DE102010021240A1

DE102010021240A1 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung

Info

Publication number: DE102010021240A1
Application number: DE102010021240A
Authority: DE
Inventors: Dr. Jung Ulrich
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2011-11-24

Abstract

Vakuumpumpen weisen in einem Schöpfraum angeordnete Pumpelemente auf. An den Oberflächen der Pumpelemente sowie den Schöpfrauminnenwänden können sich Ablagerungen bilden, die aufwändig durch Reinigungsverfahren beseitigt werden müssen. Um die Reinigungszyklen verlängern zu können, sind die Oberflächen der Pumpelemente und/oder die Schöpfrauminnenwände oberflächenbehandelt. Hierzu wird der Schöpfraum der Vakuumpumpe mit einem Dispersionsmedium gespült.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Pumpelementen und/oder Schöpfrauminnenwänden einer Vakuumpumpe.
Mit Hilfe von Vakuumpumpen werden beispielsweise zur Durchführung von Beschichtungs-, Trocknungs- und Sinterprozessen Gase, insbesondere Luft, aus Beschichtungskammern oder dergleichen abgesaugt. Die abgesaugten Gase enthalten je nach Anwendung eine unterschiedliche Menge an Partikeln. Derartige Verschmutzungen lagern sich in dem Schöpfraum der Vakuumpumpe an der Innenseite des den Schöpfraum bildenden Gehäuses und/oder an den Pumpelementen ab. In derartigen Prozessen werden üblicherweise trockene Vakuumpumpen eingesetzt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Schraubenpumpen, Drehschieberpumpen, Wälzkolben-Pumpen oder entsprechend geeignete, insbesondere trockene Vakuumpumpen. Die Vakuumpumpen weisen stets einen Schöpfraum auf, in dem die Pumpelemente wie die Schrauben, die Schieber oder die Wälzkolben angeordnet sind.
Um Beschädigungen der Vakuumpumpe durch Verschmutzungen zu vermeiden ist es erforderlich, die Verunreinigungen im Schöpfraum zu entfernen. Hierzu ist es häufig erforderlich, die Pumpe zu demontieren und die Pumpelemente aus dem Schöpfraum zu entfernen, um die Verunreinigungen sodann mechanisch zu beseitigen. Eine derartige Reinigung der Vakuumpumpe ist zeit- und kostenintensiv. Ferner ist es erforderlich, den Prozess für einen längeren Zeitraum zu unterbrechen oder die zu reinigende Pumpe durch eine entsprechende Pumpe zu ersetzen. Dies setzt voraus, dass eine entsprechende Anzahl an Ersatzpumpen vorhanden ist, wodurch die Kosten des Herstellungsprozesses erhöht werden.
Ferner ist es bekannt, den Schöpfraum mittels einer Reinigungsflüssigkeit zu reinigen. Hierzu wird die Vakuumpumpe vom Prozess getrennt und eine geringe Menge an Reinigungsflüssigkeit dem Schöpfraum im Pumpbetrieb zugeführt. Aufgrund des in dem Schöpfraum herrschenden geringen Drucks erfolgt ein unmittelbares Verdampfen der Reinigungsflüssigkeit. Durch das Auftreten von Kavitation erfolgt ein Absprengen bzw. Entfernen der Verschmutzungen von der Innenwand des Schutzraums bzw. von Pumpelementen. Zur Durchführung dieses Reinigungsverfahrens ist es erforderlich, dass ein entsprechend geringer Druck im Schöpfraum herrscht. Da die zugeführte Reinigungsflüssigkeit den Spalt zwischen Innenwand und Pumpelement bzw. zwischen zwei Pumpelementen zumindest teilweise verschließt, steigt beim Zuführen der Reinigungsflüssigkeit die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe stark an. Dies ist selbst bei der Zufuhr geringer Mengen an Reinigungsflüssigkeit der Fall. Die erhöhte Leistungsaufnahme führt zu unerwünschten Belastungen des Stromnetzes und kann ferner Beschädigungen des Antriebsmotors der Vakuumpumpe hervorrufen. Ferner ist es erforderlich während des Spülvorgangs Gas zuzuführen.
Ferner ist es aus DE 10 2008 021 971.1 bekannt, bei einer Vakuumpumpe mindestens einen Schallgenerator vorzusehen um Schallwellen in den Schöpfraum einzukoppeln. Hierbei erfolgt die Einkopplung der Schallwellen in die zum Reinigen der Innenwände des Schöpfraums sowie Oberflächen der Pumpelemente in den Schöpfraum eingeleitete Reinigungsflüssigkeit. Die Schallwellen werden hierbei mittelbar oder unmittelbar in die Reinigungsflüssigkeit eingeleitet. Durch das Einkoppeln von Schallwellen in die Reinigungsflüssigkeit kommt es an Grenzübergängen zwischen der Reinigungsflüssigkeit und einem Fremdmaterial zur Ausbildung von Kavitäten, d. h. Hohlräumen aufgrund von Druckmaxima der Schallwellen. Verschmutzungen, die insbesondere an der Oberfläche der Pumpenelemente und/oder an der Innenwand des Schöpfraums anhaften, stellen ein derartiges Fremdmaterial dar. Aufgrund der auftretenden Druckmaxima fallen die mit Gas aus der Reinigungsflüssigkeit gefüllten Hohlräume implosionsartig zusammen. Hierdurch entstehen lokal höhere Drucke und höhere Temperaturen, sodass ein Entfernen des Fremdmaterials bewirkt wird.
Wenngleich durch vorstehend beschriebene Verfahren gute Reinigungsergebnisse der Oberflächen der Pumpelemente sowie der Innenwände von Schöpfräumen erzielt werden können, stellen diese Reinigungsverfahren stets eine Unterbrechung des Prozesses dar. Dies ist mit erheblichen Kosten verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zu schaffen, durch das die zeitlichen Abstände zwischen Reinigungszyklen verlängert werden können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Pumpelementen und/oder Schöpfrauminnenwänden von Vakuumpumpen gemäß Anspruch 1.
Erfindungsgemäß erfolgt ein Spülen des Schöpfraums mit einem Dispersionsmedium insbesondere einer Dispersionsflüssigkeit. Hierdurch ist es möglich, die Oberflächen der Pumpelemente und/oder die Schöpfrauminnenwände von Vakuumpumpen zu beschichten. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass ein vollständiges Beschichten der Oberflächen der Pumpelemente sowie der Schöpfrauminnenwand erfolgt. Durch ein derartiges Beschichten ist das Anlagern von Feststoffen während des Pumpenbetriebs verhindert oder zumindest verringert. Dies hat zur Folge, dass die Abstände zwischen Reinigungszyklen der Vakuumpumpe erheblich verlängert werden können.
Das Spülen erfolgt hierbei vorzugsweise durch Befüllen des gesamten Schöpfraums mit Dispersionsmedium. Das Dispersionsmedium verbleibt vorzugsweise über einen Einwirkungszeitraum innerhalb des Schöpfraums. Anschließend erfolgt ein Entleeren des Schöpfraums. Gegebenenfalls wird das Dispersionsmedium durch Drehen der Pumpelemente innerhalb des Schöpfraums bewegt, wobei insbesondere ein Pumpen des Dispersionsmediums innerhalb eines Kreislaufs erfolgen kann.
Vorzugsweise wird das Dispersionsmedium, insbesondere die Zusammensetzung des Dispersionsmediums, auf den Prozess abgestimmt, in dem die Vakuumpumpe eingesetzt wird. Hierdurch kann erzielt werden, dass insbesondere die Partikel des gepumpten Mediums, das zur Anlagerung, bzw. Anhaftung neigt, an den Oberflächen nicht oder zumindest schlechter anhaftet. Zum Beispiel können Anlagerungen von Diethylzink (DEZ) mit wässrigen Lösungen von Zitronensäure gelöst werden.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Dispersionsmediums, das Partikel aufweist, die sich an der Schöpfrauminnenwand und/oder der Oberfläche der Pumpelemente anlagert und somit eine Schutzschicht bildet. Die in dem Dispersionsmedium vorhandenen Partikel weisen vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von weniger als 2 μm insbesondere weniger als 1 μm auf.
Das Dispersionsmedium, insbesondere die in dem Dispersionsmedium enthaltenen Partikel, sind vorzugsweise chemisch nicht reaktiv. Beispielsweise kann das Dispersionsmedium Korund-Partikel aufweisen, die chemisch nicht reaktiv sind und eine hohe mechanische Härte aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, in dem Dispersionsmedium Glaspartikel mit niedriger Härte vorzusehen, um die abrasive Wirkung auf den Oberflächen des Schöpfraumes und/oder der Pumpelement zu beschränken. Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass das Dispersionsmedium Zinkoxid aufweist, wobei es sich bei dem Zinkoxid um kleine Partikel, sogenanntes Nano-Zinkoxid vorzugsweise mit einem mittleren Durchmesser von 100 nm bis 2 μm, vorzugsweise bis 1 μm, handelt.
Ein entsprechender Beschichtungsprozess kann unmittelbar vor dem ersten Einsatz der Vakuumpumpe erfolgen und hierbei in bevorzugter Ausführungsform auf das von der Vakuumpumpe zu pumpende Medium abgestimmt werden. Ferner ist es bevorzugt, den entsprechenden Beschichtungsschritt nach dem Reinigen der Vakuumpumpe durchzuführen. Vorzugsweise werden erfindungsgemäße Beschichtungsschritte nach jedem Reinigungszyklus durchgeführt.
In besonders bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei dem Dispersionsmedium somit um ein in flüssiger Phase vorliegendes Medium mit Feststoff- bzw. Pulvereinlagerungen. Hierbei entsteht in besonders bevorzugter Ausführungsform eine leicht zu reinigende Oberfläche, die vorzugsweise auch einen Selbstreinigungseffekt aufweist. Durch die erfindungsgemäße Veredelung der Oberflächen kann eine Wiederanlagerung von Feststoffen vermieden oder zumindest deutlich verlangsamt werden. Durch die entsprechende Verlängerung der Reinigungsintervalle können die Stillstandzeiten der Vakuumpumpe verringert werden. Dies stellt eine erhebliche Kosteneinsparung dar.
Besonders bevorzugt ist es, dass Dispersionsmedium Über eine Einwirkzeit von 10 Sekunden bis 5 Minuten einwirken zu lassen. Die hierbei herrschenden bevorzugten Temperaturen liegen in dem Bereich von Umgebungstemperatur bis 100°C. Ferner ist es bevorzugt, das Dispersionsmedium während der Einwirkzeit zu bewegen. Die Bewegung kann durch Antreiben der Pumpelemente erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008021971 [0005]

Claims

Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Pumpelementen und/oder Schöpfrauminnenwänden einer Vakuumpumpe, bei welchem der Schöpfraum mit einem Dispersionsmedium gespült wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Dispersionsmedium sich an die Schöpfrauminnenwände und/oder Oberflächen der Pumpelemente anlagernde, eine Schutzschicht bildende Partikel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Partikel einen mittleren Durchmesser von weniger als 2 μm, insbesondere weniger als 1 μm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, bei welchem das Dispersionsmedium Zinkoxid aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, bei welchem vor dem Spülen ein Reinigungsschritt erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, bei welchem das Dispersionsmedium, insbesondere die Zusammensetzung des Dispersionsmediums auf das von der Vakuumpumpe zu pumpende Medium im Produktionsprozess abgestimmt wird.