專利名稱:用于通過(guò)低壓等離子體處理容器的裝置的真空通路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種通過(guò)低壓等離子體處理容器的裝置,其中,該等離子體由電磁波激發(fā)一種氣體而產(chǎn)生。
這類的裝置比如在同一申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)WO99/49991中有所描述,可參考有關(guān)可根據(jù)本發(fā)明的裝置實(shí)施其方法的所有說(shuō)明。在上述引用文獻(xiàn)中描述的裝置中,見(jiàn)到的是,每一個(gè)容器安裝到一個(gè)處理工位中,該處理工位包括一個(gè)密封腔和一個(gè)外腔室的。該處理工位配有一個(gè)活動(dòng)的頂蓋,該頂蓋可將密封腔打開(kāi),以便引入一個(gè)要處理的容器。當(dāng)蓋體處于關(guān)閉位置,其將空腔密封地封閉,以便在空腔中能獲得產(chǎn)生所謂的冷等離子體所需要的低壓。有利地,該裝置的蓋體包括支撐容器的裝置,以便通過(guò)在蓋體打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)蓋體來(lái)保證容器的引入或移出。
在WO99/49991中所述的裝置是一種通過(guò)低壓等離子體對(duì)容器進(jìn)行處理的裝置,目的是在容器壁上實(shí)現(xiàn)一種材料涂層。為此,需要在處理腔中充入一種將被電離成等離子體的氣體原。有利地,所述文獻(xiàn)因而提到,噴射該氣體原的裝置包括一個(gè)裝在空腔蓋上的噴射器。
另一方面,為了得到產(chǎn)生等離子體所需要的低壓,空腔需要通過(guò)一個(gè)通路,即所謂真空通路連接泵吸裝置。上述引用文獻(xiàn)中提到,真空通路的端部布置在蓋體上,用于直接通向空腔。
然而,該文獻(xiàn)未具體描述將蓋體連向真空通路的裝置。
本發(fā)明的目的在于,提出一種真空通路的具體設(shè)計(jì),該通路使配有該裝置的機(jī)器能完全可靠地工作。
為了這個(gè)目的,本發(fā)明提出一種上述類型的處理裝置,其特征在于,該蓋體包括一個(gè)連接通道,當(dāng)該蓋體處于密封空腔的封閉位置時(shí),該連接通道使空腔與真空通路的一個(gè)固定端連通。
根據(jù)本發(fā)明的其它特征——所述的連接通道包括一個(gè)連接端,其與所述真空通路的所述固定端配合;和兩個(gè)端口,其在所述蓋體處于封閉位置時(shí),通出一個(gè)界定所述空腔的所述蓋體的下表面;而支撐裝置用于將要處理的容器的開(kāi)口密封地緊貼著所述蓋體的所述下表面,所述開(kāi)口完全包圍著一個(gè)第一所述端口,使得容器在所述空腔中界定出兩部分由第一所述端口連接所述真空通路的第一部分,和由第二個(gè)所述端口連接所述真空通路的第二部分;——兩個(gè)端口中的一個(gè)包括一個(gè)控制閥,所述控制閥用于當(dāng)蓋體處于封閉位置時(shí),將所述空腔密封地分為兩部分;——所述閥為一個(gè)控制閥門;——所述連接通道的第一端口可穿過(guò)一個(gè)噴射器,用于向容器內(nèi)部充入反應(yīng)氣體;和——所述連接通道包括一個(gè)空氣再入孔,該孔通向自由空氣,并裝有一個(gè)控制閥的節(jié)流門,該節(jié)流門用于在處理結(jié)束后將所述空腔與大氣連通。
參照附圖,本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下的詳細(xì)描述中,其中
圖1是一個(gè)本發(fā)明的包括處理裝置的機(jī)器的軸向剖視圖,所示蓋體處于打開(kāi)位置;圖2是一個(gè)與圖1相似的視圖,所示蓋體處于封閉空腔的位置;圖3是一個(gè)本發(fā)明的處理工位的不同組件的分解透視圖;圖4是一個(gè)本發(fā)明的蓋體的平面圖;圖5是一個(gè)按圖4中的線5-5剖切的視圖,其示出連接通道的兩個(gè)端部;圖6是一個(gè)控制容器內(nèi)部與外部不同壓強(qiáng)的閥門控制裝置的剖視圖。
圖1和圖2示出按本發(fā)明的處理工位10的軸向剖視圖。此處的工位10是旋轉(zhuǎn)機(jī)器的一部分,該機(jī)器包括一個(gè)繞垂直軸A0作連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的循環(huán)輸送裝置12。該循環(huán)輸送裝置12在其周圍裝有一系列與圖中所示相一致的處理工位10,該工位以規(guī)則的角度位置分布在軸A0周圍。
處理工位10包括一個(gè)外腔室14,該腔室通過(guò)一個(gè)徑向的支撐16固定在循環(huán)輸送裝置12的周圍。外腔室14由一種比如金屬的導(dǎo)電材料制成,并且構(gòu)成一個(gè)具有垂直軸A0的管狀圓柱體18的壁。該腔室在其底端由一個(gè)底壁20封閉。
可以看到,有一個(gè)箱體22固定在腔室14的外部,該箱體22包括用于在腔室內(nèi)部產(chǎn)生一種能制造等離子體的電磁場(chǎng)的裝置(未畫(huà)出)。在這種情況下,該裝置可以是能產(chǎn)生在UHF范圍內(nèi),也就是在微波范圍內(nèi)的電磁射線的裝置。于此,箱體22包括一個(gè)磁控管,其天線24通向波導(dǎo)26中。波導(dǎo)26為比如矩形截面的通道,相對(duì)垂直軸A0徑向延伸并穿過(guò)側(cè)壁18直接通向腔室14的內(nèi)部。盡管如此,本發(fā)明也可用配有射頻類型的射線源的機(jī)器的范圍內(nèi)實(shí)施,和/或源裝置也可不同地布置,比如可布置在腔室14的底部軸端處。
在腔室14的內(nèi)部,可看到一個(gè)具有軸A1的管件28,該管件28以電磁微波能穿透的材料制成,以便使電磁微波通過(guò)波導(dǎo)26進(jìn)入腔室14??梢杂帽热缡?lái)制造管件28。管件28用于容納需要處理的容器30。所以管件28的內(nèi)徑要與容器的直徑相適應(yīng)。該管件還應(yīng)形成一個(gè)空腔32,一旦容器放入腔室內(nèi),空腔內(nèi)將產(chǎn)生10-4巴左右的低壓。
如圖1所示,腔室14在其頂端由一個(gè)頂蓋36部分地封閉,頂蓋36配有一個(gè)中央孔38,該中央孔38的直徑與管件28的直徑基本相等,使得管件28朝上完全通開(kāi),以便可將容器30放入空腔32中。相反,可以看到,在管件28底部,金屬底壁20與管件28是密閉連接的,并形成空腔32的底。
為了封閉腔室14和空腔32,處理工位10包括一個(gè)蓋體34,該蓋體34可以在圖1所示的高位置與圖2所示的封閉低位置之間軸向移動(dòng)。在高位置處,蓋體完全脫開(kāi)以便將容器30放入空腔32中。
在圖2所示的封閉位置處,蓋體34密封地壓靠在腔室14的頂壁36的上表面上。正如管件28的頂端密封地與頂壁36相連,蓋體34也密封地封閉空腔32。為此配有一個(gè)環(huán)形密封墊40,該密封墊由蓋體34支撐并在中央孔38周圍處正好壓靠在空腔14的頂壁36上。
此外,蓋體34還包括柔性導(dǎo)電環(huán)圈42,比如為金屬軟線的形狀,該導(dǎo)電環(huán)圈也正好壓靠邊在壁36上,以確保當(dāng)蓋體34處于封閉位置時(shí)腔室14與蓋體34之間有電連接。事實(shí)上,蓋體是由導(dǎo)電材料制成,其也用于封閉腔室14,以便在其內(nèi)部的空腔32中形成適宜產(chǎn)生等離子體的電磁場(chǎng)。優(yōu)選方式是,環(huán)圈以柔性材料(硅酮類)為基體并充入金屬微粒來(lái)制成,用以作為導(dǎo)電體。事實(shí)上,這類環(huán)圈可同時(shí)作為密封墊和在蓋體與腔室14之間的電連接體。
在所述實(shí)施例中,蓋體34相對(duì)腔室14垂直滑動(dòng)。為此,蓋體34由一個(gè)沿與循環(huán)輸送裝置12連成一體的滑道46滑動(dòng)的滑架44支撐。然而,可以考慮,蓋體34在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間相對(duì)于空腔14還有另一種運(yùn)動(dòng),比如圍繞水平軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在所述實(shí)施例中,有益的是,將處理工位安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的循環(huán)輸送裝置上,以便借助于一個(gè)帶凸輪48和滾輪50的系統(tǒng)來(lái)控制蓋體的移動(dòng)。事實(shí)上,該機(jī)器包括一個(gè)繞軸A0成圓弧狀延伸的固定凸輪48,且凸輪的上表面形成一個(gè)滾動(dòng)軌道。當(dāng)然,凸輪48的高度隨繞軸A0的角度位置不同而變化。
滾輪50通過(guò)側(cè)柱52連接在支撐蓋體34的滑架44上,因而滾輪50與循環(huán)輸送裝置12可轉(zhuǎn)動(dòng)地連在一起。當(dāng)滾輪50到達(dá)凸輪48高起的角度區(qū)域時(shí),滾輪由此使蓋體朝高位置抬起。與之相反,在另一個(gè)角度區(qū)域,凸輪高度下降且滾輪50就能使蓋體34向封閉位置下降。當(dāng)然,可以考慮其它控制蓋體34移動(dòng)的方式而沒(méi)有超出本發(fā)明的范圍。
尤其優(yōu)選的是,不只由蓋體來(lái)確保對(duì)空腔32的密封封閉。還有其它附加機(jī)構(gòu)完成這一功能。
首先,蓋體34帶有支撐容器的裝置。在所述實(shí)施例中,要處理的容器為熱塑性材料,比如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的瓶子。這類瓶子在頸底部包括一個(gè)徑節(jié)(excroissance)狀的環(huán)箍,使得可借助于一個(gè)嵌緊或扣緊環(huán)箍下面的頸部的叉體54來(lái)夾住瓶子。而該叉體54安裝在一根穿過(guò)蓋體34的柄桿56的下端。柄桿56可相對(duì)于蓋體垂直移動(dòng),使得容器30可嵌合在叉體上,同時(shí)叉體相對(duì)于蓋體略微向下分開(kāi)(如圖1所示)。一旦容器30由叉體54支撐著,容器30可向上貼靠著蓋體34的支撐表面60。優(yōu)選的是,這種支撐是密封支撐,使得當(dāng)蓋體處于封閉位置時(shí),空腔內(nèi)的空間被容器壁分為兩個(gè)部分容器內(nèi)外兩部分。
這種布置可僅處理容器壁兩面(內(nèi)壁或者外壁)中的一面。在所述實(shí)施例中,只處理容器的內(nèi)表面。
因此,這種內(nèi)部處理要求能同時(shí)控制在容器內(nèi)部的壓強(qiáng)和氣體的組成。為此,容器的內(nèi)部應(yīng)能讓一個(gè)低壓源和一個(gè)氣體分配通道相連通。因而,蓋體34包括一個(gè)布置在軸A1上的噴射器62,該噴射器也可在收起的高位置與低位置之間相對(duì)蓋體34移動(dòng),在高位置時(shí)容器30可被徑向帶至叉體54(圖1),在低位置時(shí)噴射器62伸入到容器的內(nèi)部(圖2)為了使通過(guò)噴射器62噴入的氣體電離并在腔室中產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的作用下生成等離子體,容器內(nèi)的氣壓為10-4巴左右是必要。為了使容器內(nèi)部與一個(gè)低壓源(比如一個(gè)泵)連通,蓋體34包括一個(gè)內(nèi)部通道64,該通道的一個(gè)主要端口65通向蓋體的下表面,更準(zhǔn)確地說(shuō),是通向支承面的中心,該支承面60緊貼著容器30的頸部。
可注意到,在所述實(shí)施例中,支承面60并非直接形成在蓋體的下表面上,而是形成在一個(gè)具有軸A1的管狀連接件61的環(huán)形下端處,該連接件61固定在蓋體34之下的。于此,管狀件61的內(nèi)孔構(gòu)成主要端口65的延長(zhǎng)部分。因此,當(dāng)容器頸部的上端壓在支撐表面60上時(shí),由容器30的頂端界定的開(kāi)口完全包圍該管孔,經(jīng)過(guò)該管孔,主要端口65通向蓋體34的下表面。
根據(jù)本發(fā)明,該主要端口65不直接連接泵吸裝置。事實(shí)上,由于蓋體34的可移動(dòng)性,在蓋體與泵吸通路之間就必須有撓性的管路系統(tǒng)。然而,這種管路系統(tǒng)不適用于真空通路,因?yàn)槿嵝缘墓苈废到y(tǒng)在大氣壓的作用下有損壞的趨向。
同樣,根據(jù)本發(fā)明,蓋體34的內(nèi)部通道64包括一個(gè)連接端66,而該機(jī)器的真空通路包括一個(gè)固定端68,該固定端68布置為使得,當(dāng)蓋體位于封閉位置時(shí),兩個(gè)端部66,68彼此正對(duì)著。
在所述實(shí)施例中,腔室14的頂壁36有一個(gè)延長(zhǎng)部分70,該延長(zhǎng)部分70在相同的水平面內(nèi)相對(duì)于軸A0向內(nèi)徑向地延伸。該延長(zhǎng)部分70鉆有一個(gè)通孔72,且還包括用于接合真空通路的管路系統(tǒng)74的裝置。該管路系統(tǒng)74連接比如一個(gè)或多個(gè)泵(未畫(huà)出)。這些泵優(yōu)選布置在該機(jī)器的外部,于此,它們借助于一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭(未畫(huà)出)以不妨礙循環(huán)輸送裝置旋轉(zhuǎn)的方式連接著管路系統(tǒng)74。
這樣,得到的是,腔室14相對(duì)于循環(huán)輸送裝置12固定,而管路系統(tǒng)74可以是剛性的或者很小撓性的。
如圖3所示,從蓋體34的俯視圖中看出,蓋體34與腔室14的頂壁具有相同的形狀,并且連接端66由此通向蓋體34的下表面,垂直對(duì)著孔72,孔72連接著管路系統(tǒng)74。
為了簡(jiǎn)化內(nèi)部通道64的制造,蓋體34由兩部分制成一個(gè)下基座76和一個(gè)上防護(hù)罩78,在基座76的上表面挖出內(nèi)部通道64,只有連接端66與主要端口65通向下表面。因此,當(dāng)防護(hù)罩78密封地緊貼在基座上時(shí),就只有連接端66與該端口相連通,而且通道64保證在管路系統(tǒng)74與空腔32之間的密封連接。
圖示的機(jī)器用于處理由相對(duì)容易變形的材料制成的容器的內(nèi)表面。這類容器不能承受瓶子內(nèi)外之間約1巴的超壓。因此,為了在瓶子內(nèi)部得到10-4巴級(jí)的低壓而沒(méi)有使瓶子變形,就必須將空腔內(nèi)瓶子外的部分至少部分減壓。同樣,蓋體34的內(nèi)部通道64除了包括主要端口65以外,還包括一個(gè)輔助端口80,該輔助端口也穿出蓋體的下表面,但是徑向地通向環(huán)形支承面60的外部,在支承面60上緊貼著容器的頸部58。
因此,同樣的泵吸裝置同時(shí)在容器的內(nèi)部與外部制造真空。
為了限制泵的體積,并且為了避免在瓶子外部出現(xiàn)無(wú)用的等離子體,優(yōu)選的是,不將外部的氣壓降低到0.05~0.1巴以下,而內(nèi)部為10-4巴??勺⒁獾?,除了瓶子外,薄壁也能承受這種壓差而不發(fā)生明顯變形。為這個(gè)原因,在蓋體上配有控制閥門82,用于封閉輔助端口80。
如圖4和圖5所示,閥門82安置在蓋體34中,位于基座76和防護(hù)罩78之間,是“常態(tài)關(guān)閉”類型的閥門。閥門82布置在閥門桿84的下端,閥門桿向上穿出蓋體34的防護(hù)罩78。
正如在圖6中可更詳細(xì)地看到,閥門桿84由一個(gè)與固定在該機(jī)器上的凸輪88配合作用的滾輪系統(tǒng)86控制。在循環(huán)輸送裝置12旋轉(zhuǎn)的某個(gè)給定點(diǎn)處,凸輪88使與操縱桿90連成一體的滾輪86稍微抬起,操縱桿90絞接在蓋體34上的水平軸A2的周圍。滾輪因而使操縱桿90旋轉(zhuǎn),借助于控制棘輪(noix)92,操縱桿90的旋轉(zhuǎn)使得桿84稍微抬起。當(dāng)凸輪88使?jié)L輪下降時(shí),一個(gè)在蓋體34與操縱桿90之間起作用的回動(dòng)彈簧將閥門桿84拉回至低位置,以便將閥門82緊貼著閥座96,該閥座96形成在在輔助端口80的附近。
當(dāng)然,可以考慮其他控制閥門的方式而沒(méi)有超出本發(fā)明的范圍。也可以使用比如氣缸或電磁鐵。
裝置的功能將在下面描述。
在循環(huán)輸送裝置12旋轉(zhuǎn)的某個(gè)給定點(diǎn),蓋體34處于高位置。如圖1所示,叉體54處于低位置,而噴射器處于收起的高位置。一個(gè)容器30可在這一位置,比如通過(guò)一個(gè)帶槽的傳輸輪,引入到叉體54上。這類輪是眾所周知的,并廣泛用于加工機(jī)器和裝填由PET材料制成的瓶子的機(jī)器中。該輪在裝入容器的點(diǎn)與循環(huán)輸送裝置相切。
一旦將容器裝入叉體54,循環(huán)輸送裝置12繼續(xù)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),蓋體向封閉位置下降。與此同時(shí),控制那個(gè)支撐叉體54的柄桿,以便將容器密封地貼靠著蓋體34的支撐表面58,而噴射器62下降,以便伸入容器的內(nèi)部。此外,可注意到,噴射器下降穿過(guò)通道64的主要端口65,但是噴射器沒(méi)有封堵端口65。
一旦蓋體處于封閉位置,就可能將空腔32中的氣體抽出,該空腔32通過(guò)蓋體的內(nèi)部通道64連接著真空通路。
開(kāi)始時(shí),控制閥門82處于打開(kāi)狀態(tài),因而使空腔32內(nèi)的容器外部和內(nèi)部的壓強(qiáng)降低。當(dāng)循環(huán)輸送裝置12到達(dá)預(yù)定角位置時(shí),可認(rèn)為,容器外部的真空度已達(dá)足夠的水平,帶凸輪的系統(tǒng)88和滾輪86控制閥門82關(guān)閉。而容器30內(nèi)部可能還在用泵抽氣。
一旦達(dá)到處理所需要的壓強(qiáng),就可以開(kāi)始處理。該處理可包括比如將一涂層覆蓋在容器內(nèi)部,該涂層通過(guò)預(yù)先由噴射器62噴入容器內(nèi)部的氣體構(gòu)成的等離子體在電離作用下獲得。
一旦處理完成,優(yōu)選通過(guò)內(nèi)部通道64使空腔恢復(fù)為大氣壓??梢赃x擇通過(guò)連接管路系統(tǒng)74達(dá)到大氣壓或者在通道上安裝一個(gè)控制開(kāi)孔(未畫(huà)出)直接將通道與空氣相連。在這兩種實(shí)施方式中,應(yīng)注意的是,首先控制閥門82的打開(kāi),因?yàn)檫@樣可使容器的內(nèi)部和外部同時(shí)恢復(fù)為大氣壓。
一旦容器的內(nèi)部和外部壓強(qiáng)達(dá)到平衡,就可以控制蓋體移向高位置,收起噴射器,并相對(duì)于蓋體向下移動(dòng)叉體54,以便取出處理好的容器。
由于本發(fā)明,該機(jī)器的真空通路能以經(jīng)濟(jì)安全的方式設(shè)計(jì)制造,這是因?yàn)樯w體沒(méi)有使用那種重復(fù)受壓并會(huì)由此斷裂的撓性系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.用低壓等離子體處理容器(30)的裝置,其等離子體由電磁微波激發(fā)一種氣體而產(chǎn)生,該裝置包括至少一個(gè)處理工位(14),所述處理工位包括一個(gè)用于容納要處理的容器的固定空腔(32),所述空腔通過(guò)一個(gè)真空通路(74)連接著一個(gè)低壓源;所述的處理工位(14)包括一個(gè)可將所述空腔(32)密封地封閉的活動(dòng)蓋體(34);通過(guò)將所述蓋體(34)相對(duì)于所述空腔(32)移動(dòng)來(lái)確保在處理前將容器引入所述空腔(32)并在處理后將容器取出;其特征在于,所述蓋體(34)包括一個(gè)連接通道(64),當(dāng)所述蓋體(34)處于密封空腔(32)的封閉位置時(shí),所述連接通道(64)可使空腔(32)與所述真空通路(74)的一個(gè)固定端(68)連通。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,所述的連接通道(64)包括一個(gè)連接端(66),其與所述真空通路的所述固定端(68)配合;和兩個(gè)端口(65,80),其在所述蓋體處于封閉位置時(shí),通出一個(gè)界定所述空腔的所述蓋體的下表面(60);而支撐裝置(54)用于將要處理的容器(58,30)的開(kāi)口密封地緊貼著所述蓋體(34)的所述下表面(60),所述開(kāi)口完全包圍著一個(gè)第一所述端口,使得容器(30)在所述空腔(32)中界定出兩部分由第一所述端口(65)連接所述真空通路的第一部分,和由第二個(gè)所述端口(80)連接所述真空通路的第二部分。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于,兩個(gè)端口(65,80)中的一個(gè)包括一個(gè)控制閥(82),所述控制閥用于當(dāng)蓋體(34)處于封閉位置時(shí),將所述空腔密封地分為兩部分。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置,其特征在于,所述閥為一個(gè)控制閥門(82)。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的裝置,其特征在于,所述連接通道(64)的第一端口(65)可穿過(guò)一個(gè)噴射器(62),用于向容器(30)內(nèi)部充入反應(yīng)氣體。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置,其特征在于,所述連接通道包括一個(gè)空氣再入孔,該孔通向自由空氣,并裝有一個(gè)控制閥的節(jié)流門,該節(jié)流門用于在處理結(jié)束后將所述空腔(32)與大氣連通。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置,其特征在于,所述蓋體(34)包括容器(30)的支撐裝置(54)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用低壓等離子體處理容器(30)的裝置,該裝置包括至少一個(gè)處理工位(14),該處理工位包括一個(gè)固定的空腔(32),該空腔通過(guò)一個(gè)真空通路(74)連接著一個(gè)低壓源;所述的處理工位包括一個(gè)活動(dòng)的蓋體(34),該活動(dòng)的蓋體配有容器(30)的支撐裝置(54),使得通過(guò)移開(kāi)蓋體(34)來(lái)確保將容器(30)引進(jìn)空腔(32),其特征在于,該蓋體(34)包括一個(gè)連接通道(64),當(dāng)該蓋體(34)處于將空腔(32)密封的封閉會(huì)位置時(shí),該連接通道(64)可使空腔(32)與真空通路(74)的一個(gè)固定端(68)連通。
文檔編號(hào)B65D1/00GK1382303SQ00814827
公開(kāi)日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2000年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月25日
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