CN105484969A - 真空泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种真空泵系统，该真空泵系统具有用于对腔室(14)进行排空的主真空泵(10)。辅助泵(24)与主真空泵(24)的出口(16)连接。此外，控制装置(32、34)被提供用于使辅助泵(34)在存在于出口(16)处的压力的限定范围内启用。控制装置(32、34)仅包括机械部件。

Description

真空泵系统
技术领域
本发明涉及一种真空泵系统。
背景技术
真空泵系统包括例如至少一个主真空泵以及至少一个辅助泵。主真空泵可以是干压缩真空泵比如螺杆型真空泵。主真空泵的出口与用于支持的辅助泵连接。膜泵或喷射泵经常用作辅助泵。在这样的真空泵系统中，辅助泵的排出容积明显低于主真空泵的排出容积。特别地，辅助真空泵的排出容积小于主真空泵的排出容积的1/50。通过使用这样的辅助泵，能够实现较低的端压力。使用这样的辅助泵还允许降低整个系统的能量消耗，其中，辅助泵本身具有由此需要额外的能量的劣势。具体地，如果辅助泵比如喷射泵连续运转时就会出现这种情况。此外，这对喷射泵而言需要很高的动力气体消耗，该动力气体例如可以是压缩空气。
从US2012/0219443中已知具有主泵以及与该主泵的出口连接的喷射泵的真空泵系统。
在该系统中，只有当主真空泵的出口处存在预定压力范围内的压力时，喷射泵才启用。这允许降低喷射泵的能量消耗且降低动力气体的消耗。在US2012/0219443中所描述的真空泵系统中，借助于电子控制装置启用以及停用喷射泵。电子控制装置根据在主真空泵的出口处测量的压力并且也根据主真空泵的功率消耗使喷射泵断电。因此，在US2012/0219443中描述的真空泵系统的缺点是：不得不提供复杂的电子控制器和传感器。具体地，这些复杂的电子控制器和传感器是适用于绝对压力测量的昂贵的传感器。这降低了运转安全性而且增加了制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种真空泵系统，其中，能够以高可靠性确保辅助泵的运转。
根据本发明，该目的利用权利要求1或11所述的真空泵系统f来实现。
本发明的真空泵系统包括主真空泵，该主真空泵适于与待排空的腔室连接。特别地，主真空泵是干压缩真空泵比如螺杆型泵。主真空泵的出口与辅助泵连接，该辅助泵在优选实施方式中为喷射泵。此外，设置有控制装置以启用辅助泵。通过使用控制装置，在存在于主真空泵的出口处的限定的压力范围内启用以及停用辅助泵。压力范围优选地为500mbar至150mbar。优选地，该压力范围的两个压力之间的压力差异在20mbar至200mbar的范围内。
根据本发明，控制装置仅包括机械部件。因而，根据发明，电子控制器的设置或相应传感器的设置并非必要。以这种方式，能够显著地提高真空泵系统的运转安全性和可靠性。在特别优选实施方式中，辅助真空泵——特别地为喷射泵——的上述启用和停用在待机模式期间起作用。在该模式下，腔室例如保持处于预定压力下。在待机模式下，没有介质从腔室泵送或仅极少量被泵送(具体地，由于泄漏)。通过如本发明设置的那样特别地在待机模式下启用以及停用辅助泵，能够进一步降低整个系统的能量消耗，这是由于降低了辅助真空泵的额外的能量消耗。此外，由于控制装置的特定的、机械上简单的结构，因此能够降低制造成本。
优选地，控制装置包括压力摇杆。借助于根据极限压力运转的机械压力摇杆，能够特别地在待机模式下在不足压力下限时停用辅助泵并且在超过压力上限时启用辅助泵。极限压力——优选地存在于主真空泵的出口区域中——的相应范围可以例如通过设置相应的机械弹簧来限定，所述相应的机械弹簧特别地为可调节的弹簧或压力元件。通过设置这种压力摇杆，在喷射泵用作辅助泵的情况下，能够打开或关闭通向喷射泵的动力气体比如压缩空气的供给。这允许辅助泵的简单的启用和停用。
在特别优选实施方式中，压力摇杆具有布置在通向喷射泵的动力气体供给管线中的第一切换阀。该阀根据存在于真空泵的出口区域中的压力而优选地打开或关闭，由此启用或停用喷射泵。此外，特别优选的是，压力摇杆具有除了第一切换阀之外的第二切换阀。第二切换阀与主真空泵的出口连接。进一步优选的是，两个切换阀通过压力管线相互连接。在这方面，进一步优选的是，一方面，动力气体的压力施加在第一切换阀上，另一方面，设置有与压力相关的切换元件——比如弹簧。此外，切换压力优选地作用在该第一切换元件上，该切换压力根据第二切换阀的位置而改变。
第二切换阀——其优选地具有与第一切换阀类似的机械结构——优选地一方面经受动力气体的压力而另一方面经受存在于主真空泵的出口处的压力。第二切换阀经由特别地构造为弹簧的与压力相关的切换元件适当地进行切换。
优选地，辅助泵布置在与出口管线连接的分支管线中，该出口管线与主真空泵的出口连接。在这方面，进一步优选的是，在分支管线中、辅助泵的上游布置有附加的止回阀。优选地，该附加的止回阀为与喷射泵的抽吸容量相适应的微型止回阀。
进一步优选的是，在出口管线的与分支管线的连接部的下游处布置有另一止回阀。
在作为独立发明的真空泵系统中，特别地在主泵送模式期间节约了能量。该真空泵系统也包括与待排空的腔室连接的主真空泵。此外，辅助真空泵比如喷射泵与泵的出口连接。辅助控制装置用于根据预定控制参数来启用辅助真空泵。这里，辅助真空泵比如喷射泵优选地仅在主泵送模式已结束并且真空泵系统转换到待机模式中之后启用。因而，辅助真空泵依赖于控制参数而启用，通过该控制参数来限定系统现在转换到待机模式下或就时间方面来说该系统刚好处于待机模式之前或待机模式之后。待排空的腔室中的压力值和/或主真空泵的入口处的压力值和/或主真空泵的出口处的压力值可以被确定为控制参数。一旦该压力值降到低于预定极限值，辅助真空泵即启用。在这方面，极限值可能根据压力传感器相对于腔室、泵入口或泵出口的位置而有所不同。此外，这些值可以彼此组合使得例如仅在两个极限值同时不足时启用辅助真空泵。
预定控制参数的另一种可能性是驱动主真空泵的电动马达的性能。电动马达的功率消耗或来自频率转换器的信号特别适合于此目的。只要功率消耗降到低于预定极限值，辅助真空泵即启用。
优选地，预定控制参数指的是不足主真空泵处的压力值。该压力值可以例如借助于压力传感器来确定。相应的压力限值优选地为1mbar。
不足主真空泵的出口处的压力值也可以用作附加的或替代的控制参数。该压力值也可以由压力传感器来确定，压力限值优选地为1020mbar。
另外可能的附加控制参数可以是驱动主真空泵的电动马达的性能。特别地，这可能是功率消耗。优选地，端部压力上的功率消耗增加约10％可以用作预定控制参数。
优选地，辅助控制装置包括可电气切换的阀。该可电气切换的阀优选地布置在辅助真空泵的上游处。因而，阀的相应切换在辅助真空泵启用或停用时生效。当然，该电动阀可以集成在真空泵中。
除了可电气切换的阀之外或代替可电气切换的阀，可以设置辅助压力摇杆。压力摇杆与相应的压力管线连接，使得只要上述限定的压力中的一个压力或多个压力降到低于预定极限值，压力摇杆就进行切换。通过以相应方式切换辅助压力摇杆，动力气体被释放并且因而供给至喷射泵。借助于上述真空泵系统，能够降低在主泵送模式期间的能量消耗。特别地，极限值被选择为使得辅助真空泵——特别地为喷射泵——在主泵送模式期间不运转。在主泵送模式下，其中，大量的气体被输送，辅助真空泵的功率需求与所输送的气体量呈适当的关系，使得处于减小功率需求的目的，使辅助真空泵在主泵送模式中停用是有利的。
进一步的能量节省可以通过对本发明的两个上述真空泵系统进行组合而实现。这种真空泵系统包括用于在待机模式期间启用和停用辅助泵的控制装置。另一方面，另外设置有辅助控制装置，借助该辅助控制装置，辅助泵优选地在主泵送模式期间保持停用，并且仅在待机模式期间启用通常是可能的。两个系统的组合一方面确保辅助泵在主泵送模式期间不启用并且由此节省能量。另一方面，确保辅助泵甚至在待机模式期间不连续地运转，但是仅在需要时运转。由此，能够实现进一步的能量节省。
附图说明
下文是通过参照优选实施方式且参照附图的本发明的详细描述。
在附图中：
图1示出了具有控制装置且具有特别地在待机模式下启用的辅助泵的真空泵系统的示意图，
图2示出了具有控制装置且具有特别地在待机模式下停用的辅助泵的真空泵系统的示意图，
图3示出了示意性地图示主泵的出口处的压力发展的曲线图，以及
图4示出了具有辅助控制装置的真空泵系统的示意图。
具体实施方式
图1和2图示了处于不同状态的真空泵系统，该真空泵系统为这样的系统：利用该系统，通过根据存在于主真空泵中的压力来启用和停用喷射泵而特别地在待机模式下实现节能。
真空泵系统包括主真空泵10比如螺杆型泵，主真空泵10的入口12与待排空的腔室14连接。主真空泵10的出口16与出口管线18连接。例如，由主真空泵输送的介质通过该管线沿箭头20的方向输送至排气系统。
出口管线18与分支管线22连接。在图示的实施方式中，分支管线22与被设计为喷射泵24的辅助泵连接。喷射泵24的出口管线26与出口管线18连接。在分支管线22中布置有辅助止回阀28。此外，在出口管线的与分支管线22的连接部的下游处布置有止回阀30。两个止回阀28、30分别防止介质流向主真空泵10。真空泵系统还包括具有第一切换阀32和第二切换阀34的机械控制装置。这两个切换阀32、34特别地形成压力摇杆。
第一切换阀32布置在供给管线36中。供给管线36与喷射泵24连接并且用于如箭头39所图示的那样供给动力气体，该动力气体例如可以是压缩空气。管线40与第一切换阀32的连接器38连接，该管线与供给管线36连接。因而，在第一切换阀的连接器38处存在动力气体的压力。第一切换阀32的另一入口经由管线44与第二切换阀34连接。此外，第一切换阀32包括布置在连接器42那侧上的弹簧46。因而当连接器38处的压力高于连接器42处的压力和由弹簧42施加的力时，第一切换阀32处于打开位置(图1)。
第二切换阀具有连接器48，该连接器48经由管线50与主真空泵10的出口16的区域连接。连接器52经由管线44与第一切换阀32的连接器42连接。第二切换阀34的另一连接器54经由管线56与动力气体供给管线连接。因而，在连接器54处存在动力气体的压力。此外，第二切换阀在连接器48的区域中与可调节弹簧58连接。
只要主真空泵10的出口16处的压力下降并且因而第二切换阀的连接器48的区域中的压力也下降，第二切换阀即移动到图2中图示的位置中。这些时间例如可以是图3中用t3和t4指示的时间。通过以这种方式切换第二切换阀，管线56与管线44连接使得在第一切换阀32的连接器42处存在动力气体压力。由于由弹簧46额外地施加的力，第一切换阀切换至图2中图示的关闭位置。因此，没有更多的动力气体被供给至喷射泵24。
如果主真空泵的出口16处的压力例如在待机模式下特别地由于存在泄漏而增大，则切换阀34在达到压力上限p1(图3)时——例如在时间t3和t5处——返回到图1中图示的位置中。因此，第一切换阀32的连接器42处的压力下降使得由于在连接器38处仍然存在动力气体压力而使该阀被移回到图1中图示的位置中。因而，喷射泵24经由供给管线36被供给有动力气体，使得泵送得以执行。
在真空泵系统的另一优选实施方式(图4)中，相似和相同的部件用相同的附图标记标识。具体地，图4中图示的真空泵系统可以与图1和2中图示的真空泵系统组合。图4中图示的真空泵系统特别地用于保持喷射泵24在主泵送模式期间停用。为此，在图示的实施方式中，辅助控制装置具有电气切换阀60。该电气切换阀60设置在喷射泵24的沿动力气体的流动方向62观察的上游处。因此，喷射泵24仅在阀60打开时运转。在图示的实施方式中，阀60——其在优选实施方式中为可电气切换的阀——与电控制器64连接，而将控制器64集成在阀60中也是可行的。控制器64可以与泵入口12处的压力传感器66、泵出口16处的压力传感器68和/或电动马达——此处未图示，其用于驱动主真空泵10——的传感器70连接。相应的数据经由以点示出的线路而传输至控制器64。在这方面，可以设置两个传感器66、68，而且也可以设置两个压力传感器66、68中的仅一者。除了两个压力传感器66、68之外或者代替两个压力传感器66、68，可以设置对电动马达的性能进行检测的传感器70。控制器64可以处理相应的信号，尤其是在对多个传感器进行采样的情况下。如果需要，则阀60根据极限值——这些极限值彼此组合——进行切换。这里，值优选地被选择成使得阀60在主泵送模式期间关闭。
代替可电气切换的阀60，还能够设置辅助压力摇杆。压力摇杆根据存在于主真空泵10的入口12和/或出口16处的压力而切换，使得优选地只有当主泵送模式终止时才向辅助真空泵24供给动力气体。
基于图3中的曲线图中的示意性图示，主泵送模式可以限定在时间t0与时间t1之间。待机模式限定为从时间t1开始。腔室14的排空开始于时间t0。为此，主真空泵10运转。如上面参照图4中图示的泵系统所描述的那样，喷射泵24在时间t0与时间t1之间不运转。根据应用的情况，喷射泵也可以在腔室14的排空期间在t0至t1的时段运转。使喷射泵在主泵送循环期间运转是可接受的，例如，当设备基本上在待机模式下运行并且因此在主泵送循环期间不需要单独的控制器来节约动力气体时或者当这种控制器将只产生可忽略的成本减少量时。因此，优选地当在时间t1处达到压力p1时喷射泵24启用。从这时起，待机模式生效。在时间t1处，喷射泵24启用。当在时间t2处出口16处达到所需的压力p0时，喷射泵24停用。由于出口16处的压力增大至压力p1，特别地由于泄漏，因此喷射泵24在时间t3处再次启用。因此，通过使用完全机械的控制装置，喷射泵24根据存在于出口处的压力在压力范围Δp内启用和停用。
压力上限p1优选地在500mbar(毫巴)至150mbar的范围内，更优选地在200mbar至300mbar的范围内。压力下限p0优选地在450mbar至100mbar的范围内，特别地在150mbar至250mbar的范围内。呈Δp的形式的压差优选地在20mbar至200mbar的范围内，特别地在大约为50mbar。

Claims (18)

1.一种真空泵系统，包括：
主真空泵(10)，所述主真空泵(10)适于与待排空的腔室(14)连接，
辅助泵(24)，所述辅助泵(24)与所述主真空泵(10)的出口(16)连接，以及
控制装置(32、34)，所述控制装置(32、34)用于在存在于所述主真空泵的所述出口(16)处的压力的限定范围(Δp)内启用所述辅助泵(24)，
其特征在于，
所述控制装置(32、34)仅包括机械部件。
2.根据权利要求1所述的真空泵系统，其特征在于，所述控制装置(32、34)包括压力摇杆，所述压力摇杆在不足压力下限(p0)时使所述辅助泵(24)停用并且在超过压力上限(p1)时使所述辅助泵(24)启用。
3.根据权利要求1或2所述的真空泵系统，其特征在于，所述辅助泵设计为喷射泵(24)。
4.根据权利要求2或3所述的真空泵系统，其特征在于，所述压力摇杆(32、34)打开或关闭动力气体的供给。
5.根据权利要求3或4所述的真空泵系统，其特征在于，在用于将动力气体供给至所述喷射泵(24)的供给管线(36)中布置有第一切换阀(32)。
6.根据权利要求5所述的真空泵系统，其特征在于，第二切换阀(34)与所述主真空泵的所述出口(16)连接。
7.根据权利要求6所述的真空泵系统，其特征在于，在所述第一切换阀与所述第二切换阀之间布置有压力管线(44、56)。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的真空泵系统，其特征在于，所述辅助泵(24)布置在出口管线(18)的分支管线(22)中，所述出口管线(18)与所述主真空泵(10)的所述出口(16)连接。
9.根据权利要求8所述的真空泵系统，其特征在于，在所述出口管线(18)的与所述分支管线(22)的连接部的下游处布置有止回阀(30)。
10.根据权利要求8或9所述的真空泵系统，其特征在于，在所述分支管线(22)中、于所述辅助泵(24)的上游布置有辅助止回阀(28)。
11.一种真空泵系统，包括：
主真空泵(10)，所述主真空泵(10)适于与待排空的腔室(14)连接，
辅助泵(24)，所述辅助泵(24)与所述主真空泵(10)的出口(16)连接，以及
辅助控制装置(60)，所述辅助控制装置(60)用于根据预定控制参数启用所述辅助泵。
12.根据权利要求11所述的真空泵系统，其特征在于，所述预定控制参数被限定为实现待机模式。
13.根据权利要求11或12所述的真空泵系统，其特征在于，所述预定控制参数被限定为不足所述主真空泵(10)的所述入口(12)处的压力值，所述主真空泵(10)的所述入口(12)处的压力值特别地借助于压力传感器(66)来确定，所述压力限值优选地为1mbar。
14.根据权利要求11至13中的一项所述的真空泵系统，其特征在于，所述预定控制参数被限定为不足所述主真空泵(10)的所述出口(16)处的压力值，所述主真空泵(10)的所述出口(16)处的压力值特别地借助于压力传感器(68)来确定，所述压力限制优选地为1020mbar。
15.根据权利要求11至14中的一项所述的真空泵系统，其特征在于，所述预定控制参数为一种性能，特别是驱动所述主真空泵(10)的电动马达的功率消耗。
16.根据权利要求11至15中的一项所述的真空泵系统，其特征在于，所述辅助控制装置(60)包括可电气切换的阀，所述可电气切换的阀优选地布置在所述辅助泵(24)的沿流动方向(62)观察的上游处。
17.根据权利要求11至16中的一项所述的真空泵系统，其特征在于，所述辅助控制装置(60)包括辅助压力摇杆，所述辅助压力摇杆在存在于所述主真空泵的所述出口(16)和/或所述入口(12)处的压力不足时启用所述辅助泵(24)。
18.根据权利要求11至17中的一项所述的真空泵系统，包括用于启用根据权利要求1至10中的一项所述的辅助泵(24)的控制装置(32、34)。
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