DE973280C

DE973280C - Durch unmittelbaren Stromdurchgang beheizter, stabfoermiger Verdampfer

Info

Publication number: DE973280C
Application number: DEP12359A
Authority: DE
Inventors: Erdmann Fischer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1960-01-07

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 7. JANUAR 1960

p 12359 VI/48b D

Zur Erzeugung dünner Schichten auf irgendwelchen Trägerunterlagen bevorzugt man in jüngster Zeit die sogenannte thermische Aufdampfung im Vakuum, bei welcher der schichtbildende Stoff in einem sogenannten Verdampferschiffchen bis kurz unterhalb oder auch bis zum Siedepunkt erwärmt wird. Die dabei entstehenden Dämpfe kondensieren auf der über dem Schiffchen angeordneten Trägerunterlage und erzeugen in dieser Weise die gewünschte Schicht. Wenn es sich um die Bedampfung ruhender Trägerunterlagen handelt, reicht die Füllung des Verdampfers für eine oder mehrere Bedampfungen aus. Die Nachfüllung des schichtbildenden Stoffes erfolgt ohne Schwierigkeiten bei der nach Beendigung einer Bedampfung soiwieso erforderlichen Öffnung der Bedampfungsapparatur. Werden nun aber längere Gebilde im laufenden Verfahren, z. B. Bänder oder Fäden, bedampft, dann kann es eintreten, daß die Füllung des Verdampfers nicht über eine vollstän- ao dige Bedampfung ausreicht, wenn nicht der Verdampfer mit seiner Schmelzgutöffnung so groß ausgebildet wird, daß eine entsprechende Menge des schichtbildenden Stoffes aufgenommen werden kann. Nun ist es aber nicht immer möglich, den Verdampferbehälter groß zu gestalten, was, nebenbei bemerkt, unter Umständen untragbare Heizleistungen erfordern könnte, weil mit der Vergrößerung des Verdampfers auch die Wärmestrahlung abgebende Oberfläche vergrößert wird und

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dadurch der zu bedampfende Träger, insbesondere wenn es sich um organische Stoffe handelt, thermisch beschädigt werden kann. Ganz besonders kritisch wird dieses Problem dann, wenn schichtbildende Stoffe hohen Siedepunktes verwendet werden, z. B. hochschmelzende Metalle, wie Aluminium od. dgl. Man ist dann gezwungen, den Verdampfer aus rein wärmetechnischen Erwägungen heraus sehr klein auszubilden, so daß seine Füllmenge für die durchgehende Bedampfung eines längeren Gebildes nicht ausreicht. In diesen Fällen ist, um eine unwirtschaftliche Unterbrechung der Bedampfung zu vermeiden, für einen Nachschub des schichtbildenden Stoffes während der Bedampfung zu sorgen.

Es sind nun bereits sogenannte Nachschubein- -richtungen entwickelt worden, die, meist auf mechanischer Grundlage beruhend, von Zeit zu Zeit automatisch oder von Hand weiteres Schmelzgut in den Verdampferbehälter einzuführen gestatten. Solche Nachschubeinrichtungen sind auch schon in Verbindung mit durch direkten Stromdurchgang aufheizbaren länglichen Verdampferschiffchen mit länglicher Gestaltung der Schmelzgutöffnung vorgeschlagen worden. Hierbei wird das zu verdampfende Metall unmittelbar der Verdampfungsstelle zugeführt. Es ist eine Überwachung der Nachschubbewegung erforderlich, damit die verdampften Mengen gerade immer von der Nachschubeinrichtung ersetzt werden. Derartige Einrichtungen bilden jedoch, wie die Erfahrung zeigte, eine stete Quelle von Schwierigkeiten, da sie nicht wunschgemäß und zuverlässig arbeiten und im übrigen einen beträchtlichen Mehraufwand bei der Herstellung der Apparatur bedingen.

Wenn es sich um die Verdampfung von Metallen handelt, hat man nun die Möglichkeit, durch besondere Ausgestaltung des Verdampferschiffes einen vollkommen selbsttätigen Nachschub zu erreichen, der nahezu keinen besonderen Aufwand erfordert und sich von allem dadurch auszeichnet, daß keinerlei bewegte Teile od. dgl. notwendig sind. Voraussetzung dafür ist, daß der stabförmige Verdampfer durch unmittelbaren Stromdurchgang erhitzt wird, eine langgezogene Schmdzgutöffnung besitzt und daß er an den Enden sprunghaft vergrößert und mit Bohrungen für die automatische Zuführung des drahtförmigen Verdampfergutes in die Schmelzgutöffnung versehen ist. Nach dem Kennzeichen der Erfindung sind die Bohrungen mit eingesteckten, für die Drahtzuführung bestimmten, temperaturbeständigen Führungsröhrchen derart vorgesehen, daß die Drähte auf dem Boden der Schmelzgutöffnung aufstehen und sich lediglich unter dem Einfluß ihres Eigengewichtes selbst nach Maßgabe der Verdampfung in die Schmelzgutöffnung nachschieben.

Die Wirkungsweise eines derartigen Verdampferschiffchens ist folgendermaßen: Ist die Schmelzgutöffnung mit flüssigem Metall gefüllt, dann bildet dieses einen verhältnismäßig kleinen Nebenwiderstand zu den den Heizwiderstand darstellenden Schiffchenwandungen. Die erzielte Temperatur ist auf Grund der entsprechend eingestellten Heizleistung gerade ausreichend, um die erforderliche Dampfabgabe zu bewirken. Bei dieser Temperatur entsteht nun in den besonders ausgebildeten, größere Wärmestrahlung aufweisenden Zonen an den Enden der Schmelzgutöffnung eine um so viel geringere Temperatur, daß das Nachschubmaterial nicht oder nur im unerheblichen Umfang abschmilzt. Wird nun der Verdampfer durch die laufende Verdampfung des Schmelzgutes geleert, dann wird der Nebenwiderstand durch das Schmelzgut größer, und die Wandung des Schiffchens nimmt eine höhere Temperatur an, wodurch auch die kälteren Zonen des Schiffchens schließlich auf Schmelztemperatur des schichtbildenden Stoffes kommen. Dieser schmilzt laufend ab, weil der Nachschubdraht entsprechend seiner Schwere nachgleitet. Hierdurch füllt sich die Schmelzöffnung, der Nebenschluß wird größer, und die Temperatur des Schiffchens geht zurück, bis auch das Abschmelzen des Nachschubmaterials wieder aufhört. Es ist ersichtlich, daß in dieser Weise eine stetige mittlere Füllung des Verdampfers trotz der abgegebenen Dampfmengen gewährleistet bleibt, bis das Nachschubmaterial verbraucht ist.

Eine mit vollem Erfolg benutzte Ausführung eines entsprechend der Erfindung aufgebauten Verdamperschiffchens besteht aus einem Kohlestab, in welchem die Schmelzgutöffnung eingefräst ist. Über diesen Kohlestab sind in der Umgebung der Enden der Schmelzgutöffnung breite Kohleringe in gut wärmeschlüssigem Kontakt aufgebracht, die mit Bohrungen zur Aufnahme der das Nachschubmaterial enthaltenden Führungsröhrchen aus Keramik od. dgl. versehen sind. Das Nachschubmaterial in Form eines Drahtes ist in diesen Röhrchen enthalten und steht auf dem Boden der Schmelzgutöffnung auf. Die Kohleringe besitzen eine solche Größe und damit eine solche Wärmekapazität und wärmeabstrahlende Oberfläche, daß bei gefüllter Schmelzgutöffnung die Temperatur an den Enden dieser öffnung gerade unterhalb der Schmelztemperatur des Verdampfungsgutes bleibt. Vergrößert sich jedoch der durch das flüssige Metall gebildete Nebenschlußwiderstand, dann wird die Wandung des Kohleschiffchens höher erwärmt, und auch die kälteren Teile des Schiffchens nehmen eine höhere Temperatur an, wobei die Schmelztemperatur des Verdampfungsgutes überschritten wird. Dies bewirkt ein Abschmelzen des Nachschubdrahtes, wodurch die geschilderten Vorgänge rückwärts verlaufen, bis das Abschmelzen des Nachschubmaterials zum Stillstand kommt.

In der Zeichnung ist ein nach dem Kennzeichen der Erfindung ausgebildeter Verdampfer im Längsschnitt wiedergegeben, α ist der beispielsweise kreisförmigen Querschnitt aufweisende Kohlestab, in welchem die Schmelzöffnung b eingefräst ist. Auf den Kohlestab a sind die Enden der Schmelzgutöffnung b überdeckende Kohleringe c und d aufgebracht, die in gut wärmeleitendem Kontakt mit dem Stab α stehen. In. c und d ragen in entsprechende Bohrungen Führungsröhrchen e und / hin-

ein, die das Nachschubmaterial g und h enthalten. Dieses steht auf dem Boden der Schmelzgutöffnung b auf. An den Enden des Kohlestabes α werden die nicht dargestellten Stromanschlüsse zur Aufheizung des Schiffchens angebracht. Oberhalb der Schiffchenöffnung b wird das Bedampfungsgut, beispielsweise ein Papierband i, hinweggeführt, auf welchem die erzeugten Metalldämpfe kondensieren, so daß das Papier mit einem leitenden Belag beispielsweise zum Aufbau elektrischer Kondensatoren Verwendung finden kann.

Wie sich zeigte, ist es zweckmäßig, das drahtförmige Nachschubmaterial g und h in gewissen Abständen mit Einkerbungen k zu versehen, weil dadurch ein stückweises Abschmelzen erfolgt"; so daß eine sprunghafte Nachfüllung der Schmelzgutöffnung erfolgt, wodurch eine sprunghafte Erniedrigung der Schiffchentemperatur erzielt wird, was eine plötzlichere Unterbrechung des Abschmelz-

ao Vorganges des Nachschubmaterials zur Folge hat. Durch Variation der Schiffchengröße und der einzelnen Abmessungen sowie des Durchmessers des Nachschubmaterials kann für jedes beliebige Metall die beschriebene selbsttätige Nachschubwirkung erreicht werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Durch unmittelbaren Stromdurchgang beheizter, stabförmiger Verdampfer für Vakuumbedampfung mit langgezogener Schmelzgutöffnung, wobei die Enden des Verdampfers sprunghaft vergrößert und mit Bohrungen für die automatische Zuführung des drahtförmigen Verdampfungsgutes in die Schmelzgutöffnung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrungen mit eingesteckten, für die Drahtzufuhr bestimmten, temperaturbeständigen Führungsröhrchen derart vorgesehen sind, daß die Drähte auf dem Boden der Schmelzgutöffnung aufstehen und sich lediglich unter dem Einfluß ihres Eigengewichtes selbst nach Maßgabe der Verdampfung in die Schmelzgutöffnung nachschieben.
2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kälteren Zonen des Schiffchens durch entsprechend große Wärmestrahlung· bei' mit flüssigem Metall gefülltem Schmelzgutbehälter eine solche Temperatur aufweisen, daß ein Abschmelzen des Nachschubmaterials nicht oder nur im geringen Umfang entsteht, während bei nahezu geleertem Schmelzgutbehälter infolge des durch das Schmelzgut gebildeten größeren Nebenwiderstandes die Temperatur des Schiffchens höher wird und die kälteren Teile dabei eine solche Temperatur annehmen, daß das Nachschubmaterial abschmilzt.
3. Verdampfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiffchen aus einem Kohlestab besteht, in welchem durch Ausfräsen eine längliche Schmelzgutöffnung angebracht ist, und daß auf dem KoMestab die Schmelzbehälterenden zum Teil überdeckende Kohleringe größeren Durchmessers in gut wärmeschlüssigem Kontakt mit dem Kohlestab angebracht sind, in welchen bis in die Enden der Schmelzöffnung reichende Bohrungen zur Aufnahme der beispielsweise aus Keramik bestehenden Führungsröhrchen, die das Nachschubmaterial enthalten, angebracht sind.
4. Verdampfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das drahtförmige Nachschubmaterial in gewissen Abständen mit eine stückweise Abschmelzung gewährleistenden Einkerbungen versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
österreichische Patentschrift Nr. 160 204.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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