DE102018117355A1 - airlock - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftschleuse mit einem Gehäuse, das eine vordere Eingangsöffnung, eine hintere Ausgangsöffnung und einen dazwischen verlaufenden Schleusenschacht aufweist, der von einer Transportvorrichtung durchgriffen ist, die mit Werkstückträgern derart verbunden ist, dass hierauf angeordnete Werkstücke durch den Schleusenschacht transportierbar sind. Um eine Luftschleuse anzugeben, die einen kostenschonenden und vergleichsweise schnellen Transport der Werkstücke durch die Luftschleuse ermöglicht wird erfindungsgemäße vorgeschlagen, dass die Transportvorrichtung zumindest mittelbar mit quer zur Transportrichtung angeordneten Trennwänden verbunden ist, die jeweils Werkstückkammern nach vorne und hinten begrenzen, wobei der Schleusenschacht mindestens eine erste Gaseinlassöffnung und mindestens eine erste Gasauslassöffnung aufweist, die innerhalb des Schleusenschachtes in eine Werkstückkammer münden, so dass durch die Gaseinlassöffnung ein Inertgas in die Werkstückkammer einleitbar ist, das die Werkstückkammer von der Gaseinlassöffnung bis zur Gasauslassöffnung durchströmt.The present invention relates to an airlock with a housing which has a front inlet opening, a rear outlet opening and a lock shaft running therebetween, which is penetrated by a transport device which is connected to workpiece carriers in such a way that workpieces arranged thereon can be transported through the lock shaft. In order to provide an airlock that enables the workpieces to be transported through the airlock in a cost-effective and comparatively fast manner, it is proposed according to the invention that the transport device is at least indirectly connected to partitions arranged transversely to the transport direction, each of which delimits workpiece chambers to the front and rear, the lock shaft having at least one has first gas inlet opening and at least one first gas outlet opening, which open into a workpiece chamber within the lock shaft, so that an inert gas can be introduced into the workpiece chamber through the gas inlet opening and flows through the workpiece chamber from the gas inlet opening to the gas outlet opening.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftschleuse mit einem Gehäuse, das eine vordere Eingangsöffnung, eine hintere Ausgangsöffnung und einen dazwischen verlaufenden Schleusenschacht aufweist, der von einer Transportvorrichtung durchgriffen ist, die mit Werkstückträgern derart verbunden ist, dass hierauf angeordnete Werkstücke durch den Schleusenschacht transportierbar sind.The present invention relates to an airlock with a housing which has a front inlet opening, a rear outlet opening and a lock shaft running therebetween, which is penetrated by a transport device which is connected to workpiece carriers in such a way that workpieces arranged thereon can be transported through the lock shaft.
Derartige Luftschleusen sind als geschlossene Einlaufschleusen insbesondere für Öfen bekannt und beispielhaft in
Solche geschlossenen Einlaufschleusen sind nachteilbehaftet, weil sie ausschließlich einen taktgebundenen Transport der Werkstücke ermöglichen und weil das komplette Abpumpen der im Schleusenschacht befindlichen Luft zeit- und kostenintensiv ist.Such closed inlet locks are disadvantageous because they only allow a cycle-specific transport of the workpieces and because the complete pumping out of the air in the lock shaft is time-consuming and cost-intensive.
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftschleuse anzugeben, die die Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise behebt. Insbesondere soll eine Luftschleuse angegeben werden, die einen kostenschonenden und vergleichsweise schnellen Transport der Werkstücke durch die Luftschleuse ermöglicht.Proceeding from this, it is the object of the present invention to provide an airlock which at least partially eliminates the problems of the prior art. In particular, an airlock is to be specified which enables the workpieces to be transported through the airlock in a cost-effective and comparatively fast manner.
Diese Aufgabe wird durch die Luftschleuse nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Transportvorrichtung zumindest mittelbar (also mittelbar oder unmittelbar) mit quer zur Transportrichtung angeordneten Trennwänden verbunden ist, die jeweils Werkstückkammern nach vorne und hinten begrenzen, wobei der Schleusenschacht mindestens eine erste Gaseinlassöffnung und mindestens eine erste Gasauslassöffnung aufweist, die innerhalb des Schleusenschachtes in eine Werkstückkammer münden, so dass durch die Gaseinlassöffnung ein Inertgas in die Werkstückkammer einleitbar ist, das die Werkstückkammer von der Gaseinlassöffnung bis zur Gasauslassöffnung durchströmt.This object is achieved by the airlock according to claim 1. According to the invention, it is provided that the transport device is connected at least indirectly (i.e. indirectly or directly) to partition walls arranged transversely to the transport direction, each of which delimit workpiece chambers to the front and rear, the lock shaft having at least one first gas inlet opening and at least one first gas outlet opening which is located within the Lock shaft open into a workpiece chamber, so that an inert gas can be introduced into the workpiece chamber through the gas inlet opening and flows through the workpiece chamber from the gas inlet opening to the gas outlet opening.
Mit anderen Worten wird der Schleusenschacht in Transportrichtung gesehen durch mehrere hintereinander angeordnete Trennwände verschlossen, zwischen denen jeweils eine Werkstückkammer ausgebildet ist. Zur Seite, nach unten und nach oben werden die Werkstückkammern allerdings nicht durch separate Trennwände, sondern durch den Schleusenschacht selbst begrenzt, in dem an geeigneten Stellen und quer zur Transportrichtung die mindestens eine Gaseinlassöffnung und die mindestens eine Gasauslassöffnung angeordnet sind. Sobald eine Werkstückkammer beim Transport durch den Schleusenschacht an der Gaseinlass- und Gasauslassöffnung vorbeigeführt wird, wird die Werkstückkammer mit Inertgas durchströmt und das vorherige Gas-Luftgemisch wird durch die Gasauslassöffnung abgeführt. Beim Verlassen der Luftschleuse sind die Werkstückkammern dann vollständig mit Inertgas gefüllt und die hinter der Schleuse befindliche Atmosphäre, beispielsweise in einem Ofen, wird nicht durch Gas oder Luft vom außen verunreinigt. Hierdurch können die in den Werkstückkammern angeordneten Werkstücke kontinuierlich oder auch taktgebunden und vergleichsweise schnell sowie kostenschonend durch den Schleusenschacht transportiert werden. Zudem ist die Vorrichtung leicht aufgebaut und leicht zu warten, womit auch die Herstellkosten vergleichsweise gering sind.In other words, the lock shaft, viewed in the direction of transport, is closed by a plurality of partitions arranged one behind the other, between which a workpiece chamber is formed in each case. To the side, downwards and upwards, however, the workpiece chambers are not delimited by separate partition walls, but by the lock shaft itself, in which the at least one gas inlet opening and the at least one gas outlet opening are arranged at suitable points and transversely to the transport direction. As soon as a workpiece chamber is passed the gas inlet and gas outlet opening during transport through the lock shaft, inert gas flows through the workpiece chamber and the previous gas / air mixture is discharged through the gas outlet opening. When leaving the airlock, the workpiece chambers are then completely filled with inert gas and the atmosphere behind the airlock, for example in an oven, is not contaminated by gas or air from the outside. As a result, the workpieces arranged in the workpiece chambers can be transported through the lock shaft continuously or else in a cycle-related manner and comparatively quickly and in a cost-saving manner. In addition, the device is lightweight and easy to maintain, which means that the manufacturing costs are comparatively low.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the present invention are specified below and in the subclaims.
Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Schleusenschacht seitlich durch Schachtwände und/oder nach unten durch einen Schachtboden und/oder nach oben durch eine fest oder beweglich gelagerte Schachtdecke begrenzt ist. Dabei liegen die Trennwände, die lose an der Transportvorrichtung gelagert sind, innerhalb des Schleusenschachtes zumindest bereichsweise an den Schachtwänden, am Schachtboden und an der Schachtdecke an, so dass ein Gasaustausch zwischen zwei benachbarten Werkstückkammern in Transportrichtung blockiert ist. Die beweglich gelagerte Schachtdecke ist vorzugsweise an mehreren Federn aufgehängt, so dass der Druck regulierbar ist, mit der die Schachtdecke auf den Trennwänden aufliegt. Ein erhöhter Druck sorgt für eine zusätzliche Dichtigkeit, wobei jedoch zu vermeiden ist, dass die Trennwände durch einen überhöhten Druck schnell verschleißen. Alternativ zu einer federnd gelagerten Schachtdecke kann die Schachtdecke auch frei hängend angeordnet sein, so dass die Gravitation für eine Auflage der Schachtdecke auf den Trennwänden sorgt. Auch hierdurch können verschleißbedingte Abnutzungserscheinungen insbesondere auf der Oberseite der Trennwände, Fertigungstoleranzen und/oder ein hitzebedingter Verzug ausgeglichen werden. Die Schachtwände, der Schachtboden und/oder insbesondere die Schachtdecke können eine dünne Silikondichtung aufweisen, was das Gleitvermögen und die Dichtigkeit erhöht. Alternativ und/oder additiv können die Trennwände an den Rändern teilweise oder vollständig eine Dichtung, insbesondere eine Silikondichtung, aufweisen.According to a first preferred embodiment of the present invention, it is provided that the lock shaft is delimited laterally by shaft walls and / or at the bottom by a shaft floor and / or at the top by a fixed or movable shaft ceiling. The partitions, which are loosely mounted on the transport device, lie within the lock shaft, at least in regions, on the shaft walls, on the shaft floor and on the shaft ceiling, so that gas exchange between two adjacent workpiece chambers is blocked in the transport direction. The movably mounted manhole cover is preferably suspended from several springs, so that the pressure with which the manhole cover rests on the partition walls can be regulated. An increased pressure ensures additional tightness, but it must be avoided that the partition walls wear out quickly due to excessive pressure. As an alternative to a spring-mounted manhole cover, the manhole cover can also be freely suspended, so that gravitation ensures that the manhole cover rests on the partition walls. This also makes it possible to compensate for wear-related signs of wear, in particular on the upper side of the partition walls, manufacturing tolerances and / or a heat-related delay. The shaft walls, the shaft floor and / or in particular the shaft ceiling can have a thin silicone seal, which increases the sliding capacity and the tightness. Alternatively and / or additively, the partition walls can have a seal, in particular a silicone seal, at the edges, partially or completely.
Die mindestens eine Gaseinlassöffnung und die mindestens eine Gasauslassöffnung sind vorzugsweise seitlich und gegenüberliegend am Schleusenschacht angeordnet. Hierdurch durchströmt das Inertgas von der Gaseinlassöffnung bis zur Gasauslassöffnung die gesamte Werkstückkammer, so dass allenfalls bei einem schnellen Transport geringfügige Restbestandteile der ursprünglichen Atmosphäre in der Werkstückkammer zurückbleiben.The at least one gas inlet opening and the at least one gas outlet opening are preferably arranged laterally and opposite one another on the lock shaft. As a result, the inert gas flows through the entire workpiece chamber from the gas inlet opening to the gas outlet opening, so that in the event of rapid transport, minor residual components of the original atmosphere remain in the workpiece chamber.
Außerhalb des Schleusenschachtes sind die Gaseinlassöffnung und die Gasauslassöffnung vorzugsweise jeweils mit einem Spülkanal verbunden. Durch den gaseinlassöffnungsseitigen Spülkanal kann das Inertgas eingeleitet werden und das Gasluftgemisch kann am gasauslassöffnungsseitigen Spülkanal abgeführt und ggf. einer Recyclinganlage zugeführt werden, wo das Inertgas von den übrigen Gasbestandteilen zur Wiederverwendung getrennt wird.Outside the lock shaft, the gas inlet opening and the gas outlet opening are preferably each connected to a flushing channel. The inert gas can be introduced through the gas inlet opening-side flushing channel and the gas-air mixture can be discharged at the gas outlet opening-side flushing channel and possibly fed to a recycling system, where the inert gas is separated from the other gas components for reuse.
Um auch einen geringfügigen Gasaustausch zwischen zwei benachbarten Werkstückkammern an den Rändern der Trennwände zu vermeiden, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Gaseinlassöffnung und die Gasauslassöffnung mindestens die doppelte Breite einer Werkstückkammer aufweisen, so dass jeweils mindestens zwei benachbarte Werkstückkammern zeitgleich mit Inertgas gespült werden, wobei die Werkstückkammern in die gleiche Richtung mit Inertgas durchströmt werden. Dadurch, dass eine gleiche Strömungsrichtung und vorzugsweise eine gleiche Strömungsgeschwindigkeit des Inertgases vorliegen, kommt es an den Enden und Dichtflächen der Trennwände zu keinen Wirbelbildungen, die anderenfalls einen unerwünschten Gasaustausch hervorrufen.In order to avoid even a slight gas exchange between two adjacent workpiece chambers at the edges of the partition walls, it is provided according to a preferred embodiment of the present invention that the gas inlet opening and the gas outlet opening have at least twice the width of a workpiece chamber, so that in each case at least two adjacent workpiece chambers coexist Inert gas are purged, with inert gas flowing through the workpiece chambers in the same direction. The fact that the same direction of flow and preferably the same flow velocity of the inert gas is present means that there are no eddies at the ends and sealing surfaces of the partition walls, which would otherwise cause an undesired gas exchange.
Um auch letzte Restbestandteile des ursprünglichen Gases innerhalb der Werkstückkammern zu entfernen, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Spülkanal mehrfach über mehrere Gaseinlassöffnungen und mehrere Gasauslassöffnungen in den Schleusenschacht mündet. Hierdurch kann der Spülvorgang mehrfach durchgeführt werden, so dass auch letzte Restbestandteile von Fremdgas abgeführt und durch Inertgas ersetzt werden.In order to also remove the last remaining constituents of the original gas within the workpiece chambers, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the flushing channel opens several times into the lock shaft via a plurality of gas inlet openings and a plurality of gas outlet openings. As a result, the purging process can be carried out several times, so that even the last remaining constituents of foreign gas are removed and replaced by inert gas.
Um bei dem mehrfachen Spülen zu vermeiden, dass sich Restgas in Bereichen ansammelt, die von der Inertgasströmung innerhalb einer Werkstückkammer nicht erreicht werden, beispielsweise in Strömungsschatten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Gaseinlassöffnungen und die Gasauslassöffnungen derart angeordnet sind, dass die Werkstückkammern paarweise in alternierender Richtung mit Inertgas gespült werden. Findet der erste Spülvorgang beispielsweise von links nach rechts statt, sind die darauffolgenden Gaseinlass- und Gasauslassöffnungen derart angeordnet, dass der Spülvorgang von rechts nach links durchgeführt wird, usw. Dabei besteht zwischen einer Gaseinlassöffnung und einer benachbarten Gasauslassöffnung an der gleichen Seite des Schleusenschachtes ein Abstand von mindestens einer Werkstückkammerbreite, so dass ein gegenläufiger Luftstrom zwischen zwei benachbarten Werkstückkammern vermieden wird, was anderenfalls aufgrund von Verwirbelungen an den Trennwandrändern zu einem unerwünschten Gasaustausch führen würde.In order to avoid multiple gas purging that residual gas accumulates in areas that cannot be reached by the inert gas flow within a workpiece chamber, for example in flow shadows, it is preferably provided that the gas inlet openings and the gas outlet openings are arranged in such a way that the workpiece chambers are arranged in pairs in alternating fashion Direction are flushed with inert gas. If, for example, the first flushing process takes place from left to right, the subsequent gas inlet and gas outlet openings are arranged in such a way that the flushing process is carried out from right to left, etc. There is a distance between a gas inlet opening and an adjacent gas outlet opening on the same side of the lock shaft of at least one workpiece chamber width, so that an opposing air flow between two neighboring workpiece chambers is avoided, which would otherwise lead to an undesired gas exchange due to turbulence at the partition wall edges.
Die vorliegende Luftschleuse mit der Transportvorrichtung erlaubt sowohl einen kontinuierlichen als auch einen taktgebundenen Transport der Werkstücke. Dabei weist die Transportvorrichtung vorzugsweise zwei Ketten auf, die jeweils auf einer Führung ablaufen. An solchen Ketten lassen sich die Werkstückträger befestigen, die wiederum mit den Trennwänden verbunden sind. Die Verbindung der Trennwände an den Werkstückträgern erfolgt vorzugsweise mit L-förmigen Profilstücken, die zur Befestigung der Trennwände vorzugsweise ein Langloch aufweisen, die eine lose und in Grenzen bewegliche Lagerung der Trennwände erlauben. Hierdurch gleichen sich verschleißbedingte Höhenunterschiede und ein hitzebedingter Verzug automatisch aus.The present airlock with the transport device allows both continuous and cyclical transport of the workpieces. The transport device preferably has two chains, each running on a guide. The workpiece carriers, which in turn are connected to the partition walls, can be attached to such chains. The dividing walls are preferably connected to the workpiece carriers with L-shaped profile pieces, which preferably have an elongated hole for fastening the dividing walls, which allow the dividing walls to be supported loosely and within limits. This automatically compensates for height differences caused by wear and a heat-related delay.
Um mit einer vorschlagsgemäßen Luftschleuse ein sauberes Spülergebnis zu erzielen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Spülgases bzw. des Inertgases konditioniert werden kann. Hiernach kann der Volumenstrom, die Strömungsgeschwindigkeit, der Druck, die Temperatur, die Feuchtigkeit und/oder die Partikelbelastung des (Inert-)gases den Anforderungen entsprechend eingestellt werden.In order to achieve a clean purging result with a proposed airlock, it is preferably provided that at least a part of the purge gas or the inert gas can be conditioned. The volume flow, the flow rate, the pressure, the temperature, the humidity and / or the particle load of the (inert) gas can then be set according to the requirements.
Die Luftschleuse ist für beliebige Anwendungszwecke verwendbar. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Ausgangsöffnung der Luftschleuse jedoch mit einem Ofen verbunden. Ein solcher Ofen kann auch am Ausgang mit einer entsprechenden Luftschleuse verbunden sein, so dass das in den Werkstückkammern enthaltene Inertgas aufgefangen und wiederverwendet werden kann.The airlock can be used for any application. According to a preferred embodiment, however, the outlet opening of the airlock is connected to an oven. Such an oven can also be connected to an appropriate airlock at the exit, so that the inert gas contained in the workpiece chambers can be collected and reused.
Je nach Anwendungsgebiet wird ein Inertgas eingesetzt, dass zu keinen Verunreinigungen innerhalb der Anwendung führt. Üblicherweise eignen sich Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und alle Edelgase als mögliche Inertgase. Depending on the area of application, an inert gas is used that does not lead to any contamination within the application. Nitrogen, carbon dioxide and all noble gases are usually suitable as possible inert gases.
Eine konkrete Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert.A specific embodiment of the present invention is explained below with reference to the figures.
Es zeigen:
-
1 einen Ofen mit einer Luftschleuse nach dem Stand der Technik, -
2 bis7 unterschiedliche Querschnittsansichten einer Luftschleuse und -
8 eine perspektivische Darstellung einer Luftschleuse.
-
1 a furnace with an airlock according to the prior art, -
2 to7 different cross-sectional views of an airlock and -
8th a perspective view of an airlock.
Der Schleusenschacht
Um den Grad des Gasaustausches innerhalb der Werkstückkammern
Die Spülkanäle
Mit der in
Alternativ zu einer solchen „Reihenschaltung“ der Spülvorgänge ist auch eine „Parallelschaltung“ vorgesehen, bei der die Werkstückkammern
Die
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Einlaufschleuseinlet lock
- 22
- Ofenoven
- 33
- Transportrichtungtransport direction
- 44
- vordere Öffnungfront opening
- 55
- Transportvorrichtungtransport device
- 66
- Schleusenschachtlock slot
- 1010
- Luftschleuseairlock
- 1111
- Gehäusecasing
- 1212
- vordere Einlassöffnungfront inlet opening
- 1313
- hintere Ausgangsöffnungrear exit opening
- 1414
- Schleusenschachtlock slot
- 1515
- Transportvorrichtungtransport device
- 1616
- WerkstückträgerWorkpiece carrier
- 1717
- Werkstückworkpiece
- 1818
- Trennwandpartition wall
- 1919
- WerkstückkammerWorkpiece chamber
- 2020
- GaseinlassöffnungGas inlet port
- 2121
- Gasauslassöffnunggas outlet
- 2222
- Pfeilrichtungarrow
- 2323
- Pfeilrichtungarrow
- 2424
- Spülkanalirrigation channel
- 2525
- Pfeilrichtungarrow
- 2626
- KetteChain
- 2727
- Führungguide
- 2828
- Profilstückprofile piece
- 2929
- Schachtbodenshaft bottom
- 3030
- Schachtdeckeshaft ceiling
- 3131
- Federnfeathers
- 3232
- Wandabschnittewall sections
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EP3824236A1 (en) | 2021-05-26 |
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