PT1627096E - Câmara de estanqueidade para linha de depósito a vácuo sobre um produto plano. - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "CÂMARA DE ESTANQUE IDADE PARA LINHA DE DEPÓSITO A VÁCUO SOBRE UM PRODUTO PLANO"

Objecto da invenção [0001] A presente invenção respeita a uma câmara de estanqueidade melhorada, à entrada e/ou à saída de uma linha de depósito a vácuo de uma camada fina num produto plano em movimento, de preferência uma banda de metal (aço ao carbono, inox, etc.).

Estado da técnica 2 processo de electrólise requer tratamentos químicos anexos tais como a filtragem, a regeneração, o tratamento de lamas, etc. Em todo o caso, a preparação das superfícies produz efluentes a tratar, sob a forma de banhos e lamas. Pelo contrário, o depósito a vácuo, envolvendo ou não plasma, é um processo a seco. Basta recuperar os resíduos secos provenientes da limpeza das superfícies e as perdas de depósito.

[0006] São conhecidas câmaras de estanqueidade destinadas a isolar a câmara de depósito a vácuo dos outros elementos da linha, tais como o desenrolador, o enrolador, etc. A câmara de estanqueidade é um elemento cujo domínio é muito importante para a fase de industrialização. No estado da técnica descrevem-se realizações de câmaras de estanqueidade (US-A-3 158 507, US-A-3 367 667, US-A-3 467 399, US-A-3 868 106, US-A-4 501 428, US-A-5 000 114, EP-A-0 535 568, US-A-5 842 855, US-A-5 865 932). A maioria destas realizações não deram lugar a uma industrialização efectiva.

[0007] A fim de se prevenir as fugas que existem ao nível do ponto fraco que constitui a câmara de estanqueidade, de entrada ou de saída, evita-se quase sempre a utilização da câmara de estanqueidade. Em vidraria, efectuam-se depósitos descontínuos de placas com dimensões padronizadas. Nos plásticos, adopta-se a solução de bobinar na própria câmara de vácuo.

[0008] Um exemplo de câmara de estanqueidade de entrada/saída 5 para câmara de depósito a vácuo é ilustrado na figura 1. Neste câmara de estanqueidade, nove rolos 10, 11, 12... estão dispostos em quincôncio e definem sete subcâmaras 20, 21, 22... Cada uma das subcâmaras está ligada a um sistema de bombagem 3. O conjunto dos sistemas de bombagem 3 permite obter um vácuo progressivo de câmara em câmara 20, 21, 22..., cujo valor na última subcâmara pode atingir 10~5 mbar. A disposição em quincôncio é favorável à 3 diminuição do número de rolos e à compacidade da câmara de estanqueidade. Ademais, a banda forma um arco aquando da passagem nos rolos, o que assegura, de facto, uma estanqueidade, ao longo da largura da banda, que é claramente melhor que a de uma simples folga entre rolos. Assim, é tolerável um maior afastamento entre dois rolos.

[0009] Cada rolo é, além disso, disposto num berço unido, consoante o caso, à parede horizontal, inferior ou superior, da câmara defronte ao rolo. Neste local, a fuga é reduzida ao afastamento ou à folga entre c rolo e o berço. Restam igualmente as fugas entre os flancos dos rolos cilíndricos e as paredes laterais da câmara.

[0010] Finalmente, a fim de se assegurar a manutenção da estanqueidade em cada subcâmara, é necessário que a pressão de contacto entre a banda e os rolos que promovem a estanqueidade de uma subcâmara seja pelo menos igual à diferença de pressões entre a dita subcâmara e o seu meio ambiente. Caso contrário, existe um risco de descolamento da banda do rolo. Para se evitar este problema, convém aplicar à banda uma tracção suficiente para compensar a diferença de pressão existente entre duas subcâmaras consecutivas.

[0011] Para a industrialização no caso de um movimento contínuo, tem de se resolver um certo número de problemas do estado da técnica. Antes de mais, coloca-se o problema da manutenção da ferramenta. Deve poder enfiar-se .facilmente a banda na câmara de estanqueidade. Além disso, o caixão que constituí a câmara de vácuo tem uma altura limitada e, por conseguinte, uma fraca acessibilidade. Segundo o estado da técnica actual, convém, por exemplo para controlar o estado da superfície dos rolos, desmontar completamente a câmara. Um outro problema que existe está ligado às perdas de vácuo associadas às fugas presentes na câmara de estanqueidade, o que afecta os desempenhos da bombagem. Daí resulta um consumo eléctrico significativo e 4 um investimento pesado em equipamento de bombagem.

[0012] Por definição, o baixo nível ou a ausência de permutas térmicas, na parte do caixão sob vácuo, não implica qualquer dilatação dos rolos do lado sob vácuo. Com efeito, o simples contacto de rugosidade é insuficiente para assegurar a condução térmica entre a banda quente e os rolos situados no lado sob vácuo. Pelo contrário, produz-se uma dilatação dos rolos do lado ao ar, através de troca térmica que, eventualmente, se propaga ao invólucro externo do caixão. Esta dilatação dos rolos ao longo do seu comprimento aumenta o risco de estes griparem por contacto com as paredes laterais da câmara. Com efeito, a deformação não é seguida pela parte externa do caixão situada no lado ao ar, na medida em que esta é solidária à parte situada no lado sob vácuo, a qual não se dilata.

Objectivos da invenção [0013] A presente invenção visa fornecer uma câmara de estanqueidade de entrada/saída, para uma linha de depósito a vácuo sobre um produto plano, que permite ultrapassar os inconvenientes do estado da técnica.

[0014] A invenção visa, em particular, fornecer uma câmara de estanqueidade que possa ser utilizada numa linha contínua de depósito a vácuo num produto plano metálico, tal como uma banda de aço ao carbono ou inoxidável.

[0015] A invenção tem como objectivo complementar fornecer uma câmara de estanqueidade de manutenção facilitada (enfiamento da banda, acesso aos rolos, etc.).

[0016] A invenção visa ainda fornecer uma câmara de estanqueidade que permita obter melhores desempenhos de bombagem, reduzindo o respectivo consumo eiéctrico e minimizando os equipamentos necessários.

[0017] A invenção visa adicionalmente prevenir o risco 5 de os rolos griparem, devido à dilatação das peças metálicas parcialmente sob vácuo.

[0018] Finalmente, a invenção visa prevenir o desgaste preferencial dos rolos dotados de um revestimento adicional em borracha.

Principais elementos caracteristieos da invenção [0019] Um primeiro objectivo da presente invenção respeita a uma câmara de estanqueidade para uma câmara de depósito a vácuo numa banda preferencialmente metálica e em movimento contínuo, que apresenta uma tampa inferior e uma tampa superior amovíveis, compreendendo uma pluralidade de pares de rolos metálicos entre os quais passa a banda e que são mantidos num berço fixo à tampa em frente com um espaço que define uma primeira fuga, definindo quaisquer dois pares de rolos sucessivos uma subcâmara mantida a uma pressão determinada, inferior à pressão atmosférica, por um grupo de bombagem ligado à dita câmara, caracterizada por: - os rolos serem montados em chumaceiras solidárias às ditas tampas e serem igualmente amovíveis; os rolos de um mesmo par terem os seus eixos dispostos num mesmo plano vertical e terem diâmetros diferentes, sendo a posição do rolo com menor diâmetro alternadamente alta/baixa, quando se passa de um determinado par de rolos para o par adjacente; os berços de manutenção de dois rolos de um mesmo par apresentarem um prolongamento lateral em direcção ao centro cujo espaçamento em relação à superfície lateral dos ditos rolos define uma segunda fuga.

[0020] Segundo uma forma de concretização preferencial da invenção, os rolos de diâmetro mais pequeno são revestidos com uma certa espessura de borracha ou de elastómero. 6 [0021] Vantajosamente, os rolos com maior diâmetro são rolos cuja superfície de contacto com a banda é metálica e define a linha de passagem da banda.

[0022] Segundo um modo de concretização ainda mais preferencial, dois rolos de um mesmo par estão desalinhados na direcção transversal em relação ao movimento da banda, de tal forma que, lateralmente, de cada lado da câmara de estanqueidade, um dos rolos fica saliente em relação ao outro rolo.

[0023] De uma forma particularmente vantajosa, a estanqueidade de cada subcâmara da câmara de estanqueidade é assegurada entre a banda e o corpo dos dois rolos por uma pré-compressão do rolo revestido por borracha sobre o rolo de superfície metálica, que permite simultaneamente a passagem da banda e o esmagamento da borracha ou do elastómero à volta da banda.

[0024] Ainda vantajosamente, o ângulo da mudança de direcção da banda é determinado pela razão entre os diâmetros dos rolos de um mesmo par e é inferior a 10°.

[0025] Uma vantagem essencial da invenção é a de permitir que a pressão mais baixa que pode reinar numa subcâmara seja inferior a 1CT4 mbar, de preferência a 10~5 mbar.

[0026] De preferência, o espaçamento ou a folga que caracteriza a primeira fuga é função da largura máxima da banda, enquanto que o que caracteriza a segunda fuga é essencialmente constante e inferior a 0,3 mm, de preferência a 0,2 mm.

[0027] Um segundo objecto da presente invenção respeita a uma instalação do tipo linha de depósito a vácuo de uma camada fina metálica ou orgânica num produto metalúrgico ou siderúrgico plano em movimento a uma velocidade de pelo menos lOm/min, de preferência uma banda de aço ao carbono ou inoxidável, compreendendo uma câmara de estanqueidade à entrada e/ou à saída tal como acima descrita. 7

Breve descrição das figuras [0028] A figura 1, já acima mencionada, representa uma vista em corte de uma câmara de estanqueidade para uma câmara de depósito a vácuo, segundo o estado da técnica.

[0029] A figura 2 representa uma vista em corte vertical e longitudinal de uma câmara de estanqueidade para uma câmara de depósito a vácuo, segundo um modo de concretização preferencial da invenção. A figura 2 mostra igualmente as duas tampas escamotáveis.

[0030] A figura 3 representa uma vista de cima da câmara de estanqueidade para câmara de depósito a vácuo, da figura 2.

[0031] A figura 4 representa uma vista em corte vertical e transversal da câmara de estanqueidade da figura 2.

Descrição de um modo de concretização preferencial da invenção [0032] As figuras 2 e 3 representam um exemplo de câmara de estanqueidade de entrada/saida para câmara de depósito a vácuo, segundo a presente invenção. A banda metálica 1 penetra na câmara de estanqueidade pela esquerda e sai dela pela direita. No caso em apreço, a câmara 5 compreende 4 pares de rolos frente a frente 10,10', 11,11', ... entre os quais se enfia a banda. Os ditos pares de rolos delimitam as subcâmaras 20, 21, 22, ... em cada uma das quais reinam pressões diferentes, que, por exemplo, para uma câmara de estanqueidade de entrada, vão decrescendo sucessivamente. No caso de uma câmara de estanqueidade de saída, ocorre a situação inversa.

[0033] Segundo a invenção, a fim de assegurar a manutenção da câmara e o acesso aos rolos, prevê-se que as chumaceiras 30, 30',... dos rolos sejam escamoteáveis e 8 solidárias à tampa inferior 6 ou superior 7 da câmara, consoante a posição baixa ou alta, respectivamente, do rolo considerado. Prevê-se igualmente que se possa afastar suficientemente num plano vertical as duas tampas 6 e 7, por meio de macacos (não representados). Assim, aquando de uma operação de manutenção, pode-se facilmente aceder aos rolos ou às chumaceiras. Uma outra vantagem reside na facilidade de enfiamento da banda.

[0034] Um certo número de elementos foram concebidos para melhorar a estanqueidade da câmara ao nível de cada par de rolos.

[0035] Antes de mais, o rolo de menor diâmetro 10', 11', 12', ... está munido, pelo menos em toda a sua superfície de contacto, de uma cobertura em borracha ou elastómero. Assim, para cada par de rolos, o rolo metálico determina a linha de passagem da banda, enquanto que a posição do rolo coberto de borracha é ajustada inicialmente para que este faça suficiente pressão sobre o rolo metálico correspondente, deformando-se ao nível da borracha, para tomar o perfil da banda (ver figura 4) . Assim, graças ao esmagamento da banda entre a borracha e o rolo metálico nu, a estanqueidade é assegurada na superfície da banda, a toda a sua largura, e ao nivel das partes laterais da banda.

[0036] Vantajosamente, pode prever-se que os rolos 10, 10' , ... apresentem diâmetros diferentes alternadamente de cada lado da banda 1 (por exemplo 300 e 250 mm, respectivamente). Assim, a banda adopta um caminho não rectilíneo (linha de passagem quebrada). Concentrando-se o desgaste sobre o ângulo de contacto maior, minimiza-se o desgaste do rolo coberto com borracha. No entanto, pelo facto de os rolos estarem alinhados aos pares e de a banda estar pressionada entre eles, beneficia-se da vantagem de deixar de ter de haver preocupação com a limitação do ΔΡ entre a atmosfera e a primeira subcâmara de vácuo, o que 9 permite bombear mais nesta. Ademais, a tracção exercida na banda não é critica para a manutenção da estanqueidade das diferentes subcâmaras de vácuo ao nivel da banda.

[0037] Além disso, os rolos são mantidos, do lado da tampa 6, 7 que lhes estiver defronte, num berço 40, 40', 41, 41' , ... Esta disposição permite minimizar a fuga, dependendo, entre outros, da folga entre o berço e o rolo, como se explicará mais adiante.

[0038] Com efeito, segundo a invenção, os problemas de fuga e de dilatação térmica ao nivel das paredes laterais encontram-se resolvidos: por um lado, ao prolongar-se lateralmente os berços superiores (40', ...) e inferiores (40, ...) dos rolos, através de uma parte revirada em direcção ao centro (9, 9'), tal como representado na figura 4; e, por outro lado, ao desfasar-se os rolos de cada par (10,10'; ...) um em relação ao outro ao longo da largura da câmara.

[0039] Assim, consoante a face lateral, cada um dos dois rolos fica saliente em relação ao outro rolo e vice-versa. Esta disposição permite o posicionamento do berço modificado (40, 40', ...) tal como acima descrito. Deve notar-se que devido à sua construção, o berço modificado não se encontra transversalmente do mesmo lado para os dois rolos. Em cada rolo, a chumaceira correspondente ao berço modificado tem uma dupla função: absorve a dilatação térmica do cilindro considerado; - mantém uma folga lateral constante, isto é, independente da dita dilatação, ou, enunciado de modo equivalente, independente do comprimento efectivo dos rolos. A fuga lateral, isto é, situada ao longo da superfície lateral do rolo é, portanto, independente da dilatação térmica. A estanqueidade deixa de ser feita sobre o flanco, mas sim sobre o corpo do rolo.

[0040] Para os regimes de escoamento laminar e 10 molecular, convém alongar o mais possível o caminho do gás ao nível da câmara. Em regime molecular, as bombas devem estar o mais perto possível da fonte e as secções 8 devem ser o mais significativas possível (figuras 3 e 4).

[0041] As características de melhoramento da câmara de estanqueidade para câmara de depósito a vácuo, segundo a invenção, apresentam, portanto, as seguintes vantagens: a manutenção torna-se mais facilitada e menos dispendiosa graças à utilização de conjuntos de rolos escamoteáveis; os desempenhos de bombagem são melhorados e, por conseguinte, o consumo de energia eléctrica e os investimentos em equipamento são reduzidos, devido ao melhoramento da estanqueidade (desfasamento dos rolos de um mesmo par, borracha); os problemas da metálicas devidos resolvidos pela deformação dos rolos cobertos com dilatação diferencial das peças à sua colocação sob vácuo são adopção de berços modificados configurados como de tomadas que envolvem a chumaceira e se prolongam sob a forma de uma manga recobrindo parcialmente o corpo, assim como pelo desfasamento dos rolos; a adopção de diferentes diâmetros para os rolos permite favorecer o desgaste do rolo metálico e minimizar o do polímero.

Porto, 28 de Setembro de 2006

Claims (10)

1 REIVINDICAÇÕES 1 - Câmara de estanqueídade (5) para uma câmara de depósito a vácuo numa banda (1), de preferência metálica e em movimento continuo, que apresenta uma tampa inferior (6) e uma tampa superior (7) amovíveis, compreendendo uma pluralidade de pares de rolos metálicos (10,10'; 11,11';...) entre os quais passa a banda (1) e que são mantidos num berço (40,40'; 41,41';...) fixo à tampa (6, 7) em frente com um espaço que define uma primeira fuga, definindo quaisquer dois pares de rolos sucessivos uma subcâmara (20, 21, 22,...) mantida a uma pressão determinada, inferior à pressão atmosférica, por um grupo de bombagem (3) ligado à dita câmara, caracterizada por: - os rolos serem montados em chumaceiras (30, 30',...) solidárias às ditas tampas (6, 7) e serem igualmente amovíveis; - os rolos de um mesmo par terem os seus eixos dispostos num mesmo plano vertical e terem diâmetros diferentes, sendo a posição do rolo com menor diâmetro (10', 11',...) alternadamente aita/baíxa, quando se passa de um determinado par de rolos para o par adjacente; - os berços (40,40'; 41,41';...) de manutenção de dois rolos de um mesmo par apresentarem um prolongamento lateral (9,9') em direcção ao centro cujo espaçamento em relação à superfície lateral dos ditos rolos define uma segunda fuga.

2 - Câmara de estanqueídade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os rolos de diâmetro mais pequeno (10', 11', . . .) serem revestidos com uma certa 2 espessura de borracha ou de elastómero.

3 - Câmara de estanqueidade de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por os rolos com maior diâmetro (10, 11,...)serem rolos cuja superfície de contacto com a banda (1) é metálica e define a linha de passagem da banda.

4 - Câmara de estanqueidade de acordo com uma qualquer das reivindicações 2 e 3, caracterizada por dois rolos de um mesmo par estarem desalinhados na direcção transversal em relação ao movimento da banda, de tal forma que, lateralmente, de cada lado da câmara de estanqueidade, um dos rolos fica saliente em. relação ao outro rolo.

5 - Câmara de estanqueidade de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por a estanqueidade de cada subcâmara da câmara de estanqueidade ser assegurada entre a banda e o corpo dos dois rolos por uma pré-compressão do rolo revestido por borracha sobre o rolo de superfície metálica, que permite simultaneamente a passagem da banda e o esmagamento da borracha ou do elastómero à volta da banda.

6 - Câmara de estanqueidade de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por o ângulo da mudança de direcção da banda ser determinado pela razão entre os diâmetros dos rolos de um mesmo par e ser inferior a 10°.

7 - Câmara de estanqueidade de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a pressão mais baixa que pode reinar numa subcâmara (20, 21, 22,...) ser inferior a 10~4 mbar, de 3 preferência a 10~5 rabar.

8 - Câmara de estanqueidade de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por o espaçamento que caracteriza a primeira fuga ser função da largura máxima da banda.

9 - Câmara de estanqueidade de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por o espaçamento que caracteriza a segunda fuga ser essencialmente constante e inferior a 0,3 mm, de preferência a 0,2 mm.

10 - Instalação do tipo linha de depósito a vácuo de uma camada fina metálica ou orgânica num produto metalúrgico ou siderúrgico plano em movimento a uma velocidade de pelo menos lOm/min, de preferência uma banda de aço ao carbono ou inoxidável, compreendendo uma câmara de estanqueidade (5), à entrada e/ou à saída, de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores. Porto, 28 de Setembro de 2006