EP2245371A2

EP2245371A2 - Gasbrenner

Info

Publication number: EP2245371A2
Application number: EP09705432A
Authority: EP
Inventors: Gil Rochat; Pierre Fayet; Thomas Richter; Bernhard Zobel
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-11-03
Also published as: CA2712497A1; RU2010134972A; CA2712497C; US20110244411A1; RU2483247C2; JP5659022B2; BRPI0906568A2; WO2009094791A3; WO2009094791A2; JP2011511242A; US9004913B2; CN102099627A; MX2010008176A

Abstract

Ein Gasbrenner, welcher sich besonders für die Flammenbehandlung von grossen Substratoberflächen eignet, z. Bsp. zur Beschichtung solcher Oberflächen in einem Verbrennungs-chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (CCVD oder combustion chemical vapour deposition), weist einen Brennerkörper (1) mit einem Gaszuführungsanschluss (2) und einer Düsenplatte (3) auf, wobei der Brennerkörper (1) und die Düsenplatte (3) zusammen ein Gasplenum bilden, und die Düsenplatte (3) einen perforierten Wandbereiche des Gasplenums bildet. Die Düsenplatte (3) weist eine grosse Anzahl von Düsen (4) auf, die sich von einer Plenumseite (5) zu einer Flammenseite (6) der Düsenplatte (3) erstrekken, und sie besteht aus einer Mehrzahl von Blechen (10), die in einem Stapel angeordnet sind und im Wesentlichen senkrecht oder im Wesentlichen parallel zur Düsenrichtung verlaufen. Die Bleche (10) weisen durchgehende Öffnungen auf, wobei die durchgehenden Öffnungen aller Bleche mindestens teilweise aufeinander ausgerichtet sind, oder sie sind kammartig geformt. Die Düsenplatte (3) des Brenners kann mit wenig Aufwand hergestellt werden, z. Bsp. aus handelsüblichem, metallenem Lochblech, unabhängig von der Brennergrösse und dem notwendigen Verhältnis zwischen Läge und Durchmesser der Düsen. Sie kann auch einfach an verschiedene Bedürfnisse bezüglich der Düsengrösse oder - dichte angepasst werden, und sie kann mit wenig Aufwand gereinigt werden.

Description

GASBRENNER

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs. Der Gasbrenner eignet sich zur Erzeugung eines Flammenfeldes mit Eigenschaften, derart, dass es z. Bsp. in einer Vorrichtung zur Flammenbehandlung von Oberflächen von Substraten, insbesondere von grossen solchen Oberflächen anwendbar ist, z. Bsp. zur Aktivierung der Oberflächen oder zur Beschichtung in einem Verbrennungschemischen Gasphasenabscheidungsprozess, einem sogenannten CCVD-Prozess (combu- stion chemical vapour deposition process).

Vorrichtungen für die Flammenbehandlung von grossen Substratoberflächen, z.Bsp. von quasi-endlosen Polymer-Bahnen, Karton, Metallfolie, extrudierten Schmelzevorhängen oder von Kombinationen davon, sind üblicherweise ausgestattet mit einem oder mehreren Gasbrennnern und mit einem Mittel (z.Bsp. einer Drehtrommel) für den Transport des Substrates durch das vom Gasbrenner erzeugte Flammenfeld hindurch oder daran vorbei. Üblicherweise haben die Flammenfelder die Form von Flammenbändern, die sich senkrecht zur Bewegungsrichtung über die Breite des Substrates erstrecken. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der Publikation WO 2007/051340 beschrieben.

Die Qualität der Flammenbehandlung, die bei der Durchführung in einer Vorrichtung der genannten Art erreicht werden kann, ist sehr abhängig von der Gleichförmigkeit des Flammenbandes, insbesondere über seine Länge, d.h. senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrats und von der zeitlichen Konstanz dieser Gleichförmigkeit. Für eine solche Gleichförmigkeit braucht das Flammenfeld eine verhältnismässig hohe Flammendichte, wobei die Flammen möglichst gleich sein müssen und möglichst lange möglichst regelmä- ssig brennen müssen.

Bekannte Gasbrenner zur Erzeugung von Flammenfeldern weisen üblicherweise ein Gasplenum auf mit einem Gaszuführungsanschluss und einem perforierten Wandbereich auf ihrer einen Seite, wobei das zugeföhrte Gas das Plenum durch die perforierte Wand verlässt, um auf deren Aussenseite verbrannt zu werden. Um eine hohe Flammendichte zu erzielen, weist die perforierte Wand z. Bsp. Eine Packung aus übereinanderliegenden Wellblechstreifen, ein poröses feuerfestes Element, oder einen Stapel von mehreren porösen feuerfesten Platten auf, wie es z. Bsp. in der Publikation US2003/044342 beschrieben ist. Mit einer solchen perforierten Plenumwand kann eine hohe Dichte von kleinen, ausreichend langen Düsen realisiert werden. Allerdings varieren die Düsenquerschnitte und die Düsenlängen im Wesentlichen zufällig innerhalb eines Bereiches, was sich bei einer Anwendung zur qualitativ hochhstehenden Oberflächenbehandlung als unzureichend erweist.

Bekannte Brenner, welche die Bedingungen erfüllen, um sich für eine hochwertige Flam- menbehandlung zu eignen, weisen als perforierten Wandbereich des Gasplenums eine z. Bsp. aus Bronze gefertigte, einstückige Düsenplatte auf. Eine solche Düsenplatte braucht jedoch eine hohe Dichte von Düsen mit einem relativ grossen Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser, welche Düsen für die geforderte Genauigkeit durch Bohren erstellt werden müssen. Dieser Bohrprozess setzt dem Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser eine obere Grenze und ist mit hohen maschinellen und/oder Arbeitskosten verbunden.

Aus der WO 01/57438 ist ein Gasbrenner bekannt, der in einem rohrförmigen Brennerkörper eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten schlitzförmigen Öffnungen aufweist. Am Brennerkörper ist ausserdem ein Schutzschild angeordnet, das ebenfalls Öffnungen aufweist, deren Lage und Form an die Öffnungen im Brennerkörper angepasst ist. Das Schutzschild dient dazu, den Brennerkörper vor übermässiger Hitzebelastung zu schützen. Aus der DE 26 05 954 ist ein Gasbrenner bekannt, dessen Düsenplatte aus mehreren gefalteten Blechteilen hergestellt ist, die ineinander greifend angeordnet sind. Auf diese Weise werden Düsen für das Gas gebildet. Da die Bleche gefaltet sind, kann es vorkommen, dass die Flächen der Bleche nicht exakt aneinander anliegen und das Gas in nicht definierter Weise durch die Zwischenräume strömt. Ausserdem sind die Öffnungen nicht gerade durchgehend, sondern das Gas strömt um die Ecken der Blechteile. Es ergeben sich daher keine exakten und stabilen Brennbedingungen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Gasbrenner zur Erzeugung eines Flammenfeldes zu schaffen, wobei sich das mit dem erfindungsgemässen Gasbrenner erzeugte Flammenfeld mindestens so gut für eine höchstwertige Flammenbehandlung von grossen Substratoberflächen eignen soll wie ein Flammenfeld, das mit dem obengenannten, eine einstückige Düsenplatte aufweisenden, bekannten Brenner erzeugbar ist. Dabei soll es jedoch möglich sein, den Brenner mit wesentlich einfacheren Mitteln und trotzdem mit derselben Genauigkeit herzustellen. Ferner soll die Herstellung des Brenners das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser der Düsen nicht begrenzen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gasbrenner, wie er in den Patentansprüchen definiert ist.

Wie bekannte, für denselben Zweck verwendete Brenner weist der erfindungsgemässe Gasbrenner einen Brennerkörper mit einem Gaszuführungsanschluss und einer Düsenplatte auf, wobei der Brennerkörper und die Düsenplatte ein Gasplenum und die Düsenplatte einen perforierten Wandbereich des Gasplenums bilden. Die Düsenplatte des erfindungsgemässen Gasbrenners weist eine stapeiförmige Anordnung von mehreren Blechen auf, wobei die Bleche derart geformt und im Stapel angeordnet sind, dass der Stapel eine Mehrzahl von Düsen aufweist, welche sich von einer Plenumseite zu einer Flammenseite der Düsenplatte erstrecken. Die Düsenplatte ist vorzugsweise als ein vom eigentlichen Brennerkörper unabhängiges Element ausgebildet ist, d.h. sie kann unabhängig vom eigentlichen Brennerkörper aus der gewünschten Anzahl von Blechen hergestellt und anschlie- ssend mit dem Brennerkörper verbunden werden. Der Brennerkörper kann in dem Bereich, in dem die Düsenplatte angebracht wird, offen sein oder eine mit Durchtrittsöfrhungen für das Gas versehene Wand haben.

Vorzugsweise werden durch die Kombination mehrerer Bleche, insbesondere wenigstens dreier Bleche, Düsenöffhungen gebildet, deren Durchmesser in der längsten Richtung kleiner als ihre Länge in Ausströmrichtung des Gases ist.

Die Bleche können im Wesentlichen senkrecht zur Düsenlänge ausgerichtet sein und determinierte durchgehende Öffnungen aufweisen (im Gegensatz zu den zufalligen durchgehenden Öffnungen einer porösen Platte), wobei zur Bildung der Düsen die durchgehenden Öffnungen aller Bleche des Stapels mindestens teilweise aufeinander ausgerichtet sind. Bei gleichbleibender Öffhungsweite (Durchmesser) kann die Düsenlänge auf einfache Weise durch Erhöhung der Anzahl der Bleche vergrössert werden. Die Bleche können auch im Wesentlichen parallel zur Düsenlänge verlaufen, wobei mindestens ein Teil der Bleche kammähnlich ist, das heisst mit einer auf die Flammenseite der Düsenplatte ausgerichteten gezahnten Kante versehen ist. Die Lücken zwischen den kammartig angeordneten Zähnen in einem Blech fungieren zusammen mit den benachbarten Blechen als Düsen. Diese können daher ohne grossen Aufwand mit einem relativ grossen Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser hergestellt werden, insbesondere durch Ausstanzen aus einem dünnen Blech im Gegensatz zum eingangs erwähnten Bohren durch eine dicke einstückige Düsenplatte, welche die Düse allseitig begrenzt.

Die Düsenplatten des erfindungsgemässen Brenners haben typisch eine rechteckige Form mit einer sich in der Bearbeitungsvorrichtung parallel zur Materialtransport-Richtung erstreckenden Breite von mehreren cm (z. Bsp. 3 bis 20 cm), einer Länge bis zu einigen Metern (z. Bsp. 1 bis 3 m) und einer Dicke von zwischen 5 und 20 mm. Die von der Plenumseite durch die Düsenplatte zur Flammenseite reichenden Düsen haben vorteilhafterweise Querschnitte mit Dimensionen in der Grössenordnung von 0,5 bis 2 mm und Distanzen zwischen den Düsen von etwa derselben Grössenordnung. Das heisst, das Verhältnis zwischen Düsenlänge und Düsendurchmesser ist zwischen ca. 2,5 und 40 bei einer Düsendichte von z. Bsp. 0,25 oder 0,5 Düsen pro mm².

Die Bleche bestehen z. Bsp. aus Metall, vorzugsweise aus Stahl (z. Bsp. Kohlenstoffstahl oder oxidationsfester Stahl), Messing oder Bronze. Typisch sind sie 0,5 bis 2 mm dick (vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,5 mm, beispielsweise 1 mm). Geeignetes solches Metallblechmaterial ist auf dem Markte erhältlich, sogar mit einem Muster von determinierten Öffnungen (Lochblech). Das Blechmaterial kann zugeschnitten und gegebenenfalls mit durchgehende Öffnungen oder kammartig gezackten Rändern versehen werden, z. Bsp. mittels Laserschnitt, Strahlschnitt oder Fräsen. Vorzugsweise werden die Bleche mittels Stanzen erzeugt, wobei ein Stanzwerkzeug verwendet wird, welches entweder ein ganzes Blech gleichzeitig stanzen kann, oder Bleche erzeugen kann, indem es ein quasi-endloses Band des Blechmaterials fortlaufend stanzt.

Um aus den Blechen die Düsenplatte zu erstellen, wird eine Mehrzahl von Blechen aufein- andergestapelt und im Stapel miteinander verbunden, wobei das Verbindungsmittel ein Teil des Brennerkörpers sein oder einen zusätzlichen Teil der Düsenplatte bilden kann. Es ist ebenso möglich, die Bleche mindestens entlang eines Teils ihrer Kanten zusammen zu schweissen. Die Bleche sind zur Stapelbildung vorzugsweise flach und gerade, d.h. weisen jeweils planare Ober- und Unterseiten auf. Die Ober- und Unterseiten benachbarter Bleche liegen dann innerhalb der Düsenplatte flächig aneinander an, so dass im Berührungsbereich vorzugsweise kein Gas durchströmen kann. Da die Bleche vorzugsweise nicht gebogen sind, können benachbarte Schichten, die gemeinsam eine Düse begrenzen bzw. definieren, einfach gegeneinander verschoben und damit exakt aneinander ausgerichtet werden. Durch Verschieben kann ausserdem der Querschnitt der Düsenöffiiungen variiert und den Vorgaben angepasst werden.

Die durch erfindungsgemässe Brenner erzeugten Flammenfelder vermögen die höchsten Qualitätsansprüche für Flammenbehandlungen zu erfüllen und sind herstellungsmässig bedeutend weniger anspruchsvoll als die bekannten einstückigen Düsenplatten aus Bronze. _

Ein weiterer Vorteil des erfϊndungsgemässen Brenners besteht in der Einfachheit, mit welcher die Düsenplatten erstellt oder an unterschiedliche Anforderungen (verschiedene Verfahren, verschiedene Gase, etc.) angepasst werden können. Es ist möglich, mit nur wenigen verschiedenen Blechtypen eine grosse Auswahl von verschiedenen Düsenplatten herzustellen, indem unterschiedliche Zahlen und/oder unterschiedliche Typen von Blechen auf- einandergeschichtet werden. Ferner können Bleche aus verschiedenen Materialien kombiniert werden, z. Bsp. ein Blech aus einem sehr hitze- und oxidationsfesten, und somit teuren Material für die Flammenseite der Düsenplatte, und eine Mehrzahl von Blechen aus weniger beständigem und somit weniger teurem Material auf der Plenumseite der Düsenplatte. Ein weiterer Vorteil des erfϊndungsgemässen Brenners liegt darin, dass die Düsenplatte vom Brennerkörper und die Bleche voneinander getrennt werden können, was eine einfache und gründliche Reinigung der Düsen ermöglicht und somit der Düsenplatte ein langes Betriebsleben verleiht.

Der erfindungsgemässe Gasbrenner wird im Zusammenhang mit den folgenden Figuren im Detail beschrieben. Dabei zeigt

Figur 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform des erfϊndungsgemässen Gasbrenners, wobei die Bleche der Düsenplatte im Wesentlichen senkrecht zur Düsenlänge angeordnet sind;

Figuren 2 bis 4 die Düsenplatte der Brennerausfuhrungsform gemäss Fig. 1 in einer Explosionszeichnung (Fig. 2), in einer Ansicht von der Flammenseite her (Fig. 3) und in einer Ansicht von der Plenumseite her (Fig. 4);

Figur S eine zweite beispielhafte Ausföhrungsform des erfϊndungsgemässen

Gasbrenners, wobei die Bleche der Düsenplatte im Wesentlichen parallel zur Düsenlänge angeordnet sind; Figuren 6 und 7 die Bleche der Düsenplatte der Brennerausfuhrungsform gemäss Fig. 5 als Explosionszeichnung (Fig. 6) und in einem Stapel, der einen Teil der Düsenplatte bildet, angeordnet (Fig. 7);

Figur 8 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungs- gemässen Gasbrenners.

Figur 1 zeigt eine erste beispielhafte Ausfuhrungsform des erfmdungsgemässen Gasbrenners, welcher einen Brennerkörper 1 mit einer Gaszufuhrungsverbindung 2 und einer Düsenplatte 3 aufweist, wobei der Brennerkörper 1 und die Düsenplatte 3 zusammen das Gasplenum und die Düsenplatte 3 einen perforierten Wandbereich des Plenums bilden. Die Düsen 4 der Düsenplatte 3 erstrecken sich von der Plenumseite 5 zur Flammenseite 6 der Düsenplatte 3. Zur Vereinfachung der Illustration entsprechen die Abmessungsverhältnisse des Brenners gemäss Fig. 1 nicht denen eines wirklichen Brenners. Insbesondere werden der Brennerkörper gewöhnlich länger und die Düsen kleiner und näher beisammen sein als hier dargestellt.

Die Düsenplatte 3 weist eine Mehrzahl von Blechen 10 auf (z. Bsp. sechs Bleche, wie in Figur 1 dargestellt), welche im Wesentlichen senkrecht zu den Düsenlängen ausgerichtet sind, determinierte durchgehende Öffnungen aufweisen und derart gestapelt sind, dass die durchgehenden Öffnungen jedes Bleches genügend auf die durchgehenden Öffnungen aller anderen Bleche im Stapel ausgerichtet sind, um die Düsen zu bilden.

Der Blechstapel 10 wird z. Bsp. In entsprechenden, über die Länge des Brennerkörpers 1 verlaufenden Rillen zusammengehalten und relativ zum Brennerkörper 1 fest positioniert. Der Stapel kann zusätzlich mit Nieten oder Bolzen, die durch entsprechende Bohrungen durch den ganzen Stapel hindurch oder durch eine kleine Anzahl von Düsen reichen oder mit Schweissverbindungen entlang der Blechkanten stabilisiert werden. Figur 2 zeigt die sechs Bleche 10 der Düsenplatte 3 des Brenners gemäss Figur 1 in mehr Einzelheiten. Die sechs Bleche gehören zu zwei verschiedenen Blechtypen. Vier Bleche eines ersten Typs 10.1 bilden die Flammenseite 6 der Düsenplatte 3 und weisen ein Muster von z. Bsp. runden durchgehenden Öffnungen (Bohrungen) auf, wobei jede Öffnung eine Flamme des durch den Brenner erzeugten Flammenfeldes speist. Die Bleche des ersten Typs 10.1 bestehen z. Bsp. aus einem metallenen Lochblech, welches ein regelmässiges Muster von in parallel zur Blechkante verlaufenden Reihen angeordneten Bohrungen aufweist, wobei die Bohrungen der einen Reihe jeweils auf die Abstände zwischen den Bohrungen der benachbarten Reihen ausgerichtet sind. Derart perforiertes Stahlblechmaterial ist auf dem Markte erhältlich.

Mindestens ein Blech (gezeichnet sind zwei) eines zweiten Typs 10.2 bildet die Plenumseite 5 der Düsenplatte 3. Diese Bleche 10.2 weisen einen Teil desselben Musters von durchgehenden Öffnungen auf wie die Bleche des ersten Typs 10.1 und, anstelle eines anderen Teiles dieses Musters, weisen sie im Wesentlichen rechteckige durchgehende Öffnungen auf, die parallel zur Blechlänge verlaufen und deren Breite z. Bsp. derjenigen von zwei Bohrungsreihen entspricht. Die Bleche des zweiten Typs 10.2 bestehen vorzugsweise aus demselben perforierten Blechmaterial wie die Bleche des ersten Typs 10.1, wobei die rechteckigen Öffnungen herausgeschnitten werden und somit ein Teil der Bohrungsreihen entfernt wird.

Figuren 3 und 4 zeigen die Düsenplatte 3 des Brenners gemäss Figur 1 von der Flammenseite 6 her (Figur 3) und von der Plenumseite 5 her (Figur 4). Die Bohrungen der Bleche des zweiten Typs 10.2 sind in der Richtung der Reihen um eine Bohrungsverschiebung d, die kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser, verschoben, so dass der effektive Querschnitt der entsprechenden Düsen reduziert wird. Andererseits weisen die Düsen der auf die rechteckigen durchgehenden Öffnungen ausgerichteten Bohrungen einen dem Bohrungsdurchmesser entsprechenden effektiven Querschnitt auf. Die Düsenreihen mit dem grosseren Querschnitt können der Speisung der Behandlungsflammen dienen, während die Düsen mit dem reduzierten Querschnitt der Speisung von kleineren, zur Unterstützung der grosseren Behandlungsflammen notwendigen Stützflatnmen dienen können. Die in Figuren 2 bis 4 dargestellte beispielhafte Düsenplatte 3 erzeugt ein Flammenband, das zwei Bänder von je zwei Reihen von Behandlungsflammen, und auf beiden Seiten und zwischen den Bändern je eine Reihe von Stützflammen aufweist. Es können Flammenbänder von verschiedensten Flammenmustern und Flammengössen erzeugt werden, indem Bleche des ersten Typs 10.1 gemäss Figur 2 mit Blechen des zweiten Typs 10.2 gestapelt werden, und diese Bleche des zweiten Typs andere, gegebenfalls von Blech zu Blech unterschiedliche, Bohrungsmuster und rechteckige Öffnungen und/oder unterschiedliche Verschiebungen dieser Bohrungsmuster aufweisen, wobei die Herstellung der Düsenplatte 3 im Wesentlichen gleich und immer einfach bleibt.

Es ist natürlich auch möglich, die Bleche derart im Brenner anzuordnen, dass sie relativ zueinander verschiebbar bleiben und somit der Düsenquerschnitt mindestens eines Teils der Düsen verschiedenen Ansprüchen entsprechend eingestellt werden kann, ohne dass der Brenner und die Düsenplatte zerlegt werden müssen.

Statt einer relativen Verschiebung von Bohrungen mit gleichem Querschnitt zur Reduzierung des effektiven Düsenquerschnitts, können auch Bleche mit kleineren Bohrungen verwendet und derart angeordnet werden, dass die kleineren Bohrungen auf die grosseren Bohrungen der anderen Bleche ausgerichtet sind.

Offensichtlich kann eine Düsenplatte auch nur aus Blechen des ersten Typs bestehen, wobei alle Bohrungen aller Bleche ganz oder teilweise aufeinander ausgerichtet sein können. Lidern eine Auswahl von Blechen mit unterschiedlichen Bohrungsverschiebungen zur Verfügung gestellt wird, wird eine Einstellung des effektiven Düsenquerschnitts auf einfache Weise ermöglicht, nämlich indem ein Blech mit der entsprechenden Verschiebung ausgewählt und auf der Plenumseite der Düsenplatte positioniert wird.

In allen oben angeführten Fällen können die durchgehenden Öffnungen, respektive die Düsen natürlich auch andere als runde, z. Bsp. quadratische, rechteckige oder mehreckige Querschnitte aufweisen. Figur 5 zeigt eine weitere beispielhafte Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen Gasbrenners. Der Brenner weist wiederum einen Brennerkörper 1 und eine Düsenplatte 3 auf, wobei die die Düsenplatte 3 bildenden Platten oder Bleche 10 im Wesentlichen parallel zur Düsenausrichtung und vorzugsweise parallel zur Länge des Brennerkörpers ausgerichtet sind.

In Figuren 6 und 7 sind die Bleche 10 in vergrössertem Massstab dargestellt, wobei Figur 6 einen Teil der Bleche 10 als Explosionszeichnung und Figur 7 einen Teil der Düsenplatte 3, d.h. der gestapelten Bleche 10, zeigt. Bleche wiederum von zwei verschiedenen Typen (Bleche eines dritten Typs 10.3 und Bleche eines vierten Typs 10.4) sind abwechslungsweise aufeinander geschichtet. Die Bleche des dritten Typs 10.3 sind kammartig geformt mit einer zur Flammenseite 6 der Düsenplatte 3 gerichteten gezahnten Kante, d. h. sie weisen in diesem Randbereich Lücken 21 zwischen z. Bsp. rechteckigen Zähnen 22 auf. Die Bleche des vierten Typs 10.4 haben eine im Wesentlichen rechteckige Form mit einer geradlinigen Kante zur Flammenseite der Düsenplatte, die im Stapel auf die gezahnte Kante der Bleche des dritten Typs 10.3 ausgerichtet ist. Die Tiefe der Lücken 21 zwischen den Zähnen 22 ist grösser als die Breite der Bleche des vierten Typs 10.4, so dass die unteren Bereiche dieser Lücken 21 seitliche Düsenöffhungen 23 bilden, welche das Gas vom Plenum in die Düsen eintreten lassen. Jede Düse 4 ist auf der Flammenseite der Düsenplatte durch zwei Zähne 22 eines Bleches des dritten Typs 10.3 und durch zwei benachbarte Bleche des vierten Typs 10.4 abgegrenzt und hat einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt. Dies bedeutet, dass die Düsen 4 in Reihen angeordnet sind, wobei die Düsen von benachbarten Reihen aufeinander ausgerichtet, oder, wie im Falle der in Figuren 5 und 7 dargestellten Düsenplatte 3, relativ zu einander verschoben sein können. Im Gegensatz zur Düsenplatte gemäss DE 26 05 954 sind die begrenzenden Wände der Düse gerade, d.h. der Gasstrom trifft innerhalb der eigentlichen Düse nicht auf vorstehende Kanten.

Die in Figuren 5 und 7 gezeigte Staffelung der Düsen kann erzielt werden mit einer Mehrzahl von kammartigen Blechen 10.3 (Bleche des dritten Typs) mit gleichen Lücke/Zahn- Mustern, wobei das Lücke/Zahn-Muster von ersten solchen Blechen 10.3' symmetrisch ist und die Bleche auf beiden Seiten eine Markierung (z. Bsp. Ausschnitt 50) aufweisen, und wobei das Lücke/Zahn-Muster von zweiten solchen Blechen 10.3" im Vergleich zu den ersten Blechen 10.3' verschoben und damit asymmetrisch ist, und die Bleche nur auf einer Seite eine Markierung aufweisen. Die Bleche des dritten Typs sind im Stapel (mit Blechen des vierten Typs abwechselnd) folgendermassen angeordnet: Blech 10.3" (Markierung links) -Blech 10.3' - Blech 10.3" (Markierung rechts) - etc.

Weitere Änderungen am in Figren 5 bis 7 illustrierten Stapel können z. Bsp. durch eine Stapelung von je zwei Blechen des vierten Typs 10.4 zwischen einzelnen Blechen des dritten Typs 10.3, oder umgekehrt, erzielt werden, womit die Düsendichte verkleinert, beziehungsweise der Düsenquerschnitt vergrössert wird. Die Anwendung unterschiedlicher Stapelmuster ermöglicht auch die Erzeugung von Reihen mit grosseren Düsen für die Flammen zur Flammenbehandlung und mit kleineren Düsen für die Stützflammen. Dies kann auch unter Anwendung von Blechen des dritten Typs 10.3 mit unterschiedlichen Lücke/Zahn-Mustern erzielt werden.

Statt kammartige Bleche (Bleche des dritten Typs 10.3) mit rechteckigen Blechen (Bleche des vierten Typs 10.4) zu stapeln, können auch nur kammartigen Bleche, deren Lücken 21 zwischen Zähnen 22 tiefer sind als die Hälfte der Blechbreite, angewendet und derart angeordnet werden, dass ihre gezahnten Kanten abwechselnd gegen die Flammenseite und die Plenumseite der Düsenplatte gerichtet und die Lücken mindestens teilweise aufeinander ausgerichtet sind.

Wie in Figur 7 gezeigt, weisen die Bleche 10 für ihre Ausrichtung und Befestigung im Stapel z. Bsp. Bohrungen 24 auf, welche bei korrekter Stapelung der Bleche aufeinander ausgerichtet sind. Nieten oder Bolzen werden durch diese Bohrungen gestossen und am Blechstapel fixiert.

Figur 8 ist ein Querschnitt durch eine weitere beispielhafte Ausfuhrungsform des erfin- dungsgemässen Gasbrenners. Der Brenner weist wiederum einen Brennerkörper 1 und eine Düsenplatte 3 auf, wobei die Düsenplatte 3 z. Bsp. aus einer Mehrzahl von Blechen des ersten Typs 10.1 besteht, wie in Figur 2 gezeigt, and somit ein Muster von identischen Düsen aufweist. Das Brennerplenum ist in eine zentrale Kammer 30.1 und zwei seitliche Kammern 30.2 aufgeteilt, wobei die Kammern der Länge des Brenners entlang verlaufen und jede Kammer ihren eigenen Gaszufuhrungsanschluss (2.1, 2.2) aufweist. Die den Plenumsteilen 30.1 und 30.2 zugeführten Gase G.l und G.2 können einen unterschiedlichen Druck haben, so dass die von den verschiedenen Kammern gespiesenen Flammen unterschiedlich gross sind und z. Bsp. grossere Behandlungsflammen und kleinere Stützflammen bilden. Stattdessen oder zusätzlich können die Gase G.l und G.2 auch verschiedene Gase oder Gasmischungen sein. Zum Beispiel kann das Gas G.2 eine Mischung von brennbarem Gas und Sauerstoff oder Luft sein und das Gas G.l kann zusätzlich einen Vorläufer einer auf der Substratoberfläche abzuscheidenden Verbindung enthalten. Wenn das Substrat in Richtung F durch die oder an den vom Brenner erzeugten Flammen vorbei bewegt wird, wird es vorerst einer Vorbehandlung (z. Bsp. Oberflächenaktivierung) ausgesetzt, dann einer chemischen Gasphasenabscheidung, und schliesslich einer Nachbehandlung (z. Bsp. Ausglühen der abgelagerten Schicht).

Es ist natürlich ebenso möglich, Plenumkammern mit Gasen zu speisen, welche verschiedene Vorläufer für aufeinanderfolgende Abscheidungen von verschiedenen Verbidungen aufweisen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Plenumkammern G.l, G.2 nicht der Länge sondern der Breite des Brennerkörpers entlang verlaufen, d.h. es gibt verschiedene Kammern entlang der Länge des Brennkörpers, beziehungsweise entlang der Breite einer zu behandelnden Substratbahn. Wenn solche Kammern mit Verarbeitungsgasen z. Bsp. wie oben beschrieben gespeist werden, wird die Bahn über ihre Breite unterschiedlich bearbeitet.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Gasbrenner zur Erzeugung eines Flammenfeldes, der einen Brennerkörper (1) mit einem Gaszufuhrungsanschluss (2) und einer Düsenplatte (3) aufweist, wobei der Brennerkörper (1) und die Düsenplatte (3) zusammen ein Gasplenum bilden und die Düsenplatte (3) einen perforierten Wandbereich des Gasplenums bildet, wobei die Düsenplatte (3) eine Mehrzahl von Düsen (4) aufweist, die sich von einer Plenumseite (5) zu einer Flammenseite (6) der Düsenplatte (3) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (3) eine Mehrzahl von Blechen (10) aufweist, welche determinierte durchgehende Öffnungen oder gezahnte Kanten aufweisen und in einem Stapel angeordnet sind.

2. Gasbrenner gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte als ein vom eigentlichen Brennerkörper (1) unabhängiges Element ausgebildet ist.

3. Gasbrenner gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) jeweils planare Ober- und Unterseiten aufweisen, wobei die Ober- und Unterseiten benachbarter Bleche innerhalb der Düsenplatte flächig aneinander anliegen.

4. Gasbrenner gemäss einem der vorangegangenen Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) im Wesentlichen senkrecht zur Düsenlänge angeordnet sind, dass alle Bleche eine Mehrzahl von durchgehenden Öffnungen aufweisen, und dass im Stapel mindestens ein Teil der durchgehenden Öffnungen der Bleche (10) ausreichend aufeinander ausgerichtet sind um zusammen die Düsen (4) zu bilden.

5. Gasbrenner gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (3) eine Mehrzahl von Blechen eines ersten Typs (10.1) mit einem Muster von gleichen durchgehenden Öffnungen aufweist, wobei eines der Bleche die Flammenseite (6) der Düsenplatte (3) bildet.

6. Gasbrenner gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehenden Öffnungen einen runden Querschnitt haben.

7. Gasbrenner gemäss einer der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (3) zusätzlich mindestens ein Blech eines zweiten Typs (10.2) aufweist, welches die Plenumseite (5) der Düsenplatte (3) bildet und welches mindestens teilweise dasselbe Muster von durchgehenden Öffnungen aufweist wie die Bleche des ersten Typs (10.1), wobei das Muster von durchgehenden Öffnungen der Bleche des zweiten Typs (10.2) im Verhältnis zum Muster von durchgehenden Öffnungen der Bleche des ersten Typs (10.1) verschoben ist, und wobei die Verschiebung (d) kleiner ist als eine entsprechende Dimension der Querschnitte der durchgehenden Öffnungen des Musters.

8. Gasbrenner gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech des zweiten Typs (10.2) weitere durchgehende Öffnungen aufweist, welche grösser sind als der Querschnitt der durchgehenden Öffnungen des Musters.

9. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) relativ zueinander und in einer vorgegebenen Position relativ zum Brennerkörper (1) festgeklemmt sind.

10. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) im Wesentlichen parallel zur Düsenlänge angeordnet sind, und dass mindestens ein Teil der Bleche kammartige Bleche eines dritten Typs (10.3) sind und gezahnte Kanten mit Zähnen (22) und Lücken (21) zwischen den Zähnen aufweisen.

11. Gasbrenner gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche des dritten Typs (10.3) abwechselnd mit Blechen eines vierten Typs (10.4) und mit ihren gezahnten Kanten auf der Flammenseite (6) der Düsenplatte (3) angeordnet sind, dass eine entsprechende Kante der Bleche des vierten Typs (10.4) im Wesentlichen geradlinig ist und dass die Lücken (21) zwischen den Zähnen (22) der Bleche des dritten Typs (10.3) eine Tiefe haben, welche grösser ist als die entsprechende Dimension der Bleche des vierten Typs (10.4).

12. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche des dritten Typs (10.3) ein regelmässiges Muster von Lücken (21) und Zähnen (22) aufweisen, und dass die Muster in einzelnen Blechen des dritten Typs (10.3) gegeneinander verschoben sind.

13. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) aus handelsüblichem, metallenem Lochblech gefertigt sind.

14. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) durch Stanzen, Laserschnitt, Strahlschnitt oder Fräsen massgefer- tigt sind.

15. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) eine Dicke zwischen 0,5 bis 2 mm haben.

16. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) aus Stahl, Messing oder Bronze bestehen.

17. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (10) zusätzlich Ausrichtungsbohrungen (24) aufweisen, und mit durch die Ausrichtungsbohrungen (24) reichenden Bolzen oder Nieten zusammengehalten werden.

18. Gasbrenner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Plenum eine Mehrzahl von Plenumkammern (30.1, 30.2) aufweist, wobei jede Plenumkammer einen eigenen Gaszirführungsanschluss (2.1, 2.2) aufweist.

19. Gasbrenner gemäss Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (3) eine im Wesentlichen rechteckige Form hat und die Plenumkammern parallel zu einer Länge oder zu einer Breite der Düsenplatte (3) verlaufen.

20. Anwendung eines Gasbrenners gemäss einem der Ansprüche 1 bis 19 in einer Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines Substrats.

21. Anwendung gemäss Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat die Form eines quasi-endlosen Bandes hat und über eine Drehtrommel an einem durch den Brenner erzeugten Flammenband vorbei, oder durch das Flammenband hindurch, gefördert wird.

22. Anwendung gemäss einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammenbehandlung ein Verbrennungs-chemischer Gasphasenabschei- dungsprozess ist.

23. Anwendung eines Gasbrenners gemäss einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei verschiedene Gase und/oder Gase mit unterschiedlichem Druck in die verschiedenen Plenumkammern gespiesen werden.