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Vakuumanlage, insbesondere zur Metallisierung von Gegenständen Zur
Metallisierung von Gegenständen durch Kathodenzerstäubung oder Metallbedampfung
ist meist ein sehr hohes Vakuum erforderlich. Um zu vermeiden, daß das Vakuum bei
jeder Neubeschickung des Gefäßes verlorengeht, versieht man das Vakuumgefäß mit
einer Vakuumschleuse für das Einbringen der im Vakuum zu behandelnden Gegenstände.
Diese Schleuse kann beispielsweise aus einem besonderen Vorraum bestehen, der für
sich evakuiert oder unter Atmosphärendruck gesetzt werden kann. Bringt man vor und
hinter dein Vakuumraum je mindestens einen Schleusenraum an, so können die zu behandelnden
Gegen's'tände in rascher Aufeinanderfolge an die Vakuumstelle gebracht und wieder
herausgefördert werden.
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Diese Vorrichtungen hatten jedoch den Nachteil, claß die durch die
Vakuumschleusen eingebrachten Gegenstände zur Behandlung im Vakuum aus dein Schleusenraum
herausgenommen und nach der Behandlung wieder in ihn eingesetzt werden mußten. Dies
hatte umständliche Fördereinrichtungen zur Folge, die eine solche Apparatur teuer
und verwickelt machten.
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Durch die vorliegende Erfindung ist dieser Nachteil vermieden. Die
erfindungsgemäße Anordnung ist so getroffen, daß der Vakuumraum, der in bekannter
Weise hintereinander mit Leitungen niedrigeren Druckes in Verbindung gebracht wird,
von den einander gegenüberliegenden Endflächen zweier in einem Zvlinder beweglichen
Kolben gebildet wird, wobei die Verbindungen zu den genannten Vakuumleitungen in
der Zvlinderwand ange ordnet sind. Hierdurch ist es möglich, die Behandlung des
ins Vakuum gebrachten Gutes iin Schleusenrannl sell)st vorzunehmen, insbesondere
zu metallisierende Gegenstände durch Metallbedampfung oder Kathodenzerstäubung auf
einfache Weise zu metallisieren.
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-Man kann weiterhin die Kolhen, die den Schleusenraum zwischen
sich einschließen, so anordnen, (111.i sie gegeneinander :beweglich sind.
Das hat den Vorteil, daß die Größe des Schleusenraumes verändert werden kann,
so
daß beispielsweise der Schleusenraum zum Einbringen und Herausnehmen sowie zur Behandlung
der Gegenstände vergrößert, während des Schleusungsvorganges aber möge lichst klein
gemacht werden kann. Unterstützt kann die Wirkung dieser Maßnahme noch dadurch werden,
daß man den Oberflächen der Kolben eine Form gibt, die der Oberflächenform des zu
behandelnden Gegenstandes möglichst gut angepaßt ist. Dadurch wird der die Gegenstände
umgebende, mit Luft gefüllte Raum während'.des Schleusungsvorganges verkleinert,
so daß durch die Pumpen nicht soviel Luft abgesaugt werden muß. Durch die Vergrößerung
des Schleusenraumes an der Behandlungsstelle wird außerdem ein weiteres Sinken des
Luftdruckes nerv orgerufen.
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Weiterhin kann zwischen den beiden Endkolben ein dritter Kolben angeordnet
werden, dessen beide Endflächen mit einer Endfläche jeweils eines der beiden äußeren
Kolben einen Schleusenraum bilden können, so daß zwei abwechselnd ;benutzbare Schleusenräume
zur Verfügung .stehen, von denen beispielsweise jeweils einer mit dem zu-behandelnden
Gut beschickt werden kann, während im andern zur selben Zeit die Behandlung vorgenommen
wird. Zu diesem Zweck wird der mittlere Kolben abwechselnd mit einem der beiden
äußeren Kolben für die Dauer eines Teils seiner Bewegung gekuppelt.
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Zweckmäßig werden sämtliche Kolben so ausgeführt, .daß sie längere
Führungsflächen aufweisen, die den Zylinderwandungen entlang gleiten und dabei die
Ciffnungen der Vakuumleitungen, mit denen der zu evakuierende Raum augenblicklich
nicht in Verbindung steht, verschließen. Es entsteht so eine ArtLäbyrinthdichtungzwischen
deinVakuumraum und der Außenluft entlang Bliesen Führungsflächen.
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Soll in dem Behandlungsraum eine Bedampfurig der eingebrachten Gegenstände
mit Metalldampf stattfinden, so wird der Verdampfer so angeordnet, daß er in den
Beliandlungsraum eingeschwenkt werden kann, während er; solange die Kolben in Bewegung
sind, nicht in den Behandlungsraum hineinragt.
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In den Abbildungen ist ein Ausführtuigsbeispiel der Erfindung in zwei
Bewegungsphasen dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Vorrichtung finit drei Kolben in der Stellung, in
.der in . ersten Behandlungsräuni gerade ein Gegenstand (ein Scheinwerferspiegel)
bedampft wird, während der zweite Behandlungsraum gerade gegen die Außenluft geöffnet
ist, so tlaß ein anderer zti behandelnder Gegenstand eingesetzt werden komite. -Abb.
z zeigt dieselbe Vorrichtung in der anderen Endlage, wobei also im zweiten Be-Handlungsraum
gerade ein Scheinwerferspiegel bedampft wird, während der erste Behandlungsraum
noch nicht zur Herausnahme des bereits bedampften Spiegels geöffnet ist.
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Mit 8o ist in den beiden Abbildungen ein Vakuumgefäß bezeichnet, in
dem sich drei Kolben 81, 82 und 83 bewegen können. Die beiden Endkolben 8z und
83 besitzen je eine Führungsstange, mit der sie von außen her bewegbar sind.
Der Mittelkolben 82 ist von den Endkolben aus axial verschiebbar und zweckmäßig
durch eine nicht dargestellte Führung o. dgl. unverdrehbar angeordnet: Zwischen
den Endkolben und dem Mittelkolben ist j e eine nicht gezeichnete Kupplungsvorrichtung
(Bajonettverschluß o. dgl.) vorgesehen, so daß der Mittelkolben mit je einem der
beiden Endkolben z. B. dadurch, daß der Endkolben um seine Achse gedreht wird, kraftschlüssig
gekuppelt bzw. entkuppelt werden kann. -84. ist die Stelle, an der sich das Hochvakuum
befindet. Durch einen Rohränschluß 85 ist diese Stelle mit einer Hochvakuumpumpe
verbunden. 86, 87, 88 und 89 sind Anschlüsse für Vorvakuumpumpen. Von den
Anschlußstellen dieser Vorvakuumpumpen führen Rohrleitungen zu .den Ringeinlässen
86', 86", 87', 87", 88' 88", die an den Zylinderflächen der Kolbenführungen endigen.
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i ist ein Verdampfergefäß, in dem geschmolzenes Metall zur Verdampfung
gelangt. Das V erdampfergefäß ist durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung um die
Achse 92 schwenkbar, damit es aus dem Weg der Kolben herausgebracht werden kann.
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93 und 94 sind die Beschickungsstellen der Vakuumanlage. Bei
dem Ausführungsbeispiel ist die Anlage zur Metallisierung von Scheinwerferspiegeln
ausgebildet. Zu diesem Zweck ist das untere Ende 9,5 des Kolbens Si und auch das
untere Ende 96 des Mittelkolbens 82 der Form dieser Spiegel angepaßt und mit einer
nicht gezeichneten Befestigungsvorrichtung für je einen Spiegel versehen. Das dieser
Stelle jeweils gegenüberliegende Ende des Nachbarkolbens ist der gleichen Form arge=
paßt, so claß sich bei eingesetztem Spiegel die sich jeweils entsprechenden Kolbenendflä
chen soweit nähern können, daß nur ein sehr geringer Luftraum unausgefüllt bleibt.
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Die Arbeitsweise der in den Abb. z und 2 dargestellten Vakuumanlage
geschieht folgendermaßen: Bei der Stellung der Anlage nach Abb. i befindet sich
ein an dem Kolbenende 95 befestigter Spiegelträger an der Hochvakuumstelle,
wo er von dem Verdampfer 9i aus mit -Metall bedampft wird. :'1n der Beschickungsstelle
94
wird ein nicht bedampfter Spiegelträger eingesetzt und an dem unteren Ende 96 des
Mittelkolbens 82 befestigt. Ist die Metallbedampfung des an der Stelle 95 befindlichen
Spiegels beendet, so wird der Verdampfer 9i aus der Kolbenbahn ausgeschwenkt. Der
Kolben 83 wird nach oben bewegt. Dadurch wird der an der Beschickungsstelle 94 liegende
Beschickungsraum auf ein Mindestmaß verkleinert. Er wird hierdurch zum Schleusenraum.
In dieser Stellung werden der Kolben 83 und der Mittelkolben 82 miteinander gekuppelt,
und ,dann wird der Kolben 82 zusammen mit dem weiterbewegten Kolben 83 angehoben.
Bei dieser Weiterbewegung wird der Hochvakuumraum 84 ebenfalls auf ein Mindestmaß
verkleinert, so daß auch dieser Raum zum Schleusenraum wird. Bei der ,Weitenbewegung
wird der Kolbenbi mitgenommen. Durch Vorbeigleiten an den Einlaßstellen der Vorvakuumleitungen
wird allmählich der Raum, in dem sich der Spiegel an der Stelle 96 befindet, bis
auf Hochvakuum evakuiert, während der Raum, in dem sich der Spiegel an der Stelle
95 befindet, einen allmählich geringer werdenden Druck erhält.
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Der obere Kolben 8i wird entweder bei der ersten Berührung mit dem
Mittelkolben oder während der dann folgenden Zeit, während der sich auch der Kolben
83 bewegt, oder am Ende von dessen Bewegung mit dem Mittelkolben 82 gekuppelt.
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Hat der Kolben 83 die in Abb. 2 dargestellte Lage erreicht, so wird
er vom Mittelkolben entkuppelt und stillgesetzt. Der Kolben 81 wird jedoch von außen
her noch weiter angetrieben, so .daß sich auch der mit ihm gekuppelte Mittelkolben
82 noch weiterbewegt, 1>1s beide die in Abb. 9 gezeigte Lage erreicht haben. Während
dieser Bewegung hat sich der Raum, in dem sich der an dem Kolbenende 96 befestigte
Spiegelträger befindet, so weit vergrößert, daß in ihm die Behandlung des Spiegelträgers
vorgenommen werden kann. Der Verdampfer 9i wird wieder eingeschwenkt und die Bedampfung
beginnt.
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Der Kolben 81' wird jetzt von dem Mittelkolben 82 entkuppelt, wobei
der Mittelkolben 82 in irgendeiner Weise in seiner Stellung festgehalten wird. Der
Kolben 8i wird dann so langeweiterbewegt, bis an derBescliicltingsstelle 93 ein
genügend großer Rauire für die Eiitnahine des an .dein Kolbenende 95 befindlichen
Spiegels entstanden ist. Der Spiegel wird jetzt von dein Kolbenende 95 abgenoninien
und durch einen noch unbedainpften Spiegelträger ersetzt.
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Hierauf beginnt das Spiel in umgekehrter Richtung von neuem, so claß
auf diese Weise laufend an den Stellen 93 1111d 94 abwechselnd unmetallisierte Spiegel
eingesetzt und metallisierte Spiegel leerausgenommen werden können.
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Die Kolben 81, 82, 83 können natürlich auch ebene Endflächen besitzen,
an denen Einsatzstücke befestigt werden, die in ihrer Form den gerade zu behandelnden
Gegenständen angepaßt sind.
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Um ein einfaches Einsetzen der unbedampften Gegenstände zu erhalten,
kann man diese bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 jeweils auf :das obere
Kolbenende der Kolben 82 und 83 aufsetzen und die Kolbenendflächen derart einrichten,
daß sich die Gegenstände beim Zusammenkommen der Kolben auf die unteren Endflächen
.der Nachbarkolben 81 und 82 übertragen.
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Bei Anlagen der erfindungsgemäßen Art, bei denen mehrere Vakuumzwischenstufen
verwendet werden, ist es nicht erforderlich, daß man genau so viel Pumpen verwendet,
als man Stufen benötigt. Es genügt hier eine Pumpe für mehrere Stufen, die über
Leitungen verschiedenen Querschnitts an die Pumpe angeschlossen wird.