AT303213B - Vakuumelektroofen zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Entgasen von Gegenständen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf Vakuumelektroöfen zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Entgasen von
Gegenständen, mit einer Vorkammer, und einer hermetisch verschliessbaren Heizkammer, die evakuierbar sind, und mit einer Vorrichtung zum Zu- und Abführen der zu behandelnden Gegegenstände in die bzw. aus den
Ofenkammern. 



   Bei einem bekanntgewordenen Vakuumelektroofen dieses Aufbaues (USA-Patentschrift Nr. 3, 124, 634) erfolgt das Entgasen ausschliesslich in der Heizkammer, was zunächst eine lange Verweildauer der Gegenstände in dieser Kammer bedingt. Ein weiterer Nachteil liegt in der Verunreinigung der Heizelemente dieser Kammer mit den abgegebenen Gasen und Dämpfen. Solche Verunreinigungen beeinträchtigen nicht nur die Lebensdauer der
Heizelemente, sondern schliessen auch die Herstellung extrem hoher Vakua aus. 



   Derartige Öfen sind demnach zur thermischen Behandlung von Gegenständen aus Reinstmetallen, wie
Wolfram, Niob, Titan, Zirkonium, Germanium, Tantal usw. und aus Legierungen solcher Metalle nicht geeignet. 



   Auch gestatten sie nicht die Durchführung wissenschaftlicher Untersuchungen bei Drücken und Temperaturen (20000C und mehr), die im Kosmos herrschen. 



   Ziel der Erfindung ist ein Vakuumelektroofen, der von den erwähnten Beschränkungen frei und bei dem der abträgliche Einfluss von Entgasungsprodukten auf Bestandteile der Heizkammer oder auch in dieser befindlicher Gegenstände unterbunden ist. 



   Dieses Ziel ist mit einem Vakuumofen der eingangs umrissenen Art erreichbar, bei dem erfindungsgemäss die beiden Kammern in einem gemeinsamen, evakuierbaren Gehäuse untergebracht und in der Vorkammer
Heizelemente zur Entgasung der Gegenstände in dieser Kammer angeordnet sind. 



   Bei erfindungsgemässen Vakuumelektroöfen erfolgt die Entfernung der an metallischen oder auch nichtmetallischen,   z. B.   zu sinternden, metallkeramischen Gegenständen in beträchtlichen Mengen adsorbierten Gas-und/oder Wassermoleküle zumindest weitestgehend in der Vorkammer, so dass die Atmosphäre der Heizkammer von solchen Produkten frei ist. Abgesehen davon kann in der Heizkammer ein besseres Vakuum aufrechterhalten werden, weil die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpen voll zur Geltung kommen kann. 



   Es ist demnach möglich, an die Heizkammer eine Einrichtung zur Erzeugung eines Ultrahochvakuums anzuschliessen, diese Einrichtung voll auszunutzen und Bedingungen zu schaffen, die den im Weltraum herrschenden Drücken und Temperaturen entspreche. 



   Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert ; die in den Zeichnungen veranschaulicht ist. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemässen Vakuumelektroofen im Längsschnitt, Fig. 2 die Vorkammer dieses Ofens in grösserem Massstab und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2. Der dargestellte Vakuumofen weist ein   Gehäuse--l--auf (Fig. l),   das eine zur Entgasung von Gegenständen bestimmte   Vorkammer--2--sowie   eine   Heizkammer--5--zur   Behandlung von Gegenständen im Hochvakuum und bei hoher Temperatur enthält. 



   In der   Vorkammer --2-- ist   ein   Heizelement--4--untergebracht,   das aus   Stäben--5-- (Fig. 2)   aufgebaut ist, die an Ringbogensegmenten--6--befestigt sind. Die Ringbogensegmente sind mittels gabelförmiger   Halter --7-- abgestützt,   mit welchen je eine   Stromzuführung--8--verbunden   ist (Fig. 3). 



   Die Vorkammer ist mit einer   Wärmeisolation--9--aus   koaxial angeordneten   Mantelschüssen--10--   abgeschirmt, die aus hitzebeständigem Metall bestehen und an er Innenwand des   Gehäuses--l--befestigt   sind. In der Heizkammer--3-- (Fig. l) befindet sich ein Hochtemperaturheizelement--11--und auch diese ist mit einer   Wärmeisolation --12-- versehen,   die ähnlich wie die Isolation der   Vorkammer --2-- aufgebaut   ist. 



   Die Heizkammer ist an ihrer Oberseite mittels eines Verschlusses--13--hermetisch verschliessbar. An 
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   Zum Einbringen der zu behandelnden Gegenstände in ie   Kammern--2   und   3--und   zu deren Austragen nach der Behandlung ist der Ofen mit einer Vorrichtung--16--versehen, an der ein Behälter --17-- zur Aufnahme der Gegenstände befestigt ist. 



   Die   Vorrichtung--16--weist   eine Stange--19--auf, die durch eine   Vakuumdichtung--24--   (Fig. 2) im Deckel des Gehäuses dicht hindurchgeführt ist. Die Stange ist über einen Ausleger mit einer Säule   --20- verbunden,   die mittels eines   Antriebes -18-- heb- und   senkbar ist. An der Stange--19--sitzt 
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    --21--,--25--   am Gehäuseboden. 



   Der Elektroofen arbeitet in folgender Weise. Die zu behandelnden Gegenstände, beispielsweise Bestandteile von Elektronenröhren oder Gasentladungsgeräten, werden durch den   Beschickungsstutzen-22--in   den   Behälter-17--eingebracht,   worauf der Stutzen mit dem   Deckel--23--verschlossen   wird. Dann wird der   Antrieb-18--betätigt   und die Stange samt dem Behälter --17-- in die   Vorkammer--2--abgesenkt.   



  Anschliessend wird die Vakuumpumpe--26--angestellt und das   Heizelement --4-- eingeschaltet,   wobei 

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 Vakuum und Temperatur auf die jeweils vorzunehmenden Arbeiten eingestellt werden. Hierauf wird die   Einrichtung--15--zur   Erzeugung des Ultrahochvakuums in er   Heizkammer --3-- und   das Heizelement   --11-- dieser   Kammer eingeschaltet. 



   Nach der Beendigung der in der Vorkammer stattfindenden Entgasung, deren Dauer von der physikalischen 
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 --13-- geöffnet,Heizkammer gesenkt. Hiebei gelangt der   Teller --21-- an   die Stelle des   Verschlusstellers-13-und   bewirkt die hermetische Abdichtung der Heizkammer-3--. 



   Das Ausglühen bzw. die Wärmebehandlung,   z. B.   das Sintern metallkeramischer Gegenstände, das Ausführen von Lötverbindungen od. dgl. geschieht unter Vakuum bis zu   10-9   Torr und bei Temperaturen bis zu 2000 C oder mehr, d. h. es erfolgt eine maximale Entfernung von Restgasen in einem praktisch leeren Raum, so dass eine Beeinträchtigung mechanischer Eigenschaften der Gegenstände oder ihrer Form weitestgehend ausgeschlossen ist. 



  Vergleichende Untersuchungen von untereinander gleichen, in einem herkömmlichen bzw. in einem erfindungsgemässen Ofen entgasten Bestandteile aus nichtrostendem Stahl, die für Hochvakuumgeräte bestimmt waren, haben ergeben, dass die Gasabgabe der letztgenannten nur ein Zwanzigstel der in üblichen öfen behandelten betrug. Nach Beendigung der Behandlung wird das Hochtemperaturheizelement--11-abgeschaltet und der   Antrieb --18-- zum   Ausfahren des   Behälters-17-aus   der Heizkammer in die 
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   Es versteht sich, dass die Heizelemente nicht aus Stäben zusammengesetzt sein müssen, sondern als Zylinder aus Blech bzw. einem Netz oder als zickzackförmig verlaufender Draht gestaltet sein können, jedenfalls aber aus hochtemperaturbeständigem Material bestehen. 



   Die wärmeisolierenden Abschirmungen der Heizkammer und der Vorkammer können aus hitzebeständigem Blech eingerollt und auf der Bodenplatte jeder Kammer aufgestellt sein. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Vakuumelektroofen zur Wärmebehandlung, insbesondere zum Entgasen von Gegenständen, mit einer Vorkammer und einer hermetisch verschliessbaren Heizkammer, die evakuierbar sind, und mit einer Vorrichtung zum Zu- und Abführen der zu behandelnden Gegenstände in die bzw. aus den Ofenkammern, 
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