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Die Erfindung betrifft eine Vakuumschleuse einer Vakuumbehandlungsanlage.
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In einer Vakuumbehandlungsanlage können bekanntermaßen beispielsweise flächige, das heißt, tafelförmige oder bandförmige Substrate einer Behandlung, wie beispielsweise einer Beschichtung, unterzogen werden. Zu diesem Zweck kann eine Vakuumbehandlungsanlage eine Vakuumkammer oder mehrere miteinander verbundene Vakuumkammern aufweisen. Dabei kann in einer Vakuumkammer ein vorgegebener Druck und/oder eine vorgegebene Gaszusammensetzung bereitgestellt werden. Ferner kann in den mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern einer Vakuumanlage ein vorgegebener Druck und/oder eine vorgegebene Gaszusammensetzung bereitgestellt werden, wobei die mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern ein gemeinsames Vakuumsystem (eine Vakuumanlage) bilden können.
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Ferner können in verschiedenen Bereichen der Vakuumanlage verschiedene Drücke und/oder verschiedene Gaszusammensetzungen bereitgestellt werden. Dazu kann eine Vakuumbehandlungsanlage Bauteile aufweisen, mittels welcher der vordefinierte Druck und/oder die vordefinierte Gaszusammensetzung in einem oder mehreren Bereichen der Vakuumanlage bereitgestellt werden können.
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Eine Vakuumbehandlungsanlage kann beispielsweise einen Zugangsbereich, wie beispielsweise eine Eingangsschleuse, im Anschluss daran die eigentliche Vakuumbehandlungskammer/ Vakuumbehandlungskammern und im Anschluss an diese einen Ausgangsbereich, wie beispielsweise eine Ausgangsschleuse, aufweisen. Die Eingangsschleuse und/oder Ausgangsschleuse können mehrere aufeinanderfolgende Vakuumkammern aufweisen, wobei die aufeinanderfolgenden Vakuumkammern durch beispielsweise Schottwände und geeignete Vakuumschleusen, auch als Bandschleusen bezeichnet, getrennt sein können. Eine Bandschleuse ist beispielsweise in der
DE 10 2007 009 992 A1 beschrieben zur Abdichtung eines ersten Raumes gegenüber einem zweiten Raum.
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Das Transportieren eines Substrats in eine Vakuumanlage hinein und/oder aus einer Vakuumanlage heraus und/oder durch eine Vakuumanlage hindurch kann beispielsweise diskret (im Stapelbetrieb oder auch Batch-Betrieb genannt) oder kontinuierlich, z.B. in einer sogenannten In-Line-Anlage, Durchlaufanlage oder einer Bandbeschichtungsanlage, erfolgen. Beispielsweise können mehrere plattenförmige Substrate nacheinander einer Vakuumanlage zugeführt werden oder ein bandförmiges Substrat kann stetig einer Vakuumanlage zugeführt werden. Beispielsweise kann ein Bandsubstrat oder eine Folie mittels einer sogenannten Air-to-Air-(von Luft-zu-Luft)-Anlage prozessiert werden, wobei das Bandsubstrat oder die Folie von einer ersten Rolle abgerollt wird, durch die Vakuumanlage hindurch geführt wird und wieder auf eine Rolle aufgerollt wird (im sogenannten Rolle-zu-Rolle Betrieb).
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Somit kann sich beispielsweise eine stetige oder teilweise unterbrochene Leckströmung durch den Zugangsbereich und/oder den Ausgangsbereich einer Vakuumanlage hindurch ergeben, z.B. kann Luft aus der Umgebung außerhalb der Vakuumanlage in die Vakuumanlage hinein fließen oder strömen. Eine Schleuse für ein Bandsubtrat oder eine Folie kann derart eingerichtet sein, dass diese die Vakuumanlage nur teilweise vakuumdicht verschließt, wobei die Schleuse anschaulich derart betrieben wird, dass mittels der Schleuse ein Druckgradient (Druckunterschied) erzeugt wird. Zum Realisieren eines Druckunterschieds von mehren Größenordnungen (z.B. von Atmosphärendruck mit ungefähr 1 bar bis zu einem Prozessdruck in einem Bereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-6 mbar) können mehrere Vakuumschleusen bzw. Bandschleusen in einer Reihe (Kaskade) genutzt werden. Mit anderen Worten kann jede Vakuumschleuse zum Ein- bzw. Ausschleusen von band- oder tafelförmigem Material von Atmosphärendruck in das Hochvakuum bzw. umgekehrt verwendet werden, wobei jede Vakuumschleuse eine Druckstufe darstellen kann. Diese Druckstufen werden je nach der zu realisierenden Druckdifferenz zu einem Vakuumschleusensystem zusammengefasst.
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Die sich daraus ergebende Aufgabe wird durch eine Vakuumschleuse gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Demgemäß weist die Vakuumschleuse einer Vakuumbehandlungsanlage auf: einen Dichtrahmen zum Befestigen an einer Schleusenwand, ein Paar Quetschrollen, zwei Dichtplatten, und zwei Halter, die an dem Dichtrahmen verschiebbar befestigt und zum Halten jeweils einer der Dichtplatten derart ausgebildet sind, dass jeweils eine der Dichtplatten an jeweils einer der zwei axialen Stirnseiten der zwei Quetschrollen angeordnet und mit einer Dichtfläche den axialen Stirnseiten der zwei Quetschrollen zugewandt ist, wobei vermittels der Halter die Dichtplatten zum Abdichten der Vakuumschleuse mit ihren Dichtflächen jeweils einer der axialen Stirnseiten der zwei Quetschrollen gegen Abschnitte der axialen Stirnseiten der zwei Quetschrollen anstellbar sind.
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Eine Vakuumschleuse kann folglich einen Dichtrahmen aufweisen, der an einer Schottwand einer Schleusenkammer beispielsweise luftdicht angebracht werden kann. Der Dichtrahmen kann eine schlitzartige Öffnung aufweisen, die mit einer Öffnung in der Schottwand fluchten kann, wobei durch diese Öffnungen hindurch ein beispielsweise bandförmiges Substrat in die Schleusenkammer eingeführt werden kann. Ferner kann die Vakuumschleuse innerhalb der Schleusenkammer ein Paar Quetschrollen aufweisen, deren Achsen sich im Wesentlichen parallel zum Dichtrahmen bzw. parallel zur Schottwand derart erstrecken können, dass sich die Quetschrollen, das heißt deren Umfangsfläche in Axialrichtung einander kontaktieren können, wobei die Kontaktlinie zwischen den Quetschrollen oder alternativ ein kleiner Spalt zwischen den Quetschrollen auf der Höhe der Öffnung des Dichtrahmens liegt. Anschaulich kann die Kontaktlinie zwischen den Quetschrollen der Transportebene eines Substrats entsprechen. Die Quetschrollen können eine größere axiale Länge aufweisen als die Öffnung in dem Dichtrahmen breit ist. Die Quetschrollen können mittels Lageranordnungen drehbar gelagert sein. Eine oder beide Quetschrollen können beispielsweise mittels einer Antriebsanordnung drehangetrieben werden. Die Quetschrollen, zwischen welchen ein Substrat in einer Transportebene befördert werden kann, können einen Mantelkörper aus einem elastischen Material aufweisen.
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Ferner weist die Vakuumschleuse zumindest zwei Dichtplatten und zum lösbaren Halten der Dichtplatten zumindest zwei Halter auf, wobei die Halter an dem Dichtrahmen verschiebbar befestigt sein können. Die Dichtplatten werden von den Haltern dabei derart gehalten, dass eine Dichtfläche der Dichtplatten, die an einer flächigen Seite der Dichtplatte vorgesehen ist, jeweils einer der axialen Endseiten der Quetschrolle zugewandt sein kann. Die Halter sind an dem Dichtrahmen verschiebbar angebracht, so dass die von den Haltern gehaltenen Dichtplatten mit ihren Dichtflächen gegen Abschnitte der axialen Endseiten der Quetschrollen angestellt, das heißt in Kontakt gebracht werden können.
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Da die Dichtplatten mit ihren Dichtflächen mit Abschnitten der axialen Endseiten der beiden Quetschrollen in Kontakt stehen, und die Abschnitte der axialen Endseiten der Quetschrollen an den Dichtflächen entlanggleiten, wenn die Quetschrollen gedreht werden, kann eine seitliche Abdichtung der Vakuumschleuse bereitgestellt werden. Die Dichtplatten oder zumindest Ihre Dichtfläche können beispielsweise aus einem Kunststoff mit geringem Reibwert gebildet sein. Beispielsweise können das Material der Dichtplatte bzw. der Dichtfläche und Materialabschnitte an den axialen Endseiten der beiden Quetschrollen so aufeinander abgestimmt werden, dass ein relativ geringer Abrieb möglichst nur an der Dichtplatte auftritt und somit die Dichtplatte als Verschleißteil dient. Sollte aufgrund der Drehbewegungen der Quetschrollen über die Zeit eine Abnutzung der Dichtflächen auftreten, kann die Dichtplatte mit relativ geringem Montageaufwand von dem Halter entfernt und durch eine neue Dichtplatte ersetzt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeder der zwei Halter ein Paar von Haltern aufweisen und kann jede der zwei Dichtplatten ein Paar von Dichtplatten aufweisen, derart, dass jeweils eine der Dichtplatten eines Paares von Dichtplatten an derselben axialen Stirnseite der Quetschrollen gegen Abschnitte jeweils einer der Quetschrollen des Paares von Quetschrollen anstellbar ist.
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Anschaulich kann ein Paar von Dichtplatten von einer Dichtplatte gebildet sein, die in der Transportebene in zwei Hälften durchtrennt bzw. geteilt ist, so dass die eine Hälfte bzw. die eine Dichtplatte eines Paares von Dichtplatten an dem axialen Ende der einen Quetschrolle anliegt und die andere Hälfte bzw. die andere Dichtplatte des Paares Dichtplatten an dem gleichen axialen Ende der anderen Quetschrolle anliegt bzw. an diese dicht angestellt ist. Mit anderen Worten können die Dichtplatten eines Paares von Dichtplatten jeweils eine schmale Anlagefläche aufweisen, mit welchen die zwei Dichtplatten in der Transportebene einander kontaktieren können. Darüber hinaus können die zwei Dichtplatten eines Paares von Dichtplatten bezogen auf die Transportebene symmetrisch ausgebildet sein.
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Die zwei Halter eines Paares von Haltern können beispielsweise auch in der Transportebene aneinanderstoßen. Bei einer Ausgestaltung mit zwei verschiebbaren Haltern und zwei Dichtplatten an jeweils einer der axialen Endseiten der Quetschrollen können die zwei Dichtplatten eines Paares von Dichtplatten durch Verschieben jeweils eines Halters des einen Paares von Haltern separat voneinander an jeweils eine axiale Endseite jeweils einer der Quetschrollen in Anlage gebracht werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumschleuse ferner zwei Dichtrollen aufweisen, die an dem Dichtrahmen drehbar abgestützt und achsparallel zu den Quetschrollen angeordnet sein können, wobei die Dichtrollen und die Quetschrollen über ihre einander entsprechende gesamte axiale Länge hin einander kontaktieren können. Die Dichtrollen können einen geringeren Durchmesser aufweisen als die Quetschrollen. Ferner können die Dichtrollen beispielsweise zumindest einen Mantelkörper aus Metall aufweisen, mit welchem die Dichtrollen an die Quetschrollen angestellt sind und an den Quetschrollen abrollen können. Indem die Dichtrollen und Quetschrollen beispielsweise über ihre gesamte axiale Länge hin einander kontaktieren, kann von dem Anlagekontakt zwischen den Dichtrollen und Quetschrollen eine im Wesentlichen luftdichte Verbindung bereitgestellt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann jede Quetschrolle einen Kern und einen darauf angeordneten Rollenmantel aufweist, der über die beiden axialen Enden des Kerns vorsteht, so dass die Dichtflächen der Dichtplatten die Stirnflächen der Rollenmäntel, die im Wesentlichen eine Kreisringfläche abbilden, kontaktieren.
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Die Mäntel oder Bezüge der Quetschrollen können aus einem beispielsweise elastischen Kunststoffmaterial hergestellt sein und der Kern der Quetschrollen kann aus einem Metall wie beispielsweise Stahl hergestellt sein. Die Rollenmäntel können eine Dicke von beispielsweise 3 bis 10 mm aufweisen. Ferner können die Rollenmäntel beispielsweise 3 bis 10 mm über den Kern vorstehen, wobei die über den Kern überstehenden Abschnitte der Rollenmäntel an ihrer freien Stirnseite eine Kreisringfläche bilden. Folglich können die Dichtplatten an Abschnitte der Kreisringfläche der Rollenmäntel angestellt sein bzw. mit diesen in Kontakt sein, und die Abdichtung kann zwischen den Dichtflächen der Dichtplatten und der Kreisringfläche der Rollenmäntel erfolgen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Dichtrollen stirnseitig angeordnete Anlaufringe aus einem Kunststoff aufweisen, mit welchen die Dichtplatten mit ihren Dichtflächen einen Kontakt aufweisen. Von den Anlaufringen kann folglich die Kontaktfläche bereitgestellt werden, an welche die Dichtplatten angestellt werden können.
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Da zumindest die Dichtflächen der Dichtplatten sowie die Rollenmäntel der Quetschrollen und die Anlaufringe der Dichtrollen jeweils aus einem Kunststoff hergestellt sein können, können Materialpaarungen bereitgestellt werden, die einerseits das Verschleißverhalten der Stirnseiten der Rollenmäntel der Quetschrollen und der Anlaufringe der Dichtrollen positiv beeinflussen und andererseits zu einer Minimierung von Reibungsverlusten beitragen können. Mit anderen Worten können solche Kunststoff-Materialpaarungen bereitgestellt werden, die aufgrund der Reibung zwischen der Dichtfläche der Dichtplatte einerseits und der Rollenmäntel der Quetschrollen und der Anlaufringe der Dichtrollen andererseits eine stärkere Abnutzung der Dichtfläche zur Folge haben können, wobei die Dichtplatte als Verschleißteil von dem entsprechenden Halter abmontiert und durch eine andere/neue Dichtplatte ersetzt werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zwischen jedem der Halter und der von diesem gehaltenen Dichtplatte ein federelastisches Element derart angeordnet sein, dass die Dichtplatten zum Abdichten der Vakuumschleuse mit ihren Dichtflächen gegen Abschnitte der axialen Stirnseiten der Quetschrollen und/oder gegen Abschnitte der axialen Endseiten der Dichtrollen unter Vorspannung anstellbar sind.
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Mit anderen Worten kann zwischen einem Halter und der entsprechenden Dichtplatte, die von dem Halter gehalten wird, ein federelastisches Element angeordnet sein. Die Dichtplatte kann beispielsweise mittels eines den Halter und die Dichtplatte durchdringenden Bolzen an dem Halter befestigt sein, wobei der Bolzen beispielsweise mittels jeweils an den voneinander abgewandten Außenseiten des Halter und der Dichtplatte auf dem Bolzen angeordneten Sicherungsringen oder dergleichen derart befestigt sein kann, dass zwischen dem Halter und der Dichtplatte das federelastische Element so aufgenommen werden kann, dass das federelastische Element um einen bestimmten Betrag komprimierbar ist. Das zwischen der Dichtplatte und dem Halter angeordnete federelastische Element kann derart gestaltet sein, dass die Dichtplatte auch im nicht an die Quetschrolle angestellten Zustand von dem Halter weggedrückt wird. Das federelastische Element kann jedoch auch so eingerichtet sein, dass ein Zusammendrücken des federelastischen Elements erst erfolgt, wenn die Dichtplatte in Richtung zu dem Halter bewegt wird. Mit anderen Worten kann vermittels des federelastischen Elements die Dichtplatte zu dem Halter relativ verstellbar/beweglich angeordnet sein.
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Durch Verschieben und Festlegen des Halters an dem Dichtrahmen kann die an dem Halter angeordnete Dichtplatte unter Zusammendrücken/Komprimieren des federelastischen Elements entgegen seiner Rückstellkraft an die axialen Endseiten der Quetschrollen und/oder gegen Abschnitte der axialen Endseiten der Dichtrollen mit einer vorbestimmten Vorspannkraft angestellt werden.
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Für den Fall, dass während eines Prozessverlaufes eine thermische Längenänderung der Quetschrollen bzw. des darauf angeordneten Rollenmantels und/oder der Dichtrolle auftreten sollte, kann vermittels des federelastischen Elements eine Ausgleichsbewegung in zwei Richtungen erfolgen. Anschaulich kann vermittels des federelastischen Elements eine thermische Expansion sowie eine thermische Kontraktion der Quetschrollen und/oder der Dichtrollen ausgeglichen werden, da die Dichtplatte aufgrund der Vorspannung des federelastischen Elements den Quetschrollen bei thermischer Kontraktion nachfolgen kann bzw. die Dichtplatte bei thermischer Expansion der Quetschrollen näher an den Halter heranschiebbar ist, da das federelastische Element weiter zusammengedrückt werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das federelastische Element zwischen den Haltern und den Dichtplatten eine Tellerfederanordnung, eine Druckfederanordnung oder dergleichen oder eine Anordnung mit einem rohr- oder strangförmigen, federelastischen Element aufweisen. Lediglich beispielgebend kann das federelastische Element auch von einem Silikonschlauch bereitgestellt werden. Es können zwischen dem Halter und der Dichtplatte aber auch Elemente/Bauteile angeordnet werden, die eine Vorspannkraft erzeugen können, die alternative zu einer von einem federelastischen Element erzeugten Vorspannkraft ist. Beispielsweise können solche Elemente/Bauteile verwendet werden, die mittels Magnetkraft eine Vorspannkraft erzeugen können, die auf die Dichtplatte aufbringbar ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann jeder der Halter einen Winkelprofilabschnitt aufweisen, wobei jeweils ein Schenkel der Winkelprofilabschnitte an dem Dichtrahmen in Quetschrollen-Axialrichtung verstellbar befestigt sein kann, so dass die an den jeweils anderen der Schenkel der Winkelprofilabschnitte über die federelastischen Elemente befestigten Dichtplatten mit ihren Dichtflächen an die Stirnflächen jeweils eines Rollenmantels einer der Quetschrollen und die Stirnfläche des Anlaufrings der jeweils zugeordneten Dichtrolle separat anstellbar sind.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann jede Dichtplatte einen Kunststoff oder einen mit gleiteigenschaftsverbessernden Beimengungen versehenen Kunststoff aufweisen.
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Beispielsweise können die Dichtplatten aus PTFE (Teflon) oder aus einem PTFE mit Kohlenstoffbeimengungen hergestellt sein.
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PTFE ist ein sehr reaktionsträger Werkstoff, der wärmebeständig ist und einen niedrigen Reibwert aufweist und beispielsweise auf Kunststoffen oder auf PTFE ähnlichen Materialien sehr gut gleiten kann. Durch seine geringe Reibung ist PTFE zur Verwendung für Dichtungen und Dichtungselemente sehr gut geeignet. Außerdem ist die Haftreibung von PTFE genauso groß wie die Gleitreibung, so dass der Übergang vom Stillstand zur Bewegung ohne Ruck stattfinden kann. Diese für den Einsatz als Dichtplatte einer Vakuumdichtung geeigneten Material-Eigenschaften können beispielsweise durch den Zusatz von Kohlenstoffpartikeln, wie Kohlenstoffpulver oder Kohlenstoffpuder, noch weiter verbessert werden, das heißt, die Verschleißfestigkeit eines mit Kohlenstoffbestandteilen gemischten PTFE kann verbessert werden, außerdem greifen die Kohlenstoffbestandteile in Gleitanwendung den Gegenlaufpartner nicht an.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Rollenmantel der Quetschrollen ein wärmefestes Gummimaterial aufweisen.
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Ein geeignetes wärmefestes Gummimaterial für einen Quetschrollenmantel kann Viton sein (Viton ist die Warenbezeichnung der DuPont Performance Elastomere für deren Fluorelastomere). Viton ist mit seiner hohen thermischen und chemischen Beständigkeit beispielsweise auch als Dichtungsmaterial in der Vakuumtechnik geeignet.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Vakuumschleuse ferner zwei Dichtleisten aufweisen, die an dem Dichtrahmen angeordnet sind, wobei jeweils eine der Dichtleiste gegen eine der Dichtrollen unter Vorspannung angestellt ist und mit der Dichtrolle einen luftdichten Kontakt aufweist.
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Die Dichtleisten können beispielsweise aus PTFE oder aus einem mit z.B. mit Kohlenstoffbeimengungen verstärkten PTFE hergestellt sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Vakuumschleuse gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 2 eine schematische Seitenansicht einer Vakuumschleuse gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen;
- 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Vakuumschleuse gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 4 eine andere schematische Seitenansicht einer Vakuumschleuse gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Wie aus 1 ersichtlich, kann eine Vakuumschleuse 100 einer Vakuumbehandlungsanlage einen Dichtrahmen 30 aufweisen, der an einer Schleusenwand bzw. an einer Schottwand (nicht dargestellt) einer Schleusenkammer (nicht dargestellt) befestigt werden kann. Der Dichtrahmen 30 kann eine schlitzartige Öffnung 31 (3) aufweisen, die mit einer Öffnung in der Schottwand fluchten kann, wobei durch diese Öffnungen (31) hindurch ein beispielsweise bandförmiges Substrat in die Schleusenkammer eingeführt werden kann.
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Ferner weist die Vakuumschleuse ein Paar Quetschrollen 10, 10' auf, die an Seitenwänden einer Schleusenkammer passiv oder aktiv drehbar abgestützt sein können. Die Achsen der Quetschrollen 10, 10' erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Schottwand bzw. parallel zum Dichtrahmen 30. Wie ferner ersichtlich ist, können die Quetschrollen 10, 10' derart angeordnet sein, dass sich deren Umfangsflächen in Axialrichtung einander kontaktieren, wobei die Kontaktlinie zwischen den Quetschrollen 10, 10' auf der Höhe der Öffnung 31 des Dichtrahmens 30 liegt. Alternativ ist es aber auch möglich, dass zwischen den Umfangsflächen der Quetschrollen 10, 10' ein schmaler Spalt (nicht dargestellt) vorhanden ist, der nur so breit ist, dass ein zwischen den Quetschrollen 10, 10' hindurchgeführtes Substrat von den Quetschrollen 10, 10' beidseitig kontaktiert wird.
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Die Kontaktlinie zwischen den Quetschrollen 10, 10' kann der Transportebene TE eines Substrats entsprechen. Die Quetschrollen 10, 10' können eine größere axiale Länge aufweisen als die Öffnung 31 (3) in dem Dichtrahmen 30 breit ist.
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Die Quetschrollen 10, 10', zwischen welchen ein Substrat in einer Transportebene TE befördert werden kann, können einen Mantelkörper 11, 11' aus einem elastischen Material aufweisen.
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Wie ferner aus 1 ersichtlich, kann die Vakuumschleuse 100 zumindest zwei Dichtplatten 20 aufweisen, wobei in 1 nur eine Dichtplatte 20 zu sehen ist und die andere Dichtplatte auf der anderen axialen Endseite der Quetschrollen 10, 10' angeordnet ist. Die zwei Dichtplatten 20 können im Wesentlichen gleichförmig ausgebildet sein.
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Die zwei Dichtplatten 20 sind von zwei Haltern 50 (nur ein Halter ist in dieser Darstellung zu sehen) gehalten, welche an dem Dichtrahmen 30 jeweils verschiebbar befestigt sind. Die Dichtplatte 20 kann beispielsweise mittels zumindest einer Schraubverbindung 52, einer Bolzen-Sicherungsring-Verbindung oder dergleichen, an dem Halter 50 befestigt sein. Wie ferner ersichtlich, ist jeweils eine der Dichtplatten 20 an jeweils einer der axialen Endseiten 13 der Quetschrollen 10, 10' angeordnet und mit einer Dichtfläche 211 (3) den axialen Endseiten 13 der Quetschrollen 10, 10' zugewandt. Wie bereits ausgeführt, sind die Halter 50 derart verschiebbar an dem Dichtrahmen 30 befestigt, dass die von den Haltern 50 gehaltenen Dichtplatten 20 mit ihren Dichtflächen 211 (4) gegen Abschnitte 111 (vergl. 3 und 4) der axialen Endseiten 13 der Quetschrollen 10, 10' anstellbar sind, so dass die Dichtflächen der Dichtplatten 20 Abschnitte 111 axialen Endseiten 13 der Quetschrollen 10, 10' kontaktieren.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie aus 2 ersichtlich, die Vakuumschleuse 100 jeweils ein Paar von Dichtplatten 21, 21' an jeder der axialen Endseiten 13 der Quetschrollen 10, 10' aufweisen, die jeweils von einem Paar von Haltern 51, 51' gehalten werden. Das Paar von Dichtplatten 21, 21' kann im montierten Zustand in Form und Gestalt der Dichtplatte 20 entsprechen. Anschaulich kann die Dichtplatte 20 entlang der Transportebene TE in zwei Hälften, das heißt in die Dichtplatten 21, 21' geteilt sein, so dass die eine Hälfte bzw. die eine Dichtplatte 21 eines Paares von Dichtplatten 21, 21' an dem axialen Ende 13 der einen Quetschrolle 10 anliegt und die andere Hälfte bzw. die andere Dichtplatte 21' des Paares Dichtplatten 21, 21' an dem gleichen axialen Ende 13 der anderen Quetschrolle 10' anliegt bzw. an diese dicht angestellt ist. Die Dichtplatten 21, 21' können jeweils eine schmale Anlagefläche aufweisen, mit welchen die zwei Dichtplatten 21, 21' beispielsweise in der Transportebene TE einander kontaktieren können, so dass von den schmalen Anlageflächen zwischen den Dichtplatten 21, 21' ein relativ dichter Kontakt bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus können, wie dargestellt, die zwei Dichtplatten 21, 21' bezogen auf die Transportebene TE spiegelsymmetrisch ausgebildet sein.
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Die zwei Halter 51, 51' eines Paares von Haltern können beispielsweise ebenfalls in der Transportebene TE aneinanderstoßen. Bei einer Ausgestaltung mit zwei verschiebbaren Haltern 51, 51' und zwei Dichtplatten 21, 21' an jeweils einer der axialen Endseiten 13 der Quetschrollen 10, 10' können die zwei Dichtplatten 21, 21' durch Verschieben jeweils eines Halters 51, 51' separat voneinander an jeweils eine axiale Endseite 13 jeweils einer der Quetschrollen 10, 10' in Anlage gebracht werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, kann die Vakuumschleuse 100 ferner zwei Dichtrollen 40, 40' aufweisen, die an dem Dichtrahmen 30 drehbar abgestützt und achsparallel zu den Quetschrollen 10, 10' angeordnet sein können, wobei die Dichtrollen 40, 40' und die Quetschrollen 10, 10' über ihre einander entsprechende gesamte axiale Länge hin einander kontaktieren können. Die Dichtrollen 40, 40' weisen einen geringeren Durchmesser auf als die Quetschrollen 10, 10'. Ferner können die Dichtrollen 40, 40' beispielsweise zumindest einen Mantelkörper aus Metall aufweisen, mit welchem die Dichtrollen 40, 40' an den Umfang der Quetschrollen 10, 10' angestellt sind und an den Quetschrollen 10, 10' abrollen können. Indem die Dichtrollen 40, 40' und Quetschrollen 10, 10' beispielsweise über ihre gesamte axiale Länge hin einander kontaktieren, kann von dem Anlagekontakt zwischen den Dichtrollen 40, 40' und Quetschrollen 10, 10' eine im Wesentlichen luftdichte Verbindung bereitgestellt werden.
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Wie beispielsweise in den 3 und 4 gezeigt, kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen jede Quetschrolle 10, 10' einen Kern 12, 12', beispielsweise aus Metall, wie beispielsweise Stahl, und einen darauf angeordneten Bezug, das heißt einen Rollenmantel 11, 11' aufweisen. Der Rollenmantel 11, 11' kann an beiden axialen Endseiten 13 über das jeweilige axiale Ende des Kerns 12, 12' vorstehen, so dass von den freien Stirnseiten der Rollenmäntel 11, 11' eine Kreisringfläche 111, 111' gebildet wird. Die stirnseitigen Kreisringflächen 111, 111' können mechanisch bearbeitet sein, so dass die Kreisringflächen 111, 111 und 111', 111' an den beiden axialen Enden jeweils einer der Quetschrollen 10, 10' planparallel zueinander sind, und können wahlweise mit einem Gleitmittel benetzt sein. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die stirnseitigen Kreisringflächen 111, 111' und 111, 111' an den beiden axialen Enden 13 beider Quetschrollen 10, 10' planparallel zueinander sind. Der Überstand bzw. Vorsprung der Rollenmäntel 11, 11' über die freien Stirnseiten des Kerns 12 hinaus kann beispielsweise 3 bis 10 mm betragen. Die Rollenmäntel 11, 11' der Quetschrollen 10, 10' können aus einem beispielsweise elastischem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise einem elastischen Gummimaterial, wie beispielsweise Viton, hergestellt sein. Die Rollenmäntel 11, 11' können, auch abhängig von dem jeweilig erforderlichen Durchmesser der Quetschrollen 10, 10' einer Vakuumschleuse 100, eine Dicke von beispielsweise 3 bis 10 mm aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können die an sich aus einem Metall hergestellten oder mit einem Metall ummantelten Dichtrollen 40, 40' an beiden axialen Endseiten stirnseitig angeordnete Anlaufringe 41, 41' aus einem Kunststoff aufweisen. Als Kunststoff für die Anlaufringe kann beispielsweise PTFE oder eine Mischung aus PTFE und Kohlenstoffpartikeln, wie Kohlenstoffpuder oder Kohlenstoffpulver verwendet werden. Die freien Stirnflächen 411, 411' (vergl. 2) der Anlaufringe 41, 41' und die Kreisringflächen 111, 111' an den beiden axialen Enden 13 beider Quetschrollen 10, 10' können im Wesentlichen planparallel zueinander verlaufen.
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Bei der vorgenannten Ausführungsform mit den zwei Dichtrollen 40, 40' können die von den Haltern im Wesentlichen festgehaltenen Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' mit ihren Dichtflächen 211, 211' an Abschnitte der stirnseitigen Kreisringflächen 111, 111' der Rollenmäntel 11, 11' und Abschnitte der freien Stirnflächen 411, 411' (vergl. 2 und 3) der Anlaufringe 41, 41' angestellt werden, wobei unter Prozessbedingungen die Kreisringflächen 111, 111' der Rollenmäntel 11, 11' und Abschnitte der freien Stirnflächen 411, 411' der Anlaufringe 41, 41' an den Dichtflächen 211 der Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' entlangleiten bzw. entlangschleifen.
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Die Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' oder zumindest die Dichtflächen 211, 211' der Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' können jeweils einen Kunststoff oder einen mit gleiteigenschaftsverbesserten Beimengungen versehenen Kunststoff aufweisen. Die Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' oder zumindest die Dichtflächen 211, 211' der Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' können jeweils aus PTFE oder aus einem mit zum Beispiel mit Kohlenstoffbeimengungen versehenen bzw. verstärkten PTFE hergestellt sein.
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Indem das Material der Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' bzw. deren Dichtflächen 211, 211' einerseits und die Rollenmäntel 11, 11' der Quetschrollen bzw. die Anlaufringe 41, 41' der Dichtrollen 40, 40' andererseits, die entlang der Dichtflächen 211, 211' schleifen, jeweils die vorgenannten Kunststoffmaterialien aufweisen können, kann vermieden werden, dass die Kreisringfläche 111, 111' bzw. die freien Stirnflächen 411, 411' der Anlaufringe 41, 41' von den Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' aufgearbeitet bzw. verschlissen und abgenutzt werden. Vielmehr werden die Materialpaarungen der aneinander schleifenden Bauteile so aufeinander abgestimmt, dass es bestenfalls zum Verschleiß/einer Abnutzung der Dichtfläche 211, 211' der Dichtplatte 20 bzw. 21, 21' kommt. Da die Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' von den Haltern 50 bzw. 51, 51' vermittels einer beispielsweise Bolzen-Sicherungsring-Verbindung 52 lösbar gehalten werden, können die Dichtplatte 20 bzw. 21, 21' mit relativ geringem Montageaufwand von den Haltern 50 bzw. 51, 51' entfernt und durch neue bzw. unverschlissene Dichtplatten 20 bzw. 21, 21' ersetzt werden.
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Wie beispielsweise zumindest schematisch aus 4 ersichtlich, kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen jeder der Halter 50 bzw. 51, 51' einen Winkelprofilabschnitt mit zwei im Wesentlichen einen Winkel von 90° einschließenden Schenkelabschnitten 511, 512, 511' 512' aufweisen. Jeweils einer der Schenkel 512, 512' der Halter 50, 51, 51' kann an dem Dichtrahmen 30 in Quetschrollen-Axialrichtung verstellbar befestigt sein. Zu diesem Zweck kann in den Schenkeln 512, 512' jeweils ein sich in Quetschrollen-Axialrichtung erstreckendes Langloch 5121, 5121' vorgesehen sein, durch das hindurch sich eine Schraube (nicht dargestellt) erstreckt, die in eine Gewindebohrung 32 in dem Dichtrahmen 30 einschraubbar ist. Durch Lösen der Schraube kann der Halter 50, 51, 51', zumindest um den von dem Langloch vorgegebenen Weg, in Quetschrollen-Axialrichtung verschoben werden, bis die Dichtplatte 20, 21, 21' mit ihrer Dichtfläche 211, 211', die an dem anderen der Schenkel 511, 511' befestigt ist, an dem entsprechenden Abschnitt der Kreisringfläche 111, 111' des Rollenmantels 11, 11' anliegt. Durch Feststellen der Schraube kann die Dichtplatte 20, 21 21' in Anlage an der Kreisringfläche 111, 111' des Rollenmantels 11, 11' fixiert werden.
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Wie ferner zumindest schematisch aus 4 ersichtlich ist, kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zwischen jedem der Halter 51, 51' und der von diesem gehaltenen Dichtplatte 21, 21' ein federelastisches Element 60 derart angeordnet sein, dass die Dichtplatten 21, 21' zum Abdichten der Vakuumschleuse mit ihren Dichtflächen 211, 211' gegen Abschnitte des Kreisringflächen 111, 111' der Rollenmäntel 11, 11' der Quetschrollen 10, 10' und/oder unter Vorspannung gegen Abschnitte der Anlaufringe 41, 41' der Dichtrollen 40, 40'anstellbar sind.
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Ein geeignetes federelastisches Element 60 kann beispielsweise eine Tellerfederanordnung, eine Druckfederanordnung oder dergleichen oder eine Anordnung mit einem rohr- oder strangförmigen, federelastischen Element aufweisen. Beispielsweise kann als federelastisches Element auch ein Silikonschlauch verwendet werden.
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Als Alternative dazu können an den einander zugewandten Seiten von Halter 50, 51, 51' und Dichtplatte 20, 21, 21' auch zwei gleichpolige Magnete angeordnet werden, von welchen die Dichtplatte 20, 21, 21' von der an dem Dichtrahmen 30 befestigten Halter 50, 51, 51' permanent weggedrückt wird, wobei bei einer ausreichenden Gegenkraft die Dichtplatte 20, 21, 21' gegen die Magnetkraft in Richtung zu dem Winkelschenkel 511, 511' des Halters 51, 51' zurückgedrückt werden kann.
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Wie bereits anhand der 1 erläutert, kann die Dichtplatte 20, 21, 21' beispielsweise mittels eines den Halter 50, 51, 51' und die Dichtplatte 20, 21, 21' durchdringenden Bolzen an dem Halter 50, 51, 51' befestigt sein, wobei der Bolzen beispielsweise mittels jeweils an den voneinander abgewandten Außenseiten des Halter 50, 51, 51' und der Dichtplatte auf dem Bolzen angeordneten Sicherungsringen oder dergleichen derart befestigt sein. Auf dem Bolzen 52 kann, nur beispielgebend, eine Druckfeder aufgesteckt sein, wobei nach der Montage der Dichtplatte 20, 21, 21' an dem Halter 50, 51, 51' die Druckfeder zwischen der Dichtplatte 20, 21, 21' und dem Halter 50, 51, 51' in entspannten Zustand oder in bereits vorgespannten Zustand sein kann.
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Es ist aber auch möglich, dass beispielsweise in den einander zugewandten Seiten von Halter 50, 51, 51' und Dichtplatte 20, 21, 21' einander gegenüberliegend jeweils eine Vertiefung 2111, 5111 vorgesehen ist, in die beispielsweise eine Druckfeder mit jeweils einem ihrer axialen Endabschnitte eingesetzt werden kann. Auch bei dieser Ausgestaltung kann nach der Montage der Dichtplatte 20, 21, 21' an dem Halter 50, 51, 51' die Druckfeder in entspanntem Zustand oder in bereits vorgespanntem Zustand sein.
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Die Kraft des Federelements bzw. beispielsweise der Magnete wird so ausgewählt, dass, wenn die Dichtplatte 20, 21, 21' gegen Abschnitte der Kreisringflächen 111, 111' der Rollenmäntel 11, 11' der Quetschrollen 10, 10' und/oder gegen Abschnitte der Anlaufringe 41, 41' der Dichtrollen 40, 40' unter Vorspannung anstellgestellt ist, einerseits das federelastische Element gegen seine Rückstellkraft zusammendrückbar ist und andererseits die Vorspannkraft ausreichend groß ist, dass die Dichtplatte 20, 21, 21' aufgrund einer beispielsweise thermischen Kontraktion des Rollenmantels 11, 11' dem Rollenmantel 11, 11' in Quetschrollen-Axialrichtung folgen kann und in Anlage an der Kreisringfläche 111,111' des Rollenmantels 11, 11' verbleiben kann.
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Durch Verschieben und Festlegen des Halters 50, 51, 51' an dem Dichtrahmen 30 kann die an dem Halter 50, 51, 51' angeordnete Dichtplatte 20, 21, 21' unter Zusammendrücken/Komprimieren des federelastischen Elements entgegen seiner Rückstellkraft an Abschnitte der axialen Endseiten 13 der Quetschrollen 10, 10' bzw. an Abschnitte der Kreisringflächen 111,111' des Rollenmantels 11, 11' und/oder gegen Abschnitte der axialen Endseiten der Dichtrollen 40, 40' bzw. gegen Abschnitte der Anlaufringe 41, 41' der Dichtrollen 40, 40' mit einer vorbestimmten Vorspannkraft angestellt werden.
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Falls während eines Prozessverlaufes eine thermische Längenänderung der Quetschrollen 10, 10' bzw. des darauf angeordneten Rollenmantels 11, 11' und/oder der Dichtrolle 40, 40' auftreten sollte, kann vermittels des federelastischen Elements eine Ausgleichsbewegung der Dichtplatte 20, 21, 21' in zwei Richtungen erfolgen. Anschaulich kann vermittels des federelastischen Elements 60 eine thermische Expansion sowie eine thermische Kontraktion der Quetschrollen 10, 10' und/oder der Dichtrollen 40, 40' in Quetschrollen-Axialrichtung ausgeglichen werden, indem die Dichtplatten 20, 21, 21', die unter Vorspannung angestellt sind, den Quetschrollen 10, 10' in beide Richtung folgen können, ohne den Kontakt mit den Kreisringflächen 111, 111' der Rollenmäntel 11,11' zu verlieren. Unabhängig von einer thermischen Expansion/Kontraktion kann die Ausführungsform mit den an die Quetschrollen 10, 10'/Dichtrollen 40, 40' unter Vorspannung angestellten Dichtplatten 20, 21, 21' den Vorteil aufweisen, dass zwischen den Dichtflächen 211, 211' der Dichtplatten 20, 21, 21' und/oder Kreisringflächen 111, 111' der Rollenmäntel 11, 11' nach dem Einlaufen und weiterem Verschleiß/weiterer Abnutzung weiterhin ein luftdichter Kontakt bereitgestellt werden kann.
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Wie ferner aus 4 ersichtlich ist, können bei einer Ausführungsform, bei der die Dichtplatten 20 ein Paar von Dichtplatten 21, 21' und die Halter 50 ein Paar von Haltern 51, 51' aufweisen, die Halter 51, 51' und damit die daran befestigten Dichtplatten 21, 21' separat, d.h. unabhängig voneinander in Quetschrollen-Axialrichtung verschoben und zumindest an die jeweilige Quetschrolle 10 bzw. 10' beispielsweise unter Vorspannung (falls ein Vorspannung erzeugendes Element vorgesehen ist) angestellt werden. Dies kann unabhängig von eventuell auftretenden thermischen Längenänderungen der Quetschrollen 10, 10' bzw. der Dichtrollen 40, 40' auch dann von Vorteil sein, wenn, wie beispielgebend in 4 gezeigt, beispielsweise von vornherein die Kreisringfläche 111 des Rollenmantels 11 der oberen Quetschrolle 10 in Quetschrollen-Axialrichtung weiter vorsteht als die Kreisringfläche 111' des Rollenmantels 11' der unteren Quetschrolle 10'.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, kann eine Vakuumschleuse 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ferner zwei Dichtleisten 70, 70' aufweisen, die an dem Dichtrahmen 30 abgestützt sind, wobei jeweils eine der Dichtleisten 70, 70' entlang einer der Dichtrollen 40, 40' gegen die Umfangsfläche bzw. Mantelfläche der Dichtrolle 40, 40' unter Vorspannung angestellt ist und mit der Dichtrolle 40, 40' einen luftdichten Kontakt aufweisen kann. Die Dichtleisten 70, 70' können aus einem Kunststoff hergestellt sein. Als Kunststoff für die Dichtleisten 70, 70' kann beispielsweise PTFE oder eine Mischung aus PTFE und Kohlenstoffbeimengungen verwendet werden. Zum Anordnen der Dichtleisten 70, 70' kann der Dichtrahmen 30 beispielsweise an einander gegenüberliegenden Dichtrahmenabschnitten schlitzförmige Halteaufnahmen aufweisen, in welchen die Dichtleisten 70, 70' aufgenommen werden können, wobei zwischen dem Boden der schlitzförmigen Halteaufnahmen und den in die schlitzförmigen Halteaufnahmen eingesetzten Endabschnitte der Dichtleisten 70, 70' jeweils zumindest ein federelastisches Element (ohne Bezugszeichen) aufgenommen sein kann, vermittels welcher die Dichtleisten 70, 70' jeweils unter Vorspannung an die Dichtrollen 40, 40' angestellt sind.
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Mit anderen Worten kann die Vakuumschleuse 100 zur seitlichen Abdichtung einer Schleusenkammer verwendet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem die Dichtplatten 20 ein Paar von Dichtplatten 21, 21' aufweisen, können die Schmalseiten der zwei Dichtplatten 21 und 21', die in der Transportebene TE verlaufen, dicht bzw. spaltfrei aufeinanderliegen. Eine weitere seitliche Abdichtung vermittels der Dichtplatten 20, 21, 21' erfolgt aufgrund der spaltfreien Anlage der Dichtflächen 211, 211' der Dichtplatten 20, 21, 21' an den Kreisringflächen 211, 211' der Rollenmäntel 11, 11'. Eine weitere Abdichtung kann dadurch erfolgen, dass zwischen den dem Dichtrahmen 30 zugewandten Schmalseiten der Dichtplatten 20, 21, 21' und dem entsprechenden Abschnitt des Dichtrahmens 30 ein nur geringer Spalt ausgebildet ist.
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Vermittels der Dichtleisten 70, 70' kann eine Abdichtung zwischen dem Dichtrahmen 30 und der Dichtrollen 40, 40' erfolgen, wobei eine weitere Abdichtung zwischen den Dichtrollen 40, 40' und den Quetschrollen 10, 10' bereitgestellt werden kann.
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Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass bei einer Verwendung der vorbeschriebenen Vakuumschleuse eine ungewollte Leckströmung von einer Schleusenkammer in eine nächste Schleusenkammer verringert werden kann.
