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Dokumentenidentifikation DE112005002148T5 02.08.2007
Titel Verfahren zum Transportieren von Objekten langer Länge durch eine Vakuumkammer und Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens
Anmelder Nikitina, Elena Evgenievna, St. Petersburg, RU
Erfinder Nikitina, Elena Evgenievna, St. Petersburg, RU
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 80336 München
DE-Aktenzeichen 112005002148
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 25.08.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/RU2005/000436
WO-Veröffentlichungsnummer 2006031151
WO-Veröffentlichungsdatum 23.03.2006
Date of publication of WO application in German translation 02.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.08.2007
IPC-Hauptklasse B21B 45/04(2006.01)A, F, I, 20050825, B, H, DE

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung betreffen die Vakuumtechnik, insbesondere die Technologie eines Abdichtens von Arbeitsräumen von Vakuumvorrichtungen und können zur Abdichtung des Eingangs in die Vakuumkammer wie auch zum Entfernen von Objekten langer Länge aus der Kammer ohne Aufheben des Vakuums am Ausgang verwendet werden.

Stand der Technik

Es sind Verfahren bekannt zum Einsetzen von Objekten in eine Vakuumkammer und Vorrichtungen zur Ausführung eines solchen Einsetzens (SU-Erfinderzertifikate Nr. 337447, 341877, 834244, 901356, 935141, 1113196, 1319391, 1482978, 1570863, 1695704, 1700843, 1749279; RU-Patente Nr. 2023747, 2023748, 2034095, 2076293, 2084556, 2135315, 150698; US-Patente Nr. 2983294, 3182176, 3959104; GB-Patente Nr. 948554, 2237762, 2239200; DE-Patente Nr. 1910952, 2214590, 2844434; FR-Patente Nr. 2496523, 2675719, 2664510; BE-Patent Nr. 753342; JP-Patente Nr. 5561318, 58238848; Maksimov L. Yu., Krivonos G.A., Environment friendly methods for cleaning metal in flow, Heavy Machine Building, 1997, Nr. 5, S. 35-36 (rus.); Litvinov V.K., Morozov L.P., A study of electrical characteristics of arc-plasmous process of round profile metal stripping, Advances of Higher Education, „Ferrous Metallurgy", 1982, No. 4 (rus.); Bulat V. E., Esterlis M.Kh., Stripping metallic objects from calx, oxide film and dirt by using an electric arc discharge in vakuum, Physics and Chemistry of Materials Processing, 1987, Nr. 3, S. 49–53 (rus.), etc.)

Von allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird das „Verfahren zum Vakuumbogen-Abziehen von Draht und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens" (RU-Patent Nr. 2181636, B21B 45/04, 2000) als dasjenige angesehen, das an das vorgeschlagene am ehesten erinnert, und ist daher als die nächstkommende Analogie ausgewählt worden.

Gemäß dem bekannten Verfahren wird das Abziehen des Drahts durch Abwickeln der Drahtspule, Zusammenschweißen der nacheinander eingeführten Drahtenden zum Leeren der Spulen, Einsetzen des Drahts in das Dichtungseingangssegment der Vakuumkammer, Bewegen des Drahts durch die Zone einer Vakuumbogenentladung zwischen der Elektrodenanordnung und dem Draht, und Entfernen des abgezogenen Drahts aus der Kammer ohne Aufheben des Vakuums durchgeführt.

All diese Vorgänge sind dazu vorgesehen, Rollrückstände (calx) und Rost von dem Stab bzw. der Stange und dem Draht abzuziehen (zu verarbeiten). Eine Technologie einer Wärmebehandlung durch Glühen oder Oberflächentemperieren in Vakuum ist kürzlich entworfen worden.

Heutige Verfahren zum Abdichten des Eingangs und des Ausgangs von Objekten (Produkten) langer Länge in und aus einer) Vakuumkammer arbeiten in der Praxis schlecht. Ihr Hauptnachteil ist eine kurze Arbeitsdauer aufgrund einer sehr hohen Rate eines Verbrauchs von Dichtungsmaterial, falls die Härte eines solchen Dichtungsmaterials geringer als diejenige von Oxiden und von Stangen- oder Drahtmaterial ist. Falls die Härte des Materials einer Dichtungseinheit höher als diejenige von Oxiden und der Stange oder des Drahts ist, treten Grat- bzw. Riefenbildung bzw. Festfressen auf, welche die Stange oder den Draht zerreissen und den Prozess des Drahtabziehens unterbrechen. In diesem Fall muss der Prozess des Draht- oder Stangenabziehens vollständig angehalten werden, um die beschädigten Dichtungseinheiten zu ersetzen oder den Bruch zu beseitigen, was zu einem zusätzlichen Verbrauch von Zeit und Material und demzufolge einem geringeren Ertrag an abgezogenem Draht oder an abgezogener Stange führt.

Im übrigen wird das bekannte Verfahren nur zur Verarbeitung von Draht in der Vakuumkammer verwendet, ermöglicht aber nicht die Beschickung und Entnahme anderer Formen von Objekten langer Länge wie etwa eines Metallbandes und anderer Arten aufgerollten Materials.

Es ist auch zu erwähnen, dass die Entwicklung von Dichtungseinheiten für Eingabe und Ausgabe von Objekten langer Länge in die und aus der Vakuumkammer eine komplizierte originär technische Aufgabe ist, deren Lösung die Auswahl von teurem Material hoher Qualität und geeigneter Verfahren zu deren Erhaltung bei Verwendung über lange Zeiträume betrifft.

Offenbarung der Erfindung

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Bereich von Möglichkeiten des Verfahrens auszuweiten und Eingabe und Ausgabe von Objekten langer Länge in die und aus der Vakuumkammer zu ermöglichen, die Effizienz ihrer Verarbeitung zu erhöhen und die Standzeit von Dichtungseinheiten auf der Grundlage dieses Verfahrens zur Verarbeitung von Objekten langer Länge zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst unter Verwendung eines solchen Verfahrens zum Transport von Objekten langer Länge durch die Vakuumkammer, welche den Transport des Objekts langer Länge durch die Eingangsdichtungseinheit, durch die Vakuumkammer, wie auch durch die Ausgangsdichtungseinheit umfasst. Der Unterschied zwischen der Erfindung und dem Prototypen besteht darin, dass den Eingangs- und Ausgangsdichtungseinheiten gemäß dem Verbrauch hiervon das monolithische Dichtungsmaterial unter einem Druck zugeführt wird, welcher ausreicht, um den Transport des Objektes langer Länge durch die Vakuumkammer ohne Aufheben des Vakuums zu ermöglichen. Abfallendes Dichtungsmaterial wird von der Oberfläche eines Objekts langer Länge wie auch von der Vakuumkammer und aus den Hohlräumen hinter der Eingangsdichtungskammer und vor der Ausgangsdichtungskammer entfernt; das Dichtungsmaterial wird gemäß dem Verbrauch hiervon wieder zugeführt.

Dichtungsmaterial wird vorab auf Partikel reduziert, welche die Größe eines Spalts zwischen dem zu transportierenden Objekt langer Länge und dem Körper der Dichtungseinheit übersteigen.

Die Härte des Dichtungsmaterials wird erhöht, bevor es in die Körper der Dichtungseinheiten befördert wird.

Das zu transportierende Objekt langer Länge wird geschmiert, bevor es in die Dichtungseinheiten eintritt.

Abfallendes Dichtungsmaterial wird mehrere Male wiederverwendet, nachdem es wiederaufbereitet wurde.

Die Vorrichtung zum Transportieren von Objekten langer Länge durch die Vakuumkammer weist eine Vakuumkammer, Vorrichtungen zur Verarbeitung des Objekts langer Länge innerhalb derselben, Eingangs- und Ausgangsdichtungseinheiten, und das System zum Transport von Objekten auf. Der Unterschied zwischen dem Prototypen und der Erfindung besteht in der Tatsache, dass die Erfindung zusätzlich mit Mechanismen zum Befördern des monolithischen Dichtungsmaterials in die Dichtungseinheiten unter einem Druck ausgestattet ist, welcher ausreicht, um den Transport des Objekts langer Länge durch die Dichtungseinheiten und die Vakuumskammer zu ermöglichen, ohne das Vakuum aufzuheben. Die Erfindung weist auch eine Vorrichtung zum Entfernen von abfallendem Dichtungsmaterial von der Oberfläche des Objekts langer Länge wie auch aus der Vakuumkammer und hinter der Eingangsdichtungseinheit und vor der Ausgangsdichtungseinheit auf, falls mehrere solcher Einheiten nacheinander an dem Eingang und dem Ausgang der Vakuumkammer verwendet werden.

Für den Zweck einer höheren Zuverlässigkeit und einer längeren Arbeitsdauer der Vorrichtung zur Vakuumbogenverarbeitung von Produkten langer Länge sind an dem Eingang und dem Ausgang mehrere Dichtungseinheiten nacheinander eingebaut. In diesem Fall sind die Spalte zwischen Dichtungseinheiten abgedichtet, und abfallendes Dichtungsmaterial wird konstant aus den Spalten zwischen den Dichtungseinheiten, von der Oberfläche des zu transportierenden Objekts langer Länge und aus der Vakuumkammer entfernt. Ein solches Dichtungsmaterial kann in Abhängigkeit von seinen Eigenschaften mehrfach wiederverwendet werden.

Das Dichtungsmaterial kann monolithisch (Schnur bzw. Strang, Platte, etc.) oder in der Form reduzierter Klumpen oder Fasern vorliegen, oder es kann ursprünglich gasförmig oder flüssig sein, aber vor Beförderung in den Körper einer Dichtungseinheit gehärtet werden (Physical Encyclopaedia, Moskau, Academic Publishing House „Comprehensive Russian Encyclopaedia", 1995, Seite 506), das heißt seine Härte wird mittels Kühlung, Polymerisation, Vulkanisierung oder Zusatz von Zusatzstoffen etc. erhöht, was in der Vorrichtung zur Erhöhung der Härte des Dichtungsmaterials durchgeführt wird.

Beschreibung der Ausführungsformen

Die Erfindung wird durch Figuren dargestellt, welche Aufbauschemata von Vorrichtungen zeigen, die das vorgeschlagene Verfahren von in die Vakuumkammer eingegebenen Objekten langer Länge verwirklichen: 1 zeigt das Schema einer Eingangsdichtungseinheit (die Ausgangseinheit ist ähnlich), die in die Vakuumkammer führt, in dem Fall einer Zufuhr monolithischen Dichtungsmaterials (Längsschnitt), 2 das gleiche Schema einer Dichtungseinheit (Querschnittsansicht aus B-B). 3 zeigt das Schema von Dichtungseinheiten in dem Fall einer Zufuhr granulierten Dichtungsmaterials (Längsschnitt), 4 zeigt das gleiche Schema im Querschnitt B-B. 5 zeigt das Schema einer Dichtungseinheit, in welcher das Dichtungsmaterial in plastischer bzw. pastöser oder flüssiger Form oder gasförmig zugeführt werden kann (Längsschnitt), und 6 zeigt das gleiche Schema im Querschnitt B-B.

Die Figuren zeigen die folgenden Bauteile:

1
Dichtungseinheitskörper
2
Verbrauchbares Dichtungsmaterial
3
Dichtungsmaterialzufuhrmechanismus
4
Dichtungsmaterialhärtungsvorrichtung
5
Vakuumkammer
6
Zu transportierendes Objekt (Draht, Band etc.)
7
Abfalldichtungsmaterialsammelvorrichtung
8
Abfall-Dichtungsmaterial
9
Vorrichtung zum Entfernen des Dichtungsmaterials von dem zu
transportierenden Objekt
10
Schleusenkammer zur Entfernung des abfallenden Dichtungsmaterials aus der Vakuumkammer
11
Zufuhrbehälter für granuliertes Dichtungsmaterial
12
Objektschmiereinheit
13
Dichtungsmaterialgranulierungsmechanismus
A
Spalt zwischen dem Objekt und dem Dichtungseinheitskörper
C
Zufuhr von plastischem, flüssigem oder gasförmigem Dichtungsmaterial

Ein transportierbares bzw. zu transportierendes Objekt 6 wird durch zwei (möglicherweise eine oder mehr) Eingangsdichtungseinheiten mit einem Körper 1 in eine Vakuumkammer 5 eingeführt. Ein Dichtungsmaterial 2 berührt das Objekt 6 mit der Hilfe eines Zufuhrmechanismus 3. Das Dichtungsmaterial 2, welches Spannkraft und Elastizität unter Druck aufweist, dichtet einen Spalt A zwischen dem Dichtungseinheitskörper und dem Objekt 6 ab, wenn es in die Vakuumkammer eintritt (aus der Vakuumkammer austritt), wodurch ein solches Dichtungsmaterial verhindert, dass freie Luft in die Vakuumkammer 5 eintritt. Während des Arbeitsprozesses wird das Dichtungsmaterial 2 verbraucht und mittels der Bewegung des Objekts in die Abfalldichtungsmaterialsammelvorrichtung 7 bewegt; in der Vakuumkammer wird abfallendes Dichtungsmaterial mittels einer Vorrichtung 9 von dem Objekt 6 entfernt und durch die Schleusenkammer 10 aus der Vakuumkammer herausgeführt. Um den Verschleiß des Dichtungsmaterials zu verringern, ist vor der Dichtungseinheit eine Objektschmiereinheit 12 eingebaut.

Bei dem Prozess eines Verbrauchs von Dichtungsmaterial 2 wird solches Material durch den Mechanismus 3 zusätzlich in die Dichtungseinheit 1 ge- bzw. befördert. Falls Dichtungsmaterial in der Form von Platten oder Schnüren bzw. Strängen vorliegt, werden neue Dichtungsmaterialeinheiten im Verlauf seines Verbrauchs angebracht.

Beim Verbrauch von granuliertem Dichtungsmaterial wird zusätzliches Material durch den Zufuhrmechanismus 3 in Zufuhrbehälter 11 befördert.

Plastisches, flüssiges oder gasförmiges Dichtungsmaterial läuft durch die Dichtungsmaterialhärtungsvorrichtung 4, um die Erfüllung seiner Abdichtungsfunktionen zu ermöglichen.

Die Möglichkeit und Effizienz des vorgeschlagenen Verfahrens zum Transportieren von Objekten langer Länge durch eine Vakuumkammer und der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens sind unter Verwendung experimenteller Einrichtungen der Kapitalgesellschaft „Klaster" (St. Petersburg, Russland) bestätigt worden. Es wurden zwei Vorrichtungen geprüft – eine zum Transportieren einer Stahlstange von 6,5 mm im Durchmesser durch eine Vakuumkammer, und die andere für ein Stahlband mit einem Profil von 200 × 2,5 mm. Beide Vorrichtungen wurden gemäß dem in 1 gezeigten Schema aufgebaut. Für die Stange wurde gegen Öl und Leichtbenzin beständiger Gummi in der Form eines Strangs von 20 mm im Durchmesser als das Dichtungsmaterial verwendet, während für das Stahlband öl- und leichtbenzinbeständiger Gummi in der gleichen Strangform wie auch in der Form von Gummiplatten von 200 × 20 mm im Profil verwendet wurde. An dem Eingang in die Vakuumkammer wurden sowohl die Stange als aus das Stahlband mit Vakuumöl geschmiert, bevor sie in die Dichtungseinheiten eintraten. Die Prüfungen bestätigten die hohe Effizienz des vorgeschlagenen Verfahrens zum Transportieren von Objekten langer Länge durch eine Vakuumkammer und der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. In der Vakuumkammer wurde ein Vakuum von 5,0 Pa für acht Stunden durch fortgesetzten Betrieb von Evakuierungssystemen (z. B. Vakuumpumpe und Verstärkerpumpe) aufrechterhalten. Es wurden 3,3 Tonnen der Stange und 4,9 Tonnen des Stahlbandes verarbeitet, was zu einem Verbrauch von nicht mehr als 100 g Dichtungsmaterial führte.

Somit erweitern das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung den Bereich technologischer Möglichkeiten im Vergleich zu den Prototypen und anderen technischen Lösungen ähnlichen Zwecks. Dies wird durch Transportieren nicht nur von Draht, sondern auch von anderen Objekten langer Länge durch die Vakuumkammer erreicht.

Im übrigen erhöhen die vorgeschlagenen technischen Lösungen den Ertrag der Verarbeitung von Objekten langer Länge, wie sie auch die Standzeit von Dichtungseinheiten signifikant erhöhen.

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft die Vakuumtechnik. Die Transportvorrichtung gemäß der Erfindung weist eine Vakuumkammer, Eingangs- und Ausgangsdichtungseinheiten, Transporteinrichtungen, einen Mechanismus zur Förderung eines verbrauchbaren Dichtungsmaterials zu den Dichtungseinheiten unter Druck, und eine Vorrichtung zum Entfernen von Abfall-Dichtungsmaterial von einem zu transportierenden Objekt außerhalb der Vakuumkammer, die hinter der Eingangs- und vor der Ausgangsdichtungseinheit angeordnet ist, auf. Das Transportverfahren gemäß der Erfindung besteht darin, dass das Dichtungsmaterial zu den Einheiten unter Druck zugeführt wird, wodurch es ermöglicht wird, ein Objekt langer Länge dichtend durch die Vakuumkammer zu transportieren, sowie darin, dass Abfall-Dichtungsmaterial von dem Objekt außerhalb der Vakuumkammer, aus den Räumen, die hinter der Eingangs- und vor der Ausgangsdichtungseinheit angeordnet sind, entfernt wird. Das Dichtungsmaterial wird gemäß seinem Verbrauch erneut zugeführt.


Anspruch[de]
Verfahren zum Transportieren von Objekten langer Länge durch eine Vakuumkammer einschließlich des Transports eines Objekts langer Länge durch eine Eingangsdichtungseinheit, eine Vakuumkammer und eine Ausgangsdichtungseinheit aus der Vakuumkammer,

dadurch gekennzeichnet, dass

das monolithische Dichtungsmaterial im Laufe seines Verbrauchs den Eingangs- und Ausgangsdichtungseinheiten unter einem Druck zugeführt wird, welcher den Transport eines Objekts langer Länge durch die Vakuumkammer ohne Aufhebung des Vakuums ermöglicht,

Abfall-Dichtungsmaterial von der Oberfläche des Objekts langer Länge, aus der Vakuumkammer, aus dem Hohlraum hinter der Eingangsdichtungseinheit und aus dem Hohlraum vor der Ausgangsdichtungseinheit entfernt wird, und

Dichtungsmaterial im Verlauf seines Verbrauchs ersetzt bzw. erneut zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmaterial vorab auf die Größe reduziert wird, welche den Spalt zwischen dem durch die Vakuumkammer zu transportierenden Objekt langer Länge und dem Dichtungseinheitskörper übersteigt. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des Dichtungsmaterials vor seiner Zufuhr an die Körper der Dichtungseinheiten erhöht wird. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt langer Länge vor Eintritt in die Dichtungseinheiten geschmiert wird. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfalldichtungsmaterial mehrfach wiederverwendet wird, nachdem es wiederaufbereitet wurde. Vorrichtung zum Transportieren von Objekten langer Länge durch eine Vakuumkammer, welche eine Vakuumkammer, Vorrichtungen zur Verarbeitung von Objekten langer Länge innerhalb derselben, Eingangs- und Ausgangsdichtungseinheiten und ein System zum Transportieren eines Objekts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Mechanismen zur Förderung monolithischen Dichtungsmaterials in die Dichtungseinheiten und unter einem Druck, der den Transport eines Objekts langer Länge durch die Dichtungseinheiten und die Vakuumkammer ohne Aufhebung des Vakuums ermöglicht, mit einer Vorrichtung zum Entfernen von Abfall-Dichtungsmaterial von der Oberfläche eines Objekts langer Länge, aus der Vakuumkammer, hinter der Eingangsdichtungseinheit und vor der Ausgangsdichtungseinheit, falls mehrere der Dichtungseinheiten nacheinander an dem Eingang und dem Ausgang der Vakuumkammer verwendet werden, ausgestattet ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Mechanismen zum Granulieren des Dichtungsmaterials, mit Behältern für seine Versorgung und mit Mechanismen zum Fördern des granulierten Dichtungsmaterials in die Dichtungseinheiten versehen ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Vorrichtung zum Erhöhen der Härte des Dichtungsmaterials versehen ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Vorrichtung zum Schmieren eines Objekts langer Länge vor seinem Eintritt in die Dichtungseinheiten versehen ist.






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