DE102014106129A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Präkursorzuführung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuführung mindestens eines Präkursors zu einer Mehrzahl von Beschichtungsmodulen einer Beschichtungsvorrichtung und eine entsprechende Beschichtungsvorrichtung, insbesondere Plasmabeschichtungsvorrichtung. Die Aufgabe, ein Verfahren und eine einfache Vorrichtung zur Beschichtung vorzuschlagen, mit welchem bzw. mit welcher ein Präkursor einer Mehrzahl an Beschichtungsmodulen kontinuierlich mit einem gleichen Präkursorpegel bereitgestellt werden kann und ein kontinuierlicher Beschichtungsbetrieb gewährleistet wird, wird mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuführung mindestens eines Präkursors zu einer Mehrzahl von Beschichtungsmodulen einer Beschichtungsvorrichtung, wobei die Beschichtungsmodule mindestens eine Entnahmevorrichtung und mindestens eine bereichsweise als Steigrohr ausgebildete Zuführleitung aufweisen, über welche der Präkursor der Entnahmevorrichtung des Beschichtungsmoduls zugeführt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Beschichtungsvorrichtung mit einer Mehrzahl an Beschichtungsmodulen, mindestens einem Vorratsbehälter für einen Präkursor, wobei die Beschichtungsmodule mindestens eine Entnahmevorrichtung und mindestens eine bereichsweise als Steigrohr ausgebildete Zuführleitung zur Entnahmevorrichtung aufweisen, über welche der Präkursor der Entnahmevorrichtung des Beschichtungsmoduls zugeführt wird sowie eine vorteilhafte Verwendung der Beschichtungsvorrichtung.
  • Insbesondere bei der Beschichtung von Bändern, vor allem Metall- oder Stahlbänder, beispielsweise mit einem Haftvermittler, werden sehr dünne Beschichtungen benötigt, welche beispielsweise über ein Plasmabeschichtungsverfahren aufgetragen werden. Ein Plasmabeschichtungsverfahren ermöglicht eine sehr genaue Kontrolle der Schichtdicke und erlaubt das Auftragen dünnster Schichten im Nano- bis Mikrometerbereich. Eine Plasmabeschichtungsvorrichtung ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 2 636 446 A1 bekannt. Beim Plasmabeschichten können aufgrund des plasma-geführten Beschichtungsprozesses nur begrenzte Breiten eines zu beschichtenden Werkstücks bearbeitet werden. Darüber hinaus ist die Auftragsgeschwindigkeit begrenzt, so dass zum Erreichen einer bestimmten Schichtdicke die Bandgeschwindigkeit beim Beschichten beschränkt ist, so dass Maßnahmen zur Beschleunigung der Beschichtungsleistung getroffen werden müssen. Plasmabeschichtungsvorrichtungen verwenden deshalb häufig eine Mehrzahl an Beschichtungsmodulen, beispielsweise mehr als 5 Beschichtungsmodule, die verschiedene Teilflächenbereiche der zu beschichtenden Werkstoffe parallel und/oder seriell beschichten. Bei der Beschichtung, insbesondere bei der Plasmabeschichtung wird dem Beschichtungsmodul ein Prozessgas zugeführt und über eine Entnahmevorrichtung ein Präkursor in das Prozessgas injiziert. Dabei wird der in der Zuführleitung des Beschichtungsmoduls anstehende Präkursor vom Prozessgas mitgerissen, vernebelt und mit dem Prozessgas auf die zu beschichtende Oberfläche geführt. Der Präkursor ist der Ausgangsstoff zur Erzeugung der Beschichtung, beispielsweise zur Erzeugung einer Haftvermittlerschicht, auf der Bandoberfläche. Das Prozessgas und der Präkursor werden hierzu in das Plasma bzw. in das Nachglühen des Plasmas (after glow) eingebracht. Die Menge des in das Prozessgas eingebrachten Präkursors ist abhängig von der Menge an Präkursor, die in der Entnahmevorrichtung durch das Prozessgas mitgerissen wird und ist somit abhängig vom Präkursorpegel in der Entnahmevorrichtung bzw. der Zuführleitung zur Entnahmevorrichtung. Um eine kontinuierliche Beschichtung zu ermöglichen, muss deshalb in jeder Entnahmevorrichtung der Präkursorpegel konstant gehalten werden und gleichzeitig Präkursor kontinuierlich zugeführt werden, um den Beschichtungsprozess möglichst gleichmäßig durchzuführen.
  • Bisher wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass jeder Entnahmevorrichtung eines Beschichtungsmoduls ein eigener Vorratsbehälter für den Präkursor zugeordnet ist, dessen Füllung beispielsweise für eine vollständige Arbeitsschicht ausreicht. Die Bevorratung des Präkursors in einem einzelnen Beschichtungsmodul zugeordneten Vorratsbehälter hat jedoch den Nachteil, dass dieser einzeln nachgefüllt werden muss, was die Rüstzeiten bei einer Vielzahl an Beschichtungsmodulen, beispielsweise mehr als 5, zu groß werden lässt. Sollen mehrere Beschichtungsmodule aus einem Vorratsbehälter gespeist werden, führen unterschiedliche Leitungslängen zu dem Beschichtungsmodul wegen unterschiedlicher Strömungswiderstände dazu, dass unterschiedliche Präkursormengen bereitgestellt werden, so dass Probleme in Bezug auf die pro Beschichtungsmodul aufgetragene Schichtdicke bestehen. Prinzipiell müssten daher identische Strömungswiderstände vom Vorratsbehälter zu den einzelnen Beschichtungsmodulen verwendet werden. Insbesondere bei der Realisierung hoher Produktionskapazitäten und damit hoher Beschichtungs- bzw. Bandgeschwindigkeiten wird die Beschichtungsvorrichtung dann jedoch äußerst komplex.
  • Von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine einfache Vorrichtung zur Beschichtung vorzuschlagen, mit welchem bzw. mit welcher ein Präkursor einer Mehrzahl an Beschichtungsmodulen kontinuierlich mit einem gleichen Präkursorpegel bereitgestellt werden kann und ein kontinuierlicher Beschichtungsbetrieb gewährleistet wird.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren dadurch gelöst, dass mindestens einer Entnahmevorrichtung aus einem Vorratsbehälter über eine Ringleitung ein Präkursor zugeführt wird, der mindestens einen Entnahmevorrichtung in der Ringleitung eine größere Präkursormenge als benötigt zugeführt wird und die überschüssige Menge an Präkursor in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird, wobei bei der Rückführung des Präkursors in der Ringleitung ein hydrostatischer Druck in jeder mit der Ringleitung verbundenen Zuführleitung einer einzelnen Entnahmevorrichtung erzeugt wird.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, über den hydrostatischen Druck des Präkursors in jeder mit dem Vorratsbehälter verbundenen Zuführleitung den Präkursorpegel auf einen bestimmten Wert festzulegen und konstant zu halten. Insbesondere ist der Präkursorpegel in den Zuführleitungen einer oder einer Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen dann nicht mehr abhängig von der Füllhöhe des Vorratsbehälters, sondern nur davon, dass Präkursor zum Vorratsbehälter zurückgeführt wird. Die Ringleitung wird dabei beispielsweise mit einer Pumpe aus dem Vorratsbehälter mit Präkursor gespeist. Der Pegel des Präkursors bleibt trotz Entnahme durch die Entnahmevorrichtung konstant, so lange Präkursor wieder in den Vorratsbehälter zurückgeführt werden kann. Mehrere Entnahmevorrichtungen können so beispielsweise identische Präkursorpegel ausweisen und dadurch können mehrere Beschichtungsmodule mit der gleichen Menge an Beschichtungsstoff zur parallelen und/oder sequentiellen Beschichtung verschiedener Teilflächen eines Bandes beispielsweise eines Stahlbandes gespeist werden. Es muss lediglich gewährleistet sein, dass die den einzelnen Entnahmevorrichtungen zugeführte Präkursormenge größer ist als die Entnahmemenge, so dass der hydrostatische Druck in den Zuführleitungen aufgebaut werden kann.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens wird in der Ringleitung bei der Rückführung des Präkursors in den Vorratsbehälter durch ein Drosselventil, eine Drosselblende und/oder ein mit einem Steigrohr verbundener Überlauf der hydrostatische Druck in den Zuführleitungen der Entnahmevorrichtungen eingestellt. Drosselventile und Drosselblenden ermöglichen es, durch Verminderung des Durchflusses der rückgeführten Mengen an Präkursor einen definierten hydrostatischen Druck in der Ringleitung des Präkursors aufzubauen. Durch das Aufsteigen des Präkursors im Steigrohr des Überlaufs wird der hydrostatische Druck erzeugt. Über die Höhe des Steigrohres im Vergleich mit der Höhe der Zuführleitungen kann der Druck genau eingestellt werden. Bei der Verwendung des Überlaufs wirken sich Druckschwankungen, beispielsweise aufgrund von Schwankungen in der zugeführten Präkursormenge nicht oder nur gering auf den Präkursorpegel aus.
  • Besonders einfach gelingt die Erzeugung eines konstanten Präkursorpegels in den Zuführleitungen einer Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel dadurch, dass der mindestens eine Präkursor über die Ringleitung einer Mehrzahl an Zuführleitungen von Entnahmevorrichtungen zugeführt wird. Aufgrund der Erzeugung des hydrostatische oder hydraulischen Drucks bei der Rückführung des Präkursors steht in allen mit der Ringleitung verbundenen Zuführleitungen ein identischer Präkursordruck und damit ein identischer Präkursorpegel in den bereichsweise als Steigrohr ausgebildeten Zuführleitungen an.
  • Mit einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens speist mindestens eine Ringleitung ein Bevorratungsreservoir, welches mit der Entnahmevorrichtung eines Beschichtungsmoduls verbunden ist, wobei der Präkursorpegel im Bevorratungsreservoir über den hydrostatischen Druck in der Zuführleitung eingestellt wird. Durch das Bevorratungsreservoir wirken sich Druckschwankungen in den Zuführleitungen verringert auf den Präkursorpegel aus, so dass geringere Schwankungen im Beschichtungsprozess auftreten.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird überschüssiger Präkursor aus der Entnahmevorrichtung des Beschichtungsmoduls in einer von der Zuführung des Präkursors getrennten Sammelleitung oder in Einzelleitungen zum Vorratsbehälter zurückgeführt. Sammelleitungen für den überschüssigen Präkursor vereinfachen den Aufbau einer Beschichtungsvorrichtung. Allerdings ist es auch möglich, den überschüssigen Präkursor einzeln von jeder Entnahmevorrichtung aus in den Vorratsbehälter zurückzuführen.
  • Bevorzugt wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens der Vorratsbehälter bei Erreichen einer Mindestfüllmenge automatisch nachgefüllt, so dass auf einfache Weise ein kontinuierlicher Beschichtungsbetrieb gewährleitstet werden kann. Selbstverständlich ist auch denkbar, den Vorratsbehälter manuell bei Erreichen eines minimalen Füllstandes zu befüllen.
  • Die oben aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Beschichtungsvorrichtung dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen an einen Vorratsbehälter eines Präkursors angeschlossen sind, jede Entnahmevorrichtung über eine einzelne Ringleitung oder eine Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen über eine gemeinsame Ringleitung zur Rückführung des überschüssigen Präkursors mit dem Vorratsbehälter verbunden sind, in der Ringleitung oder den Ringleitungen Mittel zur Zuführung des Präkursors über die Ringleitung zu der mindestens einen Entnahmevorrichtung vorgesehen sind und in der Ringleitung im Bereich der Rückführung des Präkursors in den Vorratsbehälter Mittel zur Erzeugung eines hydrostatischen Drucks in der den Zuführleitungen der mindestens einen Entnahmevorrichtung vorgesehen sind.
  • Zunächst wird über die Mittel zur Zuführung des Präkursors über die Ringleitung zu der mindestens einen Entnahmevorrichtung, beispielsweise eine Pumpe, der Präkursor in der Ringleitung zu den Zuführleitungen transportiert. Die überschüssige, in den Zuführleitungen der Entnahmevorrichtungen nicht entnommene Menge an Präkursor wird wieder zum Vorratsbehälter zurückgeführt. Der Bereich der Rückführung des Präkursors beginnt in Fließrichtung des Präkursors nach der letzten Zuführleitung einer Entnahmevorrichtung. Durch die im Bereich der Rückführung des Präkursors vorgesehenen Mittel zur Erzeugung eines hydrostatischen Drucks wird in der in entgegengesetzter Fließrichtung des Präkursors in der Ringleitung und damit auch in jeder Zuführleitung ein hydrostatischer Druck erzeugt, über welchen der Präkursorpegel unabhängig von dem Füllstand des Präkursors im Vorratsbehälter eingestellt werden kann. Der Präkursorpegel in der oder den Zuführleitungen ist immer identisch, egal welchen Querschnitt oder welche Leitungslänge die Zuführleitungen aufweisen, da der Pegel nur vom hydrostatischen Druck in der Ringleitung abhängt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können damit eine Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen einer Beschichtungsvorrichtung mit einem identischen Präkursorpegel in den zumindest bereichsweise als Steigrohr ausgebildeten Zuführleitungen versorgt werden. Durch Nachfüllen des Vorratsbehälters kann dann ein kontinuierlicher Betrieb der Beschichtungsanlage gewährleistet werden.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Beschichtungsvorrichtung sind als Mittel zur Bereitstellung des hydrostatischen Drucks in den Zuführleitungen der Entnahmevorrichtungen Drosselventile, Drosselblenden und/oder ein mit einem Steigrohr verbundener Überlauf im Bereich der Rückführung der Ringleitung vorgesehen. Mit Drosselventilen oder Drosselblenden lässt sich der hydrostatische Druck in der Rückführung des Präkursors zum Vorratsbehälter auf einfache Weise definiert einstellen. Allerdings unterliegen Drosselventile und Drosselblenden einem gewissen Verschleiß. Zudem führen Schwankungen bei der Zuführung des Präkursors, beispielsweise bei Schwankungen der Pumpleistung der Zuführmittel zu Pegelschwankungen. Der mit einem Steigrohr verbundene Überlauf dagegen, ermöglicht die Einstellung eines festgelegten hydrostatischen Drucks, ohne dass es Schwankungen im Pegel durch unterschiedliche Pumpenleistung kommt, solange die geförderte Präkursormenge größer ist als die entnommene Präkursormenge. Denkbar ist beispielsweise das Steigrohr variabel in der Höhe auszugestalten, so dass der hydrostatische Druck über die Höhe des Überlaufs eingestellt werden kann.
  • Sind separate Rückführleitungen für den überschüssigen Präkursor von jeder Entnahmevorrichtung zum Vorratsbehälter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, welche optional in einer oder mehrerer Sammelleitungen zum Vorratsbehälter münden, kann der beim Beschichtungsvorgang überschüssige Präkursor ohne Einfluss auf den in der Zuführleitung anstehenden Präkursorpegel zum Vorratsbehälter zurückgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Beschichtungsvorrichtung weisen die Zuführleitungen ein Bevorratungsreservoir für jede einzelne Entnahmevorrichtung auf. Durch das Bevorratungsreservoir einer jeden einzelnen Entnahmevorrichtung können kurzzeitig auftretende Versorgungsstörungen ausgeglichen werden und eine gleichbleibende Schichtdicke gewährleistet werden.
  • Sind die Bevorratungsreservoire der Entnahmevorrichtungen mit Überlauf ausgebildet, kann beispielsweise auf einfache Weise der überschüssige Präkursor über den Überlauf des Bevorratungsreservoirs zurückgeführt werden. Andererseits kann auch ein Bevorratungsreservoir ohne Überlauf bereitgestellt werden, so dass der überschüssige Präkursor, welcher aus der Entnahmevorrichtung in das Bevorratungsreservoir geleitet und erneut zur Beschichtung verwendet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Beschichtungsvorrichtung ist mindestens ein Nachfüllbehälter vorgesehen, welcher mit dem Vorratsbehälter über eine Nachfüllleitung und mindestens ein Nachfüllventil verbunden ist, so dass auf einfache Weise der Vorratsbehälter über den Nachfüllbehälter nachgefüllt werden kann.
  • Schließlich sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Beschichtungsvorrichtung Mittel zur Bestimmung des Füllstandes des Präkursors im Vorratsbehälter und eine Steuerung vorgesehen, über welche das mindestens eine Nachfüllventil zum Nachfüllen des Vorratsbehälters ansteuerbar ist. Hierdurch kann eine automatische Befüllung des Vorratsbehälters unabhängig vom laufenden Produktionsprozess erfolgen.
  • Gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe zusätzlich durch eine Verwendung einer Beschichtungsvorrichtung insbesondere Plasmabeschichtungsvorrichtung zur Plasmabeschichtung von Stückgut, Bändern, Metallbändern oder Stahlbändern gelöst, da die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung insbesondere Plasmabeschichtungsvorrichtung einen kontinuierlichen und wirtschaftlichen Beschichtungsprozess von Stückgut, Bändern, Metallbändern oder Stahlbändern ermöglicht. Insbesondere die geringen Rüstzeiten und das Wegfallen von Produktionsstopps aufgrund des Nachfüllens von Präkursormedien führen zu erheblichen Vorteilen bei der Bandbeschichtung. Bevorzugt werden Metallbänder mit Haftvermittlerschichten für die Herstellung von Verbundblechen bestehend aus mindestens zwei metallischen Deckschichten und mindestens einer zwischen den Deckschichten angeordneten, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoffschicht beschichtet.
  • Im Weiteren soll anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung die Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
  • 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Ringleitung für eine Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen,
  • 2 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung in schematischer Ansicht mit einzelnen Ringleitungen pro Entnahmevorrichtung.
  • 1 zeigt zunächst schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur kontinuierlichen Präkursorzuführung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 als Teil einer Beschichtungsvorrichtung, insbesondere einer Plasmabeschichtungsvorrichtung weist eine Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen 2, 3 auf, welche zur Versorgung von hier nicht dargestellten Beschichtungsmodulen zur Beschichtung von beispielsweise Metallbändern oder Stückgut, hier nicht dargestellt, dienen. In den Entnahmevorrichtungen 2, 3 der hier nicht dargestellten Beschichtungsmodule wird durch Einströmen eines Prozessgases 2b, 3b aus der Zuführleitung 2c, 3c einer jeden Entnahmevorrichtung der Präkursor 6 entnommen, beispielsweise vernebelt und einem nicht dargestellten Beschichtungsmodul zugeführt. In denen zumindest bereichsweise als Steigrohr ausgebildeten Zuführleitungen 2c, 3c ist der Präkursorpegel P entscheidend für die Menge an Präkursor, die die Entnahmevorrichtung 2, 3 abhängig von den Parametern des Prozessgases 2b, 3b entnimmt. Der Präkursorpegel P in den Zuführleitungen 2c, 3c sollte daher möglichst konstant gehalten werden.
  • Die Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen 2, 3 sind über die Zuführleitungen 2c, 3c und die Ringleitung 4 mit dem Vorratsbehälter 5 verbunden. Der Präkursor 6 wird über eine Pumpe 7 durch die Ringleitung 4 gepumpt. Der überschüssige Präkursor wird über die Ringleitung 4 wieder in den Vorratsbehälter 5 eingeleitet. Bei der Rückführung des Präkursors 6 über die Ringleitung 4 wird dieser im Bereich der Rückführung durch Mittel 8 zur Erzeugung eines hydrostatischen Drucks in jeder Zuführleitung einer jeden Entnahmevorrichtung geführt, bevor der Präkursor 6 in den Vorratsbehälter 5 zurückfließt. Der Bereich der Rückführung des Präkursors 6 beginnt, sobald der überschüssige Präkursor die letzte Zuführleitung einer Entnahmevorrichtung in Richtung Vorratsbehälter 5 passiert hat.
  • In 1 ist als Mittel zur Bereitstellung eines vorbestimmten hydrostatischen Drucks in der Ringleitung 4 im Bereich der Rückführung ein mit einem Steigrohr 8a verbundener Überlauf 8 vorgesehen. In dem Steigrohr 8a steigt der überschüssige Präkursor an, bis dieser im Überlauf 8 wieder in Richtung Vorratsbehälter 5 abfließen kann. Durch das Ansteigen des Präkursors 6 im Steigrohr 8a wird ein hydrostatischer Druck im Präkursor 6 im davor vorgehenden Bereich der Ringleitung 4, insbesondere also auch in jeder Zuführleitung erzeugt. Die Steighöhe des Steigrohres 8a ergibt den hydrostatischen Druck des Präkursors in der Ringleitung 4 zwischen der Pumpe 7 und dem Steigrohr 8a. Entsprechend der Höhe des Steigrohres 8a stellt sich in den Zuführleitungen 2c, 3c ein konstanter Präkursorpegel P ein, so dass eine Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen kontinuierlich mit der gleichen Menge an Präkursor versorgt werden kann. Die Entnahmevorrichtungen 2, 3 können aufgrund des konstanten Pegels P kontinuierlich mit konstanter Entnahmemenge arbeiten.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird über separate Rückführleitungen 2d, 3d jeder Entnahmevorrichtung 2, 3 der der nicht verwendete Präkursor in einer Sammelleitung 9 zum Vorratsbehälter zurückgeführt. Zusätzlich ist in 1 ein Nachfüllbehälter 10 vorgesehen, welcher über ein Nachfüllventil 11 und über eine Nachfüllleitung 12 mit dem Vorratsbehälter 5 verbunden ist. Im Vorratsbehälter 5 sind Mittel zum Detektieren des maximalen und des minimalen Füllstandes angedeutet. Über eine Steuerung (5a) kann der maximale und minimale Füllstand des Vorratsbehälters zur Steuerung des Nachfüllventils 11 verwendet werden. Das Nachfüllen des Vorratsbehälters 5 erfolgt dann beispielsweise im laufenden Betrieb, ohne dass eine Unterbrechung der Beschichtung notwendig ist.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1' zur kontinuierlichen Präkursorzuführung, welche zwei Entnahmevorrichtungen 2', 3' aufweist. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen hier die Zuführleitungen 2c', 3c', welche an die Ringleitung 4 angeschlossen sind, Bevorratungsreservoire 2e', 3e' auf, in welchen der Präkursor 6 abhängig vom hydrostatischen Druck in der Ringleitung 4 einen spezifischen Pegel P einnimmt. Der Pegel P des Präkursors in dem Bevorratungsreservoir 2e', 3e' jeder Entnahmevorrichtung 2', 3' ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere auch von der Position der als Überlauf konzipierten Rückführungsleitung für den überschüssigen Präkursor 2d', 3d' abhängig. Durch den Überlauf 2d', 3d' wird ein Maximalpegel Pan Präkursor im Bevorratungsreservoir 2e', 3e' bereitgestellt. Aufgrund des Bevorratungsreservoirs führen Druckschwankungen in der Ringleitung nicht unmittelbar zu veränderten Beschichtungsergebnissen, da der Präkursorpegel P sich nur geringfügig ändert. Die Vorrichtung 1' als Teil einer nicht dargestellten Beschichtungs- vorzugsweise Plasmabeschichtungsvorrichtung ermöglicht damit einen sehr konstanten Beschichtungsprozess.
  • In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede einzelne Entnahmevorrichtung 13, 14, 15, 16 seine eigene Ringleitung 17, 18, 19, 20 samt zugehörigen mit einem Steigrohr verbundenen Überlauf 21, 22, 23, 24 auf. In jeder Ringleitung ist darüber hinaus eine Pumpe 25, 26, 27, 28 vorgesehen, welche die Präkursormenge, welche durch die Ringleitung 17, 18, 19, 20 fließt, der jeweiligen Entnahmevorrichtung zuführt. Die Menge an zugeführtem Präkursor wird für jede Entnahmevorrichtung höher eingestellt als die im jeweiligen nicht dargestellten Beschichtungsmodul verbrauchte Präkursormenge. Der überschüssige Präkursor wird über eine Rückführung 9 in den Vorratsbehälter 5 zurückgeführt. Dabei wird durch die vorgesehenen Überläufe 21, 22, 23, 24 ein fest vorgegebener hydrostatischer Druck aufgebaut.
  • Auch in 3 ist ein Nachfüllbehälter 10 vorgesehen, welcher über ein Nachfüllventil 11 mit dem Vorratsbehälter 5 verbunden ist. Eine gemeinsame Sammelleitung 9, welche den aus der Entnahmevorrichtung überschüssiger Präkursor in den Vorratsbehälter 5 führt, ist ebenso vorgesehen. Denkbar ist, dass anstelle des mit einem Steigrohr verbundenen Überlaufs eine nicht dargestellte Drosselblende oder ein Drosselventil vorgesehen ist. Auch diese Mittel zur Erzeugung eines hydrostatischen Drucks in der Ringleitungen 17, 18, 19, 20 führen zu einem vorgegebenen Präkursorpegel in den Zuführleitungen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2636446 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Zuführung mindestens eines Präkursors zu einer Mehrzahl von Beschichtungsmodulen einer Beschichtungsvorrichtung, wobei die Beschichtungsmodule mindestens eine Entnahmevorrichtung und mindestens eine bereichsweise als Steigrohr ausgebildete Zuführleitung aufweisen, über welche der Präkursor der Entnahmevorrichtung des Beschichtungsmoduls zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer Entnahmevorrichtung aus einem Vorratsbehälter über eine Ringleitung ein Präkursor zugeführt wird, der mindestens einen Entnahmevorrichtung in der Ringleitung eine größere Präkursormenge als benötigt zugeführt wird und die überschüssige Menge an Präkursor in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird, wobei bei der Rückführung des Präkursors in der Ringleitung ein hydrostatischer Druck in jeder mit der Ringleitung verbundenen Zuführleitung einer einzelnen Entnahmevorrichtung erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ringleitung bei der Rückführung des Präkursors in den Vorratsbehälter über ein Drosselventil, eine Drosselblende und/oder durch ein mit einem Steigrohr verbundener Überlauf der hydrostatische Druck in den Zuführleitungen der Entnahmevorrichtung eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Präkursor über die Ringleitung einer Mehrzahl an Zuführleitungen von einer Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen zugeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ringleitung ein Bevorratungsreservoir speist, welches mit der Entnahmevorrichtung des Beschichtungsmoduls verbunden ist und der Präkursorpegel im Bevorratungsreservoir über den hydrostatischen Druck in der Zuführleitung eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiger Präkursor aus mindestens einer Entnahmevorrichtung des Beschichtungsmoduls in einer von der Zuführung des Präkursors getrennten Sammelleitung oder in Einzelleitungen zum Vorratsbehälter zurück geführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter bei Erreichen einer Mindestfüllmenge automatisch oder manuell nachgefüllt wird.
  7. Beschichtungsvorrichtung (1, 1') mit einer Mehrzahl an Beschichtungsmodulen, mindestens einem Vorratsbehälter (5) für einen Präkursor (6), wobei die Beschichtungsmodule mindestens eine Entnahmevorrichtung (2, 3, 2', 3', 13, 14, 15, 16) und mindestens eine bereichsweise als Steigrohr ausgebildete Zuführleitung (2c, 3c, 2c', 3c', 13c) zur Entnahmevorrichtung (2, 3, 2', 3', 13, 14, 15, 16) aufweisen, über welche der Präkursor (6) der Entnahmevorrichtung (2, 3, 2', 3', 13, 14, 15, 16) des Beschichtungsmoduls zugeführt wird, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen (2, 3, 2', 3', 13, 14, 15, 16) an einen Vorratsbehälter (5) eines Präkursors (6) angeschlossen sind, jede Entnahmevorrichtung (2, 3, 2', 3', 13, 14, 15, 16) über eine einzelne Ringleitung (4, 17, 18, 19, 20) oder eine Mehrzahl an Entnahmevorrichtungen (2, 3, 2', 3', 13, 14, 15, 16) über eine gemeinsame Ringleitung (4) zur Rückführung des überschüssigen Präkursors (6) mit dem Vorratsbehälter (5) verbunden sind, in der Ringleitung (4) oder den Ringleitungen Mittel (7) zur Zuführung des Präkursors über die Ringleitung (4, 17, 18, 19, 20) zu der mindestens einen Entnahmevorrichtung (2, 3, 2', 3', 13, 14, 15, 16) vorgesehen sind und in der Ringleitung (4, 17, 18, 19, 20) im Bereich der Rückführung des Präkursors in den Vorratsbehälter Mittel (8a, 21, 22, 23, 24) zur Erzeugung eines hydrostatischen Drucks in der den Zuführleitungen (2c, 3c, 2c', 3c', 13c) der mindestens einen Entnahmevorrichtung vorgesehen sind.
  8. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Erzeugung eines hydrostatischen Drucks in den Zuführleitungen der mindestens einen Entnahmevorrichtung Drosselventile, Drosselblenden und/oder ein mit einem Steigrohr (8a) verbundener Überlauf (8) im Bereich der Rückführung der Ringleitung vorgesehen ist.
  9. Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass separate Rückführleitungen (2d, 3d, 2d', 3d') für den überschüssigen Präkursor von jeder Entnahmevorrichtung (2, 3, 2', 3', 13, 14, 15, 16) zum Vorratsbehälter (5) vorgesehen sind, welche optional in einer oder mehreren Sammelleitungen (9) zum Vorratsbehälter münden.
  10. Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitungen (2c', 3c') ein Bevorratungsreservoir (2e', 3e') für jede einzelne Entnahmevorrichtung (2', 3') aufweisen.
  11. Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bevorratungsreservoire (2e', 3e') der Entnahmevorrichtungen (2', 3') mit oder ohne Überlauf ausgebildet sind.
  12. Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Nachfüllbehälter (10) vorgesehen ist, welcher mit dem Vorratsbehälter (5) über eine Nachfüllleitung (12) und mindestens ein Nachfüllventil (11) verbunden ist.
  13. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5a) zur Bestimmung des Füllstandes des Präkursors (6) im Vorratsbehälter (5) und eine Steuerung vorgesehen sind, über welche das mindestens eine Nachfüllventil (11) zum Nachfüllen des Vorratsbehälters (5) ansteuerbar ist.
  14. Verwendung einer Beschichtungsvorrichtung insbesondere Plasmabeschichtungsvorrichtung nach einem der 7 bis 13 zur Plasmabeschichtung von Stückgut, Bändern, Metallbändern oder Stahlbändern.
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