DE3801998C1

DE3801998C1 -

Info

Publication number: DE3801998C1
Application number: DE3801998A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Nueziders At Geiser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-23
Filing date: 1988-01-23
Publication date: 1989-05-18
Also published as: FR2626194B1; GB2214273B; GB2214273A; CH676556A5; US4881717A; JPH01218628A; JPH0615027B2; GB8901142D0; FR2626194A1

Description

Bei vielen technischen Fertigungsprozessen und Verfahrensvorgängen spielt das Vakuum eine wichtige und entscheidende Rolle. Gegenstände, Werkstücke und Objekte werden im Zuge ihrer Herstellung oder Be- oder Verarbeitung in das Vakuum eingebracht und dort behandelt. Nur beispielsweise sei hier die Halbleitertechnik erwähnt. Für die Bearbeitung und Behandlung dieser Gegenstände, Werkstücke oder Objekte sind innerhalb der Vakuum- oder Hochvakuumanlage Kammern vorgesehen, die evakuierbar sind und in welchen über verschließbare Schleusen und Öffnungen die erwähnten Teile eingebracht, bzw. entnommen werden können. Um diese Kammern evakuieren zu können, sind diese über Leitungen an Pumpen angeschlossen. Von diesen Pumpen müssen die Kammern abtrennbar sein. Solche Kammern können ferner mehrere in einer Reihe vorgesehen sein oder parallel zueinander, wobei in der Reihe aufeinanderfolgende Kammern über Schleusen voneinander trennbar sind. Bislang wurde diesen Forderungen dadurch Genüge geleistet, daß diese Kammern mit Rohrleitungen verbunden sind und in diesen Rohrleitungen entsprechende Ventile oder Schieber eingebaut wurden. Die einzelnen Bauelemente wurden dabei über Flansche miteinander verbunden, anstelle von Flanschverbindungen können diese Bauelemente auch über Schweißnähte verbunden sein. Solche Baugruppen benötigen nicht nur viel Platz, sie sind vor allem sehr teuer. Letzteres resultiert vor allem daraus, daß an solche Verschüsse innerhalb von Hochvakuum- und Vakuumanlagen außerordentlich hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer Dichtheit gestellt werden und daß bei solchen Konstruktionen stets darauf geachtet werden muß, daß metallische Konstruktionsteile nicht unter hohen Druck im Vakuum aneinander gleiten, da im Vakuumbereich keine Schmiermittel vorhanden sein dürfen. Dies bedingt weiterhin aufwendige und somit platzraubende und teure Konstruktionen.

Eine Einrichtung der vorstehend erläuterten Art ist in der US-PS 35 68 632 erläutert und dargestellt. Im wesentlichen handelt es sich hier um drei über schieberartige Verschlußglieder gegeneinander abtrennbare Vakuumkammern, die unmittelbar aneinander angebaut sind, und in welchen optische Linsen bedampft werden bzw. für die Verdampfung vorbereitet werden. Diese hier verwendeten schieberartigen Verschlußglieder arbeiten und wirken mit Dichtflächen zusammen, wobei auch hier umfangsgeschlossene Dichtungen wohl vorgesehen sind, über deren Ausbildung und Anordnung jedoch nichts konkretes ausgesagt wird, so daß für das hier anstehende Dichtungsproblem dieser Veröffentlichung keine Anregung entnommen werden kann, geschweige denn eine besondere vorteilhafte Lösung.

Schieberartige Verschlußglieder mit Dichtungen sind auch im Zusammenhang mit anderen Behältern bekannt geworden (US-PS 40 03 714, US-PS 31 42 410 und US-PS 22 27 712), an welche hinsichtlich ihrer Dichtheit keine so hohen Anforderungen gestellt werden, wie dies bei Vakuumanlagen der Fall ist, aus welchem Grund hier bei diesen vorbekannten Konstruktionen auch keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden mußten, um die Beanspruchung der Dichtung gering zu halten oder die Dichtflächen selbst besonders zu schonen, da bei diesen vorbekannten Konstruktionen solche Maßnahmen wegen der geringen Anforderungen an die Dichtheit nicht notwendig sind. Bei all diesen bekannten schieberartigen Verschlußgliedern werden bei dessen Betätigung die Dichtung durch Quer- und Scherkräfte beansprucht. Darüberhinaus sind diese bekannten Verschlußglieder auch konstruktiv so gestaltet, daß die die Dichtkräfte aufbauenden Konstruktionselemente unter erheblichem Druck aneinander gleiten.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, Maßnahmen zu entwickeln, Kammern der erwähnten Art so zu gestalten, daß solche teure Aufwendungen überflüssig sind und daß trotzdem die Kammern untereinander bzw. von den Rohrleitungen oder angeschlossenen Aggregaten sicher und zuverlässig und dauerhaft getrennt werden können, daß also innerhalb der Kammer all jene Funktionen ausgeübt werden können, die bislang außerhalb der Kammer vorgesehene Ventile oder Schieber in aufwendiger Konstruktion zu erfüllen hatten, wobei darüberhinaus die diesen Funktionen dienenden Bauelemente und Baugruppen nur einfache lineare Bewegungen ausführen sollen. Ferner ist darauf Bedacht zu nehmen, daß das Verschlußglied einfach aufgebaut ist. Es soll möglichst wenig relativ zueinander bewegliche Teile aufweisen, damit das Verschlußglied auch für hochbeschleunigte Schnell- und Notverschlüsse verwendet werden kann. Diese komplexe Aufgabe löst die Erfindung durch jene Maßnahme, die Inhalt und Gegenstand des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind.

Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird sie anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Kammer im Längsschnitt, die in einer solchen Hochvakuumanlage verwendet wird;

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau des in der Kammer vorgesehenen Baukörpers mit den Dichtflächen in Schrägsicht;

Fig. 3 in dazugehörender Anordnung das Verschlußglied;

Fig. 4 ebenfalls das Verschlußglied, hier jedoch gesehen in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3;

Fig. 5 einen Teil der umlaufenden Dichtung;

Fig. 6 und 7 eine Kammer im Quer- und Längsschnitt nach einer anderen Ausführungsart;

Fig. 8 eine Darstellung ähnlich wie Fig. 1, jedoch mit einer anderen Anordnung.

Fig. 1 zeigt im Längschnitt eine Kammer 41, die über einen Rohranschluß 42 an eine hier nicht näher gezeigte und beschriebene Vakuumanlage angeschlossen ist. Ein Einsatz 43 dient zur Bearbeitung bzw. Behandlung eines Werkstückes, das über die Öffnung 1 in der einen Seitenwand 44 der Kammer 41 in diese einbringbar ist. Ein eine Dichtfläche 3 aufweisender, an der Seitenwand 44 im Inneren der Kammer 41 seitlich der Öffnung 1 angeordneter Baukörper 45 ist mit dieser Seitenwand 44 fest verbunden, beispielsweise angeschraubt oder angeschweißt. Rechtwinklig zur Achse 2 der Öffnung 1 ist ein eine Dichtung 8 tragendes Verschlußglied 9 linear verschiebbar gelagert, das mittels einer Kolbenstange 13 und einer Kolbenzylindereinheit 12 betätigbar ist. Diese Kolbenstange 13 ragt durch eine in der Kammer 41 vorgesehene Öffnung 46. Die Kolbenzylindereinheit 12 ist von einem Gehäuse 47 dicht umschlossen, das an der oberen Wand des Gehäuses 41 über eine zwischengelegte, hier nicht dargestellte Dichtung angeflanscht ist.

Fig. 2 veranschaulicht nun in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab den Baukörper 45, der in der Kammer 41 an der Seitenwand 44 befestigt ist. Die Öffnung 1, deren Achse 2 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, ist von einer Dichtfläche 3 umschlossen, die unterschiedliche Abschnitte 4, 5 und 6 mit unterschiedlichem Verlauf besitzt. Die Abschnitte 4 und 5 sind durch zylindrische Flächen gebildet, die Abschnitte 6 durch ebene Flächen und die zylinderflächigen Abschnitte 4 und 5 und die ebenflächigen Abschnitte 6 gehen über stetig verlaufende Krümmungen ineinander über. Die beiden seitlichen, ebenen, nach außen verlaufenden Abschnitte 6 der Dichtfläche 3 liegen dabei in einer gemeinsamen Ebene E, die in Fig. 2 durch eine dünne strichlierte Linie angedeutet ist. Unabhängig von der unterschiedlichen Form und des jeweiligen Verlaufes dieser Abschnitte 4, 5 und 6 der Dichtfläche 3 ist ihnen gemeinsam, daß ihre gedachten Erzeugenden, solche sind in Fig. 2 mit G und G′ angedeutet, gerade sind und parallel zur Achse 2 der Öffnung liegen. Die strichpunktierte Linie 7, die auf der Dichtfläche 3 in Fig. 2 eingezeichnet ist, zeigt die Linie an, an der die Dichtung 8 bei eingefahrenem Verschlußglied anliegt. Die Abschnitte 4 und 5 der Dichtfläche 3 liegen - auch das veranschaulicht die Fig. 2 - in Richtung der Achse 2 der Öffnung 1 gesehen, hintereinander, sind also, bezogen auf die Achse 2, gegeneinander seitlich - axial - versetzt.

Das Verschlußglied 9, das in Fig. 3 in einer zum Gegenstand der Darstellung nach Fig. 2 korrespondierenden Lage gezeichnet ist und das in Fig. 4 von der entgegengesetzen Seite her gesehen dargestellt ist, besitzt in seinem dichtungsaktiven Abschnitt eine derart gestaltete Fläche 30, die jener der Dichtfläche 3 im Baukörper 45 entspricht und diese Fläche 30 trägt und stützt die umfangsgeschlossene Dichtung 8, die an dieser Fläche 30 beispielsweise anvulkanisiert sein kann. Die Abschnitte 40, 50 und 60 der Fläche 30, die die Dichtung 8 tragen, und die den erstbesprochenen Abschnitten 4, 5 und 6 der Dichtfläche 3 bei eingefahrenem Verschlußglied 9 unmittelbar benachbart liegen, wurden mit denselben Hinweisziffern ausgestattet, denen jedoch zur Unterscheidung eine 0 beigefügt worden ist. Dieses Verschlußglied ist an der Kolbenstange 13 befestigt.

Es ist aus diesen Darstellungen erkennbar, daß die umfangsgeschlossene, einstückige Dichtung 8 Abschnitte unterschiedlicher Form aufweist, die in - bezogen auf die Ebene der Öffnung 1 - verschiedenen Ebenen liegen, wobei zwei Hauptabschnitte 8′, 8′′ der umfangsgeschlossenen Dichtung 8 in Ebene liegen, welche zur Achse 2 der Öffnung 1 rechtwinklig stehen und in der Richtung dieser Achse gegeneinander versetzt sind und es ist ferner ersichtlich, daß die beiden Hauptabschnitte 8′ und 8′′ der Dichtung 8 durch Seitenabschnitte 80 verbunden sind, welche U-förmig verlaufen, wobei die Schenkel 10 eines jeden Seitenabschnittes 80 der Dichtung 8 in den Ebenen 60 liegen. Die in Achsrichtung 2 der Öffnung 1 gesehen hintereinander liegenden Abschnitte 4 und 5 der Dichtfläche 3 für die Anlage der Hauptabschnitte 8′ und 8′′ der Dichtung 8 gehen in jenem Bereich, in dem sie eine gemeinsame, gerade und achsparallele Erzeugende G′ besitzen, in die seitlichen, nach außen verlaufenden, ebenen Abschnitte 6 über, die ihrerseits in einer gemeinsamen, zur Achse 2 der Schieberdurchgangsöffnung 1 parallel liegenden Ebene E angeordnet sind.

Fig. 8 ist eine Darstellung ähnlich der Fig. 1 und veranschaulicht ebenfalls eine Vakuumkammer 41, die jedoch folgende Änderungen gegenüber der erstbesprochenen Ausführungsform besitzt: Es ist aus dieser Darstellung erkennbar, daß das Verschlußglied 9 an seinem unteren Rand 18 zu beiden Seiten des dort verlaufenden Abschnittes der Dichtung 8 je einen Schutzrand 17 aufweist, der von der Dichtung 8 seitlich - in Achsrichtung gesehen - etwas distanziert ist und der in Verschieberichtung (Pfeil 16) des Verschlußgliedes 9 gegenüber der Dichtung 8 vorspringt. Im Abschnitt 5 der Dichtfläche 3 sind nutenartige Vertiefungen 14 und 15 vorgesehen, die bei eingefahrenem Verschlußglied 9 die beiden Schutzränder 17 am Verschlußglied aufnehmen. Das Verschlußglied 9 ist mit der Kolbenstange 13 einer Kolben-Zylinder-Einheit 12 direkt verbunden. Die Kolben- Zylinder-Einheit 12 ist schnellwirkend ausgestaltet, so daß äußerst hohe Verschlußgeschwindigkeiten erzielbar sind und die erläuterte Einrichtung als Schnellschluß- oder Notschlußschieber verwendet werden kann. Das Verschlußglied 9 ist, wie aus Vorstehendem ersichtlich, praktisch einteilig ausgebildet, das heißt, es besitzt keine gegeneinander bewegbaren Teile und es kann daher aus diesem Grund sehr hohen Beschleunigungskräften ausgesetzt werden. Die Schutzränder 17 schirmen die Dichtung 8 gegenüber einem die Öffnung 1 eventuell durchsetzenden Strom am. Das Verschlußglied 9 kann daher beispielsweise in einen energiereichen Elektronenstrahl einfahren, ohne daß die Dichtung 8 selbst von diesem energiereichen Strahl getroffen und eventuell beschädigt oder zumindest in ihrer Lebensdauer beeinträchtigt wird.

Zeigen die bislang besprochenen Ausführungsbeispiele Öffnungen 1 von Kreisform, so veranschaulichen die Fig. 6 und 7 einen Schleusenschieber im Querschnitt und Längsschnitt mit einer Öffnung 1 von rechteckigem Querschnitt. Die Abschnitte 4, 5 und 6 der Dichtfläche am Baukörper 45 sind in der Fig. 7 entsprechend bezeichnet. Es ist aus dieser Darstellung auch ersichtlich, daß die beiden Hauptabschnitte 8′ und 8′′ der umfangsgeschlossenen Dichtung 8 über ihre Länge einen unterschiedlichen Verlauf besitzen, wobei der eine Hauptabschnitt 8′ gerade, der andere Hauptabschnitt 8′′ gebogen verläuft.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen ist die Dichtung 8 am Verschlußglied 9 angeordnet. Grundsätzlich wäre es möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, diese Anordnung umzudrehen, das heißt, die Dichtung 8 am Baukörper 45 ortsfest unterzubringen und die damit zusammenarbeitenden Dichtflächen am Verschlußglied 9 vorzusehen.

Falls bei geschlossenem Verschlußglied 9 hohe Differenzdrücke anstehen, so ist es möglich, das Verschlußglied randseitig zu führen. Hierzu können entsprechende Führungsschienen innerhalb der Kammer 41 vorgesehen werden, oder aber es können Führungsnuten an den Innenseiten der Wände der Kammer 41 eingearbeitet sein, in welchen die Ränder des Verschlußgliedes 9 entweder direkt gleiten oder aber Laufkörper abrollen, die am Rand des Verschlußgliedes 9 freidrehbar gelagert sind und die in diese Führungsnuten ragen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden solche randseitigen Führungen hier jedoch nicht in der Zeichnung dargestellt. Anstelle einer solchen randseitigen Stützung des Verschlußgliedes 9 kann dieses gegenüber achsialem Druck auch anderweitig gesichert sein. Beispielsweise können auf den Flächen 6 (Fig. 2) aufragende Stifte angeordnet sein. Ein solcher Stift 19 ist in Fig. 2 mit einer strichlierten Linie angedeutet. Bei eingefahrenem Verschlußglied 9 wird dieser Stift 19 von einer korrespondierenden Bohrung 20 aufgenommen, die beim Verschlußglied 9 vom Abschnitt 60 ausgeht (Fig. 3 und 4).

Sowohl bei der Dichtfläche 3 nach Fig. 2 wie auch bei der Dichtfläche nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 gehen die jeweiligen Abschnitte 4 und 5 über ebene seitliche Abschnitte 6 ineinander über, was auch für die dazu korrespondierenden, die Dichtung 8 tragenden Abschnitte 40, 50 und 60 zutrifft, was die in Fig. 5 gezeigte Ausbildung der Dichtung erfordert. Grundsätzlich ist es auch möglich, diese ebenen Abschnitte 6 und die dazu korrespondierenden Abschnitte 60 wegzulassen, wenn an die zu erzielende Abdichtung keine allzu hohe Forderung gestellt wird. In diesem Falle wäre die Dichtfläche 3 (Fig. 2) durch die gedachten Erzeugenden G′ begrenzt. Auch würden in diesem Falle die Schenkel 10 bei der Dichtung 8 (siehe Fig. 5) wegfallen, so daß der Seitenabschnitt 80 an die Hauptabschnitte 8′ und 8′′ der Dichtung 8 anschließt, bzw. in diese übergeht.

Dank der Erfindung ist hier eine Kammer geschaffen mit einer Verschlußmöglichkeit, die ein Verschlußglied, eine Dichtung und auch Dichtflächen besitzt, doch gegenüber herkömmlichen Einrichtungen dieser Art kann hier auf ein Gehäuse im Sinne eines Schiebergehäuses oder Ventilgehäuses zur Gänze verzichtet werden. Diese Verschlußglieder nach der Erfindung werden in Vakuumkammern, in Schleusen, vor Sichtfenstern und dgl. eingesetzt. Die Form der Öffnung 1 kann beliebig gewählt werden, sie kann rund oder auch eckig sein. Anstelle einer Kolben-Zylinder-Einheit als Betätigungsglied für den Verschluß können auch handbetätigte, elektromagnetische, elektromotorische, pneumatische oder hydraulische Betätigungseinrichtungen verwendet werden.

Legende zu den Hinweisziffern

1 - Öffnung
2 - Achse
3 - Dichtfläche
4 - Abschnitt
5 - Abschnitt
6 - Abschnitt
7 - Strich-punktierte Linie
8 - Dichtung
8′ - Hauptabschnitt
8′′- Hauptabschnitt
9 - Verschlußglied
10 - Schenkel
12 - Kolben-Zylinder-Einheit
13 - Kolbenstange
14 - Vertiefung
15 - Vertiefung
16 - Verschieberichtung
17 - Schutzrand
18 - Unterer Rand
19 - Stift
20 - Bohrung
40 - Abschnitt
41 - Kammer
42 - Rohranschluß
43 - Einsatz
44 - Seitenwand
45 - Baukörper
46 - Öffnung
47 - Gehäuse
50 - Abschnitt
60 - Abschnitt
80 - Seitenabschnitt
E - Ebene
G, G′ - Erzeugende

Claims

1. Kammer, insbesondere in Vakuumanlagen zum Behandeln, Lagern und/oder Durchreichen von Werkstücken oder anderen Objekten, wobei wenigstens eine Wand dieser vakuumdichten Kammer mindestens eine Öffnung besitzt, durch welche die Werkstücke oder Objekte in die Kammer eingebracht bzw. daraus entnehmbar sind und diese Öffnung mittels eines mit einer Dichtfläche zusammenwirkendes, eine Dichtung tragendes Verschlußgliedes verschließbar ist, und die Dichtfläche innerhalb der Kammer und seitlich der Öffnung vorgesehen ist und an der Dichtfläche in der Schließstellung des Verschlußgliedes eine an diesem angeordnete, umfangsgeschlossene Dichtung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß sie gedachten, geraden Erzeugenden (G, G′) der Dichtfläche (3) parallel zur Achse (2) der Öffnung (1) liegen und die Dichtfläche (3) mindestens zwei Dichtflächenabschnitte (4, 5) aufweist, die bezogen auf die Achse (2) der Öffnung (1) seitlich gegeneinander versetzt sind und die an einander gegenüberliegenden Bereichen ineinander übergehen und die umfangsgeschlossene, einstückige Dichtung (8) Abschnitte (8′, 8′′) unterschiedlicher Längen und/oder Formen aufweist, die in verschiedenen Ebenen liegen, wobei zwei Hauptabschnitte (8′, 8′′) der umfangsgeschlossenen Dichtung (8) in Ebenen liegen, welche zur Achse (2) der Öffnung (1) rechtwinkelig stehen und voneinander distanziert sind und die beiden Hauptabschnitte (8′, 8′′) der Dichtung (8) durch Seitenabschnitte (80) verbunden sind und das Verschlußglied (9) zum Verlauf der Dichtfläche (3) eine korrespondierend verlaufende, die umfangsgeschlossene Dichtung (8) tragende Fläche (30) besitzt und in seiner Ebene und parallel zur Ebene der Öffnung (1) in der Wand der Kammer (41) verschiebbar ist.

2. Kammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (3) Teil eines von der Kammer (41) getrennt gefertigten und in die Kammer (41) eingesetzten und mit dieser dicht veschweißten Baukörpers (45) ist.

3. Kammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (9) als ebene Platte ausgebildet ist und die umfangsgeschlossene Dichtung (8) an den Stirnseiten (40, 50, 60) von stufenförmigen Absätzen angebracht ist.

4. Kammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hauptabschnitte (8′, 8′′) der umfangsgeschlossenen Dichtung (8) über ihre Länge einen unterschiedlichen Verlauf besitzen und beispielsweise der eine Hauptabschnitt (8′) gerade, der andere Hauptabschitt (8′′) gebogen verläuft.

5. Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (9) an seinem unteren Rand auf mindestens einer Seite des dort verlaufenden Abschnittes (8′) der Dichtung (8) einen gegenüber der Dichtung (8) in Verschieberichtung (16) des Verschlußgliedes (9) vorspringenden Schutzrand (17) aufweist, und in der unteren Dichtfläche (3) eine nutenartige Vertiefung (14, 15) zur Aufnahme des Schutzrandes (17) bei eingefahrenem Verschlußglied (9) vorgesehen ist.

6. Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabschnitte (80) der umfangsgeschlossenen Dichtung (8) U-förmig verlaufen und jeweils die Schenkel (10) dieser U-förmig verlaufenden Seitenabschnitte (80) in einer Ebene (60) liegen und die - in Achsrichtung der Öffnung (1) gesehen - hintereinanderliegenden Abschnitte (4, 5) der Dichtfläche (3) für die Anlage der Hauptabschnitte (8′, 8′′) der Dichtung (8) in jenem Bereich, in dem sie eine gemeinsame, gerade, achsparallele Erzeugende (G′) besitzen, in seitlich nach außen verlaufende ebene Dichtflächenabschnitte (6) übergehen und diese ebenen Dichtflächenabschnitte (6) in zueinander und zur Achse (2) der Schieberdurchgangsöffnung (1) parallel liegenden Ebenen (E) liegen.

7. Kammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, seitlich nach außen verlaufenden ebenen Dichtflächenabschnitte (6) in einer gemeinsamen Ebene (E) liegen.

8. Kammer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen zylindrischen Abschnitte (4, 5) der Dichtfläche (3) für die Anlage der Hauptabschnitte (8′, 8′′) der Dichtung (8) in stetig verlaufenden Krümmungen in die ebenen Abschnitte (6) der Dichtfläche (3) übergehen.