DD215125A1

DD215125A1 - Anordnung und verfahren zum schnellen evakuieren von mehreren vakuumkammern

Info

Publication number: DD215125A1
Application number: DD25034183A
Authority: DD
Inventors: Peter Wiesner; Nguyen D Hanh
Original assignee: Ilmenau Tech Hochschule
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1984-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum schnellen Evakuieren von zwei oder mehreren Vakuumkammern. Sie soll es ermoeglichen, die Evakuierungszeiten zu senken und Energie einzusparen. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass eine zu belueftende und eine zu evakuierende Vakuumkammer durch eine Vakuumleitung miteinander verbunden werden. Ueber diese Leitung erfolgt ein Druckausgleich zwischen beiden Kammern. Nach dem Druckausgleich wird die eine Kammer belueftet und die andere Kammer, vom vorevakuierten Zustand ausgehend, bis auf den technologisch notwendigen Druck evakuiert.

Description

-Anordnung und Verfahreil zum schnellen Evakuieren von mehreren Vakuumkammern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum schnellen Evakuieren von zwei oder mehreren Vakuumkammern. ' ' ;. .-';. ;· -. .·.· . .. . ,· ^V'^;··. .' ' : .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ee iet bekannt, Vakuumkaramern durch das Hintereinander- - schalten einer mechanischen Drehschieberpumpe und einer Wälzkolbenpumpe zu evakuieren. Da die Wälzkölbenpurape nicht gegen den Atmosphärendruck arbeiten kann, wird zunächst die Vakuumkammer über eine Urawegleitung von der Drehschieberpumpe auf ein bestimmtes Vorvakuum evakuiert. Erst danach wird die Drehschieberpumpe vor die Wälzkolbenpumpe geschaltet und die Wälzkolbenpumpe eingeschaltet. Die UtnwegleituHg wird durch Ventile geschlossen*

Dieses Verfahren wird auch beim Evakuieren von zwei oder mehreren Vakuurakamraerö angewendet. Man verwendet entweder zwei oder mehrere komplette Pumpeneätze oder man setzt einen Pumpensatz ein und schaltet ihn auf die jeweile zu evakuierende Kammer um.

Ee ist weiter bekannt, durch:das Parallelschalten einer zweiten Drehschieberpufflpe den Zeitverlust, der durch das Evakuieren iiber die Urawegleitung entsteht, auszuschalten

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PS 82 183). Diese Anordnung wird aber bei mehreren Kammern zu aufwendig,da für jede Kammer drei Pumpen notwendig sind. Außerdem ergibt sich ein hoher Energieverbrauch. . · '.: ^"' ' : ·, '^: '".:·:. ' ' ·;':'·. ' ' .' ' .... Um die Svakuierungezeiten zu verringern und um das für Wälzkolbenpumpen notwendige Vorvakuum zu schaffen, kann man in bekannter^ Vieiae Ausgleichbehälter einsetzen, In der DD-PS 96 304 let eine Anordnung beschrieben, bei der die Vorpumpe und die Wälzkolbenpumpe in Reihe geschaltet sind und nach der Vorpumpe ein Ausgleichbehälter mit einer Umwegleitung zum Rezipienten angeordnet ist. Der Ausgleichbehälter evakuiert den Rezipienten auf ein beatimtutes Vorvakuum. Dadurch verhindert man, daß die Wälzkolbenpumpe auf der Vorvakuumaeite du3?ch einen unzulässig hohen Luftdruck belastet wird.

Ein Verfahren, nach dem kleine Rezipienten mit einem Volumen unter 0,1 Liter schnell evakuiert werden können, ist in der DD-PS 118 144 angegeben. 90 bis 99,9% der Luft werden bei einem höheren als dem gewünschten Druck schnell abgepumpt. Der Rest evakuiert in einen Ausgleichbehälter, der bereits evakuiert worden ist.

Beide Lösungen erfordern einen Ausgleichbehälter, der zu~ sätzlich zu evakuieren ist. Das Volumen des Ausgleichbehältera muß größer als das Kamraervoluraen sein. Bei der in der DD-PS 96 304 beschriebenen Anordnung ist bei einem Kammervolumen von 20 Litern ein Ausgleichbehälter mit einemVolumen von65 Litern notwendig.

Das Bemühen um geringe Evaküierungszeiten kommt auch in der Anwendung druckgesteuerter Pumpen zum Ausdruck. Über ein Druckmeßgerät werfen die Vakuumpumpenj die ein bestimmtes Vorvakuum benötigen, sofort zugeschaltet, sobald der für sie erforderliche Druck erreicht ist. In der DE-OS 2 732 696 ist eine Anordnung beschrieben, nach der eine Vorpumpe und eine Diffusionspumpe parallel geschaltet sind, wobei die Diffusionspumpe über ein Druckmeßgerät dann zugeschaltet wird, wenn die Vorpumpe das für sie

notwendige Vorvakuutn erzeugt liat. _;

Mt dieser Anordnung erreicht man die durch die einzelnen Purapleistungen bestimmte, minimal mögliche Gesaratzeit. Die Pumpzeiten liegen aber, wie bisher üblich, hintereinander. Es tritt keine echte Reduzierung der Evakuierüngszeit ein.

Bei vielenvakuumtechnischen Prozessen werden heute zwei oder mehrere Vakuurakammern eingesetzt. In einer Kammer läuft unter Vakuum der technologische Prozeß ab, während die andere Kammer zum Wechseln der Werkstücke belüftet ist. Beide Kammern werdenabwechselndevakuiert und belüftet, Dieser Ärbeitsablaüf ist zum Beispiel für bestimmte Typen von ElektronenstrahlbearbeitungS'-, Diffüsionsschweiß-' und Va-kuuralötanlagen charakteristisch. In allen bekannten fällen wird dabei jede Karamer jeweils vom Atraqsphärendruck bis auf den Arbeitsdruck evakuiert»

Ziel der JSrfindung VVV- ^: 'VV^; "'Wv-. '..': ,,.'· ' ', .';'· -V-,-.V .';..· ; ' ^[ ;

Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile der bekannten Punipenaiiordnungen bei Aniageri mit mehreren Vakuumkammern zu vermeiden und das schnelle Evakuieren von zwei oder mehreren im Wechsel arbeitenden Vakuumkammern zu erreichen.

Die jeweils zu evakuiereiade Kammer soll nicht vom Atmosphä-

.. - ^; ." ' ·· . c. ·. ·. ν. ·;.· '. ' ·: · . · ' . .. · ' ' . . / rendruck von 1 . 10-^Pa, sondern von einem Druck von 5 . 10^P evakuiert werden. Dadurch ist die Zeit für das Evakuieren geringer. Bs wird weniger E_nergie Verbraucht· Außerdem werden die 3elBBt\m^\ä9t-^n^enytBTt±x^Qv%\'x3ina die Verunreinigung der Luft durch öldärapfe herabgesetzt. Drehechie'bervakuumpumpen sind im ersten Moment des Pumpens gegen den Atmosphärendruck amhöchsten belastet. Das führt zu einem hohen Geräuschpegel und einem starken öldampfausstoß. Diese Nachteile entfallen bei der erfindungsgemäßen Anordnung. Weiterhin ist für zwei Kammern nur eine Pumpe notwendig.

Dae Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Pumpen«» und Ka mm er anordnung sowie ein Verfahren zu schaffen, die ein wechselweises schnelles Evakuieren von zwei oder mehreren Vakuumkammern erlauben. Erfindungsgeraäß wird, die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vakuumkammern untereinander durch Vakuumleitungen verbunden werden und daß das nach dem Ablauf des vakuumtechnologischen Prozesses in der Arbeitskammer vorhandene Vakuum zum Vorevakuieren der nächsten Vakuumkammer genutzt wird· Die Vakuumleitungen enthalten schnell öffnende und *·** schließende Ventile» Ist der technologische Prozeß in einer Kammer abgelaufen, wird die Leitung zu einer Kammer geöffnet, die evakuiert werden muß. Es findet in sehr kurzer Zeit ein Druckausgleich statt. Nach dem Druckausgleich schließt das Ventil der Verbindungsleitung. Die erste Kammer wird zum Werkstückwechsel belüftet und die zweite Kammer wird von ihrem vorevakuierten Zustand auf den Enddruck evakuiert.

Aueführungabeispiel

Die Erfindung soll nachstehend' an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die dazugehörende Zeichnung zeigt die Anordnung für zwei Kammern.

Die beiden Vakuumkammern 1 und 2 sind durch eine Verbindungeleitung 3 miteinander verbunden. Die Leitung 3 kann durch das Ventil 4 geöffnet und geschlossen werden. Beide . Kammern 1 und 2 sind an die Vakuumpumpe 5 angeschlossen. Wenn in der Kammer 1 der technologische Prozeß, der bei einem Druck von 10 Pa abläuft, beendet ist, wird das Ventil 6 zwischen der Kammer 1 und der Pumpe 5 geschlossen. Gleichzeitig öffnet das Ventil 4. In der Kammer 2, in der die Werkstücke gewechselt worden sind, herrscht der Atmosphärendruck von 1 . 1O⁵Pa. Das Belüftungsventil 7 ist geschlossen.

iljber die Leitung 3 findet nach dem Öffnen des .'Ventil θ β 4 in sehr kurzer Zeit ein Druckausgleich statt. In wenigen Sekunden stellt sich in beiden Vakuumkammern 1 und 2 ein Druck von 5 . 1Cr Pa ein, Hach dein Druckausgleich schließt das Ventil 4 und das Ventil 8 wird geöffnet* Durch die Pumpe 5 wird die Vakuumkammer 2 auf den technologisch notwendigen Druck von 10 Pa evakuiert. Bei einem Kammervolumen von 500 cm und einer Pumpleistung von 60 m/h beträgt die Purapzeit von 5> 1O⁴ Pa auf 10 Pa 4,7 rain. Vom Ätmosphärendruck bis auf 10 Pa ist eine Pumpzeit von 5,1 min .notwendig.". Das -entspricht einer Differenz von B%. Die Pumpzeit von 5 . 10^ auf 10 Pa ist um 8% geringer als die'Pump* zeit vom Atiaosphärendruck auf 10 Pa, Each dem Schließen des Ventiles 4 öffnete außerdem das Belüftungsventil 9, so daß die Kammer 1 belüftet wurde und die iftferkstUcke gewechselt werden können* Wenn der technologische Prozeß in der Kammer 2 beendet ist, läuft der ganze Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab· Öurch die erfindungsgemäße Anordnung und das erfindungsgemäße Verfahren verkürzt sich die Evaküieruxigszeit für jede Kammer um Q%, Das bedeutet bei einer Gesamtzykluszeit von 10 min, daß bei dreischichtigem Betrieb 12 ArbeitszYklen mehr durchgeführt werden können» Das entspricht einer Steigerung der Arbeitsproduktivität auf 10.8%,

Claims

Erfindunffsanspruch

1. Anordnung zum schnellen Evakuieren von zwei oder mehreren Vakuumkammern, die üblicherweise mit mechanischen Drehschieberpumpen evakuiert werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Vakuumkaramern (1) und (2) über eine Verbindungeleitung (3) und ein Ventil (4) miteinander verbunden und über die Ventile (6) und (8) an eine Vakuumpumpe (5) angeschlossen sind.

2· Verfahren zum schnellen Evakuieren von zwei oder mehreren Vakuumkammern, die üblicherweise mit mechanischen Drehschieberpumpen evakuiert werden, gekennzeichnet dadurch, daß in der Vakuumkammer (2) die Werkstücke gewechselt werden, wenn in der Vakuumkammer (1) der technologische Prozeß abläuft, daß nach dem Beenden des technologischen Prozesses in der Vakuumkammer (1) die Vakuumkammer (2) und das Ventil (6) geschlossen und das Ventil (4) geöffnet werden, so daß über die Verbindungsleitung (3) ein Druckausgleich erfolgt und die Vakuumkammer (2) vorevakuiert wird, daß nach dem Druckausgleich das Ventil (4) geschlossen und das Ventil (8) geöffnet werden, so daß die Vakuumkammer (2) auf das technologisch notwendige Vakuum evakuiert wird, daß nach dem Schließen des Ventiles (4) das Belüftungsventil (9) geöffnet und die Vakuumkammer (1) belüftet wird, so daß die bearbeiteten Werkstücke herausgenommen und neue Werkstücke eingelegt werden können und daß nach dem Beenden des technologischen Prozesses in der Vakuumkammer (2) der ganze Vorgang in umgekehrter Reihenfolge abläuft.

- Hierzu ein Blatt Zeichnungen -