DE102017223778B4 - Barometric liquid locks and methods for the continuous infeed or outfeed of material strips - Google Patents

Barometric liquid locks and methods for the continuous infeed or outfeed of material strips Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum kontinuierlichen Einschleusen oder Ausschleusen von Materialbändern (7) in Vakuumanlagen, wobei die Vorrichtung eine Schleusenstufe (1) aufweist,
wobei die Schleusenstufe einen Siphon (20) aufweist,
wobei der Siphon (20) in der durch die Vertikale und die Horizontale aufgespannten Ebene eine Kehre (2) aufweist,
wobei die Kehre (2) so platziert ist, dass das Materialband (7) vor dem Durchlaufen der Kehre (2) eine Bewegungskomponente nach unten besitzt und dass das Materialband (7) nach dem Durchlaufen der Kehre (2) eine Bewegungskomponente nach oben besitzt,
wobei die Kehre (2) mit einer Flüssigkeit (3) gefüllt ist,
wobei der Siphon (20) einen Verbindungsbereich (40) aufweist,
wobei der Siphon (20) einen ersten Bereich (4) der Vorrichtung mit einem zweiten Bereich (4') der Vorrichtung verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Hintereinanderreihung einer Mehrzahl von Schleusenstufen (1) aufweist.

Figure DE102017223778B4_0000
Device for continuously introducing or discharging material strips (7) in vacuum systems, the device having a lock stage (1),
wherein the sluice stage has a siphon (20),
wherein the siphon (20) has a turn (2) in the plane spanned by the vertical and the horizontal,
wherein the turn (2) is placed in such a way that the material strip (7) has a downward movement component before passing through the turn (2) and that the material strip (7) has an upward movement component after passing through the turn (2),
wherein the turn (2) is filled with a liquid (3),
wherein the siphon (20) has a connection area (40),
the siphon (20) connecting a first portion (4) of the device to a second portion (4') of the device,
characterized in that the device has a series of a plurality of lock stages (1).
Figure DE102017223778B4_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Schleusenvorrichtung für Materialbänder in Vakuumkammern zur Behandlung der Materialbänder im Vakuum. Das Ein- und Ausschleusen von Materialbändern, zumeist in Form von Spulen aufgewickelt, ist arbeits-, zeit- und energieintensiv. Für den Schleusenvorgang muss das Vakuum an der Vakuumkammer gebrochen und anschließend die Vakuumkammer erneut evakuiert werden. Zudem ist es insbesondere bei der Verarbeitung von Metallbändern wünschenswert, diese kontinuierlich zu behandeln und so Verschnitt am Anfang und am Ende zu verhindern und die Verarbeitungsprozesse langzeitstabil betreiben zu können.The present invention is based on a lock device for material strips in vacuum chambers for treating the material strips in a vacuum. The loading and unloading of material strips, usually wound up in the form of coils, is labour-, time- and energy-intensive. For the lock process, the vacuum in the vacuum chamber must be broken and then the vacuum chamber must be evacuated again. In addition, it is particularly desirable when processing metal strips to treat them continuously and thus prevent waste at the beginning and end and to be able to operate the processing processes with long-term stability.

Stand der Technik sind hierzu unterschiedliche Schleusenkonzepte, welche aber alle auf Kombinationen aus Rollen, Dichtelementen und kalkuliert akzeptierten Leckagen und Strömungswiderständen beruhen. EP 2 132 354 A1 offenbart ein konventionelles Schleusenkonzept. Gemein sind ihnen somit Undichtigkeiten, welche permanent durch eine Vielzahl von energie- und wartungsintensiven Vakuumpumpen kompensiert werden müssen. Sowohl bei Bandbreiten- als auch bei Dickenänderungen des durchgesetzten Materials müssen die Schleusen aufwendig angepasst oder Undichtigkeiten durch zusätzliche weitere Pumpleistung kompensiert werden. Zudem bedeutet der vielfache, teilweise mit Druck beaufschlagte Rollenkontakt in einer Schleuse Probleme für die Produktqualität.The state of the art for this are different lock concepts, which are all based on combinations of rollers, sealing elements and calculated, accepted leaks and flow resistances. EP 2 132 354 A1 discloses a conventional lock concept. They all have leaks in common, which have to be permanently compensated for by a large number of energy-intensive and maintenance-intensive vacuum pumps. Both in the case of changes in the bandwidth and in the thickness of the material that is pushed through, the locks have to be adjusted at great expense or leaks have to be compensated for by additional additional pumping power. In addition, the multiple, partially pressurized roller contact in a lock means problems for the product quality.

Hierzu sind aus der DE 10 2004 008 492 A1 und der WO 00/56949 A1 Verfahren bekannt, bei denen ein Metallband bei einem Übergang zwischen zwei Bereichen verschiedenen Drucks durch ein flüssiges Medium geleitet wird. Weiterhin ist aus der DE 100 52 096 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem ein Band durch einen Beschichtungsbehälter geführt wird.For this are from the DE 10 2004 008 492 A1 and the WO 00/56949 A1 Methods are known in which a metal strip is passed through a liquid medium at a transition between two areas of different pressure. Furthermore, from the DE 100 52 096 A1 a method is known in which a strip is passed through a coating container.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Schleusen von Materialbändern in Vakuumkammern bereitzustellen, welche nach der Evakuierung der Vakuumkammer nur noch wenig oder gar kein weiteres Vakuumpumpen nötig werden lässt, welche unabhängig von Banddicken und/oder Bandbreiten der Materialbandes arbeitet und welche nur wenige einseitige Rollenkontakte des Materialbandes benötigt. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Der Siphon weist eine, vorzugsweise U-förmige, Kehre und einen Verbindungsbereich auf. Der Verbindungsbereich schließt sich der Kehre auf einer Seite der Kehre an und ist vorzugsweise senkrecht nach oben ausgerichtet. Die Kehre ist mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gefüllt. Denkbar wäre hier auch eine andere Flüssigkeit wie eine Säure, vorzugsweise Salzsäure, oder ein Öl. Der Siphon verbindet einen ersten Bereich mit einem zweiten Bereich. Dadurch, dass die Kehre mit der Flüssigkeit gefüllt ist, ist der erste Bereich vom zweiten Bereich durch den Siphon gasdicht abgetrennt. Ein Materialband kann durch den Siphon vom ersten Bereich in den zweiten Bereich geführt werden.It is therefore an object of the present invention to provide a device for the continuous transfer of material strips into vacuum chambers, which after the evacuation of the vacuum chamber requires little or no further vacuum pumping, which works independently of strip thicknesses and/or strip widths of the material strip and which only a few one-sided roller contacts of the material strip are required. This object is achieved by a device according to claim 1. The siphon has a preferably U-shaped turn and a connecting area. The connection area follows the turn on one side of the turn and is preferably oriented vertically upwards. The turn is filled with a liquid, preferably water. Another liquid such as an acid, preferably hydrochloric acid, or an oil would also be conceivable here. The siphon connects a first area to a second area. Because the turn is filled with the liquid, the first area is separated from the second area by the siphon in a gas-tight manner. A strip of material can be passed through the siphon from the first area to the second area.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous configurations and developments of the invention can be found in the subclaims and the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Siphon die einzige durchlässige Verbindung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ist. Damit wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass kein Gasaustausch zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich stattfinden kann und so die Pumpleistung nach der Evakuierung des zweiten Bereiches mindestens deutlich reduziert werden kann.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the siphon is the only permeable connection between the first area and the second area. This ensures in an advantageous manner that no gas exchange can take place between the first area and the second area and the pump capacity can thus be at least significantly reduced after the evacuation of the second area.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Bereich eine Vakuumpumpe aufweist. Damit kann im zweiten Bereich der Druck abgesenkt werden. Denkbar sind hier Druckabsenkungen auf den Bereich des Grobvakuums, also etwa 300 mbar bis 1 mbar. Wird im zweiten Bereich der Druck abgesenkt, so drückt der Luftdruck im ersten Bereich auf die Oberfläche der Flüssigkeit im Siphon, so dass diese auf der Seite des ersten Bereiches absinkt und auf der Seite des zweiten Bereiches im Verbindungsbereich ansteigt. Im Verbindungsbereich entsteht eine Flüssigkeitssäule, welche so hoch ausgebildet ist, dass ihr hydrostatischer Druck den Druck auf die Oberfläche der Flüssigkeit auf der Seite des ersten Bereiches ausgleicht. Ist ein Betriebsvakuum im zweiten Bereich erreicht, bleibt dieser Zustand bestehen. Die Vakuumpumpe kann ausgeschaltet werden und durch den Siphon kann dem zweiten Bereich kontinuierlich ein Materialband aus dem ersten Bereich zugeführt werden. Die Steighöhe der Flüssigkeitssäule hängt von der Dichte der verwendeten Flüssigkeit und von der Druckdifferenz zwischen erstem und zweitem Bereich ab. Bei einem Druckunterschied von 1 bar und der Verwendung von Wasser als Flüssigkeit wäre die Steighöhe der Flüssigkeitssäule circa 10 m, bei einem Druckunterschied von 1 bar und der Verwendung von Quecksilber als Flüssigkeit wäre die Steighöhe der Flüssigkeitssäule 733 mm. Der mit der Vorrichtung erreichbare Enddruck im zweiten Bereich entspricht dem Partialdampfdruck der eingesetzten Flüssigkeit. Wird dieser erreicht, beginnt die Flüssigkeit im zweiten Bereich zu kochen und bei einer weiteren Evakuierung würde nur noch der Dampf der kochenden Flüssigkeit abgepumpt. Setzt man als Flüssigkeit Wasser bei Raumtemperatur ein, so liegt der Partialdampfdruck bei 33 mbar.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the second region has a vacuum pump. The pressure can thus be reduced in the second area. Conceivable here are pressure reductions to the range of rough vacuum, ie about 300 mbar to 1 mbar. If the pressure in the second area is reduced, the air pressure in the first area presses on the surface of the liquid in the siphon, so that it falls on the first area side and rises on the second area side in the connection area. A liquid column is created in the connection area, which is formed so high that its hydrostatic pressure balances the pressure on the surface of the liquid on the side of the first area. If an operating vacuum is reached in the second area, this condition remains. The vacuum pump can be switched off and a strip of material from the first area can be fed continuously through the siphon to the second area. The rise in height of the liquid column depends on the density of the liquid used and on the pressure difference between the first and second areas. With a pressure difference of 1 bar and the use of water as the liquid, the rise in the liquid column would be approximately 10 m, with a pressure difference of 1 bar and the use of mercury as the liquid, the rise in the liquid column would be 733 mm. The final pressure that can be achieved with the device in the second The range corresponds to the partial vapor pressure of the liquid used. When this is reached, the liquid begins to boil in the second area and if evacuation continues, only the vapor of the boiling liquid would be pumped out. If the liquid used is water at room temperature, the partial vapor pressure is 33 mbar.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Siphon eine Umlenkeinrichtung zum Umlenken des Materialbandes in der Kehre aufweist. Damit kann das Materialband im Umkehrpunkt der Kehre des Siphons in seiner Laufrichtung umgelenkt werden. Denkbar ist hier die Verwendung einer Umlenkrolle. Denkbar ist, dass die Umlenkrolle angetrieben ist und so Abrieb des Materialbandes verhindert. Weiterhin ist denkbar, dass die Umlenkrolle mit einem Profil versehen ist, durch das Flüssigkeit zwischen Materialband und Rolle vorteilhaft abgeführt werden kann.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the siphon has a deflection device for deflecting the material strip in the turn. In this way, the material strip can be deflected in its running direction at the reversal point of the turn of the siphon. The use of a deflection roller is conceivable here. It is conceivable that the deflection roller is driven and thus prevents abrasion of the material strip. Furthermore, it is conceivable that the deflection roller is provided with a profile through which the liquid between the material strip and the roller can advantageously be discharged.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Umlenkrolle nur teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht ist und so den inneren Teil der Kehre bildet. Damit wäre es in vorteilhafter Weise möglich, die Umlenkrolle außerhalb der Flüssigkeit aufzuhängen. Der obere Teil der Umlenkrolle würde so eine Zwischenwand zwischen erstem Bereich und dem Verbindungsbereich oder dem zweiten Bereich bilden. Denkbar ist eine Abdichtung eines entstehenden Durchgangs zwischen dem ersten Bereich und dem Verbindungsbereich oder dem zweiten Bereich am oberen Teil der Umlenkrolle und seitlich vakuumseitig der Aufhängung durch eine oder mehrere Schaberleisten. Leichte Undichtigkeiten dieser bevorzugten Ausführungsform könnten durch Vakuumpumpen im zweiten Bereich kompensiert werden.It is preferably provided that the deflection roller is only partially immersed in the liquid and thus forms the inner part of the turn. It would thus be possible in an advantageous manner to hang the deflection roller outside of the liquid. The upper part of the deflection roller would thus form an intermediate wall between the first area and the connection area or the second area. It is conceivable to seal a passage that is created between the first area and the connecting area or the second area on the upper part of the deflection roller and on the vacuum side of the suspension by one or more scraper strips. Slight leaks in this preferred embodiment could be compensated for by vacuum pumps in the second area.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Umlenkeinrichtung eine halbkreisförmige Fläche ist, wobei die halbkreisförmige Fläche Bohrungen aufweist. Denkbar ist, dass innerhalb der halbkreisförmigen Fläche eine Pumpe zum Pumpen der Flüssigkeit verbaut ist. Diese Pumpe ist mit den Bohrungen in der halbkreisförmigen Fläche so verbunden, dass sie die Flüssigkeit durch die Bohrungen mit leichtem Überdruck in die Kehre gegen das Materialband drückt und so ein Flüssigkeitspolster zwischen der halbkreisförmigen Fläche und dem Materialband entsteht. Damit ist es möglich, das Materialband ohne Kontakt mit einer festen Oberfläche in seiner Richtung umzukehren. So können Beschädigungen oder Abrieb am Materialband vermieden werden.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the deflection device is a semi-circular surface, the semi-circular surface having bores. It is conceivable that a pump for pumping the liquid is installed within the semicircular area. This pump is connected to the bores in the semi-circular surface in such a way that it presses the liquid through the bores with slight overpressure into the turn against the material strip, thus creating a liquid cushion between the semi-circular surface and the material strip. This makes it possible to reverse the direction of the strip of material without contacting a solid surface. In this way, damage or abrasion on the material strip can be avoided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in Durchlaufrichtung des Materialbandes nach dem Siphon Abquetschrollen/Abquetschwalzen angebracht sind. Am Materialband haftende Flüssigkeit aus dem flüssigkeitsgefüllten Bereich des Siphons könnte Einfluss auf den Verarbeitungsprozess haben, welcher am Materialband ausgeführt wird. Abquetschwalzen dienen hier dem Entfernen von makroskopischen Flüssigkeitsrückständen auf dem Materialband.According to a further preferred embodiment of the present invention, provision is made for squeezing rollers/squeezing rollers to be fitted downstream of the siphon in the direction of passage of the material strip. Liquid adhering to the material strip from the liquid-filled area of the siphon could affect the processing that is carried out on the material strip. Squeeze rollers are used here to remove macroscopic liquid residues on the material strip.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Siphon einen mit der Flüssigkeit gefüllten Ausgleichsbehälter aufweist. Herrscht im zweiten Bereich ein Druck, welcher niedriger ist als der Druck im ersten Bereich, so bildet sich eine Flüssigkeitssäule im Verbindungsbereich aus. Durch das Ansteigen des Flüssigkeitspegels auf der Seite des zweiten Bereiches wird der Seite des ersten Bereiches Flüssigkeit entzogen, was zu einem Absinken des Flüssigkeitspegels auf dieser Seite führt. Um zu verhindern, dass der Flüssigkeitspegel bei Druckschwankungen zu stark schwankt oder gar unter das untere Niveau der Kehre fällt und damit Luft in den zweiten Bereich eingesogen wird, ist am Siphon auf der Seite des ersten Bereiches ein Ausgleichsbehälter angebracht, welcher ein Flüssigkeitsreservoir ist. Wird der zweite Bereich belüftet, kann dieser Ausgleichsbehälter ebenfalls das Volumen der Flüssigkeitssäule des Verbindungsbereichs aufnehmen. So werden Schwankungen des Flüssigkeitspegels auf der Seite des ersten Bereiches vorteilhaft minimiert.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the siphon has an equalizing tank filled with the liquid. If the pressure in the second area is lower than the pressure in the first area, a liquid column forms in the connection area. As the liquid level rises on the second region side, liquid is withdrawn from the first region side, causing the liquid level on that side to fall. In order to prevent the liquid level from fluctuating too much in the event of pressure fluctuations or even falling below the lower level of the turn and thus air being sucked into the second area, a compensating tank, which is a liquid reservoir, is attached to the siphon on the side of the first area. If the second area is aerated, this expansion tank can also absorb the volume of the liquid column of the connection area. In this way, fluctuations in the liquid level on the side of the first region are advantageously minimized.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Siphon eine Vorrichtung zum Regeln der Temperatur der Flüssigkeit aufweist. Das mögliche Endvakuum im zweiten Bereich ist abhängig vom Partialdampfdruck der Flüssigkeit, welcher wiederum abhängig ist von der Temperatur der Flüssigkeit. Weist beispielsweise Wasser bei Raumtemperatur einen Partialdampfdruck von 33 mbar auf, so liegt dieser bei 0°C noch bei 10 mbar. Mit einer Kühlung der Flüssigkeit lässt sich so in vorteilhafter Weise das mögliche Endvakuum im zweiten Bereich verbessern. Denkbar wäre aber auch ein Heizen der Flüssigkeit, um beispielsweise chemische Prozesse zwischen dem Materialband und der Flüssigkeit beim Durchlaufen zu steuern.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the siphon has a device for regulating the temperature of the liquid. The possible final vacuum in the second area depends on the partial vapor pressure of the liquid, which in turn depends on the temperature of the liquid. For example, if water has a partial vapor pressure of 33 mbar at room temperature, this is still 10 mbar at 0°C. With a cooling of the liquid, the possible final vacuum in the second area can be improved in an advantageous manner. However, heating the liquid would also be conceivable, for example to control chemical processes between the strip of material and the liquid as it passes through.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Bereich ein Element zum Heizen des Materialbandes aufweist. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, mikroskopische Anhaftungen der Flüssigkeit am Materialband zu verdampfen und so vor der Verarbeitung des Materialbandes zu entfernen.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the second area has an element for heating the material strip. Advantageously, this makes it possible to evaporate microscopic adhesions of the liquid on the material strip and thus to remove them before the material strip is processed.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Bereich ein Element zum Heizen von Wänden des zweiten Bereiches aufweist. Vom Materialband in den zweiten Bereich eingetragene Flüssigkeit könnte an den Wänden des zweiten Bereiches kondensieren. Passiert dies, lässt sich kaum vermeiden, dass die Flüssigkeit wieder auf das Materialband tropft und damit Probleme bei der Verarbeitung des Materialbandes entstehen. Ein Aufheizen der Wände des zweiten Bereiches über den Taupunkt der eingesetzten Flüssigkeit bei gegebenem Partialdruck im zweiten Bereich verhindert in vorteilhafter Weise das Kondensieren der Flüssigkeit an den Wänden.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the second area has an element for heating walls of the second area. Liquid brought into the second area by the material strip could condense on the walls of the second area. If this happens, it can hardly be avoided that the liquid drips back onto the material strip and thus causes problems when processing the material strip. Heating the walls of the second area above the dew point of the liquid used at a given partial pressure in the second area advantageously prevents the liquid from condensing on the walls.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Bereich einen Kondensator aufweist. Dieser Kondensator könnte als Bauteil ausgelegt werden, dessen Temperatur so geregelt wird, dass sie stets die niedrigste Temperatur im zweiten Bereich ist. Wird in den zweiten Bereich Flüssigkeit eingetragen und verdampft, so lässt sich die Stelle an der der Flüssigkeitsdampf kondensiert, vorteilhaft mit der Platzierung des Kondensators beherrschen. Denkbar wäre, eine Stelle für den Kondensator im Inneren des zweiten Bereiches zu wählen, an welcher herabtropfende Flüssigkeit keinen Schaden anrichtet, sondern gesammelt und abgeführt werden kann. Alternativ wird dieser in Form einer Abpumpvorrichtung analog einer Evakuierungseinrichtung ausgeführt, in der das Gas dem Kondensator über ein Rohrleitungssystem zugeführt wird.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the second region has a capacitor. This capacitor could be designed as a device whose temperature is controlled to always be the lowest temperature in the second region. If liquid is introduced into the second area and evaporated, the location at which the liquid vapor condenses can be advantageously controlled by positioning the condenser. It would be conceivable to select a location for the condenser inside the second area where dripping liquid does not cause any damage but can be collected and drained off. Alternatively, this is implemented in the form of a pumping device analogous to an evacuation device, in which the gas is fed to the condenser via a pipe system.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Hintereinanderreihung einer Mehrzahl von Schleusenstufen aufweist. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, ein, in einem vorherigen Verarbeitungsschritt, erwärmtes Materialband einzuschleusen. Dabei kann die Flüssigkeit einer ersten Schleusenstufe einen großen Teil der Wärme des Materialbandes aufnehmen und sich auf beispielsweise 60°C erwärmen. Denkbar wäre hier die Ableitung der Wärme mittels eines Kühlturms. Der evakuierte Bereich der ersten Schleusenstufe weist hierbei wiederrum einen Restgasdruck unterhalb des Partialdampfdrucks der Flüssigkeit der ersten Schleusenstufe auf und muss daher nur permanent abgepumpt werden, wenn Gase durch das Materialband eingeschleppt oder in einer Reaktion mit der Flüssigkeit entstehen. Die Flüssigkeit einer zweiten Schleusenstufe muss somit nur noch deutlich weniger Wärme aufnehmen. Denkbar wäre hier auch das Abkühlen eines Materialbandes auf unter Raumtemperatur.According to the present invention, it is provided that the device has a series of a plurality of lock stages. This advantageously makes it possible to feed in a strip of material that has been heated in a previous processing step. The liquid in a first lock stage can absorb a large part of the heat from the material strip and heat up to 60° C., for example. It would be conceivable here to dissipate the heat using a cooling tower. The evacuated area of the first lock stage has a residual gas pressure below the partial vapor pressure of the liquid in the first lock stage and therefore only has to be pumped out permanently if gases are entrained through the material strip or arise in a reaction with the liquid. The liquid in a second lock stage therefore only has to absorb significantly less heat. It would also be conceivable here for a strip of material to be cooled to below room temperature.

Weiterhin denkbar wäre die Nutzung einer ersten Schleusenstufe zur Reinigung des Materialbandes. So könnte die Flüssigkeit einer ersten Schleusenstufe beispielweise eine Säure zur Dekapierung des Materialbandes, vorzugsweise Salzsäure, sein, die Flüssigkeit einer zweiten Schleusenstufe könnte warmes Wasser zum Spülen des Materialbandes sein und die Flüssigkeit einer dritten Schleusenstufe könnte kaltes Wasser zur Druckabsenkung sein. Denkbar ist auch, zwischen den Schleusenstufen Abquetschwalzen zum Einsatz zu bringen.It would also be conceivable to use a first sluice stage for cleaning the material strip. For example, the liquid in a first lock stage could be an acid for pickling the material strip, preferably hydrochloric acid, the liquid in a second lock stage could be warm water for rinsing the material strip and the liquid in a third lock stage could be cold water to reduce the pressure. It is also conceivable to use squeezing rollers between the lock stages.

Denkbar ist auch, zum Ausschleusen eines in der Vakuumkammer erhitzten Materialbandes eine erste Schleusenstufe einzusetzen, in der die Flüssigkeit kaltes Wasser ist und eine zweite Schleusenstufe einzusetzen, in der die Flüssigkeit warmes Wasser ist. Durch den Leidenfrost-Effekt nimmt die Flüssigkeit der ersten Schleusenstufe kaum Wärme auf. Die Wärmeabgabe durch die Benetzung der Oberfläche des Bandmaterials, welche zur massiven Dampfbildung führt, erfolgt erst in der zweiten Schleusenstufe. Denkbar ist, dass die zweite Schleusenstufe mit starken Vakuumpumpen zum Aufrechterhalten des Vakuums und/oder mit einem Kondensator versehen ist.It is also conceivable to use a first lock stage, in which the liquid is cold water, and to use a second lock stage, in which the liquid is warm water, for discharging a strip of material that has been heated in the vacuum chamber. Due to the Leidenfrost effect, the liquid in the first lock stage hardly absorbs any heat. The heat dissipation through the wetting of the surface of the strip material, which leads to the massive formation of steam, only takes place in the second lock stage. It is conceivable that the second lock stage is provided with powerful vacuum pumps to maintain the vacuum and/or with a condenser.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist ein Verfahren nach Anspruch 12. Das Verfahren ermöglicht es, kontinuierlich Materialbänder in Vakuumkammern ein- und auszuschleusen, wobei nach der Evakuierung der Vakuumkammer nur noch wenig oder gar kein weiteres Vakuumpumpen nötig ist. Ferner ist das Verfahren unabhängig von Banddicken und/oder Bandbreiten des Materialbandes und ermöglicht es, mit nur wenigen einseitigen Rollenkontakten des Materialbandes auszukommen. Zum Schleusen von einem ersten Bereich in einen zweiten Bereich wird das Materialband vom ersten Bereich durch einen flüssigkeitsgefüllten Siphon, dessen Kehre vorzugsweise U-förmig gestaltet ist, in einen zweiten Bereich geführt. Dadurch, dass das Materialband durch eine flüssigkeitsgefüllte Verbindung geführt wird, wird verhindert, dass Gas zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ausgetauscht wird.A further object of the present invention for solving the initially stated problem is a method according to claim 12. The method makes it possible to continuously feed material strips into and out of vacuum chambers, with little or no further vacuum pumping being necessary after the evacuation of the vacuum chamber. Furthermore, the method is independent of strip thicknesses and/or strip widths of the material strip and makes it possible to manage with only a few one-sided roller contacts of the material strip. For sluicing from a first area into a second area, the strip of material is guided from the first area through a liquid-filled siphon, the turn of which is preferably U-shaped, into a second area. The fact that the strip of material is guided through a liquid-filled connection prevents gas from being exchanged between the first area and the second area.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Bereich evakuiert wird. Durch das Evakuieren des zweiten Bereiches wird eine Behandlung des Materialbandes im zweiten Bereich unter Vakuum ermöglicht. Der gasdichte Abschluss im Siphon ermöglicht es, den zweiten Bereich auf ein Betriebsvakuum, vorzugsweise im Bereich des Grobvakuums zu pumpen und die Vakuumpumpen dann abzustellen, ohne dass das Vakuum im zweiten Bereich einbricht.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the second area is evacuated. The evacuation of the second area makes it possible to treat the material strip in the second area under vacuum. The gas-tight seal in the siphon makes it possible to pump the second area to an operating vacuum, preferably in the area of the rough vacuum, and then to switch off the vacuum pumps without the vacuum in the second area collapsing.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Materialband im Siphon von einer Umlenkreinrichtung umgelenkt wird. Hierbei wird die Laufrichtung des Materialbandes entlang der Form des Siphons geführt. Der Siphon hat vorzugsweise am tiefsten Punkt eine U-förmige Kehre, durch die das Materialband geführt werden muss, das heißt, es wird von einer Abwärtsbewegung in eine Aufwärtsbewegung umgelenkt.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the strip of material is deflected in the siphon by a deflection device. The running direction of the material strip is guided along the shape of the siphon. The siphon preferably has a U-shaped bend at the lowest point, through which the material strip must be guided, ie it is deflected from a downward movement to an upward movement.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Materialband an einer halbkreisförmigen Umlenkeinrichtung mit Bohrungen, wobei aus den Bohrungen die Flüssigkeit mit leichtem Überdruck gepresst wird, umgelenkt wird. Denkbar ist, dass von einer Pumpe im Inneren der Umlenkreinrichtung Flüssigkeit durch die Bohrungen nach Außen in die Kehre gepresst wird. Wird das Materialband entlang der Umlenkeinrichtung geführt, so bildet sich ein Flüssigkeitspolster zwischen Umlenkeinrichtung und Materialband. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise das Materialband ohne Kontakt mit einer festen Oberfläche umzulenken.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the material strip is deflected at a semicircular deflection device with bores, the liquid being pressed out of the bores with a slight overpressure. It is conceivable that a pump inside the deflection device presses liquid through the bores to the outside into the turn. If the material strip is guided along the deflection device, a liquid cushion is formed between the deflection device and the material strip. This advantageously allows the strip of material to be deflected without contacting a solid surface.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Materialband im zweiten Bereich außerhalb der Flüssigkeit von Abquetschrollen getrocknet wird. Das ermöglicht es, das Materialband von makroskopischen Flüssigkeitsanhaftungen zu befreien, welche sich beim Durchgang des Materialbandes durch den flüssigkeitsgefüllten Teil des Siphons am Materialband anlagern können.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the strip of material is dried in the second area outside of the liquid by squeezing rollers. This makes it possible to free the material strip from macroscopic liquid adhesions, which can accumulate on the material strip when the material strip passes through the liquid-filled part of the siphon.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperatur der Flüssigkeit geregelt wird. Dies ermöglicht es, dass der Partialdampfdruck der Flüssigkeit herabgesetzt wird. Die Qualität des Vakuums im zweiten Bereich ist abhängig vom Partialdampfdruck der Flüssigkeit. Wird diese gekühlt, so fällt der Partialdampfdruck und damit wird es ermöglicht, ein besseres Vakuum im zweiten Bereich einzustellen. Ferner ist es denkbar, dass die Flüssigkeit geheizt wird, um mögliche chemische Prozesse zwischen Flüssigkeit und Materialband zu steuern. So ist es denkbar, dass als Flüssigkeit eine warme Säure zum gleichzeitigen Reinigen des Materialbandes während des Einschleusens eingesetzt wird.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the temperature of the liquid is regulated. This allows the partial vapor pressure of the liquid to be lowered. The quality of the vacuum in the second area depends on the partial vapor pressure of the liquid. If this is cooled, the partial vapor pressure drops, making it possible to set a better vacuum in the second area. It is also conceivable that the liquid is heated in order to control possible chemical processes between the liquid and the strip of material. So it is conceivable that a warm acid is used as the liquid for the simultaneous cleaning of the material strip during the inward transfer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Materialband im zweiten Bereich geheizt wird. Auf diese Weise können auf vorteilhafte Weise mikroskopische Flüssigkeitsanhaftungen vom Materialband verdampft werden. Denkbar wäre beispielsweise, dass das Materialband über beheizte Rollen geführt wird oder dass das Materialband von einer Infrarotlampe oder einem Laser beleuchtet wird. Ist das Materialband leitend, bietet es sich an, vorzugsweise eine angepasste induktive Heizung einzusetzen. Um Überschläge aufgrund des Vakuums zu verhindern, arbeitet diese vorzugsweise bei kleiner Spannung < 200 V.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the strip of material is heated in the second area. In this way, microscopic liquid adhesions can be evaporated from the material strip in an advantageous manner. It would be conceivable, for example, for the material strip to be guided over heated rollers or for the material strip to be illuminated by an infrared lamp or a laser. If the material strip is conductive, it is advisable to use an adapted inductive heating system. In order to prevent flashovers due to the vacuum, this preferably works at a low voltage < 200 V.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperatur von Wänden des zweiten Bereiches geregelt wird. Damit ist es möglich, das Kondensieren von Flüssigkeitsdämpfen an den Wänden des zweiten Bereiches und damit das unkontrollierte Herabtropfen der kondensierten Flüssigkeit zu unterbinden. Damit kann eine Beeinträchtigung der Verarbeitung des Materialbandes durch ein Herabtropfen der an den Wänden des zweiten Bereiches kondensierten Flüssigkeit auf das Materialband vermieden werden.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the temperature of the walls of the second area is regulated. This makes it possible to prevent liquid vapors from condensing on the walls of the second region and thus prevent the condensed liquid from dripping down in an uncontrolled manner. This can prevent the processing of the material strip from being adversely affected by the liquid that has condensed on the walls of the second area dripping onto the material strip.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Materialband durch eine Hintereinanderreihung von einer Mehrzahl von Schleusenstufen geführt wird. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, ein, in einem vorherigen Verarbeitungsschritt, erwärmtes Materialband einzuschleusen. Dabei kann die Flüssigkeit einer ersten Schleusenstufe einen großen Teil der Wärme des Materialbandes aufnehmen und sich auf beispielsweise 60°C erwärmen. Denkbar wäre hier die Ableitung der Wärme mittels eines Kühlturms. Der evakuierte Bereich der ersten Schleusenstufe weist hierbei wiederrum einen Restgasdruck unterhalb des Partialdampfdruckes der Flüssigkeit der ersten Schleusenstufe auf und muss daher nur permanent abgepumpt werden, wenn Gase durch das Materialband eingeschleust oder in einer Reaktion mit der Flüssigkeit entstehen. Die Flüssigkeit einer zweiten Schleusenstufe muss somit nur noch deutlich weniger Wärme aufnehmen. Denkbar wäre hier auch das Abkühlen eines Materialbandes auf unter Raumtemperatur.According to the present invention, it is provided that the strip of material is guided through a series of a plurality of lock stages. This advantageously makes it possible to feed in a strip of material that has been heated in a previous processing step. The liquid in a first lock stage can absorb a large part of the heat from the material strip and heat up to 60° C., for example. It would be conceivable here to dissipate the heat using a cooling tower. The evacuated area of the first lock stage has a residual gas pressure below the partial vapor pressure of the liquid in the first lock stage and therefore only has to be pumped out permanently if gases are introduced through the material strip or arise in a reaction with the liquid. The liquid in a second lock stage therefore only has to absorb significantly less heat. It would also be conceivable here for a strip of material to be cooled to below room temperature.

Weiterhin denkbar wäre die Nutzung einer ersten Schleusenstufe zur Reinigung des Materialbandes. So könnte als Flüssigkeit einer ersten Schleusenstufe beispielweise eine Säure zur Dekapierung des Materialbandes, vorzugsweise Salzsäure, verwendet werden, als Flüssigkeit einer zweiten Schleusenstufe könnte warmes Wasser zum Spülen des Materialbandes verwendet werden und als Flüssigkeit einer dritten Schleusenstufe könnte kaltes Wasser zur Druckabsenkung verwendet werden. Denkbar ist auch, zwischen den Schleusenstufen Abquetschwalzen zum Einsatz zu bringen.It would also be conceivable to use a first sluice stage for cleaning the material strip. For example, an acid for pickling the material strip, preferably hydrochloric acid, could be used as the liquid in a first lock stage, warm water could be used as the liquid in a second lock stage for rinsing the material strip, and cold water could be used as the liquid in a third lock stage to reduce the pressure. It is also conceivable to use squeezing rollers between the lock stages.

Weiterhin ist denkbar, zum Ausschleusen eines in der Vakuumkammer erhitzten Materialbandes eine erste Schleusenstufe einzusetzen, in der als Flüssigkeit kaltes Wasser verwendet wird und eine zweite Schleusenstufe einzusetzen, in der als Flüssigkeit warmes Wasser verwendet wird. Durch den Leidenfrost-Effekt nimmt die Flüssigkeit der ersten Schleusenstufe kaum Wärme auf. Die Wärmeabgabe durch die Benetzung der Oberfläche des Materialbandes, welche zur massiven Dampfbildung führt, erfolgt erst in der zweiten Schleusenstufe. Denkbar ist, dass die zweite Schleusenstufe mit starken Vakuumpumpen zum Aufrechterhalten des Vakuums und/oder mit einem Kondensator versehen ist.It is also conceivable to use a first sluice stage, in which cold water is used as the liquid, to eject a strip of material that has been heated in the vacuum chamber to use a second sluice stage, in which warm water is used as the liquid. Due to the Leidenfrost effect, the liquid in the first lock stage hardly absorbs any heat. The heat dissipation through the wetting of the surface of the material strip, which leads to the massive formation of steam, only takes place in the second lock stage. It is conceivable that the second lock stage is provided with powerful vacuum pumps to maintain the vacuum and/or with a condenser.

Ferner ist denkbar, nach dem Ausschleusen aus dem Vakuum in einer weiteren Schleusenstufe das Materialband zu spülen. Denkbar ist auch, das Materialband in einer weiteren Schleusenstufe zu passivieren, beispielsweise zu phosphatieren.It is also conceivable to rinse the material strip in a further lock stage after it has been discharged from the vacuum. It is also conceivable to passivate the strip of material in a further lock stage, for example to phosphate it.

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 result from the drawing and from the following description of preferred embodiments with reference to the drawing. The drawing only illustrates exemplary embodiments of the invention, which do not restrict the essential idea of the invention.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt eine schematische Abbildung einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Einschleusen und/oder Ausschleusen von Materialbändern in Vakuumanlagen gemäß eines Referenzbeispiels mit einer einzelnen Schleusenstufe. 1 shows a schematic representation of a device for continuously introducing and/or discharging material strips in vacuum systems according to a reference example with a single lock stage.
  • 2 zeigt eine schematische Abbildung der Vorrichtung zum kontinuierlichen Einschleusen und Ausschleusen von Materialbändern in Vakuumanlagen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows a schematic representation of the device for continuously introducing and discharging material strips in vacuum systems according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 3 zeigt eine schematische Abbildung der Umlenkeinrichtung in Vakuumanlagen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a schematic illustration of the deflection device in vacuum systems according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 4 zeigt eine schematische Abbildung der Umlenkeinrichtung in Vakuumanlagen gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 4 shows a schematic illustration of the deflection device in vacuum systems according to a further 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 symbols and are therefore usually named or mentioned only once.

In 1 ist schematisch das Grundprinzip des kontinuierlichen Einschleusen und/oder Ausschleusen von Materialbändern in einer Vakuumanlage gezeigt. Ein Materialband 7 wird von oben kommend in eine Schleusenstufe 1 geführt. Die abgebildete Vorrichtung zeigt dabei exemplarisch nur eine einzelne Schleusenstufe 1. Die Schleusenstufe weist einen Siphon 20 auf, welcher eine Kehre 2 und einen Verbindungsbereich 40 aufweist. In der Kehre 2 wird das Materialband 7 in einer Kurve geführt, so dass die Bewegungsrichtung des Materialbandes 7 vor der Kehre 2 eine Richtungskomponente nach unten und nach der Kehre 2 eine Richtungskomponente nach oben hat. In der Kehre 2 wird das Materialband 7 von einer Umlenkeinrichtung 6 umgelenkt. Der Siphon 20 ist mit einer Flüssigkeit 3 gefüllt. Der Siphon 20 verbindet einen ersten Bereich 4 mit einem zweiten Bereich 4', wobei der Siphon 20 der einzige Durchgang zwischen dem ersten Bereich 4 und dem zweiten Bereich 4' ist. Wird der zweite Bereich 4' evakuiert, so steigt der Pegel der Flüssigkeit 3 im Verbindungsbereich 40 bis zu der Höhe an, bei der der hydrostatische Druck der Flüssigkeitssäule im Verbindungsbereich 40 dem Unterschied des Drucks im ersten Bereich 4 und des Drucks im zweiten Bereich 4' entspricht. Dabei kann der zweite Bereich 4' nur soweit evakuiert werden, bis der Druck im zweiten Bereich 4' dem Partialdampfdruck der Flüssigkeit 3 entspricht. Wird der zweite Bereich 4' weiter evakuiert, so fängt die Flüssigkeit 3 im zweiten Bereich 4' an zu kochen und aus dem zweiten Bereich 4' wird lediglich der Dampf der Flüssigkeit 3 abgepumpt. Die Flüssigkeit 3 ist Wasser. Das Wasser ist auf 0,1 °C gekühlt. Damit lässt sich der zweite Bereich auf circa 10 mbar evakuieren. Das Wasser im Siphon 20 schließt den zweiten Bereich 4' gegenüber dem ersten Bereich 4 gasdicht ab. Beim Erreichen des Endvakuums von 10 mbar kann das Evakuieren eingestellt werden und das Vakuum im zweiten Bereich 4' bleibt erhalten. Um Pegelschwankungen des Wassers im ersten Bereich 4 zu minimieren, weist der Siphon 20 auf der Seite des ersten Bereiches 4 einen Ausgleichsbehälter 9 auf. Dieser Ausgleichsbehälter 9 ist ein Reservoir, welches die Flüssigkeit 3 enthält. Im Falle der Belüftung des zweiten Bereichs 4' kann dieser auch das rückströmende Wasser aus dem Verbindungsbereich 40 aufnehmen bzw. beim Evakuieren bereitstellen. Das Materialband 7 wird nun vom ersten Bereich 4 durch die Flüssigkeit 3 in den Siphon 20 geführt, dort mit einer Umlenkeinrichtung 6 umgelenkt und durch den Verbindungsbereich 40 in den zweiten Bereich 4' eingeschleust. Zum Entfernen von Flüssigkeitsanhaftungen durchläuft das Materialband 7 nach Verlassen der Flüssigkeit 3 Abquetschwalzen 8.In 1 shows the basic principle of the continuous infeed and/or outfeed of material strips in a vacuum system. A strip of material 7 is guided into a lock stage 1 coming from above. The device shown shows only a single lock stage 1 as an example. The lock stage has a siphon 20 which has a turn 2 and a connecting area 40 . In the turn 2, the material strip 7 is guided in a curve, so that the direction of movement of the material strip 7 before the turn 2 has a directional component downwards and after the turn 2 has a directional component upwards. In the turn 2 the material strip 7 is deflected by a deflection device 6 . The siphon 20 is filled with a liquid 3 . The siphon 20 connects a first area 4 to a second area 4', the siphon 20 being the only passage between the first area 4 and the second area 4'. If the second area 4' is evacuated, the level of the liquid 3 in the connecting area 40 rises to the level at which the hydrostatic pressure of the liquid column in the connecting area 40 equals the difference between the pressure in the first area 4 and the pressure in the second area 4'. is equivalent to. The second area 4' can only be evacuated until the pressure in the second area 4' corresponds to the partial vapor pressure of the liquid 3. If the second area 4' is evacuated further, the liquid 3 in the second area 4' begins to boil and only the vapor of the liquid 3 is pumped out of the second area 4'. The liquid 3 is water. The water is cooled to 0.1 °C. This allows the second area to be evacuated to around 10 mbar. The water in the siphon 20 seals the second area 4 ′ from the first area 4 in a gas-tight manner. When the final vacuum of 10 mbar is reached, the evacuation can be stopped and the vacuum in the second area 4' is maintained. In order to minimize level fluctuations of the water in the first area 4 , the siphon 20 has an equalizing tank 9 on the side of the first area 4 . This expansion tank 9 is a reservoir that contains the liquid 3 . If the second area 4' is ventilated, it can also take up the water flowing back from the connection area 40 or provide it during evacuation. The material strip 7 is now guided from the first area 4 through the liquid 3 into the siphon 20, where it is deflected by a deflection device 6 and introduced through the connecting area 40 into the second area 4'. After leaving the liquid 3, the strip of material 7 runs through squeezing rollers 8 to remove any liquid buildup.

In 2 ist schematisch das Grundprinzip des kontinuierlichen Einschleusens und Ausschleusens von Materialbändern in Vakuumanlagen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Hierbei sind eine Mehrzahl von Schleusenstufen 1 hintereinandergeschaltet. Das Materialband 7 läuft von einem ersten Bereich 4 durch einen Siphon 20 in einen zweiten Bereich 4'. Die Flüssigkeit des Siphons 20 zwischen dem ersten Bereich 4 und dem zweiten Bereich 4' ist beispielsweise 60°C warme Säure. Die Säure dekapiert das Materialband 7 zur weiteren Verarbeitung. Im zweiten Bereich 4' wird das Materialband 7 von Abquetschrollen 8 getrocknet. Vom zweiten Bereich 4' läuft das Materialband 7 durch einen zweiten Siphon 21 in einen dritten Bereich 41. Die Flüssigkeit im zweiten Siphon 21 ist beispielsweise 60°C warmes Wasser. Durch das 60°C warme Wasser wird das Materialband 7 gespült. Der zweite Bereich 4' ist auf 0,6 bar evakuiert. Um diesen Druck trotz des im Siphon 21 entstehenden Wasserstoffs aufrecht zu erhalten, muss dieser dauerhaft geregelt evakuiert werden. Durch den gasdichten Abschluss des zweiten Bereichs 4' ist die Bildung einer explosiven Atmosphäre ausgeschlossen und der abgepumpte Wasserstoff kann als Reinstoff am Pumpenausgang gesammelt und anderweitig wirtschaftlich verwertet werden. Der dritte Bereich 41 ist auf 0,3 bar evakuiert. Hier wird das Materialband 7 von zweiten Abquetschrollen 80 getrocknet. Vom dritten Bereich 41 wird das Materialband 7 durch ein drittes Siphon 22 in einen vierten Bereich 42 geführt. Der dritte Siphon 22 ist mit 4°C kaltem Wasser gefüllt. Eine Wärmepumpe 16 führt energiesparend die durch das Materialband 7 permanent vom zweiten Siphon 21 in den dritten Siphon 22 verschleppte Wärmeenergie von der Flüssigkeit des dritten Siphons 22 der Flüssigkeit des zweiten Siphons 21 zu. Das Materialband 7 wird im vierten Bereich 42 von dritten Abquetschrollen 81 von makroskopischen Flüssigkeitsanhaftungen befreit und von einer beheizten Umlenkrolle 122 aufgeheizt und so von mikroskopischen Flüssigkeitsanhaftungen befreit. Der Druck im vierten Bereich 42 ist bis auf den Partialdampfdruck der Flüssigkeit im dritten Siphon 22 abgesenkt. Der vierte Bereich 42 weist eine Prozesskammer 17 auf, in der ein Beschichtungsprozess am Materialband 7 vollzogen und das Materialband 7 stark erhitzt wird. Die Wände des vierten Bereiches 42 sind aufgeheizt. Ferner befindet sich abseits der Prozesskammer 17 entfernt vom Materialband 7 ein Kondensator (nicht gezeigt). Am Kondensator (nicht gezeigt) kondensiert Flüssigkeitsdampf, welcher vom aufgeheizten Materialband 7 stammt. Um das Eindringen von Wasserstoff aus dem vierten Bereich 42 in die Prozesskammer 17 zu verhindern, wird beispielsweise eine permanente Gasströmung eines Inertgases aus der Prozesskammer 17 aufrechterhalten. Beispielsweise kann dies, wie in der DE 10 2017 221 346 A1 beschrieben, mit dem nicht gezeigten Kondensator als Filterelement erfolgen. Eine beispielhafte zweite Ausführung, wie in der DE 10 2017 221 346 A1 beschrieben, kann das Eindringen von Prozessrückständen aus der Prozesskammer 17 in den vierten Bereich 42 verhindern. Die kondensierte Flüssigkeit wird kontrolliert abgeführt, so dass der Beschichtungsprozess nicht von Tropfen der kondensierten Flüssigkeit beeinflusst wird. Vom vierten Bereich 42 wird das Materialband 7 durch einen vierten Siphon 23 in einen fünften Bereich 43 geführt. Die Flüssigkeit im vierten Siphon 23 ist 4°C kaltes Wasser. Das in der Prozesskammer 17 stark erhitzte Materialband wird in das 4°C kalte Wasser geführt. Durch den großen Temperaturunterschied zwischen Materialband 7 und Wasser des vierten Siphons 23 kommt es zu einem Leidenfrost-Effekt zwischen Materialband 7 und der Flüssigkeit des vierten Siphons 23. Eine dünne Dampfschicht verhindert, dass das Materialband 7 benetzt und größere Mengen Wärme an die Flüssigkeit des vierten Siphons 23 abgibt und so große Mengen Dampf im vierten Siphon 23 entstehen, welche in den vierten Bereich 42 gelangen könnten und durch den nicht gezeigten Kondensator nicht mehr beherrscht werden könnten. Durch einen fünften Siphon 24 wird das Materialband 7 vom fünften Bereich 43 in einen sechsten Bereich 44 geführt. Der Druck des sechsten Bereiches 44 ist 1 bar. Die Flüssigkeit im fünften Siphon 24 ist eine Passivierungsflüssigkeit, die das Materialband 7 beim Ausschleusen passiviert. Die dort beim Benetzen und Kühlen des Metallbandes 7 durch die Flüssigkeit entstehenden Dämpfe gelangen in den fünften Bereich 43, wo sie einem nicht gezeigten Kondensator zugeführt werden. Der dort mögliche deutlich höhere Dampfdruck ermöglicht dessen Beherrschung durch den nicht gezeigten Kondensator. Da sich die Flüssigkeit in Siphon 24 deutlich erwärmen kann, ohne dass der erlaubte Partialdruck im fünften Bereich 43 überschritten wird, ist eine einfache Rückkühlung der Flüssigkeit über ein Kühlmedium möglich. Um eine Verunreinigung der Passivierungsflüssigkeit im offenen Kühlturm zu verhindern, wird ein Wärmetauscher zwischengeschaltet.In 2 shows schematically the basic principle of the continuous inward and outward transfer of material strips in vacuum systems according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, a plurality of lock stages 1 are connected in series. The material strip 7 runs from a first area 4 through a siphon 20 into a second area 4'. The liquid of the siphon 20 between the first area 4 and the second area 4' is, for example, 60° C. warm acid. The acid pickles the strip of material 7 for further processing. The strip of material 7 is dried by squeezing rollers 8 in the second area 4 ′. The material strip 7 runs from the second area 4' through a second siphon 21 into a third area 41. The liquid in the second siphon 21 is, for example, 60° C. warm water. The material strip 7 is rinsed by the 60° C. warm water. The second area 4' is evacuated to 0.6 bar. In order to maintain this pressure in spite of the hydrogen produced in the siphon 21, the latter must be permanently evacuated in a regulated manner. Due to the gas-tight closure of the second area 4', the formation of an explosive atmosphere is ruled out and the pumped-out hydrogen can be collected as a pure substance at the pump outlet and used economically elsewhere. The third area 41 is evacuated to 0.3 bar. Here the strip of material 7 is dried by second squeeze rollers 80 . The material strip 7 is guided from the third area 41 through a third siphon 22 into a fourth area 42 . The third siphon 22 is filled with cold water at 4°C. A heat pump 16 supplies the heat energy permanently carried away by the material strip 7 from the second siphon 21 into the third siphon 22 from the liquid in the third siphon 22 to the liquid in the second siphon 21 in an energy-saving manner. The material strip 7 is freed from macroscopic liquid buildup in the fourth region 42 by third squeezing rollers 81 and heated by a heated deflection roller 122 and thus freed from microscopic liquid buildup. The pressure in the fourth area 42 is reduced to the partial vapor pressure of the liquid in the third siphon 22 . The fourth area 42 has a process chamber 17 in which a coating process is carried out on the material strip 7 and the material strip 7 is heated to a high degree. The walls of the fourth area 42 are heated. Furthermore, a capacitor (not shown) is located away from the material strip 7 away from the process chamber 17 . Liquid vapor, which originates from the heated strip of material 7, condenses on the condenser (not shown). In order to prevent the penetration of hydrogen from the fourth region 42 into the process chamber 17, a permanent gas flow of an inert gas from the process chamber 17 is maintained, for example. For example, as in the DE 10 2017 221 346 A1 described, done with the capacitor, not shown, as a filter element. An exemplary second embodiment, as in the DE 10 2017 221 346 A1 described, the penetration of process residues from the process chamber 17 into the fourth area 42 can be prevented. The condensed liquid is discharged in a controlled manner so that the coating process is not affected by drops of the condensed liquid. The material strip 7 is guided from the fourth area 42 through a fourth siphon 23 into a fifth area 43 . The liquid in the fourth siphon 23 is 4°C cold water. The strip of material, which is strongly heated in the process chamber 17, is fed into the 4°C cold water. The large temperature difference between material strip 7 and the water in fourth siphon 23 results in a Leidenfrost effect between material strip 7 and the liquid in fourth siphon 23. A thin vapor layer prevents material strip 7 from being wetted and large amounts of heat from being transferred to the liquid in fourth Siphons 23 gives off and so large amounts of steam arise in the fourth siphon 23, which could get into the fourth area 42 and could no longer be controlled by the condenser, not shown. The strip of material 7 is guided from the fifth area 43 into a sixth area 44 through a fifth siphon 24 . The pressure of the sixth area 44 is 1 bar. The liquid in the fifth siphon 24 is a passivation liquid which passivates the material strip 7 when it is discharged. The vapors produced there when the metal strip 7 is wetted and cooled by the liquid reach the fifth area 43, where they are fed to a condenser (not shown). The significantly higher vapor pressure that is possible there enables it to be controlled by the condenser, which is not shown. Since the liquid in the siphon 24 can heat up significantly without exceeding the permitted partial pressure in the fifth region 43, the liquid can be easily re-cooled using a cooling medium. In order to prevent contamination of the passivation liquid in the open cooling tower, a heat exchanger is installed in between.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Umlenkeinrichtung 6 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Materialband 7 wird von einer Umkehrrolle 12 umgelenkt. Die Umkehrrolle 12 bildet gleichzeitig eine Kehre 2 eines Siphons 20. Auf der linken Seite der Umkehrrolle 12 ist ein Ausgleichsbehälter 9 des Siphons 20 und auf der rechten Seite der Umkehrrolle 12 ist ein Verbindungsbereich 40 des Siphons 20. Die Umkehrrolle 12 ist so platziert, dass die Aufhängung 13 der Umkehrrolle 12 nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit 3 kommt. Dies wird erreicht, indem die rechte Seite der Umkehrrolle 12 von der linken Seite der Umkehrrolle 12 oberhalb der Flüssigkeit im Bereich 4 und der Umkehrrolle 12 gasdicht mit einer Wand 15 und einer Schaberleiste 14 getrennt wird. Diese Schaberleiste wird seitlich (nicht gezeigt) fortgesetzt, so dass die Wand 15, die Schaberleiste 14 und Umlenkeinrichtung 6 eine gasdichte Abschottung bzw. eine Verlängerung der Wand 15 darstellen. 3 shows a schematic representation of a deflection device 6 according to a preferred embodiment of the present invention. The strip of material 7 is deflected by a reversing roller 12 . The reversing roller 12 simultaneously forms a turn 2 of a siphon 20. On the left side of the reversing roller 12 is an expansion tank 9 of the siphon 20 and on the right side of the reversing roller 12 is a connecting area 40 of the siphon 20. The reversing roller 12 is placed so that the suspension 13 of the reversing roller 12 does not come into contact with the liquid 3. This is achieved by separating the right side of the reversing roller 12 from the left side of the reversing roller 12 above the liquid in the area 4 and the reversing roller 12 in a gas-tight manner with a wall 15 and a scraper bar 14 . This scraper bar is continued laterally (not shown), so that the wall 15, the scraper bar 14 and the deflection device 6 represent a gas-tight partition or an extension of the wall 15.

4 zeigt ein schematisches Schnittbild einer Umlenkeinrichtung 6 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Umlenkeinrichtung 6 ist als halbkreisförmige Fläche 10 ausgeführt. Die halbkreisförmige Fläche 10 weist eine Mehrzahl von Bohrungen auf, welche ein inneres Volumen 100, welches von der halbkreisförmigen Fläche 10 und einer Wand 15 umschlossen wird, und ein äußeres Volumen 1000 verbinden. Die halbkreisförmige Fläche 10 bildet eine Kehre 2 eines Siphons 20 und ist in eine Flüssigkeit 3 des Siphons 20 eingetaucht. Eine Pumpe 11 pumpt die Flüssigkeit 3 durch die Bohrungen der halbkreisförmigen Fläche 10 so, dass ein Flüssigkeitspolster zwischen einem Materialband 7, welches durch das äußere Volumen 1000 an der halbkreisförmigen Fläche 10 vorbeigeführt wird, entsteht, dessen Druck den Bandzug des Materialbandes 7 mindestens kompensiert. 4 shows a schematic sectional view of a deflection device 6 according to a further preferred embodiment of the present Invention. The deflection device 6 is designed as a semicircular surface 10 . The semi-circular surface 10 has a plurality of bores which connect an inner volume 100, which is enclosed by the semi-circular surface 10 and a wall 15, and an outer volume 1000. The semicircular surface 10 forms a turn 2 of a siphon 20 and is immersed in a liquid 3 of the siphon 20 . A pump 11 pumps the liquid 3 through the holes in the semicircular surface 10 in such a way that a liquid cushion is created between a material strip 7, which is guided past the semicircular surface 10 through the outer volume 1000, the pressure of which at least compensates for the tension of the material strip 7.

BezugszeichenlisteReference List

11
Schleusenstufelock stage
22
Kehreturn
2020
Siphonsiphon
2121
zweiter Siphonsecond siphon
2222
dritter Siphonthird siphon
2424
vierter Siphonfourth siphon
33
Flüssigkeitliquid
44
Erster BereichFirst area
4'4'
zweiter Bereichsecond area
4040
Verbindungsbereichconnection area
4141
Dritter Bereichthird area
4242
Vierter Bereichfourth area
4343
Fünfter Bereichfifth area
4444
Sechster Bereichsixth area
66
Umlenkreinrichtungdeflection device
77
Materialbandmaterial tape
8, 80, 818, 80, 81
Abquetschrollensqueeze rollers
99
Ausgleichsbehältersurge tank
1010
Halbkreisförmige FlächeSemi-circular area
100100
Inneres Volumeninner volume
10001000
Äußeres Volumenouter volume
1111
Pumpepump
1212
Umkehrrollereverse roll
122122
Beheizte UmlenkrolleHeated idler pulley
1313
Aufhängungsuspension
1414
Schaberleistescraper bar
1515
WandWall
1616
Wärmepumpeheat pump
1717
Prozesskammerprocess chamber

Claims (19)

Vorrichtung zum kontinuierlichen Einschleusen oder Ausschleusen von Materialbändern (7) in Vakuumanlagen, wobei die Vorrichtung eine Schleusenstufe (1) aufweist, wobei die Schleusenstufe einen Siphon (20) aufweist, wobei der Siphon (20) in der durch die Vertikale und die Horizontale aufgespannten Ebene eine Kehre (2) aufweist, wobei die Kehre (2) so platziert ist, dass das Materialband (7) vor dem Durchlaufen der Kehre (2) eine Bewegungskomponente nach unten besitzt und dass das Materialband (7) nach dem Durchlaufen der Kehre (2) eine Bewegungskomponente nach oben besitzt, wobei die Kehre (2) mit einer Flüssigkeit (3) gefüllt ist, wobei der Siphon (20) einen Verbindungsbereich (40) aufweist, wobei der Siphon (20) einen ersten Bereich (4) der Vorrichtung mit einem zweiten Bereich (4') der Vorrichtung verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Hintereinanderreihung einer Mehrzahl von Schleusenstufen (1) aufweist.Device for continuously introducing or discharging material strips (7) in vacuum systems, the device having a lock stage (1), the lock stage having a siphon (20), the siphon (20) being in the plane spanned by the vertical and the horizontal has a turn (2), the turn (2) being placed in such a way that the material strip (7) has a downward movement component before passing through the turn (2) and that the material strip (7) after passing through the turn (2 ) has a component of movement upwards, the turn (2) being filled with a liquid (3), the siphon (20) having a connecting region (40), the siphon (20) having a first region (4) of the device a second area (4') of the device, characterized in that the device has a series of a plurality of lock stages (1). Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Siphon (20) die einzige durchlässige Verbindung zwischen dem ersten Bereich (4) und dem zweiten Bereich (4') ist.device after claim 1 , wherein the siphon (20) is the only permeable connection between the first area (4) and the second area (4 '). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Bereich (4') eine Vakuumpumpe aufweist.Device according to one of the preceding claims, wherein the second region (4') comprises a vacuum pump. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Siphon (20) eine Umlenkeinrichtung (6) zum Umlenken des Materialbandes (7) in der Kehre (2) aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which the siphon (20) has a deflection device (6) for deflecting the material strip (7) in the turn (2). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umlenkeinrichtung (6) eine halbkreisförmige Fläche (10) ist, wobei die halbkreisförmige Fläche (10) Bohrungen aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which the deflection device (6) is a semi-circular surface (10), the semi-circular surface (10) having bores. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Durchlaufrichtung des Materialbandes (7) nach dem Siphon (20) Abquetschrollen (8) angebracht sind.Device according to one of the preceding claims, in which squeezing rollers (8) are fitted downstream of the siphon (20) in the direction of passage of the material strip (7). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Siphon (20) einen mit der Flüssigkeit (3) gefüllten Ausgleichsbehälter (9) aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which the siphon (20) has an equalizing tank (9) filled with the liquid (3). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Siphon (20) eine Vorrichtung zum Regeln der Temperatur der Flüssigkeit (3) aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which the siphon (20) comprises a device for regulating the temperature of the liquid (3). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Bereich (4') ein Element zum Heizen des Materialbandes (7) aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which the second region (4') has an element for heating the material strip (7). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Bereich (4') ein Element zum Heizen von Wänden des zweiten Bereiches (4') aufweist.Device according to any one of the preceding claims, wherein the second area (4') comprises an element for heating walls of the second area (4'). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Bereich (4') einen Kondensator aufweist.Device according to one of the preceding claims, wherein the second region (4') comprises a capacitor. Verfahren zum kontinuierlichen Einschleusen oder Ausschleusen von Materialbändern (7) in Vakuumanlagen mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Materialband (7) durch eine Schleusenstufe (1) geführt wird, wobei das Materialband durch einen mit einer Flüssigkeit (3) gefüllten Siphon (20) geführt wird, wobei das Materialband (7) vor dem Durchlaufen des Siphons (20) nach unten geführt wird und nach dem Durchlaufen des Siphons (20) nach oben geführt wird, wobei das Materialband (7) durch den Siphon (20) von einem ersten Bereich (4) in einen zweiten Bereich (4') geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Materialband (7) durch eine Hintereinanderreihung von einer Mehrzahl von Schleusenstufen (1) geführt wird.Method for continuously introducing or discharging material strips (7) in vacuum systems with a device according to one of the preceding claims, the material strip (7) being guided through a lock stage (1), the material strip passing through a siphon filled with a liquid (3). (20), the material strip (7) being guided downwards before passing through the siphon (20) and being guided upwards after passing through the siphon (20), the material strip (7) passing through the siphon (20) is guided from a first area (4) into a second area (4'), characterized in that the material strip (7) is guided through a series of a plurality of lock stages (1). Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zweite Bereich (4') evakuiert wird.procedure after claim 12 , wherein the second region (4 ') is evacuated. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei das Materialband (7) im Siphon (20) von einer Umlenkreinrichtung (6) umgelenkt wird.Procedure according to one of Claims 12 until 13 , The strip of material (7) being deflected in the siphon (20) by a deflection device (6). Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Materialband (7) an einer halbkreisförmigen Umlenkeinrichtung mit Bohrungen, wobei aus den Bohrungen die Flüssigkeit mit leichtem Überdruck gepresst wird, umgelenkt wird.procedure after claim 12 , wherein the strip of material (7) is deflected at a semi-circular deflection device with bores, the liquid being pressed out of the bores with a slight excess pressure. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Materialband (7) im zweiten Bereich (4') außerhalb der Flüssigkeit (3) von Abquetschrollen (8) getrocknet wird.Procedure according to one of Claims 12 until 15 , wherein the strip of material (7) is dried in the second region (4') outside of the liquid (3) by squeezing rollers (8). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Temperatur der Flüssigkeit (3) geregelt wird.Procedure according to one of Claims 12 until 16 , whereby the temperature of the liquid (3) is controlled. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Materialband (7) im zweiten Bereich (4') geheizt wird.Procedure according to one of Claims 12 until 17 , wherein the strip of material (7) is heated in the second region (4'). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die Temperatur von Wänden des zweiten Bereiches (4') geregelt wird.Procedure according to one of Claims 12 until 18 , wherein the temperature of walls of the second area (4') is regulated.
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