CN116438378A - 用于操作涡旋真空泵的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于操作、并且特别是监测涡旋泵的方法，其具有以下步骤：借助于所述涡旋泵产生真空；确定所述涡旋泵的压力；将所记录的压力与预设阈值进行比较；以及如果所记录的压力高于所述预设阈值，则发射警告信号。此外，本发明涉及一种用于执行所述方法的涡旋泵。

Description

用于操作涡旋真空泵的方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作涡旋泵、并且特别是用于监测涡旋泵的方法，以及这种涡旋泵。

背景技术

熟悉的涡旋泵具有壳体，该壳体具有入口和出口。此处，第一涡旋元件布置在壳体中并且连接到壳体，使得该第一涡旋元件充当定子。此处，第一涡旋元件具有基部和从该基部延伸的基本上螺旋形壁。此外，第二涡旋元件布置在壳体中，所述第二涡旋元件围绕第一涡旋元件绕动(orbit)、由电动马达驱动。此处，第二涡旋元件也具有基部和从基部延伸的基本上螺旋形壁。此处，第一涡旋元件的壁和第二涡旋元件的壁相互嵌套，使得至少在局部的程度上形成单独的泵室。通过第二涡旋元件相对于第一涡旋元件的移动，气态介质从入口输运到出口。

为了将泵室设计成尽可能气密的，在第一涡旋元件的螺旋形壁的与基部相对的端部与第二涡旋元件的基部之间布置密封件。同样地，在第二涡旋元件的螺旋形壁的与基部相对的端部与第一涡旋元件的基部之间布置密封件。此密封件由于第一涡旋元件与第二涡旋元件之间的相对运动而经受磨损。

因此，单独的泵室的气密性在使用寿命期间降低，并且在涡旋泵的维修过程中必须更换相应的密封件。

在熟悉的涡旋泵的情况下，设想在预设的运行时间之后进行这种维修。此处，运行时间由制造商设定，并且并不取决于涡旋泵的实际操作参数。因此，下一次维修之前的预设运行时间与例如操作载荷、所输送的气体或制造质量的偏差无关，所有这些都影响密封件的磨损和撕裂。因此，例如在磨损增加的情况下，密封件的更换通常太迟，使得涡旋泵自身无法再实现全部性能。然而，这对涡旋泵提供真空的应用具有负面影响。替代地，在磨损减少的情况下，密封件过早更换，这又导致维修间隔太短，并且导致增加的成本。

发明内容

本发明的任务是提供一种方法以及一种涡旋泵，其中确保最佳性能并且降低维修成本。

该问题通过根据权利要求1或2的用于操作涡旋泵的方法以及根据权利要求12的涡旋泵解决。

用于操作涡旋泵、并且特别是用于监测涡旋泵的根据本发明的方法具有以下步骤：

a)借助于所述涡旋泵产生真空；

b)确定所述涡旋泵的压力；

c)将所记录的压力与预设阈值进行比较；以及

d)如果所记录的压力高于所述预设阈值，则发射警告信号。

此处，所记录的压力特别是最终压力，即，涡旋泵可以产生的最大真空或最低压力。替代地，其也可以是在相同的泵送条件下记录的压力，使得在在第一时间点确定的压力与在稍后时间点确定的压力之间存在可比性。确定涡旋泵的压力可以包括记录涡旋泵的压力，或者确定涡旋泵的所记录的压力。

此处，预设阈值可以是涡旋泵可以实现的可能的压力的技术参数、并且特别是最终压力，或者可以例如根据用户的要求确定。此处，该阈值对于多个涡旋泵可以是相同的，或者其依据涡旋泵的类型或构造设定。如果涡旋泵达到高于预设阈值(即，大于预设阈值)的最终压力，使得涡旋泵不产生足够的真空，则发射警告信号。基于所述警告信号，对于用户，显而易见的是，需要维修，并且特别是，必须更换涡旋泵中的密封件。因此，涡旋泵的更换或维修由已经达到的实际涡旋泵最终压力引导，该最终压力基本上受密封件的磨损的影响，使得维修间隔与预设运行时间无关，并且特别是考虑操作载荷、已经输送的气体和/或涡旋泵的制造质量的偏差。因此，例如，如果存在较少磨损，则维修间隔可以明显比当前规定的运行时间长。由此，可以延长维修间隔，并且可以节省成本。然而，如果涡旋泵的操作导致更大磨损，使得涡旋泵甚至在先前设定的运行时间之前就达到所需的最终压力，并且因此存在涡旋泵的性能的相关联下降，提前触发涡旋泵的维修，以便始终确保涡旋泵的最佳性能。

优选地，在入口处确定最终压力。此处，涡旋机构内的流动特性不相关，并且可以直接记录最终压力。替代地或另外，不是直接在入口处记录压力；而是，借助于涡旋机构内的压力传感器记录压力，并且基于所记录的压力推断出最终压力或密封件的磨损。

优选地，当超过第一预设阈值时生成第一警告信号，并且当超过第二预设阈时生成第二警告信号。此处，特别地，第一阈值低于第二阈值。因此，可以向用户指示密封件的状况。特别地，第一阈值和/或第二阈值可以与密封质量相关联。因此，如果例如超过第一极限值并且触发第一警告信号，则密封质量已经降低，但是进一步操作是可能的。可以开始对应的维修。如果超过第二阈值，则密封质量已经降低到导致性能缺陷的程度，并且可靠的操作可能不再是可能的；需要维修。特别地，可以设想额外的阈值，并且优选地，可以存在所实现的最终压力与预设的最终压力的连续比较，以及例如密封质量的连续百分比显示。

优选地，根据已经实现的最终压力预测剩余的运行时间并显示该剩余的运行时间。此处，剩余的运行时间可以基于真空泵在先前的时间周期中的载荷、密封件在先前的时间周期中的磨损、所需的操作压力、操作温度等等计算。因此，可以提前计划维修，并且可以防止真空泵的停运。

优选地，在产生最终压力之前，关闭布置在涡旋泵的入口处的进气阀。此处，从涡旋泵开始，在进气阀之前测量或记录最终压力。特别地，在操作中，不立即显而易见的是，已经达到的压力是否是最终压力(即，可以产生的最大真空或可以实现的最低压力)，或者已经达到的压力是否是气体载荷情况下的操作压力。通过关闭进气阀，涡旋泵特别是与气体载荷分离，使得现在产生和记录的压力在任何情况下都对应于涡旋泵的最终压力。因此，确保始终记录正确的最终压力，而不管可能气体载荷如何。

警告信号优选地是可以借助于通信设备传输的光学信号和/或声学信号和/或数据信号。此处，光学或声学警告信号可以直接由涡旋泵或者借助于涡旋泵上的警告设备生成。替代地，光学信号和/或声学信号在另一个设备(诸如例如外部控制设备)处生成。特别地，数据信号借助于通信设备转发到用户接口，以供由用户控制涡旋泵。替代地或另外，为此目的，将数据信号转发给制造商，用于自动触发涡旋泵的维修。

优选地，上述方法以预设时间间隔实施。特别地，最终压力越接近于预设阈值、而不超过它，预设时间间隔可以越短。替代地，基于用户输入或用户的输入信号触发以上方法，使得可以由用户触发对涡旋泵的监测。

优选地，在操作期间，在涡旋泵的入口处测量操作压力，并且如果所测量的操作压力下降到第二阈值以下，则降低涡旋泵的旋转速度。这可以是根据操作压力对旋转速度的连续调整。替代地，可以以逐步方式减小涡旋泵的旋转速度，直到涡旋泵的入口处的操作压力高于第二阈值。特别地，由于在涡旋泵的入口处设想压力传感器以便记录已经达到的最终压力，因此此压力传感器可以在涡旋泵的操作使用，以便记录例如在气体载荷情况下产生的操作压力。在正常操作期间，泵的入口处的气体载荷近似恒定，并且在所述气体载荷情况下产生的所记录的操作压力也应该是恒定的。同样的情况可能适用于循环操作，其中在一定和固定的时间量之后，达到几乎相同压力，其用作操作压力。如果操作压力下降到第二阈值以下，则可以通过减小旋转速度来减少涡旋泵的输出，由此，可以节省能量，并且可以防止密封件磨损。因此，可以实施高效的压力控制，可以延长密封件寿命，并且因此，可以降低维修成本，并且可以确保最佳性能。此处，特别地，第一阈值大于第二阈值。

优选地，可以使用操作压力作为所记录的压力，其中可以使用操作压力与第一阈值的比较来发射警告信号。

优选地，在断开涡旋泵时，关闭进气阀。替代地或另外，在涡旋泵发生故障的情况下，关闭进气阀。因此，所提供的进气阀旨在在产生最终压力中用于监测涡旋泵，并且另外，该进气阀还可以防止在断开涡旋泵时或者在涡旋泵发生故障的情况下所连接的真空系统再通风。

优选地，在入口处记录气体载荷。如果存在气体载荷并且压力处于预先定义的基值，则不实施压力测量，因为这将不是最终压力，或者在确定最终压力时，考虑所记录的气体载荷。

此外，本发明涉及一种用于操作涡旋泵、并且特别是用于监测涡旋泵的方法，并且其具有以下步骤：

a)借助于所述涡旋泵产生真空；

b)记录所述涡旋泵的第一压力和所述涡旋泵的第二压力；

c)将所述第一压力与所述第二压力之间的差与预设阈值进行比较；以及

d)如果所述压力差低于所述预设阈值，则发射警告信号。

此处，在涡旋泵内的不同位置处记录第一压力和第二压力。因此，例如，可以直接在入口处记录第一压力，并且可以在涡旋机构内记录第二压力。替代地，沿着涡旋机构在不同位置处记录第一压力和第二压力。基于压力差，可以推断出密封件的磨损。由于第一压力记录和第二压力记录的位置并不改变，因此压力差的变化是由密封件的磨损引起的。此处，如果密封件的密封效果降低，则沿着涡旋泵中的流动路径的两个点之间的压力差成比例地改变。因此，基于该压力差，可以推断出涡旋机构的密封件的状况。如果该压力差下降到预设阈值以下，则发射警告信号。此处，该阈值对于多个涡旋泵可以是相同的，或者其依据涡旋泵的类型或构造设定。基于所述警告信号，对于用户，显而易见的是，需要维修，并且特别是，必须更换涡旋泵中的密封件。因此，涡旋泵的更换或维修由已经达到的实际涡旋泵最终压力引导，该最终压力基本上受密封件的磨损的影响，使得维修间隔与预设运行时间无关，并且特别是考虑操作载荷、所输送的气体和/或涡旋泵的制造质量的偏差。因此，例如，如果存在磨损，则维修间隔可能明显比当前规定的运行时间长。

由此，可以延长维修间隔，并且可以节省成本。然而，如果涡旋泵的操作导致更大的磨损，使得涡旋泵甚至在先前设定的运行时间之前就达到所需的最终压力，并且因此存在涡旋泵的性能的相关联下降，提前触发涡旋泵的维修，以便始终确保涡旋泵的最佳性能。

此外，进一步基于如上所述的特征开发(改进)所述方法。特别地，上述两种方法的特征可以相互自由组合。这例如可以始终在操作期间记录第一压力和第二压力，其中例如直接在入口处记录第一压力。然后，可以根据压力差推断出密封件的状况。然而，如果存在气体载荷，则可以将第一压力施加作为最终压力并将其与阈值进行比较。替代地或另外，可以根据已经确定的压力差推断出最终压力，并且然后可以将所确定的最终压力与阈值进行比较。因此，这两种方法的结果可以相互结合，并且可以用于实现关于密封件的磨损的经改善的预测准确性。

此外，本发明涉及一种涡旋泵，其具有壳体，所述壳体具有入口和出口。特别地，第一涡旋元件布置在壳体中并且连接到壳体，使得所述第一涡旋元件充当定子。此处，所述第一涡旋元件具有基部和从基部延伸的基本上螺旋形壁。第二涡旋元件也布置在壳体中，所述第二涡旋元件围绕第一涡旋元件绕动、由电动马达驱动。第二涡旋元件也具有基部和从基部延伸的基本上螺旋形壁。此处，第一涡旋元件的壁和第二涡旋元件的壁相互嵌套，使得至少在局部程度上形成单独的泵室。

通过第二涡旋元件相对于第一涡旋元件的移动，气态介质然后从入口输送到出口。为了将泵室设计成尽可能气密的，在第一涡旋元件的螺旋形壁的与基部相对的端部与第二涡旋元件的基部之间布置密封件。同样地，在第二涡旋元件的螺旋形壁的与基部相对的端部与第一涡旋元件的基部之间布置密封件。

根据本发明，控制设备连接到涡旋泵，以控制所述涡旋泵。此外，设想至少一个压力传感器，用于记录涡旋泵的压力。所述压力传感器连接到所述控制设备。此处，所述控制设备被设计成实施如上所述的方法。

优选地，所述压力传感器布置在涡旋泵的入口处，用于直接记录入口处的压力，并且特别地，如果不存在气体载荷，则直接记录最终压力。替代地，所记录的压力是操作压力、特别是在气体载荷情况下的操作压力。

优选地，压力传感器布置在由第一涡旋元件和第二涡旋元件形成的涡旋机构内。此处，测量的不是实际最终压力，而是大于最终压力的压力。然而，可以相应地得出关于最终压力的结论，或者根据在涡旋机构内记录的压力，同样地可以推断出密封件的磨损。由此，压力传感器的设计可以更简单、并且因此更经济。

优选地，提供第一压力传感器和第二压力传感器，其中所述第一压力传感器和第二压力传感器布置在涡旋机构内并且连接到控制设备。替代地，第一压力传感器布置在涡旋泵的入口处，并且第二压力传感器在涡旋机构内。

因此，记录两个压力，其中特别地，可以根据第一压力传感器与第二压力传感器之间的压力差推断出密封件的状况。

优选地，进气阀布置在涡旋泵的入口处，其中所述进气阀连接到控制设备，其中所述控制设备被设计成关闭进气阀以便确定最终压力。另外，在断开涡旋泵时和/或在涡旋泵发生故障的情况下，进气阀可以由控制设备关闭，以便防止所连接的真空系统再通风。

优选地，所述控制设备和/或压力传感器和/或进气阀布置在涡旋泵的壳体中。从而实现涡旋泵的特别简单和紧凑的结构。同时，确保用于实施用于监测涡旋泵的方法的压力传感器和进气阀都存在，并且并不需要由用户单独地提供。

优选地，涡旋泵具有用于传输借助于压力传感器记录的操作压力和/或所记录的最终压力和/或所生成的警告信号的通信设备。此处，该操作压力、最终压力和/或所生成的警告信号可以传输到用户接口，使得所记录的操作压力、所记录的最终压力和/或所生成的警告信号对用户显而易见。替代地或另外，为此目的，可以将此信息传输给真空泵的制造商，用于监测涡旋泵。

替代地或另外，涡旋泵具有用于在已经达到的最终压力高于预设阈值的情况下发射光学和/或声学警告的警告设备。

附图说明

在下文中，参考所附附图，基于优选的实施例进一步阐明本发明。

在附图中，

图1A和图1B示出了涡旋泵的示意性表示，

图2示出了涡旋泵的详细视图，

图3示出了根据本发明的方法的工艺流程，

图4示出了根据本发明的涡旋泵的示意性表示，并且

图5示出了根据本发明的方法的另一个实施例的工艺流程。

具体实施方式

图1A示出了涡旋泵的横截面，所述涡旋泵具有壳体，该壳体限定入口12和出口14。第一涡旋元件16连接到壳体，所述第一涡旋元件充当定子。此外，第二涡旋元件18布置在壳体10中，其中第二涡旋元件18围绕第一涡旋元件16绕动。此处，第二涡旋元件18连接到由电动马达22驱动的轴20，使得第二涡旋元件18围绕共用轴线34旋转。

第一涡旋元件16具有基部26和从基部26延伸的基本上螺旋形第一壁28。

此外，第二螺旋形元件18具有第二基部30和从第二基部30延伸并且接合到第一壁28中或装配到第一壁28中的基本上螺旋形第二壁32。第一壁28和第二壁32限定泵室33的至少一部分，使得在第二涡旋元件18的移动期间，气态介质从入口12输送到出口14。

图2示出了第一壁28的详细视图的实例。此处，第一涡旋元件16的第一壁28具有面向第二涡旋元件18的第二基部30的第一端部40，并且与第一涡旋元件16的第一基部26相对布置。密封元件42布置在第一壁28的第一端部40上，所述密封元件与第二涡旋元件18的第二基部30接触。此处，该密封元件至少在基本上螺旋形第一壁28的一部分上、并且优选地在其整个长度上延伸。以相同方式，在第二涡旋元件18的螺旋形壁的与基部26接触的端部处提供密封元件。

由于密封元件42与第二涡旋元件18的相对定位的表面44之间的接触，由于第一涡旋元件16与第二涡旋元件18之间的相对移动，密封元件42承受磨损。通过此磨损，密封元件42的密封作用减少，使得相应的泵室33的气密性降低，并且涡旋泵的输出同样地减少。

图3示出了用于操作和/或监测涡旋泵的依照根据本发明的方法的流程图，其具有以下步骤：

a)借助于涡旋泵产生最终压力，S01；

b)记录在涡旋泵的入口处已经实现的最终压力，S02；

c)将已经实现的最终压力与预设阈值进行比较，S03；以及

d)如果所实现的最终压力高于预设阈值，则发射警告信号，S04。

因此，基于已经实现的最终压力，可以作出关于是否需要更换密封元件42的决定。由此，维修间隔可以适应密封元件的实际磨损，使得可以防止过早或过晚的维修。

图4示出了涡旋泵的示意性结构。此处，依据图1B提供涡旋机构60。涡旋机构60连接到控制设备62，以控制涡旋机构60的操作。进气阀64连接到涡旋机构60的入口12。真空系统或接收容器66可以连接到进气阀64。此处，进气阀64具有到控制设备62的连接。在进气阀64与涡旋机构60之间，借助于压力传感器68测量涡旋机构60的入口12处的压力。此处，根据步骤S01，由涡旋机构60产生最终压力，并且由压力传感器68记录此最终压力。如果此最终压力高于预设阈值，则由警告设备70发射警告信号，该警告信号向用户指示必须维修涡旋泵、并且特别是密封元件42。替代地，控制设备62可以借助于通信设备(未示出)输出数据信号，该数据信号可以借助于数据接口72传输到用户的用户接口或制造商，用于监测真空泵。此处，涡旋机构60、进气阀64、压力传感器68和控制设备62布置在共用壳体74内，由此，实现特别紧凑的构造。

根据图5，在涡旋泵产生最终压力之前，在步骤S11中，关闭进气阀64。因此防止涡旋机构60处的气体载荷，并且借助于压力传感器68，记录涡旋机构60可以实现的实际最大可实现的真空或最低压力。基于已经以此方式记录的最终压力，可以得出关于涡旋机构60中的密封元件42的磨损或状况的可靠结论，并且如果需要可以触发维修。

同样地，在操作期间，经由压力传感器68，可以记录操作压力，其例如还记录气体载荷。如果此操作压力下降到第二预设阈值以下，则可以通过控制设备62减小涡旋机构60的旋转速度或输出，由此，涡旋机构继续根据第二阈值、但是以节能方式产生足够的真空。因此，压力传感器具有两个功能：第一，记录最终压力以确定密封元件42的磨损，以及第二，记录操作压力以节省能量。

进气阀64同样地具有两个功能：第一，可以如上所述使用进气阀64，以便从接收容器66中分离出气体载荷，使得可以可靠地确定可以由涡旋机构60产生的最终压力。此外，在断开涡旋泵时或者在涡旋机构60出现故障的情况下，可以关闭进气阀64，使得防止涡旋泵对接收容器的回流通风。

Claims (19)

1.一种用于操作、并且特别是监测涡旋泵的方法，其具有以下步骤：

a)借助于所述涡旋泵产生真空；

b)确定所述涡旋泵的压力；

c)将所记录的压力与预设阈值进行比较；以及

d)在所述所记录的压力高于所述预设阈值的情况下，发射警告信号。

2.一种用于操作、并且特别是监测涡旋泵的方法，其具有以下步骤：

e)借助于所述涡旋泵产生真空；

f)记录所述涡旋泵的第一压力和所述涡旋泵的第二压力；

g)将所述第一压力与所述第二压力之间的差与预设阈值进行比较；以及

h)在压力差低于所述预设阈值的情况下，发射警告信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中记录所述涡旋泵的入口处的压力和/或所述涡旋泵的涡旋机构内的压力。

4.根据权利要求1至3中的一项权利要求所述的方法，其中所记录的压力是最终压力。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在产生所述最终压力之前，执行这个步骤：

关闭布置在所述涡旋泵的所述入口处的进气阀。

6.根据权利要求1至5中的一项权利要求所述的方法，其中所述警告信号是能够借助于通信设备传输的光学信号和/或声学信号和/或数据信号。

7.根据权利要求1至6中的一项权利要求所述的方法，其中所述警告信号是根据已经达到的所述最终压力预测的剩余运行时间。

8.根据权利要求1至7中的一项权利要求所述的方法，其中所述方法以预设时间间隔或基于输入信号实施。

9.根据权利要求1至8中的一项权利要求所述的方法，其中在操作期间，在所述涡旋泵的所述入口处测量操作压力，并且在所测量的操作压力下降到第二阈值以下的情况下，降低所述涡旋泵的旋转速度。

10.根据权利要求1至9中的一项权利要求所述的方法，其中在断开所述涡旋泵时和/或在所述涡旋泵发生故障的情况下，关闭所述进气阀。

11.根据权利要求1至10中的一项权利要求所述的方法，其中记录气体载荷，并且在存在气体载荷的情况下，不记录所述最终压力或压力差。

12.一种涡旋泵，其具有

壳体，所述壳体具有入口和出口，

连接到所述涡旋泵的控制设备，

至少一个压力传感器，所述至少一个压力传感器布置在所述涡旋泵上以记录所述涡旋泵的压力，其中所述压力传感器连接到所述控制设备，

其中所述控制设备被设计成实施根据权利要求1至11中的一项权利要求所述的方法。

13.根据权利要求12所述的涡旋泵，其特征在于，所述压力传感器布置在所述涡旋泵的所述入口处。

14.根据权利要求12或13所述的涡旋泵，其特征在于，所记录的压力是最终压力或操作压力。

15.根据权利要求12至14中的一项权利要求所述的涡旋泵，其特征在于，所述压力传感器布置在所述涡旋泵的涡旋机构内。

16.根据权利要求12至15中的一项权利要求所述的涡旋泵，其特征在于，提供至少两个压力传感器，以记录第一压力和第二压力，其中根据所述第一压力与所述第二压力之间的差确定所记录的压力。

17.根据权利要求12至16中的一项权利要求所述的涡旋泵，其特征在于，进气阀布置在所述入口处，其中所述进气阀连接到所述控制设备，其中所述控制设备被设计成关闭所述进气阀以确定所述最终压力。

18.根据权利要求12或17中的一项所述的涡旋泵，其特征在于，所述控制设备和/或所述压力传感器和/或所述进气阀布置在所述涡旋泵的所述壳体中。

19.根据权利要求12至18中的一项权利要求所述的涡旋泵，其特征在于，用于传输已经借助于所述压力传感器记录的操作压力和/或所述所记录的最终压力和/或已经生成的所述警告信号的通信设备。

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