DE10148251B4

DE10148251B4 - Verfahren zum Betrieb einer Gasreibungspumpe

Info

Publication number: DE10148251B4
Application number: DE10148251.5A
Authority: DE
Inventors: Helmut Bernhardt; Jörg Stanzel
Original assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Current assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: DE10148251A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Gasreibungspumpe, wobei diese aus Rotor- und Statorbauteilen besteht, welche in einem Gehäuse untergebracht sind, und die Rotorbauteile auf einem Rotor montiert sind, welcher durch eine Antriebseinrichtung im normalen Betrieb auf Nenndrehzahl gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasreibungspumpe über ein steuerbares Ventil dosiert geflutet wird und zwar derart, dass die einströmende Gasmenge so bemessen ist, dass eine vorgegebene Drehzahl des Rotors nicht unterschritten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Gasreibungspumpe nach dem Oberbegriff des ersten Schutzanspruches.
Gasreibungspumpen bestehen in der Regel aus einer Anzahl von Stufen, welche unterschiedlich gestaltet sein können und jeweils Rotor- und entsprechende Statorbauteile aufweisen. Diese pumpaktiven Teile werden von dem vorhandenen Gas durchsetzt. Um optimale Pumpeigenschaften wie maximalen Gasdurchsatz und maximale Kompression zu erreichen, müssen die rotierenden Teile mit hoher Geschwindigkeit umlaufen. Wesentlich ist weiterhin, dass der Abstand zwischen rotierenden und feststehenden Bauteilen sehr gering ist, um Rückströmungs- und Rückförderverluste klein zu halten.
Gasreibungspumpen der beschriebenen Art kommen zunehmend zur Anwendung bei Verfahren, wie z. B. bei chemischen Prozessen oder in der Halbleiterfertigung, bei denen große Mengen von Prozessgasen anfallen. Diese Gase sind in der Regel leicht kondensierbar und dies umso mehr bei tiefen Temperaturen. Dadurch kommt es zu Flüssigkeits- und Feststoffabscheidungen im beträchtlichen Ausmaß und schließlich zu Korrosions- und Ätzvorgängen, welche zur Zerstörung einzelner Bauteile oder der ganzen Pumpe führen können.
Zu einem sicheren und störungsfreien Betrieb müssen solche Ablagerungen in der Pumpe vermieden werden. Dazu sollten die Rotor- und Statorbauteile der Pumpe auf ein bestimmtes Temperaturniveau erhitzt werden. Die dafür benötigten Heizelemente sind am oder im Gehäuse der Pumpe untergebracht. Während das Gehäuse und die mit ihm fest verbundenen Statorteile nach relativ kurzer Zeit die gewünschte Temperatur erreichen, gilt das für den Rotor nicht. Dieser ist thermisch von den Statorbauteilen isoliert. Je nach Art der Lagerung schwebt er völlig berührungslos in einem Magnetlager oder hat nur minimale Berührung mit den Statorteilen über Kugellager. Bei Betrieb im Vakuum erfolgt kein Wärmeübergang durch Konvektion.
Es bleibt fast nur ein Temperaturausgleich durch Wärmestrahlung. Dieser ist jedoch unzureichend für eine schnelle Erwärmung des Rotors.
Die DE 20 34 327 A beschreibt eine Turbomolekularpumpe, bei der ein automatisches Fluten erst dann erfolgen soll, wenn die Drehzahl der Pumpe weit genug abgesunken ist.
Ferner ist in der DE 40 22 523 A1 eine Einrichtung zum Fluten einer Vakuumpumpe nach deren Abschalten beschrieben, bei welcher ein Flutventil in Abhängigkeit von der Drehzahl eines Rotors angesteuert und bei fallender Drehzahl weiter geöffnet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zeit zur Erwärmung des Rotors einer Gasreibungspumpe wesentlich zu verkürzen ohne die Bauweise der Pumpe nachteilig zu verändern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des 1. Patentanspruches gelöst. Die Ansprüche 2–6 stellen weitere Varianten der Erfindung dar.
Durch das Fluten steigt der Druck im Inneren der Pumpe an. Infolgedessen erhöht sich die Reibung und durch die entstehende Wärme wird der Rotor aufgeheizt. Mit der Erwärmung wird diesem jedoch Energie entzogen, was sich in einer Verringerung der Drehzahl bemerkbar macht. Dies ist ein unerwünschter Nebeneffekt.
Mit dem Ziel, bei gewünschter erhöhter Rotortemperatur ein Absinken der Drehzahl in Grenzen zu halten, wird erfindungsgemäß das Fluten der Gasreibungspumpe so geregelt, dass die Drehzahl des Rotors einen vorgegebenen Wert nicht unterschreitet. Dies kann in der Weise erfolgen, dass das Ventil, über welches der Flutvorgang erfolgt, entsprechend Anspruch 2 kontinuierlich geregelt wird oder entsprechend Anspruch 3 so, dass es in Intervallen geöffnet und geschlossen wird.
Da bei erhöhtem Druck im Inneren der Pumpe auch die Leistungsaufnahme der Antriebseinrichtung steigt, kann dies zur Ansteuerung der Ventilregelung benutzt werden. Die Ansteuerung kann aber auch durch die Rotordrehzahl oder durch die Rotortemperatur erfolgen.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Gasreibungspumpe, wobei diese aus Rotor- und Statorbauteilen besteht, welche in einem Gehäuse untergebracht sind, und die Rotorbauteile auf einem Rotor montiert sind, welcher durch eine Antriebseinrichtung im normalen Betrieb auf Nenndrehzahl gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasreibungspumpe über ein steuerbares Ventil dosiert geflutet wird und zwar derart, dass die einströmende Gasmenge so bemessen ist, dass eine vorgegebene Drehzahl des Rotors nicht unterschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Ventils kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Ventils in der Weise erfolgt, dass es in Intervallen geöffnet und geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Ventils in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme der Antriebseinrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Ventils in Abhängigkeit von der Drehzahl des Rotors erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Ventils in Abhängigkeit von der Rotortemperatur erfolgt.