专利名称：用于等离子辅助地对管状构件的内侧进行涂覆的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过高频的磁场等离子辅助地对管状构件的内侧进行涂覆 的装置。
背景技术：
用于等离子辅助地对管状的构件的内侧或外侧进行涂覆的装置有DE199 59 845 Al和DE 103 53 540 Al。这里管状的构件或包围构件的保护管在开口的端部通过法兰封 闭，并且排空管状构件的内部或构件与保护管之间的中间空间。为此在两个法兰中的至少 一个法兰上连接一个或多个真空泵。该装置还具有一高频振荡回路。所述高频振荡回路装 备有一线圈，该线圈以其绕组包围管状的构件。绕组与构件同轴地在构件的外侧上延伸。通 过高频磁场线圈在管状的构件中产生等离子体。导入管状的构件中的涂覆材料通过等离子 辅助的化学反应发生转化。反应产物作为涂层沉积在管状的构件上。通过使线圈相对于管 状的构件移动或通过使构件相对于线圈移动，实现在所述构件的整个长度上涂覆。需要涂覆的管状的构件通常在其表面上具有不平度并且在其垂直于其纵轴线的 横截面上具有误差。对于由玻璃制成的构件特别是这种情况。即使这种不精确性处于对于 管状的构件的规定的制造公差的范围内，向已知的装置中安装这种管状的构件也是困难或 不可能的。已知装置的法兰具有与构件的横截面相匹配的容纳部和设置在容纳部上的密封 件。管状的构件的不精确性可能导致所述构件不能配合到法兰的容纳部中。此外，管状的 构件的不精确性还可能产生这样的后果，即所述构件尽管能够导入容纳部中，但其中不能 通过密封件实现充分的密封作用。在后一种情况下，即使在泵功率高时，也不能在管状的构 件中实现涂覆所需的最终压力。存在于管状的构件的内部的压力对通过等离子体沉积的涂 层的质量起很重要的作用。因此实现对于涂层规定的最终压力对于涂层的质量是起决定性 作用的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于通过高频磁场等离子体辅助地对管状的构件的 内侧进行涂覆的装置，这种装置即使在构件带有形状上的不精确性时使得可以容纳、保持、 定位和排空到规定的最终压力。所述目的通过具有权利要求1的特征的装置来实现。所述装置的特征在于，所述 装置装备有至少两个容纳体，这些容纳体在其端部上容纳和保持管状的构件，并相对于周 围环境密封管状的构件的内部。在容纳体上设置至少一个可充气的密封件，该密封件在膨 胀状态下相对于周围环境构成对容纳体和管状的构件之间的过渡部的密封。这里膨胀或鼓 起的密封件围绕管状的密封件的外侧和/或端侧布设并密封管状的构件和容纳体之间的 中间空间。所述密封件在膨胀状态下构成防止管状的构件的内部和周围环境之间不希望的 材料转移的阻隔部。在膨胀时，密封件与管状的构件的可能的不精确性、不均勻性或不平度 相适配并填满容纳体和构件之间的中间空间。在未膨胀的状态下，密封件的横截面减小。在这种状态下，密封件释放密封件和容纳体之间的中间空间，从而管状的构件能够简单、快速 并且不损坏地装入装置中和拆除。这两个容纳体在装入时被引导接近管状的构件的端部。两个容纳体中的每个容纳 体都具有一支承区域，所述支承区域构成用于管状的构件的一个端部的支座。所述容纳区 域例如可以是容纳元件的一个管状的区段，管状的构件从外面一起内侧贴靠在该区段上。 通过支座，两个容纳体承受管状的构件的重力并将构件保持在其位置中。在密封时，可充气 的密封件由于其强烈的立体的膨胀而将管状的构件挤压到容纳体上并且除了密封以外还 确保将构件稳定在其在容纳体上的位置中。由容纳体和可充气的密封件组成的组合由此不 仅实现了更好的密封，并且实现了稳固地保持所述管状的构件。所述可充气的密封件具有至少一个空腔。所述空腔连接在介质的输入部和导出部 上。在介质流入空腔时，可充气的密封件膨胀。在介质从空腔流出时，可充气的密封件重新 收缩。由于相对于已知的这种改进的、对管状的构件和容纳体之间的过渡部的密封，在 相同的泵功率下连接在至少一个容纳体上的真空泵实现明显更小的最终压力。此外在比已 知的装置中小的泵功率下实现规定的最终压力。在将管状的构件装入容纳体之后直至调整 到规定的最终压力所需要的时间明显比在已知的装置中短，这会使得处理时间缩短。由于 对规定的最终压力的可靠地调整，对于具有在制造公差之内的不均勻性的管状的构件，能 够实现高质量的并且可再现的涂覆。为了沿着整个管状的构件获得涂覆等离子体辅助的沉积，以其绕组包围构件的线 圈和构件相对于彼此运动。这种平移运动的速度是可控制的。以这种方式可以影响涂层的 层结构。利用所述装置可以对在两个端上敞开的管状的构件、对在一端敞开而在另一端封 闭的构件以及对在两端封闭的构件进行涂覆。对于在一侧和两侧敞开的构件，涂覆材料可 以通过两个容纳体中的一个导入构件的内部。对于在两侧封闭的构件，必须在封闭之前将 涂覆材料导入构件中。在本发明的一个优选的构型中，容纳体能够沿相反的方向移动地设置。这种移动 使得容纳体之间的距离放大和缩小。这用于装入和拆除管状的构件。为了装入，使容纳体 相互运动离开，从而在各容纳体之间调整到最大的距离。此时将构件导入容纳体之间，接着 使容纳体相向运动，直至各容纳体接触管状的构件。为了使各容纳体运动可以设置一驱动 装置。所述过程可以是自动化的。为此优选地设有一传感器，该传感器检测一容纳体和构 件之间的接触。一旦确认了这种接触，关闭驱动装置。如果两个容纳体在构件上就位，则通 过容纳体保持构件。接着，使可充气的密封件膨胀并相对于周围环境密封构件。接着通过 真空泵将管状的构件的内部排空到规定的最终压力。如果达到了规定的最终压力，则点燃 等离子体并将涂覆材料导入构件的内部，以便施加涂覆。在涂覆过程结束之后给构件通风， 使得可充气的密封件重新转换到其未膨胀的初始状态，并且使容纳体重新与构件隔开。接 着可以将构件从所述装置中取出。所述装置已经用于装入下面的构件。由于容纳体之间可 变的距离，可以将不同长度的管状的构件装入容纳体之间并用所述装置进行涂覆。根据本发明的另一个优选的实施形式，除了容纳体，所述装置还装备有支承装置， 各所述支承装置从下面构成用于管状的构件的支座。这些支承装置特别是对于长的构件确保在容纳体之间实现附加的支承。此外，所述支承装置还使得管状的构件的装入变得容易。 容纳体可以相互离开到这样的程度，即，在装入时各容纳体不接触所述构件。将所述构件放 置在支承装置上，并使容纳体朝构件运动，由此容纳体的距离缩小，直至容纳体容纳所述构 件。构件的拆除相反地进行。由此只需要在涂覆之前将构件放置到支承装置上并在涂覆结 束之后将构件从支承装置上取下。其余所有的步骤可以自动地进行。这简化了涂覆工艺。 对使用者没有提出特别的要求。可再现性得到提高。根据本发明的另一个实施形式，支承装置具有U形的保持元件。所述保持元件向 上敞开。在一个或多个支承装置上设置至少两个这样的保持装置，从而稳定地保持构件。根据本发明的另一个实施形式，支承装置的高度是可调的。由此支承装置可以与 具有不同直径的不同构件相匹配。根据本发明的另一个实施形式，可充气的密封件在膨胀的状态下相对于容纳体的 纵轴线沿轴向方向具有一定的膨胀。由此所述密封件从外面压在管状的构件上，所述构件 可以从内侧由容纳体支承和保持。根据本发明的另一个优选的实施形式，容纳体分别具有一个管状的延长段，所述 延长段在构件的端部上形成用于管状构件的内侧的支座。所述管状的延长段和构件在延长 段的一部分上或整个长度上相搭接。这种搭接用于确保使构件稳定。管状的延长段还具有 这样的优点，它不会影响规定的最终压力的调整，因为它不具有向内突出的、可能对流动产 生不利影响的元件。管状的延长段特别好地与向内膨胀的、可充气的密封件共同作用。密 封件在膨胀状态下将所述构件挤压到管状的延长段上。根据本发明的另一个优选的实施形式，管状的延长段在其内侧上限定一圆柱形的 空腔。这里管状的延长段的壁厚在朝向另一个容纳体的端部上小于背向所述另一个容纳体 的端部。这使得构件套装在容纳体上变得容易，或反之亦然，因为管状的延长段的外直径在 朝向所述另一个容纳体的一侧较小。根据本发明的另一个优选的实施形式，各容纳体装备有径向向外突出的区段。所 述区段构成用于管状的构件的端侧的止挡。根据本发明的另一个优选的实施形式，所述径向向外突出的区段装备有凹部。在 所述凹部中设置由弹性材料制成的缓冲元件。所述缓冲元件特别是比容纳体的弹性大。这 防止容纳体上管状的构件的损坏。根据本发明的另一个优选的实施形式，所述径向向外突出的区段装备有用于介质 的输入和导出的接头，所述介质用于吹起可充气的密封件。所述介质例如可以是压力空气。根据本发明的另一个优选的实施形式，所述可充气的密封件通过支承环保持在容 纳体上。所述支承环与容纳体以及必要时还有所述构件一起限定提供用于弹性的密封件膨 胀的空间。所述支承环还防止可充气的密封件会从容纳体上松脱。根据本发明的另一个优选的实施形式，所述容纳体中的至少一个容纳体装备有到 一个或多个泵的接头段，通过这些泵在管状的构件中调整到规定的最终压力。根据本发明的另一个优选的实施形式，所述容纳体中的至少一个容纳体装备有用 于将涂覆材料和/或工作气体导入设置在容纳体上的构件的内部的接头。所述涂覆材料可 以是固态的、液态的或气态的。为了制备涂覆材料，可以设有一前体制备装置。根据要求的 不同，工作气体可以沿轴向方向流动通过所述构件或者在切向上沿指向内部的表面供应。在切向的速度分量中构成涡流。以这种方式可以影响层结构。根据本发明的另一个优选的实施形式，所述容纳体中的至少一个容纳体装备有能 移出的布料杆，用于将涂覆材料供应到设置在容纳体上的管状的构件的内部。特别是对于 单侧封闭的管状的构件，所述布料杆有助于涂覆材料的导入和分布。
本发明其他的优点和优选的实施方式可以由下面的说明和附图得到。附图中的图 形示出了本发明的一个实施例。其中图1示出用于通过高频磁场对管状构件的内侧进行等离子辅助的涂覆的具有封 闭的盖的装置的立体图；图2示出根据图1的带有打开的盖的装置；图3示出根据图2的装置的正视图；图4示出图3的带有管状构件、容纳体、支承装置和线圈的局部；图5示出根据图1的装置的容纳体的纵向剖视图，其中没有管状的构件，具有可充 气的处于初始状态的密封件；图6示出根据图5的带有管状的构件的容纳体；图7示出根据图6的带有处于膨胀状态的可充气密封件的容纳体。
具体实施例方式在图1至图4中用不同的视图示出用于通过高频磁场对管状的构件的内侧进行等 离子辅助的涂覆的装置。图1示出具有完整封闭的壳体1的所述装置。图2、图3和图4 中，壳体1上的盖2打开，所述盖覆盖设置用于涂覆的管状的构件3的区域。为了保持所述 构件1并相对于周围环境密封所述构件，在装置上设有容纳体4。这些容纳体在构件的两端 保持所述构件。为了装入和拆除所述管状的构件，容纳体4沿在图4中示出的箭头的方向 运动。所述构件还通过两个支承装置5保持。两个容纳体4在构件的端部处在侧向保持构 件3，而两个支承装置5从下面支承构件3。通过容纳体4和支承装置5保持的构件3水平 地在装置中定向。在壳体1下面的部分中，设置真空泵、控制装置和用于涂覆材料或前体的 制备装置。它们由于壳体封闭而在图中不能看到。此外在壳体中设置用于使两个容纳体4 移动的驱动装置。该驱动装置同样通过封闭的壳体覆盖并因此在图中不能看到。所述装置此外还装备有高频振荡回路，所述高频振荡回落包括一线圈6。管状的构 件3在线圈6的绕组中延伸。沿着容纳体的对称轴连接两个容纳体的直线与管状的构件3 的纵轴线和线圈6的绕组的纵轴线重合。所述直线定义为装置的纵轴线。所述直线在图中 没有示出。振荡回落的其他部件设置在壳体部分7中。线圈6固定地与壳体部分7相连。 为了对管状的构件3的内侧进行涂覆，线圈6连同壳体部分7 —起平行于管状的构件移动， 从而按时间顺序在构件的整个长度上覆盖构件。在根据图2、图3和图4的图示中，线圈6 和壳体部件7位于右侧。线圈6可以卷绕成圆柱形或锥形的。线圈此外还可以具有至少一个反向的绕组。 通过线圈6的选择和设计可以影响高频振荡回路的频率、等离子体的形成和层结构。在图5、图6和图7中用纵向剖视图示出根据图1的装置的容纳体4。该容纳体具有一管状的延长段8、可充气的密封件9、径向向外突出的区段10、缓冲元件11、支承环12 和接头段13。通过管状的延长段8推动管状的构件3。这可以在图6和图7中看到。管状 的延长段8的外径小于管状的构件3的内径。管状的构件3以其端侧顶靠在缓冲元件11 上，所述缓冲元件设置在径向向外突出的区段10的一凹部中。可充气的密封件9保持在径 向向外突出的区段10和支承环12之间。所述密封件具有基体14、空腔15和弹性元件16。 通过一在基体14和径向向外突出的区段10中分布的管道17向空腔15中导入和泵出压力 空气。利用接头段13将容纳体4之一连接到真空泵的系统上。另一个容纳体4利用接头 段13连接在用于涂覆材料或前体的制备装置上。各接头段也可以在根据图4的视图中看 到。图7示出带有管状的构件3和膨胀的可充气密封件9的容纳体4。在该图中只能 看到构件3的朝向容纳体4的端部。图7示出，空腔15由于通过管道17流入的介质而扩 张并将弹性元件挤压到管状的构件3上。这里，容纳体4和构件3之间的过渡部被密封。在 图中可以看到，即使当在容纳体4的管状的延长段8和构件3之间存在中间空间时，也能实 现密封。图1至图7中示出的装置特别适于对用于太阳能热目的的、具有二氧化硅的玻璃 管进行涂覆。这种涂覆可以降低入射的日光的反射并提高光传输。为了进行涂覆采用液态 的含硅的乙醇，所述乙醇在其制备之后以蒸汽的形式存在并在添加氧气的情况下导入需要 涂覆的玻璃管。在等离子体中，含硅的乙醇和氧气转换成二氧化硅、二氧化碳和水。二氧化 硅作为涂层沉积到管内壁上。二氧化碳、水和多余的氧气通过真空泵的系统从玻璃管中导 出ο所有特征可以单独地以及相互按任意方式组合地对于本发明是重要的。附图标记1 壳体2 盖3 管状的构件4 容纳体5 支承装置6 线圈7 壳体部分8 管状的延长段9 可充气的密封件10 径向向外突出的区段11 缓冲元件12 支承环13 接头段14 基体15 空腔16 弹性元件17 管道
权利要求
1.用于通过高频的磁场等离子辅助地对管状的构件的内侧进行涂覆的装置，该装置包 括至少两个容纳体G)，所述容纳体在管状的构件的端部上容纳和保持管状的构件(3)， 并相对于周围环境密封管状的构件(3)的内部；在所述容纳体上的、围绕管状的构件(3) 的外侧和/或端侧布设的可充气的密封件(9)，该密封件在膨胀状态下相对于周围环境构 成对所述容纳体(4)和管状的构件C3)之间的过渡部的密封；用于产生高频磁场的高频振 荡回路；该高频振荡回路的线圈(6)，所述线圈的绕组与所述装置的纵轴线同轴地定向，其 中，所述纵轴线通过穿过两个容纳体(4)延伸的直线来限定；用于所述线圈(6)和/或容纳 体的驱动装置，该驱动装置用于使所述线圈(6)相对于所述容纳体(4)移动或使所述 容纳体(4)相对于所述线圈(6)移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各个所述容纳体(4)被设置为能够沿相反 的方向移动。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，除了所述容纳体G)，该装置还装备 有支承装置(5)，该支承装置从下面构成用于管状的构件(3)的支座。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支承装置( 具有U形的保持元件。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述支承装置(5)的高度是可调的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述可充气的密封件(9)在 膨胀状态下相对于所述容纳体的纵轴线具有沿径向方向的膨胀。
7.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，各个所述容纳体(4)分别具 有管状的延长段(8)，该延长段在所述管状的构件的端部处构成用于管状的构件(3)的内 侧的支座。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述管状的延长部(8)在内侧限定有圆柱 形的空腔，所述管状的延长段(8)的壁厚在朝向另一个容纳体的端部上小于背向所述 另一个容纳体的端部。
9.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，各个所述容纳体(4)装备有 径向向外突出的区段(10)，该区段构成用于所述管状的构件(3)的端侧的止挡。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述径向向外突出的区段(10)装备有凹 部，在所述凹部中设置有由弹性材料制成的缓冲元件(11)。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述径向向外突出的区段(10)装 备有用于介质的输入和导出的接头，所述介质用于吹起所述可充气的密封件。
12.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述可充气的密封件(9)通 过支承环(1 而保持在容纳体(4)上。
13.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述容纳体中的至少一 个容纳体装备有连接到一个或多个泵的接头段(13)。
14.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述容纳体中的至少一 个容纳体装备有用于将涂覆材料和/或工作气体导入设置在所述容纳体(4)上的管状的构 件(3)的内部的接头段(13)。
15.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述容纳体中的至少一 个容纳体装备有能移出的布料杆，该布料杆用于将涂覆材料供应到设置在所述容纳体(4) 上的管状的构件(3)的内部。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过高频的磁场等离子辅助地对管状的构件的内侧进行涂覆的装置，所述装置包括至少两个容纳体(4)，这些容纳体在管状的构件的端部上容纳和保持管状的构件(3)，并相对于周围环境密封管状的构件(3)的内部；容纳体上的可充气的密封件(9)，所述可充气的密封件围绕管状的构件(3)的外侧和/或端侧布设，该密封件在膨胀状态下相对于周围环境构成对容纳体(4)和管状的构件(3)之间的过渡部的密封；用于产生高频磁场的高频振荡回路；所述高频振荡回路的线圈(6)，该线圈的绕组与装置的纵轴线同轴地定向，其中所述纵轴线通过一延伸穿过两个容纳体(4)的直线限定；用于线圈(6)和/或容纳体(4)的驱动装置，所述驱动装置使线圈(6)相对于容纳体(4)或使容纳体(4)相对于线圈(6)移动。
文档编号C23C16/44GK102112652SQ200980129191
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月27日 优先权日2008年7月25日
发明者S·洛尔 申请人:洛尔等离子技术有限公司