DE2247014B2 - Einrichtung zum Kühlen von Werkstücken, die einer Behandlung im Vakuum unterworfen werden - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen von Werkstücken, die einer Behandlung im Vakuum unterworfen werden. Bei vielen Vakuumbehandlungen, insbesondere beim Beschichten von Werkstücken durch thermi".ches A Jdampfen oder durch Kathodenzerstäubung wird dem behandelten Werkstück Wärmeenergie durch Strahlung oder als kinetische Energie der auf die Oberfläche des Werkstücks auftreffenden Teilchen zugeführt oder als Kondensationswärme freigesetzt Um eine unzulässige Temperaturerhöhung zu vermeiden, ist eine entsprechende Kühlung erforderlich, wobei die Wärmeenergie von der Werkstückoberfläche nur durch Widerabstrahlung oder durch Berührung mit einem Kühlkörper abgeführt werden kann. Die Möglichkeit der Wärmeabführung durch eine umgebende Atmosphäre, die sonst in der Technik zur Kühlung häufig angewendet wird, ist im Vakuum nicht gegeben.

Jedoch reicht die Wärmeabführung durch Strahlung häufig nicht aus, besonders wenn die höchstzulässige Temperatur der zu behandelnden Werkstücke verhältnismäßig niedrig ist, z. B. 200⁰C nicht überschreiten darf. Man ist in diesem Falle ausschließlich auf die Wärmeableitung durch mit dem Werkstück in Kontakt stehende Körper angewiesen. Dabei zeigt es sich, daß die Herstellung eines guten thermischen Kontaktes zwischen einem Werkstück und einem Kühlkörper schwierig ist, da die Berührung zwischen den beiden nur an einzelnen Punkten einander gegenüberliegender Flächen möglich ist oder andernfalls vorgängig eine mechanische Feinbearbeitung dieser Flächen erforderlich wäre, um eine flächenhafte wärmeableitende Berührung sicherzustellen.

Bei ähnlichen Aufgaben der Wärmeabführung außer* halb des Vakuums gibt es das Problem des thermischen Kontaktes zwar auch, jedoch ist es hier bei weitein nicht so schwerwiegend wie unter Vakuumbedingungen, weil bei Vorhandensein einer Gasatmosphäre genügend hohen Druckes (Atmosphärendruck) in den 6s kleinen Hohlräumen zwischen den aneinander gepreßten Flächen von Werkstück und Kühlkörper diese Gasatmosphäre an der Wärmeabführung durch Konvektion und Wärmeleitung wesentlich mitwirkt; im Vakuum ist diese Möglichkeit, wie erwähnt, aber nicht gegebner hat man einfach die zu kühlenden Werkslücke an Haltevorrichtungen befestigt die ihrerseits ebenfalls gekühlt wurden, also aJs Kühlkörper wirksam waren. Diese Kühlkörper konnten hohl ausgebildet sein und von einem Kühlmittel z. B. von Kühlwasser oder von Druckluft durchströmt werden.

Die vorliegende Erfindung stellt sich nun zur Aufga be, das Problem einer zuverlässigen Kühlung auch un ter VakuumbedJngungen zu lösen; sie macht dabei ebenfalls von kühlmitteldurchslrömten hohlen Kühl körpern, die mit dem zu kühlenden Werkstück in war meableitendem Kontakt stehen, Gebrauch.

Di«· erfindungsgemäße Einrichtung zum Kühlen vor, Werkstücken, die einer Behandlung, vorzugsweise einer Beschichtung, im Vakuum unterworfen werdeweiche einen kühlmitteldurchströmten hohlen Kühlk· per aufweist, der mit dem zu kühlenden Werkstück wärmeableitenden Kontakt steht, ist dadurch geker... zeichnet, daß das mit dem Werkstück in Berührung ·.. hende Wandteil des hohlen Kühlkörpers als gummi..,., stische Wand ausgebildet ist.

Durch den Druckunterschied zwischen dem ck:-· Kühlkörper djrchströmenden Kühlmittel und dem \ kuum auf der anderen Seite der gummielastisch.-. Wand wird diese selbsttätig an die zu kühlenden W..' stücke angepreßt und dadurch ein guter thermisch Kontakt erzielt

Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 und la ein Ii spiel, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. In «... Zeichnung bedeutet 1 eine Vakuumkammer, weit.-κ-durch die Pumpe 2 über die Leitung 3 auf den für u Durchführung des beabsichtigten Prozesses erforde■! chen Unterdruck evakuiert werden kann. Im Beispie! falle ist an eine Vakuumbedampfung gedacht und ist /■: diesem Zweck in Kammer ί eine Einrichtung 4 für ύη_: Verdampfung eines Stoffes vorgesehen, der eine drei: bare Trommel 5 als Träger für die zu bedampfenden Werkstücke gegenübersteht Die Trommel 5 ist einsei tig durch das Lager 6 gehalten, und ihre vakuumdicht durch die Kammerwand hindurchgeführte Welle 8 wird durch den Motor 7 angetrieben. Die Kühlung der Trommel erfolgt mittels eines Kühlmittels, welches durch die hohle Welle, wie die Pfeile in der Zeichnung andeuten, zu- und, nachdem es das Trommelinnere durchströmt hat, über 9 wieder abgeführt werden kann.

Entsprechend der Erfindung besteht der Mantel 10 der Trommel aus einem gummielastischen Werkstoff.

Der Mantel tO trägt in diesem Beispielsfalle selbst das zu behandelnde Werkstück, nämlich ein zylindermantelförmiges Blech 11, welches bedampft werden soll. Dabei wird die gummielastische Membran unter der Wirkung der Druckdifferenz zwischen dem Kühlmittel und dem Innern der Vakuumkammer beim Betrieb eng an die Innenseite des zu bedampfenden Bleches angepreßt und kühlt dieses dadurch sehr wirksam. Bei geöffneter Kammer 1 kann es auch sehr schnell und bequem auf die Kühltrommel aufgeschoben bzw. abgenommen werden.

Bei der Drehung der Trommel 5 nimmt diese das zu behandelnde Werkstück mit. Durch gleichmäßige Drehung wird z. B, eine gleichmäßigere Beschichtung erzielt

Das angeführte Beispiel nach P i g. I bezieht sich auf eine einfache Zylindermantelform des zu behandelnden Werkstücks. Jedoch können auch Werkstücke anderer

Form durch eine erfindungsgemäße Einrichtung gekühlt werden. Man kann die Zeichnung z. B. auch so verstehen, daß der Metallmantel 11 nicht selbst das zu behandelnde Werkstück darstellt, sondern als Träger für solche ausgebildet ist Er könnte z. B. Ausnehmungen aufweisen, in welche zu bedampfende Linsen eingelegt werden, so daß sich die gummielastische Membran 10 dicht auch an diese anpreßt und sie damit kühlt, wie die F i g. la, die einen Schnitt entlang einer Mantellinie der Trommel 5 zeigt, andeutet Natürlich könnten auch andere Formen einer Haltevorrichtung für die iu bedampfenden Gegenstände verwendet werden.

In der zuletzt beschriebenen Variante würde der Werkstückträger 11 gleichzeitig einen Käfig darstellen, der die maximal mögliche radiale Ausdehnung des Kühlkörpers begrenzt Bei Werkstücken besonderer Oberflächenform kann es empfehlenswert sein, die Außenseite der gummielastischen Membran des Kühlkörpers dieser besonderen Oberflächenform entsprechend zu gestalten; z. B. könnte die Membran gewölbte Vertiefungen für gewölbte Linsenoberflächen aufweisen. Im allgemeinen reicht jedoch die Flexibilität der Membran aus, so daß diese sich ihrerseits der Werkstückoberfläche genügend anpaßt

Selbstverständlich ist die beschriebene Einrichtung nicht auf die Anwendung bei Vakuumaufdampfprozessen beschränkt Die Einrichtung 4 könnte z. B. auch als Kathode einer Vakuumkathodenzerstäubungsanlage verstanden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Kühlen von Werkstücken, die einer Behandlung im Vakuum, vorzugsweise einer Beschichtung, unterworfen werden, welche einen kühlmitteldurchströmten hohlen Kühlkörper aufweist, der mit dem zu kühlenden Werkstück in wärmeableitendem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Werkstück in Berührung stehende Wandten des hohlen Kühlkörpers als gummielastiscbe Wand ausgebildet ist

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch cekennzeichnet, daß der Kühlkörper die Form eines kühlmitteldurchströmten Hohlzylinders besitzt, dessen Mantelfläche wenigstens teilweise aus einer gummielastischen Membran besteht

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger für die zu behandelnden Werkstücke als ein die maximal mögliche Auslenkung der gummielastischen Wand begrenzender Käfig ausgebildet ist