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Patent Searching and Data


Title:
VACUUM CHAMBER AND METHOD FOR PRODUCING A VACUUM CHAMBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/149315
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vacuum chamber or part of a vacuum chamber comprising multiple components, in particular chamber walls and connection flanges, which form the vacuum chamber. The invention also relates to a method for producing the vacuum chamber and to methods for providing the vacuum chamber. The aim of the invention consists in disclosing a vacuum chamber which can be produced in an inexpensive manner and a method for producing the vacuum chamber. This is achieved by a vacuum chamber which has an adhesive connection that connects at least two components of the vacuum chamber.

Inventors:
MÜLLER ANDREAS (DE)
WÜSTRICH MICHAEL (DE)
ANSORGE ERIK (DE)
Application Number:
PCT/DE2019/100087
Publication Date:
August 08, 2019
Filing Date:
January 28, 2019
Export Citation:
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Assignee:
MEYER BURGER GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
B01J3/00; B01J3/03; H01J37/32
Foreign References:
EP2399273A12011-12-28
DE102015215413A12017-02-16
DE3104118A11982-09-02
US5853176A1998-12-29
JPH05103972A1993-04-27
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') mit mehren die

Vakuumkammer (1, 1') ausbildenden Komponenten, insbesondere Kammerwänden (2) und/oder wenigstens einem Anschlussflansch (3),

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vakuumkammer (1, 1') eine wenigstens zwei Komponenten der Vakuumkammer (1, 1') verbindende Klebverbindung (4) aufweist.

2. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktflächen an der Klebverbindung (4) mit einer solchen Ausrichtung oder Abstufung oder Kombination von Ausrichtung und Abstufung und mit einer solchen Dicke der Komponenten, insbesondere der Kammerwände (2) konstruiert sind, dass alle auf die Klebefläche einwirkenden Kräfte, nämlich Druckkräfte (Fn), Scherkräfte (Fs) und Schälkräfte und sonstige Kräfte unter für den Kleber kritische Grenzwerte begrenzt sind.

3. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an Klebverbindungen (4) der Kammer auftretenden Schälkräfte alle minimiert sind.

4. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktflächen an der Klebverbindung (4) so konstruiert sind, dass die größten auf die Klebverbindung (4) einwirkenden Kräfte normale Druckkräfte (Fn) sind oder dass die auf wenigstens einen Stufenabschnitt einer stufenförmigen Klebverbindung (4) normal einwirkenden Druckkräfte (Fn) maximiert und dadurch andere auf die Klebverbindung (4) einwirkende Kräfte, insbesondere Schälkräfte und Scherkräfte (Fs) minimiert sind.

5. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen eine Rauheit kleiner oder gleich Rz 40 und größer oder gleich Rz 16 besitzen.

6. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verklebten Komponenten aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen, insbesondere aus Stahl und/oder aus Aluminium.

7. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kleber ein

Zweikomponenten-Epoxidharzkleber verwendet ist.

8. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber Additive enthält, die die chemischen, mechanischen oder elektrischen Eigenschaften des Klebers oder die Vakuumtauglichkeit beeinflussen.

9. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Klebverbindung im Wesentlichen von einer an atmosphärischem Druck vorgesehenen Außenseite der Vakuumkammer (1, 1') bis zu einer bei Vakuumdruck vorgesehenen Innenseite der jeweiligen Komponente der Vakuumkammer (1, 1') erstreckt.

10. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebverbindung (4) zur Ausbildung eines Kühlkanals (5) eingesetzt ist, indem die Klebverbindung (4) eine Nut- Abdeckung (6) zum Verschließen einer Nut am Rand der Nut befestigt oder indem ein Kühlschlauch (7) in eine Nut eingepresst und/oder verklebt wird oder indem die

Klebverbindung (4) ein offenes Hohlprofil (8) auf einer Fläche befestigt.

11. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (1, 1') mehrere gleiche, miteinander verklebte Systembausteine eines Vakuumkammer-Systems aufweist.

12. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeverbindung (4) in einem Spalt ausgebildet ist, wobei der Spalt insbesondere durch Abstandshalter, Passstifte, Schrauben oder dergleichen auf eine Spaltbreite von 0,1 bis 0,3 mm eingestellt ist.

13. Vakuumkammer (1, 1') oder Teil einer Vakuumkammer (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer einen Rahmen und wenigstens eine auf den Rahmen aufgeklebte Kammerwand aufweisen und/oder dass auf eine Kante oder Ecke mit wenigstens einer Klebverbindung ein Winkelelement oder ein Eckelement aufgeklebt ist.

14. Verfahren zur Herstellung einer Vakuumkammer (1, 1') oder eines Teiles einer

Vakuumkammer (1, 1'), dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (1, 1') Eigenschaften nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist und durch Verkleben von wenigstens zwei Komponenten unter Ausbildung wenigstens einer Klebverbindung (4) hergestellt wird.

15. Verfahren zur Aufbereitung einer Vakuumkammer (1, 1'), dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (1, 1') Eigenschaften nach wenigstens einem der Ansprüche 1- 13 aufweist und das Verfahren einen Verfahrensteilschritt des Lösens der Klebverbindung (4) durch Aufheizen derselben aufweist, und/oder das Verfahren einen

Verfahrensteilschritt des Wiederherstellens einer Klebverbindung (4) aufweist.

Description:
Vakuumkammer und Verfahren zur Herstellung einer Vakuumkammer

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumkammer oder einen Teil einer Vakuumkammer mit mehren die Vakuumkammer ausbildenden Komponenten, insbesondere Kammerwänden und Anschlussflanschen, ein Verfahren zur Herstellung der Vakuumkammer sowie ein Verfahren zur Aufbereitung der Vakuumkammer.

Vakuumkammern haben vielfältige Anwendungen in Forschung und Industrie. In den

Vakuumkammern kann ein Vakuum oder eine saubere Gasfüllung bereitgestellt werden, sodass dann innerhalb der Vakuumkammer beispielsweise ein Analyseverfahren oder ein Herstellungsverfahren ausgeführt werden kann.

Vakuumkammern werden im Stand der Technik teilweise aus einem Stück hergestellt. Beispielsweise wird aus einem Aluminiumblock durch Fräsen eine Vertiefung erzeugt, die später als

Kammervolumen einer Vakuumkammer dient. Ein Nachteil eines solchen Herstellungsverfahrens ist eine schlechte Ausnutzung des Rohmaterials. Für die Herstellung von großen Vakuumkammern mit Abmessungen größer als ein Meter werden entsprechend große und teure Portalfräsmaschinen benötigt. Aus einer begrenzten Verfügbarkeit solcher Fräsmaschinen können Lieferengpässe von Vakuumkammern bzw. gefrästen Teilen einer Vakuumkammer resultieren.

Zur Herstellung von Vakuumkammern werden im Stand der Technik teilweise Schweißverfahren eingesetzt, um einzelne Wände zu einer Kammer zu fügen oder um Rohre in Löchern von Wänden zu befestigen. Ein Nachteil beim Schweißen ist ein dabei entstehender Verzug der miteinander verschweißten Teile, der eine Nachbearbeitung erforderlich macht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht im Aufzeigen einer kostengünstig herstellbaren Vakuumkammer und eines Verfahrens zum Herstellen der Vakuumkammer.

Die Aufgabe wird durch eine Vakuumkammer gelöst, welche eine wenigstens zwei Komponenten der Vakuumkammer verbindende Klebverbindung aufweist. Die erfindungsgemäße Vakuumkammer weist also eine oder mehrere Klebverbindungen auf, mit denen beispielsweise mehrere einzelne Kammerwände zu einem offenen Kammerbehälter verbunden sind. Der offene Kammerbehälter ist von einem Kammerdeckel verschließbar, wobei aus einem Teil einer Vakuumkammer eine komplette Vakuumkammer ausgebildet wird. Eine Klebverbindung kann auch ein Rohr oder einen Flansch mit einer passenden Bohrung in einer Kammerwand verbinden. Die Klebverbindung wird unter Verwendung eines Klebers hergestellt. Dabei erfolgt das Aufbringen und Aushärten des Klebers oft bei so geringen Temperaturen, dass die miteinander verklebten Komponenten präzise positioniert werden und die Komponenten beim Fügen ihre Ausgangsform beibehalten und nicht verziehen. Im Gegensatz zu verschweißten Komponenten ist bei verklebten Komponenten weniger oder gar keine Nachbearbeitung erforderlich. Bei verschweißten Komponenten kann hingegen eine

Nachbearbeitung beispielsweise durch Richten, Fräsen oder Beizen erforderlich sein. Gegenüber der Fierstellung einer Vakuumkammer aus einem Metallblock wird für die Fierstellung der geklebten Vakuumkammer viel weniger Ausgangsmaterial benötigt. Die einzelnen Komponenten einer geklebten Vakuumkammer, beispielsweise fünf im Wesentlichen ebene untere Kammerwände einer quaderförmigen Vakuumkammer, sind einfach herstellbar. Einzelne Wände benötigen viel weniger Lagerraum als ganze Vakuumkammern. Die Komponenten der erfindungsgemäßen Vakuumkammern können in verschiedenen Größen hergestellt und raumsparend gelagert werden. Dadurch können erfindungsgemäße Vakuumkammern modular mit verschiedenen, klein abgestuften Rastermaßen gefertigt und angeboten werden. Wenn Aluminiumkomponenten verklebt statt verschraubt werden, dann kann durch die Klebverbindung auch das problematische Kriechen von Schraubverbindungen in Aluminium umgangen werden. Geklebte Kammern können mit einfachen und kostengünstigen Werkzeugen schnell hergestellt werden. Im Stand der Technik war der Einsatz von Klebern bei der Fierstellung von Vakuumkammern verboten, weil Kleber als nicht vakuumtauglich galten, beispielsweise weil Kunststoff-Klebern zu große Permeationsraten zugeschrieben wurden. Das Verbot war beispielsweise als eine von Konstrukteuren zu beachtende Designregel vorgegeben.

Durch die Verwendung geeigneter Kleber und geeignet konstruierte Klebflächen können

überraschenderweise doch ausreichend dichte Vakuumkammern hergestellt werden. Teilweise werden die Klebverbindungen auch zur Fierstellung einer Struktur, beispielsweise eines Kühlkanals an der Außenseite einer Kammerwand genutzt, dort ist die Vakuumdichtheit irrrelevant.

Die Kontaktflächen an der Klebverbindung können mit einer solchen Ausrichtung oder Abstufung oder Kombination von Ausrichtung und Abstufung und mit einer solchen Dicke der Komponenten, insbesondere der Kammerwände konstruiert sein, dass alle auf die Klebefläche einwirkenden Kräfte, insbesondere Druckkräfte Scherkräfte, Schälkräfte und sonstige Kräfte unter für den Kleber kritische Grenzwerte begrenzt sind. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindungen wird dabei durch den Umstand abgesichert, dass die auftretenden Kräfte zumindest zu einem wesentlichen Teil als

unproblematische Druckkräfte abgefangen werden, denn zulässige Grenzwerte für Druckkräfte des Klebers sind größer als Grenzwerte anderer Kräfte. Schälkräfte ziehen die verklebte Komponente von der Klebfläche weg, wobei Grenzwerte für zulässige Schälkräfte kleiner als die Grenzwerte der Druckkräfte sind. Folglich ist die Einhaltung kleiner auftretender Schälkräfte ein wichtiges konstruktives Ziel bei der Konstruktion der Klebfläche.

Die an Klebverbindungen der Kammer auftretenden Schälkräfte können minimiert sein. Die

Minimierung kann sowohl an einem Simulationsmodel als auch an realen Messwerten erfolgen.

Die Kontaktflächen an der Klebverbindung einer Vakuumkammer bzw. eines Teils davon können so konstruiert sein, dass die größten auf die Klebverbindung einwirkenden Kräfte Druckkräfte sind . Das bedeutet, dass Druckkräfte oder Druckkraftkomponenten auf die Klebeverbindung im Wesentlichen größer sind als andere Kräfte oder Kraftkomponenten. Typische auf Wände einer Vakuumkammer wirkende Kräfte sind atmosphärische Druckkräfte, die die Wände in Richtung des evakuierten Kammerinneren drücken. Die Klebflächen bzw. Teile der Klebflächen können dabei eine Ausrichtung haben, bei der die Kontaktflächen zusammengedrückt also auf Druck belastet werden.

Die Kontaktflächen an der Klebverbindung einer Vakuumkammer bzw. eines Teils davon können auch so konstruiert sein, dass die auf wenigstens einen Stufenabschnitt einer stufenförmigen

Klebverbindung einwirkenden Druckkräfte maximiert und dadurch andere auf die Klebverbindung einwirkende Kräfte, insbesondere Schälkräfte und Scherkräfte minimiert sind. Beispielsweise haben die Klebflächen eine Stufenform und wenigstens ein Abschnitt der Stufenform wird von

atmosphärischem Druck mit einer Druckkraft belastet. Es muss also oft nicht die gesamte Klebfläche so orientiert sein, dass die vorhandene Kraft als Druckkraft auf die Klebfläche wirkt, es genügt oft, wenn die Kraft an einem Abschnitt einer Stufenform als Druckkraft wirkt, um Scherkräfte und Schälkräfte an der Klebfläche hinreichend zu begrenzen.

Die Kontaktflächen an der Klebverbindung können eine Rauheit kleiner oder gleich Rz 40 und größer oder gleich Rz 16 besitzen. Die Rauheit gibt dem Klebstoff Halt. Positive Ergebnisse wurden mit einer Rauheit Rz 16 gemacht, bei der die mittlere Rautiefe in Richtung der Oberflächennormalen 16 pm beträgt. Diese Rauheit ist ein guter Kompromiss zwischen einer guten Haftung einerseits und einer vollständigen Füllung von Vertiefungen mit dem Kleber andererseits. Die Vermeidung von ungefüllen Hohlräumen an den Klebflächen ist zur Erreichung kleiner Leckraten wünschenswert. Die

Bestimmung anderer geeigneter, größerer oder kleinerer an den jeweiligen Kleber angepassten Rauheiten liegt im Ermessen eines Fachmanns.

Die miteinander verklebten Komponenten können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen, insbesondere aus Stahl und/oder aus Aluminium. Vakuumkammern werden in der Regel aus einem rostfreien Stahl oder aus Aluminium hergestellt. Es können Komponenten aus unterschiedlichen Materialien miteinander verklebt werden, beispielsweise mehrere

Stahlkomponenten oder mehrere Aluminiumkomponenten. Die erfindungsgemäße Vakuumkammer kann darüber hinaus aus verschiedenen Materialien bestehende, miteinander verklebte

Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann eine Aluminiumkammer eingeklebte Stahlflansche aufweisen.

Bei dem Kleber kann es sich um einen kommerziell angebotenen Zweikomponenten- Epoxidharzkleber handeln. Darüber hinaus können andere geeignete Kleber eingesetzt werden, sowohl andere Kunststoffkleber als auch andere Klebertypen, beispielsweise Keramikkleber. Weiter kann der Kleber Additive enthalten, die die chemischen, mechanischen oder elektrischen

Eigenschaften des Klebers beeinflussen. Beispielsweise können in den Kleber Metallpartikel eingebettet sein, um die elektrische Leitfähigkeit des Klebers zu erhöhen. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn in der Kammer ein elektromagnetische Wellen einsetzender Plasmaprozess durchgeführt wird. Bei einem solchen Prozess besteht an die Klebverbindung nicht nur die

Anforderung, vakuumdicht zu sein, sondern auch die Anforderung, die elektromagnetische Energie in der Kammer einzuschließen. Eine Maßnahme zur Erreichung dieses Ziels kann sein, dass die Länge der Klebverbindung entlang des Querschnitts länger als ein Viertel der Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Wellen ist. Die Leitfähigkeit des Klebers kann zur leitfähigen Verbindung einzelner Komponenten benutzt werden, sodass die elektrischen Potentiale an den einzelnen Komponenten der Vakuumkammer definiert sind.

Die Klebverbindung der erfindungsgemäßen Vakuumkammer oder eines Teils derselben erstreckt sich in einer Ausgestaltung der Erfindung im Wesentlichen von einer an atmosphärischem Druck vorgesehenen Außenseite der Vakuumkammer bis zu einer bei Vakuumdruck vorgesehenen Innenseite der Vakuumkammer. In diesem Fall erstreckt sich die Klebverbindung quer durch die gesamte Wand der Vakuumkammer und ist somit selbst ein Teil der Wand. Klebeverbindungen können auch komplett innerhalb einer Vakuumkammer angeordnet sein, beispielsweise um

Raumteiler-Wände innerhalb der Vakuumkammer zu befestigen.

In einer anderen Ausgestaltung ist die Klebverbindung der Vakuumkammer zur Ausbildung eines Kühlkanals eingesetzt, indem die Klebverbindung eine Nut-Abdeckung zum Verschließen einer Nut am Rand der Nut befestigt oder indem die Klebverbindung ein offenes Hohlprofil auf einer Fläche befestigt. Auch an anderen Vorrichtungen als Vakuumkammern kann an einer Komponente der Vorrichtung ein Kühlkanal durch Aufkleben eines Deckels auf eine Nut, durch Aufkleben eines Profils auf eine Fläche oder durch ein ähnliches Klebverfahren hergestellt sein.

Verschiedene Anwendungsfelder von Klebverbindungen können miteinander kombiniert werden. Die Herstellung von Kühlkanälen mit Klebverbindungen kann die Herstellung von Kühlkanälen durch Tieflochbohrungen in das Volumen von Kammerwänden ersetzen. Bei der Herstellung von

Kühlkanälen durch Fräsen einer Nut z.B. in eine Kammerwand und Verschließen der Nut durch eine aufgeklebte Nut-Abdeckung können verschiedene, beispielsweise mäanderförmige Geometrien präzise und mit geringen Kosten hergestellt werden. Ein Kühlkanal kann auch durch Einpressen und/oder Verkleben eines Kühlschlauches in eine Nut hergestellt sein. Dabei bewirkt die

Klebverbindung eine bessere mechanische Stabilität und einen besseren Wärmeübergang zwischen dem Kühlschlauch und den Rändern der Nut als bei einem nur eingepressten und nicht verklebten Kühlschlauch.

Eine erfindungsgemäße Vakuumkammer kann mehrere gleiche, miteinander verklebte

Systembausteine eines Vakuumkammer-Systems aufweisen. Die Vakuumkammer kann also aus einem Baukasten-System hergestellt sein, wobei innerhalb des Baukasten-Systems die Herstellung verschieden großer Vakuumkammern unter Verwendung verschieden vieler, gleich großer

Systembausteine vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine Prozesskammer mit sechs Plasmaquellen aus Systembausteinen zusammengesetzt werden, in denen jeweils zwei Plasmaquellen verbaubar sind.

Die Klebeverbindung kann in einem Spalt ausgebildet sein, wobei der Spalt insbesondere durch Abstandshalter, Passstifte, Schrauben oder dergleichen auf eine Spaltbreite von 0,1 bis 0,3 mm eingestellt ist. Der Spalt definiert dabei die Dicke des Klebers, welcher wiederum den Spalt zur Ausbildung der Klebverbindung auffüllt. Die der Breite des Spaltes entsprechende erhöhte Dicke des Klebers kann sowohl im Hinblick auf eine einfache Herstellbarkeit als auch auf die Zuverlässigkeit der Klebverbindung vorteilhaft sein.

Die Vakuumkammer kann einen Rahmen und wenigstens eine auf den Rahmen aufgeklebte

Kammerwand aufweisen. Geklebte Kammerwände müssen also nicht unmittelbar miteinander gefügt sein, es können auch andere Komponenten, insbesondere Rahmen, an der Verbindung zwischen zwei Kammerwänden oder an der Befestigung einer Kammerwand beteiligt sein. Auf eine Kante oder Ecke mit wenigstens einer Klebverbindung kann ein Winkelelement oder ein Eckelement aufgeklebt sein. Das Winkelelement oder das Eckelement kann dabei als eine mechanische Verstärkung dienen, welches die Belastbarkeit und Haltbarkeit der Vakuumkammer im Bereich der verstärkten Kante oder Ecke verbessert. Eine Vakuumkammer kann auch den Rahmen und das Winkelelement oder das Eckelement oder mehrere solche Komponenten aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer oder eines Teiles davon gelöst, wobei die Vakuumkammer durch Verkleben von wenigstens zwei Komponenten unter Ausbildung wenigstens einer Klebverbindung hergestellt wird.

Kleben ist ein kostengünstiges Fertigungsverfahren, das in anderen Technikbereichen wie dem Fahrzeugbau oder dem Flugzeugbau Einzug fand und dort wegen seiner Vorteile andere

Fügeverfahren ersetzt hat. Die vorliegende Erfindung bricht mit dem Vorurteil, dass geklebte Verbindungen für die Herstellung von Vakuumkammern unbrauchbar sind. Weiter wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Aufbereitung einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer gelöst, wobei das Verfahren einen Verfahrensteilschritt des Lösens der Klebverbindung durch Aufheizen derselben aufweist, und/oder das Verfahren einen Verfahrensteilschritt des

Wiederherstellens einer Klebverbindung aufweist. Klebverbindungen, beispielsweise solche, die unter Verwendung von Epoxidharzklebern hergestellt sind, können durch Erwärmung der

Klebverbindung über eine Erweichungstemperatur gelöst werden. Diese Eigenschaft von

Klebverbindungen kann genutzt werden, beispielsweise um eine geklebte schadhafte Komponente der Vakuumkammer, beispielswese einen beschädigten Flansch, durch eine unbeschädigte

Komponente auszutauschen und damit die Vakuumkammer zu reparieren.

Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden anhand von Figuren weiter veranschaulicht werden. Dabei zeigen

Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht einer Vakuumkammer,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Vakuumkammer,

Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt eines Teiles einer Vakuumkammer,

Fig. 4 eine dreidimensionale Ansicht einer Vakuumkammer mit Kühlkanälen,

Fig. 5 eine dreidimensionale Ansicht auf den Boden einer Vakuumkammer,

Fig. 6 den Querschnitt durch einen Kammerdeckel mit eingeklebtem Flansch und Fig. 7 verschiedene Varianten von Klebverbindungen. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vakuumkammer 1, bei der die unteren fünf Kammerwände 2 durch Klebverbindungen 4 miteinander verbunden sind. Die sechste Kammerwand, der lösbare Deckel 10, schließt die Vakuumkammer 1 unter Verwendung einer Dichtung. Mit Klebverbindungen 4 können nicht nur Kammerwände 2 miteinander verbunden werden, sondern auch andere

Komponenten, beispielsweise Anschlussflansche 3 an einer Kammerwand 2.

In Fig. 2 ist die Vakuumkammer von Fig. 1 schematisch ohne Anbaukomponenten bei

abgenommenem Deckel in einer Draufsicht auf die miteinander verklebten Seitenwände der Vakuumkammer 1 dargestellt. Die außen sichtbaren Kammerwände 2 weisen seitlich jeweils eine stufenförmig zu der benachbarten Kammerwand 2 komplementär geformte Klebfläche auf. Dort ist jeweils durch Einsatz eines Klebers eine Klebverbindung 4 ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Klebfläche jeweils einen stufenförmigen Verlauf. Bei einer

Krafteinwirkung von atmosphärischem Luftdruck auf die Kammerwände 2 werden ein oder zwei Abschnitte der Stufenform bzw. der Treppenform durch Druckkräfte belastet, diese überwiegen die Schälkräfte auf die Klebverbindung 4. Schälkräfte werden durch die konstruktive Ausbildung der Klebeflächen so gering wie möglich gehalten.

Fig. 3 zeigt die geöffnete Vakuumkammer 1 schematisch in einem vertikalen Querschnitt. In dieser Ansicht ist die stufenförmige Form der Klebflächen 4 zwischen der Bodenplatte und den

Seitenwänden der Vakuumkammer 1 ersichtlich. Die jeweils zwei horizontalen Abschnitte der Stufenform dieser Klebflächen werden durch die Gewichtskräfte der Seitenwände mit Druckkräften belastet. Der atmosphärische Außendruck drückt die Seitenwände gegen den mittleren vertikalen Abschnitt der stufenförmigen Klebfläche. Insgesamt werden diese Klebflächen folglich hauptsächlich mit Druckkräften belastet.

Fig. 4 veranschaulicht schematisch weitere Anwendungen von Klebverbindungen 4. Bei der erfindungsgemäßen Vakuumkammer 1' sind nicht nur die Seitenwände und die Bodenplatte miteinander verklebt. Zusätzlich weist der Deckel 10 der Vakuumkammer 1' einen Kühlkanal 5 auf, welcher durch Aufkleben einer Nut-Abdeckung 6 auf eine Nut 7 hergestellt ist. In der vorn rechts dargestellten Seitenwand ist in die Nut 7 ein Kühlschlauch eingepresst. Im dargestellten

Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Kühlschlauch um einen Edelstahlwellschlauch, der beim Einpressen in die Nut plastisch deformiert wird. Flohlräume können durch Wärmeleitpaste oder einen wärmeleitenden Kleber ausgefüllt werden. An der anderen, vorn links dargestellten Seitenwand ist eine weitere Möglichkeit der Ausbildung von Kühl- bzw. Temperierkanälen veranschaulicht. An dieser Stelle ist ein Kühlkanal 5 durch Aufkleben von U-förmigen

Profilabschnitten eines offenen Hohlprofils 8 auf die planare Seitenwand hergestellt.

In Fig. 5 ist eine erfindungsgemäße Vakuumkammer von unten gezeigt, die im dargestellten

Ausführungsbeispiel Kühlkanäle 5 mit eingepressten Kühlschläuchen aufweist. Außerdem sind in dieser Ansicht an den Kammerboden angeklebte Füße 9 sichtbar.

Fig. 6 zeigt den Querschnitt durch den Deckel 10 einer Vakuumkammer 1, , in den ein Flansch 3 eingeklebt ist.

In Fig. 7 sind schematisch verschiedene Varianten von Klebverbindungen 4 zwischen Kammerwänden 2 sowie daran auftretende Kräfte F p , F n , F s dargestellt. Durch den Druckunterschied zwischen Normalduck außen und Vakuum innen in der Vakuumkammer 1 wirken auf die Kammerwände 2 Druckkräfte F p ein. Wenn die Klebeflächen, wie in Fig. 7 in der rechten oberen Ecke und in der rechten unteren Ecke dargestellt, stufenförmige Abschnitte aufweisen, dann wirken die Druckkräfte F p direkt als Normalkräfte F n auf die entsprechenden stufenförmigen Abschnitte ein, so wie es in der rechten unteren Ecke mit Kraftpfeilen der jeweiligen Druckkraft F p skizziert ist.

In der unteren linken Ecke ist die Klebverbindung schräg in einem Winkel von 45° zu den

Druckkräften F p und den Kammerwänden 2 ausgerichtet. Die Druckkräfte F p können hier jeweils in eine zur Klebefläche der Klebverbindung 4 senkrecht drückende Normalkraft F n und eine zur Klebefläche parallele Scherkraft F s zerlegt werden, wobei die Normalkraft F n als eine Druckkraft auf die Klebverbindung 4 wirkt. Zumindest ein Teil der auftretenden Kräfte F p wird durch die schräge Ausrichtung der Klebverbindung 4 relativ zur Kammerwand 2 als eine zur Klebfläche 4 normale Druckkraft F n abgefangen, sodass übrige Kräfte bzw. Kraftkomponenten, wie die hier dargestellten Scherkräfte F s unterhalb zulässiger Grenzwerte bleiben.

In der oben links dargestellten Ecke ist skizziert, dass der Winkel der Ausrichtung der Klebverbindung so optimiert kann, dass die von der oberen Kammerwand 2 und der kleineren linken Seitenwand 2 ausgehenden Scherkräfte F s gleich groß sind. An den Kräftedreiecken ist zu sehen, dass die größere Druckkraft F p von der oberen Kammerwand 2 dabei überwiegend als Normalkraft F n bzw. als zur Klebfläche normale Druckkraft abgefangen wird.

An stufenförmigen Klebeflächen kann die Länge der einzelnen Stufenabschnitte proportional zu den auftretenden Kräften ausgelegt sein, so wie es in der Ecke oben rechts in Fig. 7 skizziert ist. Neben den skizzierten einfachen Varianten von Klebverbindungen 4 sind im Ermessen eines Fachmanns auch ausgefeiltere Formen beispielsweise Nut- und Feder-Verbindungen und Flinterschneidungen möglich. In jedem Fall wirkt zumindest ein Teil der auftretenden Kräfte als eine normale Druckkraft F n auf die Klebverbindung 4 ein.

Die vorgestellten Optionen und Ausführungsbeispiele der Erfindung können im Ermessen eines Fachmanns auch anders, als hier explizit ausgeführt ist, miteinander kombiniert werden. Zufällig nacheinander beschriebene Merkmale dürfen nicht als zwingende Merkmalkombination

missverstanden werden.

Bezugszeichen

1, 1' Vakuumkammer

2 Kammerwand

3 Flansch

4 Klebverbindung

5 Kühlkanal

6 Nut-Abdeckung

7 in Nut eingepresster Kühlschlauch

8 offenes Hohlprofil

9 Fuß

10 Deckel

F p Druckkraft zwischen Atmosphäre und Vakuum

F n Normalkraft auf eine Klebverbindung

F s Scherkraft auf eine Klebverbindung