DE1043010B

DE1043010B - Einrichtung zum Verdampfen fluessiger Substanzen, insbesondere zum Verdampfen von Selen zur Herstellung von Trockengleichrichtern

Info

Publication number: DE1043010B
Application number: DEL24332A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Josef Stuke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-03-12
Filing date: 1956-03-12
Publication date: 1958-11-06

Description

Einrichtung zum Verdampfen flüssiger Substanzen, insbesondere zum Verdampfen von Selen zur Herstellung von Trockengleichrichtern Es ist bei der Herstellung von Selengleichrichtern oder Photozellen weitgehend üblich, daß man Selen und/oder andere am Aufbau beteiligten Substanzen durch Aufdampfen auf der Trägerplatte niederschlägt. Diese Aufdampfprozesse werden gewöhnlich unter Vakuum, mindestens aber unter stark vermindertem Druck oder in einem Schutzgas vorgenommen. Ursprünglich wurden zu diesem Zweck Vakuumkessel verwendet, in denen die zu bedampfenden Platten fest angebracht waren und von einem fahrbaren Ofen aus bedampft werden mußten. Es war deshalb erforderlich, sowohl zum Auswechseln der bedampften Platten gegen unbedampfte als auch zur Ergänzung der abgedampften Selenmenge die Bedampfungsvorrichtung zu öffnen. Dies erforderte ein erneutes Auspumpen, bevor die nächste Charge verarbeitet werden konnte. Es ist nun in letzter Zeit vorgeschlagen worden, die Bedampfung der Trägerplatte in einem Sinne vorzunehmen, der ein kontinuierliches Arbeiten jedenfalls so weit gestattet, daß die Platten auf einem Band in die Vorrichtung eingeschleust und wieder ausgeschleust werden. Der wesentliche Nachteil der vorbekannten Vorrichtung ist aber darin zu sehen, daß sich in den Selenöfen die in dem Selen enthaltenen Verunreinigungen und Schlacken anreichern und somit der letzte Teil der Charge minderwertiger ausfällt als der erste Teil.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verdampfen flüssiger Substanzen, insbesondere zum Verdampfen von Selen zur Herstellung von Trockengleichrichtern, und unterscheidet sich von den bisher bekannten dadurch, daß Mittel vorgesehen sind, durch die das zu verdampfende Gut in einem geschlossenen System in Umlauf gehalten wird und dabei eine oder mehrere Wannen durchläuft, aus denen der Dampf in Richtung auf die zu bedampfenden Teile austreten kann. Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet eine gute Durchmischung der zu verdampfenden flüssigen Substanz und damit eine größere Gleichmäßigkeit der hergestellten Schichten.
Es ist bereits bekannt, das zu verdampfende Gut außerhalb des Verdampfungsträgers in einem besonderen Schmelztiegel zu schmelzen, der mit dem Verdampfungstiegel kommunizierend verbunden ist. Jedoch läßt sich damit allein keine höhere Gleichmäßigkeit des zu verdampfenden Gutes und damit der hergestellten Schichten erzielen.
Obgleich vielfach die Verwendung eines thermosiphonischen Umlaufs möglich sein wird, empfiehlt es sich doch, das zu verdampfende Gut durch Pumpen in Umlauf zu halten.
Bei Einrichtungen mit mehreren Wannen können diese entweder parallel und damit gleichzeitig oder nacheinander von dem zu verdampfenden Gut durchlaufen werden. Es besteht damit die Möglichkeit, durch entsprechende Temperierung des umlaufenden Gutes die Wannen auf unterschiedlicher Temperatur zu halten, was bei beabsichtigter Inhomogenität der Scheiben von Belang sein kann.
Mit Vorteil wird an der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Vorratsbehälter vorgesehen, der eine große Menge des verdampfenden Gutes aufnehmen kann. Dieser wird zweckmäßig mit den Mitteln zur Einführung neu zu verdampfenden Gutes kombiniert. Ein derartiger Vorratsbehälter bietet im übrigen die Möglichkeit, durch Volumenänderung und/oder Einführung weiteren zu verdampfenden Gutes in das System die Höhe des Spiegels des flüssigen Gutes in den W annern zu regeln.
Die Homogenität der erzeugten Schichten kann wesentlich dadurch erhöht werden, daß an der Einrichtung erfindungsgemäß Mittel vorgesehen sind, um während des Betriebes in das System weitere zu verdampfende Substanzen einzuführen. Es wird dadurch erreicht, daß die Konzentration störender Schlacken und Verunreinigungen wesentlich langsamer ansteigt als gewöhnlich, und daß zur Ergänzung des zu -bedampfenden Gutes die Vorrichtung, sofern sie unter vermindertem Druck oder Schutzgas arbeitet, nicht geöffnet zu werden braucht. Ein kontinuierlicher Betrieb kann also wesentlich länger aufrechterhalten werden.
Sofern es sich um Substanzen handelt, die nach ihrer Natur bei den normalen Arbeitsbedingungen der Einrichtung bei Zimmertemperatur nicht flüssig sind, ist es von Vorteil, das zu verdampfende Gut vor dem Einführen in das Umlaufsystem zu schmelzen und die Betriebstemperatur des Systems über den Schmelzpunkt der Substanz zu halten.
Um sicherzustellen, daß das umlaufende Gut beim Durchlaufen der Wannen die erforderliche Temperatur aufweist, ist es von Vorteil, daß im Umlaufsinne des Gutes vor und/oder an den Wannen zusätzliche Mittel vorgesehen sind, um die Temperatur des umlaufenden Gutes entsprechend zu erhöhen.
Eine besonders hohe Gleichmäßigkeit der aufgedampften Schicht sowie eine schnelle Verdampfung des zu verdampfenden Gutes kann dadurch erreicht werden, daß in den Wannen Mittel zur stärkeren Durchmischung des zu verdampfenden Gutes vorgesehen sind.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn in das Umlaufsystem Mittel eingeschaltet werden, um etwa sich bildende Schlacken aus dem umlaufenden Gut zu entfernen. Derartige Mittel können beispielsweise in Form eines Behälters vorgesehen werden, der derart dimensioniert ist, daß ihn das umlaufende Gut mit kleineren Geschwindigkeiten durchläuft, so daß die Schlacken die Möglichkeit haben, sich an der Oberfläche des umlaufenden Gutes abzusetzen, und daß ferner in dem Behälter Mittel vorgesehen sind, mit denen die Schlacke beispielsweise durch Schöpfen oder Sieben entfernt werden kann.
Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich besonders zur Verwendung bei solchen Herstellungsverfahren, bei denen die zu bedampfenden Platten kontinuierlich durch den Dampfraum geführt werden und dieser deshalb nicht geöffnet zu werden braucht.
Die Zeichnung zeigt in zum Teil schematischer Darstellung Erfindungsbeispiele von Einrichtungen gemäß der Lehre der Erfindung.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Bedampfungsraum bezeichnet, der betriebsmäßig unter vermindertem Druck steht und durch den die zu bedampfenden Platten 2 hindurchgeführt werden. Der Raum 1 ist mit einem Teil 3 eines Umlaufsystems 4 durchsetzt, in dem das zu verdampfende Gut mittels einer Pumpe 5 in Umlauf gehalten wird. Der Umlauf erfolgt in Pfeilrichtung. Das gesamte Umlaufsystem kann, soweit erforderlich, beheizt werden, z. B. mittels Stromdurchfluß durch die elektrisch leitenden Teile des Systems. Im Innern des Raumes 1 weist das System 4 eine Wanne 6 auf, aus der der Dampf in Richtung auf die Platte 2 austreten kann. Um das Arbeiten der Pumpe bei zähflüssigem Material zu erleichtern und um die richtige Temperatur des zu verdampfenden Gutes beim Eintritt in die Wanne 6 sicherzustellen, sind zusätzliche Heizvorrichtungen 7 bzw. 8 vorgesehen. An das System ist ein Vorratsbehälter 9 angeschlossen, der eine große Menge des zu verdampfenden Gutes enthält. Mittels einer weiteren Heizvorrichtung 10 wird das Gut in dem Behälter 9 geschmolzen und/oder auf der erforderlichen Betriebstemperatur gehalten. Da der Raum 1 unter vermindertem Druck steht, wird das zur Erzeugung erforderliche verdampfbare Gut durch eine aus zwei Klappen 11 und 12 bestehende Schleuse dem Behälter 9 zugeführt.
Fig. 2 zeigt in Aufsicht und Querschnitt die Ausbildung einer Wanne gemäß der Lehre der Erfindung. Das zu verdampfende Gut durchläuft die Wannen in Richtung der angegebenen Pfeile. Der Querschnitt der Wannen kann z. B. gegenüber dem der Zuleitung vergrößert sein. Des weiteren sind in der Wanne Rippen 13 vorgesehen, die dazu dienen, das zu verdampfende Gut zu durchwirbeln.
In Fig. 3 ist ein System veranschaulicht, das mehrere Wannen 6 aufweist, die parallel von dem zu bedampfenden Gut durchflossen werden.
Fig. 4 zeigt einen Behälter, der infolge eines stark vergrößerten Querschnittes von dem umlaufenden Gut mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit durchflossen wird als das übrige System. Das Gut tritt durch den Zulauf 14 ein und füllt den Behälter 15 bis zu dem gestrichelt dargestellten Spiegel 16. Der Abfluß erfolgt durch das Rohr 17. Wegen der stark verminderten Durchlaufgeschwindigkeit werden sich die Schlacken an der Oberfläche 16 absetzen. Sie können während des Betriebes mittels eines anhebbaren Siebes 18 von der Oberfläche abgehoben und durch Kippen des Siebes in einen nicht dargestellten Behälter zur Aufnahme der Schlacken befördert werden.
Fig. 5 zeigt einen Vorratsbehälter 9, der ebenfalls mit einer Heizvorrichtung 10 versehen ist. Die Zuführung des zu bedampfenden Gutes wird hierbei durch ein Schaufelrad 19 geregelt, das in einem trommelförmigen Gehäuse 20 läuft. Die Einführung des Gutes in dieses Schaufelrad 19 kann auf zweierlei Wegen erfolgen. Einmal in der dargestellten Weise dadurch, daß aus einem über dem Schaufelrad angeordneten Behälter 21, der oben verschlossen sein kann, das Verdampfungsgut in die Fächer des Schaufelrades nachläuft oder aber dadurch, daß die Fächer des Schaufelrades einmal mit dem Gut gefüllt werden und sodann die Trommel 20 nach oben verschlossen wird.
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung, mit deren Hilfe eine gute Durchmischung des in dem System umlaufenden Gutes kurz vor den Verdampfungsstellen bewirkt werden kann. Das zu verdampfende Gut tritt von zwei Seiten in einen beispielsweise zylinderförmigen Körper 22 ein, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff besteht. Ein Rührkörper 23 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Magneten innerhalb der Röhre 22 bewegt und bewirkt die Durchmischung. Die Bewegung des Körpers 23 kann auch auf andere Arten, beispielsweise mittels eines durch eine Stoffbuchse geführten Kolbens bewirkt werden. Aus der Röhre 22 tritt das zu verdampfende durchmischte Gut in die Verdampfungswanne 6 ein. Der nichtverdampfte Teil des Gutes wird dann auf anderem Wege dem Umlaufsystem wieder zugeführt. In Fig. 6 ist außerdem noch gestrichelt die Lage eines zu bedampfenden Körpers 24 dargestellt, der über die Wanne 6 hinwegwandert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Verdampfen flüssiger Substanzen, insbesondere zum Verdampfen von Selen zur Herstellung von Trockengleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die das zu verdampfende Gut in einem geschlossenen System in Umlauf gehalten wird und dabei eine oder mehrere Wannen durchläuft, aus denen der Dampf in Richtung auf die zu bedampfenden Teile austreten kann.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Pumpen vorhanden sind, durch die das zu verdampfende Gut in Umlauf gehalten wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wannen derart im Umlaufsystem angeordnet sind, daß sie parallel oder nacheinander von dem zu verdampfenden Gut durchlaufen werden.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem System ein Vorratsbehälter für das zu verdampfende Gut vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Volumenänderung des Vorratsbehälters und/oder Einführung weiteren zu verdampfenden Gutes die Höhe des Spiegels des flüssigen Gutes in den Wannen geregelt wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um während des Betriebes in das System weitere zu verdampfende Substanz einzuführen. 7.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um das zu verdampfende Gut vor dem Einführen in das Umlaufsystem zu schmelzen. B.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der .folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Umlaufsinne des Gutes vor und/oder an den Wannen zusätzliche Mittel vorgesehen sind, um die Temperatur des umlaufenden Gutes zu erhöhen.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wannen Mittel zur Durchmischung des zu verdampfenden Gutes vorgesehen sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um etwa sich bildende Schlacken aus dem umlaufenden Gut zu entfernen.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Umlaufsystem Behälter vorgesehen und derart dimensioniert sind, daß das umlaufende Gut sie mit kleiner Geschwindigkeit durchläuft, und daß in den Behältern Mittel zum Entfernen der Schlacke enthalten sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in Aufdampfanlagen, denen die zu bedampfenden Platten kontinuierlich zugeführt und entnommen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 880 529.