DD236967A1 - METHOD FOR THE CYCLIC EVACUATION OF A VACUUM CHAMBER - Google Patents

METHOD FOR THE CYCLIC EVACUATION OF A VACUUM CHAMBER Download PDF

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DD236967A1 DD27601785A DD27601785A DD236967A1 DD 236967 A1 DD236967 A1 DD 236967A1 DD 27601785 A DD27601785 A DD 27601785A DD 27601785 A DD27601785 A DD 27601785A DD 236967 A1 DD236967 A1 DD 236967A1
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Hans-Christian Hecht
Ekkehard Buedke
Wolfgang Erbkamm
Guenter Beister
Gerhard Kuehn
Wolfgang Nedon
Heidemarie Weise
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Ardenne Forschungsinst
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

Das Verfahren zum zyklischen Evakuieren einer Vakuumkammer findet fuer Prozesse in Vakuumanlagen, die im Chargenbetrieb oder Durchlauf arbeiten Anwendung. Das Ziel ist geringer apparativer Aufwand und die Aufgabe ist es, schnell zu evakuieren und belueften bis in den Feinvakuumbereich. Erfindungsgemaess wird nach Einschalten der Vorvakuumpumpe die Waelzkolbenpumpe bereits bei einem Druck von etwa 10 kPa eingeschaltet und bei Erreichen von etwa 1 kPa die Vorvakuumpumpe getrennt. Nach dem Vakuumprozess wird die Waelzkolbenpumpe abgeschaltet und gaskinetisch sanft abgebremst, indem die Vakuumkammer und Druck- und Saugseite der Waelzkolbenpumpe mit bestimmter Druckanstiegsgeschwindigkeit belueftet werden.The process of cyclically evacuating a vacuum chamber is used for processes in vacuum systems operating in batch or continuous operation. The goal is less equipment and the task is to evacuate quickly and belueften up to the fine vacuum range. According to the invention, after the backing pump has been switched on, the rolling piston pump is already switched on at a pressure of approximately 10 kPa and, when approximately 1 kPa is reached, the backing pump is disconnected. After the vacuum process, the rolling piston pump is switched off and gently slowed down gaskinetically by venting the vacuum chamber and the pressure and suction side of the rolling piston pump at a certain pressure rise speed.

Description

-2- 760 17-2- 760 17

von ca. 1 kPa geschlossen wird. Nach Abschluß der Evakuierung, d. h. nach Beendigung der technologischen Schritte, wird die Wälzkolbenpumpe abgeschaltet, zur gaskinetischen Abbremsung das Ventil der Umwegleitung geöffnet und sofort die Vakuumkammer und Wälzkolbenpumpe mit einem Gaseinlaßstrom belüftet, der eine mittlere Druckanstiegsgeschwindigkeit von kleiner als 700 Pa/s bewirkt. Bei hinreichend kleiner Drehzahl der Wälzkolbenpumpe wird der Gasstrom so vergrößert, daß die technologisch max. mögliche Druckanstiegsgeschwindigkeit erreicht wird.closed by about 1 kPa. After completion of the evacuation, d. H. after completion of the technological steps, the Roots pump is turned off, opened for gaskinetischer braking the valve of Umwegleitung and immediately vented the vacuum chamber and Roots pump with a gas inlet flow, which causes a mean pressure increase rate of less than 700 Pa / s. At sufficiently low speed of the Roots pump, the gas flow is increased so that the technologically max. possible pressure rise rate is reached.

Es ist möglich, daß beim Belüften der Gaseinlaßstrom bei kleiner Drehzahl der Wälzkolbenpumpe so vergrößert wird, daß die Druckanstiegsgeschwindigkeit bis zum Erreichen von Atmosphärendruck 7 kPa/s nicht unterschreitet. Der Gaseinlaßstrom beim Belüften kann kontinuierlich oder schrittweise vergrößert werden.It is possible that when venting the gas inlet flow at low speed of the Roots pump is increased so that the pressure rise rate does not fall below to reach atmospheric pressure 7 kPa / s. The gas inlet flow during venting can be increased continuously or stepwise.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat die Vorteile, daß die Anlaufzeit für die Wälzkolbenpumpe entfällt, da das Anlaufen der Wälzkolbenpumpe in unüblicher Weise ohne oder bei nur geringer Kompressionsarbeit bereits in der Pumpphase der Vorvakuumpumpe erfolgt,daß die Pumpzeit der Wälzkolbenpumpe wesentlich verkürzt ist, da die maximale Druckdifferenz über der Wälzkolbenpumpe gegenüber herkömmlichen Verfahren etwa doppelt so groß sein darf, ermöglicht dadurch, daß das Anlaufen der Wälzkolberipumpe bereits beendet ist und durch Schließen des Schleusenventils die Pumpe sofort mit Nenndrehzahl wirksam wird und daß die Auslaufzeit der Wälzkolbenpumpe entfällt, da sie in unüblicher Weise während der Belüftung der Vakuumkammer gaskinetisch sanft abgebremst wird, wobei die Belüftung so erfolgt, daß zunächst eine geringe, dann die technologisch maximal mögliche Druckanstiegsgeschwindigkeit realisiert wird.The inventive method has the advantages that the startup time for the Roots pump is eliminated, since the start of the Roots pump in an unusual manner without or with only little compression work already in the pumping phase of the backing pump, that the pumping time of the Roots pump is significantly shortened, since the maximum pressure difference over the Roots pump compared to conventional methods may be about twice as large, thereby allowing the start of the Wälzkolberipumpe is already finished and by closing the lock valve, the pump is immediately effective at rated speed and that the flow time of the Roots pump is omitted, since they in an unusual manner during the ventilation of the vacuum chamber is gently slowed down gas kinetically, wherein the ventilation is carried out so that first a low, then the maximum technologically possible pressure rise rate is realized.

Ausführungsbeispielembodiment

Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schema einer vakuumtechnologischen Anlage im Prinzip.The accompanying drawing shows the scheme of a vacuum technology plant in principle.

In einer Vakuumkammer 1 wird der vakuumtechnologische Prozeß, z. B. die Einschleusung von Flachglas in den unter Vakuum verbleibenden Teil einer Durchlaufbeschichtungsanlage, durchgeführt. Die Substrate werden durch die Schleusenventile 2.1 und 2.2 ein- und ausgebracht. Die Ventile 3.1 und 3.2 dienen der Belüftung der Vakuumkammer 1. An die Vakuumkammer 1 sind drei Wälzkolbehpumpen 4 angeschlossen, deren Druckseiten über eine Umwegleitung 5 mit Ventil 6 mit der Vakuumkammer 1 und über ein Ventil 7 mit einer Vorvakuumpumpe 8 verbunden sindIn a vacuum chamber 1 of the vacuum technological process, for. B. the introduction of flat glass in the remaining under vacuum part of a continuous coating plant performed. The substrates are inserted and removed through the gate valves 2.1 and 2.2. The valves 3.1 and 3.2 are used for ventilation of the vacuum chamber 1. To the vacuum chamber 1, three Wälzkolbehpumpen 4 are connected, the pressure sides are connected via a bypass line 5 with valve 6 to the vacuum chamber 1 and a valve 7 with a backing pump 8

Der Verfahrensablauf ist folgender: The procedure is as follows:

Die Substrate werden über das Eingangs-Schleusenventil 2.1 eingebracht. Danach wird bei laufender Vorvakuumpumpe 8 und bei geöffnetem Ventil 6 das Ventil 7 geöffnet und anschließend bereits bei einem Druck von ca. 1OkPa die Wälzpumpen 4 zugeschaltet. Bei Erreichen eines Druckes von ca. 1 kPa wird das Ventil 6 geschlossen und bis zum erforderlichen Enddruck weiter evakuiert. Nach Abschluß der technologischen Schritte wird das Ausgangs-Schleusenventil 2.2 betätigt, das Gas weiter transportiert, die Wälzkolbenpumpen 4 werden abgeschaltet und durch Öffnen des Ventils 3.1 werden bei geöffnetem Ventil 6 die Vakuumkammer 1 und die Wälzkolbenpumpen sofort belüftet. Der Gaseinlaßstrom wird dabei so eingestellt, daß die Druckanstiegsgeschwindigkeit 700Pa/s nicht übersteigt. Bei einem Druck von ca. 7 kPa wird der Gaseinlaßstrom durch Öffnen des Ventils 3.2 vergrößert. Die Druckanstiegsgeschwindigkeit beträgt dann ca. 8kPa/s. Bei Erreichen von ca. 65kPa wird das Eingangs-Schleusenventil 2.1 geöffnet.The substrates are introduced via the inlet lock valve 2.1. Thereafter, when the backing pump 8 is running and the valve 6 is open, the valve 7 is opened and then the roller pumps 4 are switched on already at a pressure of approximately 10 kPa. Upon reaching a pressure of about 1 kPa, the valve 6 is closed and further evacuated to the required final pressure. After completion of the technological steps, the exit gate valve 2.2 is actuated, the gas is transported further, the Roots pumps 4 are switched off and by opening the valve 3.1, the vacuum chamber 1 and the Roots pumps are vented immediately when the valve 6 is open. The gas inlet flow is adjusted so that the pressure increase rate does not exceed 700Pa / s. At a pressure of about 7 kPa, the gas inlet flow is increased by opening the valve 3.2. The pressure rise rate is then about 8kPa / s. When reaching approx. 65kPa, the inlet gate valve 2.1 is opened.

Claims (2)

-1- 760-1- 760 Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zum zyklischen Evakuieren einer Vakuumkammer mittels Vorvakuumpumpe, Wälzkolbenpumpen und Ventilen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Zuschalten der Vorvakuumpumpe und bei geöffneter Umwegleitung der Wälzkolbenpumpe die Wälzkolbenpumpe bereits bei einem Druck von ca. 1OkPa zugeschaltet wird, daß die pumpenspezifische zulässige Druckdifferenz über der Wälzkolbenpumpe mindestens verdoppelt wird, indem die Umwegleitung bereits bei einem Druck von ca. 1 kPa abgesperrt wird, daß nach Beendigung des vakuumtechnologischen Prozesses die Wälzkolbenpumpe abgeschaltet und sofort gaskinetisch sanft abgebremst wird, indem die Vakuumkammer und Druck- und Saugseite der Wälzkolbenpumpe derart belüftet werden, daß die Druckanstiegsgeschwindigkeit 700Pa/s nicht übersteigt und daß der Gaseinlaßstrom so vergrößert wird, daß die technologisch max. mögliche Druckanstiegsgeschwindigkeit erreicht wird.1. A method for cyclically evacuating a vacuum chamber by means of backing pump, Roots pumps and valves, characterized in that after connection of the backing pump and open Umwegleitung the Roots pump, the Roots pump is already switched at a pressure of about 1OkPa, that the pump-specific allowable pressure difference across the Roots pump is at least doubled by the Umwegleitung is shut off already at a pressure of about 1 kPa, that after completion of the vacuum technology process, the Roots pump is turned off and gently slowed gently kinetic kinetically by the vacuum chamber and the pressure and suction side of the Roots pump are vented so that the pressure rise rate does not exceed 700Pa / s and that the gas inlet flow is increased so that the technologically max. possible pressure rise rate is reached. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Belüften der Wälzkolbenpumpe der Gaseinlaßstrom so vergrößert wird, daß die Druckanstiegsgeschwindigkeit bis zum Erreichen des Atmosphärendruckes 7 kPa/s nicht unterschreitet.2. The method according to claim 1, characterized in that when venting the Roots pump, the gas inlet flow is increased so that the pressure rise speed does not fall below 7 kPa / s until reaching the atmospheric pressure. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zyklischen Evakuieren und Belüften einer Vakuumkammer. Das Verfahren findet in Vakuumkammern Anwendung, deren Druck in schnellem zyklischen Wechsel zwischen Atmosphärendruck und Feinvakuum (kleiner 100Pa) verändert wird, wie es beim Chargenbetrieb in Vakuumbeschichtungsanlagen oder in Durchlaufanlagen, die diskontinuierlich arbeiten, erforderlich ist.The invention relates to a method for cyclically evacuating and venting a vacuum chamber. The method is used in vacuum chambers, the pressure of which is changed in rapid cyclic alternation between atmospheric pressure and fine vacuum (less than 100 Pa), as required in batch operation in vacuum coating plants or in continuous plants which operate discontinuously. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Bei diskontinuierlich arbeitenden Vakuumdurchlaufanlagen ist es notwendig, Gegenstände taktweise mit Hilfe von Schleuseneinrichtungen aus der atmosphärischen Umgebung in den stationär arbeitenden Vakuumbereich der Durchlaufanlage aufzunehmen bzw. umgekehrt auszuschleusen. Die Schleuseneinrichtungen bestehen aus mindestens einem Vakuumbehälter, der mit Einrichtungen zur Vakuumerzeugung (Vakuumpumpen), Einrichtungen zur Belüftung und mit Absperreinrichtungen (Schleusenventile) zum vakuumdichten Verschließen der Eintritts- und Austrittsöffnungen versehen ist. Bei hochproduktiven Anlagen muß die Zykluszeit sehr kurz sein. Ein Zyklus bedeutet beispielsweise Beschickung — Evakuierung — Weitertransport des Gutes— Belüftung. Die Zykluszeit wird entscheidend durch die Evakuierungs- und Belüftungszeit bestimmt. Es ist bekannt, mehrstufige Schleusenbereiche, bei denen die erste Stufe aus einer Vakuumkammer mit einer angeschlossenen Vorvakuumpumpe, beispielsweise einer Drehschieberpumpe, besteht, und die zweite bzw. weitere Stufen mit Feinvakuumpumpen ausgerüstet sind, zu verwenden. Ein Schleusungsverfahren mit Hilfe so einer Einrichtung hat den entscheidenden Nachteil, daß aufgrund der erhöhten Anzahl der Schleusenstufen der bautechnische und anlagentechnische Aufwand sehr hoch ist.In discontinuous vacuum continuous flow systems, it is necessary to take items in cycles by means of lock devices from the atmospheric environment in the stationary working vacuum region of the continuous system or auszuschleusen vice versa. The lock devices consist of at least one vacuum container, which is provided with devices for vacuum generation (vacuum pumps), devices for ventilation and with shut-off devices (lock valves) for vacuum-tight closing of the inlet and outlet openings. For highly productive plants, the cycle time must be very short. One cycle means, for example, feeding - evacuation - further transport of the goods - ventilation. The cycle time is decisively determined by the evacuation and aeration time. It is known to use multi-stage lock areas, in which the first stage consists of a vacuum chamber with a connected backing pump, for example a rotary vane pump, and the second or further stages are equipped with fine vacuum pumps. A Schleusungsverfahren using such a device has the decisive disadvantage that due to the increased number of locks stages of construction and technical complexity is very high. Es ist weiterhin bekannt, einstufige Schleusenbereiche, bestehend aus einer Vakuumkammer, aus bekannten Schleusenventilen, aus Belüftungseinrichtungen und aus einer Kombination von Vorvakuum- und Feinvakuumpumpen mit den dazugehörigen Ventilen zum Absperren der Vakuumleitungen, zu verwenden. Als Vorvakuumpumpen werden bekannte mechanische, gegen Atmosphärendruck arbeitende Vakuumpumpen eingesetzt. Als Feinvakuumpumpen kommen hauptsächlich Wälzkolbenpumpen, z. B. Rootspumpen, zum Einsatz. Der gesamte Zyklus erfordert eine Mindestzeit, die neben technologisch bedingten Zeiten für Transport der Gegenstände, Evakuierung und Belüftung noch Nebenzeiten, die sich aus den Schaltzeiten der Absperrventile und den Wartezeiten bei Wälzkolbenpumpen ergeben, enthält. Dadurch sind Grenzen gesetzt, die Nachteil der bekannten Verfahren sind.It is furthermore known to use single-stage lock areas, consisting of a vacuum chamber, of known lock valves, of aeration devices and of a combination of fore-vacuum and fine-vacuum pumps with the associated valves for shutting off the vacuum lines. As backing pumps known mechanical, working against atmospheric pressure vacuum pumps are used. As fine vacuum pumps are mainly Roots pumps, z. B. Roots pumps, are used. The entire cycle requires a minimum time, which in addition to technological times for transport of objects, evacuation and ventilation still auxiliary times, resulting from the switching times of the shut-off valves and the waiting times for Roots pumps contains. As a result, limits are set, which are the disadvantage of the known methods. Ziel der ErfindungObject of the invention Es ist ein Verfahren zu schaffen, welc.es mit einer Einrichtung mit geringem apparativem Aufwand realisierbar ist und die Mängel der bekannten Verfahren beseitigt.It is a method to create, welc.es with a device with low equipment cost is feasible and eliminates the shortcomings of the known methods. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum schnellen Evakuieren und Belüften von Vakuumkammern zu schaffen, um in extrem kurzer Zeit zyklisch bis in den Feinvakuumbereich zu evakuieren und bis auf Atmosphärendruck zu belüften. Es soll nur eine Vakuumkammer erforderlich sein.The invention has for its object to provide a method for rapid evacuation and venting of vacuum chambers to evacuate in an extremely short time cyclically to the fine vacuum range and to vent to atmospheric pressure. It should be required only a vacuum chamber. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung von Vakuumpumpe, Wälzkolbenpumpe und Absperrventilen dadurch gelöst, daß bei laufender Vakuumpumpe die Wälzkolbenpumpe bei geöffnetem Ventil der Umwegleitung bereits bei einem Druck von etwa 1OkPa zugeschaltet wird und die pumpenspezifisch zulässige Druckdifferenz über der Wälzkolbenpumpe gegenüber bekannten Verfahren verdoppelt wird, indem das Absperrventil in der Umwegleitung bereits bei einem DruckAccording to the invention, the object is achieved by using a vacuum pump, Roots pump and shut-off valves in that the Roots pump is switched on with the valve open the Umwegleitung already at a pressure of about 1OkPa and the pump-specific permissible pressure difference over the Roots pump is doubled compared to known methods by using the vacuum pump the shut-off valve in the bypass line already at a pressure
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6030181A (en) * 1997-02-05 2000-02-29 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vacuum apparatus and a method of controlling a suction speed thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6030181A (en) * 1997-02-05 2000-02-29 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vacuum apparatus and a method of controlling a suction speed thereof

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