DE102020213803A1

DE102020213803A1 - Vakuumkammer und Plasmaanlage mit Großrohr

Info

Publication number: DE102020213803A1
Application number: DE102020213803.6A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2040-11-04
Also published as: DE102020213803B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammer (10) mit einer ersten Metallplatte (12), einer zweiten Metallplatte (14) und einem Großrohr (16) zwischen den beiden Metallplatten (12, 14). Die Metallplatten (12, 14) und das Großrohr (16) werden durch zumindest eine mechanische Verbindung, insbesondere durch mehrere Zugstangen (24a-f), zusammengehalten. Die Vakuumkammer (10) kann ein Volumen von mehr als 5m3, insbesondere von mehr als 7m3, vorzugsweise von mehr als 9m3, aufweisen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammer zur Behandlung eines Werkstücks. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Plasmaanlage mit einer solchen Vakuumkamer. Es ist bekannt, eine Vakuumkammer aus Glas und/oder Kunststoff herzustellen. Eine solche Vakuumkammer ist jedoch teuer und mechanisch sehr empfindlich. Glas ist bei Vakuumkammern mit einem Durchmesser von über 500mm praktisch nicht realisierbar.
Es ist weiterhin bekannt, Vakuumkammern bereit zu stellen, die flexibel an Behandlungserfordernisse, beispielsweise an Werkstückgrößen, anpassbar sind.
Die US 2017/0107014 A1 offenbart eine modulare Vakuumkammer, die aus würfelförmigen Einzelteilen zusammensetzbar ist.
Aus der DE 10 2018 101 966 A1 ist eine aus mehreren miteinander verklebten Platten bestehende Vakuumkammer bekannt geworden.
Die US 2011/0265711 A1 offenbart eine Vakuumkammer mit einer Bodenplatte und einer Deckenplatte, die durch angeschweißte Streben miteinander verbunden sind.
Problematisch an Klebe- und Schweißverbindungen ist jedoch, dass keinerlei Flexibilität beim Umbau der Vakuumkammer besteht. Schweißnähte und Klebestellen können im Laufe der Zeit ermüden und Risse bekommen. Klebstoffe können ungewollt ausgasen. Plasma kann Klebstoff zerstören. Weiterhin verziehen sich verschweißte Vakuumkammern oftmals, wodurch nachträglich Fräsarbeiten vorgenommen werden müssen. Insbesondere eine erste Metallplatte mit einer Öffnung für eine Tür (Türflansch) ist in der Regel nach Schweißarbeiten verzogen und muss (vor allem im Fall von Stahlplatten) aufwändig überfräst werden.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine große Vakuumkammer bereit zu stellen, die trotz ihrer Größe konstruktiv einfach herstellbar ist. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Plasmaanlage mit einer solchen Vakuumkammer bereit zu stellen.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vakuumkammer gemäß Anspruch 1 und eine Plasmaanlage gemäß Anspruch 14. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.
Die Angaben „oben“, „unten“ usw. beziehen sich auf den montierten und aufgestellten Zustand der Vakuumkammer.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch eine Vakuumkammer, die folgende Merkmale aufweist:

A) Eine erste Metallplatte mit einer Öffnung, die durch eine Tür verschließbar ist;
B) eine zweite Metallplatte;
C) ein Großrohr aus Metall zwischen der ersten Metallplatte und der zweiten Metallplatte mit einer Öffnungsweite von mehr als 500mm;

Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, eine Vakuumkammer durch ein Großrohr auszubilden, das beidenends durch Metallplatten verschlossen ist, wobei die Metallplatten durch eine mechanische Verbindung am Großrohr anliegen. Die Verwendung industriell verfügbarer Großrohre zur Herstellung einer Vakuumkammer erlaubt eine verhältnismäßig kostengünstige Fertigung auf konstruktiv einfache Art und Weise.
Die mechanische Verbindung kann in Form einer Schraubverbindung vorliegen.
Das Großrohr ist vorzugsweise dünnwandig ausgebildet. Bei einem dünnwandigen Großrohr ist der Sicherheitsfaktor gering, sodass leichtes Durchbiegen ermöglicht wird. Unter „dünnwandig“ wird dabei vorzugsweise verstanden, dass die Wandstärke weniger als 5% des Durchmessers des Großrohrs, insbesondere weniger als 2% des Durchmessers des Großrohrs, vorzugsweise weniger als 1% des Durchmessers des Großrohrs, beträgt.
Das Großrohr weist vorzugsweise einen ringförmigen Querschnitt mit kreisförmiger oder rechteckförmiger, insbesondere quadratischer, Grundform auf. Die Vakuumkammer ist dadurch weiter vereinfacht herstellbar.
Zwischen der ersten Metallplatte und dem Großrohr kann eine Dichtung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann zwischen der zweiten Metallplatte und dem Großrohr eine Dichtung vorgesehen sein. Die Dichtung(en) kann/können in Form einer Flachdichtung, eines O-Rings oder dergleichen ausgebildet sein.
Zusätzlich zur ersten Metallplatte kann die zweite Metallplatte eine weitere Öffnung aufweisen. Die Vakuumkammer kann mithin als sogenannte Durchlaufanlage ausgebildet sein. Die weitere Öffnung kann durch eine weitere Tür der Vakuumkammer verschließbar sein.
Die Tür kann über zumindest ein Scharnier, insbesondere durch zwei Scharniere, an der ersten Metallplatte angebunden sein. Alternativ dazu kann die Tür in Form einer automatischen Tür scharnierfrei angebunden sein.
Die erste Metallplatte, die zweite Metallplatte und/oder das Großrohr kann/können Aluminium und/oder Edelstahl aufweisen. Vorzugsweise bestehen die erste Metallplatte, die zweite Metallplatte und/oder das Großrohr aus Aluminium oder Edelstahl.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest die erste Metallplatte aus Aluminium und das Großrohr aus Stahl, insbesondere Edelstahl, ausgebildet. In diesem Fall kann ein Großteil der Plasmakammer in Form des Großrohrs aus kostengünstigem Stahl und die erste Metallplatte kann bei kleineren Fehlern schnell überfräst werden.
Die Tür kann aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder Edelstahl, ausgebildet sein.
Die Vakuumkammer, insbesondere die erste Metallplatte, kann eine Höhe von mehr als 2000mm aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann die erste Metallplatte eine Breite von mehr als 2000mm aufweisen, wobei die Breite senkrecht zur Längsachse des Großrohrs und senkrecht zur Höhe der ersten Metallplatte bestimmt wird.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist/weisen die erste Metallplatte und/oder die zweite Metallplatte jeweils eine quadratische Grundform auf. Die Vakuumkammer ist hierdurch flexibel in Fertigungslinien einfügbar.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Metallplatte, das Großrohr und die zweite Metallplatte zerstörungsfrei voneinander trennbar. Mit anderen Worten erlaubt die mechanische Verbindung zwischen erster Metallplatte, Großrohr und zweiter Metallplatte einen zerstörungsfreien Austausch des Großrohrs. Die Vakuumkammer ist dadurch flexibel an verschiedene Anforderungen, beispielsweise verschiedene Größen von zu behandelnden Werkstücken, anpassbar.
Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Vakuumkammer wird erzielt, wenn die erste Metallplatte über zumindest einen Zugstab mit der zweiten Metallplatte verbunden ist. Die Metallplatten können dadurch auf einfache Art und Weise beidenends gegen das Großrohr gepresst werden. Vorzugsweise sind mehrere Zugstäbe zwischen den beiden Metallplatten vorgesehen.
Der Zugstab bzw. die Zugstäbe kann/können einenends in eine Metallplatte, insbesondere die erste Metallplatte, eingeschraubt und anderenends durch die gegenüberliegende Metallplatte, insbesondere die zweite Metallplatte, durchgeführt und mit einer Mutter fixiert sein.
Im Falle mehrere Zugstäbe sind diese vorzugsweise in Umfangsrichtung des Großrohrs gleichmäßig zueinander beabstandet, um eine gleichmäßige Anpresskraft der Metallplatten auf das Großrohr zu erzielen.
Die Länge des Großrohrs kann mehr als 400mm betragen. Die Länge des Großrohrs beträgt vorzugsweise mehr als 3000mm.
Das Großrohr ist vorzugsweise aus gerolltem Blech ausgebildet, das an seiner Längskante durch eine Schweißverbindung zum Rohr verbunden ist.
Zumindest eine Metallplatte, insbesondere die zweite Metallplatte, kann eine Versorgungsöffnung bzw. Flansch für einen Medienanschluss, einen elektrischen Anschluss und/oder einen Pumpenanschluss aufweisen.
Die Vakuumkammer kann zur Durchführung von Plasmaprozessen, Trocknungsprozessen und/oder Höhensimulationen ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Plasmaanlage, eine Trocknungsanlage und/oder eine Höhensimulationsanlage mit einer hier beschriebenen Vakuumkammer.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Figurenliste

1 zeigt eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer.
2 zeigt eine Längs-Schnittansicht der Vakuumkammer aus 1 gemäß der Schnittebene A-A aus 3.
3 zeigt eine Vorderansicht der Vakuumkammer aus den 1 und 2.

1 zeigt eine Vakuumkammer 10, die erfindungsgemäß besonders groß ausgebildet ist. Die Fertigung einer so großen Vakuumkammer 10 ist in der Regel konstruktiv aufwändig. Die vorliegende Erfindung bietet demgegenüber die Möglichkeit, eine Vakuumkammer 10 besonders einfach und kostengünstig herzustellen.
Die Vakuumkammer 10 weist eine erste Metallplatte 12 und eine zweite Metallplatte 14 auf. Zwischen die Metallplatten 12, 14 ist ein Großrohr 16 aus Metall geklemmt. Die erste Metallplatte 12 weist eine Öffnung 18 auf, die durch eine, hier verschwenkbare, Tür 20 verschließbar ist.
Die Tür 20 ist vorzugsweise aus Metall ausgebildet. Die Tür 20 kann durch Scharniere 22a, 22b, verschwenkbar an der ersten Metallplatte 12 angeordnet sein. Bis auf - nicht mit Bezugszeichen versehene - Dichtungen kann die Vakuumkammer 10 aus Metall ausgebildet sein.
Die erste Metallplatte kann über mehrere Zugstäbe mit der zweiten Metallplatte verbunden sein, von denen in 1 die Zugstäbe 24a, 24b, 24c, 24d mit einem Bezugszeichen versehen sind. Alle Zugstäbe sind vorzugsweise in Umfangsrichtung des Großrohrs 16 gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Die Zugstäbe 24a-d stellen eine zerstörungsfrei lösbare mechanische Verbindung der beiden Metallplatten 12, 14 mit dem dazwischen angeordneten Großrohr 16 dar.
2 zeigt einen Längsschnitt der Vakuumkammer 10. Aus 2 ist ersichtlich, dass die Zugstäbe, von denen in 2 die Zugstäbe 24e, 24f mit einem Bezugszeichen versehen sind, jeweils mit Muttern gekontert sind, von denen in 2 die Muttern 26a, 26e, 26f mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Länge L der Vakuumkammer 10 beträgt mehr als 3000mm.
3 zeigt eine Frontansicht der Vakuumkammer 10. Die Breite B und die Höhe H der Vakuumkammer 10 bzw. der ersten Metallplatte 12 betragen jeweils mehr als 2000mm. Aus 3 ist ersichtlich, dass die zweite Metallplatte 14 zumindest eine Versorgungsöffnung, hier mehrere Versorgungsöffnungen 28a, 28b, 28c, aufweist/aufweisen.
Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend eine Vakuumkammer 10 mit einer ersten Metallplatte 12, einer zweiten Metallplatte 14 und einem Großrohr 16 zwischen den beiden Metallplatten 12, 14. Die Metallplatten 12, 14 und das Großrohr 16 werden durch zumindest eine mechanische Verbindung, insbesondere durch mehrere Zugstangen 24a-f, zusammengehalten. Die Vakuumkammer 10 kann ein Volumen von mehr als 5m³, insbesondere von mehr als 7m³, vorzugsweise von mehr als 9m³, aufweisen.
Bezugszeichenliste

10: Vakuumkammer
12: erste Metallplatte
14: zweite Metallplatte
16: Großrohr
18: Öffnung
20: Tür
22a, b: Scharnier
24a-f: Zugstab
26a,e,f: Mutter
28a-c: Versorgungsöffnung
L: Länge der Vakuumkammer 10
B: Breite der Vakuumkammer 10
H: Höhe der Vakuumkammer 10

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2017/0107014 A1 [0003]
DE 102018101966 A1 [0004]
US 2011/0265711 A1 [0005]

Claims

Vakuumkammer (10) zur Behandlung eines Werkstücks, wobei die Vakuumkammer (10) Folgendes aufweist: A) Eine erste Metallplatte (12) mit einer Öffnung (18), wobei die Öffnung (18) durch eine Tür (20) der Vakuumkammer (10) verschließbar ist; B) eine der ersten Metallplatte (12) gegenüberliegende zweite Metallplatte (14); C) ein Großrohr (16) aus Metall zwischen der ersten Metallplatte (12) und der zweiten Metallplatte (14), wobei das Großrohr (16) eine lichte Weite von mehr als 500mm aufweist; wobei die erste Metallplatte (12), die zweite Metallplatte (14) und das Großrohr (16) durch eine schweißverbindungsfreie und klebstofffreie mechanische Verbindung zusammengehalten werden.
Vakuumkammer nach Anspruch 1, bei der das Großrohr (16) einen ringförmigen Querschnitt mit kreisförmiger oder rechteckförmiger, insbesondere quadratischer, Grundform aufweist.
Vakuumkammer nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Tür (20) in Form einer automatischen Tür scharnierfrei oder über zumindest ein Scharnier (22a, b), insbesondere zumindest zwei Scharniere (22a, b), an der ersten Metallplatte (12) angebunden ist.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Metallplatte (12), die zweite Metallplatte (14) und/oder das Großrohr (16) aus Aluminium oder Edelstahl ausgebildet ist/sind.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Metallplatte (12) eine Höhe (H) von mehr als 2000mm aufweist.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Metallplatte (12) senkrecht zur Längsachse des Großrohrs (16) und senkrecht zur Höhe (H) der ersten Metallplatte (12) eine Breite (B) von mehr als 2000mm aufweist.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Metallplatte (12) und/oder die zweite Metallplatte (14) eine quadratische Grundform aufweist/aufweisen.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Metallplatte (12), die zweite Metallplatte (14) und das Großrohr (16) zerstörungsfrei voneinander trennbar sind.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Metallplatte (12) über zumindest einen Zugstab (24a-f) der Vakuumkammer (10), insbesondere über mehrere Zugstäbe (24a-f) der Vakuumkammer (10), mit der zweiten Metallplatte (14) verbunden ist.
Vakuumkammer nach Anspruch 9, bei der der Zugstab (24a-f) einenends in die erste Metallplatte (12) eingeschraubt und anderenends durch die zweite Metallplatte (14) durchgeführt und mit einer Mutter (26a, e, f) der Vakuumkammer (10) gekontert ist, insbesondere bei der die Zugstäbe (24a-f) einenends in die erste Metallplatte (12) eingeschraubt und anderenends durch die zweite Metallplatte (14) durchgeführt und jeweils mit einer Mutter (26a, e, f) der Vakuumkammer (10) gekontert sind.
Vakuumkammer nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Vakuumkammer (10) zur Verbindung von erster Metallplatte (12), Großrohr (16) und zweiter Metallplatte (14) mehrere Zugstäbe (24a-f) aufweist, die gleichmäßig beabstandet um den Umfang des Großrohrs (16) angeordnet sind.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Länge (L) des Großrohrs (16) mehr als 3000mm beträgt.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Großrohr (16) aus einem geschweißten Blech ausgebildet ist.
Vakuumkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Metallplatte (14) zumindest eine Versorgungsöffnung (28a-c) für einen Medienanschluss, einen elektrischen Anschluss und/oder einen Pumpenanschluss aufweist.
Plasmaanlage mit einer Vakuumkammer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.