CN1847660A - 在限制能耗的同时能迅速抽空的外罩 - Google Patents

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Abstract

本发明的真空泵吸装置包括用于驱动多段干式机械泵(2)的马达(1)，其中这些段(5，6，7，8)按照多个连续结构连续并联然后串联连接，选择每个结构来优化在当前压力范围中的泵吸速度。这使之能够迅速降低在外罩(100)内的压力，同时与其速度足以获得相同快速泵吸的传统泵相比，使该泵的体积和由该泵所消耗的能量降低了大约40％。

Description

在限制能耗的同时能迅速抽空的外罩
技术领域
本发明涉及能够在外罩内建立并且保持适当真空的真空泵吸装置。
背景技术
通常要在外罩中建立真空，在制造半导体的工业过程中尤为如此，其中需要在真空中进行一些制造步骤。
在这些过程中，将基板设置在一装载腔室(被称为负荷固定舱(load lock))中，它与一真空泵吸装置连接，以便将装载腔室内的压力降低至适合用于随后将半导体基板转移到其中存在适用于制造目的的真空的处理腔室中。
可以理解，每个基板装载和卸载操作需要将装载腔室中的气压降低然后升高，因此需要真空泵吸装置频繁参与。
还要理解的是，在泵吸腔室中不是瞬时建立真空，因此所花费的时间对制造过程的整体速度构成一个限制。
当基板尺寸较大时，这种限制尤为显著。在这些情况中，尤其对于制造平板TV或显示屏而言，装载腔室必须具有适用于容纳一块或多块平板屏幕的体积。
例如，目前用于制造平板屏幕的装载腔室具有较大的容积，通常大约为500升(L)至1000L并且有时超过5000L，并且这些腔室需要尽可能快地被抽空。
目前用于将这种大容积装载腔室快速抽空的解决方案是使用配备有大电机的大型泵。因此，这些泵和其电机构成笨重而又昂贵的元件，并且这些元件消耗了大量能量。
本发明所提出的问题在于迅速将大容积外罩抽空以便在外罩内迅速达到合适的真空，同时减小真空泵吸装置的尺寸，并且限制了为了达到令人满意的真空而所消耗的能量。
本发明是鉴于如下观察做出的，即给定的真空泵吸装置通常具有这样一个特征，根据真空泵吸装置的体系结构，速度是作为在某些给定压力范围内具有最大值的压力的函数，特定的压力范围针对最大速度。
本发明利用了这种观察的优点来设计出几何形状可变的真空泵吸装置，其中使该装置的几何形状在一种或多种情况下变化，以便在每个泵吸段期间即在所抽空的外罩内的各个连续压力范围期间优化泵吸装置的速度。
因此本发明通过使用多段干式机械泵来实现所期望的结果，采用按照串联和并联模式将各个段智能连接的方案，也可以结合对泵速度的控制。
因此连续使用用于多个泵吸段的多个结构，这些结构在进气压力降低时相互连续，并且所选的结构始终是为泵吸装置提供最大泵吸速度的结构。
实际上，根据适用于所要抽空的体积的定时，或者根据泵电机的瞬时电能消耗，或者根据从用来测量所要抽空的外罩内的压力的压力计获得的压力信息，从一个结构切换到下一个结构。
因此，尺寸相对较小的泵能够以更高的速度泵吸，因此避免了需要使用由更大电机驱动并且消耗更多能量的更大的泵。
在泵吸装置容量和能耗方面可以节省约40％那么多。
发明概述
为了实现这些目的和其它目的，本发明提供了一种用于降低外罩压力的真空泵吸装置，该装置包括用于驱动多段干式机械真空泵的马达，每个段具有一进气口和一出气口，并且该泵包括用于使在用于将气体从外罩抽出的回路中的段相互连接的管道。该装置包括流体流动连接部件，它使这些段相互连接，以便从其中这些段在第一泵吸步骤期间至少成对并联连接的第一结构变成其中这些段在最后泵吸步骤中串联连接的最后结构，并且经过至少一个中间结构，在中间泵吸步骤期间，在每个当前压力范围中优化泵吸速度，并且其中至少一个段与至少一个其它段并联连接，同时至少一个段与至少一个其它段串联连接。
实际上，流体流动连接部件优选包括由电子控制部件控制并且插入在这些管道中的阀门。
在本发明的一个实施方案中，电子控制部件促动这些阀门响应于在外罩内的气压变化从一个结构变为下一个结构。在外罩内的气压为在其当前结构中的真空泵吸装置的泵吸能力的可靠指示器，并且可以比较各种结构的速度曲线以便总是选择呈现最好泵吸能力的结构。
可选的是，电子控制部件促动这些阀门以响应于在由泵电机消耗的能量变化从一个结构变为下一个结构。实际上，由该电机消耗的能量也是合适的参数，它给出了有关这些段的当前结构的最佳或非最佳状态的指示，因为在已经到达速度曲线的最大值之后由泵吸装置消耗的能量增大至超过一些极限值。
在另一个可能性中，电子控制部件可以促动这些阀门在作为所抽空的外罩体积的函数的预定持续时间之后从一个结构变为下一个结构。对于所抽空的外罩的给定容积，通过反复试验可以确定必须从一个结构切换到另一个的时刻，以便连续保持优化真空泵吸装置的速度的结构。
优选的是，在真空泵的主体中，这些阀门和段间管道成一体。
在第一泵吸步骤期间，在外罩内的压力仍然较高时，选择其中这些段并联的第一结构。在最后泵吸步骤期间，在外罩内的压力较低时，选择其中这些段串联的最后结构，以便增大压缩比并且因此在外罩内到达甚至更低的压力。另外，在最后泵吸步骤期间，电子控制部件可以有利地增加电机的速度，并且因此增加泵的速度，超过其标称速度，已经观察到，可以超过标称速度而不会超过能量极限，因为作为限制能量的段的低压段在该步骤期间处于低压缩区域中。
一旦在外罩内已经到达所期望的压力状态，则电子控制部件可以通过降低其电机的转动速度以便提供压力保持泵吸或者通过使呈现低速的附加泵吸段与出气口连接以便同样保持压力，从而使真空泵吸装置进入操作的低成本模式。
在本发明的第一实施例中，该装置具有四个段，这些段在泵吸期间按照以下连续的结构连接：
a)在第一结构中，在第一泵吸步骤期间，第一和第二段相互并联连接从而形成第一对段，第三和第四段相互并联连接从而形成第二对段，并且这两对段在气流通道上串联连接；
b)在第二结构中，在中间泵吸步骤期间，第一和第二段保持相互并联连接，同时第三和第四段相互串联连接，并且由第一和第二段构成的第一对段与由第三和第四段构成的第二对段串联连接；并且
c)在第三结构中，在最后泵吸步骤期间，所有四个段相互串联连接。
在第二实施例中，该装置具有五个段，这些段在泵吸期间按照以下连续的结构连接：
a)在第一结构中，在第一泵吸步骤期间，第一、第二和第三段并联连接从而形成一组段，第四和第五段相互并联连接从而形成一对段，并且所述一组段和所述一对段在气流通道上相互串联连接；
b)在第二结构中，在第一中间泵吸步骤期间，第一和第二段保持相互并联连接从而形成第一对段，第三和第四段相互并联连接，从而形成第二对段，并且第一和第二对段相互串联连接并且与第五段串联连接；
c)在第三结构中，在第二中间泵吸步骤期间，第一和第二段相互并联连接从而形成一对段，并且第三、第四和第五段相互串联连接并且与那对段串联；并且
d)在第四结构中，在最后泵吸步骤期间，所有五个段相互串联连接。
在本发明的第三实施例中，该装置具有六个段，它们在泵吸期间按照以下连续结构连接：
a)在第一结构中，在第一泵吸步骤期间，第一、第二和第三段并联连接从而形成第一组段，第四、第五和第六段并联连接从而形成第二组段，并且第一和第二组段在气流通道上相互串联连接；
b)在第二结构中，在第一中间泵吸步骤期间，第一、第二和第三段并联连接从而形成一组段，第三和第四段相互并联连接，从而形成一对段，并且这组段和那对段相互串联连接，并且与第六段串联连接；
c)在第三结构中，在第二中间泵吸步骤期间，第一、第二和第三段并联连接从而形成一组段，第四、第五和第六段相互串联连接，并且与那组段串联连接；
d)在第四结构中，在第三中间泵吸步骤期间，第一和第二段相互并联连接从而形成一对段，并且第三、第四、第五和第六段相互串联连接，并且与那对段串联连接；并且
e)在第五结构中，在最后泵吸步骤期间，所有六个段都相互串联连接。
在本发明的第四实施例中，该装置具有六个段，它们在泵吸期间按照以下连续结构连接：
a)在第一结构中，在第一泵吸步骤期间，第一、第二和第三段并联连接从而形成第一组段，第四、第五和第六段并联连接从而形成第二组段，并且第一和第二组段在气流通道上串联连接；
b)在第二结构中，在第一中间泵吸步骤期间，第一和第二段相互并联连接从而形成第一对段，第三和第四段相互并联连接从而形成第二对段，第五和第六段相互并联连接从而形成第三对段，并且第一、第二和第三对段相互串联连接；
c)在第三结构中，在第二中间泵吸步骤期间，第一和第二段相互并联连接从而形成第一对段，第三和第四段相互并联连接从而形成第二对段，并且第五和第六段相互串联并且与第一和第二对段串联连接；
d)在第四结构中，在第三中间泵吸步骤期间，第一和第二段相互并联以形成一对段，并且第三、第四、第五和第六段相互串联连接，并且与那对段串联连接；并且
e)在第五结构中，在最后泵吸步骤期间，所有六个段相互串联连接。
在另一个方面中，本发明提供了一种使用多段干式机械泵来降低在外罩内的压力的真空泵吸方法，其中该泵的这些段在多个连续结构中相互连接，以从其中在第一泵吸步骤期间这些段至少成对并联的第一结构变为其中这些段在最后泵吸步骤期间串联连接的最后结构，并且经由至少一个中间结构，选择每个结构以优化在当前压力范围中的泵吸速度。在这个或每个中间结构中，至少一个进气段与至少一个其它进气段并联连接，并且至少一个出口段与至少一个其它段串联连接。
在这种方法中，可以在第一泵吸步骤期间使这些段至少成对并联连接，在最后泵吸步骤期间使段串联连接，任选地，在中间泵吸步骤期间使进气段保持并联同时出口段串联。
另外，在最后泵吸步骤期间，该泵的速度可以暂时增大至高于其标称速度。
附图说明
从结合附图给出的以下具体实施方案说明中将了解本发明的其它目的、特征和优点，其中：
图1为示意图，显示出用于真空泵吸装置的现有技术结构，其中多段泵为Roots类型，它具有四个串联的泵段；
图2为在本发明一实施例中的真空泵吸装置的示意图，它也包括Roots类型的四个泵段，这些泵段按照第一结构相互连接；
图3为显示出局部打开的图2真空泵吸装置的透视图；
图4为一流程图，显示出这些泵段如何在图2的第一结构中相互连接；
图5为处于第二结构中的在图2中的实施例中的真空泵吸装置的示意图；
图6为一流程图，显示出这些泵段在图5的第二结构中相互连接的方式；
图7为一流程图，显示出这些泵段在第三结构中如何相互连接；
图8为一曲线图，绘制出作为在正在被抽空的外罩中的压力的函数的图2至7的装置的泵吸速度的曲线；
图9为一曲线图，绘制出在降低在外罩中的压力的同时图2至7的真空泵吸装置的电能消耗的曲线；
图10A至10D为在本发明一实施例中的真空泵吸装置的示意图，它包括Roots类型的五个泵段，在降低腔室内的压力的同时呈现为四个连续的结构；
图11A至11E为在本发明一实施例中的真空泵吸装置的示意图，它包括Roots类型的六个泵段，在降低腔室内的压力的同时呈现为五个连续的结构；
图12B和12C显示了与图11B和11C分别对应的替换实施例。
具体实施方式
首先对在图1中所示的现有技术泵吸装置的结构进行说明。
这种装置包括用来驱动多段Roots类型泵2的电机1，该泵借助进气口3从外罩100吸入气体并且借助出气口4排出气体。
在所示的实施例中，该泵2包括四个连续泵段5、6、7和8，每个都具有一定子段5a、6a、7a和8a和一双转子段5b、6b、7b和8b。
每个段具有其自身的进气口5c、6c、7c和8c及其自身的出气口5d、6d、7d和8d。
在那种现有技术装置中，这些连续段通过相应的两段间管道9、10和11一个接一个串联连接。在那种现有技术泵中的每个两段间管道9-11将前面一个段的出气口与下一个段的进气口连接。例如，两个段之间的管道9将出气口管道5d与进气口6c连接。该连接在泵吸过程期间不会改变。
现在参照图2，该图显示出在本发明的一实施例中的真空泵吸装置。
该实施例其总体结构与在图1中所示的那种传统多段Roots泵相同，但是进行了改进，能够改善在这些段之间的连接。因此，在图2中，可以发现其主要元件与在图1的泵中相同，并且这些元件由相同的附图标记表示。
因此，可以看到具有其相应的进气口5c-8c、其相应的出气口5d-8d和段间管道9-11的四个段5-8。
段间管道9使出气口5d与进气口6c连接；段间管道10使出气口6d与进气口7c连接；并且段间管道11使出气口7d与进气口8c连接。
在本发明，还设有位于进气口5c和段间管道9之间的第一旁通管道12；位于段间管道9和段间管道10之间的第二旁通管道13；位于段间管道10和段间管道11之间的第三旁通管道14；以及位于段间管道11和出气口8d之间的第四旁通管道15，如在该图中可以看到的一样。
最后，在图2中，可以看到四个阀门16、17、18和19。阀门16布置成让进气口6c选择性地与旁通管道12或与段间管道9和出气口5d连通。阀门17布置成选择性地关闭旁通管道13。阀门18布置成使进气口8c选择性地与旁通管道14或段间管道11和出气口7d连通。最后，阀门19布置成选择性地关闭旁通管道15。
在图2中所示的实施例中，阀门16和17通过接合在段间管道9中并且由促动器20驱动的纵向促动杆相互机械连接。同样，阀门18和19在由促动器21驱动的纵向杆上相互机械连接。
在该泵吸装置的第一结构中，在第一泵吸步骤E1期间，促动器20和21下降，并且阀门16-19如在图2中所示那样下降。第一和第二段5和6相互并联连接，从而形成第一对段，并且第三和第四段7和8相互并联，从而形成第二对段。这两对段在位于进气口3和出气口4之间的气流通道中串联连接。
促动器20和21由电子控制器22控制，它们通过导线20a和21a与之连接。电子控制器22例如包括与存储器相连的处理器，这些存储器包含有用于给促动器21和21适当供能并且确保在由该装置实施的各个操作步骤期间使阀门16-19适当地定位的程序，如下面所述一样。
电机1的速度也由电子控制器22控制，并且它通过导线1a连接在其上，并且在电机1的外面或里面或者在电子控制器22中设有一速度控制器。
图3显示出与图2相同的元件，但是以三维表示的方式显示出。因此可以看到电机1和泵2及其进气口3和其出气口4。还可以看到两个促动器20和21、阀门16和18以及各个段5、6和7的Roots类型转子5b、6b和7b。出气口段8不能看到。
图4显示出图2的各个段的结构，因此在进气口3和出气口4之间可以看到彼此并联的两个段5和6，并且其各自的进气口5c和6c通过旁通管道12相互连接，并且其相应的出气口5d和6d通过旁通管道13相互连接。段7和8同样并联，其相应的进气口7c和8c通过旁通管道14相互连接，并且其相应的出气口7c和8c通过旁通管道15相互连接。这两对5-6和7-8在气体从进气口3到出气口4所经过的通道上由段间管道10相互串联。
在图2至4中所示的具有两对并联段的这种第一结构对应于在抽空外罩的第一步骤期间提供该装置的第一结构。
在图5和6中，在中间泵吸步骤E2期间对该系统提供第二结构。第一和第二段5和6或“进气口”段保持相互并联，同时第三和第四段7和8或出口段相互串联连接。由第一和第二段5和6形成的第一对段与第三和第四段7和8串联连接。为此，促动器20保持下降，同时促动器21上升至一个上部位置。
最后，在图7中所示的第三或最后结构中，为了在最后泵吸步骤E3期间使用，所有四个段5、6、7和8在气流通道中相互串联连接。为此，两个促动器20和21都下降。
下面通过计算模拟来说明本发明的优点。
假设外罩100具有1000L的容积V，并且期望经过45秒的持续时间t将它抽空；实际上，例如期望使外罩内的压力从1大气压的压力p1下降至0.1毫巴(mBar)的压力p2。
通过比较，最初假设采用传统的泵。传统泵的平均速度S在应用以下公式中需要大约为700立方米/小时(m3/h)：
S＝(V/t)ln(p1/p2)
用来从0.1mBar将气流S驱动至1大气压所需的电能由下式给出：
Pw＝(p1-p2)S
其中Pw单位为瓦特(W)，p1和p2单位为帕斯卡(Pa)，并且S的单位为立方米/秒(m3/s)，这在当前实施例中给出：
Pw＝19.5千瓦(kW)
设定所抽吸的能量从泵吸开始逐渐增大的方式，则排空所述体积所需的平均电能大约为13kW(参见图9)。
下面通过计算说明本发明使用最初设计用于400m3/h的最优速度的泵，在三个连续步骤中能够获得接近700m3/h的速度。
假设段5具有400m3/h的速度S1，段6具有300m3/h的速度S2，段7具有300m3/h的速度S3，并且段8具有200m3/h的速度S4。下面显示出平均能耗保持低于10kW。
在抽空外罩100的第一步骤期间，在外罩内的气压从1大气压下降至压力p1。然后真空泵吸装置处于如在图2和4中所示的其结构中。
所期望的泵的速度：S＝K(S1+S2)
K＝K0(K0-1+(S1+S2)/(S3+S4))＝0.93，并且在大气压下K0＝5
K0为泵在零速度下的压缩比。
S＝650m3/h
Pw＝700(p′-p2(in))+500(p(ref)-p′)
通过流量守恒定理，p′＝中间压力＝p1(in)(S1+S2)/(S3+S4)。
在高压段能耗更大。在每个段中功率增加，而压力p1(in)降低。
确定p1(in)从而避免超过Pw＝10kW。
如果通过共享在两个段之间的工作来针对p1＝300mBar计算能耗，则p′＝420mBar，并且：
Pw＝700m3/h×120mBar+500m3/h×580mBar＝10.3kW
采用这些泵段的这种新结构并且在该压力范围中，能量再次降低，并且泵吸速度接近700m3/h。
现在参照图8，该图绘制出作为在所抽空的腔室中的压力的函数的泵吸速度的曲线。在步骤E1期间，在第一结构中的本发明真空泵吸装置的速度遵循代表最大值的曲线A。
在到达压力p1时，该系统切换成下面的结构。
图9绘制出作为在外罩中的压力的函数的用于机械驱动该泵转动的能耗。在步骤E1期间，能耗遵循曲线B规则地增大，然后在装置切换成其第二结构中时在压力p1处突然下降。
在图5和6中所示的第二结构中，在外罩内的压力从压力p1变为压力p2。
在p1处，并行出口段7-8分成串，以便降低由高压段消耗的能量。
泵的所期望速度：S＝K′(S1+S2)
K′＝0.78，并且在S＝550m3/h时K0＝5。
对于p2＝50mBar所消耗并且假设在三个段之间存在以下压力分布：50→100→550→1000的能量：
为Pw＝700×(100-50)+300×(550-100)+200×(1000-550)，即Pw＝7.2kW。
在图8中，可以看到，在压力p1和p2之间的步骤E2期间，本发明的装置的速度S的特征遵循表示最大值的曲线C。在图9中，可以看出，在该相同步骤E2期间，该装置的能量特征遵循曲线D。
下面，再次改变装置的结构以使外罩内的压力从压力p2降低至压力p3。该结构然后如在图7中所示一样，并且所有四个段5-8串联。
在压力p2处，串联的这些段的这个结构使得压缩比能够增大。
为了保持700m3/h的高速，必须通过增大转动速度来增大标准抽吸速度。
该速度以系数Kn增大。
所期望的速度S＝400×Kn。
假设S＝700m3/h，则将Kn选择为7/4。
对于p3＝1mBar并且假设这些段的压缩比作为所用压力的函数的能耗如下：
段5从1mBar到10mBar(K0＝10)工作，段6从10mBar到50mBar(K0＝5)工作，段7从50mBar到250mBar工作，段8从250mBar到1000mBar工作(K0＝4)。
Pw＝Kn(400×9+300×40+300×200+200×750)
Pw＝10.9kW。
在图8中，可以看出增大泵速度的影响：在恒定速度下，速度特征遵循曲线E，即该速度比在步骤E1和E2期间所获得的速度下降。但是，通过增大速度，速度特征遵循曲线F，这在相当大的压力范围上保持接近最大速度的泵吸速度。
从在图8中的示意图中，可以看出曲线A、C和F表征了以接近700m3/h进行抽吸(曲线G表示在700m3/h下操作的理想泵)，而该泵的最大段只提供400m3/h。
在图9中，可以看出遵循连续的曲线B、D和H驱动该泵所需的能量局限于大约10kW，而具有700m3/h的速度的传统多段泵将需要由曲线I表示的19.5kW的能量。
本发明因此提供了40％至45％的最大电能节约，并且平均能耗节约20％至25％。
还考虑的是，本发明使泵的标称尺寸节约了大约40％。
所述的实施例涉及一种具有四段Roots类型干式机械泵的抽吸装置。当然，根据具有一些其它数量段的干式机械泵，本发明可以按照相同的方式应用于抽吸装置，段的数量大于或等于四个。
图10显示出对于具有五个段的装置在压力降低时本发明抽吸装置的连续结构的一个实例。
在图10A中，可以看到在进气口100和出气口101之间，三个段102、103和104并联，其各自的进气口102c、103c和104c通过旁通管道105相互连接，其各自的出气口102d、103d和104d通过旁通管道106相互连接。这些段107和108同样并联，其各自的进气口107c和108c通过旁通管道109相互连接，其各自的出气口107d和108d通过旁通管道110相互连接。这两个组102-103-104和107-108在位于进气口100和出气口101之间的气流通道上通过段间管道111相互串联连接。
如在图10A中所示的这个第一结构构成在抽空外罩的第一步骤E1期间提供给该装置的结构。
在图10B中，在中间泵吸步骤E2中提供给该系统第二结构。第一和第二段102和103与第三和第四段104和107一样相互并联。由第一和第二段102和103形成的第一对段与由第三和第四段104和107形成的第二对段串联连接，并且也与第五段108串联。
在图10C中显示出用在中间泵吸步骤E3中的第三结构。第一和第二段102和103相互并联，并且第三、第四和第五段104、107和108与由第一和第二段102和103形成的第一对段串联连接。
最后，在图10D所示的第四或最后结构中，最后泵吸步骤E4其所有五个段102、103、104、107和108在气流通道上相互串联连接。
图11显示出用于本发明的泵吸装置的连续结构的实施例，同时在该装置具有六个段时压力正在降低。
在图11A中，可以看到在进气口200和出气口201之间可以看到三个并联的段202、203和204，其各自的进气口202c、203c和204c通过旁通管道205相互连接，并且其相应的出气口202d、203d和204d通过旁通管道206相互连接。这三个段207、208和209同样并联，并且其各自的进气口207c、208c和209c通过旁通管道210相互连接，其各自的出气口207d、208d和209d通过旁通管道211相互连接。这两个组202-203-204和207-208-209在位于进气口200和出气口201之间的气流通道上通过段间管道212相互串联连接。
在图11A中所示的第一结构构成在抽空外罩的第一步骤E1中提供该装置的结构。
在图11B中，在中间泵吸步骤E2中提供赋予该系统第二结构。这三个第一段202、203和204保持并联。第四和第五段207和208相互并联。组202-203-204、对207-208和第六段209串联连接。
在图11C中显示出用于中间泵吸步骤E3的第三结构。三个第一段202、203和204仍然并联。第五、第五和第六段207、208和209相互串联，并且与组202-203-204串联。
在图11D中显示出用于中间泵吸步骤E4的第四结构。第一和第二段202和203相互并联连接。第三、第四、第五和第六段204、207、208和209相互串联连接，并且与由第一和第二段202和203形成的第一对段串联连接。
最后，在用于最后泵吸步骤E5的图11E中所示的第五或最后结构中，所有六个段202、203、204、207、208和209在气流通道上相互串联连接。
图12显示了可以采用具有六个段的本发明泵吸装置的可选结构的实例。第一结构如在图11A中所示一样，并且构成在抽空外罩的第一步骤E1期间提供泵吸装置的结构。
在图12B中，在中间泵吸步骤E2中提供该系统第二结构。在进气口300和出气口301之间，存在并联的两个第一段302和303，其相应的进气口302c和302c通过旁通管道304相互连接，其各自的出气口302d和303d通过旁通管道305相互连接。接下来的两个段306和307同样并联，其各自的进气口306c和307c通过旁通管道308相互连接，同时其相应的出口307d和308d通过旁通管道309相互连接。最后，最后两个段310和311同样并联，其各自的进气口310c和311c通过旁通管道312相互连接，同时其各自的出气口310d和311d通过旁通管道313相互连接。这三对302-303、306-307和310-311在位于进气口300和出气口301之间的气流通道上分别通过段间管道314和315相互串联。
在图12C中显示出用于中间泵吸步骤E3的第三结构。这两个第一段302和303并联连接。第三和第四段306和307也并联连接。最后两个段310和311与这些对302-303和307-308串联连接。
第四和第五结构与在图11D和11E中所示的结构类似。
本发明不限于明确所述的这些实施例，并且它包括对于本领域普通技术人员显而易见的许多变型和概括。

Claims (15)

1.一种用于降低外罩(100)的压力的真空抽吸装置，该装置包括用于驱动多段干式机械真空泵(2)的电机(1)，每个段(5-8)具有一进气口(5c-8c)和一出气口(5d-8d)，并且所述泵包括用于使这些段(9-11)在用于将气体从外罩中抽出的回路中相互连接的管道(9-11)，该装置其特征在于，它包括流体流动连接部件(12-19)，它们使这些段(5-8)相互连接以便从其中这些段在第一泵吸步骤(E1)期间至少成对并联连接的第一结构变为其中这些段在最后泵吸步骤(E3)中串联连接的最后结构，经过至少一个中间结构，在中间泵吸步骤(E2)期间，在每个当前压力范围中优化泵吸速度，并且其中至少一个段(5)与至少一个其它段(6)并联连接，同时至少一个段(7)与至少一个其它段(8)串联连接。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述流体流动连接部件(12-19)包括由电子控制部件(22)控制并且插入在管道(9，11，13，15)中的阀门(16-19)。
3.如权利要求2所述的装置，其中电子控制部件(22)响应于在外罩(100)内的气压变化而促动这些阀门(16-19)以从一个结构变为下一个结构。
4.如权利要求2所述的装置，其中所述电子控制部件(22)响应于由泵的电机(1)消耗的能量变化而促动这些阀门(16-19)从一个结构变为下一个结构。
5.如权利要求2所述的装置，其中所述电子控制部件(22)在预定持续时间之后促动这些阀门(16-19)从一个结构变为下一个结构。
6.如权利要求2所述的装置，其中在真空泵(2)的主体中所述阀门(16-19)和段间管道(9-11)为一体。
7.如权利要求2所述的装置，其中在最后泵吸步骤(E3)中，电子控制部件(22)增大了电机(1)的速度。
8.如权利要求2所述的装置，其中在外罩(100)内到达所期望的压力状态时，所述电子控制部件(22)降低电机(1)的转动速度以提供压力保持泵吸。
9.如权利要求2所述的装置，其中当在外罩(100)内到达所期望的压力状态时，所述电子控制部件(22)使附加的低速泵吸段与出气口(4)连接以便保持压力。
10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，它包括四个段(5-8)，这些段在泵吸期间按照以下连续的结构连接：
a)在第一结构中，在第一泵吸步骤(E1)期间，第一和第二段(5，6)相互并联连接从而形成第一对段，第三和第四段(7，8)相互并联连接从而形成第二对段，并且这两对段(5-6和7-8)在气流通道上串联连接；
b)在第二结构中，在中间泵吸步骤(E2)期间，第一和第二段(5，6)保持相互并联连接，同时第三和第四段(7，8)相互串联连接，并且由第一和第二段构成的第一对段与由第三和第四段构成的第二对段(7-8)串联连接；并且
c)在第三结构中，在最后泵吸步骤(E3)期间，所有四个段(5-8)相互串联连接。
11.如权利要求1至9中任一项所述的装置，该装置具有五个段(102，103，104，107，108)，这些段在泵吸期间按照以下连续的结构连接：
a)在第一结构中，在第一泵吸步骤(E1)期间，第一、第二和第二段(102，103和104)并联连接从而形成一组段(102-104)，第四和第五段(107-108)相互并联连接从而形成一对段(107-108)，并且所述这组段(102-104)和这对段(107-108)在气流通道上相互串联连接；
b)在第二结构中，在第一中间泵吸步骤(E2)期间，第一和第二段(102，103)相互并联连接从而形成第一对段(102-103)，第三和第四段(104-107)相互并联连接，从而形成第二对段(104-107)，并且第一和第二对段(102-103和104-107)相互串联连接并且与第五段(108)串联连接；
c)在第三结构中，在第二中间泵吸步骤(E3)期间，第一和第二段(102，103)相互并联连接从而形成一对段(102-103)，并且第三、第四和第五段(104，107，108)相互串联连接并且与那对段(102-103)串联；并且
d)在第四结构中，在最后泵吸步骤(E4)期间，所有五个段(102，103，104，107，108)相互串联连接。
12.如权利要求1至9中任一项所述的装置，该装置具有六个段(202，203，204，207，208，209)，它们在泵吸期间按照以下连续结构连接：
a)在第一结构中，在第一泵吸步骤(E1)期间，第一、第二和第三段(202，203和204)并联连接从而形成第一组段(202-204)，第四、第五和第六段(207，208，209)并联连接从而形成第二组段(207-209)，并且第一和第二组段(202-204和207-209)在气流通道上相互串联连接；
b)在第二结构中，在第一中间泵吸步骤(E2)期间，第一、第二和第三段(202，203，204)并联连接从而形成一组段(202-204)，第三和第四段(207，208)相互并联连接，从而形成一对段(207-208)，并且这组段(202-204)和这对段(207-208)相互串联连接，并且与第六段(209)串联连接；
c)在第三结构中，在第二中间泵吸步骤(E3)期间，第一、第二和第三段(202，203，204)并联连接从而形成一组段(202-204)，第四、第五和第六段(207，208，209)相互串联连接，并且与那组段(202-204)串联连接；
d)在第四结构中，在第三中间泵吸步骤(E4)期间，第一和第二段(202，203)相互并联连接从而形成一对段(202-203)，并且第三、第四、第五和第六段(204，207，208和209)相互串联连接，并且与那对段(202-203)串联连接；并且
e)在第五结构中，在最后泵吸步骤(E5)期间，所有六个段(202，203，204，207，208，209)都相互串联连接。
13.如权利要求1至9中任一项所述的装置，该装置具有六个段(302，303，304，307，310，311)，它们在泵吸期间按照以下连续结构连接：
a)在第一结构中，在第一泵吸步骤(E1)期间，第一、第二和第三段(302，303，306)并联连接从而形成第一组段(302-306)，第四、第五和第六段(307，310，311)并联连接从而形成第二组段(307-311)，并且第一和第二组段(302-306和307-311)在气流通道上串联连接；
b)在第二结构中，在第一中间泵吸步骤(E2)期间，第一和第二段(302，303)相互并联连接从而形成第一对段(302-303)，第三和第四段(306，307)相互并联连接从而形成第二对段(306-307)，第五和第六段(310，311)相互并联连接从而形成第三对段(310-311)，并且第一、第二和第三对段(302-303，306-307和310-311)相互串联连接；
c)在第三结构中，在第二中间泵吸步骤(E3)期间，第一和第二段(302，303)相互并联连接从而形成第一对段(302-303)，第三和第四段(306，307)相互并联连接从而形成第二对段(306-307)，并且第五和第六段(310-311)相互串联并且与第一和第二对段(302-303，306-307)串联连接；
d)在第四结构中，在第三中间泵吸步骤(E4)期间，第一和第二段(302，303)相互并联以形成一对段(302-303)，并且第三、第四、第五和第六段(303，307，310，311)相互串联连接，并且与这对段(302-303)串联连接；并且
e)在第五结构中，在最后泵吸步骤(E5)期间，所有六个段(302，303，306，307，310，311)相互串联连接。
14.一种使用多段干式机械泵(2)来降低在外罩内的压力的真空泵吸方法，其中该泵(2)的多个段(5-8)在多个连续结构中相互连接，以从其中在第一泵吸步骤(E1)期间这些段至少成对并联的第一结构变为其中这些段在最后泵吸步骤(E3)期间串联连接的最后结构，并且经由至少一个中间结构(E2)，选择每个结构来优化在当前压力范围中的泵吸速度，其中在这个或每个中间结构中，至少一个进气段(5)与至少一个其它进气段(6)并联连接，并且至少一个出口段(7)与至少一个其它段(8)串联连接。
15.如权利要求14所述的方法，其中在最后泵吸步骤期间，该泵的速度可以暂时增大至高于其标称速度。
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