Vakuum-Substratbehandlungsanlage mit Notkühleinrichtung Vacuum substrate treatment plant with emergency cooling device
Die Erfindung betrifft eine Notkühleinrichtung, insbesondere für Vakuumanlagen wie Substratbeschichtungsanlagen, und eine Vakuumanlage mit einer derartigen Notkühleinrichtung. The invention relates to an emergency cooling device, in particular for vacuum systems such as substrate coating systems, and a vacuum system with such Notkühleinrichtung.
In Vakuum-Substratbehandlungsanlagen auf dem Gebiet der Dünnschichttechnologien, beispielsweise In vacuum substrate treatment plants in the field of thin-film technologies, for example
Beschichtungsanlagen, Ätzanlagen usw., werden im Innern der Anlagenkammer aufgrund des hohen Energieumsatzes im Betrieb große Wärmemengen freigesetzt. Diese Wärme muss fortwährend aus der Anlagenkammer abgeleitet werden, um die Coating systems, etching systems, etc., are released in the interior of the system chamber due to the high energy conversion during operation, large amounts of heat. This heat must be continually diverted from the plant chamber to the
temperaturempfindlichen Komponenten der Anlage wie temperature-sensitive components of the plant like
beispielsweise Lager, Dichtungen usw., und die zu For example, bearings, gaskets, etc., and to
behandelnden Substrate selbst nicht zu beschädigen. Do not damage the treated substrates themselves.
Dazu umfasst die Vakuumanlage üblicherweise mindestens einen Kühlmittelkreislauf, der im Innern der Anlagenkammer durch eine aktive Wärmequelle (erzeugt Wärme) wie beispielsweise ein Magnetron, eine Heizeinrichtung und dergleichen geleitet wird oder/und durch eine passive Wärmequelle (zu schützende Anlagenkomponente, die Strahlungswärme aufnimmt) wie For this purpose, the vacuum system usually comprises at least one coolant circuit, which is conducted inside the plant chamber by an active heat source (generated heat) such as a magnetron, a heater and the like and / or by a passive heat source (system component to be protected, which absorbs radiant heat) such as
Lagerbänke einer Transporteinrichtung, Klappenventile, Blenden, Kammerwände zwischen benachbarten Kammern und dergleichen geleitet wird. Dieser Kühlmittelkreislauf weist üblicherweise außerhalb der Anlagenkammer mindestens eine Kühlmittelpumpe auf, die von einer Antriebseinrichtung,
meist einem Elektromotor, antreibbar ist und die das Bearing of a transport device, flap valves, orifices, chamber walls between adjacent chambers and the like is passed. This coolant circuit usually has at least one coolant pump outside the installation chamber, which is driven by a drive device, usually an electric motor, is drivable and the
Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf zwischen der Wärmequelle im Innern der Anlagenkammer und einer Wärmesenke außerhalb der Anlagenkammer, beispielsweise einem Wärmetauscher, zirkulieren lässt. Coolant in the coolant circuit between the heat source in the interior of the plant chamber and a heat sink outside the plant chamber, such as a heat exchanger circulate.
In modernen Vakuum-Substratbehandlungsanlagen der In modern vacuum substrate treatment plants the
beschriebenen Art werden durch die darin ablaufenden described type are characterized by the running in it
Prozessen Temperaturen um die 600°C erreicht. Dabei muss ein thermisch stabiler und hochproduktiver Betrieb gewährleistet werden, was unter anderem bedeutet, dass die Kühlung Process temperatures reached around 600 ° C. Here, a thermally stable and highly productive operation must be ensured, which means, among other things, that the cooling
kühlungsbedürftiger Anlagenkomponenten unter allen Umständen gesichert werden muss. refrigeration system components must be secured under all circumstances.
Im Falle eines Stromausfalles kommt es zum Stillstand aller bewegten Teile (z.B. Transporteinrichtung für die Substrate, drehbares Rohrmagnetron) und die Zirkulation des Kühlmittels wird unterbrochen. Dies führt dazu, dass die Wärmequellen aufgrund ihrer hohen Temperatur weiter Wärme abgeben, so dass innerhalb weniger Sekunden das Kühlwasser siedet, In the event of a power failure, all moving parts (e.g., substrate transport means, rotatable tubular magnetron) come to a standstill and the circulation of the coolant is interrupted. This causes the heat sources to continue to give off heat due to their high temperature, so that the cooling water boils within a few seconds,
Anlagenkomponenten wie Kühlmittelleitungen bersten und die Anlage verheerenden Schaden anrichtet. Plant components such as coolant lines burst and the plant causes devastating damage.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Kühlung zu kühlender Anlagenkomponenten auch für den Fall An object of the invention is to cool the system components to be cooled even in the case
sicherzustellen, dass der Strom oder/und die elektrisch angetriebenen Pumpen selbst ausfallen. Diese Aufgabe wurde gelöst durch eine Vakuum- Substratbehandlungsanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, eine Notkühleinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 4 sowie eine Verwendung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und ensure that the power and / or the electrically driven pumps themselves fail. This object is achieved by a vacuum substrate treatment system having the features of independent claim 1, an emergency cooling device having the features of independent claim 4 and a use having the features of independent claim 11. In the dependent claims are advantageous embodiments and
Weiterbildungen beschrieben. Further developments described.
Gesucht wurde nach einer im Stromausfall verwendbaren,
sicher verfügbaren Energiequelle und gefunden, dass It was searched for a usable in case of power failure, safely available energy source and found that
Druckbehälter mit Trockenluft (CDA) oder auch Stickstoff, die üblicherweise ohnehin Bestandteil der Anlage sind und zum Belüften der Anlagenkammer dienen, über Stunden Druck und damit Antriebsenergie liefern könnten. Hieraus Pressure vessels with dry air (CDA) or nitrogen, which are usually part of the system anyway and serve to ventilate the plant chamber, could provide pressure for hours and thus drive energy. From this
entwickelten sich die hier vorgeschlagenen, nachfolgend näher erläuterten Vorschläge. developed the proposals proposed here, explained in more detail below.
Zunächst wird eine Vakuum-Substratbehandlungsanlage First, a vacuum substrate treatment plant
vorgeschlagen, umfassend eine Anlagenkammer mit mindestens einer kühlbaren Anlagenkomponente sowie einer proposed, comprising a plant chamber with at least one coolable system component and a
Kühleinrichtung für die kühlbare Anlagenkomponente, die einen mit der kühlbaren Anlagenkomponente verbundenen Cooling device for the coolable system component, one connected to the coolable system component
Kühlmittelkreislauf mit mindestens einer ersten Coolant circuit with at least a first
Kühlmittelpumpe umfasst, die durch eine erste Coolant pump includes that through a first
Antriebseinrichtung antreibbar ist, wobei die Drive device is driven, the
Kühleinrichtung weiterhin eine Notkühleinrichtung mit einem parallel zur ersten Kühlmittelpumpe verlaufenden Zweig des Kühlmittelkreislaufs umfasst, in welchem mindestens eine zweite Kühlmittelpumpe angeordnet ist, die durch eine zweite Antriebseinrichtung antreibbar ist, und die zweite Cooling device further comprises an emergency cooling device with a running parallel to the first coolant pump branch of the coolant circuit, in which at least one second coolant pump is arranged, which is drivable by a second drive means, and the second
Antriebseinrichtung durch Druckgas betreibbar ist. Drive device is operated by compressed gas.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist die zweite According to a first embodiment, the second
Antriebseinrichtung durch eine Gaszuleitung mit einem zur Belüftung der Vakuum-Substratbehandlungsanlage vorgesehenen Druckgasreservoir der Vakuum-Substratbehandlungsanlage verbunden. Es versteht sich jedoch, dass die Drive device connected by a gas supply line with a provided for ventilation of the vacuum substrate treatment system compressed gas reservoir of the vacuum substrate treatment system. It is understood, however, that the
Notkühleinrichtung auch mit einer anderen Druckgasquelle, beispielsweise einem Kompressor, verbunden und dennoch vorteilhaft zur Notkühlung der Vakuum- Substratbehandlungsanlage verwendet werden könnte, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Ein solcher Kompressor könnte beispielsweise durch einen Verbrennungsmotor Notkühleinrichtung also connected to another source of pressurized gas, such as a compressor, and yet could be used advantageously for emergency cooling of the vacuum substrate treatment system, without departing from the spirit. Such a compressor could for example by an internal combustion engine
angetrieben werden oder durch einen Elektromotor angetrieben werden, der seine Energie von einem Notstromaggregat oder
einem anderen elektrischen Energiespeicher bezieht. be powered or powered by an electric motor that uses its power from an emergency generator or relates to another electrical energy storage.
Weiterhin wird eine Notkühleinrichtung für einen Furthermore, an emergency cooling device for a
Kühlmittelkreislauf, welcher mindestens eine erste Coolant circuit, which at least a first
Kühlmittelpumpe und mindestens eine erste Coolant pump and at least a first
Antriebseinrichtung aufweist, vorgeschlagen, wobei die vorgeschlagene Notkühleinrichtung mindestens eine zweite Kühlmittelpumpe mit einem Sauganschluss und einem Drive device has proposed, wherein the proposed emergency cooling device at least a second coolant pump with a suction port and a
Druckanschluss , die durch eine zweite Antriebseinrichtung antreibbar ist, umfasst, und wobei an dem Sauganschluss und an dem Druckanschluss der zweiten Kühlmittelpumpe Pressure port which is drivable by a second drive means comprises, and wherein at the suction port and at the pressure port of the second coolant pump
Anschlussleitungen angebracht und so angeordnet sind, dass die zweite Kühlmittelpumpe parallel zur ersten Connecting lines are mounted and arranged so that the second coolant pump parallel to the first
Kühlmittelpumpe mit dem Kühlmittelkreislauf verbindbar ist und wobei die zweite Antriebseinrichtung durch Druckgas betreibbar ist. Coolant pump can be connected to the coolant circuit and wherein the second drive means is operated by compressed gas.
Da bei einem Stromausfall auch die As in a power failure, the
Primärkühlungseinrichtung, die das zirkulierende Primary cooling device, which is the circulating
Anlagenkühlwasser kühlt, ausfällt bzw. auch aus anderen Gründen ausfallen kann, kann eine Kühlmittelpumpe zwar die Kühlmittelzirkulation aufrechterhalten. Jedoch kann sich das Kühlmittel unzulässig aufheizen. Die in der Anlage Cooling system water cools, fails or can fail for other reasons, a coolant pump while maintaining the coolant circulation. However, the coolant may heat up improperly. The in the plant
gespeicherte Wärmemenge muss an eine Wärmesenke abgeführt werden. Das kann im Falle einer doppelwandigen Anlage stored heat must be dissipated to a heat sink. That can in the case of a double-walled plant
(Kühlwasser zirkuliert innerhalb der Doppelwand) die (Cooling water circulates within the double wall) the
Wärmekapazität der Behälter sein und das Kühlwasser selbst. Je nach den Gegebenheiten kann es erforderlich sein, die Wärmesenke in Gestalt zusätzlicher Wasserbehälter zu Heat capacity of the container and the cooling water itself. Depending on the circumstances, it may be necessary to the heat sink in the form of additional water tank
realisieren. Die Wärmekapazität der Wärmesenke muss so gewählt werden, dass die sich ergebende Temperaturerhöhung des zirkulierenden Kühlwassers nicht zu Schäden führen kann. realize. The heat capacity of the heat sink must be chosen so that the resulting increase in temperature of the circulating cooling water can not cause damage.
Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, ist die As will be explained in more detail below, is the
Notkühleinrichtung für sich genommen bereits geeignet, einen Kühlmittelkreislauf einer Vakuum-Substratbehandlungsanlage auch bei Stromausfall sicher weiter betreiben zu können,
beispielsweise indem eine solche Notkühleinrichtung an einerEmergency cooling device taken in itself already suitable to safely operate a coolant circuit of a vacuum substrate treatment plant even in case of power failure, For example, by such emergency cooling device to a
Vakuum-Substratbehandlungsanlage bereitgestellt und mit deren Kühlmittelkreislauf in der beschriebenen Art und Weise verbunden wird. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die mindestens eine zweite Kühlmittelpumpe, die mindestens eine zweite Antriebseinrichtung sowie sämtliche Anschluss- und Verbindungsleitungen für das Kühlmittel und das Druckgas sowie gegebenenfalls weitere Komponenten der Vacuum Substrate Treatment System is provided and connected to the coolant circuit in the manner described. For this purpose, it can be provided, for example, that the at least one second coolant pump, the at least one second drive device as well as all connecting and connecting lines for the coolant and the compressed gas and optionally further components of the
Notkühleinrichtung, auf die nachfolgend noch näher Emergency cooling device, to the following even closer
eingegangen wird, auf einem gemeinsamen Grundgestell angebracht sind und die Anschlussleitungen Anschlussenden zum lösbaren Verbinden mit einem Kühlmittelkreislauf aufweisen, so dass die Notkühleinrichtung insgesamt als Baugruppe bewegbar, d.h. wahlweise positionierbar und transportabel ist. are received, mounted on a common base frame and the connection lines have connection ends for releasable connection to a coolant circuit, so that the emergency cooling device as a whole movable as an assembly, i. optionally positionable and transportable.
Dadurch wird es möglich, eine Notkühleinrichtung der beschriebenen Art an einer bestehenden Vakuum- Substratbehandlungsanlage nachzurüsten, um diese This makes it possible to retrofit an emergency cooling device of the type described on an existing vacuum substrate treatment plant to this
ausfallsicherer zu machen, oder auch, die Notkühleinrichtung bedarfsweise an einer bestimmten Stelle der Vakuum- Substratbehandlungsanlage zu positionieren, wo diese make fail-safe, or even to position the emergency cooling device, if necessary, at a certain point of the vacuum substrate treatment plant, where this
Notkühleinrichtung gebraucht wird. Emergency cooling device is needed.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zweite Antriebseinrichtung durch eine Gaszuleitung mit einem Druckgasreservoir verbunden ist. Wie weiter oben bereits beschrieben wurde, kann es sich bei dem Druckgasreservoir um einen ohnehin vorhandenen Druckbehälter einer Vakuum- Substratbehandlungsanlage handeln. Beispielsweise steht Stickstoff oft in Flüssiggastanks zur Verfügung. Je nach Anlagengröße müssen unter Umständen sehr große Gasflüsse über viele Stunden bereitgestellt werden. In Stickstoff- Flüssiggastanks können derartig große Gasmengen gespeichert werden .
Jedoch ist die vorgeschlagene Notkühleinrichtung auch für die Verwendung mit anderen Kühleinrichtungen als redundantes Kühlsystem geeignet, selbstverständlich auch in anderen Bereichen als dem der Dünnschichttechnologien. Auch andere Druckgasquellen können als Energiequelle genutzt werden, wie ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Vakuum-Substratbehandlungsanlage erläutert wurde. According to a further embodiment it is provided that the second drive device is connected by a gas supply line with a compressed gas reservoir. As already described above, the compressed gas reservoir may be an already existing pressure vessel of a vacuum substrate treatment plant. For example, nitrogen is often available in LPG tanks. Depending on the size of the system, it may be necessary to provide very large gas flows over many hours. In nitrogen LPG tanks such large amounts of gas can be stored. However, the proposed emergency cooling device is also suitable for use with other cooling devices as a redundant cooling system, of course also in other areas than the thin-film technologies. Other compressed gas sources can be used as an energy source, as has also already been explained in connection with the proposed vacuum substrate treatment plant.
In einer konkreten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die zweite Kühlmittelpumpe eine Doppelmembranpumpe ist und die zweite Antriebseinrichtung ein in die Doppelmembranpumpe integrierter Druckwechselmechanismus ist. In a specific embodiment, it may be provided that the second coolant pump is a double diaphragm pump and the second drive device is a pressure change mechanism integrated into the double diaphragm pump.
Doppelmembranpumpen sind an sich bekannt und es gibt sie mit Elektromotoren, Verbrennungsmotoren oder dem direkten Double diaphragm pumps are known per se and they are available with electric motors, internal combustion engines or the direct
Antrieb durch ein Druckgas, wobei in die Doppelmembranpumpe ein Druckwechselmechanismus integriert ist, der die beiden Membranen abwechselnd als Saugorgan und als Druckorgan wirken lässt. Derartige Pumpen zählen zur Gruppe der Drive through a pressurized gas, wherein in the double diaphragm pump, a pressure change mechanism is integrated, which allows the two membranes act alternately as a suction member and as a pressure member. Such pumps belong to the group of
Verdrängerpumpen und funktionieren folgendermaßen: Positive displacement pumps and work as follows:
Das Druckgas wird durch einen automatischen The compressed gas is controlled by an automatic
Druckwechselmechanismus in Form eines Luftsteuerventils, das umschaltet, sobald eine Membran die Endlage erreicht hat, durch eine von zwei Richtungsöffnungen zur rechten oder linken Luftkammer der Pumpe gelenkt. Die Pumpe hat zwei Flüssigkeitskammern, zwei Luftkammern und zwei Membranen. In jedem Kammerpaar sind die Flüssigkeitskammer und die Pressure change mechanism in the form of an air control valve, which switches, as soon as a membrane has reached the end position, through one of two directional openings directed to the right or left air chamber of the pump. The pump has two fluid chambers, two air chambers and two diaphragms. In each chamber pair are the liquid chamber and the
Luftkammer durch die flexible Membran getrennt. Air chamber separated by the flexible membrane.
Sobald sich Druckgas in der Luftkammer befindet, wird, abhängig vom Schalt zustand des in der Pumpe angeordneten Druckwechselmechanismus, der Luftdruck an der Rückseite der diese Luftkammer begrenzenden Membran wirksam, so dass das Kühlmittel aus der an die Membran grenzenden Once compressed gas is in the air chamber, depending on the switching state of the pressure change mechanism arranged in the pump, the air pressure at the back of this air chamber limiting membrane is effective, so that the coolant from the adjacent to the membrane
Flüssigkeitskammer in das Auslassrohr ( Druckanschluss ) gedrückt wird.
Da die beiden Membranen durch eine Verbindungswelle Liquid chamber in the outlet pipe (pressure port) is pressed. Because the two membranes are connected by a connecting shaft
miteinander verbunden sind, wird gleichzeitig die are connected to each other at the same time
gegenüberliegende zweite Membran zur Mitte der Pumpe opposite second diaphragm to the center of the pump
gezogen, wodurch dort ein Ansaughub entsteht, der Kühlmittel durch das Einlassrohr ( Sauganschluss ) in die an diese zweite Membran angrenzende Flüssigkeitskammer saugt. pulled, whereby there is a suction stroke, which sucks coolant through the inlet pipe (suction port) in the liquid adjacent to this second membrane chamber.
Während eine Membran durch die Druckluft das Produkt While a membrane by the compressed air the product
verdrängt, erzeugt die andere Membran einen Unterdruck, indem sie zurückgezogen wird. Dadurch strömt das Kühlmittel in die Flüssigkeitskammer und wird im nächsten Hub displaced, the other membrane creates a negative pressure by being withdrawn. As a result, the coolant flows into the liquid chamber and is in the next stroke
verdrängt . repressed .
Durch Kugelventile wird die Membrankammer wechselweise verschlossen und geöffnet. Diese in den Sauganschlüssen und Druckanschlüssen der Pumpe angeordneten Kugelventile öffnen und schließen sich, je nachdem in welcher Richtung sich die jeweilige Membran bewegt, um die eine Flüssigkeitskammer zu füllen (Saugseite), die andere Flüssigkeitskammer zu leeren (Druckseite) und gleichzeitig den Rückfluss von Kühlmittel zu blockieren. Am Ende des Wellenhubs wechselt der Druckwechselmechanismus automatisch den Luftdruck zur entgegengesetzten Seite, um die Wirkungsweise der Pumpe umzukehren. By ball valves, the diaphragm chamber is alternately closed and opened. These ball valves arranged in the suction ports and pressure ports of the pump open and close, depending on the direction in which the respective diaphragm moves to fill the one fluid chamber (suction side), the other fluid chamber to empty (pressure side) and at the same time the return of coolant to block. At the end of the shaft stroke, the pressure swing mechanism automatically changes the air pressure to the opposite side to reverse the action of the pump.
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die zweite Kühlmittelpumpe ein rotierendes Förderorgan aufweist, wie dies beispielsweise bei Kreiselpumpen, Schraubenpumpen und dergleichen der Fall ist, und die zweite Antriebseinrichtung ein Luftmotor ist, der beispielsweise als Kolbenmotor oder Schraubenmotor ausgeführt sein kann. Es gibt auch An alternative embodiment provides that the second coolant pump has a rotating conveying member, as is the case for example in centrifugal pumps, screw pumps and the like, and the second drive means is an air motor, which may be designed for example as a piston engine or screw motor. There are also
Druckluftmotoren nach dem Prinzip einer Drehschieberpumpe. An der Notkühleinrichtung können zur Erhöhung der Air motors according to the principle of a rotary vane pump. At the emergency cooling device can increase the
Förderleistung auch zwei oder mehr zweite Kühlmittelpumpen parallel zueinander angeordnet sein. Dabei kann für jede
Kühlmittelpumpe eine eigene Antriebseinrichtung vorgesehen sein oder eine gemeinsame Antriebseinrichtung für alle parallel angeordneten Kühlmittelpumpen verwendet werden. Delivery and two or more second coolant pump to be arranged parallel to each other. It can be for each Coolant pump to be provided its own drive means or a common drive means for all parallel coolant pumps can be used.
Weiter kann vorgesehen sein, dass im Kühlmittelkreislauf ein Differenzdrucksensor angeordnet und mit einem in der It can further be provided that arranged in the coolant circuit, a differential pressure sensor and with a in the
Gaszuleitung angeordneten, selbsttätigen Absperrventil verbunden ist. Der Differenzdrucksensor kann dabei Gas supply arranged, automatic shut-off valve is connected. The differential pressure sensor can
vorteilhaft in dem ersten Zweig des Kühlmittelkreislaufs, in welchem die erste Kühlmittelpumpe angeordnet ist, angeordnet sein und so einen havariebedingten Stillstand der ersten Kühlmittelpumpe aufgrund des dann fehlenden Advantageously in the first branch of the coolant circuit, in which the first coolant pump is arranged to be arranged and so a havariebenntten stoppage of the first coolant pump due to the then missing
Druckunterschieds zwischen Vorlauf und Rücklauf detektieren. Dadurch wird das selbsttätige Absperrventil getriggert, welches sodann in Sekundenbruchteilen die Gaszuleitung vom Druckreservoir zu der zweiten Kühlmittelpumpe freigibt, so dass diese zu arbeiten beginnt und damit das Kühlmittel weiter zirkuliert. Detect pressure difference between flow and return. As a result, the automatic shut-off valve is triggered, which then releases the gas supply from the pressure reservoir to the second coolant pump in fractions of a second, so that it begins to operate and thus the coolant continues to circulate.
Die hier vorgeschlagene Verwendung eines Druckgasreservoirs einer Vakuum-Substratbehandlungsanlage zum Antreiben einer Kühlmittelpumpe der Vakuum-Substratbehandlungsanlage The here proposed use of a compressed gas reservoir of a vacuum substrate treatment system for driving a coolant pump of the vacuum substrate treatment system
ermöglicht es, dass im Havariefall bei Stromausfall und dadurch bedingten Stillstand der Kühleinrichtung dennoch eine Notkühlung stattfindet, die katastrophale Sach- und Personenschäden verhindert. Dies kann vorteilhaft durch eine der hier vorgeschlagenen Varianten einer Notkühleinrichtung erfolgen, die makes it possible that in case of failure in case of power failure and consequent stoppage of the cooling device nevertheless an emergency cooling takes place, which prevents catastrophic property and personal injury. This can be done advantageously by one of the variants of an emergency cooling device proposed here, which
entsprechend mit dem Kühlkreislauf der Vakuum- Substratbehandlungsanlage und deren Druckgasreservoir verbunden wird, so dass die Notkühleinrichtung automatisch die Aufgabe der ausgefallenen elektrischen Kühlmittelpumpe übernimmt . is correspondingly connected to the cooling circuit of the vacuum substrate treatment system and the compressed gas reservoir, so that the emergency cooling automatically assumes the role of the failed electric coolant pump.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von The invention is based on
Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher
erläutert. Dabei zeigen Embodiments and accompanying drawings closer explained. Show
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Notkühleinrichtung, die als transportable Baugruppe ausgeführt ist, 1 shows an embodiment of an emergency cooling device, which is designed as a transportable assembly,
Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Fig. 2 in a schematic representation of a
Ausführungsbeispiel einer Vakuum-Substratbehandlungsanlage mit einem Kühlmittelkreislauf und einer Notkühleinrichtung gemäß Fig. 1, und Embodiment of a vacuum substrate treatment plant with a coolant circuit and an emergency cooling device according to FIG. 1, and
Fig. 3 in schematischer Darstellung ein vereinfachtesFig. 3 in a schematic representation a simplified
Ausführungsbeispiel einer Vakuum-Substratbehandlungsanlage mit einem Kühlmittelkreislauf und einer Notkühleinrichtung. Embodiment of a vacuum substrate treatment plant with a coolant circuit and an emergency cooling device.
Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt ist und dessen Einbindung in einen bestehenden Kühlmittelkreislauf 24 einer Vakuum- Substratbehandlungsanlage in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, handelt es sich um eine Notkühleinrichtung 25, derenIn the exemplary embodiment, which is shown in different views in FIG. 1 and whose integration into an existing coolant circuit 24 of a vacuum substrate treatment plant in FIG. 2 is shown schematically, is an emergency cooling device 25, the
Komponenten auf einem gemeinsamen Grundgestell 6 angeordnet sind und deren Anschlussleitungen Sammelleitung Vorlauf 1 und Sammelleitung Rücklauf 4 zur lösbaren Verbindung mit dem Kühlmittelkreislauf 24 ausgebildet sind und deren Components are arranged on a common base frame 6 and the connecting lines manifold 1 and manifold return 4 are formed for releasable connection to the coolant circuit 24 and their
Anschlussleitung Gaszuleitung 8 zur lösbaren Verbindung mit einem Druckgasreservoir 23 ausgebildet ist, so dass diese Notkühleinrichtung 25 beliebig positionierbar und Connecting line gas supply line 8 is formed for releasable connection with a compressed gas reservoir 23, so that this Notkühleinrichtung 25 can be positioned and arbitrarily
transportabel ist. is transportable.
Die Notkühleinrichtung 25 wird mit der Sammelleitung Vorlauf 1 und der Sammelleitung Rücklauf 4, die zu Wartungs zwecken durch Absperrventile 32 sperrbar sind, parallel zum The emergency cooling device 25 is connected to the manifold flow 1 and the manifold return 4, the purposes of maintenance by shut-off valves 32 are lockable, parallel to
Kühlmittelkreislauf 24 der Hauptkühleinrichtung der Vakuum- Substratbehandlungsanlage geschaltet. Dieser Coolant circuit 24 of the main cooling device of the vacuum substrate treatment system connected. This
Kühlmittelkreislauf 24 erstreckt sich durch eine oder mehrere zu kühlende Anlagenkomponenten 16 im Innern der Anlagenkammer 15. In dem Kühlmittelkreislauf 24 ist eine erste Kühlmittelpumpe 17 mit einer ersten
Antriebseinrichtung 18 und einem Rückschlagventil 26 Coolant circuit 24 extends through one or more system components 16 to be cooled in the interior of the system chamber 15. In the coolant circuit 24, a first coolant pump 17 with a first Drive device 18 and a check valve 26th
angeordnet, die das Kühlmittel über einen Vorlauf arranged the coolant through a flow
(durchgezogene Linie) und einen Rücklauf (gestrichelte (solid line) and a return (dashed line)
Linie) zwischen der Wärmequelle 16 und einer Wärmesenke 19 umwälzt. Die Wärmesenke 19 ist in der schematischen Line) between the heat source 16 and a heat sink 19 circulates. The heat sink 19 is in the schematic
Darstellung von Fig. 2 als Kühler dargestellt. Representation of Fig. 2 shown as a cooler.
Selbstverständlich kann diese Wärmesenke auch eine doppelt ausgeführte Wand der Anlagenkammer 15 oder ein Wärmetauscher sein, über den die von der Wärmequelle 16 abgeführte Wärme an einen Sekundärkreislauf abgegeben wird. Of course, this heat sink may also be a double wall of the installation chamber 15 or a heat exchanger, via which the heat dissipated by the heat source 16 is delivered to a secondary circuit.
In der Notkühleinrichtung 25 sind vier durch Druckgas antreibbare Doppelmembranpumpen 2 hydraulisch parallel zueinander geschaltet. Die Doppelmembranpumpen 2 vereinen in sich jeweils die Funktion einer zweiten Kühlmittelpumpe 20 und einer die zweite Kühlmittelpumpe 20 antreibenden zweiten Antriebseinrichtung 21. Bei Verbindung der In the emergency cooling device 25 four drivable by compressed gas double diaphragm pumps 2 are hydraulically connected in parallel. The double-diaphragm pumps 2 combine in each case the function of a second coolant pump 20 and a second drive means 21 driving the second coolant pump 20
Notkühleinrichtung mit einem Kühlmittelkreislauf 24 sind alle vier Doppelmembranpumpen 2 hydraulisch parallel zu der ersten, elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe 17 und ersten Antriebseinrichtung 18 des Kühlmittelkreislaufs 24 geschaltet und übernehmen eine Auffangfunktion, wenn die erste Kühlmittelpumpe 17 oder/und die erste Notkühleinrichtung with a coolant circuit 24, all four double diaphragm pumps 2 are hydraulically connected in parallel to the first, electrically driven coolant pump 17 and first drive means 18 of the coolant circuit 24 and take over a collection function when the first coolant pump 17 and / or the first
Antriebseinrichtung 18 ausfällt. Ein zwischen dem Vorlauf 1 (durchgezogene Linie) und dem Rücklauf 4 (gestrichelte Drive device 18 fails. A between the flow 1 (solid line) and the return 4 (dashed
Linie) der Notkühleinrichtung 25 angeordneter Line) of the emergency cooling device 25 arranged
Differenzdruckschalter 31 erzeugt ein Signal, welches die hier nicht dargestellte Steuereinrichtung der Vakuum- Substratbehandlungsanlage erkennen lässt, ob die Differential pressure switch 31 generates a signal which can detect the control device of the vacuum substrate treatment system, not shown here, whether the
Doppelmembranpumpen 2 arbeiten oder nicht. Mit den Anschlüssen der Sammelleitungen von Vorlauf 1 Double diaphragm pumps 2 work or not. With the connections of the headers 1
(durchgezogene Linie) und Rücklauf 4 (gestrichelte Line) wird die Notkühleinrichtung 25 an den Kühlmittelkreislauf 24 der Vakuum-Substratbehandlungsanlage, der sich im Innern der Anlagenkammer 15 erstreckt, angeschlossen.
Die vier durch Druckgas antreibbaren Doppelmembranpumpen 2 sind auch pneumatisch parallel zueinander geschaltet. Dabei ist der Zufluss von Druckgas für jede Doppelmembranpumpe 2 separat durch je ein Druckgas-Absperrventil 27 sperrbar. Jeweils zwischen beiden Sammelleitungen 1,4 angeschlossene Doppelmembranpumpen 2 werden eingangsseitig durch die (solid line) and return 4 (dashed line), the emergency cooling device 25 is connected to the coolant circuit 24 of the vacuum substrate treatment system, which extends inside the system chamber 15. The four driven by compressed gas double diaphragm pumps 2 are also pneumatically connected in parallel. In this case, the inflow of compressed gas for each double diaphragm pump 2 is separately lockable by a respective pressure gas shut-off valve 27. Each connected between two manifolds 1.4 double diaphragm pumps 2 are the input side through the
Gaszuleitung 8 mit Druckgas, beispielsweise Stickstoff oder CDA (Compressed Dried Air = getrocknete Druckluft), Gas supply line 8 with compressed gas, for example nitrogen or CDA (compressed dried air = dried compressed air),
gespeist, welches über die Abgasleitung 7, nachdem das Gas die Doppelmembranpumpen 2 durchlaufen hat, abgeführt wird. fed, which is discharged via the exhaust pipe 7, after the gas has passed through the double diaphragm pumps 2.
Dort, wo das Druckgas über die Gaszuleitung 8 an die There, where the compressed gas via the gas supply line 8 to the
Notkühleinrichtung herangeführt wird, ermöglicht das Drei- Wege-Absperrventil 9 ein Abtrennen der gesamten Notkühler is introduced, allows the three-way shut-off valve 9 a separation of the entire
Notkühleinrichtung von zwei alternativen Gas Zuführungen 8 für zwei verschiedene Druckgasquellen 23, beispielsweise zwei zur Anlage gehörende Drucktanks für Stickstoff (N2) und CDA. Das Absperrventil 9 ist hier als Drei-Wege- Absperrventil ausgeführt und ermöglicht daher das wahlweise Zuschalten eines der beiden Druckgasreservoirs 23. In den Zuleitungen der beiden Druckgasreservoirs 23 sind weiterhin je ein Druckmesser (z.B. Manometer) 28 sowie je ein Emergency cooling device of two alternative gas feeders 8 for two different compressed gas sources 23, for example, two belonging to the plant pressure tanks for nitrogen (N2) and CDA. The shut-off valve 9 is designed here as a three-way shut-off valve and therefore allows the optional connection of one of the two compressed gas reservoir 23. In the supply lines of the two compressed gas reservoirs 23 are each a pressure gauge (for example, pressure gauge) 28 and one each
Druckschalter 29 angeordnet, welcher bei einem zu geringen Gasdruck ein Warnsignal erzeugt. Das Druckgasreservoir 23 für Stickstoff (N2) weist darüber hinaus zwei Pressure switch 29 is arranged, which generates a warning signal when the gas pressure is too low. The compressed gas reservoir 23 for nitrogen (N2) also has two
Füllstandssensoren 30 für den minimalen und maximalen Level sensors 30 for the minimum and maximum
Füllstand auf, die ein Warnsignal erzeugen, wenn der Level on which generate a warning signal when the
Füllstand des Druckgasreservoirs 23 den minimalen Füllstand unterschreitet oder den maximalen Füllstand überschreitet. Level of the compressed gas reservoir 23 falls below the minimum level or exceeds the maximum level.
Daran schließen sich drei in parallelen Zweigen der This is followed by three in parallel branches of the
Rohrleitung angeordnete Absperrventile 10, 11, 12 an, von denen jedes für sich und unabhängig von den jeweils anderen beiden Absperrventilen den Gasfluss wahlweise ermöglichen oder sperren kann.
Das mechanische Absperrventil 10 wird über die Pipeline arranged shut-off valves 10, 11, 12, each of which, either independently and independently of the respective other two shut-off valves allow or block the gas flow optional. The mechanical shut-off valve 10 is over the
Triggerleitung 13 autark angesteuert. Die Triggerleitungen 13 sind mit dem Vorlauf (durchgezogene Linie) und dem Trigger line 13 controlled independently. The trigger lines 13 are connected to the flow (solid line) and the
Rücklauf (gestrichelte Linie) des Kühlmittelkreislaufs 24 verbunden und führen das Kühlmittel mit dem jeweils Return (dashed line) of the coolant circuit 24 connected and lead the coolant with each
anliegenden Druck an das mechanische Absperrventil 10 heran. Der im laufenden Betrieb der Hauptkühleinrichtung anliegende Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf des applied pressure to the mechanical shut-off valve 10 zoom. The current during operation of the main cooling device applied differential pressure between flow and return of the
Kühlmittelkreislaufs 24 wirkt auf eine im Innern des Coolant circuit 24 acts on a in the interior of the
mechanischen Absperrventils 10 angeordnete Membran und diese hält das Absperrventil 10 geschlossen. Sinkt der mechanical shut-off valve 10 arranged membrane and this keeps the shut-off valve 10 is closed. Is that sinking?
Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf des Differential pressure between flow and return of the
Kühlmittelkreislaufs 24 ab, weil die Hauptkühleinrichtung ausgefallen ist, so bewirkt eine auf die Membran im Innern des Absperrventils 10 einwirkende Feder, dass das Coolant circuit 24 from because the main cooling device has failed, so causes a force acting on the membrane in the interior of the check valve 10 spring, that
Absperrventil 10 öffnet, so dass das Druckgas zu den Shut-off valve 10 opens, so that the compressed gas to the
Doppelmembranpumpen 2 geleitet wird und diese zu arbeiten beginnen . Double diaphragm pumps 2 are routed and these begin to work.
Das elektropneumatische Absperrventil 11 hingegen über die Triggerleitung 14 elektrisch geschaltet. Dazu ist zwischen Vorlauf und Rücklauf des Kühlmittelkreislaufs 24 ein The electropneumatic shut-off valve 11, however, switched electrically via the trigger line 14. For this purpose, between the flow and return of the coolant circuit 24 a
elektrischer Differenzdruckschalter 22 geschaltet, dessen Signalausgang mit dem Absperrventil 11 verbunden ist. Der im laufenden Betrieb der Hauptkühleinrichtung anliegende electrical differential pressure switch 22 connected, whose signal output is connected to the shut-off valve 11. The fitting during operation of the main cooling device
Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf des Differential pressure between flow and return of the
Kühlmittelkreislaufs 24 bewirkt, dass ein elektrisches Coolant circuit 24 causes an electrical
Signal anliegt. Solange dieses elektrische Signal am Signal present. As long as this electrical signal on
Absperrventil 11 anliegt, wird dieses durch ein Shut-off valve 11 is applied, this is a through
pneumatisches Druckreservoir, das im Innern des mechanischen Absperrventils 10 angeordnet ist, geschlossen gehalten. pneumatic pressure reservoir, which is arranged in the interior of the mechanical shut-off valve 10, kept closed.
Sinkt der Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf des Kühlmittelkreislaufs 24 ab, weil die Hauptkühleinrichtung ausgefallen ist, so liegt kein elektrisches Signal vom Decreases the differential pressure between flow and return of the coolant circuit 24, because the main cooling device has failed, so there is no electrical signal from
Differenzdruckschalter 22 an, das pneumatische Differential pressure switch 22 on, the pneumatic
Druckreservoir leert sich und das Absperrventil 11 öffnet,
so dass das Druckgas zu den Doppelmembranpumpen 2 geleitet wird und diese zu arbeiten beginnen. Pressure reservoir empties and the shut-off valve 11 opens, so that the compressed gas is directed to the double diaphragm pumps 2 and these begin to work.
Zusätzlich zu den beiden automatisch arbeitenden In addition to the two automatic working
Absperrventilen 10 und 11 kann die Notkühleinrichtung auch durch das parallel zu diesen beiden Absperrventilen 10, 11 angeordnete manuelle Absperrventil 12 ein- und ausgeschaltet werden . Shut-off valves 10 and 11, the emergency cooling device can be switched on and off by the parallel to these two shut-off valves 10, 11 arranged manual shut-off valve 12.
Durch die beschriebene Notkühleinrichtung ist aus der besonderen Risikosituation bei Vakuum- Substratbehandlungsanlagen ein Zugriff auf energetisch nutzbare Ressourcen an Vakuum-Substratbehandlungsanlagen gefunden worden, die sich zum Notbetrieb der Kühleinrichtung einsetzen lassen, sowie auch ein stromlos arbeitsfähiger Detektor, der den Stillstand des Kühlmittels als kritisch erkennt und die Notkühleinrichtung in Betrieb nimmt . The emergency cooling device described has made it possible to access energetically usable resources on vacuum substrate treatment systems which can be used for emergency operation of the cooling device, as well as a detector which can operate without current and which recognizes the standstill of the coolant as being critical from the particular risk situation in vacuum substrate treatment systems and the emergency cooling device starts up.
Fig. 3 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel einer Fig. 3 shows a simple embodiment of a
Kühleinrichtung mit einer Notkühleinrichtung an einer Cooling device with an emergency cooling device on one
Vakuum-Substratbehandlungsanläge . Vacuum Substrate Treatment Facilities.
In einer Anlagenkammer 15 einer Vakuum- Substratbehandlungsanlage befinden sich eine Wärmequelle 16 in Form einer zu kühlenden Anlagenkomponente sowie eine Wärmesenke 19 in Form eines Kühlers, durch die ein zu einer Kühleinrichtung gehörender Kühlmittelkreislauf 24 verläuft. Zu der Kühleinrichtung gehört weiterhin eine In a plant chamber 15 of a vacuum substrate treatment plant are a heat source 16 in the form of a system component to be cooled and a heat sink 19 in the form of a cooler through which a belonging to a cooling means coolant circuit 24 extends. The cooling device further includes a
Notkühleinrichtung 25, welche einen parallel zu der im Emergency cooling device 25, which is parallel to the in the
Kühlmittelkreislauf 24 angeordneten ersten Kühlmittelpumpe 17, die durch eine erste Antriebseinrichtung 18 in Form eines Elektromotors angetrieben wird, verlaufenden Zweig bildet, in welchem eine zweite Kühlmittelpumpe 20, die durch eine zweite Antriebseinrichtung 21 in Form eines Luftmotors angetrieben wird, angeordnet ist. Coolant circuit 24 arranged first coolant pump 17, which is driven by a first drive means 18 in the form of an electric motor, extending branch, in which a second coolant pump 20, which is driven by a second drive means 21 in the form of an air motor, is arranged.
Die zweite Kühlmittelpumpe 20 wird durch eine zweite
Antriebseinrichtung 21 angetrieben, welche durch ein The second coolant pump 20 is replaced by a second Drive device 21 driven, which by a
Druckgas betreibbar ist. Dieses Druckgas wird bereitgestellt durch ein Druckgasreservoir 23, das Bestandteil der Vakuum- Substratbehandlungsanlage ist und normalerweise zur Compressed gas is operable. This pressurized gas is provided by a compressed gas reservoir 23, which is part of the vacuum substrate treatment system and normally for
Belüftung der Anlagenkammer 15 dient. Ventilation of the system chamber 15 is used.
Der im Kühlmittelkreislauf 24 angeordnete The arranged in the coolant circuit 24
Differenzdruckschalter 22 erkennt einen Stillstand der ersten Kühlmittelpumpe 17, beispielsweise aufgrund eines Stromausfalls, und bewirkt daraufhin, dass ein Absperrventil 9, das in der Gaszuleitung 8 zwischen Druckgasreservoir 23 und zweiter Antriebseinrichtung 21 angeordnet ist, geöffnet wird, so dass die zweite Kühlmittelpumpe 20 mit Druckgas versorgt wird, wodurch das Kühlmittel trotz des Stillstands der ersten Kühlmittelpumpe weiter umgewälzt wird und dadurch die Kühlung der Wärmequelle 16 sichergestellt ist.
Differential pressure switch 22 detects a stoppage of the first coolant pump 17, for example, due to a power failure, and then causes a shut-off valve 9, which is arranged in the gas supply line 8 between compressed gas reservoir 23 and second drive means 21, is opened, so that the second coolant pump 20 with compressed gas is supplied, whereby the coolant is further circulated despite the stoppage of the first coolant pump and thereby the cooling of the heat source 16 is ensured.
Bezugszeichenliste Sammelleitung Vorlauf List of reference headers
Membranpumpen diaphragm pumps
Pulsationsdämpfer pulsation dampers
Sammelleitung Rücklauf Manifold return
Entlüftungsventil vent valve
Grundgestell base frame
Abgasanschluss exhaust port
Gaszuleitung gas supply
Absperrventil shut-off valve
Mechanisches Absperrventil Mechanical shut-off valve
Elektrisches Absperrventil Electric shut-off valve
Manuelles Absperrventil Manual shut-off valve
Triggerleitung für 10 Trigger line for 10
Triggerleitung für 11 Trigger line for 11
Anlagenkammer conditioning chamber
Wärmequelle (z.B. zu kühlende Anlagenkomponente) erste Kühlmittelpumpe Heat source (e.g., plant component to be cooled) first coolant pump
erste Antriebseinrichtung first drive device
Wärmesenke (z.B. Wärmetauscher, Kühler) Heat sink (e.g., heat exchanger, radiator)
zweite Kühlmittelpumpe second coolant pump
zweite Antriebseinrichtung
Differenzdruckschaltersecond drive device Differential Pressure Switch
DruckgasreservoirPressure gas reservoir
KühlmittelkreislaufCoolant circuit
NotkühleinrichtungNotkühleinrichtung
Rückschlagventilcheck valve
Absperrventil shut-off valve
Druckmesser pressure gauge
Druckschalter pressure switch
Füllstandssensor level sensor
DifferenzdruckSchalter Differential Pressure Switch
Absperrventil
shut-off valve