Die Erfindung betrifft eine Vakuumanordnung und ein Verfahren.The invention relates to a vacuum arrangement and a method.
Dichtungen können im Allgemeinen eingesetzt werden, um zwei Bereiche gegeneinander abzudichten und dabei Stoffübergänge zwischen den zwei Bereichen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. In Vakuumanordnungen, z.B. Vakuumanlagen, eingesetzte Dichtungen (so genannte Vakuumdichtungen) sollten geeignet sein, unterschiedliche Vakuum-Bereiche vakuumdicht miteinander zu verbinden und/oder einen Vakuum-Bereich vakuumdicht von der Umgebung des Vakuum-Bereiches abzudichten.Seals can generally be used to seal two areas against one another and to prevent or at least reduce mass transfers between the two areas. In vacuum arrangements, e.g. Vacuum systems, seals used (so-called vacuum seals) should be suitable for connecting different vacuum areas in a vacuum-tight manner and / or sealing a vacuum area in a vacuum-tight manner from the surroundings of the vacuum area.
An die im Vakuum verwendeten Materialien von Dichtungen werden im Allgemeinen zusätzliche Anforderungen gestellt. Beispielsweise sollten diese einem großen Druckunterschied (z.B. zwischen Atmosphäre und Vakuum) standhalten und dabei selbst geringe Druckunterschiede (z.B. zwischen verschiedenen Vakuumbereichen) zuverlässig abdichten (d.h. eine möglichst geringe Leckrate aufweisen), so wenig wie möglich gasdurchlässig sein und so wenig wie möglich ausgasen, um zu verhindern, dass das Vakuum verunreinigt wird.Additional requirements are generally placed on the materials used for seals in a vacuum. For example, these should withstand a large pressure difference (e.g. between atmosphere and vacuum) and reliably seal even small pressure differences (e.g. between different vacuum areas) (i.e. have the lowest possible leak rate), be as little gas-permeable as possible and outgas as little as possible in order to to prevent the vacuum from being contaminated.
Beim Abdichten von zueinander beweglichen Bauteilen, z.B. an Drehdurchführungen, können Schwankungen in der relativen Lage der zueinander beweglichen Bauteile durch deren Bewegung zueinander auftreten, welche besondere Anforderungen an die jeweilige Dichtung stellt. Insbesondere an Wellen treten Schwingungen, Exzentrizität oder Schrägstellung auf, welche das Abdichten erschweren und mit zunehmender Belastung der Wellen zunehmen.When sealing mutually movable components, e.g. on rotary unions, fluctuations in the relative position of the components that are movable relative to one another can occur due to their movement to one another, which places special demands on the respective seal. Vibrations, eccentricity or inclination occur in particular on shafts, which make sealing more difficult and increase with increasing load on the shafts.
Zum einen lässt sich dadurch eine breite Palette von Dichtungen nicht mehr zuverlässig einsetzen, da diese zu starr sind. Anschaulich muss die Dichtung flexibel genug sein muss, um den Schwankungen in der relativen Lage zu folgen. Zu starre Dichtungen, z.B. mit metallischen Dichtflächen, sind für ein Abdichten von Wellen, welche hohen Belastungen ausgesetzt sind, ebenso ungeeignet. Darüber hinaus weisen flexible Dichtungen einen erhöhten Abrieb auf, welcher diese aufbraucht und/oder beschädigt und so deren Funktionsweise beeinträchtigt. Dies führt zu einem erhöhten Wartungsaufwand und verursacht zusätzliche Kosten und Produktionspausen.On the one hand, this means that a wide range of seals can no longer be used reliably because they are too rigid. Clearly, the seal must be flexible enough to follow the fluctuations in the relative position. Seals that are too rigid, e.g. with metallic sealing surfaces are also unsuitable for sealing shafts that are exposed to high loads. In addition, flexible seals have increased abrasion, which uses them up and / or damages them and thus impairs their functioning. This leads to an increased maintenance effort and causes additional costs and production breaks.
Herkömmlicherweise wird daher eine Kombination aus Gleitringdichtung und elastischer O-Ringe verwendet. Die Gleitringdichtungen weisen metallische Dichtflächen auf, die abriebfest aufeinander abgleiten, und werden mittels der O-Ringe flexibel in Position gehalten werden, so dass diese Ausgleichsbewegungen durchführen können.A combination of mechanical seal and elastic O-rings is therefore traditionally used. The mechanical seals have metallic sealing surfaces that slide against one another in an abrasion-resistant manner and are held flexibly in position by means of the O-rings, so that these can perform compensating movements.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde anschaulich erkannt, dass eine solche Kombination aus Gleitringdichtung und elastischer O-Ringe unter bestimmten Umständen zu Undichtheiten und erhöhtem Verschleiß neigt. Im Detail wurde erkannt, dass während der Rotation eines Bauteils (z.B. einer Welle) aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen und montagebedingter Versätzen eine Walkbewegung in den O-Ring eingebracht wird, welche dessen Lage und dessen festen Sitz beeinträchtigt. Dies kann dazu führen, dass der O-Ring der Rotation des Bauteils folgt, und sich dadurch abreibt, und/oder dass minimale Spaltmaße auftreten, welche die Dichtheit gefährden und so das Vakuum verunreinigen.According to various embodiments, it was clearly recognized that such a combination of mechanical seal and elastic O-rings tends to leak and increase wear under certain circumstances. It was recognized in detail that during the rotation of a component (e.g. a shaft), due to production-related tolerances and assembly-related offsets, a flexing movement is introduced into the O-ring, which affects its position and its tight fit. This can result in the O-ring following the rotation of the component and rubbing off as a result, and / or in minimal gap dimensions which endanger the tightness and thus contaminate the vacuum.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird dem O-Ring anschaulich eine Drehmomentstütze bereitgestellt, welche dessen Lage und dessen Sitz festigt. Dadurch werden die Bewegung des O-Rings gehemmt und/oder die auftretenden Spaltmaße reduziert. Beispielsweise weist eine Vakuumanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen im Betrieb eine Leckrate von weniger als 1 · 10-09 mbar · l/s auf.According to various embodiments, the O-ring is clearly provided with a torque arm, which fixes its position and its seat. As a result, the movement of the O-ring is inhibited and / or the gap dimensions that occur are reduced. For example, a vacuum arrangement according to various embodiments has a leak rate of less than 1 · 10 -09 mbar · l / s during operation.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumanordnung Folgendes aufweisen: ein Bauteil (z.B. Maschinenbauteil), welches eine erste Dichtfläche mit einem ersten Rauheitskennwert aufweist; eine Gleitringdichtung, welche eine zweite Dichtfläche mit einem zweiten Rauheitskennwert aufweist und mit einem Schmiermittel in körperlichem Kontakt ist; eine Elastomerdichtung, welche die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche körperlich kontaktiert (z.B. gegen diese presst); wobei eine Differenz zwischen dem ersten Rauheitskennwert und dem zweiten Rauheitskennwert kleiner ist als 50% des zweiten Rauheitskennwerts.According to various embodiments, a vacuum arrangement can include: a component (e.g. machine component) that has a first sealing surface with a first roughness characteristic; a mechanical seal which has a second sealing surface with a second roughness characteristic and is in physical contact with a lubricant; an elastomer seal that physically contacts (e.g., presses against) the first sealing surface and the second sealing surface; wherein a difference between the first roughness parameter and the second roughness parameter is less than 50% of the second roughness parameter.
Es zeigen
- 1A bis 8 sowie 11A und 11B jeweils eine Vakuumanordnung in verschiedenen schematischen Ansichten;
- 9 ein Verfahren in einem schematischen Ablaufdiagram; und
- 10 ein Bauteil in verschiedenen schematischen Perspektivansicht.
Show it - 1A to 8th 11A and 11B each show a vacuum arrangement in different schematic views;
- 9 a method in a schematic flow diagram; and
- 10th a component in different schematic perspective view.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof and in which specific embodiments are shown by way of illustration in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "back", etc. is referred to with reference to the Orientation of the figure (s) described. Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It is understood that other embodiments may be used and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It is understood that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another unless specifically stated otherwise. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In the context of this description, the terms “connected”, “connected” and “coupled” are used to describe both a direct and an indirect connection (eg ohmic and / or electrically conductive, eg an electrically conductive connection), a direct or indirect connection as well as a direct or indirect coupling. Identical or similar elements are provided with identical reference symbols in the figures, insofar as this is expedient.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer (z.B. mechanischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen), z.B. direkten oder indirekten, Verbindung und/oder Wechselwirkung verstanden werden. Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette miteinander gekoppelt sein, entlang welcher die Wechselwirkung (z.B. ein Signal) übertragen werden kann. Beispielsweise können zwei miteinander gekoppelte Elemente eine Wechselwirkung miteinander austauschen, z.B. eine mechanische, hydrostatische, thermische und/oder elektrische Wechselwirkung. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (z.B. körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden, z.B. mittels eines direkten körperlichen Kontakts. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment, etc.) zu übertragen.According to various embodiments, the term “coupled” or “coupling” in the sense of a (e.g. mechanical, hydrostatic, thermal and / or electrical), e.g. direct or indirect, connection and / or interaction can be understood. For example, several elements can be coupled together along an interaction chain along which the interaction (e.g. a signal) can be transmitted. For example, two elements coupled together can exchange interaction, e.g. a mechanical, hydrostatic, thermal and / or electrical interaction. According to various embodiments, "coupled" can be understood in the sense of a mechanical (e.g. physical or physical) coupling, e.g. through direct physical contact. A clutch can be set up to transmit a mechanical interaction (e.g. force, torque, etc.).
Eine Gleitringdichtung (oder auch sogenannte dynamische Dichtung) kann zwei aufeinander gleitende Dichtelemente aufweisen, den sogenannten Gleitring und Gegenring (auch als zusätzlicher Gleitring bezeichnet). Einer der beiden Gleitringe (auch als Stator bezeichnet) kann starr in einem stationären Gehäuse angeordnet sein, der andere der beiden Gleitringe (auch als Rotor bezeichnet) kann auf einer rotierenden Welle befestigt sein. Damit kann eine Abdichtung der rotierenden Welle gegenüber einer Wand, z.B. eines Maschinengehäuses, erreicht werden.A mechanical seal (or so-called dynamic seal) can have two sealing elements sliding on one another, the so-called mechanical ring and counter ring (also referred to as an additional mechanical ring). One of the two sliding rings (also called a stator) can be arranged rigidly in a stationary housing, the other of the two sliding rings (also called a rotor) can be fastened on a rotating shaft. This can seal the rotating shaft against a wall, e.g. of a machine housing can be achieved.
Eine Laufwerkdichtung ist eine Unterart der mechanischen Gleitringdichtung. Die Laufwerkdichtung weist zwei (z.B. Gleitringe) Metallgleitringe auf. Die Metallgleitringe können in separierten, sich gegenüberliegenden Gehäusen (auch als Dichtungsgehäuse bezeichnet) montiert sein oder werden. Die Laufwerkdichtung kann mittels einer oder mehr als einer Elastomerdichtung zentriert in dem jeweiligen Dichtungsgehäuse gehalten sein oder werden.A running gear seal is a sub-type of mechanical mechanical seal. The drive seal has two (e.g. slide rings) metal slide rings. The metal sliding rings can be or are mounted in separate, opposite housings (also referred to as sealing housings). The drive seal can be held in the center of the respective seal housing by means of one or more than one elastomer seal.
1A veranschaulicht eine Vakuumanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, deren Detailansicht 100c und 1B die Vakuumanordnung 100 in einem tribologischen Diagramm 100b. 1A illustrates a vacuum arrangement 100 according to various embodiments in a schematic side view or cross-sectional view, the detailed view 100c and 1B the vacuum arrangement 100 in a tribological diagram 100b .
Die Vakuumanordnung 100 kann ein erstes Bauteil 102 aufweisen. Das erste Bauteil 102 kann eine erste Dichtfläche 102d aufweisen, z.B. eine metallische erste Dichtfläche 102d. Das erste Bauteil 102 kann beispielsweise Stahl oder Aluminium aufweisen oder daraus gebildet sein.The vacuum arrangement 100 can be a first component 102 exhibit. The first component 102 can be a first sealing surface 102d have, for example, a metallic first sealing surface 102d . The first component 102 can have, for example, steel or aluminum or be formed therefrom.
Die erste Dichtfläche 102d kann einen ersten tribologischen Kennwert (auch als tribologischer Parameter oder vereinfacht Kennwert bezeichnet) aufweisen.The first sealing surface 102d can have a first tribological parameter (also referred to as a tribological parameter or simplified parameter).
Als tribologischer Kennwert kann im Allgemeinen ein Kennwert verstanden werden, welcher die mechanische Wechselwirkung zwischen zwei Oberflächen beschreibt, wenn die zwei Oberflächen einander berühren und unterschiedlichen Kräften ausgesetzt sind. Der tribologische Kennwert kann beispielsweise der Beschreibung von Reibung, von Reibungskoeffizienten, von Verschleiß und von Schmierung zwischen aufeinander einwirkenden, in Relativbewegung, befindlichen Oberflächen dienen. Der tribologischer Kennwert einer Oberfläche (z.B. Dichtfläche) kann bezogen auf eine Formeigenschaft (dann auch als tribologischer Formkennwert bezeichnet) der Oberfläche und/oder auf eine Stoffeigenschaft (dann auch als tribologischer Stoffkennwert bezeichnet)der Oberfläche bezogen sein. Der tribologische Kennwert einer Dichtfläche kann an der Stelle gemessen sein oder werden, an der auch die entsprechende Dichtung anliegt.A tribological characteristic value can generally be understood to be a characteristic value that describes the mechanical interaction between two surfaces when the two surfaces touch one another and are exposed to different forces. The tribological characteristic value can be used, for example, to describe friction, friction coefficients, wear and lubrication between interacting surfaces that are in relative motion. The tribological characteristic value of a surface (e.g. sealing surface) can be related to a shape property (then also referred to as a tribological shape characteristic value) of the surface and / or to a material property (then also referred to as a tribological material characteristic value) of the surface. The tribological characteristic value of a sealing surface can be or be measured at the point at which the corresponding seal is also applied.
Der tribologische Formkennwert kann beispielsweise die topografische Beschaffenheit der Oberfläche repräsentieren, z.B. deren Rauheit (dann auch als Rauheitskennwert bezeichnet). Der tribologische Stoffkennwert kann beispielsweise die chemische Beschaffenheit der Oberfläche repräsentieren, z.B. ob und/oder wie diese beschichtet ist, deren chemische Zusammensetzung, deren Elastizität, Härte, und/oder Scherfestigkeit, usw. Mit anderen Worten können verschiedene tribologische Kennwerte verwendet werden, um die Wechselwirkung zwischen den zwei Oberflächen zu beschreiben, z.B. ob oder unter welchen Umständen diese aufeinander abgleiten, ob oder unter welchen Umständen sich diese dabei verformen, ob oder unter welchen Umständen diese Verformung irreversibel ist, welche Einfluss darauf ein Schmiermittel hat, usw. Mit zunehmendem tribologischen Kennwert kann die Wechselwirkung (z.B. Reibung) zunehmen.The tribological shape characteristic value can represent, for example, the topographical nature of the surface, for example its roughness (then also referred to as the roughness characteristic value). The tribological characteristic value can represent, for example, the chemical nature of the surface, for example whether and / or how it is coated, its chemical composition, its elasticity, hardness, and / or shear strength, etc. In other words, different tribological parameters can be used to describe the interaction between the two surfaces, for example whether or under what circumstances they slide against one another, whether or under what circumstances they deform, whether or under what circumstances this deformation is irreversible, what influence a lubricant has on it, etc. The interaction (eg friction) can increase with increasing tribological parameters.
Eine möglichst gute Beschreibung dieser Wechselwirkung kann beispielsweise ein oder mehr als ein Rauheitskennwert ermöglichen. Im Allgemeinen kann die Rauheit der oder jeder Oberfläche mittels eines oder mehr als eines Rauheitskennwerts beschrieben werden, wie in dem tribologischen Diagramm 100b veranschaulicht ist.The best possible description of this interaction can, for example, enable one or more roughness parameters. In general, the roughness of the or each surface can be described using one or more than one roughness characteristic, as in the tribological diagram 100b is illustrated.
Die Oberfläche (z.B. Dichtfläche 102d) ist in einer Detailansicht 100c (z.B. einem Schnitt) veranschaulicht, z.B. deren Profil (auch als Rauheitsprofil 100c bezeichnet). Die Werte des Rauheitsprofils 100c sind in dem tribologischen Diagramm 100b als sogenannte Abbott-Kurve 111 aufgetragen. Die Abbott-Kurve 111 (auch als Materialanteilkurve bezeichnet) gibt den Materialanteil 111 in Abhängigkeit vom Schnittniveau an. Der Materialanteil 101 ist das in Prozent angegebene Verhältnis 101 von materialerfüllter Länge zur Gesamtmessstrecke x im Rauheitsprofil 100c. Das Schnittniveau ist der Abstand der ausgewerteten Schnittlinie zur gewählten Bezugslinie 103c.The surface (e.g. sealing surface 102d) is in a detailed view 100c (e.g. a cut) illustrates, e.g. their profile (also as a roughness profile 100c designated). The values of the roughness profile 100c are in the tribological diagram 100b as a so-called Abbott curve 111 applied. The Abbott curve 111 (also called the material proportion curve) gives the material proportion 111 depending on the cutting level. The proportion of material 101 is the ratio given in percent 101 from material-filled length to total measuring distance x in the roughness profile 100c . The cutting level is the distance between the evaluated cutting line and the selected reference line 103c .
Als Rauheitskennwert kann beispielsweise die Kernrautiefe Rk herangezogen werden, welche die Tiefe des Rauheitskernprofils angibt. Alternativ oder zusätzlich kann als Rauheitskennwert die reduzierte Spitzenhöhe Rpk herangezogen werden, welche die gemittelte Höhe der aus dem Kernbereich herausragenden Spitzen angibt. Alternativ oder zusätzlich kann die reduzierte Riefentiefe Rvk herangezogen werden, welche die gemittelte Tiefe der aus dem Kernbereich herausragenden Riefen angibt. Mr1 und Mr2 bezeichnen hierbei den kleinsten und den größten Materialanteil des Rauheitskernprofils.The core roughness depth Rk, which indicates the depth of the roughness core profile, can be used as the roughness parameter, for example. Alternatively or additionally, the reduced peak height Rpk can be used as the roughness parameter, which indicates the average height of the peaks protruding from the core area. Alternatively or additionally, the reduced groove depth Rvk can be used, which indicates the average depth of the grooves protruding from the core area. Mr1 and Mr2 denote the smallest and the largest material portion of the roughness core profile.
Alternativ oder zusätzlich kann die mittlere Rauheit als Rauheitskennwert herangezogen werden. Die mittlere Rauheit entspricht dem arithmetischen Mittel der betragsmäßigen Abweichung von der Mittellinie des Rauheitsprofils 100c, z.B. gemäß ISO 25178.Alternatively or additionally, the average roughness can be used as a roughness parameter. The mean roughness corresponds to the arithmetic mean of the amount of deviation from the center line of the roughness profile 100c , e.g. according to ISO 25178.
Wie im Folgenden genauer beschrieben wird, kann das erste Bauteil 102 beispielsweise eines der folgenden Bauteile (z.B. Maschinenbauteile) aufweisen oder daraus gebildet sein: eine Welle 102w, ein Gehäuse 106 (z.B. ein Lagergehäuse), oder ein Wandelement 104w. Optional kann das erste Bauteil 102 (z.B. die Welle 102w) drehbar gelagert sein, z.B. mittels einer Lageranordnung 108 und/oder um eine Rotationsachse herum. Das Gehäuse 106 kann beispielsweise Teil eines Endblocks sein, der als Lagergehäuse (d.h. zum drehbaren Lagern) eingerichtet ist.As will be described in more detail below, the first component 102 for example, have or be formed from one of the following components (eg machine components): a shaft 102w , a housing 106 (eg a bearing housing), or a wall element 104w . Optionally, the first component 102 (e.g. the wave 102w) be rotatably supported, for example by means of a bearing arrangement 108 and / or around an axis of rotation. The housing 106 can be part of an end block, for example, which is set up as a bearing housing (ie for rotatable mounting).
Insgesamt lassen sich technisch bearbeitete Oberflächen in drei Rauheitstypen einteilen. Der geschruppte Rauheitstyp weist einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 3,2 µm bis ungefähr 25 µm auf. Hier sind Riefen fühlbar und mit dem Auge sichtbar. Der geschlichtete Rauheitstyp weist einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 1,6 µm bis ungefähr 3,2 µm auf, wobei beispielsweise Riefen mit dem Auge noch sichtbar sind. Der feingeschlichtete Rauheitstyp weist einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 0,8 µm bis ungefähr 1,6 µm auf, wobei Riefen mit dem Auge nicht mehr sichtbar sind. Technically processed surfaces can be divided into three types of roughness. The roughed type of roughness has an average roughness in a range from about 3.2 µm to about 25 µm. Grooves are felt here and visible to the eye. The finished roughness type has a mean roughness value in a range from approximately 1.6 μm to approximately 3.2 μm, with striations, for example, still being visible to the eye. The finely sized roughness type has a mean roughness value in a range from approximately 0.8 μm to approximately 1.6 μm, with grooves no longer being visible to the eye.
Je nachdem, mittels welchen Prozesses die Oberfläche (z.B. Dichtfläche) 102d hergestellt und/oder bearbeitet wurde, kann eine sich aus dem Prozess ergebende mittlere Rauheit (auch als Mittenrauwert bezeichnet) erreicht werden.Depending on the process by which the surface (e.g. sealing surface) 102d was produced and / or processed, an average roughness (also referred to as the mean roughness value) resulting from the process can be achieved.
Gießen in einer Sandform kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 12,5 µm bis ungefähr 25 µm ergeben. Gießen in einer Kokille kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 3 µm bis ungefähr 12,5 µm ergeben. Gießen mittels Druckgusses kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 0,8 µm bis ungefähr 6,3 µm ergeben. Sintern kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 6,3 µm bis ungefähr 12,5 µm ergeben. Abdrehen, Hobeln oder Feilen kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 0,2 µm bis ungefähr 3,2 µm ergeben. Bohren kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 1,6 µm bis ungefähr 12,5 µm ergeben. Fräsen kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 0,6 µm bis ungefähr 3,2 µm ergeben. Honen und/oder Läppen kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 0,006 µm bis ungefähr 0,1 µm ergeben. Schleifen kann beispielsweise einen Mittenrauwert in einem Bereich von ungefähr 0,012 µm bis ungefähr 0,4 µm ergeben. Der größere Wert der vorstehend angegebenen Bereiche ist unter üblichen Prozessbedingungen erreichbar, wobei das Erreichen des unteren Werts der Bereiche besondere Sorgfalt erfordert.Casting in a sand mold, for example, can give an average roughness in a range from about 12.5 µm to about 25 µm. Pouring in a mold, for example, can give an average roughness in a range from about 3 µm to about 12.5 µm. For example, die casting can result in an average roughness in a range from about 0.8 µm to about 6.3 µm. Sintering can, for example, result in an average roughness value in a range from approximately 6.3 μm to approximately 12.5 μm. For example, turning, planing or filing can result in an average roughness value in a range from approximately 0.2 μm to approximately 3.2 μm. For example, drilling can result in an average roughness value in a range from approximately 1.6 µm to approximately 12.5 µm. Milling, for example, can give an average roughness in a range from about 0.6 µm to about 3.2 µm. Honing and / or lapping can, for example, result in an average roughness value in a range from approximately 0.006 μm to approximately 0.1 μm. For example, grinding may result in an average roughness in a range from about 0.012 µm to about 0.4 µm. The greater value of the ranges specified above can be achieved under normal process conditions, special care being required to reach the lower value of the ranges.
2A und 2B veranschaulichen eine Vakuumanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Konfigurationen 200a und 200b in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, z.B. eingerichtet wie die Vakuumanordnung 100. 2A and 2 B illustrate a vacuum arrangement 200 according to different embodiments in different configurations 200a and 200b in a schematic Side view or cross-sectional view, eg set up like the vacuum arrangement 100 .
Die Vakuumanordnung 200 kann in den Konfigurationen 200a, 200b ferner eine Gleitringdichtung 110 aufweisen. Die Gleitringdichtung 110 kann eine zweite Dichtfläche 202d aufweisen. Die zweite Dichtfläche 202d kann einen zweiten tribologischen Kennwert (z.B. einen zweiten Rauheitskennwert) aufweisen.The vacuum arrangement 200 can in the configurations 200a , 200b also a mechanical seal 110 exhibit. The mechanical seal 110 can have a second sealing surface 202d exhibit. The second sealing surface 202d can have a second tribological characteristic value (for example a second roughness characteristic value).
Ferner kann die Vakuumanordnung 200 in den Konfigurationen 200a, 200b eine Elastomerdichtung 204 aufweisen. Die Elastomerdichtung 204 kann die erste Dichtfläche 102d und die zweite Dichtfläche 202d körperlich kontaktierten (z.B. gegen diese pressen). Beispielsweise kann die Elastomerdichtung 204 elastische verformt sein mittels einer Kraft, welche die erste Dichtfläche 102d und die zweite Dichtfläche 202d aufeinander zu presst.Furthermore, the vacuum arrangement 200 in the configurations 200a , 200b an elastomer seal 204 exhibit. The elastomer seal 204 can be the first sealing surface 102d and the second sealing surface 202d physically contacted (eg press against them). For example, the elastomer seal 204 be elastically deformed by means of a force acting on the first sealing surface 102d and the second sealing surface 202d to press against each other.
Die Vakuumanordnung 200 kann in der Konfiguration 200b ferner ein zweites Bauteil 112 aufweisen. Das erste Bauteil 102 und das zweite Bauteil 112 können beispielsweise drehbar zueinander eingerichtet sein, z.B. mittels einer Lageranordnung 108 und/oder um eine Rotationsachse herum.The vacuum arrangement 200 can in the configuration 200b also a second component 112 exhibit. The first component 102 and the second component 112 can for example be rotatably arranged, for example by means of a bearing arrangement 108 and / or around an axis of rotation.
Das erste Bauteil 102 und das zweite Bauteil 112 können ein Bauteilpaar bilden, welche beispielsweise eine Welle 102w und eines der folgenden Bauteile aufweisen kann: ein Gehäuse 106 (z.B. ein Lagergehäuse) und/oder ein Wandelement 104w.The first component 102 and the second component 112 can form a pair of components, for example a shaft 102w and can have one of the following components: a housing 106 (eg a bearing housing) and / or a wall element 104w .
Das zweite Bauteil 112 kann eine zusätzliche erste (z.B. metallische) Dichtfläche 112d aufweisen, welche einen zusätzlichen ersten tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweisen kann. Die Gleitringdichtung 110 kann in der Konfiguration 200b eine zusätzliche zweite Dichtfläche 212d aufweisen. Die zusätzliche zweite Dichtfläche 212d kann einen zusätzlichen zweiten tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweisen.The second component 112 can be an additional first (eg metallic) sealing surface 112d which have an additional first tribological characteristic value (eg roughness characteristic value). The mechanical seal 110 can in the configuration 200b an additional second sealing surface 212d exhibit. The additional second sealing surface 212d can have an additional second tribological characteristic value (eg roughness characteristic value).
Ferner kann die Vakuumanordnung 200 in der Konfiguration 200b eine zusätzliche Elastomerdichtung 214 aufweisen. Die zusätzliche Elastomerdichtung 214 kann die zusätzliche erste Dichtfläche 112d und die zusätzliche zweite Dichtfläche 212d körperlich kontaktierten (z.B. gegen diese pressen). Beispielsweise kann die zusätzliche Elastomerdichtung 214 elastisch verformt sein mittels einer Kraft, welche die zusätzliche erste Dichtfläche 112d und die zusätzliche zweite Dichtfläche 212d aufeinander zu presst.Furthermore, the vacuum arrangement 200 in the configuration 200b an additional elastomer seal 214 exhibit. The additional elastomer seal 214 can the additional first sealing surface 112d and the additional second sealing surface 212d physically contacted (eg press against them). For example, the additional elastomer seal 214 be elastically deformed by means of a force which is the additional first sealing surface 112d and the additional second sealing surface 212d to press against each other.
Die Gleitringdichtung 110 kann in den Konfigurationen 200a, 200b mit einem Schmiermittel in körperlichem Kontakt sein, z.B. deren zweite Dichtfläche 202d und/oder zusätzliche zweite Dichtfläche 212d. Optional können das erste Bauteil 102 und/oder das zweite Bauteil 112 mit dem Schmiermittel in körperlichem Kontakt sein, z.B. deren erste bzw. zusätzliche erste Dichtfläche 102d, 112d.The mechanical seal 110 can in the configurations 200a , 200b be in physical contact with a lubricant, eg its second sealing surface 202d and / or additional second sealing surface 212d . Optionally, the first component 102 and / or the second component 112 be in physical contact with the lubricant, for example their first or additional first sealing surface 102d , 112d .
Das Schmiermittel (auch als Schmierstoff bezeichnet) kann eingerichtet sein, einen Gleitreibungskoeffizient zwischen zwei Oberflächen, die sich berühren und zwischen denen das Schmiermittel angeordnet ist, zu verringern. Im Allgemeinen kann das Schmiermittel fest, flüssig oder zumindest fließfähig oder streichfähig (z.B. pastös) sein. Das Schmiermittel kann beispielsweise ein Fett oder ein Öl aufweisen oder daraus gebildet sein. Optional kann das Schmiermittel ein oder mehr als ein Additiv aufweisen.The lubricant (also referred to as a lubricant) can be designed to reduce a coefficient of sliding friction between two surfaces that touch and between which the lubricant is arranged. In general, the lubricant can be solid, liquid or at least flowable or spreadable (e.g. pasty). The lubricant can, for example, have a fat or an oil or be formed therefrom. Optionally, the lubricant can have one or more additives.
Beispielsweise kann das Schmiermittel ein Öl (z.B. ein Vakuumöl, z.B. perfluoriertes Polyether), ein Silikon und/oder ein Fett (z.B. ein Vakuumfett) aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann das Schmiermittel einen Ölsumpf bilden. Die Verwendung eines Öls kann gegenüber einem Fett einen höheren Wärmeaustausch ermöglichen. Die Verwendung eines Fetts kann gegenüber einem Öl eine bessere Dichtwirkung ermöglichen.For example, the lubricant may include or be formed from an oil (e.g., a vacuum oil, e.g., perfluorinated polyether), a silicone, and / or a grease (e.g., a vacuum grease). For example, the lubricant can form an oil sump. The use of an oil can allow a higher heat exchange compared to a fat. Using a grease can provide a better seal against an oil.
Optional kann das Schmiermittel prozessverträglich, mit anderen Worten inert gegenüber einem durchgeführten Prozess, sein, d.h. z.B. inert (reaktionsträge) gegenüber einem Prozessgas (z.B. Sauerstoff, Ammoniak oder Wasserstoff), z.B. bei Temperaturen von mindestens ungefähr 200°C. Beispielsweise kann als prozessverträglich verstanden werden, dass das Schmiermittel eine Temperaturbeständigkeit von mindestens ungefähr 300°C aufweist, z.B. mindestens ungefähr 200°C, d.h. bis zu dieser Temperatur eingesetzt werden kann, ohne beschädigt und/oder zersetzt zu werden.Optionally, the lubricant can be process compatible, in other words inert to a process being carried out, i.e. e.g. inert (inert) to a process gas (e.g. oxygen, ammonia or hydrogen), e.g. at temperatures of at least about 200 ° C. For example, it can be understood as process-compatible that the lubricant has a temperature resistance of at least about 300 ° C, e.g. at least about 200 ° C, i.e. can be used up to this temperature without being damaged and / or decomposed.
Die oder jede Elastomerdichtung 204, 214 kann verstanden werden, als ein Dichtelement, dass ein Elastomer aufweist oder daraus gebildet ist. Das Elastomer (d.h. ein elastomeres Polymer) kann beispielsweise ein Kautschuk sein, wie beispielsweise Perfluorkautschuk (FFKM oder FFPM), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Fluorkautschuk (FKM), Polyethylen (PE) oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Das Elastomer kann beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) und/oder Fluorkautschuk (FKM) aufweisen oder daraus gebildet sein.The or any elastomer seal 204 , 214 can be understood as a sealing element that has an elastomer or is formed therefrom. The elastomer (ie an elastomeric polymer) can be, for example, a rubber, such as, for example, perfluorinated rubber (FFKM or FFPM), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), fluorinated rubber (FKM), polyethylene (PE) or polytetrafluoroethylene (PTFE). The elastomer can have, for example, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) and / or fluororubber (FKM) or be formed therefrom.
Optional können die Elastomerdichtung 204 und/oder die zusätzliche Elastomerdichtung 214 eine Durchgangsöffnung aufweisen, in welcher das erste Bauteil 102 oder das zweite Bauteil 112 angeordnet ist. Alternativ können das erste Bauteil 102 oder das zweite Bauteil 112 eine Durchgangsöffnung aufweisen, in welcher die oder jede Elastomerdichtung 204, 214 angeordnet ist.Optionally, the elastomer seal 204 and / or the additional elastomer seal 214 have a through opening in which the first component 102 or the second component 112 is arranged. Alternatively, the first component 102 or the second component 112 have a through hole in which the or each elastomer seal 204 , 214 is arranged.
Die oder jede Elastomerdichtung 204, 214 kann beispielsweise einen oder mehr als einen O-Ring aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Elastomerdichtung 204 und/oder die zusätzliche Elastomerdichtung 214 können beispielsweise entlang eines in sich geschlossenen Pfades erstreckt sein (auch als umlaufend bezeichnet). The or any elastomer seal 204 , 214 can, for example, have or be formed from one or more than one O-ring. The elastomer seal 204 and / or the additional elastomer seal 214 can, for example, extend along a self-contained path (also referred to as circumferential).
Die oder jede Elastomerdichtung 204, 214 kann eine Härte in einem Bereich von ungefähr 50 Shore-A bis ungefähr 85 Shore-A aufweisen, z.B. ungefähr 75 Shore-A oder weniger. Im Rahmen dieser Beschreibung kann die Shore-Härte als Maß für die Härte eines Körpers, bzw. Materials, verstanden werden. Die Shore-Härte ist eine typische Messgröße für verschiedene Materialien (beispielsweise Kunststoffe oder Metalle), z.B. Körpern, welche aus diesen gebildet sind, wobei je nach Härte des Körpers, bzw. Materials, verschiedene Skalen (z.B. Shore-A, Shore-B, Shore-C und Shore-D) verwendet werden, welche sich ineinander umrechnen lassen.The or any elastomer seal 204 , 214 may have a hardness in a range from about 50 Shore-A to about 85 Shore-A, for example about 75 Shore-A or less. In the context of this description, the Shore hardness can be understood as a measure of the hardness of a body or material. The Shore hardness is a typical measurement variable for different materials (for example plastics or metals), for example bodies which are formed from these, different scales depending on the hardness of the body or material (for example Shore-A, Shore-B, Shore-C and Shore-D) are used, which can be converted into each other.
Für weiche Materialien, z.B. Kunststoffe, z.B. Elastomere, kann beispielsweise die Shore-A-Härte verwendet werden, welche auch im Rahmen dieser Beschreibung verwendet wird. Die Shore-Härte bezieht sich dabei auf die Materialeigenschaften bei Raumtemperatur, z.B. 20°C. Zum Messen der Shore-Härte kann beispielsweise ein Shore-/IRHD-Härteprüfer (IRHD = International Rubber Hardness Degree) verwendet werden, z.B. gemäß den Anforderungen der Normen ISO 7619-1 , ASTM D 2240 , ISO 868 , NFT 51109 .For soft materials, for example plastics, for example elastomers, the Shore A hardness can be used, for example, which is also used in the context of this description. The Shore hardness refers to the material properties at room temperature, e.g. 20 ° C. For example, a Shore / IRHD hardness tester (IRHD = International Rubber Hardness Degree) can be used to measure the Shore hardness, for example in accordance with the requirements of the standards ISO 7619-1 , ASTM D 2240 , ISO 868 , NFT 51109 .
Die erste Dichtfläche 102d und die zweite Dichtfläche 202d (z.B. deren tribologische Kennwerte) können derart eingerichtet sein, dass eine Differenz Δ zwischen dem Kennwert K1 der ersten Dichtfläche 102d (z.B. deren Rauheitskennwert) und dem Kennwert K2 der zweiten Dichtfläche 202d (z.B. deren Rauheitskennwert) kleiner ist als 50% (z.B. 25%, z.B. 10%, z.B. 1%) des Kennwerts K2 der zweiten Dichtfläche 202d. Beispielsweise kann folgende Relation erfüllt sein: Δ=|K1-K2|<c·K2, wobei c=0,5 oder c=0,25 oder c=0,1 oder c=0,01 ist (d.h. diese können weniger als 50% voneinander abweichen).The first sealing surface 102d and the second sealing surface 202d (eg their tribological characteristic values) can be set up in such a way that a difference Δ between the characteristic value K1 the first sealing surface 102d (e.g. their roughness parameter) and the parameter K2 the second sealing surface 202d (eg its roughness characteristic) is less than 50% (eg 25%, eg 10%, eg 1%) of the characteristic value K2 the second sealing surface 202d . For example, the following relation can be fulfilled: Δ = | K1-K2 | <c · K2, where c = 0.5 or c = 0.25 or c = 0.1 or c = 0.01 (ie these can be less than 50% differ).
Alternativ oder zusätzlich können die zusätzliche erste Dichtfläche 112d und die zusätzliche zweite Dichtfläche 212d (z.B. deren tribologische Kennwerte) derart eingerichtet sein, dass eine Differenz Δz zwischen dem Kennwert K1z der zusätzlichen ersten Dichtfläche 112d (z.B. deren Rauheitskennwert) und dem Kennwert K2z der zusätzlichen zweiten Dichtfläche 212d (z.B. deren Rauheitskennwert) kleiner ist als 50% (z.B. 25%, z.B. 10%, z.B. 1%) des Kennwerts K2z der zusätzlichen zweiten Dichtfläche 212d. Beispielsweise kann folgende Relation erfüllt sein:
- Δz=|K1z-K2z|<c·K2z, wobei c=0,5 oder c=0,25 oder c=0,1 oder c=0,01 ist (d.h. diese können weniger als 50% voneinander abweichen).
Alternatively or additionally, the additional first sealing surface can be used 112d and the additional second sealing surface 212d (eg their tribological characteristic values) can be set up in such a way that a difference Δz between the characteristic value K1z of the additional first sealing surface 112d (eg its roughness parameter) and the parameter K2z of the additional second sealing surface 212d (eg its roughness characteristic) is less than 50% (eg 25%, eg 10%, eg 1%) of the characteristic value K2z of the additional second sealing surface 212d . For example, the following relation can be fulfilled: - Δz = | K1z-K2z | <c · K2z, where c = 0.5 or c = 0.25 or c = 0.1 or c = 0.01 (ie these can differ less than 50% from each other).
Die Differenz Δ oder Δz der Kennwerte kann im Folgenden auch als Kennwertdifferenz bezeichnet werden.The difference Δ or Δz of the characteristic values can also be referred to below as the characteristic value difference.
3A und 3B veranschaulichen eine Vakuumanordnung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Konfigurationen 300a und 300b in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, z.B. eingerichtet wie die Vakuumanordnung 100 oder 200. 3A and 3B illustrate a vacuum arrangement 300 according to different embodiments in different configurations 300a and 300b in a schematic side view or cross-sectional view, for example set up like the vacuum arrangement 100 or 200 .
Die Gleitringdichtung 110 kann in den Konfigurationen 300a und 300b ein zwei (erstes und zweites) Dichtelemente 110a, 110b aufweisen, z.B. einen Rotor und einen Stator. Als Rotor kann dasjenige Dichtelement verstanden werden, das im Betrieb der Vakuumanordnung gedreht wird. Als Stator kann dasjenige Dichtelement verstanden werden, das im Betrieb der Vakuumanordnung ortsfest und/oder lagefest ist (z.B. bezüglich der Gravitationsrichtung).The mechanical seal 110 can in the configurations 300a and 300b a two (first and second) sealing elements 110a , 110b have, for example, a rotor and a stator. The rotor can be understood as the sealing element that is rotated during operation of the vacuum arrangement. The stator can be understood to mean that sealing element which is stationary and / or fixed in position during operation of the vacuum arrangement (for example with respect to the direction of gravity).
Das erste Dichtelement 110a kann die zweite Dichtfläche 202d aufweisen und/oder mit dieser an der Elastomerdichtung 204 anliegen. Das erste Dichtelement 110a kann ferner eine metallische Dichtfläche 302a (auch als erste Gleitringdichtfläche 302a oder metallische Gleitfläche bezeichnet) aufweisen. Ferner das zweite Dichtelement 110b eine metallische Dichtfläche 302b (auch als zweite Gleitringdichtfläche 302b oder metallische Gleitfläche bezeichnet) aufweist, wobei die zweite Gleitringdichtfläche 302b gegen die erste Gleitringdichtfläche 302a gepresst ist.The first sealing element 110a can the second sealing surface 202d have and / or with this on the elastomer seal 204 issue. The first sealing element 110a can also have a metallic sealing surface 302a (also as the first mechanical seal surface 302a or metallic sliding surface)). Furthermore, the second sealing element 110b a metallic sealing surface 302b (also as a second mechanical seal surface 302b or metallic sliding surface), wherein the second mechanical seal surface 302b against the first mechanical seal face 302a is pressed.
Zwischen der zweiten Gleitringdichtfläche 302b und der ersten Gleitringdichtfläche 302a kann optional das Schmiermittel angeordnet sein.Between the second mechanical seal face 302b and the first mechanical seal face 302a the lubricant can optionally be arranged.
Das erste Dichtelement 110a kann beispielsweise einen ersten Gleitring 110a aufweisen oder daraus gebildet sein. Das zweite Dichtelement 110b kann beispielsweise einen zweiten Gleitring 110b aufweisen oder daraus gebildet sein.The first sealing element 110a can, for example, a first slide ring 110a exhibit or be formed therefrom. The second sealing element 110b can, for example, a second slide ring 110b exhibit or be formed therefrom.
Das zweite Dichtelement 110b kann in der Konfiguration 300b die zusätzliche zweite Dichtfläche 202d aufweisen und/oder mit dieser an der zusätzlichen Elastomerdichtung 214 anliegen. The second sealing element 110b can in the configuration 300b the additional second sealing surface 202d have and / or with this on the additional elastomer seal 214 issue.
Beispielsweise können die erste Gleitringdichtfläche 302a und/oder die zweite Gleitringdichtfläche 302b einen kleineren tribologische Kennwert aufweisen als die erste Dichtfläche 102d und/oder zusätzliche erste Dichtfläche 112d (z.B. weniger als 10% oder 1% dessen). Alternativ oder zusätzlich können die erste Gleitringdichtfläche 302a und/oder die zweite Gleitringdichtfläche 302b einen kleineren tribologische Kennwert aufweisen als die zweite Dichtfläche 202d und/oder zusätzliche zweite Dichtfläche 212d (z.B. weniger als 10% oder 1% dessen).For example, the first mechanical seal surface 302a and / or the second mechanical seal surface 302b have a smaller tribological characteristic than the first sealing surface 102d and / or additional first sealing surface 112d (e.g. less than 10% or 1% thereof). As an alternative or in addition, the first mechanical seal surface can 302a and / or the second mechanical seal face 302b have a smaller tribological characteristic than the second sealing surface 202d and / or additional second sealing surface 212d (e.g. less than 10% or 1% thereof).
Optional kann die Kennwertdifferenz zwischen der ersten Gleitringdichtfläche 302a und der zweiten Dichtfläche 202d größer sein als die Differenz Δ oder Δz. Alternativ oder zusätzlich kann die Kennwertdifferenz zwischen der ersten Gleitringdichtfläche 302a und der ersten Dichtfläche 102d größer sein als die Differenz Δ oder Δz.Optionally, the characteristic value difference between the first mechanical seal surface 302a and the second sealing surface 202d be greater than the difference Δ or Δz. As an alternative or in addition, the characteristic value difference between the first mechanical seal surface can 302a and the first sealing surface 102d be greater than the difference Δ or Δz.
Optional kann die Kennwertdifferenz zwischen der ersten Gleitringdichtfläche 302a und der zweiten Gleitringdichtfläche 302b kleiner sein als ungefähr 10% (z.B. 1%) der Differenz Δ oder Δz.Optionally, the characteristic value difference between the first mechanical seal surface 302a and the second mechanical seal face 302b be less than about 10% (eg 1%) of the difference Δ or Δz.
Beispielsweise können die erste Gleitringdichtfläche 302a und/oder zweite Gleitringdichtfläche 302b geläppt sein.For example, the first mechanical seal surface 302a and / or second mechanical seal face 302b to be lapped.
4A und 4B veranschaulichen eine Vakuumanordnung 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Konfigurationen 400a und 400b in einer schematischen Querschnittsansicht (z.B. entlang einer Rotationsachse), z.B. eingerichtet wie eine der Vakuumanordnungen 100 bis 300. 4A and 4B illustrate a vacuum arrangement 400 according to different embodiments in different configurations 400a and 400b in a schematic cross-sectional view (for example along an axis of rotation), for example set up like one of the vacuum arrangements 100 to 300 .
Die Vakuumanordnung 400 kann aufweisen: eine Vakuumkammer 104, welche ein Wandelement 104w aufweist; ein Lagergehäuse 106; eine Welle 102w, welche mittels einer Lageranordnung 108 in dem Lagergehäuse 106 drehbar gelagert ist; eine Gleitringdichtung 110 zum vakuumdichten Abdichten eines Spalts zwischen der Welle 102w und dem Lagergehäuse 106. Die Welle 102w kann optional mit einer mechanischen Kraftübertragung-Struktur (nicht dargestellt) des Lagergehäuses 106 gekoppelt sein.The vacuum arrangement 400 can have: a vacuum chamber 104 which is a wall element 104w having; a bearing housing 106 ; a wave 102w which by means of a bearing arrangement 108 in the bearing housing 106 is rotatably mounted; a mechanical seal 110 for vacuum-tight sealing of a gap between the shaft 102w and the bearing housing 106 . The wave 102w can optionally with a mechanical power transmission structure (not shown) of the bearing housing 106 be coupled.
In Konfiguration 400a der Vakuumanordnung 400 kann die Welle 102w durch das Wandelement 104w, z.B. eine Durchgangsöffnung 1040 (auch als Wandöffnung 104o bezeichnet) darin, hindurch erstreckt sein. Beispielsweise kann das Lagergehäuse 106 durch das Wandelement 104w hindurch erstreckt sein, z.B. durch die Wandöffnung 104o hindurch.In configuration 400a the vacuum arrangement 400 can the wave 102w through the wall element 104w , for example a through opening 1040 (also as a wall opening 104o referred to) therein. For example, the bearing housing 106 through the wall element 104w be extended, for example through the wall opening 104o through.
Das Lagergehäuse 106 kann die Wandöffnung 104o beispielsweise abdichten, z.B. vakuumdicht.The bearing housing 106 can the wall opening 104o for example sealing, for example vacuum-tight.
Alternativ kann das Lagergehäuse 106 in Konfiguration 400a der Vakuumanordnung 400 vollständig innerhalb oder außerhalb der Vakuumkammer 104 angeordnet sein. Dann kann z.B. nur die Welle 102w durch die Wandöffnung 104o hindurch erstreckt sein. Das Lagergehäuse 106 kann dann an dem Wandelement 104w außen (atmosphärenseitig 201a) bzw. innen (vakuumseitig 201v) anliegen, z.B. vakuumdicht.Alternatively, the bearing housing 106 in configuration 400a the vacuum arrangement 400 completely inside or outside the vacuum chamber 104 be arranged. Then, for example, only the shaft can 102w through the wall opening 104o extends through it. The bearing housing 106 can then on the wall element 104w lie on the outside (on the atmosphere side 201a) or inside (on the vacuum side 201v), for example vacuum-tight.
In Konfiguration 400b der Vakuumanordnung 400 kann die Welle 102w innerhalb der Vakuumkammer 104 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Lagergehäuse 106 innerhalb der Vakuumkammer 104 angeordnet sein. In dem Fall kann das Wandelement 104w eine Durchgangsöffnung 104o aufweisen, durch die das Lagergehäuse 106 freigelegt ist. Das Lagergehäuse 106 kann dann an dem Wandelement 104w innen anliegen, z.B. vakuumdicht.In configuration 400b the vacuum arrangement 400 can the wave 102w inside the vacuum chamber 104 be arranged. For example, the bearing housing 106 inside the vacuum chamber 104 be arranged. In that case, the wall element 104w a through opening 104o have through which the bearing housing 106 is exposed. The bearing housing 106 can then on the wall element 104w fit inside, eg vacuum-tight.
Das zweite Dichtelement 110b kann vakuumseitig angeordnet sein. Mit anderen Worten kann der Vakuumbereich (anschaulich der Bereich in dem Vakuum erzeugt wird) der an das zweite Dichtelement 110b angrenzen. Beispielsweise kann das zweite Dichtelement 110b innerhalb der Vakuumkammer 104 angeordnet sein.The second sealing element 110b can be arranged on the vacuum side. In other words, the vacuum region (clearly the region in which the vacuum is generated) can be that of the second sealing element 110b adjoin. For example, the second sealing element 110b inside the vacuum chamber 104 be arranged.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumkammer 104 ein Vakuumkammergehäuse aufweisen, in welcher ein Vakuum erzeugt und/oder erhalten werden kann. Das Vakuumkammergehäuse kann dazu beispielsweise luftdicht, staubdicht und/oder vakuumdicht eingerichtet und/oder verschlossen sein oder werden. Das Vakuumkammergehäuse kann auch eine oder mehrere Vakuumkammern 104 aufweisen. Die oder jede Vakuumkammer 104 kann einen oder mehrere Vakuumbereiche, z.B. Prozessierbereiche, bereitstellen, in denen ein Substrat mittels einer Sputtervorrichtung, z.B. mit einem davon zerstäubten Targetmaterial, beschichtet werden kann. Das Zerstäuben des Targetmaterials kann mittels eines Plasmas, das von der Sputtervorrichtung gebildet wird, erfolgen, z.B. magnetfeldunterstützt.According to various embodiments, the vacuum chamber 104 have a vacuum chamber housing in which a vacuum can be generated and / or maintained. For this purpose, the vacuum chamber housing can, for example, be set up and / or sealed airtight, dustproof and / or vacuumtight. The vacuum chamber housing can also have one or more vacuum chambers 104 exhibit. The or each vacuum chamber 104 can provide one or more vacuum areas, for example processing areas, in which a substrate can be coated by means of a sputtering device, for example with a target material atomized therefrom. The target material can be atomized by means of a plasma which is formed by the sputtering device, for example with the aid of a magnetic field.
Ferner kann die Vakuumkammer 104 mit einem Pumpensystem (aufweisend zumindest eine Grobvakuumpumpe und optional zumindest eine Hochvakuumpumpe) gekoppelt sein. Das Pumpensystem kann eingerichtet sein, der Vakuumkammer 104 ein Gas (z.B. das Prozessgas) zu entziehen, so dass innerhalb der Vakuumkammer 104 ein Vakuum (d.h. ein Druck kleiner als 0,3 bar) und/oder ein Druck in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 10-3 mbar (mit anderen Worten Feinvakuum) und/oder ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10-3 mbar bis ungefähr 10-7 mbar (mit anderen Worten Hochvakuum) oder ein Druck von kleiner als Hochvakuum, z.B. kleiner als ungefähr 10-7 mbar (mit anderen Worten Ultrahochvakuum) bereitgestellt sein oder werden kann.Furthermore, the vacuum chamber 104 be coupled with a pump system (comprising at least one rough vacuum pump and optionally at least one high vacuum pump). The pump system can be set up, the vacuum chamber 104 to withdraw a gas (eg the process gas) so that inside the vacuum chamber 104 a vacuum (ie a pressure less than 0.3 bar) and / or a pressure in a range from approximately 1 mbar to approximately 10 -3 mbar (in other words fine vacuum) and / or a pressure in a range from approximately 10 -3 mbar to about 10 -7 mbar (in other words high vacuum) or a pressure of less than high vacuum, for example less than about 10 -7 mbar (in other words ultra-high vacuum) can be provided.
5 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht (z.B. entlang einer Rotationsachse), z.B. eingerichtet wie eine der Vakuumanordnungen 100 bis 400 in Konfiguration 400a. 5 illustrates a vacuum arrangement 500 according to various embodiments in a schematic cross-sectional view (for example along an axis of rotation), for example set up like one of vacuum arrangements 100 to 400 in configuration 400a .
Die Welle 102w kann eine Befestigungsstruktur 102k, z.B. mehrere Gewindebohrungen 212, aufweisen, an welcher ein Maschinenelement 1202 befestigt ist, z.B. mittels mehrerer Schrauben 220. Alternativ kann das Maschinenelement 1202 auch an der Welle 102w festgespannt und/oder anderweitig aufgeschraubt sein oder werden.The wave 102w can be a mounting structure 102k , eg several threaded holes 212 , on which a machine element 1202 is fixed, for example by means of several screws 220 . Alternatively, the machine element 1202 also on the shaft 102w be clamped and / or otherwise screwed on.
Die Welle 102w kann von einer Öffnung 102h durchdrungen sein, welche einen Hohlraum 102h bildet. Die Öffnung 102h kann sich von der Befestigungsstruktur 102k in die Welle 102w hinein erstrecken. In der Öffnung 102h kann ein gasförmiger und/oder flüssiger Stoff (ein Gas und/oder ein Fluid) aufgenommen sein oder werden.The wave 102w can from an opening 102h be permeated, which is a cavity 102h forms. The opening 102h can differ from the mounting structure 102k into the wave 102w extend into it. In the opening 102h a gaseous and / or liquid substance (a gas and / or a fluid) can be or are taken up.
Das Maschinenelement 1202 kann auf der Vakuumseite 201v des Wandelements 104w angeordnet sein. Das Maschinenelement 1202 kann von einer Öffnung 202h durchdrungen sein, welche einen Hohlraum 202h bildet. Der Hohlraum 202h des Maschinenelements 1202 kann passend zu der Welle 102w eingerichtet sein, so dass deren Öffnungen miteinander fluchten.The machine element 1202 can on the vacuum side 201v of the wall element 104w be arranged. The machine element 1202 can from an opening 202h be permeated, which is a cavity 202h forms. The cavity 202h of the machine element 1202 can match the shaft 102w be set up so that their openings are aligned.
Das Lagergehäuse 106 kann einen Befestigungsbereich 206b aufweisen, der mittels mehrerer Befestigungsmittel 220 (z.B. Schrauben, Muttern und/oder Spannelemente) auf der Atmosphärenseite 201a an dem Wandelement 104w befestigt ist.The bearing housing 106 can have a mounting area 206b have the means of several fasteners 220 (e.g. screws, nuts and / or clamping elements) on the atmosphere side 201a on the wall element 104w is attached.
Die Lageranordnung 108 kann in einem Drehlagersitz 1202a (z.B. einer Vertiefung) der Welle 102w formschlüssig aufgenommen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Lageranordnung 108 in einem Drehlagersitz 1206a (z.B. einer Vertiefung 102a) des Lagergehäuses 106 formschlüssig aufgenommen sein. Der Drehlagersitz kann im Allgemeinen eine oder mehr als eine Formschlussstruktur aufweisen, welche eingerichtet ist, die Lageranordnung formschlüssig zu halten.The bearing arrangement 108 can in a swivel seat 1202a (e.g. a depression) of the shaft 102w be positively received. Alternatively or additionally, the bearing arrangement 108 in a pivot seat 1206a (e.g. a deepening 102a) of the bearing housing 106 be positively received. The pivot bearing seat can generally have one or more than one form-locking structure, which is set up to hold the bearing arrangement in a form-fitting manner.
Die Welle 102w kann beispielsweise ein Rohr (z.B. ISO-F) aufweisen oder daraus gebildet sein, und sich z.B. in die Atmosphärenseite 201a erstrecken. Das Maschinenelement 1202 kann beispielsweise ein Rohr (z.B. ISO-F) aufweisen oder daraus gebildet sein, und sich z.B. in die Vakuumseite 201v erstrecken. Das Maschinenelement 1202 kann beispielsweise rohrförmig sein und/oder eine rohrförmige Sputterkathode aufweisen.The wave 102w can, for example, have a tube (for example ISO-F) or be formed therefrom, and, for example, into the atmosphere side 201a extend. The machine element 1202 can, for example, have a tube (for example ISO-F) or be formed therefrom, and, for example, in the vacuum side 201v extend. The machine element 1202 can, for example, be tubular and / or have a tubular sputter cathode.
Die Welle 102w kann ferner ein Dichtungsgehäuse 210g (z.B. in Form einer Nutmutter) aufweisen, in welchem die Gleitringdichtung 110 aufgenommen ist, z.B. deren erstes Dichtelement 110a. Beispielsweise kann das Dichtungsgehäuse 210g über ein Gewinde (z.B. ein Feingewinde) auf das Rohr der Welle 102w aufgeschraubt sein oder werden. Ein entsprechendes Dichtungsgehäuse 220g, in dem das zweite Dichtelement 110b gelagert ist (in welchem das erstes Dichtelement 110b anliegt), kann monolithisch mit dem Lagergehäuse 106 verbunden sein.The wave 102w can also be a seal housing 210g (eg in the form of a locknut) in which the mechanical seal 110 is included, for example the first sealing element 110a . For example, the seal housing 210g via a thread (eg a fine thread) on the tube of the shaft 102w be screwed or become. A corresponding seal housing 220g in which the second sealing element 110b is stored (in which the first sealing element 110b ), can be monolithic with the bearing housing 106 be connected.
Das oder jedes Dichtungsgehäuse kann eine (z.B. rotationssymmetrische und/oder ringförmige) Vertiefung aufweisen, in welcher eine Dichtanordnung aufgenommen werden kann. Die Vertiefung kann sich in einen Grundkörper des Dichtungsgehäuses hinein erstecken. Der Grundkörper kann ein Drehteil (auch als Drehprozessprodukt bezeichnet) sein, d.h. mittels eines Drehprozesses hergestellt sein oder werden, und optional mit einem oder mehr als einem zusätzlichen Bauteil zu dem Dichtungsgehäuse zusammengefügt sein oder werden.The or each seal housing can have a (e.g. rotationally symmetrical and / or annular) recess in which a sealing arrangement can be accommodated. The depression can extend into a base body of the seal housing. The base body can be a turned part (also called a turning process product), i.e. be or will be produced by means of a turning process, and optionally be or will be joined together with one or more than one additional component to form the seal housing.
Die Dichtanordnung kann die Gleitringdichtung 110 und eine oder mehr als eine Elastomerdichtung 204, 214 aufweisen.The sealing arrangement can the mechanical seal 110 and one or more than one elastomer seal 204 , 214 exhibit.
In der Vertiefung kann eine umlaufende Dichtfläche 102d angeordnet sein oder werden, welche gegenüber der angrenzenden Oberfläche des Dichtungsgehäuses aufgeraut ist. Beispielsweise kann die Dichtfläche 102d einen größeren tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweisen als ein daran angrenzender Oberflächenabschnitt des Dichtungsgehäuses. Das Dichtungsgehäuse kann optional monolithischer Bestandteil des Bauteils (z.B. des ersten oder zweiten Bauteils) sein.A circumferential sealing surface can be in the recess 102d be arranged or will be, which is roughened against the adjacent surface of the seal housing. For example, the sealing surface 102d have a larger tribological characteristic (eg roughness characteristic) than an adjacent surface section of the seal housing. The seal housing can optionally be a monolithic component of the component (for example the first or second component).
Ein Bauteil (dann auch als Rotationskörper oder Drehkörper bezeichnet) oder ein anders dreidimensionales Objekt (z.B. eine Oberfläche) ist rotationssymmetrisch, wenn eine Drehung um jeden beliebigen Winkel um eine Achse (die Symmetrieachse, z.B. die Drehachse) das Objekt auf sich selbst abbildet. Alternativ oder zusätzlich zu der Rotationssymmetrie kann eine Drehsymmetrie vorliegen, wenn durch Drehung um diskrete Winkel um die Drehachse eine Abbildung auf sich selbst erfolgt.A component (then also referred to as a rotating body or rotating body) or another three-dimensional object (e.g. a surface) is rotationally symmetrical if a rotation by any angle around an axis (the axis of symmetry, e.g. the axis of rotation) maps the object onto itself. As an alternative or in addition to the rotational symmetry, there can be rotational symmetry if an image on itself is made by rotating through discrete angles about the rotational axis.
Das erste Dichtelement 110a kann einen ersten metallischen Ring aufweisen, welcher ein Metall aufweist oder daraus gebildet ist. Das zweite Dichtelement 110b einen zweiten metallischen 220b Ring aufweisen, welcher ein Metall aufweist oder daraus gebildet ist. Die Gleitringdichtung 110 kann die Welle 102w umgeben.The first sealing element 110a can have a first metallic ring, which has a metal or is formed therefrom. The second sealing element 110b have a second metallic 220b ring which comprises or is formed from a metal. The mechanical seal 110 can the wave 102w surround.
Das Metall der Gleitringdichtung kann zumindest eines von Folgendem aufweisen oder daraus gebildet sein: Eisen, ein Nichteisenmetall (NE-Metall), wie beispielsweise Aluminium. Das Metall der Gleitringdichtung kann beispielsweise eine Gusslegierung aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Metall, z.B. die Gusslegierung, der Gleitringdichtung kann beispielsweise Stahl aufweisen oder daraus gebildet sein.The metal of the mechanical seal can have or be formed from at least one of the following: iron, a non-ferrous metal (non-ferrous metal), such as aluminum. The metal of the mechanical seal can, for example, have a cast alloy or be formed therefrom. The metal, e.g. the cast alloy, the mechanical seal can, for example, have steel or be formed therefrom.
Eine Gusslegierung kann anschaulich eine gute Gießbarkeit aufweisen. Die Gusslegierung kann beispielsweise eine eutektische Legierungen oder nah-eutektische Legierungen sein. Die Gusslegierung kann beispielsweise eine Eisen-Gusslegierung, wie beispielsweise Gusseisen oder Gussstahl, oder eine Nichteisen-Gusslegierung aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Nichteisen-Gusslegierung kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. Die Nichteisen-Gusslegierung kann aber auch eine Magnesiumlegierung, Kupferlegierung, Zinnlegierung, Zinklegierung und/oder Titanlegierung sein.A cast alloy can clearly have good castability. The cast alloy can be, for example, a eutectic alloy or near-eutectic alloy. The cast alloy can have, for example, an iron cast alloy, such as cast iron or cast steel, or a non-cast iron alloy, or be formed therefrom. The non-ferrous cast alloy can be an aluminum alloy, for example. The non-ferrous cast alloy can also be a magnesium alloy, copper alloy, tin alloy, zinc alloy and / or titanium alloy.
Zwischen dem ersten Dichtelement 110a und dem zweiten Dichtelement 110b kann optional ein Hohlraum 304 (auch als Reservoir bezeichnet) gebildet sein oder sich zumindest zwischen diese erstrecken. Das Reservoir 304 kann sich optional in das Gehäuse 210g, in dem das zweite Dichtelement 110b gelagert ist, hinein erstrecken. Das Reservoir 304 kann optional zum Aufnehmen des Schmiermittels eingerichtet sein.Between the first sealing element 110a and the second sealing element 110b can optionally have a cavity 304 (also referred to as a reservoir) or at least extend between them. The reservoir 304 can optionally be in the housing 210g in which the second sealing element 110b is stored, extend into it. The reservoir 304 can optionally be set up to hold the lubricant.
Optional kann das Lagergehäuse 106 einen Nachfüllanschluss 224 (anschaulich ein Schmiernippel) aufweisen, durch welchen hindurch Schmiermittel in das Reservoir 304 eingebracht werden kann. Der Nachfüllanschluss 224 kann ein Rückschlagventil aufweisen, so dass dieser im übrigen Betrieb abgedichtet ist. Alternativ kann auf den Nachfüllanschluss 224 verzichtet werden. In dem Fall kann eine einmalige (herstellerseitige) Befüllung mit Schmierstoff als Lebensdauerschmierung erfolgen. Somit ist die Vakuumanordnung 500 im Wesentlichen wartungsfrei.Optionally, the bearing housing 106 a refill port 224 (Clearly a grease nipple) through which lubricant enters the reservoir 304 can be introduced. The refill port 224 can have a check valve so that it is sealed during the rest of the operation. Alternatively, you can use the refill connector 224 to be dispensed with. In this case, a one-time (manufacturer's) filling with lubricant as lifetime lubrication can take place. So the vacuum arrangement 500 essentially maintenance free.
Die Lageranordnung 108 kann ein zweireihiges Schräglager aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Lageranordnung 108 in Form eines Hybridlagers mit Schalen aus Wälzlagerstahl ausgebildet sein oder werden. Die Wälzkörper der Lageranordnung 108 können Siliziumnitrid aufweisen oder daraus gebildet sein und in einem Polyetheretherketon-Käfig (PEEK-Käfig) aufgenommen (und/oder gestützt) sein oder werden. Alternativ sind auch andere Lagerformen möglich, z.B. eine Fest-Los-Lagerung bestehend aus zwei oder mehr Wälzlagern.The bearing arrangement 108 may have or be formed from a double row angular contact bearing. Alternatively or additionally, the bearing arrangement 108 in the form of a hybrid bearing with shells made of roller bearing steel. The rolling elements of the bearing arrangement 108 can have or be formed from silicon nitride and be or are received (and / or supported) in a polyether ether ketone cage (PEEK cage). Alternatively, other types of bearings are also possible, for example a fixed-lot bearing consisting of two or more roller bearings.
6 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 600 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht (z.B. entlang einer Rotationsachse), z.B. eingerichtet wie eine der Vakuumanordnungen 100 bis 500 in Konfiguration 400b. 6 illustrates a vacuum arrangement 600 according to various embodiments in a schematic cross-sectional view (for example along an axis of rotation), for example set up like one of the vacuum arrangements 100 to 500 in configuration 400b .
Die Vakuumanordnung 600 kann optional eine erste Übertragungsstruktur 306 aufweisen zum Übertragen von elektrischer Energie auf die und/oder von der Welle 102w. Mit anderen Worten kann eine Stromeinkopplung auf die und/oder von der Welle 102w erfolgen.The vacuum arrangement 600 can optionally have a first transmission structure 306 have for transmitting electrical energy to and / or from the shaft 102w . In other words, current can be coupled to and / or from the shaft 102w respectively.
Die Vakuumanordnung 600 kann optional eine zweite Übertragungsstruktur 308 aufweisen zum Übertragen eines Fluids (Flüssigkeit) oder eines Gases auf die und/oder von der Welle 102w.The vacuum arrangement 600 can optionally have a second transmission structure 308 have for transferring a fluid (liquid) or a gas to and / or from the shaft 102w .
Die Welle 102w kann als Hohlwelle ausgebildet sein, durch deren Hohlraum 102h das Fluid (Flüssigkeit) und/oder Gas zur Kühlung (mit anderen Worten, eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas) geleitet werden kann, z.B. Wasser.The wave 102w can be designed as a hollow shaft through the cavity 102h the fluid (liquid) and / or gas can be passed for cooling (in other words, a cooling liquid or a cooling gas), for example water.
Das Maschinenbauteil 1202 kann einen Anschlussflansch aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Anschlussflansch kann zum Befestigen eines weiteren Maschinenbauteils an dem Maschinenbauteil 1202 eingerichtet sein, z.B. zum Befestigen eine Magnetronkathode.The machine component 1202 can have a connection flange or be formed therefrom. The connecting flange can be used to fasten another machine component to the machine component 1202 be set up, for example for attaching a magnetron cathode.
Durch die Durchgangsöffnung 104o in dem Wandelement 104w kann ein Anschlussbereich 318 des Lagergehäuses 106 freigelegt sein oder werden. Der Anschlussbereich 318 kann zum Anschließen an eine externe Versorgung eingerichtet sein (z.B. Kabel, Schläuche, Rohre, etc.).Through the passage opening 104o in the wall element 104w can be a connection area 318 of the bearing housing 106 be or will be exposed. The connection area 318 can be set up for connection to an external supply (e.g. cables, hoses, pipes, etc.).
7A und 7B veranschaulichen eine Vakuumanordnung 700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Konfigurationen 700a und 700b in einer schematischen Querschnittsansicht (z.B. entlang einer Rotationsachse), z.B. eingerichtet wie eine der Vakuumanordnungen 100 bis 600. 7A and 7B illustrate a vacuum arrangement 700 according to different embodiments in different configurations 700a and 700b in a schematic cross-sectional view (for example along an axis of rotation), for example set up like one of the vacuum arrangements 100 to 600 .
In Konfiguration 700a kann die erste Übertragungsstruktur 306 einen Schleifkontakt 416 aufweisen, welche mit einer elektrischen Zuleitung 402 elektrisch gekoppelt ist, z.B. elektrisch leitend verbunden ist. Der Schleifkontakt 416 kann einen Gleitkontakt mit der Welle 102w bilden. Somit kann elektrische Energie, welche der elektrischen Zuleitung 402 zugeführt wird, auf die Welle 102w übertragen werden.In configuration 700a can be the first transmission structure 306 a sliding contact 416 have, which with an electrical lead 402 is electrically coupled, for example electrically connected. The sliding contact 416 can make sliding contact with the shaft 102w form. Thus, electrical energy, which is the electrical lead 402 is fed onto the shaft 102w be transmitted.
Die zweite Übertragungsstruktur 308 kann eine Öffnung aufweisen, in welche die Welle 102w hinein eingebracht werden kann, z.B. hineingesteckt werden kann. Ferner kann die zweite Übertragungsstruktur 308 eine zusätzliche Dichtanordnung 302 aufweisen, z.B. in Form einer Rotationsdichtung, welche das Innere der zweiten Übertragungsstruktur 308 gegenüber dem Innenraum 106i des Gehäuses 106 abdichtet. Die zweiten Übertragungsstruktur 308 kann mit einer Fluidleitung 404 (z.B. Gasleitung und/oder Flüssigkeitsleitung) verbunden sein, welche der zweiten Übertragungsstruktur 308 ein Fluid zuführt und/oder das Fluid von der Übertragungsstruktur 308 abführt.The second transmission structure 308 can have an opening into which the shaft 102w can be introduced, for example, can be inserted. Furthermore, the second transmission structure 308 an additional sealing arrangement 302 have, for example in the form of a rotary seal, which the interior of the second transmission structure 308 towards the interior 106i of the housing 106 seals. The second transmission structure 308 can with a fluid line 404 (eg gas line and / or liquid line), which of the second transmission structure 308 supplies a fluid and / or the fluid from the transmission structure 308 dissipates.
Der Hohlraum 102h der Welle 102w kann mit dem Inneren der zweiten Übertragungsstruktur 308 verbunden sein, so dass mittels der Leitung 404 zugeführtes Fluid in den Hohlraum 102h der Welle 102w gelangt und somit durch die Welle 102w hindurch strömen kann.The cavity 102h the wave 102w can with the inside of the second transmission structure 308 be connected so that by means of the line 404 supplied fluid into the cavity 102h the wave 102w arrives and thus through the wave 102w can flow through.
Die Befestigungsstruktur 102k kann zum Ankuppeln einer rohrförmigen Elektrode (nicht dargestellt) eingerichtet sein, z.B. in Form eines Kupplungsflansches (z.B. Löcher und/oder Gewinde) aufweisend.The attachment structure 102k can be set up for coupling a tubular electrode (not shown), for example in the form of a coupling flange (eg having holes and / or threads).
In Konfiguration 700b kann das Lagergehäuse 106 eine einsteckbar gelagerte Lagerhülse 106h aufweisen, in welcher die Lageranordnung 108 und/oder die Welle 102w angeordnet sind. Die Lagerhülse 106h kann in das Lagergehäuse 106 eingesteckt sein oder werden. Die Welle 102w kann um eine Drehachse 1000r herum drehbar gelagert sein.In configuration 700b can the bearing housing 106 an insertable bearing sleeve 106h have in which the bearing arrangement 108 and / or the wave 102w are arranged. The bearing sleeve 106h can in the bearing housing 106 be plugged in or will be. The wave 102w can about an axis of rotation 1000r be rotatably mounted around.
8 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 800 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht (z.B. entlang einer Rotationsachse), z.B. eingerichtet wie eine der Vakuumanordnungen 100 bis 700. 8th illustrates a vacuum arrangement 800 according to various embodiments in a schematic cross-sectional view (for example along an axis of rotation), for example set up like one of the vacuum arrangements 100 to 700 .
Das erste Bauteil 102 kann ein Gehäuse 106 und das zweite Bauteil 112 eine Welle 102w aufweisen oder daraus gebildet sein (oder andersherum), z.B. die Nutmutter der Welle 102w.The first component 102 can be a housing 106 and the second component 112 a wave 102w have or be formed from it (or vice versa), for example the locknut of the shaft 102w .
Die (z.B. gesamte) Oberfläche des ersten Dichtelements 110a und/oder des zweiten Dichtelements 110b der Gleitringdichtung (z.B. der gesamten Laufwerkdichtung 110) kann beispielsweise aufgrund der Herstellung (z.B. stochastisch) rau sein, d.h. eine mittleren Rauheit Ra von mehr als ungefähr 3,2 µm (Mikrometer) aufweisen, z.B. mehr als ungefähr 6 µm. Die Herstellung kann beispielsweise einen Gussprozess aufweisen. The (eg entire) surface of the first sealing element 110a and / or the second sealing element 110b the mechanical seal (e.g. the entire drive seal 110 ) can, for example, be rough (eg stochastically) due to the production, ie have an average roughness Ra of more than approximately 3.2 μm (micrometers), for example more than approximately 6 μm. The production can have a casting process, for example.
Das erste Bauteil 102 und/oder zweite Bauteil 112 können einen oder mehr als einen Oberflächenabschnitt aufweisen (auch als zweiter Oberflächenabschnitt bezeichnet) außerhalb der ersten Dichtfläche 102d, 112d und/oder angrenzend daran. Der oder jeder zweite Oberflächenabschnitt kann einen geringeren tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweisen als die erste Dichtfläche 102d oder die zusätzliche erste Dichtfläche 112d. Alternativ oder zusätzlich kann der oder jeder zweite Oberflächenabschnitt einen geringeren tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweisen als die zweite Dichtfläche 202d oder die zusätzliche zweite Dichtfläche 212d.The first component 102 and / or second component 112 may have one or more than one surface section (also referred to as a second surface section) outside the first sealing surface 102d , 112d and / or adjacent to it. The or every second surface section can have a lower tribological characteristic value (eg roughness characteristic value) than the first sealing surface 102d or the additional first sealing surface 112d . Alternatively or additionally, the or each second surface section can have a lower tribological characteristic (eg roughness characteristic) than the second sealing surface 202d or the additional second sealing surface 212d .
Im Folgenden wird auf den ersten O-Ring 204 bzw. die erste Dichtfläche 102d Bezug zugenommen. Das Beschriebene kann alternativ oder zusätzlich in Analogie für den zweiten O-Ring 214 bzw. die zusätzliche erste Dichtfläche 112d gelten.Below is the first O-ring 204 or the first sealing surface 102d Reference increased. The described can alternatively or additionally in analogy for the second O-ring 214 or the additional first sealing surface 112d be valid.
Während der Rotation der Welle 112w kann aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen und/oder eines montagebedingten Versatzes eine Walkbewegung des O-Rings 204 angeregt werden. Solange die erste Dichtfläche 102d trocken und/oder ungeschmiert bleibt, kann der O-Ring 204 noch ausreichend gut festgehalten werden (d.h. ortsfest zu dem ersten Bauteil 102 sein).During the rotation of the shaft 112w can a flexing movement of the O-ring due to manufacturing-related tolerances and / or an assembly-related offset 204 be stimulated. As long as the first sealing surface 102d remains dry and / or not lubricated, the O-ring can 204 are still held sufficiently well (ie stationary to the first component 102 be).
Da der atmosphärenseitige Hohlraum 304 zumindest teilweise (z.B. nahezu vollständig) mit vakuumgeeignetem Schmiermittel gefüllt sein kann, kann aufgrund der Walkbewegung ein Teil des Schmierstoffs zwischen den O-Ring 204 und die erste bzw. zusätzliche erste Dichtfläche 102d, 112d gelangen. Der Reibkoeffizient zwischen dem O-Ring 204 und der Dichtfläche 102d kann aufgrund des Eindringens des Schmiermittels verringert werden, so dass der sonst ortsfeste O-Ring 204 an der Dichtfläche 102d abgleiten (anschaulich rutschen) kann, wenn die Welle 112w gedreht wird und die Dichtfläche zu glatt ist. Der Sitz der O-Ringe 204, 214 in dem Gehäuse 102 und der Nutmutter der Welle 112w kann vor dem Aufrauen beispielsweise glatt eingerichtet sein, d.h. mit einer mittleren Rauheit Ra von weniger als ungefähr 3,2 µm, z.B. als ungefähr 1,5 µm, z.B. als ungefähr 1 µm.Because the atmosphere-side cavity 304 can be filled at least partially (eg almost completely) with a lubricant suitable for vacuum, part of the lubricant can pass between the O-ring due to the flexing movement 204 and the first or additional first sealing surface 102d , 112d reach. The coefficient of friction between the O-ring 204 and the sealing surface 102d can be reduced due to the penetration of the lubricant, so that the otherwise fixed O-ring 204 on the sealing surface 102d can slide off (clearly slide) if the shaft 112w is turned and the sealing surface is too smooth. The seat of the O-rings 204 , 214 in the housing 102 and the locknut of the shaft 112w can, for example, be smooth before roughening, ie with an average roughness Ra of less than approximately 3.2 µm, for example approximately 1.5 µm, eg approximately 1 µm.
Dieses Mitrutschen (d.h. Schlupfen) des O-Rings 204 kann Undichtigkeiten, Schwankungen im Kammerdruck bzw. erhöhte Leckagewerte und erhöhten Verschleiß verursachen.This slipping (ie slipping) of the O-ring 204 can cause leaks, fluctuations in the chamber pressure or increased leakage values and increased wear.
Beispielsweise kann dies optisch dadurch sichtbar sein oder werden, dass der durchgerutschte O-Ring 204 Kerben und oder Riefen aufweisen kann.For example, this can be or become optically visible in that the slipped O-ring 204 Can have notches and or grooves.
Ist oder wird die Dichtfläche 102d aufgeraut (zum Beispiel mittels Raustrahlens), kann das Schlupfen des O-Rings 204 (d.h. das Mitrutschen) gehemmt sein oder werden. Mit anderen Worten kann ein Mitrutschen (auch als Stick-Slip-Effekt bezeichnet) des O-Rings 204 verhindert werden, was die Dichtheit und Lebensdauer des Systems erhöht.Is or will be the sealing surface 102d roughened (for example by blasting), the slipping of the O-ring 204 (ie slipping) be or become inhibited. In other words, the O-ring can also slip (also referred to as stick-slip effect) 204 can be prevented, which increases the tightness and lifespan of the system.
9 veranschaulicht ein Verfahren 900 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagram, z.B. eingerichtet zum Bereitstellen einer der Vakuumanordnungen 100 bis 800. 9 illustrates a process 900 according to various embodiments in a schematic flow diagram, for example set up to provide one of the vacuum arrangements 100 to 800 .
Das Verfahren 900 kann aufweisen: in 901, Bearbeiten (z.B. Aufrauen) zumindest einer ersten Dichtfläche (z.B. der ersten und/oder der zusätzlichen ersten Dichtfläche); in 903, Anlegen einer Elastomerdichtung an die bearbeitete zumindest eine Dichtfläche und an zumindest eine zweite Dichtfläche (z.B. die zweite und/oder zusätzliche zweite Dichtfläche); in 905, Inkontaktbringen einer Gleitringdichtung mit einem Schmiermittel. Das Verfahren 900 kann optional aufweisen, Anordnen einer Dichtanordnung, welche die Elastomerdichtung und die Gleitringdichtung aufweist, in einer Vertiefung des Bauteils.The procedure 900 may have: in 901, machining (eg roughening) at least one first sealing surface (eg the first and / or the additional first sealing surface); in 903, applying an elastomer seal to the machined at least one sealing surface and to at least one second sealing surface (eg the second and / or additional second sealing surface); in 905, contacting a mechanical seal with a lubricant. The procedure 900 can optionally have, arranging a sealing arrangement, which has the elastomer seal and the mechanical seal, in a recess of the component.
Optional kann die Gleitringdichtung, z.B. deren zweite Dichtfläche, ein Gussprozessprodukt aufweisen oder daraus gebildet sein (d.h. mittels eines Gussverfahrens hergestellt sein oder werden).The mechanical seal, e.g. whose second sealing surface has or is formed from a casting process product (i.e. is or is produced by means of a casting process).
Das Bearbeiten 901 kann den tribologischen Kennwert der zumindest einen ersten Dichtfläche verändern, z.B. vergrößern.The editing 901 can change the tribological characteristic value of the at least one first sealing surface, for example increase it.
Das Bearbeiten 901 kann derart erfolgen, dass eine Differenz zwischen dem tribologischen Kennwert der zumindest einen ersten Dichtfläche (erster tribologischer Kennwert) und dem tribologischen Kennwert der zumindest einen zweiten Dichtfläche (zweiter tribologischer Kennwert) kleiner ist als 50% des zweiten tribologischen Kennwerts ist.The editing 901 can be such that a difference between the tribological characteristic of the at least one first sealing surface (first tribological characteristic) and the tribological characteristic of the at least one second sealing surface (second tribological characteristic) is less than 50% of the second tribological characteristic.
Beispielsweise kann die Oberfläche des Gehäuses 102 und/oder der Nutmutter 112w derart bearbeitet werden, dass der Reibwert (auch als Reibungskoeffizient bezeichnet) im Wesentlichen gleich zu dem der zweiten Dichtfläche der Gleitringe 110a, 110b ist (d.h. weniger als 50% davon abweichend). Es wird sozusagen eine Drehmomentenstütze für die O-Ringe durch Erhöhung des Reibkoeffizienten bereitgestellt.For example, the surface of the housing 102 and / or the locknut 112w are processed such that the coefficient of friction (also referred to as the coefficient of friction) is essentially the same as that of the second sealing surface of the slide rings 110a , 110b is (ie less than 50% different). A torque support for the O-rings is provided, so to speak, by increasing the coefficient of friction.
Das Bearbeiten 901 kann beispielsweise ein mechanisches Bearbeiten 901 aufweisen. Das mechanische Bearbeiten 901 kann beispielsweise ein Raustrahlen aufweisen. Das Raustrahlen kann beispielsweise mittels Korundpartikeln oder einem anderen Strahlgut erfolgen, beispielsweise Glasperlen oder Keramik. Das Strahlgut kann beispielsweise eine gemittelte Partikelgröße in einem Bereich von ungefähr 1400 µm (Mikrometer) bis ungefähr 300 µm aufweisen.The editing 901 can, for example, mechanical processing 901 exhibit. Mechanical processing 901 can, for example, have a radiation. The blasting can take place, for example, by means of corundum particles or another blasting material, for example glass beads or ceramic. The blasting material can, for example, have an average particle size in a range from approximately 1400 μm (micrometers) to approximately 300 μm.
Mittels des Bearbeitens 901 kann ein Rauheitsprofil geschaffen werden, dass eine oder mehr als eine der folgenden Bedingungen erfüllt:
- • wenige oder keine Riefen, Kratzer, Lunker oder spiralförmig verlaufende Bearbeitungsriefen;
- • die statische Dichtheit der Vakuumanordnung gewährleistet;
- • eine stochastische Rauheit in einem Bereich von ungefähr 3,2 µm bis ungefähr 12,5 µm (z.B. 6,3µm) aufweist, d.h. es ist 3,2 µm < Ra < 12,5 µm (z.B. 6,3µm);
- • mittels der Rauheit eine Drehmomentstütze (auch als Momentenstütze bezeichnet) für den statisch dichtenden O-Ring bereitgestellt wird;
- • in den Vertiefungen der bearbeiteten Dichtfläche Schmiermittel angeordnet ist (was die Dichtheit vergrößert);
- • die „Spitzen“ des Rauheitsprofils den O-Ring festhalten (z.B. lokal deformieren oder sich in diesen hineindrücken).
By editing 901 a roughness profile can be created that meets one or more of the following conditions: - • few or no grooves, scratches, cavities or spiral processing grooves;
- • ensures the static tightness of the vacuum arrangement;
- • has a stochastic roughness in a range from approximately 3.2 µm to approximately 12.5 µm (eg 6.3 µm), ie it is 3.2 µm <Ra <12.5 µm (eg 6.3 µm);
- • by means of the roughness, a torque arm (also referred to as a torque arm) is provided for the statically sealing O-ring;
- • lubricant is arranged in the recesses of the machined sealing surface (which increases the tightness);
- • The "tips" of the roughness profile hold the O-ring (eg deform locally or push into it).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Mitrutschen der statisch dichtenden O-Ringe (Stick-Slip-Effekt) gehemmt oder unterbunden. Damit kann die Dichtheit der Vakuumanordnung sichergestellt werden. Beispielsweise wurde erkannt, dass eine raugestrahlte Dichtfläche kaum oder keine Einbußen bei der Dichtheit mit sich bringt.According to various embodiments, slipping of the statically sealing O-rings (stick-slip effect) is inhibited or prevented. The tightness of the vacuum arrangement can thus be ensured. For example, it was recognized that a rough-blasted sealing surface causes little or no loss of tightness.
Die zumindest eine erste Dichtfläche kann beispielsweise einen oder mehr als einen der folgenden Rauheitskennwerte aufweisen und/oder Relationen erfüllen (z.B. gemäß der Abbott-Kurve, vgl. 1) :
- • Rpk < Rvk; und/oder
- • Mr1-Mr1 (auch als Materialtraganteil-Differenz bezeichnet) ist in einem Bereich von ungefähr 60% bis ungefähr 80%.
The at least one first sealing surface can, for example, have one or more than one of the following roughness parameters and / or fulfill relations (for example according to the Abbott curve, cf. 1 ): - • Rpk <Rvk; and or
- • Mr1-Mr1 (also referred to as the material load ratio difference) is in a range from approximately 60% to approximately 80%.
Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine erste Dichtfläche den geschruppten Rauheitstyp aufweisen. Optional kann die Oberfläche des ersten und/oder zusätzlichen ersten Bauteils angrenzend an die zumindest eine erste Dichtfläche den geschlichteten oder feingeschlichteten Rauheitstyp aufweisen.Alternatively or additionally, the at least one first sealing surface can have the roughed type of roughness. Optionally, the surface of the first and / or additional first component adjacent to the at least one first sealing surface can have the finished or finely finished roughness type.
10 veranschaulicht ein Vakuumbauteil 1000 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Drahtgitteransicht (z.B. entlang einer Rotationsachse), z.B. ein Dichtungsgehäuse. Das Vakuumbauteil 1000 kann beispielsweise das erste und/oder zweite Bauteil 102, 112 aus einer der Vakuumanordnungen 100 bis 800 sein oder dieses bilden, z.B. deren Dichtungsgehäuse. 10th illustrates a vacuum component 1000 according to various embodiments in a schematic wire mesh view (for example along an axis of rotation), for example a seal housing. The vacuum component 1000 can, for example, the first and / or second component 102 , 112 from one of the vacuum arrangements 100 to 800 be or form this, for example their seal housing.
Das Vakuumbauteil 1000 kann einen (z.B. rotationssymmetrischen) Grundkörper 1002 aufweisen, z.B. einen Rotationskörper. Der Grundkörper 1002 kann beispielsweise ein Drehteil sein oder zumindest Herstellungsspuren eines Drehprozesses aufweisen. Der Grundkörper 1002 kann beispielsweise das Dichtungsgehäuse 210g, 220g bereitstellen.The vacuum component 1000 can be a (e.g. rotationally symmetrical) basic body 1002 have, for example, a rotating body. The basic body 1002 can for example be a turned part or at least show traces of manufacture of a turning process. The basic body 1002 can, for example, the seal housing 210g , 220g provide.
Das Vakuumbauteil 1000 (z.B. der Grundkörper 1002) kann eine (z.B. ringförmige) Vertiefung 1002v aufweisen, welche sich in den Grundkörper 1002v hinein erstreckt. In der Vertiefung 1002v kann optional eine Dichtanordnung aus Laufwerkdichtung 110 und/oder Elastomerdichtung 104, 114 angeordnet sein. Die Vertiefung 1002v kann optional konisch eingerichtet sein.The vacuum component 1000 (e.g. the basic body 1002 ) can have an (eg ring-shaped) depression 1002v have, which is in the base body 1002v extends into it. In the recess 1002v can optionally have a sealing arrangement made from a drive seal 110 and / or elastomer seal 104 , 114 be arranged. The deepening 1002v can optionally be conical.
Der Grundkörper kann einen rotationssymmetrischen ersten Oberflächenabschnitt 1002o aufweisen, welcher eine umlaufende Dichtfläche 102d, 112d bildet, z.B. die erste oder zusätzliche erste Dichtfläche 102d, 112d.The base body can have a rotationally symmetrical first surface section 1002o have which has a circumferential sealing surface 102d , 112d forms, for example the first or additional first sealing surface 102d , 112d .
Der erste Oberflächenabschnitt 1002o kann an einen oder mehr als einen zweiten Oberflächenabschnitt 1012o angrenzen, z.B. zwischen zwei zweiten Oberflächenabschnitten 1012o angeordnet sein. Der erste Oberflächenabschnitt 1002o und der eine oder mehr als eine zweite Oberflächenabschnitt 1012o können beispielsweise zusammen eine Mantelfläche (Außenfläche) der Vertiefung 1002o bilden.The first surface section 1002o can be attached to one or more than one second surface section 1012o border, for example between two second surface sections 1012o be arranged. The first surface section 1002o and the one or more than one second surface portion 1012o can, for example, together form a lateral surface (outer surface) of the depression 1002o form.
Der erste Oberflächenabschnitt 1002o kann aufgeraut sein (z.B. mittels Raustrahlens), d.h. rauer sein als der eine oder mehr als eine zweite Oberflächenabschnitt 1012o. Die Kennwertdifferenz des ersten Oberflächenabschnitts 1002o zu dem einen oder mehr als einen zweiten Oberflächenabschnitt 1012o kann optional größer sein als 50% des Kennwerts des ersten Oberflächenabschnitts 1002o.The first surface section 1002o can be roughened (eg by blasting), ie rougher than one or more than a second surface section 1012o . The characteristic value difference of the first surface section 1002o to the one or more than one second surface section 1012o can optionally be greater than 50% of the characteristic value of the first surface section 1002o .
Das Vakuumbauteil 1000 kann optional um eine Drehachse 1000r herum drehbar gelagert sein oder die Drehachse 1000r bereitstellen, z.B. mittels eines Drehlagers.The vacuum component 1000 can optionally around an axis of rotation 1000r be rotatably mounted around or the axis of rotation 1000r provide, for example by means of a pivot bearing.
11A 11B und veranschaulichen jeweils eine Vakuumanordnung 1100a, 1100b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht. 11A 11B and each illustrate a vacuum arrangement 1100a , 1100b according to various embodiments in a schematic side view or cross-sectional view.
Eine Laufwerkdichtung ist eine Unterart der mechanischen Gleitringdichtung. Die Laufwerkdichtung weist zwei (z.B. Gleitringe) Metallgleitringe 110a, 110b auf. Die Metallgleitringe 110a, 110b können in separierten, sich gegenüberliegenden Gehäusen 210g, 220g (auch als Dichtungsgehäuse bezeichnet) montiert sein oder werden. Die Laufwerkdichtung kann mittels einer oder mehr als einer Elastomerdichtung 204, 214 zentriert in dem jeweiligen Dichtungsgehäuse 210g, 220g gehalten sein oder werden.A running gear seal is a sub-type of mechanical mechanical seal. The drive seal has two (e.g. slide rings) metal slide rings 110a , 110b on. The metal sliding rings 110a , 110b can in separate, opposite housings 210g , 220g (also referred to as a seal housing). The drive seal can be made using one or more than one elastomer seals 204 , 214 centered in the respective seal housing 210g , 220g be held or will be.
Es gibt auch Arten von Laufwerkdichtungen, bei denen ein Gleitring 110a direkt durch das Gehäuse 204 ausgebildet wird oder ein Gleitring keine Unwuchten aufnehmen kann. Auch andere Elastomerformen sind möglich, wie in 11A und 11B dargestellt ist.There are also types of drive seals that use a mechanical seal 110a directly through the housing 204 trained or a slide ring can not accommodate imbalances. Other forms of elastomer are also possible, as in 11A and 11B is shown.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.Various examples are described below, which relate to those described above and shown in the figures.
Beispiel 1 ist eine Vakuumanordnung 100 bis 800, aufweisend: ein (z.B. erstes oder zweites) Bauteil 102, 112, welches eine erste Dichtfläche 102d, 112d mit einem ersten tribologischen Kennwert (z.B. einem ersten Rauheitskennwert) aufweist; eine Gleitringdichtung 110 (z.B. eine oder mehr als eine metallische Gleitfläche aufweisend), welche eine zweite Dichtfläche 202d, 212d mit einem zweiten tribologischen Kennwert (z.B. einem zweiten Rauheitskennwert) aufweist und mit einem Schmiermittel in körperlichem Kontakt ist; eine Elastomerdichtung 204, 214, welche die erste Dichtfläche 102d, 112d und die zweite Dichtfläche 202d, 212d körperlich kontaktiert (z.B. gegen diese presst); wobei eine Differenz zwischen dem ersten Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) und dem zweiten Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) kleiner ist als 50% des zweiten Kennwerts (z.B. Rauheitskennwerts).Example 1 is a vacuum arrangement 100 to 800 , comprising: a (eg first or second) component 102 , 112 which has a first sealing surface 102d , 112d with a first tribological characteristic value (eg a first roughness characteristic value); a mechanical seal 110 (eg having one or more than one metallic sliding surface), which has a second sealing surface 202d , 212d has a second tribological characteristic (eg a second roughness characteristic) and is in physical contact with a lubricant; an elastomer seal 204 , 214 which is the first sealing surface 102d , 112d and the second sealing surface 202d , 212d physically contacted (eg pressing against them); a difference between the first characteristic value (eg roughness characteristic value) and the second characteristic value (eg roughness characteristic value) being less than 50% of the second characteristic value (eg roughness characteristic value).
Beispiel 2 ist eine Vakuumanordnung 100 bis 800, aufweisend: ein erstes Bauteil 102, welches eine erste Dichtfläche 102d, 112d mit einem ersten tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweist, und ein zweites Bauteil 202, wobei das erste Bauteil 102 und das zweite Bauteil 112 relativ zueinander drehbar eingerichtet sind; eine Gleitringdichtung 110 (z.B. eine oder mehr als eine metallische Gleitfläche aufweisend), welche einen (z.B. ringförmigen und/oder umlaufenden) Spalt zwischen dem ersten Bauteil 102 und dem zweiten Bauteil 112 abdichtet, wobei die Gleitringdichtung 110 eine zweite Dichtfläche 202d, 212d mit einem zweiten tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweist und mit einem Schmiermittel in körperlichem Kontakt ist; eine Elastomerdichtung 204, 214, welche die erste Dichtfläche 102d, 112d und die zweite Dichtfläche 202d, 212d kontaktiert; wobei eine Differenz zwischen dem ersten Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) und dem zweiten Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) kleiner ist als 50% des zweiten Kennwerts (z.B. Rauheitskennwerts).Example 2 is a vacuum arrangement 100 to 800 , comprising: a first component 102 which has a first sealing surface 102d , 112d having a first tribological characteristic (eg roughness characteristic), and a second component 202 , the first component 102 and the second component 112 are rotatable relative to each other; a mechanical seal 110 (eg having one or more than one metallic sliding surface) which has a (eg annular and / or circumferential) gap between the first component 102 and the second component 112 seals, the mechanical seal 110 a second sealing surface 202d , 212d has a second tribological characteristic (eg roughness characteristic) and is in physical contact with a lubricant; an elastomer seal 204 , 214 which is the first sealing surface 102d , 112d and the second sealing surface 202d , 212d contacted; a difference between the first characteristic value (eg roughness characteristic value) and the second characteristic value (eg roughness characteristic value) being less than 50% of the second characteristic value (eg roughness characteristic value).
Beispiel 3 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei die Gleitringdichtung 110 eine Laufwerkdichtung ist.Example 3 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to Example 1 or 2, wherein the mechanical seal 110 is a drive seal.
Beispiel 4 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei das Schmiermittel vakuumtauglich ist.Example 4 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 3, wherein the lubricant is suitable for vacuum.
Beispiel 5 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei das (z.B. erste oder zweite) Bauteil 102, 112 drehbar gelagert ist; oder wobei das (z.B. erste oder zweite) Bauteil 102, 112 zum drehbaren Lagern eingerichtet ist (z.B. einen Drehlagersitz aufweisend).Example 5 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 4, wherein the (eg first or second) component 102 , 112 is rotatably mounted; or where the (eg first or second) component 102 , 112 is set up for rotatable bearing (eg having a pivot bearing seat).
Beispiel 6 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei das (z.B. erste oder zweite) Bauteil 102, 112 eine Welle oder ein Gehäuse, welches ein Drehlager aufweist, ist.Example 6 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 5, wherein the (eg first or second) component 102 , 112 a wave or a housing which has a rotary bearing.
Beispiel 7 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei der erste und/oder zweite Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) eine mittlere Rauheit ist.Example 7 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 6, the first and / or second characteristic value (eg roughness characteristic value) being a medium roughness.
Beispiel 8 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei die oder eine mittlere Rauheit der ersten Dichtfläche 102d, 112d kleiner ist als 3 µm; und/oder wobei die oder eine mittlere Rauheit der zweiten Dichtfläche 202d, 212d größer ist als 4 µm.Example 8 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 7, wherein the or an average roughness of the first sealing surface 102d , 112d is less than 3 µm; and / or wherein the or an average roughness of the second sealing surface 202d , 212d is larger than 4 µm.
Beispiel 9 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei der erste und/oder zweite Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) eine reduzierte Spitzenhöhe gemäß einem Rauheitskernprofil ist.Example 9 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 8, the first and / or second characteristic value (eg roughness characteristic value) being a reduced peak height according to a roughness core profile.
Beispiel 10 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß Beispiel 9, wobei die reduzierte Spitzenhöhe der ersten Dichtfläche 102d, 112d kleiner ist eine reduzierte Riefentiefe der ersten Dichtfläche 102d, 112d gemäß dem Rauheitskernprofil.Example 10 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to Example 9, wherein the reduced tip height of the first sealing surface 102d , 112d a smaller groove depth of the first sealing surface is smaller 102d , 112d according to the roughness core profile.
Beispiel 11 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, wobei der erste und/oder zweite Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) ein kleinster Materialanteil gemäß einem Rauheitskernprofil ist.Example 11 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 10, wherein the first and / or second characteristic value (eg roughness characteristic value) is a smallest material proportion according to a roughness core profile.
Beispiel 12 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß Beispiel 11, wobei eine Differenz (auch als Materialtraganteil bezeichnet) zwischen dem kleinsten Materialanteil und einem größten Materialanteil gemäß dem Rauheitskernprofil in einem Bereich 60% von ungefähr bis ungefähr 80% ist.Example 12 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to Example 11, wherein a difference (also referred to as material load fraction) between the smallest material fraction and a largest material fraction according to the roughness core profile is in a range of 60% from approximately to approximately 80%.
Beispiel 13 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, wobei die Elastomerdichtung 204, 214 eine Härte in einem Bereich von ungefähr 65 Shore-A (z.B. 70 Shore-A) bis ungefähr 85 Shore-A (z.B. 80 Shore-A) aufweist. Example 13 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 12, wherein the elastomer seal 204 , 214 has a hardness in a range from about 65 Shore-A (e.g. 70 Shore-A) to about 85 Shore-A (e.g. 80 Shore-A).
Beispiel 14 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 13, wobei die Gleitringdichtung 110 einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor oder der Stator die zweite Dichtfläche 202d, 212d aufweisen.Example 14 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 13, wherein the mechanical seal 110 has a rotor and a stator, the rotor or the stator the second sealing surface 202d , 212d exhibit.
Beispiel 15 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 14, wobei der Rotor und der Stator jeweils eine metallische Gleitfläche aufweisen, mit welcher diese gegeneinanderpressen; und/oder wobei der Rotor und der Stator symmetrisch zueinander eingerichtet sind.Example 15 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 14, wherein the rotor and the stator each have a metallic sliding surface with which they press against each other; and / or wherein the rotor and the stator are set up symmetrically to one another.
Beispiel 16 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 15, wobei die oder jede metallische Gleitfläche eine geringere mittlere Rauheit aufweist als die erste und/oder zweite Dichtfläche und/oder als 1 µm (z.B. 0,1 µm, z.B.
0,01 µm).Example 16 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 15, wherein the or each metallic sliding surface has a lower average roughness than the first and / or second sealing surface and / or than 1 µm (eg 0.1 µm, eg
0.01 µm).
Beispiel 17 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 16, wobei das (z.B. erste oder zweite) Bauteil 102, 112 einen Rotationskörper aufweist oder daraus gebildet ist, der die jeweilige (z.B. rotationssymmetrische) Dichtfläche 102d, 112d aufweist.Example 17 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 16, wherein the (eg first or second) component 102 , 112 has or is formed from a rotating body, which is the respective (for example rotationally symmetrical) sealing surface 102d , 112d having.
Beispiel 18 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 17, wobei die oder jede metallische Gleitfläche einen kleineren tribologischen Kennwert aufweist als die erste Dichtfläche 102d, 112d und/oder die zweite Dichtfläche 202d, 212d (z.B. weniger als 10% oder 1% dessen).Example 18 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 17, wherein the or each metallic sliding surface has a smaller tribological characteristic value than the first sealing surface 102d , 112d and / or the second sealing surface 202d , 212d (e.g. less than 10% or 1% thereof).
Beispiel 19 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, ferner aufweisend: eine Sputtervorrichtung, welche das (z.B. erste oder zweite) Bauteil 102, 112 aufweist (z.B. deren Endblock), wobei die Sputtervorrichtung optional eine Magnetronkathode aufweist, welche mittels des Bauteils (z.B. des Endblocks) gehalten und/oder mit einem Betriebsmittel (z.B. elektrische Energie und/oder einem Fluid) versorgt wird.Example 19 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 18, further comprising: a sputtering device which comprises the (eg first or second) component 102 , 112 has (for example its end block), the sputtering device optionally having a magnetron cathode which is held by means of the component (for example the end block) and / or is supplied with an operating medium (for example electrical energy and / or a fluid).
Beispiel 20 ist die Vakuumanordnung 100 bis 800 gemäß einem der Beispiele 1 bis 19, ferner aufweisend: eine Vakuumkammer, in welcher die Gleitringdichtung 110 und das (z.B. erste oder zweite) Bauteil 102, 112 angeordnet sind, optional ferner aufweisend: eine Transportvorrichtung zum Transportieren eines mittels der Sputtervorrichtung zu beschichtenden Substrats.Example 20 is the vacuum arrangement 100 to 800 according to one of Examples 1 to 19, further comprising: a vacuum chamber in which the mechanical seal 110 and the (eg first or second) component 102 , 112 are arranged, optionally further comprising: a transport device for transporting a substrate to be coated by means of the sputtering device.
Beispiel 21 ist ein Vakuumbauteil (z.B. das erste und/oder zweite Bauteil der Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 20), aufweisend: einen (z.B. rotationssymmetrischen) Grundkörper; eine (z.B. rotationssymmetrische) Vertiefung, welche sich in den Grundkörper 1002 hinein erstreckt, zum Aufnehmen einer Dichtanordnung 110, 204, 214; wobei der Grundkörper 1002 einen rotationssymmetrischen ersten Oberflächenabschnitt 1002o aufweist, welcher eine umlaufende Dichtfläche 102d, 112d bildet und in der Vertiefung (z.B. diese begrenzend) angeordnet ist; wobei der Grundkörper 1002 einen oder mehr als einen rotationssymmetrischen zweiten Oberflächenabschnitt 1012o aufweist, welcher an den ersten Oberflächenabschnitt 1002o angrenzt, wobei der erste Oberflächenabschnitt 1002o einen größeren tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweist als der zweite Oberflächenabschnitt 1012o; wobei optional eine Differenz zwischen dem Kennwert des ersten Oberflächenabschnitts 1002o und dem Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) des oder jeden zweiten Oberflächenabschnitts 1012o größer ist als 50% des Kennwerts des ersten Oberflächenabschnitts 1002o; wobei optional der erste Oberflächenabschnitt 1002o zwischen zwei Oberflächenabschnitten des einen oder mehr als einen zweiten Oberflächenabschnitts 1012o angeordnet ist (z.B. an diese angrenzend); wobei sich der erste und/oder der oder jeder zweite Oberflächenabschnitt 1012o optional entlang eines geschlossenen Pfades erstreckt.Example 21 is a vacuum component (for example the first and / or second component of the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 20), comprising: a (for example rotationally symmetrical) base body; a (eg rotationally symmetrical) depression, which is in the base body 1002 extends into, for receiving a sealing arrangement 110 , 204 , 214 ; being the main body 1002 a rotationally symmetrical first surface section 1002o which has a circumferential sealing surface 102d , 112d forms and is arranged in the recess (eg limiting this); being the main body 1002 one or more than a rotationally symmetrical second surface section 1012o which, on the first surface portion 1002o adjoins, the first surface portion 1002o has a larger tribological characteristic (eg roughness characteristic) than the second surface section 1012o ; optionally a difference between the characteristic value of the first surface section 1002o and the characteristic value (eg roughness characteristic value) of the or every second surface section 1012o is greater than 50% of the characteristic value of the first surface section 1002o ; optionally the first surface section 1002o between two surface sections of the one or more than one second surface section 1012o is arranged (eg adjacent to this); wherein the first and / or the or each second surface section 1012o optionally extends along a closed path.
Beispiel 22 ist ein Verfahren zum vakuumdichten Montieren einer Gleitringdichtung 110 an einem (z.B. ersten oder zweiten) Bauteil 102, 112, wobei das Bauteil 102, 112 eine erste Dichtfläche 102d, 112d mit einem ersten tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) und die Gleitringdichtung 110 eine zweite Dichtfläche 202d, 212d mit einem zweiten tribologischen Kennwert (z.B. Rauheitskennwert) aufweist, das Verfahren aufweisend: Bearbeiten (z.B. Aufrauen) der ersten Dichtfläche 102d, 112d; Anlegen einer Elastomerdichtung 204, 214 an die bearbeitete erste Dichtfläche 102d, 112d und an die zweite Dichtfläche 202d, 212d; und Inkontaktbringen der Gleitringdichtung 110 mit einem Schmiermittel; wobei das Bearbeiten derart erfolgt, dass eine Differenz zwischen dem ersten tribologischen Kennwert und dem zweiten tribologischen Kennwert kleiner ist als 50% des zweiten Kennwerts, wobei beispielsweise das Bauteil das erste und/oder zweite Bauteil der Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 21 ist.Example 22 is a method for vacuum sealing mounting of a mechanical seal 110 on a (e.g. first or second) component 102 , 112 , the component 102 , 112 a first sealing surface 102d , 112d with a first tribological characteristic (e.g. roughness characteristic) and the mechanical seal 110 a second sealing surface 202d , 212d with a second tribological characteristic (eg roughness characteristic), the method comprising: processing (eg roughening) the first sealing surface 102d , 112d ; Put on an elastomer seal 204 , 214 to the machined first sealing surface 102d , 112d and the second sealing surface 202d , 212d ; and contacting the mechanical seal 110 with a lubricant; the processing takes place in such a way that a difference between the first tribological characteristic value and the second tribological characteristic value is less than 50% of the second characteristic value, the component being, for example, the first and / or second component of the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 21.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
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ASTM D 2240 [0044]ASTM D 2240 [0044]
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NFT 51109 [0044]NFT 51109 [0044]
