DE19857201A1 - Schleusenventil - Google Patents

Abstract

Ein Schleusenventil (10) ist zum gleichzeitigen Absperren oder Freigeben von zwei zwischen zwei Vakuumkammern (1, 3) vorgesehenen rechteckigen, miteinander fluchtenden Durchfahröffnungen (8, 9) zweier Kammerwände (4, 5) ausgebildet. Es hat hierzu zwei Ventilplatten (20, 21), die Bestandteil eines Schiebers (15) sind, welcher mit Spiel aus einer die Durchfahröffnungen (8, 9) freigebenden Position in eine die Durchfahröffnungen (8, 9) verschließende Position verfahrbar angeordnet ist. Zum Bewegen der Ventilplatten (20, 21) in Schließstellung gegen die Durchfahröffnungen (8, 9) am Schieber (15) ist zumindest ein druckbeaufschlagbarer Hubkörper (24) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schleusenventil zum gleichzei­ tigen Absperren oder Freigeben von zwei zwischen zwei Va­ kuumkammern vorgesehenen rechteckigen, miteinander fluch­ tenden Durchfahröffnungen, welche eine geringe Höhe und eine große Breite in der Größenordnung von bis zu mehre­ ren Metern aufweisen, wobei das Schleusenventil zum Ver­ schließen der Durchfahröffnungen zwei einander gegenüber­ liegende Ventilplatten hat.

Schleusenventile der vorstehenden Art werden beispiels­ weise in Sputteranlagen benötigt, in denen Glas mehrere hintereinander angeordnete Vakuumkammern durchläuft, um beispielsweise durch Sputtern mit einer Antireflexschicht beschichtet zu werden. Bei solchen Produktionsanlagen sind meist mehrere Vakuumkammern als Sputterkammern aus­ gebildet. Diesen ist eine Einschleuskammer und meist zu­ sätzlich eine Pufferkammer vorgeschaltet, so dass dort ebenfalls das Erfordernis besteht, das Glas über ver­ schließbare Durchfahröffnungen in die jeweilige Kammer einfahren zu können.

Bisher hat man die Durchfahröffnungen durch Klappen oder herkömmliche Schieber verschlossen. Da die Durchfahröff­ nungen jedoch beispielsweise bei der Glasherstellung meh­ rere Meter breit sein können, bereitet die Abdichtung solcher Klappen oder Schieber Schwierigkeiten. Bei Klap­ pen besteht das Problem, dass ihre Schwenkachse genau parallel zur Durchfahröffnung verlaufen muss, damit die Klappe über ihre gesamte Länge gleichmäßig gegen die Dichtung anliegt. Bei Schiebern kommt es durch die Rei­ bung der Schieber auf den Dichtungen zu Verschleiß und dadurch im Laufe der Zeit zu Undichtigkeiten.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Schleusen­ ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, dass mit möglichst geringem Aufwand eine zuverlässige Abdich­ tung zu erreichen ist und welches in seiner Dichtheit möglichst wenig durch Verschleiß beeinträchtigt wird.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ventilplatten Bestandteil eines Schiebers sind, wel­ cher mit Spiel aus einer die Durchfahröffnungen freige­ benden Position in eine die Durchfahröffnungen verschlie­ ßende Position verfahrbar angeordnet ist und dass zum Be­ wegen der Ventilplatten in Schließstellung am Schieber zumindest ein druckbeaufschlagbarer Hubkörper vorgesehen ist.

Ein solcher Schieber braucht sich beim Verfahren vor die abzudichtenden Durchfahröffnungen oder bei Freigeben die­ ser Durchfahröffnungen nicht entlang von Dichtungen zu bewegen. Deshalb kommt es bei den Schieberbewegungen zu keinem Verschleiß von Dichtungen. Da sich die Ventilplat­ ten erst nach dem Verfahren des Schiebers zu den Durch­ fahröffnungen hin bewegen, werden die Dichtungen auf den Ventilplatten lediglich zusammengedrückt, so dass eine zu Verschleiß führende, gleitende Reibung vermieden wird. Zugleich wird durch diesen zu den Durchfahröffnungen hin gerichteten Hub der Ventilplatten erreicht, dass sich diese dem Verlauf der Durchfahröffnungen oder einem dort anliegenden Bauteil anpassen können, so dass Fluchtungs­ fehler zwischen dem Schieber und der Durchfahröffnung ausgeglichen werden. Statt das Schleusenventil mit zwei gegenüberliegenden Ventilplatten zu versehen, ist auch eine Ausführungsform mit einer Ventilplatte und einer Ge­ genplatte möglich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Schieber einen mittigen Grundkörper hat, an welchem die Ventilplatten mit Blattfedern in eine zum Grundkörper hin vorgespannte Position gehalten sind. Durch solche Blattfedern lässt sich erreichen, dass die Ventilplatten nach einer Druckbeaufschlagung des Hubkör­ pers von selbst in ihre Ausgangsstellung zurückgehen und dann nicht mehr gegen Wandflächen anliegen, so dass beim Wegfahren des Schiebers keine Reibungen zwischen den Ven­ tilplatten und den Wandflächen eintritt.

Konstruktiv besonders einfach und platzsparend ist das Schleusenventil ausgebildet, wenn die Blattfedern in Längsrichtung des Grundkörpers verlaufen und jeweils nahe eines Endes am Grundkörper und nahe ihres anderen Endes an einer der Ventilplatten befestigt sind. Hierdurch kann das Schleusenventil besonders schmal ausgebildet werden, so dass die beiden angrenzenden Vakuumkammern entspre­ chend dicht hintereinander angeordnet werden können.

Der Hubkörper vermag über die gesamte Länge der Ventil­ platten gleichmäßig gegen die Ventilplatten zu drücken, wenn er ein im Grundkörper angeordneter, sich in etwa über die Länge der Ventilplatten erstreckender, elastisch verformbarer Schlauch ist, welcher über seine Länge mit einem Teilbereich seiner Mantelfläche gegen die Ventil­ platten anliegt.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der Hubkörper durch mehrere, über die Länge der Ventilplatten am Grund­ körper angeordnete pneumatische Spannzylinder gebildet ist, welche an einer gemeinsamen Druckmittelversorgungs­ leitung angeschlossen sind. Solche Spannzylinder sind für andere Verwendungszwecke im Handel erhältlich, so dass man bei dieser Ausführungsform auf kostengünstige Bau­ teile zurückgreifen kann.

Die Druckmittelversorgung des Hubkörpers kann auf einfa­ che Weise dadurch erfolgen, dass entlang des Grundkörpers eine an die Druckmittelversorgungsleitung angeschlossene Druckverteilungsleitung angeordnet ist, von der jeweils zwischen zwei Spannzylindern eine Abzweigleitung zu zwei Spannzylindern führt.

Ganz besonders einfach ist der Schieber gestaltet, wenn in dem Grundkörper eine an die Druckmittelversorgungslei­ tung angeschlossene Druckverteilungsleitung verläuft, welche über die Länge der Ventilplatten in jeweils einen Spannzylinder führende Auslässe hat.

Die Wände der Vakuumkammern brauchen an der Seite des Schleusenventils nicht exakt miteinander zu fluchten und keine exakt ebene Oberfläche aufzuweisen, wenn der Schie­ ber in einem zwischen den Vakuumkammern anzuordnenden Schiebergehäuse angeordnet ist, welches an zwei gegen­ überliegenden Seiten jeweils einen der Durchfahröffnung entsprechenden, von einer zur Vakuumkammer hin gerichte­ ten, umlaufenden Dichtung umgebenen Durchlass hat.

Die Andrückkraft der Ventilplatten gegen die jeweilige Kammerwand bzw. gegen das Schiebergehäuse lässt sich auf einfache Weise durch eine Gegendruckbeaufschlagung erhö­ hen, wenn das Schiebergehäuse druckdicht ausgeführt ist und Anschlüsse zur wahlweisen Beaufschlagung mit Atmos­ phärendruck oder Unterdruck aufweist.

Die Wartung des Schleusenventils ist besonders einfach, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung das Schiebergehäuse zum lösbaren Befestigen durch Schrauben mit den Vakuumkammern ausgebildet ist.

Der Mechanismus zum Betätigen des Schiebers ist besonders kostengünstig gestaltet, wenn auf der Oberseite des Schiebergehäuses zwei Hubzylinder angeordnet sind, welche mit jeweils einer Kolbenstange in das Schiebergehäuse führen und dort mit dem Schieber verbunden sind.

Auch die Abdichtung der Kolbenstangen gegenüber dem Schiebergehäuse kann ohne gleitende Reibung ausgeführt sein, indem die Kolbenstange gegenüber dem Schieberge­ häuse durch einen fest an der Kolbenstange und dem Schie­ bergehäuse befestigten Faltenbalg abgedichtet ist.

Die Zufuhr der Druckluft zu dem Hubkörper bedingt nur ge­ ringen konstruktiven Aufwand, wenn die Kolbenstange einen Druckmittelkanal zum Zuführen der Druckluft zu dem Hub­ körper hat.

Das Schleusenventil lässt sich bei Wartungsarbeiten be­ sonders leicht reinigen, wenn gemäß einer anderen Weiter­ bildung der Erfindung das Schiebergehäuse an zumindest einer Stirnseite zumindest eine durch einen Deckel ver­ schließbare Reinigungsöffnung hat.

Das Schleusenventil mit den vorgenannten, erfindungsgemä­ ßen Merkmalen kann extrem schmal und in Leichtbauweise ausgebildet werden. Es eignet sich nicht nur dazu, das Ein- und Ausschleusen von Substraten zu ermöglichen, vielmehr kann es auch zwischen hintereinandergeschalteten Sputterkammern angeordnet werden, um diese einzeln zu versperren, so dass man für Wartungszwecke ohne ein Flu­ ten der Gesamtanlage einzelne Vakuumkammern unter Atmo­ sphärendruck setzen kann.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben, die Zeichnung zeigt in unterschiedlichen Maßstäben in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich einer Beschichtungsanlage für Glas mit dem er­ findungsgemäßen Schleusenventil,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Teilbereich des Schleusenventils,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Schleusenventil,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Teilbereich einer zweiten Ausführungsform des Schleusenventils,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch eine dritte Aus­ führungsform des Schleusenventils,

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Aus­ führungsform des Schleusenventils im Bereich seines Schiebers,

Fig. 7 einen horizontalen Schnitt durch das Schleusen­ ventil im Bereich von seine Ventilplatten tragenden Blattfedern.

Die Fig. 1 zeigt von einer Beschichtungsanlage für Glas eine als Sputterkammer ausgebildete Vakuumkammer 1 und daran angrenzend teilweise eine ebenfalls als Sputterkam­ mer gestaltete weitere Vakuumkammer 2 sowie ebenfalls teilweise eine der Vakuumkammer 1 vorgeschaltete, als Pufferkammer dienende Vakuumkammer 3. Die Vakuumkammern 1, 2 und 3 werden stirnseitig von Kammerwänden 4, 5, 6, 7 begrenzt, welche miteinander fluchtende Durchfahröffnun­ gen 8, 9 aufweisen. Beim Arbeiten der Anlage stehen je­ weils zwei benachbarte Vakuumkammern abwechselnd unter Vakuum.

Zwischen den Kammerwänden 4, 5, 6, 7 ist jeweils ein Schleusenventil 10, 11 angeordnet, welches die Durchfahr­ öffnungen 8, 9 freizugeben oder zu verschließen vermag. Diese Schleusenventile 10, 11 haben jeweils ein Schieber­ gehäuse 12, auf welchem ein als Schieberantrieb dienender Hubzylinder 13 angeordnet ist. Der Hubzylinder 13 hat eine in das Schiebergehäuse 12 hineinführende Kolben­ stange 14, welche innerhalb des Schiebergehäuses 12 einen Schieber 15 trägt. Das Schiebergehäuse 12 ist mittels Schrauben 16, 17 lösbar mit den Kammerwänden 4, 5 verbun­ den.

Die Fig. 2 verdeutlicht die Gestaltung des Schleusenven­ tils 10. Sein Schiebergehäuse 12 liegt mit Dichtungen 18, 19 derart dichtend gegen die jeweilige Kammerwand 4, 5 an, dass die Durchfahröffnungen 8, 9 dichtend umschlossen sind. Das Schiebergehäuse 12 hat Durchlässe 25, 26, wel­ che jeweils mit den Durchfahröffnungen 8, 9 fluchten. In­ nerhalb des Schiebergehäuses 12 erkennt man am unteren Ende der Kolbenstange 14 den Schieber 15. Dieser hat zu­ einander gegenüberliegend zwei Ventilplatten 20, 21, wel­ che ebenfalls jeweils eine umlaufende Dichtung 22, 23 aufweisen und mittels eines zwischen den Ventilplatten 20, 21 angeordneten, schlauchförmigen Hubkörpers 24 gegen das Schiebergehäuse 12 zu bewegen sind, so dass die Durchlässe 25, 26 und damit auch die Durchfahröffnungen 8, 9 verschlossen werden.

Die Abdichtung zwischen der Kolbenstange 14 und dem Schiebergehäuse 12 erfolgt mittels eines Faltenbalges 27, der einerseits am Schiebergehäuse 12, andererseits an ei­ nem fest mit der Kolbenstange 14 verbundenen Flansch 28 befestigt ist.

In Fig. 3 ist der Schieber 15 innerhalb des Schieberge­ häuses 12 im linken Bildteil in seiner oberen Stellung und im rechten Bildteil in seiner unteren Stellung der Schließstellung gezeigt. Im linken Bildteil ist deshalb der vom Schieber 15 freigegebene Durchlass 26 zu erken­ nen. Auf dem Schiebergehäuse 12 sieht man zwei Hubzylin­ der 13, 13a, welche den Schieber 15 tragen und seine ver­ tikale Verfahrbarkeit ermöglichen. Das Schiebergehäuse 12 ist druckdicht ausgeführt und hat zwei Anschlüsse 29, 30, über die es wahlweise mit Unterdruck oder Atmosphären­ druck beaufschlagbar ist. Durch Beaufschlagung mit Atmos­ phärendruck kann man die Schließkraft des Schleusenven­ tils 10, 11 erhöhen. Verbindet man beim Öffnen des Schleusenventils 10, 11 den Hubkörper 24 mit Unterdruck, dann erleichtert man das Öffnen des Schleusenventils 10, 11.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht der Hubkör­ per 24 aus einer Vielzahl einzelner, in einer Reihe ange­ ordneter Spannzylinder 31. Zu ihrer Druckmittelversorgung dient eine Versorgungsleitung 32, die zu einer Druckver­ teilungsleitung 33 führt. Von der Druckverteilungsleitung 33 führen Abzweigleitungen 34 jeweils zu zwei Spannzylin­ dern 31. Die Druckmittelversorgungsleitung 33 ist an ei­ nem Druckmittelkanal 35 im Inneren der Kolbenstange 14 angeschlossen, dem über einen Druckmittelanschluss 36 Druckluft zuführbar ist. Zum Reinigen des Schiebergehäu­ ses 12 hat dieses an den Stirnseiten Reinigungsöffnungen 45, die jeweils durch einen Deckel 44 verschlossen sind.

Die Fig. 5 lässt einen Grundkörper 37 erkennen, der an der Kolbenstange 14 mittels eines Bolzens 38 befestigt ist. Dieser Grundkörper 37 trägt die Spannzylinder 31. Die Druckmittelverteilungsleitung 33 verläuft bei diesem Ausführungsbeispiel im Inneren des Grundkörpers 37 und hat zu den einzelnen Spannzylindern 31 hin jeweils einen Auslass 39, über den die Luft in den Spannzylinder 31 zu gelangen vermag.

Die einzelnen Spannzylinder 31 können einzeln am Grund­ körper 37 befestigt sein, so dass man bei einem Defekt eines Spannzylinders 31 diesen separat austauschen kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist der Grundkörper 37 als flaches Mittelblech ausgebildet. Die Ventilplatten 20, 21 sind durch flache, in Längsrichtung des Schiebers 15 verlaufende Blattfedern 40, 41, 42, 43 mit dem Grund­ körper 37 verbunden. Wie die Fig. 7 für die Blattfedern 42, 43 zeigt, sind diese mit einem Ende am Grundkörper 37 und mit ihrem anderen Ende jeweils an einer Ventilplatte 20, 21 angeschlossen. Sie spannen die Ventilplatten 20, 21 zum Grundkörper 37 hin vor, so dass sich die Ventil­ platten nach einer Druckmittelbeaufschlagung selbsttätig in ihre Ausgangsstellung zurückbewegen, wenn man den Be­ aufschlagungsdruck wieder abbaut.

Bezugszeichenliste

1

Vakuumkammer

2

Vakuumkammer

3

Vakuumkammer

4

Kammerwand

5

Kammerwand

6

Kammerwand

7

Kammerwand

8

Durchfahröffnung

9

Durchfahröffnung

10

Schleusenventil

11

Schleusenventil

12

Schiebergehäuse

13

Hubzylinder

14

Kolbenstange

15

Schieber

16

Schraube

17

Schraube

18

Dichtung

19

Dichtung

20

Ventilplatte

21

Ventilplatte

22

Dichtung

23

Dichtung

24

Hubkörper

25

Durchlass

26

Durchlass

27

Faltenbalg

28

Flansch

29

Anschluss

30

Anschluss

31

Spannzylinder

32

Versorgungsleitung

33

Druckverteilungsleitung

34

Abzweigungsleitung

35

Druckmittelkanal

36

Druckmittelanschluss

37

Grundkörper

38

Bolzen

39

Auslass

40

Blattfeder

41

Blattfeder

42

Blattfeder

43

Blattfeder

44

Deckel

45

Reinigungsöffnung

Claims (14)

1. Schleusenventil zum gleichzeitigen Absperren oder Freigeben von zwei zwischen zwei Vakuumkammern vorgesehe­ nen rechteckigen, miteinander fluchtenden Durchfahröff­ nungen, welche eine geringe Höhe und eine große Breite in der Größenordnung von bis zu mehreren Metern aufweisen, wobei das Schleusenventil zum Verschließen der Durchfahr­ öffnungen zwei einander gegenüberliegende Ventilplatten hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatten (20, 21) Bestandteil eines Schiebers (15) sind, welcher mit Spiel aus einer die Durchfahröffnungen (8, 9) freigeben­ den Position in eine die Durchfahröffnungen (8, 9) ver­ schließende Position verfahrbar angeordnet ist und dass zum Bewegen der Ventilplatten (20, 21) in Schließstellung am Schieber (15) zumindest ein druckbeaufschlagbarer Hub­ körper (24) vorgesehen ist.

2. Schleusenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Schieber (15) einen mittigen Grundkörper (37) hat, an welchem die Ventilplatten (20, 21) mit Blattfedern (40, 41, 42, 43) in eine zum Grundkörper (37) hin vorgespannte Position gehalten sind.

3. Schleusenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, dass die Blattfedern (40, 41, 42, 43) in Längsrich­ tung des Grundkörpers (37) verlaufen und jeweils nahe ei­ nes Endes am Grundkörper (37) und nahe ihres anderen En­ des an einer der Ventilplatten (20, 21) befestigt sind.

4. Schleusenventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkörper (24) ein im Grundkörper (37) angeordneter, sich in etwa über die Länge der Ventilplatten (20, 21) erstreckender, elastisch verformbarer Schlauch ist, welcher über seine Länge mit einem Teilbereich seiner Mantelfläche gegen die Ventilplatten (20, 21) anliegt.

5. Schleusenventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkörper (24) durch mehrere, über die Länge der Ventilplatten (20, 21) am Grundkörper (37) angeordnete pneumatische Spannzy­ linder (31) gebildet ist, welche an einer gemeinsamen Druckmittelversorgungsleitung (32) angeschlossen sind.

6. Schleusenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, dass entlang des Grundkörpers (37) eine an die Ver­ sorgungsleitung (32) angeschlossene Druckverteilungslei­ tung (33) angeordnet ist, von der jeweils zwischen zwei Spannzylindern (31) eine Abzweigleitung (34) zu zwei Spannzylindern (31) führt.

7. Schleusenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, dass die Druckverteilungsleitung (33) innerhalb des Grundkörpers (37) verläuft, welche über die Länge der Ventilplatten (20, 21) in jeweils einen Spannzylinder (31) führende Auslässe (39) hat.

8. Schleusenventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (15) in einem zwischen den Vakuumkammern (1, 2, 3) anzuordnen­ den Schiebergehäuse (12) angeordnet ist, welches an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen der Durchfahröff­ nung (8, 9) entsprechenden, von einer zur Vakuumkammer (1, 2, 3) hin gerichteten, umlaufenden Dichtung (22, 23) umgebenen Durchlass (25, 26) hat.

9. Schleusenventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Schiebergehäuse (12) druckdicht ausge­ führt ist und Anschlüsse (29, 30) zur wahlweisen Beauf­ schlagung mit Atmosphärendruck oder Unterdruck aufweist.

10. Schleusenventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass das Schiebergehäuse (12) zum lösbaren Befesti­ gen durch Schrauben (16, 17) mit den Vakuumkammern (1, 2, 3) ausgebildet ist.

11. Schleusenventil nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ober­ seite des Schiebergehäuses (12) zwei Hubzylinder (13, 13a) angeordnet sind, welche mit jeweils einer Kolben­ stange (14) in das Schiebergehäuse (12) führen und dort mit dem Schieber (15) verbunden sind.

12. Schleusenventil nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kolbenstange (14) gegenüber dem Schie­ bergehäuse (12) durch einen fest an der Kolbenstange (14) und dem Schiebergehäuse (12) befestigten Faltenbalg (27) abgedichtet ist.

13. Schleusenventil nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kolbenstange (14) einen Druckmittelka­ nal (35) zum Zuführen der Druckluft zu dem Hubkörper (24) hat.

14. Schleusenventil nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieber­ gehäuse (12) an zumindest einer Stirnseite zumindest eine durch einen Deckel (44) verschließbare Reinigungsöffnung (45) hat.