DE2402111C3 - Reihenverdampfer für Vakuumbedampfungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reihenverdampfer für Vakuumbedampfungsanlagen, insbesondere für Bandbedampfungsanlagen. bestehend aus mehreren, r. einzeln in der Leistung steuerbaren, durch Stromdurchgang beheizten, auf stüt/enförmig ausgebildeten elektrischen Zuleitungen befestigten Verdampfern.

Bei Reihenverdampfern handelt es sich um Verdampfungseinrichtungen, die aus mehreren, in einer Reihe w angeordneten Verdampferelementen von im wesentlichen gleicher Bauart bestehen. Sie werden in den Fällen eingesetzt, in denen eine größere Fläche möglichst gleichmäßig mit dem /u verdampfenden Stoff beschichtet werden soll. Besonders hohe Anforderungen an eine v> gleichmäßige Niederschlagsrate b^w. Schichtdickenverteilung werden bei Bedampfungsanlagen für die Bedampfung von Bändern und Folien mit erheblichen Breiten gesiellt Hierbei wird ein Band mit großer Geschwindigkeit oberhalb einer reihenförmigen Ver- t>o dämpfungsanordnung bewegt. Aufgrund der bei solchen Bändern auftretenden Randeffekte und der bei einzelnen Verdampfern auftretenden Dampfstrahlen mit Vorzugsrichtung können breite Bänder mit einem einzigen Verdampfer nicht gleichmäßig beschichtet μ Werden, auch dann nicht, wenn der Verdampfer eine Länge besitzt, die im wesentlichen der Breite des Bandes entspricht. Als Grund hierfür ist die Unmöglichkeit anzusehen, einzelne Zonen eines solchen langen Verdampfers getrennt in Richtung auf eine höhere oder niedrigere Verdampfungsrate zu steuern bzw. zu regeln.

Das vorstehende Problem wurde bereits durch Schaffung des Reihenverdampfers gelöst, bei dem jedes Verdampferelement eine eigene elektrische Zuleitung besitzt, die zu einem eigens für diese Verdampfereinheit vorgesehenen Stellglied führL Diese Maßnahme bedingt eine Vielzahl von elektrischen Zuleitungen, weiche vakuumdicht durch das Gehäuse der Bedampfungsanlage ins freie geführt werden müssen. Darüber hinaus bedingt die thermische Belastung der Verdampfer eine intensive Kühlung der Kontakte bzw. Einspannstellen der Verdampferschiffchen. Auch hiermit ist wiederum notwendigerweise eine Vielzahl von Zu- und Ableitungen für die Führung einer Kühlflüssigkeit verbunden. Bereits bei einem Reihenverdampfer, der aus acht Verdampferelementen besteht, führt dies zu einem nahezu unübersehbaren Wirrwarr von Leitungen mit den entsprechenden Dichtungsproblemen.

Durch das DE Gm 70 37 932 ist es bereits bekannt, die Vielzahl der Leitungen und deren Durchführungsstellen durch die Wand der Vakuumkammer dadurch auf die Hälfte zu reduzieren, daß man die Kühlmittelhin- und -rückleitungen als Koaxial-Leitungen ausführt, von denen die äußere gleichzeitig zur Stromzuführung dient. Die bekannte Anordnung besitzt jedoch immer noch eine unerwünscht große Anzahl von Leitungen und Wanddurchführungen, insbesondere dann, wenn die Anzahl der einzelnen Verdampferelemente weiter erhöht wird, was beispielsweise bei der Bedampfung von breiteren Bändern unerläßlich ist. Außerdem erschweren die teilweise gekrümmt verlegten Leitungen die Reinigung der Anlage außerordentlich, so daß der Wunsch nach starker Vereinfachung des Konstruktionsaufwandes entstanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reihenverdampfer der eingangs beschriebenen Bauart anzugeben, bei dem die Dichtung<,p^robleme weiter reduziert werden und bei der eine Verdampferanordnung entsteht, deren Äußeres bei völligem Verzicht auf äußerlich sichtbare Leitungen einen glatten und geschlossenen Eindruck macht, so daß eine Reinigung leicht möglich ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Reihenverdampfer gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die stützenförmigen Zuleitungen zu den Verdampfern auf einem sich über die gesamte Länge des Reihenverdampfers erstreckenden, elektrisch leitfähigen Hohlkörper befestigt sind und die Zuleitungen der einen Polarität ele'-trisch leitend mit dem Hohlkörper verbunden sind, während die Zuleitungen der anderen Polarität isoliert durch den Hohlkörper hindurchgeführt und mit im Innern des Hohlkörpers isoliert angeordneten Leitungsdrähten verbunden sind, und der Hohlkörper als Behälter für ein Kühlmitlei eingerichtet ist.

Bei Befolgung der erfindungsgemäßen Lehre wird die Reinigung des Reihenverdampfers aufgrund der glatten Oberfläche des elektrisch leitfähigen Hohlkörpers wesentlich vereinfacht. Eine regelmäßige Reinigung ist deswegen erforderlich, weil bei der Verdampfung von Metallen ein Teil des Metalles auf dem unvermeidbaren elektrischen Isolatoren kondensiert und den Isolationswiderstand beträchtlich herabsetzt. Eine Reinigung ist aber auch deswegen erforderlich, weil ein Teil des verdampften Stoffes auf anderen Flächen als dem Substrat kondensiert, nach Erreichen einer größeren

Schichtdicke abblättert und die gesamte Anlage verunreinigt.

Durch die gemeinsame Kühlung aller Einspannstellen bei Reihenverdampfern können weniger temperaturbeständige Werkstoffe verwendet werden, so daß die Herstellkosten gesenkt werden können. Aufgrund der Anordnung der Leitungsdrähte im Innern des Hohlkörpers werden die Leitungsdrähte zwangsweise durch das sie umströmende Kühlmittel gekühlt, so daß kleinere Querschnitte verlegt werden können, die eine leichtere Verlegung mit sich bringen. Spannungs- und Kühlwasserdurchführung durch die Vakuumkammer sind miteinander identisch; es wird für jeden Reihenverdampfer nur eine einzige Durchführung durch die Wand der Vakuumkammer benötigt. Die vakuumdichte Durchführung der stützenförmigen Zuleitungen durch den Hohlkörper ist relativ unproblematisch, weil es sich hierbei um einfache Bauteile handelt, für deren Abdichtung ausreichend Platz zur Verfügung steht. Im übrigen kann die Montage des Reihenverdampfers außerhalb der Vakuumanlage durchgeführt und die erforderliche Vakuumdichtheit außerhalb de. Anlage überprüft werden.

Die stützenförmigen Zuleitungen zu den Verdampfern dienen zur Einspannung und Halterung des jeweiligen Verdampfers sowie zu dessen Stromversorgung. Sie können in verschiedener Weise ausgeführt sein, jedoch empfiehlt sich infolge der notwendigen Abdichtung eine Ausbildung in Form eines rctationssymmetrischen Zapfens, der mit Mitteln für das vakuumdichte Einsetzen in den Hohlkörper ausgestattet ist und an den im eingebauten Zustand nach oben weisenden Ende eine Einspannmöglichkeif für den einzelnen Verdampfer bzw. das Verdampferschiffchen besitzt. Die Zuleitung hat somit das Aussehen einer Stützsäule mit elektrischer Leitfähigkeit. Eine sehr einfache Ausführung auch im Hinblick auf den Herstellungsaufwand ergibt sich gemäß der weiteren Erfindung dann, wenn der elektrisch leitfähige Hohlkörper als quade. rörmiger Kasten ausgebildet ist, in dessen oberer Wand zwei parallele Reihen von Bohrungen angeordnet sind, von denen die eine Reihe zur Aufnahme der Zuleitungen einer Polarität und die andere Reihe zur Aufnahme der Zuleitungen der anderen Polarität dient.

Der zu treibende Fertigungsaufwand kann dadurch noch weiter verringert werden, daß die stützenförmigen Zuleitungen beider Polaritäten mindestens an der Stelle des Durchtritts durch den Hohlkörper identisch ausgebildet sind und daß für die elektrisch leitende Verbindung mit dem Hohlkörper metallische Dichtelemente und fur die isolierte Durchführung nichtleitende Dichtelemente von identischen Abmessungen vorgesehen sind. Ein derart konstruierter Reihenverdampfer läßt sich nach Art eines Baukastensystems aus weniger, vorgefertigten Teilen zusammensetzen, wobei je nach der Polarität der stützenförmigen Zuleitung lediglich das entsprechende, leitende oder nichtleitende Dichtelement ausgewählt werden muß. Weitere Vorteile ergeben sigh aus der nachfolgenden Detailbeschreibung,

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung sei nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher beschrieben. Es zeigt

F ί g. 1 einen Querschnitt durch ein Verdampferelertientund

F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einem Reihenverdampfer gemäß?·'ig. 1.

In F i g. 1 ist mit 10 ein Verdampferschiffchen bezeichnet, welches in seinem mittleren Teil eine Ausnehmung 11 zur Aufnahme des geschmolzenen und zu verdampfenden Materials 12 enthält. Da das Verdampferschiffchen durch Stromdurchgang beheiz-■i bar ist, besteht es aus einem elektrisch leitfähigen Material. Hierfür kommen beispielsweise Graphit oder hochtemperaturbeständige Metalle in Frage, wie beispielsweise Wolfram, sowie Keramik-Metall-Verbindungen.

in Das zu verdampfende Material wird während des Betriebes kontinuierlich in Form eines Drahtes 13 von einer Vorratsrolle 14 zugeführt. Das Verdampferschiffchen 10 ist an seinem einen Ende unter guter Kontaktgabe in einer stützenförmigen Zuleitung 15 eingespannt, die aus gutleitendem Metall besteht und im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Am oberen Ende der Zuleitung 15 befindet sich eine der Breite des Verdampferschiffchens 10 entsprechende Ausnehmung 16, die beidseitig von Spannbacken 17 begrenzt wird. Der Stromüberg? ,; erfolgt durch zwischcngclcgtc Graphitfoüc. die clasuSi-Ί genüg ist. bei Wärmeausdehnungen der Schiffchen den elektrischen Kontakt aufrechtzuerhalten.

Die Zuleitung 15 besitzt einen ringförmigen Flansch

2ί 18, an den sich ein zylindrischer Fortsat/ 19, ein Gewinde 20 und ein stark verjüngter Zapfen 21 anschließen.

Unterhalb des Verdampferschiffchens 10 befindet sich ein kastenförmiger, metallischer Hohlkörper 22

«ι entsprechenden Querschnitts, dessen obere Wand 23 mit zwei parallelen Reihen von Bohrungen 24 und 25 versehen ist, von denen in F i g. 1 nur jeweils die in der Schnittebene liegenden Bohrungen zu sehen sind. Durch die in der Zeichnung rechts liegende Bohrung 24 ist die

i"> Zuleitung 15 mittels des zylindrischen Fortsatzes 19 hindurchgeführt. Der Flansch 18 stützt sich hierbei unter Zwischenschaltung eines isolierenden Dichtelements 26 auf der Oberseite der oberen Wand 23 ab Ihm gegenüber ist ein zweites, isolierendes Dichtelement 27

Mt angeordnet, welches mittels einer Spannmutter 28 gegi.ii die Wand 23 vakuumdicht verschraubt ist. Die Dichtwirkung kann durch besondere Rundschnurringe 29 zusätzlich verbessert werden. An dem Zapfen 21 ist mittels einer Klemme 30 einer der Leitungsdrähte Jl für

i> die Stromversorgung des Schiffchens 10 befestigt

Das andere andere Ende des Verdampfersthiffchcns 10 ist in analoger Weise zwischen Spannbacken 17' eingespannt, welche Teil einer stützenförmigen Zulei tung 15' sind, die mit der Zuleitung 15 identisch ist. Auch

Vi die Art der Befestigung in der in der Figur links liegenden Bohrung 25 ist identisch, jedoch mit den» Unterschied. daU als Material für die Dichtelemcnte 26 und 2"* ein elektrisch gutleitender Werkstoff verwendet wird.

v> Eine Phase de Stromversorgung ist an den Hohlkörper 22 angeschlossen, während die andere Phase mit dem Leitungsdraht 31 verbunden ist Der Heizstrom für dat Verdampferschiffchen 10 fließt somit vom Hohlkörper Ii über die Dichtelemente 26'. 27' zur

W! Zuleitung 15' und von hier über das Yerdampferschiff chen 10 zur Zuleitung 15 bis zum Gewindezapfen 21 und über die Klemme 30 zum Leitungsdraht 3t. Analoge Verhältnisse gelten für ein dahinterliegendes, in der Zeichnung nicht darpestelltes Verdampferelement, von

i.i dem nur ein weiterer Leitungsdraht 32 sichtbar ist. Durch die angegebene Stromführung können sämtliche Verdampferschiffchen 10 bzw. 10a parallel, jedoch mit unterschiedlicher Leistungsregelung betrieben werden.

V.s ist /u erkennen, daß der 1 lohlkörper 22 nicht nur die Leitungsdrähte 31 und 32 zum Zwecke einer intensiven Kühlung mittels eines darin befindlichen Kühlmediums umschließt, sondern auch einen Teil der stützenförmigcn Zuleitungen 15 bzw. 15'. Hierdurch ist es möglich, ·> auch die unleren Enden dieser Zuleitungen stark zu kühlen, so daß eine übermäßige Aufheizung insbesondere der Durchführungen durch die obere Wand 23 durch einen unvermeidbaren Wärmefluß vom Schiffchen 10 her vermieden, mindestens aber stark reduziert wird. κι

Aus Fig.2 ist die Parallelanordnung zweier Verdampferclemcnte mit den Verdampferschiffchen 10 und 10,') gezeigt. Die Schiffchen sind auf ihrer linken Seile zwischen den Spannbacken 17' bzw. 17.7'befestigt. Eine analoge Dcfcstigung crfolgl auf der gegenüberliegenden ir> Seite mittels der Spannbacken f7 usw. Die Leitungsdrähte 31 und 32 verlaufen auf einem Teil ihres Weges parallel zueinander und sind am Ende des kastenförmigen Hohlkörpers 22 durch eine Abschlußwand 33 geführt, die aus zwei Platten 34 und 35 besieht. Die Platten sind gegeneinander verspannbar, wobei mittels einer entsprechenden Anzahl von Rundschnurringen 36 die erforderliche Abdichtung erreicht wird. Zwischen Abschlußwand 33 und Hohlkörper 22 befindet sich ein weiterer Rundschnurring 37.

Die Anzahl der Verdampferschiffchen 10 bzw. 10a beträgt natürlich ein Viclfdclids der in Fi g. 2 dargestellten Zahl, wobei'ZU jeder der in F ig; 2 rechts liegenden Zuleitungen 15 ein Leitungsdraht 31 bzw. 32 führt;

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Reihenverdampfer für Vakuumbedampfungsanlagen, insbesondere für Bandbedampfungsanlagen, bestehend aus mehreren, einzeln in der Leistung i steuerbaren, durch Stromdurchgang beheizten, auf stützenförmig ausgebildeten elektrischen Zuleitungen befestigten Verdampfern, dadurch gekennzeichnet, daß die stützenförmigen Zuleitungen (15, 15') auf einem sich über die gesamte iu Länge des Reihenverdampfers erstreckenden, elektrisch leitfähigen Hohlkörper (22) befestigt sind und die Zuleitungen (15') der einen Polarität elektrisch leitend mit dem Hohlkörpe verbunden sind, während die Zuleitungen (15) der anderen Polarität ii isoliert durch den Hohlkörper hindurchgeführt und mit im Innern des Hohlkörpers isoliert angeordneten Leitungsdrähten (31,32) verbunden sind, und der Hohlkörper als Behälter für ein Kühlmittel eingerichtet ist .'«)

2. Reihenverdampfer nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Hohlkörper (22) als quaderförmiger Kasten ausgebildet ist, in dessen oberer Wand (23) zwei parallele Reihen von Bohrungen (24, 25) angeordnet sind, von .» denen die eine Reihe zur Aufnahme der Zuleitungen (15) einer Polarität und die andere Reihe zur Aufnahme der Zuleitungen (15') der anderen Polarität dient.

3. Reihenverdampfer nach Anspruch 2, dadurch i<> gekennzeichnet, daß die stützenförmigen Zuleitungen (15, 15') beider Polaritäten mindestens an der Stelle des Durchlritts durch den Hohlkörper (22) identisch ausgebildet sind und daß für die elektrisch leitende Verbindung mit dem Hohlkörper metalli- η sehe Dichtelemente (26', 27') und für die isolierte Durchführung nichtleitende Dichtelemente (26, 27) von identischen Abmessungen vorgesehen sind.