DE102017221346A1 - Gas circuit filter for vacuum systems - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Verfahren zum Mindern einer Belastung durch Dämpfe und/oder Stäube von Einrichtungen für vakuumbasierte Beschichtungsverfahren sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Minderns einer Belastung durch Dämpfe und/oder Stäube von Einrichtungen für vakuumbasierte Beschichtungsverfahren vorgeschlagen.A method is proposed for reducing a load of vapors and / or dusts from devices for vacuum-based coating processes, as well as a device for carrying out the reduction of a load by vapors and / or dusts of devices for vacuum-based coating processes.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung geht von einer Anlage zum Betrieb eines vakuumbasierten Beschichtungsverfahrens aus. Als vakuumbasierte Beschichtungsverfahren werden beispielsweise physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD) in Industrie und Forschung intensiv genutzt. Bei der PVD und der CVD wird jeweils durch einen physikalischen beziehungsweise einen chemischen Prozess eine Gasphase aus einem Feststoff abgeschieden. Dies geschieht unter Vakuum in einer Vakuumkammer. Die Gasphase breitet sich in der Vakuumkammer aus, in der sich auch das zu beschichtende Objekt befindet. Die Beschichtung des zu beschichtenden Objektes findet durch eine chemische Reaktion (CVD) der Gasphase an der Oberfläche des zu beschichtenden Objektes oder durch Kondensation (PVD) an der Oberfläche des zu beschichtenden Objektes statt.The present invention is based on a plant for the operation of a vacuum-based coating process. As a vacuum-based coating process, for example, physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) are used extensively in industry and research. In PVD and CVD, a gas phase is separated from a solid by a physical or a chemical process. This is done under vacuum in a vacuum chamber. The gas phase spreads out in the vacuum chamber, in which the object to be coated is also located. The coating of the object to be coated takes place by a chemical reaction (CVD) of the gas phase on the surface of the object to be coated or by condensation (PVD) on the surface of the object to be coated.
Bei diesen Verfahren können Dämpfe und Stäube entstehen. Breiten diese sich aus, so kann das zu Problemen führen. Vakuumkammern und deren Einrichtungen, wie beispielsweise Vakuummessröhren oder Schwingquarze zum Bestimmen der Dicke aufgetragener Schichten, wachsen zu. Ferner werden die Oberflächen der zu beschichtenden Objekte vor, während oder nach dem Beschichtungsprozess kontaminiert. Die Dämpfe und Stäube führen zu Streuschichten, welche abplatzen können und beim Endprodukt zu Qualitätsproblemen führen.These processes can produce vapors and dusts. If they spread, it can lead to problems. Vacuum chambers and their equipment, such as vacuum gauges or quartz crystals for determining the thickness of applied layers, grow. Furthermore, the surfaces of the objects to be coated are contaminated before, during or after the coating process. The vapors and dusts lead to scattering layers, which can flake off and lead to quality problems in the end product.
Als Lösung für diese Probleme ist aus dem Stand der Technik das gezielte Einspeisen von inerten Schutzgasen, welche der Strömung der Dämpfe und Gase entgegengerichtet sind und diese an der Ausbreitung hindern sollen, bekannt. Allerdings ergeben sich damit massive Nachteile. So ist der Verbrauch von Schutzgasen hier sehr hoch. Ferner müssen Vakuumpumpen mit einer hohen Pumpleistung in Richtung der Atmosphäre installiert sein um das für den Beschichtungsprozess nötige Betriebsvakuum aufrecht zu halten. Je nach Betriebsvakuum werden sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Schutzgases benötigt, um trotz der geringen Stoßwahrscheinlichkeit der thermischen Diffusion der Dämpfe und Stäube entgegenzuwirken.As a solution to these problems is known from the prior art, the targeted feeding inert inert gases, which are opposite to the flow of vapors and gases and prevent them from spreading known. However, this results in massive disadvantages. So the consumption of protective gases is very high here. Furthermore, vacuum pumps having a high pumping capacity in the direction of the atmosphere must be installed in order to maintain the operating vacuum necessary for the coating process. Depending on the operating vacuum, very high flow velocities of the protective gas are required in order to counteract the thermal diffusion of the vapors and dusts despite the low impact probability.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, Dämpfe und Stäube an der Ausbreitung in Vakuumkammern einer Anlage für vakuumbasierten Beschichtungsverfahren zu hindern, welches extrem hohe Strömungsgeschwindigkeiten eines Schutzgases bei sehr geringem Schutzgasverbrauch bietet.It is therefore an object of the present invention to provide a method of preventing vapors and dusts from spreading in vacuum chambers of a vacuum-based coating process which provides extremely high flow rates of a shielding gas with very low inert gas consumption.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Mindern einer Belastung durch Dämpfe und/oder Stäube von Einrichtungen für vakuumbasierte Beschichtungsverfahren, wobei in der Einrichtung ein Betriebsvakuum erzeugt wird, wobei
- - in einem ersten Verfahrensschritt der Einrichtung ein Gas zugeführt wird, wobei
- - in einem zweiten Verfahrensschritt das Gas aus der Einrichtung abgeführt wird, wobei
- - in einem dritten Verfahrensschritt das aus der Einrichtung abgeführte Gas gereinigt und zum Zuführen in die Einrichtung wieder zur Verfügung gestellt wird, wobei
- - In a first step of the device, a gas is supplied, wherein
- - In a second process step, the gas is discharged from the device, wherein
- in a third process step, the gas discharged from the device is cleaned and made available again for feeding into the device, wherein
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das aus der Einrichtung abgeführte Gas während des dritten Verfahrensschritts gereinigt wird.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that the gas discharged from the device is cleaned during the third process step.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das aus der Einrichtung abgeführte Gas während des dritten Verfahrensschritts mit einem Zyklon-Abscheider und/oder einem Elektrofilter und/oder einem Tuchfilter und/oder einem flüssigkeitsbasierten Filter gereinigt wird. Mit dem Einsatz eines Zyklon-Abscheiders, eines Elektrofilters, eines Tuchfilters, eines flüssigkeitsbasierten Filter oder einer Kombination aus den genannten Filtern ist es möglich, die Dämpfe und/oder Stäube effektiv aus dem Gas herauszufiltern. Dabei wird anhand der Art der vorliegenden Dämpfe und/oder Stäube der Filter die Kombination aus Filtern zum Filtern des Gases ausgewählt, welche für die vorhandenen Dämpfe und/oder Stäube besonders effektiv einsetzbar ist. Vorstellbar ist eine Kombination aus Filtern, welche auf verschiedenen Filtermechanismen beruhen, sowie eine Kombination aus Filtern, welche auf dem gleichen Filtermechanismus beruhen, aber für verschiedene Partikelgrößen der Dämpfe und/oder Stäube ausgelegt sind.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the gas discharged from the device is cleaned during the third method step with a cyclone separator and / or an electrostatic filter and / or a cloth filter and / or a liquid-based filter. With the use of a cyclone separator, electrostatic precipitator, cloth filter, liquid based filter or a combination of these filters, it is possible to effectively filter the vapors and / or dusts out of the gas. In this case, the combination of filters for filtering the gas is selected based on the nature of the present vapors and / or dusts of the filter, which is particularly effective for the existing vapors and / or dusts. Conceivable is a combination of filters, which are based on different filter mechanisms, as well as a combination of filters, which are based on the same filter mechanism, but are designed for different particle sizes of vapors and / or dusts.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das aus der Einrichtung abgeführte Gas während des dritten Verfahrensschrittes durch einen Kondensator zur Verflüssigung kondensierbarer Gase geführt wird. Dieser kann beispielsweise eine große Oberfläche, welche auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunktes des zu kondensierenden Gases gekühlt wird, aufweisen. Denkbar wäre ein Rohr oder Rohrbündel, welches von flüssigem Stickstoff durchflossen wird. Ein kondensierbares Gas, wie beispielsweise Wasserdampf, Sauerstoff, Fluor, Chlor oder Argon, würde am Kondensator kondensieren und so der Einrichtung entzogen werden. Dies stellt ferner eine zusätzliche virtuelle Vakuumpumpe dar, welche zur gesamten Pumpleistung aller eingesetzter Vakuumpumpen beiträgt.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the gas discharged from the device during the third process step is passed through a condenser for liquefying condensable gases. This may, for example, a large surface, which is cooled to a temperature below the condensation point of the gas to be condensed, have. It would be conceivable a pipe or tube bundle, which is traversed by liquid nitrogen. A condensable gas, such as water vapor, oxygen, fluorine, chlorine or argon, would condense on the condenser and thus be removed from the device. This also represents an additional virtual vacuum pump, which contributes to the total pumping power of all the vacuum pumps used.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Gas ein inertes Schutzgas benutzt wird. Die Verwendung eines inerten Schutzgases ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass das zugeführte Gas nicht mit den in der Einrichtung zu beschichtenden Objekten, den in der Einrichtung beschichteten Objekten oder mit Komponenten der Einrichtung chemisch reagiert. Damit werden die Einrichtung gegen erhöhten Verschleiß und das zu beschichtende oder das beschichtete Objekt gegen ungewollte Veränderungen geschützt. Ferner wird damit eine chemische Reaktion zwischen den Dämpfen und/oder Stäuben und dem Gas unterbunden. Dies führt dazu, dass das Gas in der gleichen chemischen Zusammensetzung aus der Einrichtung ausgeleitet wird, wie es eingeleitet wurde und damit gleichwertig zum erneuten Einleiten zur Verfügung steht.According to a further preferred embodiment of the present invention it is provided that an inert protective gas is used as the gas. The use of an inert protective gas advantageously makes it possible that the supplied gas does not react chemically with the objects to be coated in the device, the objects coated in the device or with components of the device. Thus, the device against increased wear and the coated or coated object are protected against unwanted changes. Furthermore, it prevents a chemical reaction between the vapors and / or dusts and the gas. This results in the gas being discharged from the device in the same chemical composition as it was initiated and thus being equally available for reintroduction.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass für den ersten Verfahrensschritt und für den zweiten Verfahrensschritt mindestens eine Wälzkolbenpumpe benutzt wird. Mit einer Wälzkolbenpumpe, auch unter der Bezeichnung Rootspumpe bekannt, können aufgrund der fehlenden inneren Verdichtung nur sehr geringe Druckdifferenzen (typischerweise 80 mbar) erzeugt werden. Allerdings können mit ihr große Pumpvolumina gepumpt werden. Damit können mit einer Wälzkolbenpumpe extrem hohe Strömungsgeschwindigkeiten beim Zu- und Abführen des Gases in beziehungsweise aus der Einrichtung erzeugt und so Dämpfe und/oder Stäube in ihrer Ausbreitung effektiv beeinflusst werden. Vorstellbar ist, dass zur Erhöhung der erzeugten Druckdifferenz eine Kombination von in Serie geschalteter Wälzkolbenpumpen benutzt wird. Zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit oder Redundanz der Einrichtung respektive Anlage können Wälzkolbenpumpen auch parallel betrieben werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit je nach Betriebszustand deren Drehzahl jeweils mit Frequenzumrichtern zu steuern.According to another preferred embodiment of the present invention, it is provided that at least one Roots pump is used for the first method step and for the second method step. With a Roots pump, also known as Roots pump, only very small pressure differences (typically 80 mbar) can be generated due to the lack of internal compression. However, large pump volumes can be pumped with it. Thus, with a Roots pump extremely high flow velocities can be generated in the supply and removal of the gas in or out of the device and thus vapors and / or dusts are effectively influenced in their spread. It is conceivable that a combination of series connected Roots pumps is used to increase the generated pressure difference. To increase the flow velocity or redundancy of the device or system Roots pumps can also be operated in parallel. Depending on the operating status, it is also possible to control their speed with frequency inverters.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das der Einrichtung zugeführte Gas auf Kontamination untersucht wird. Eine Untersuchung des der Einrichtung zugeführten Gases dient zur Kontrolle der Funktion der im Gaskreislauf vorhandenen Komponenten, insbesondere der Kontrolle der Funktion einer Pumpe des Gaskreislaufs und der Funktion eines Filters. Denkbar ist beispielsweise, dass die Pumpe im Betrieb Öl an das Gas abgibt. Dies würde zu einer Kontamination der Einrichtung führen und würde so erkannt werden. Ferner könnte durch Detektion von Kontamination des zugeführten Gases der Ausfall von Filtern im Gaskreislauf erkannt werden. Denkbar ist zudem die Kontrolle des Drucks des zugeführten Gases und der Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Gases. Beides ließe Rückschlüsse auf die Funktion einer im Gaskreislauf eingesetzten Pumpe zu.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the gas supplied to the device is examined for contamination. Examination of the gas supplied to the device serves to control the function of the components present in the gas circuit, in particular the control of the function of a pump of the gas circuit and the function of a filter. It is conceivable, for example, that the pump delivers oil to the gas during operation. This would lead to a contamination of the device and would be recognized. Furthermore, the failure of filters in the gas circulation could be detected by detecting contamination of the supplied gas. It is also conceivable to control the pressure of the supplied gas and the flow rate of the supplied gas. Both would allow conclusions about the function of a pump used in the gas cycle.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das aus der Einrichtung abgeführte Gas auf Kontamination untersucht wird. Eine Untersuchung des aus der Einrichtung abgeführten Gases auf Kontamination erlaubt Rückschlüsse auf atmosphärische Gegebenheiten in der Einrichtung. So gibt eine chemische Analyse der Kontamination des abgeführten Gases Aufschluss über die stoffliche Zusammensetzung der mit dem Gas aus der Einrichtung abgeführten Dämpfe und/oder Stäube. Ferner ist das Verhältnis von abgeführter Kontamination und abgeführtem Gas ein Indikator für die Effektivität des Abführens von Dämpfen und/oder Stäuben aus der Einrichtung oder ein Indikator für die Menge der in der Einrichtung vorhandenen Dämpfe und/oder Stäube und damit für den in der Einrichtung respektive Anlage durchgeführten Prozess selber. Denkbar ist zudem die Kontrolle des Drucks des abgeführten Gases und der Strömungsgeschwindigkeit des abgeführten Gases. Beides ließe Rückschlüsse auf die Funktion einer im Gaskreislauf eingesetzten Pumpe zu.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the gas discharged from the device is examined for contamination. An examination of the gas discharged from the device for contamination allows conclusions to be drawn atmospheric conditions in the facility. Thus, a chemical analysis of the contamination of the discharged gas provides information about the material composition of the vapors and / or dusts discharged with the gas from the device. Furthermore, the ratio of discharged contamination and discharged gas is an indicator of the effectiveness of the removal of vapors and / or dusts from the device or an indicator of the amount of existing in the device vapors and / or dusts and thus for in the device respectively Plant performed process itself. It is also conceivable to control the pressure of the discharged gas and the flow rate of the discharged gas. Both would allow conclusions about the function of a pump used in the gas cycle.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Vakuumpumpe zur Aufrechterhaltung des Betriebsvakuums und/oder zum Absaugen von Teilen des in die Einrichtung eingeleiteten Gases geregelt wird. Damit wird sichergestellt, dass das für das Beschichtungsverfahren richtige Betriebsvakuum eingestellt ist. Dies könnte eine zum Erzeugen des Betriebsvakuums vorhandene Vorpumpe, wie beispielsweise eine Drehschieber, eine Flüssigkeitsring- oder eine Membranpumpe, oder eine zum Erzeugen des Betriebsvakuums vorhandene Turbomolekularpumpe sein. Denkbar wäre auch, die zum Erzeugen des Betriebsvakuums vorhandenen Pumpen abzuschiebern und eine zusätzliche Vakuumpumpe einzusetzen. Denkbar wäre ferner ein Regelkreis von Vakuumpumpe und einer Vakuummessröhre in der Einrichtung.According to a further preferred embodiment of the present invention it is provided that at least one vacuum pump for maintaining the operating vacuum and / or for sucking off parts of the gas introduced into the device is regulated. This ensures that the correct operating vacuum for the coating process is set. This could be a pre-pump, such as a rotary valve, a liquid ring or a diaphragm pump, or a turbomolecular pump to generate the operating vacuum. It would also be conceivable to expel the pumps available for generating the operating vacuum and to use an additional vacuum pump. Also conceivable would be a loop of vacuum pump and a vacuum gauge in the device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass während des zyklischen Durchlaufens des ersten Verfahrensschritts, des zweiten Verfahrensschritts und des dritten Verfahrensschritts weiterhin zusätzliches Gas in die Einrichtung eingeleitet wird. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Aufrechterhaltung der Menge an im Gaskreislauf vorhandenem Gas auch bei einer vorhandenen Leckage des Gaskreislaufs. Gas kann dem Gaskreislauf beispielsweise durch undichte Stellen im Gaskreislauf, durch Herausfiltern des Gases oder durch Abpumpen des Gases aus dem Gaskreislauf entzogen werden. Alternativ kann durch Leckagen oder aus dem Prozess beispielsweise das Inertgas mit Fremdgasen verunreinigt werden, welche vom Filtersystem nicht erfasst werden. Wird nun dauerhaft dem Gaskreislauf Gas in der Menge zugeführt in der Gas aus dem Gaskreislauf entzogen wird, so ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass über die Zeit eine Verunreinigung des Gases vermieden wird. Denkbar ist zudem ein Regelkreis, welcher anhand der Kontamination des zugeführten Gases die Leckage des Gaskreislaufs und das Zuführen neuen Gases regelt.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that during the cyclic passage of the first method step, the second method step and the third method step additional gas is further introduced into the device. This advantageously makes it possible to maintain the amount of gas present in the gas circulation even if there is a leakage in the gas circulation. Gas can be withdrawn from the gas cycle, for example due to leaks in the gas cycle, by filtering out the gas or by pumping out the gas from the gas cycle. Alternatively, by leaks or from the process, for example, the inert gas can be contaminated with foreign gases, which are not detected by the filter system. If gas is then continuously supplied to the gas cycle in the amount in which gas is withdrawn from the gas circulation, it is advantageously obtained that contamination of the gas over time is avoided. It is also conceivable a control loop, which regulates the leakage of the gas cycle and the supply of new gas based on the contamination of the supplied gas.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Durchführen vakuumbasierter Beschichtungsverfahren, aufweisend eine Einrichtung, eine oder mehrere Vakuumkammern, einen oder mehrere Gaseinlässe, einen oder mehrere Gasauslässe, einen oder mehrere Gasvorläufe und einen oder mehrere Gasrückläufe, wobei die Gasvorläufe zusammen mit den Vakuumkammern und den Gasrückläufen einen Gaskreislauf bilden. Die Vorrichtung ermöglicht, vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren durchzuführen und dabei über einen Gaskreislauf Gas durch die Einrichtung zu leiten, so dass die Ausbreitung von Dämpfen und/oder Stäuben in der Einrichtung kontrolliert werden kann. Der Gaskreislauf ist dabei so gestaltet, dass die in einer Prozesskammer der Einrichtung entstehenden Dämpfe und/oder Stäube von einem Gas, welches durch den Gaskreislauf geleitet wird, aus der Einrichtung ausgeleitet werden. Vorzugsweise umfasst der Gaskreislauf eine Pumpe zum Transport des Gases durch den Gaskreislauf.Another object of the present invention to achieve the object is a device for performing vacuum-based coating method, comprising means, one or more vacuum chambers, one or more gas inlets, one or more gas outlets, one or more gas flows and one or more gas returns, wherein the gas precursors together with the vacuum chambers and the gas recirculations form a gas circulation. The device enables vacuum-based coating to be carried out while passing gas through the device through a gas loop so that the spread of vapors and / or dusts in the device can be controlled. The gas cycle is designed so that the resulting in a process chamber of the device vapors and / or dusts are discharged from a gas which is passed through the gas cycle, from the device. Preferably, the gas cycle comprises a pump for transporting the gas through the gas cycle.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vakuumkammern und die optionalen Schleusenkammern in Reihe miteinander verbunden sind und optional mit einer oder mehreren weiteren Schleusenkammern in Reihe verbunden sind. Damit ist es möglich, ein zu beschichtendes Objekt in einer ersten Vakuumkammer beispielsweise auf einen Probenteller oder ein Förderband zu montieren oder vorzubehandeln und dann in eine zweite Vakuumkammer zu transportieren. Die zweite Vakuumkammer könnte eine Prozesskammer sein, in der der Beschichtungsprozess stattfindet. Nach dem Beschichten ist es möglich, das beschichtete Objekt in eine dritte Vakuumkammer zum weiteren Behandeln zu transportieren. Dabei wird das Vakuum nicht gebrochen. Dies verringert in vorteilhafter Weise Kontamination des zu beschichtenden Objektes.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that the vacuum chambers and the optional lock chambers are connected in series with each other and optionally connected in series with one or more other lock chambers. This makes it possible to mount or pretreat an object to be coated in a first vacuum chamber, for example on a sample tray or a conveyor belt and then to transport it into a second vacuum chamber. The second vacuum chamber could be a process chamber in which the coating process takes place. After coating, it is possible to transport the coated object into a third vacuum chamber for further processing. The vacuum is not broken. This advantageously reduces contamination of the object to be coated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vakuumkammern mit Vakuumflanschen und die optionalen Schleusenkammern an die Vakuumkammern mit Vakuumflanschen verbunden sind. Dies ermöglicht eine sichere und stabile konstruktive Ausführung, vor allem aber erhöhte Strömungswiederstände gegen die thermische Diffusion der Dämpfe und/oder Stäube bei einer erhöhten und gerichteten Strömung des Gasflusses. Denkbar ist, dass die Vakuumflansche gezielt verlängert werden, um den oben beschriebenen Effekt zu verstärken.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that the vacuum chambers with vacuum flanges and the optional lock chambers are connected to the vacuum chambers with vacuum flanges. This allows a safe and stable structural design, but above all increased flow resistance to the thermal diffusion of vapors and / or dusts in an increased and directed flow of the gas flow. It is conceivable that the vacuum flanges are specifically extended to enhance the effect described above.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vakuumkammern gegeneinander vakuumdicht abriegelbar sind. Dies ermöglicht es, zum Beispiel für den Zweck der Wartung, in einer Vakuumkammer das Vakuum zu brechen, während eine andere Vakuumkammer evakuiert bleibt.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the vacuum chambers can be sealed off from each other in a vacuum-tight manner. This makes it possible, for example for the purpose of maintenance, in a vacuum chamber breaking the vacuum while another vacuum chamber remains evacuated.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass sich beiderseits der Vakuumkammern Schleusenkammern anschließen, so dass bandförmiges Material als zu beschichtendes Objekt kontinuierlich durch die Vorrichtung respektive Anlage geführt werden kann.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that lock chambers adjoin each other on both sides of the vacuum chambers, so that strip-shaped material can be continuously guided through the device or installation as an object to be coated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im Gaskreislauf mindestens eine Wälzkolbenpumpe eingebaut ist. Wälzkolbenpumpe, auch unter der Bezeichnung Rootspumpe bekannt, können aufgrund der fehlenden inneren Verdichtung nur sehr geringe Druckdifferenzen (typischerweise 80 mbar) erzeugen. Allerdings können sie große Pumpvolumina pumpen. Damit können Wälzkolbenpumpen extrem hohe Strömungsgeschwindigkeiten beim Zu- und Abführen des Gases in beziehungsweise aus der Einrichtung erzeugen und so Dämpfe und/oder Stäube in ihrer Ausbreitung effektiv beeinflussen. Vorstellbar ist, dass zur Erhöhung der erzeugten Druckdifferenz eine Kombination von in Serie geschalteter Wälzkolbenpumpen im Gaskreislauf verbaut ist. Zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit oder Redundanz der Vorrichtung respektive Anlage können Wälzkolbenpumpen auch parallel betrieben werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit je nach Betriebszustand deren Drehzahl jeweils mit Frequenzumrichtern zu steuern.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that at least one Roots pump is installed in the gas circulation. Roots pump, also known as the Roots pump, can produce only very small pressure differences (typically 80 mbar) due to the lack of internal compression. However, they can pump large pump volumes. Thus, Roots pumps can generate extremely high flow velocities in the supply and removal of the gas in or out of the device and thus effectively influence the expansion of vapors and / or dusts. It is conceivable that a combination of series-connected Roots pumps is installed in the gas circulation to increase the generated pressure difference. To increase the flow velocity or redundancy of the device or system Roots pumps can also be operated in parallel. Depending on the operating status, it is also possible to control their speed with frequency inverters.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass am Gasrücklauf ein Zyklon-Abscheider und/oder ein Elektrofilter und/oder ein Tuchfilter und/oder ein flüssigkeitsbasierter Filter zum Durchleiten eines Gases angebracht ist. Der Einsatz eines Zyklon-Abscheiders, eines Elektrofilters, eines Tuchfilters, eines flüssigkeitsbasierten Filter oder einer Kombination aus den genannten Filtern ermöglicht es, die Dämpfe und/oder Stäube effektiv aus dem Gas herauszufiltern. Denkbar ist, dass eine, anhand der Art der vorliegenden Dämpfe und/oder Stäube ausgewählte, Kombination aus Filtern zum Filtern des Gases angebracht ist. Vorstellbar ist eine Kombination aus Filtern, welche auf verschiedenen Filtermechanismen beruhen, sowie eine Kombination aus Filtern, welche auf dem gleichen Filtermechanismus beruhen, aber für verschiedene Partikelgrößen der Dämpfe und Stäube ausgelegt sind.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that a cyclone separator and / or an electrostatic precipitator and / or a cloth filter and / or a liquid-based filter for passing a gas is attached to the gas return. The use of a cyclone separator, an electrostatic precipitator, a cloth filter, a liquid-based filter or a combination of said filters makes it possible to effectively filter out the vapors and / or dusts from the gas. It is conceivable that a combination of filters for filtering the gas is selected, selected on the basis of the type of vapors and / or dusts present. Conceivable is a combination of filters, which are based on different filter mechanisms, as well as a combination of filters, which are based on the same filter mechanism, but are designed for different particle sizes of vapors and dusts.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass am Gasrücklauf ein Kondensator zur Verflüssigung kondensierbarer Gase zum Durchleiten eines Gases angebracht ist. Dieser kann beispielsweise eine große Oberfläche, welche auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunktes des zu kondensierenden Gases gekühlt wird, aufweisen. Denkbar wäre es, ein Rohr oder Rohrbündel, welches von flüssigem Stickstoff durchflossen wird zu verbauen. Ein kondensierbares Gas kondensiert am Kondensator und wird so der Einrichtung entzogen. Das Kondensat kann für den Dauerbetrieb vorzugsweise entweder in flüssiger Form abgepumpt oder fest zyklisch, z.B. durch den Wechselbetrieb zweier Kondensatoren, abgereinigt werden.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that a condenser for liquefying condensable gases for the passage of a gas is attached to the gas return. This may, for example, a large surface, which is cooled to a temperature below the condensation point of the gas to be condensed, have. It would be conceivable, a pipe or tube bundle, which is traversed by liquid nitrogen to obstruct. A condensable gas condenses on the condenser and is thus removed from the device. The condensate may preferably be pumped off for continuous operation either in liquid form or fixedly cycled, e.g. be cleaned by the alternating operation of two capacitors.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Die Zeichnung illustriert dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawing, as well as from the following description of preferred embodiments with reference to the drawing. The drawing illustrates only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the essential inventive idea.
Figurenlistelist of figures
-
1 zeigt das Grundprinzip des Verfahrens zum Herausfiltern von Dämpfen und/oder Stäuben aus Einrichtungen für vakuumbasierte Beschichtungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und1 shows the basic principle of the method for filtering out vapors and / or dusts from devices for vacuum-based coating method according to an exemplary embodiment of the present invention and -
2 zeigt das Grundprinzip des Verfahrens zum Herausfiltern von Dämpfen und/oder Stäuben aus Einrichtungen für vakuumbasierte Beschichtungsverfahren gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.2 shows the basic principle of the method for filtering out vapors and / or dusts from devices for vacuum-based coating method according to another exemplary embodiment of the present invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- EinrichtungFacility
- 22
- Vakuumkammervacuum chamber
- 2'2 '
- Vakuumkammervacuum chamber
- 2''2 ''
- Vakuumkammervacuum chamber
- 33
- Vakuumflanschvacuum flange
- 3'3 '
- Vakuumflanschvacuum flange
- 44
- Gasvorlaufgas flow
- 55
- GasrücklaufGas return
- 66
- Filterfilter
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- WälzkolbenpumpeRoots
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