剂形成粘合部。在这种情况下，粘合剂的施加和固化通常在如此低的温度下进行，使得相互粘合的部件精确定位，并且部件在连接期间保持其原始形状并且不会变形。与焊接部件不同，粘合的部件仅需要很少的再加工或根本不需要再加工。相对地，在焊接部件的情况下，可能需要例如通过矫直，铣削或酸洗再加工。与由金属块制造真空室相比，制造粘合真空室需要更少的原材料。粘合真空室的各个部件，例如，长方体真空室的五个基本平坦的室壁，易于生产。单个墙壁比整个真空室需要更少的存储空间。根据本实用新型的真空室的部件可以以不同的尺寸制造并以节省空间的方式支承。结果，根据本实用新型的真空室可以模块化地以不同的、较小阶梯形的尺寸生产和提供。如果铝部件被粘合而不是用螺纹连接，那么通过粘合部可以避免铝中螺纹连接造成的有问题的蠕变。粘合的腔室可以以简单且廉价的工具快速制造。在现有技术中，禁止在真空室的制造中采用粘合工艺，因为粘合被认为不适用于真空，例如，因为塑料粘合剂被认为渗透速率过大。例如，设计师将该禁令作为设计规则来遵循。
令人惊讶的是，通过使用合适的粘合剂和适当设计的粘合面可以制造出足够密封的真空室。在一些情况下，粘合部也用于产生结构，例如室壁外侧的冷却通道，这与腔室的密封性无关。
粘合部的接触面能够以这样的方向或阶形或方向和阶形的组合设计，并且以部件的，特别是室壁的这样的厚度设计，使得所有作用到粘合面的力，特别是压力、剪切力、剥离力，以及其他力被限制在粘合剂的极限值内。由于粘合剂的压力的允许极限值大于其他力的极限值，因此所产生的力至少在很大程度上被分解为不会造成问题的压力，从而确保了粘合部的可靠性。剥离力将粘合的部件从粘合面拉开，其中允许的剥离力的极限值小于压力的极限值。因此，在设计粘合面时，使出现的剥离力保持较小是重要的设计目标。
在腔室的粘合部上产生的剥离力能够最小化。最小化可以在仿真模型和实际测量值上进行。
真空室或其一部分的粘合部上的接触面可以这样构造，使得作用在粘合部上的最大力是压力。这说明，粘合部上的压力或压力分量基本大于其他力或力分量。典型地作用在真空室壁上的力是将室壁推向真空室内部的大气压力。粘合面或粘合面的部分可以这样地定向，其中接触面被压到一起，即被压力作用。
真空室或其一部分的接合部的接触面还可以这样设计，使得作用于阶梯形粘合部的至少一个台阶部段的压力最大化，并且由此作用在粘合部的其他力，特别是剥离力和剪切力最小化。例如，粘合面具有台阶形状，并且台阶形状的至少一部段由大气压力施加压力。因此，无需将整个粘合面这样定向，使得现有的力作为压力作用在粘合面上，如果该力作为压力作用在的阶梯形状的一部段就足以充分地限制粘合面上的剪切力和剥离力。
粘合部上的接触面的粗糙度能小于或等于Rz 40且大于或等于Rz 16。粗糙度固持粘合材料。使用Rz 16粗糙度得到积极的效果，其中沿表面法线方向上的平均粗糙度为16μm。这种粗糙度是良好的粘附性和用粘合剂完全填充表面轮廓凹部之间的良好折衷。为了实现低泄漏率，期望避免在粘合面上出现未填充的空腔。本领域技术人员决定适合于相应粘合剂的其他合适的，更大或更小的粗糙度。
相互粘合的部件能够由相同或不同的材料组成，特别是钢和/或铝。真空室通常由不锈钢或铝制成。部件可以由不同材料粘合在一起，例如，多个钢部件或多个铝部件。此外，根据本实用新型的真空室可以包括由不同材料制成并粘合在一起的部件。例如，铝制腔室能够具有粘合的钢制法兰。
粘合剂可以是市售的双组分环氧树脂粘合剂。另外，可以使用其他合适的粘合剂，其他塑料粘合剂和其他类型的粘合剂，例如陶瓷粘合剂。此外，粘合剂可含有影响粘合剂的化学，机械或电学性质的添加剂。例如，能够将金属颗粒置入到粘合剂中，以增加粘合剂的导电性。例如，有利地，在腔室中进行使用电磁波的等离子处理。在这种处理中，粘合部不仅要求是真空密封的，而且还要求将电磁能量封闭在腔室中。实现该目标的一种措施可以是：粘合部的长度沿横截面长于所用电磁波波长的四分之一。粘合剂的导电性可用于各个部件的导电连接，从而限定在真空室的各个部件处电势。
在本实用新型的设计方案中，根据本实用新型的真空室或其一部分的粘合部基本上从真空室的提供大气压力的外部延伸至真空室的提供真空压力的内部。在这种情况下，粘合部横向地延伸穿过真空室的整个室壁，因此本身就是室壁的一部分。粘合部也可以完全布置在真空室内，例如以便将真空室部件(室壁)固定在真空室内。
在另外的设计方案中，真空室的粘合部用于形成冷却通道，其方法是粘合部在凹槽边缘固定用于封闭凹槽的凹槽盖，或者是粘合部在表面固定敞口的中空型材。在不同于真空室的其他装置上也可以通过在凹槽上粘合盖件，通过在表面上粘合型材或通过类似的粘合方法在装置的部件制造冷却通道。
粘合部的各种应用领域可以彼此组合。通过粘合部的冷却管道制造可以被通过在室壁的腔体中的钻深孔来代替。在通过(例如在室壁中)铣削凹槽并且通过粘贴凹槽盖来封闭凹槽，以制造冷却通道时，可以精确地且低成本地产生各种弯曲几何形状。冷却通道也可以通过将冷却软管压入和/ 或粘合到凹槽中来制造。在这种情况下，与仅压入但未粘合的冷却软管相比，粘合部在冷却软管和凹槽边缘之间产生更好的热传递性和更好的机械稳定性。
根据本实用新型的真空室可以具有真空室系统的多个相同的、相互粘合的系统部件。因此，真空室可以由标准组件系统制成，在标准组件系统内，通过使用不同的多个相同大小的系统组件制造不同大小的真空室。例如，具有六个等离子体源的处理室可以由系统组件组成，在每个系统组件中可以构建两个等离子体源。
粘合部可以形成在间隙中，其中间隙尤其通过间隔保持件，定位销，螺钉等设定0.1至0.3mm的间隙宽度。在这种情况下，间隙限定了粘合剂的厚度，粘合剂又填充间隙以形成粘合部。对应于间隙宽度的粘合剂的增加的厚度在简单制造和粘合部的可靠性方面都是有利的。
真空室可包括框架和粘附到框架的至少一个室壁。因此，粘合的室壁不必彼此直接连接，两个室壁之间的连接或室壁的固定也可以涉及其他部件，特别是框架。在具有至少一个粘合部的边缘或拐角上，可以粘合弯角元件或拐角元件。弯角元件或拐角元件在这种情况下以用作机械加强件，其改善了真空室在加强边缘或拐角的区域中的负载能力和耐用性。真空室还可包括框架和弯角元件或拐角元件或更多这样的部件。
粘合是一种具有成本效益的制造工艺，这种制造工艺已经进入其他技术领域，例如车辆制造或飞机制造，并且由于其优点而取代了其他连接方法。本实用新型打破了粘合不能够用于制造真空室的偏见。粘合部，例如使用环氧树脂粘合剂制成的粘合部，可以通过将粘合部加热到软化温度以上来溶解。粘合部的这种性质可用于例如用未损坏的部件代替真空室的粘合的缺陷部件，例如损坏的法兰，从而修复真空室。
附图说明
下面将参考附图进一步说明本实用新型。
附图为：
图1是真空室的立体图，
图2是真空室的一部分的俯视图，
图3是真空室的一部分的沿竖直方向剖切的剖视图，
图4是具有冷却通道的真空室的立体图，
图5是真空室底部的立体图，
图6是带有粘合的法兰的腔盖的横截面，以及
图7是粘合部的不同变形方案。
具体实施方式
图1示出了根据本实用新型的真空室1，其中在下方的五个室壁2通过粘合部4彼此连接。第六室壁，即可拆卸的盖件10，在使用垫圈的情况下封闭真空室1。利用粘合部4，不仅可以将室壁2相互连接，而且还可以连接其他部件，例如室壁上的连接法兰3。
在图2中，示意性地示出了图1的真空室的俯视图，其中未示出附加部件并移除了盖件，其中示出了真空室1的相互粘合的侧壁。从外部可见的室壁2在侧边分别具有与相邻的室壁2呈阶梯状互补地构造的粘合面。在该处分别通过使用粘合剂形成粘合部4。在所示的实施例中，粘合面均具有阶梯状轮廓。当大气压力将力作用到室壁2上时，阶梯状或台阶状的一个或两个部段受到压力，这些压力克服剥离力作用到粘合部4上。通过粘合面的结构设计使剥离力保持尽可能低。
图3以从竖直方向剖切所得的剖视图示意性地示出了敞开的真空室 1。在该视图中，可以看到真空室1的底板和侧壁之间的粘合面4的阶梯形状。这些粘合面的阶梯形状的两个水平部段分别由侧壁的重力施加压力。大气压力将侧壁压靠在阶梯状粘合面的中间竖直部段上。总之，这些粘合面因此主要承受压力。
图4示意性地示出了粘合部4的其他应用。在根据本实用新型的真空室1'中，不仅侧壁和底板相互粘合在一起。此外，真空室1'的盖件10具有冷却通道5，冷却通道5通过将凹槽盖6粘在凹槽7上形成。在右前方示出的侧壁中，冷却软管被压入到凹槽7中。在所示的实施例中，冷却软管是不锈钢波纹管，当压入到凹槽中时，优质钢波纹管塑性变形。空腔可以通过导热胶或导热的粘合剂填充。在左前方示出的另一侧壁上，示出了形成冷却或调温通道的另一种可能的实施方式。在此，冷却通道5通过将开口的空心型材8的U型型材部段粘合在平面的侧壁上来制造。
在图5中，从下方示出了根据本实用新型的真空室，在所示的实施例中，真空室具有带有压入的冷却软管的冷却通道5。此外，从该视角可以看到粘合在腔室底部的支脚9。
图6示出了剖切真空室1，1'的盖件10的横截面，其中粘贴有法兰 3。
在图7中示意性地示出了室壁2之间的粘合部4的不同变形方案以及在室壁2上出现的力Fp，Fn，Fs。由于真空室1的常压外侧和真空内侧之间的压力差，压力Fp作用到室壁2上。如在图7中的右上角和右下角所示，如果粘合面具有阶梯状部段，则压力Fp直接作为法向力Fn作用到相应的阶梯状部段上，如在右下角用相应的压力Fp的力箭头所示。
在左下角，粘合部相对压力Fp和室壁2成45°地倾斜。压力Fp在这里可以分为垂直作用于粘合部4的粘合面法向力Fn和平行于粘合面的剪切力Fs，其中，法向力Fn作为压力作用到粘合部4上。所产生的力Fp的至少一部分通过粘合部4相对于室壁2的倾斜布置分出作为相对粘合面成法向的压力Fn，使得其他的力或力的部件如在此所示的剪切力Fs的保持在可接受的限度以下。
在左上角简易示出，粘合部的布置角度可以被这样优化，使得上方室壁2和较小的左边侧壁2受到的剪切力Fs是相等的。在力三角形上可以看出，上侧室壁2的较大的压力Fp在此主要分解为法向力Fn或者说相对沿粘合面的法向的压力。在阶梯状的粘合面上，可以相对所出现的力成比例地设计各个阶梯部段的长度，如在图7的的右上角中所示。除了粘合部4 的简化示出变形方法，在本领域技术人员的判断下，甚至更复杂的形式，例如键槽连接和咬边也是可能的。在任何情况下，产生的力的至少一部分作为法向力Fn作用到粘合部4上。
根据本领域技术人员的判断，本实用新型的所示出的可选方案和实施例也可以不同于在此明确说明的方式地彼此组合。随机描述的特征不应被误解为必要的特征组合。
附图标记列表
1，1' 真空室
2 室壁
3 法兰
4 粘合部
5 冷却通道
6 凹槽盖
7 插入到凹槽中的冷却软管
8 开口的中空型材
9 支脚
10 盖件
Fp 大气与真空之间的压力
Fn 作用在粘合部上的法向力
Fs 作用在粘合部上的剪切力

Claims (32)

1.真空室(1，1')，具有多个构成所述真空室(1，1')的部件，
其特征在于，
所述真空室(1，1')具有连接所述真空室(1，1')的至少两个部件的粘合部(4)。
2.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述部件是室壁(2)和/或连接法兰(3)。
3.根据权利要求2所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述粘合部(4)上的接触面以这样的方向或阶梯形状或方向和阶梯形状的组合来设计，并且以部件的这样的厚度来设计，使得全部作用到粘合面的力，即压力Fn、剪切力Fs和剥离力被限制在对粘合剂重要的界限值内。
4.根据权利要求3所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述粘合部(4)上的接触面以这样的方向或阶梯形状或方向和阶梯形状的组合来设计，并且以所述室壁(2)的这样的厚度来设计，使得全部作用到粘合面的力，即压力Fn、剪切力Fs和剥离力被限制在对粘合剂重要的界限值内。
5.根据权利要求3或4所述的真空室(1，1')，其特征在于，在所述真空室的粘合部(4)上产生的剥离力被全部最小化。
6.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，这样构造在所述粘合部(4)上的接触面，使得作用在所述粘合部(4)上的最大的作用力是法向的压力Fn，或者使得沿法向作用在阶梯形粘合部(4)的至少一个阶梯部段上的压力Fn最大化，从而使作用在粘合部(4)上的剥离力和剪切力Fs最小化。
7.根据权利要求3或6所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述接触面的粗糙度小于或等于Rz 40且大于或等于Rz 16。
8.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，相互粘合的部件由相同或不同的材料组成。
9.根据权利要求8所述的真空室(1，1')，其特征在于，相互粘合的部件由钢和/或铝组成。
10.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，使用双组分环氧树脂粘合剂作为粘合剂。
11.根据权利要求10所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述粘合剂含有影响所述粘合剂的化学，机械或电学性质或真空适用性的添加剂。
12.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述粘合部基本上从所述真空室(1，1')的提供大气压力的外部延伸至所述真空室(1，1')的各个部件的提供真空压力的内部。
13.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述粘合部(4)用于形成冷却通道(5)，其中，所述粘合部(4)在凹槽边缘处固定用于封闭凹槽的凹槽盖(6)，或者将冷却软管(7)压入和/或粘合到凹槽中，或者所述粘合部(4)在表面固定敞口的中空型材(8)。
14.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述真空室(1，1')具有真空室系统的多个相同的、相互粘合的系统部件。
15.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述粘合部(4)形成在间隙中，其中，所述间隙通过间隔保持件，定位销，或螺钉设定0.1至0.3mm的间隙宽度。
16.根据权利要求1所述的真空室(1，1')，其特征在于，所述真空室具有框架和至少一个在所述框架上粘合的室壁，和/或角元件或角部件通过至少一个粘合部粘合到边缘或角部。
17.真空室(1，1')的一部分，具有多个构成所述真空室(1，1')的部件，
其特征在于，
所述真空室(1，1')具有连接所述真空室(1，1')的至少两个部件的粘合部(4)。
18.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述部件是室壁(2)和/或连接法兰(3)。
19.根据权利要求18所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述粘合部(4)上的接触面以这样的方向或阶梯形状或方向和阶梯形状的组合来设计，并且以部件的这样的厚度来设计，使得全部作用到粘合面的力，即压力Fn、剪切力Fs和剥离力被限制在对粘合剂重要的界限值内。
20.根据权利要求19所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述粘合部(4)上的接触面以这样的方向或阶梯形状或方向和阶梯形状的组合来设计，并且以所述室壁(2)的这样的厚度来设计，使得全部作用到粘合面的力，即压力Fn、剪切力Fs和剥离力被限制在对粘合剂重要的界限值内。
21.根据权利要求19或20所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，在所述真空室的粘合部(4)上产生的剥离力被全部最小化。
22.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，这样构造在所述粘合部(4)上的接触面，使得作用在所述粘合部(4)上的最大的作用力是法向的压力Fn，或者使得沿法向作用在阶梯形粘合部(4)的至少一个阶梯部段上的压力Fn最大化，从而使作用在粘合部(4)上的剥离力和剪切力Fs最小化。
23.根据权利要求19或22所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述接触面的粗糙度小于或等于Rz 40且大于或等于Rz 16。
24.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，相互粘合的部件由相同或不同的材料组成。
25.根据权利要求24所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，相互粘合的部件由钢和/或铝组成。
26.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，使用双组分环氧树脂粘合剂作为粘合剂。
27.根据权利要求26所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述粘合剂含有影响所述粘合剂的化学，机械或电学性质或真空适用性的添加剂。
28.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述粘合部基本上从所述真空室(1，1')的提供大气压力的外部延伸至所述真空室(1，1')的各个部件的提供真空压力的内部。
29.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述粘合部(4)用于形成冷却通道(5)，其中，所述粘合部(4)在凹槽边缘处固定用于封闭凹槽的凹槽盖(6)，或者将冷却软管(7)压入和/或粘合到凹槽中，或者所述粘合部(4)在表面固定敞口的中空型材(8)。
30.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述真空室(1，1')具有真空室系统的多个相同的、相互粘合的系统部件。
31.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述粘合部(4)形成在间隙中，其中，所述间隙通过间隔保持件，定位销，或螺钉设定0.1至0.3mm的间隙宽度。
32.根据权利要求17所述的真空室(1，1')的一部分，其特征在于，所述真空室具有框架和至少一个在所述框架上粘合的室壁，和/或角元件或角部件通过至少一个粘合部粘合到边缘或角部。
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