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Verschlußplatte für Vakuumkessel Bei den gebräuchlichen wissenschaftlichen
und technischen Vakuumanlagen, wie sie beispielsweise zur Herstellung dünner Schichten
auf Unterlagen durch Aufdampfen oder durch Kathodenzerstäubung von Metallen u. dgl.
im Vakuum und zu anderen Zwecken dienen, stand bisher der meist zylindrische Vakuumkessel,
auch Glocke oder Rezipient genannt, auf einer einfachen Metallplatte. Die zur Evakuierung
des Vakuumkessels dienenden verschiedenen Pumpen des Pumpaggregates waren durch
Rohre miteinander und durch Bohrungen in der Metallplatte mit dem Innern der Vakuumglocke
verbunden. Die als Auflage für den Rezipienten dienende Metallplatte, die einzelnen
Leitungsrohre und die notwendigen Ventile lagen also bei diesen bisher üblichen
Ausführungsformen räumlich getrennt nebeneinander, so daß eine Vielzahl von Flanschen
und Dichtungen notwendig war, um eine ausreichende Vakuumdichte zu erreichen. Diese
Anordnung barg jedoch mancherlei Fehlerquellen und Beschädigungsmöglichkeiten in
sich, und die entstehenden Pumpverluste waren oft beträchtlich.
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Durch die Erfindung wird nun eine Verschlußplatte für Vakuumkessel
vorgeschlagen, die eine überraschend vorteilhafte Fortentwicklung darstellt und
eine erhebliche Vereinfachung der gesamten Leitungs- und Ventilanordnung in den
Vakuumanlagen gestattet. Das Neuartige besteht vor allem darin, daß die zum Verschluß
dienende Metall- oder Rezipientenplatte in ihren Dimensionen, vornehmlich in ihrer
Dicke, so vergrößert ist, daß weitgehendst die bisher frei liegenden Verbindungsrohre
sowohl zwischen den Pumpen des meist mehrstufigen Pumpaggregates als auch mit dem
Innenraum des Vakuumkessels durch in die
Verschlußplatte eingebohrte
oder eingefräste Kanäle ersetzt und aüah die Ventile in die Verschlußplatte eingebaut
sind. -Die sonst überlicherweise frei liegenden Verbindungsrohre sind also bei der
Erfindung gewissermaßen durch ihr Negativ, d.. h. durch gebohrte Kanäle, in der
Verschlußplatte ersetzt.
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_ Außerdem sollen noch gemäß dem Erfindungsgedanken alle elektrischen
Zuleitungen, Antriebswellen u. dgl. für die im Rezipienten zur Lösung der technischen
Aufgabe benötigten Vorrichtungen, Meßinstrumente und Bedienungsorgane vakuumdicht
durch die neuartig ausgebildete Verschlußplatte hindurchgeführt sein.
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Die Erfindung sei an Hand von .Zeichnungen beschrieben. Als Beispiel
ist e=ine Anläge zur Vakuumverdampfung oder Kathodenzerstäubung mit einem zweistufigen
Pumpaggregat zugrunde gelegt,, an der sich alle wesentlichen Neuheiten erläutern
lassen. Für die Erfindung unwesentliche Teile sind dabei weggelassen.
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Abb. A zeigt eine solche Anlage in Ansicht; in Abb. B isst schematisch
der Aufbau einer solchen Anlage im Längsschnitt gezeigt.
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Die gebräuchlichen Vakuumanlagen bestehen aus zwei Hauptteilen, nämlich.
dem Unterbau i i zur Aufnahme von Pumpen und Geräten, wie Transformatoren u. dgl.,
und dem eigentlichen Vakuumkessel 7, in dem noch weitere, hier nicht gezeigte Vorrichtungen
zur Ausführung der technischen Aufgabe angebracht sind. Der Vakuumkessel 7 aus Glas
oder Metall ist vakuumdicht. auf der Vers:chlußplatte aufgesetzt oder festgeflanscht.
Nach dem Gedanken der Erfindung besitzt letztere nun die Form eines dicken Metallblocks.
Mit Ausnahme des Saugrohres 2o zur Vorvakuumpumpe io und.. des Druckrohres 2i von
der Diffusionspumpe 8 zur Vakuumpumpe io sind alle anderen VerbindungsrohTe zu den
Einzelpumpen des Pumpaggregates und dem Rezipienten durch in die Rezipientenplatte
eingebohrte Kanäle ersetzt. Das Saugrohr 2o zur Vorvakuumpumpe ist einerseits durch
einen; Kanal 15 über das Vorvakuumventil i mit den Rezipienten und andererseits
mit einem Querkanal 22 verbunden, an den noch das Pumpenventil 2, das Druckrohr
21 zur Diffusionspumpe 8 und das Pumpenflutventil 3 mit der Flutungsbohrung i8 angeschlossen
sind.
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Als weitere wichtige Einzelteile befinden sich im Metallblock das
Plattenventil q. für die Bohrung 16, welche unmittelbar den Innenraum des Rezipienten
7 mit der Diffusionspumpe 8 verbindet, und ein Rezipientenflutventil 5 mit dem Flutkanal
17, nach dessen Öffnung -die Außenluft in den Innenraum des Rezipienten einströmen
kann. Schließlich sind noch in der Rezipientenplatte weitere durchgehende Bohrungen
23 zur vakuumdichten Durchführung elektrischer Zuleitungen von Leitungen für Meßorgane,
Antriebswellen u. dgl. notwendigen Bedienungselementen eingearbeitet.
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Die Ventile sind gemäß dem Vorschlag der Erfindung so. ausgebildet,
daß die üblichen Ventilgehäuse vollkommen durch die Wandungen der Bohrungen ersetzt
sind. Auch die- beweglicher Ventilteile sind möglichst vollkommen in die entsprechend
passend gestalteten Bohrungen eingelassen, so daß nur die jeweiligen Bedienungshebel
14 aus den Seitenflächen der Verschlußplatte herausragen. Besonders vorteilhaft
hat sich die Ausbildung der Ventile als Schnellschlußventile erwiesen, so daß sie
durch eine einzige Umdrehung um i8o° am zugehörigen Bedienungshebel 14 umgestelli
werden können. Außerdem ist noch zu erwähnen, daß das Vorvakuumventil i, das Hochvakuumventil2
und das Pumpenflutventil 3 einerseits, das Plattenventil q. und das Rezipientenfiutventil
5 andererseits zu zwei Ventilgruppen vereinigt sind und bei jeder- Gruppe durch
geeignete Mittel, beispielsweise durch Schieber r2, die Ventile gegenseitig so verriegelt
sind, daß keine Falschstellung der Ventile und kein Gegeneinanderarbeiten möglich,
sondern beispielsweise in e=iner Gruppe immer nur ein Ventil geöffnet ist. Die Schieber
12 können zvirischen ,die einzelnen Ventile in die Wandungen der Verschlußplatte
eingelassen sein und in Kerben 13 an der Ventilspindel eingreifen, so daß sie bei
Drehung der Spindel herausgeschoben werden, falls die gleichzeitige Lage der Einkerbungen
an dem benachbarten Ventil dies gestattet.
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In der der Zeichnung zugrunde gelegten Ausführungsform hat die Verschlußplatte
die Gestalt eines flachen, quadratischen oder rechteckigen Quaders. Ohne weiteres
kann natürlich auch eine im Gründriß vieleckige oder sogar runde Plattenform Anwendung
finden. Es ist auch möglich, diejenigen Teile der Verschlußplatte, welche keine
Querbohrungen und Ventilbohrungen enthalten, in ihrer Dicke zu reduzieren, so .daß
Metall gespart -werden kann. Für Vakuumanlagen mit mehrstufigen Pump.aggregaten
muß natürlich die Verschlußplatte gemäß dein Vorschlag der Erfindung zur Aufnahme
weiterer Kanäle und Ventile genügend groß sein.
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Die Wirkungsweise und der Zweck der beschriebenen Ventile und- Bohrungen
bei der gezeigten zweistufigen Anlage ist folgende: Zur Herstellung dies Vorvakuums
wird zuerst das Vorvakuumventil i geöffnet, während zwangsweise das Hochvakuumventil
2 und das Pumpenflutventil 3 geschlossen sind. Von der Vorvakuumpumpe io wird dann
die Luft aus dem Rezipienten gesaugt, bis der niedrigste von ihr erzielbare Druck
hergestellt ist. Dann wird das Vorvakuumventil geschlossen, das Hochvakuumventil
2 und das Plattenventil q. geöffnet. Die: Diffusionspumpe 8 evakuiert dann über
den Kanal 16 den Rezipienten weiter; während die Vorvakuumpumpe, die über das Rohr
2i und den Zwischenbehälter 9 an die Druckleitung der Diffusionspumpe angeschlossen
ist, nun als Vorhaltepumpe dient. .
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Das Fluten des -Rezipienten kann nur bei geschlossenem Plattenventil
q. durch Öffnen des Rezipientenventils 5 erfolgen, während zum Fluten der Voxvakuumpumpe
das Pumpenflutventil 3 zu öffnen ist.
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Die neuartige Form der Verschlußplatte für Vakuumkessel hat gegenüber-
der. altbekannten
bedeutende Vorzüge. Durch den fast vollkommenen
Einbau der Ventile in den massiven Metallblock der V ers.chlußplatte und Ersatz
der Verbindungsrohre durch Kanäle in der Platte werden von vornherein viele Undichtigkeitsquellen,
die an den Knieken, Biegungen, Verschweißungsstellen und Flanschen der sonst verwandten
frei liegenden Rohre auftreten können, ausgeschaltet. Nur an den Ansatzstellen der
Rohre 20 und :2i und der Diffusionspumpe 8 sowie bei den Ventilbohrungen muß für
eine gute Abdichtung gesorgt werden, was aber keine besonderen Schwierigkeiten bietet.
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Ferner ist noch ein Vorteil dadurch gegeben, daß die bei frei liegenden
Rohren, Ventilkörpern und Ventilbedienungsspindeln gegebenen Beschädigungsmöglichkeiten
fortfallen,. Schließlich ist es auch noch von erheblicher praktischer Bedeutung,
daß die Ventile als. Schnellschlußventile ausgebildet sind und ihre Anordnung in
einfacher Weise eine gegenseitige Verriegelung erlaubt, so daß Bedienungsfehler
unbedingt vermieden werden.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, bei Vakuumanlagen mehrere
Ventile zu einem einzigen Ventilblock zu vereinigen, wobei die Ventilgehäuse aus
einem einzigen; Stück herausgearbeitet und deshalb die zur Aufnahme der Ventilspindeln
dienenden Stutzen nicht zusätzlich angeschraubt oder angeschweißt, sondern vielmehr
ein integraler Teil des Metallblocks sein sollten. Diesem Vorschlag gegenüber stellt
aber die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Ausbildung der Rezipienten-
oder Verschlußplatte eine viel weiter gehendere Verbesserung dar, die für die Praxis
von größter Bedeutung ist und sich, wie Versuche ergaben, bestens bewährt hat. Die
Erfindung ist keineswegs auf Anlagen mit waagerecht liegenden Rezipientenplatten
und darauf stehender Vakuumglocke beschränkt, sondern kann ohne weiteres auch bei
anderen Anlagen mit liegendem Vakuumkessel und senkrecht stehender Verschlußplatte
angewandt werden, da jeder Fachmann ohne besonderes erfinderisches Bemühen die notwendigen
Abwandlungen treffen kann.