DE102007060174A1

DE102007060174A1 - Vacuum pump and method for operating a vacuum pump

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Publication number: DE102007060174A1
Application number: DE200710060174
Authority: DE
Inventors: Dirk Schiller; Magnus Janicki; Michael Steininger; Michael HÖLZEMER
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-06-25
Also published as: WO2009074408A2; WO2009074408A3

Abstract

Eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Wälzkolben-Vakuumpumpe, weist einen Pumpenraum (12) auf, der von einem Pumpengehäuse (10) ausgebildet ist. In dem Pumpenraum (12) sind Pumpenelemente (14) angeordnet, die von einem Antriebsmotor angetrieben werden. Durch die Pumpenelemente wird ein Medium vom Pumpeneinlass (18) durch den Pumpenraum (12) und aus diesem durch den Pumpenauslass (20) gepumpt. Zur Vermeidung von Überhitzungen ist ein Strömungskanal (24) vorgesehen, durch den zumindest bedarfsweise Medium vom Pumpenauslass (20) zum Pumpeneinlass (18) zurückgeführt werden kann. In dem Strömungskanal ist eine Ventileinrichtung (30) vorgesehen. Die Ventileinrichtung (30) ist erfindungsgemäß regelbar und hierzu mit einer Regeleinrichtung (52) verbunden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Vakuumpumpe.A vacuum pump, in particular a Roots vacuum pump, has a pump chamber (12), which is formed by a pump housing (10). In the pump chamber (12) pump elements (14) are arranged, which are driven by a drive motor. The pump elements pump a medium from the pump inlet (18) through the pump chamber (12) and out of this through the pump outlet (20). In order to avoid overheating, a flow channel (24) is provided, through which at least, if necessary, medium can be returned from the pump outlet (20) to the pump inlet (18). In the flow channel, a valve device (30) is provided. The valve device (30) is controllable according to the invention and for this purpose connected to a control device (52). Furthermore, the invention relates to a method for operating the vacuum pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Wälzkolben-Vakuumpumpe sowie ein Verfahren zum Betreiben derselben.The The invention relates to a vacuum pump and a method of operation a vacuum pump. In particular, the invention relates to a Roots vacuum pump and a method of operating the same.

Vakuumpumpen weisen ein Pumpengehäuse auf, das einen Pumpenraum ausbildet. In dem Pumpenraum ist mindestens ein Pumpenelement angeordnet, das über einen Antriebsmotor angetrieben ist. Bei den Pumpenelementen handelt es sich beispielsweise um zwei Wälzkolben. Zum Fördern des zu pumpenden Mediums, bei dem es sich üblicherweise um Gas handelt, weist der Pumpenraum einen Pumpeneinlass und einen Pumpenauslass auf. Durch Antreiben des mindestens einen Pumpenelements wird das Medium durch den Pumpeneinlass in den Pumpenraum gesaugt und durch den Pumpenauslass wieder ausgestoßen. Um ein Überhitzen der Pumpe, insbesondere des Pumpengehäuses oder des Motors zu vermeiden, ist ein Strömungskanal vorgesehen, der sich vom Pumpenauslass zum Pumpeneinlass erstreckt. In dem Strömungskanal ist eine Ventileinrichtung angeordnet. Hierdurch ist es möglich, bedarfsweise Medium vom Pumpenauslass zum Pumpeneinlass zurückzuführen. Die Ventileinrichtung weist hierbei üblicherweise ein federbelastetes Ventil auf. Durch die Feder wird eine vorgegebene Kraft auf den Ventilkörper ausgeübt. Dies hat zur Folge, dass ein Öffnen des Ventils bei Überschreiten einer der Federkraft entsprechenden Druckdifferenz erfolgt. Die entsprechende Druckdifferenz bzw. die Federkraft ist vom Werk vorgegeben und nicht variierbar. Bei handelsüblichen, kleinen Wälzkolbenpumpen beträgt die Grenz-Druckdifferenz zwischen Einlass- und Auslass üblicherweise 80 mbar. Bei großen Pumpen kann die Grenz-Druckdifferenz bis zu 50 mbar betreffen. Bei Überschreiten dieser Grenz-Druckdifferenz erfolgt ein Öffnen der Ventileinrichtung, um ein thermisches Überlasten der Vakuumpumpe und/oder des Antriebsmotors zu vermeiden.vacuum pumps have a pump housing on, which forms a pump room. In the pump room is at least arranged a pump element which is driven by a drive motor. The pump elements are, for example, two roots. To promote the medium to be pumped, which is usually gas, The pump chamber has a pump inlet and a pump outlet on. By driving the at least one pump element is the Suction medium through the pump inlet into the pump room and through ejected the pump outlet again. To overheat the pump, in particular the pump housing or the engine to avoid a flow channel is provided, extending from the pump outlet to the pump inlet. In the flow channel a valve device is arranged. This makes it possible, if necessary Return medium from pump outlet to pump inlet. The valve device here usually has a spring-loaded valve on. By the spring is a predetermined Force on the valve body exercised. This causes an opening of the valve when exceeding one the spring force corresponding pressure difference takes place. The corresponding Pressure difference or the spring force is specified by the factory and not variable. In commercial, small Roots pumps is the limit pressure difference between inlet and outlet usually 80 mbar. For large pumps can affect the limit pressure difference up to 50 mbar. When crossing this limit pressure difference is an opening of the valve device, to a thermal overload to avoid the vacuum pump and / or the drive motor.

Bei Vakuumpumpen, die beispielsweise mit Prozesskammern verbunden sind, in denen Halbleiterbauteile, Solarzellen und dgl. hergestellt werden, besteht die Anforderung, während der Arbeitzyklen Medium aus der Prozesskammer abzupumpen. Dies kann zur Druckreduzierung oder auch zum Abpumpen eines Prozessgases erforderlich sein. Da die Kompressionsleistung der Vakuumpumpe, insbesondere der Wälzkolben-Vakuumpumpe, proportional zur Druckdifferenz ist und diese aufgrund der thermischen Grenzen definiert ist, sind die Zeitspannen zum Abpumpen eines Prozessgases oder zum Erniedrigen des Prozesskammerdrucks relativ groß.at Vacuum pumps, which are connected to process chambers, for example, in which semiconductor devices, solar cells and the like. Are made exists the request while of the working cycles pumping medium out of the process chamber. This can to reduce the pressure or to pump off a process gas required be. Because the compression performance of the vacuum pump, in particular the Roots vacuum pump, is proportional to the pressure difference and this due to the thermal Limits is defined, are the time periods for pumping out a process gas or relatively low to lower the process chamber pressure.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumpumpe sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vakuumpumpe zu schaffen, mit welcher bzw. mit welchem Zykluszeiten verringert werden können.task The invention is a vacuum pump and a method of operation the vacuum pump to create, with which or at which cycle times can be reduced.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 6.The solution The object is achieved according to the invention by the features of the claim 1 or 6.

Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe, bei der es sich insbesondere um eine Wälzkolben-Vakuumpumpe handelt, weist in dem Strömungskanal zum bedarfsweisen Zurückführen eines Teils des gepumpten Mediums erfindungsgemäß eine regelbare Ventileinrichtung auf. Hierzu ist die Ventileinrichtung mit einer Regeleinrichtung verbunden, durch die die Ventileinrichtung in Abhängigkeit von mindestens einem Pumpenparameter regelbar ist. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass über einen kurzen Zeitraum erheblich größere Differenzdrücke zwischen Pumpeneinlass und Pumpenauslass auftreten dürfen, ohne dass eine Beschädigung der Pumpe oder des Motors aufgrund von Überhitzung erfolgt. Versuche haben gezeigt, dass bis zu einem Zeitraum von 10 Sek. die Leistung der Vakuumpumpe auf über 200%, insbesondere 250% erhöht werden kann, ohne dass Beschädigungen der Pumpe oder des Motors auftreten. Es ist somit möglich, zum kurzfristigen Abpumpen einer großen Mediummenge in einem Hochleistungsbetrieb die Vakuumpumpe mit erheblich höherer Leistung zu betreiben. Hierbei wird in einem Hochleistungsbetrieb von der Regeleinrichtung die Ventileinrichtung derart geregelt, dass erheblich höhere Differenzdrücke zulässig sind. Der genutzte Pumpenparameter ist in diesem Fall die Zeit, wobei zusätzliche Pumpenparameter, insbesondere die Gehäusetemperatur, die Temperatur des Antriebmotors, die Temperatur der Motorwicklung und/oder die Temperatur der Pumpenelemente mit berücksichtigt werden können. Beispielsweise kann die Regelung bei Überschreiten eines Temperatur-Grenzwertes ein zumindest teilweises Öffnen der Ventileinrichtung bewirken.The vacuum pump according to the invention, which is in particular a Roots vacuum pump, points in the flow channel to Returning a Part of the pumped medium according to the invention a controllable valve device on. For this purpose, the valve device with a control device connected, through which the valve device in dependence is controllable by at least one pump parameter. Surprisingly was found over a short period of time significantly greater differential pressures between Pump inlet and pump outlet may occur without damaging the Pump or motor due to overheating. tries have shown that up to a period of 10 sec. the performance the vacuum pump to over 200%, especially increased by 250% can be without any damage the pump or the motor occur. It is thus possible to short-term pumping out of a large amount of medium in a high-performance operation the vacuum pump with considerably higher To operate power. This is in a high-performance operation the regulating device controls the valve device in such a way that that much higher differential pressures permissible are. The pump parameter used in this case is the time with additional Pump parameters, in particular the housing temperature, the temperature of the drive motor, the temperature of the motor winding and / or the temperature the pump elements are taken into account can. For example, the control can be exceeded when a temperature limit is exceeded an at least partial opening cause the valve device.

Zur Regelung der Ventileinrichtung ist die Regeleinrichtung vorzugsweise mit einem elektrischen Stellmotor, insbesondere einem Schrittmotor, verbunden. Beispielsweise ist ein Ventilkörper der Ventileinrichtung, der bei geschlossenem Ventil an einem Ventilsitz anliegt, durch ein Druckelement, wie eine Druckfeder, vorgespannt bzw. federbelastet. In Abhängigkeit der durch die Druckfeder aufgebrachten Kraft öffnet der Ventilkörper bei Überschreiten einer entsprechenden Gegenkraft bzw. bei Auftreten einer entsprechenden Druckdifferenz zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des Ventils bzw. zwischen dem Pumpeneinlass und dem Pumpenauslass. Durch Vorsehen des elektrischen Schrittmotors ist es auf einfache Weise möglich, die durch die Druckfeder aufgebrachte Kraft zu verändern. Beispielsweise kann mit Hilfe eines Spindeltriebs die Druckfeder unterschiedlich stark zusammengedrückt werden.To control the valve device, the control device is preferably connected to an electric servomotor, in particular a stepping motor. For example, a valve body of the valve device, which bears against a valve seat when the valve is closed, is biased or spring-loaded by a pressure element, such as a compression spring. Depending on the force applied by the pressure spring, the valve body opens when a corresponding counterforce is exceeded or when a corresponding pressure difference occurs between the inlet side and the outlet side of the valve or between the pump inlet and the pump outlet. By providing the electric stepping motor, it is easily possible to change the force applied by the compression spring. For example, with the help of a spindle drive the Compression spring are compressed to different degrees.

Insbesondere mit Hilfe eines elektrischen Stellmotors ist es auch möglich, die Stellung des Ventilkörpers direkt durch den Stellmotor zu definieren. Die Stellung des Ventilkörpers wäre somit von dem Auftreten einer Gegenkraft bzw. einer tatsächlich bestehenden Druckdifferenz unabhängig. Die Lage des Ventilkörpers könnte somit durch die Regeleinrichtung in Abhängigkeit unterschiedlicher Pumpenparameter bestimmt werden. Da es sich bei der Ventileinrichtung jedoch um ein Sicherheitsbauteil handelt, durch das ein Beschädigen der Pumpe oder des Antriebsmodus verhindert werden soll, ist das Vorsehen eines federbelasteten Ventilkörpers bevorzugt.Especially with the help of an electric servomotor, it is also possible to Position of the valve body directly defined by the servomotor. The position of the valve body would thus from the occurrence of an opposing force or an actually existing one Pressure difference independently. The position of the valve body could thus by the control device depending on different Pump parameters are determined. Since it is the valve device However, it is a security component, by damaging the Pump or the drive mode is to be prevented, is the provision of a spring-loaded valve body prefers.

Zur Ermittlung unterschiedlicher Pumpenparameter ist die Regeleinrichtung in bevorzugter Ausführungsform mit mindestens einer Sensoreinrichtung verbunden. Insbesondere sind die nachstehend aufgeführten Sensoreinrichtungen vorgesehen, wobei mindestens eine dieser Sensoreinrichtungen, insbesondere mehrere Sensoreinrichtungen, vorgesehen sind.to Determining different pump parameters is the control device in a preferred embodiment connected to at least one sensor device. In particular are the ones listed below Sensor devices provided, wherein at least one of these sensor devices, in particular a plurality of sensor devices are provided.

Es ist möglich, als Sensoreinrichtung Drucksensoren vorzusehen. Durch diese wird beispielsweise der Druck an dem Pumpeneinlass und/oder dem Pumpenauslass gemessen. Hierbei kann als Regelparameter der Einlass- und/oder der Auslassdruck verwendet oder auch ein Differenzdruck bestimmt werden.It is possible, to provide pressure sensors as sensor device. Through this will For example, the pressure at the pump inlet and / or the pump outlet measured. Here, as a control parameter of the inlet and / or the outlet pressure is used or a differential pressure can be determined.

Ferner ist das Vorsehen von Temperatursensoren möglich. Durch entsprechend angeordnete Sensoren kann die Gehäusetemperatur, die Pumpenelement-Temperatur, die Motortemperatur und/oder die Temperatur der Motorwicklung gemessen werden.Further is the provision of temperature sensors possible. By appropriately arranged sensors can the housing temperature, the pump element temperature, the motor temperature and / or the temperature the motor winding can be measured.

Ferner ist es möglich, durch Sensoren die Motordrehzahl, die Energieaufnahme des Motors oder die Phasenverschiebung der den Motor antreibenden Spannung zu messen. Des Weiteren kann die Drehzahl des mindestens einen Pumpenelements gemessen werden und ebenfalls zur Bestimmung eines Pumpparameters dienen. Auch die auf die Motorwelle bzw. die Antriebswelle des Pumpenelements wirkende Axialkraft kann durch einen entsprechenden Axialkraft-Sensor bestimmt und als Pumpenparameter genutzt werden.Further Is it possible, by sensors, the engine speed, the power consumption of the engine or to measure the phase shift of the voltage driving the motor. Furthermore, the rotational speed of the at least one pump element be measured and also to determine a pumping parameter serve. Also on the motor shaft or the drive shaft of the pump element acting axial force can by a corresponding axial force sensor determined and used as a pump parameter.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Vibrationssensor vorzusehen, der beispielsweise die Vibration des Pumpengehäuses oder des Motors misst. Ferner ist es möglich, Geräusche der Pumpe oder des Motors zu messen und ebenfalls als Pumpenparameter durch die Regeleinrichtung zu verarbeiten. Als weiterer Pumpenparameter kann die Zeit dienen.A another possibility is to provide a vibration sensor, for example the vibration of the pump housing or the engine measures. Further, it is possible to make noises of the pump or the engine to measure and also as a pump parameter by the control device to process. Another pump parameter can be the time.

Aufgrund auftretender Temperaturunterschiede zwischen dem Gehäuse und dem Pumpenelement, insbesondere den Wälzkolben, erfolgt eine Veränderung des Spiels zwischen Pumpenelement und Innenwand des Pumpenraums. Die Messung des Pumpenelement-Spiels kann ebenfalls als Pumpparameter dienen.by virtue of occurring temperature differences between the housing and the pump element, in particular the Roots, a change takes place the clearance between the pump element and the inner wall of the pump chamber. The measurement of the pump element clearance can also be used as a pumping parameter serve.

Die vorstehend aufgeführten Sensoreinrichtungen können zur Bestimmung eines Pumpparameters einzeln genutzt oder auch beliebig miteinander kombiniert werden.The listed above Sensor devices can used to determine a pumping parameter individually or arbitrarily be combined with each other.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe, wobei die Vakuumpumpe einen durch ein Pumpengehäuse ausgebildeten Pumpenraum aufweist, in dem mindestens ein Pumpenelement durch einen Antriebsmotor angetrieben wird. Der Pumpenraum weist einen Pumpeneinlass und einen Pumpenauslass auf, wobei das zu pumpende Medium durch den Pumpeneinlass in den Pumpenraum einströmt und durch das Pumpenelement durch den Pumpenauslass wieder ausgestoßen wird. Ferner ist ein Strömungskanal vorgesehen, der von dem Pumpenauslass zum Pumpeneinlass zum bedarfsweisen Zurückführen eines Teils des gepumpten Mediums dient. In dem Strömungskanal ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die erfindungsgemäß regelbar ist und zur Regelung in Abhängigkeit von mindestens einem Pumpenparameter mit einer Regeleinrichtung verbunden ist.Further the invention relates to a method for operating a vacuum pump, wherein the vacuum pump has a pump chamber formed by a pump housing in which at least one pump element by a drive motor is driven. The pump chamber has a pump inlet and a Pump outlet, wherein the medium to be pumped through the pump inlet flows into the pump chamber and is expelled again by the pump element through the pump outlet. Furthermore, a flow channel provided from the pump outlet to the pump inlet on demand Returning one Part of the pumped medium is used. In the flow channel is a valve device provided, the invention controllable is and depending on regulation at least one pump parameter connected to a control device is.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Pumpe im Normalbetrieb betrieben werden. Im Normalbetrieb, d. h. in dem am häufigsten auftretenden Betriebszustand, in dem beispielsweise eine Prozesskammer auf einem konstanten Druck gehalten wird, erfolgt ein Abpumpen von Medium aus der Prozesskammer. Hierbei wird die Ventileinrichtung von der Regeleinrichtung derart geregelt, dass sie bei Überschreiten einer Normal-Druckdifferenz zwischen Pumpeneinlass und Pumpenauslass den Strömungskanal zumindest teilweise öffnet. Bei großen Pumpen beträgt die Normal-Druckdifferenz etwa 50 mbar. Bei Überschreiten dieser Druckdifferenz erfolgt ein Öffnen der Ventileinrichtung. Ist beispielsweise ein federbelasteter Ventilkörper vorgesehen, ist es möglich, durch die Regeleinrichtung den vorzugsweise vorgesehenen elektrischen Stellmotor derart zu betätigen, dass durch das Druckelement, wie die Druckfeder, eine Kraft auf den Ventilkörper aufgebracht wird. Diese Kraft entspricht der aufgrund der Normal-Druckdifferenz erzeugten Gegenkraft. Bei Überschreiten der Normal-Druckdifferenz erfolgt somit ein automatisches Öffnen der Ventileinrichtung.According to the inventive method can the pump can be operated in normal operation. In normal operation, d. H. in the most common occurring operating state, in which, for example, a process chamber is held at a constant pressure, there is a pumping of Medium from the process chamber. Here, the valve device of the control device regulated so that they are exceeded a normal pressure difference between pump inlet and pump outlet the flow channel at least partially opens. For large pumps is the normal pressure difference about 50 mbar. When this pressure difference is exceeded an opening takes place the valve device. For example, if a spring-loaded valve body is provided, Is it possible, by the control device preferably provided electrical Actuator to operate in such a way that by the pressure element, such as the compression spring, a force the valve body is applied. This force corresponds to that due to the normal pressure difference generated drag. When crossing the normal pressure difference is thus an automatic opening the Valve device.

Da erfindungsgemäß mit Hilfe der Regeleinrichtung Pumpenparameter berücksichtigt werden können, ist es möglich, auch im Normalbetrieb den Zustand, bei dem die Ventileinrichtung den Strömungskanal zumindest teilweise öffnet, zu verändern. Beispielsweise kann die Federkraft und damit die Normal-Druckdifferenz in Abhängigkeit einer Temperatur und/oder eines Temperaturgradienten verändert werden. Zu Berücksichtigen ist hierbei ferner, dass eine Druckdifferenz nicht explizit gemessen werden muss. Es ist erfindungsgemäß auch ausreichend, beispielsweise eine Gehäusetemperatur zu messen und beispielsweise die Druckfeder derart einzustellen, dass bei Überschreiten einer vorgegebenen Gehäusetemperatur ein Öffnen des Ventils erfolgt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass aufgrund der Regeleinrichtung die Federvorspannung jederzeit variiert werden kann. Ferner ist auch ein aktives Betätigen des Ventilkörpers durch den Stellmotor bei entsprechender Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.Since, according to the invention, pump parameters are taken into account with the aid of the control device can, it is possible, even in normal operation, the state in which the valve device opens the flow channel at least partially change. For example, the spring force and thus the normal pressure difference as a function of a temperature and / or a temperature gradient can be changed. It should also be considered here that a pressure difference does not have to be measured explicitly. It is also sufficient according to the invention to measure, for example, a housing temperature and, for example, to adjust the compression spring in such a way that the valve is opened when a predetermined housing temperature is exceeded. It should be noted that due to the control device, the spring preload can be varied at any time. Furthermore, an active actuation of the valve body by the servomotor with a corresponding embodiment of the device according to the invention is possible.

Des Weiteren ist es erfindungsgemäß möglich, die Vakuumpumpe im Hochleistungsbetrieb zu betreiben. Im Hochleistungsbetrieb erfolgt ein Öffnen des Ventils erst bei Überschreiten einer Hochleistungs-Druckdifferenz. Die Hochleistungs-Druckdifferenz ist größer als die Normal-Druckdifferenz. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hochleistungsbetrieb zeitlich begrenzt. Beispielsweise kann die Regeleinrichtung derart programmiert sein, dass der Hochleistungsbetrieb nicht länger als 20 Sek., vorzugsweise nicht länger als 10 Sek. und insbesondere nicht länger als 5 Sek. dauern darf. Ferner kann die Regeleinrichtung derart programmiert sein, dass nach einem Hochleistungsbetrieb die Pumpe über einen vorgegebenen Mindestzeitraum im Normalbetrieb betrieben werden muss. Der Mindestzeitraum beträgt hierbei vorzugsweise mindestens das Doppelte, insbesondere mindestens das Dreifache des Zeitraums, in dem die Pumpe im Hochleistungsbetrieb betrieben wurde.Of Furthermore, it is possible according to the invention, the Operate vacuum pump in high-power operation. In high-performance operation the opening of the Valve only when crossing a high-performance pressure difference. The high-performance pressure difference is bigger than the normal pressure difference. In a particularly preferred embodiment the invention, the high-performance operation is limited in time. For example For example, the control device may be programmed such that the high-power operation no longer than 20 seconds, preferably no longer than 10 seconds, and in particular no longer may take as 5 seconds. Furthermore, the control device can be such programmed after a high-performance operation, the pump over a specified minimum period must be operated in normal operation. The minimum period is in this case preferably at least twice, in particular at least three times the period in which the pump is in high-power operation was operated.

Versuche haben gezeigt, dass die Hochleistungs-Druckdifferenz bis zu 200%, insbesondere bis zu 250% der Normal-Druckdifferenz betragen kann. Der erfindungsgemäß wesentliche Vorteil des Betreibens der Pumpe über einen kurzen Zeitraum im Hochleistungsbetrieb ist darin zu sehen, dass die Zyklenzeiten zum schnellen Abpumpen von Medium um mehr als 10%, insbesondere mehr als 15% reduziert werden können.tries have shown that the high pressure differential up to 200%, in particular up to 250% of the normal pressure difference can be. Of the according to the invention essential Advantage of operating the pump over a short period of time in high power operation can be seen in the fact that the cycle times for fast pumping of medium reduced by more than 10%, in particular more than 15% can be.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Wälzkolben-Vakuumpumpe, erfolgt in Abhängigkeit von mindestens einem Pumpenparameter. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um die vorstehend anhand der Vakuumpumpe beschriebenen Pumpenparameter.The inventive method for operating a vacuum pump, in particular a Roots vacuum pump, takes place depending on at least one pump parameter. These are preferably the pump parameters described above with reference to the vacuum pump.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.following the invention will be described with reference to a preferred embodiment closer to the adjacent drawing explained.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Schnittansicht einer Wälzkolben-Vakuumpumpe. 1 a schematic sectional view of a Roots vacuum pump.

Die Wälzkolben-Vakuumpumpe weist ein Pumpengehäuse 10 auf. Das Pumpengehäuse 10 bildet einen Pumpenraum 12 aus, in dem zwei Wälzkolben 14 angeordnet sind. Jeder Wälzkolben 14 ist mit einer Antriebswelle 16 verbunden. Der zweite Wälzkolben 14 ist über ein Synchronisationsgetriebe angetrieben. Die Antriebswelle 16 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden. Durch Drehen der beiden Pumpenelemente bzw. Wälzkolben 14 erfolgt ein Ansaugen eines zu pumpenden Mediums, insbesondere Gas, durch einen Pumpeneinlass 18 in den Pumpenraum 12 und anschließendes Ausstoßen aus diesem durch einen Pumpenauslass 20. Das Gas strömt somit in die durch die Pfeile 22 angedeutete Richtung.The Roots vacuum pump has a pump housing 10 on. The pump housing 10 forms a pump room 12 out, in which two Roots 14 are arranged. Every Roots 14 is with a drive shaft 16 connected. The second Roots 14 is driven by a synchronization gear. The drive shaft 16 is connected to a drive motor, not shown. By turning the two pump elements or Wälzkolben 14 there is a suction of a medium to be pumped, in particular gas, through a pump inlet 18 in the pump room 12 and then expelling it through a pump outlet 20 , The gas thus flows in through the arrows 22 indicated direction.

Um ein Überhitzen der Wälzkolben 14, des Pumpengehäuses 10 und/oder des Antriebsmotors zu vermeiden, ist ein Strömungskanal 24 vorgesehen, der von dem Bereich des Pumpenauslasses 20 zu dem Bereich des Pumpeneinlasses 18 führt. Aus dem Bereich des Pumpenauslasses 20 kann Medium somit durch einen Einlass 26 des Strömungskanals in diesen in Richtung eines Pfeils 28 einströmen. In dem Strömungskanal 24 ist eine Ventileinrichtung 30 angeordnet. Bei geöffnetem Ventilkörper 32 kann Medium aus dem Strömungskanal 24, wie durch die Pfeile 34 dargestellt, durch einen Auslass 36 des Strömungskanals 24 in den Bereich des Pumpeneinlasses 18 strömen. Der Strömungskanal 24 ist vorzugsweise in das Pumpengehäuse 10 integriert.To overheat the Roots 14 , the pump housing 10 and / or to avoid the drive motor is a flow channel 24 provided by the area of the pump outlet 20 to the area of the pump inlet 18 leads. From the area of the pump outlet 20 can thus medium through an inlet 26 of the flow channel in these in the direction of an arrow 28 flow. In the flow channel 24 is a valve device 30 arranged. When the valve body is open 32 can be medium from the flow channel 24 as by the arrows 34 represented by an outlet 36 of the flow channel 24 in the area of the pump inlet 18 stream. The flow channel 24 is preferably in the pump housing 10 integrated.

Der Ventilkörper 32, der in geschlossenem Zustand an einem Ventilsitz 38 anliegt, ist durch eine Druckfeder 40 federbelastet bzw. mit einer vorgegebenen Kraft gegen den Ventilsitz 38 gedrückt. Bei Überschreiten einer Druckdifferenz Δp zwischen dem Druck p_e am Pumpeneinlass 18 und dem Druck p_a am Pumpenauslass 20 erfolgt ein Verschieben des Ventilkörpers 32 in Richtung eines Pfeils 42 und somit ein Öffnen des Ventils.The valve body 32 in the closed state on a valve seat 38 is applied, is by a compression spring 40 spring-loaded or with a predetermined force against the valve seat 38 pressed. When a pressure difference Δp between the pressure p _e at the pump inlet is exceeded 18 and the pressure p _a at the pump outlet 20 there is a displacement of the valve body 32 in the direction of an arrow 42 and thus opening the valve.

Die Vorspannung der Feder 40 kann erfindungsgemäß zur Regelung der Ventileinrichtung 30 eingestellt werden. Dies erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Vorsehen eines elektrischen Stellmotors 44, der eine Spindel 46 aufweist, die in Richtung eines Pfeils 48 verschiebbar ist. Durch Verschieben der Spindel 46 erfolgt ein Verschieben einer mit der Spindel 46 verbundenen Druckplatte 50 und somit ein Verändern der Länge der Druckfeder 40. Dies bewirkt ein Verändern der von der Feder 40 auf den Ventilkörper 32 wirkenden Kraft.The bias of the spring 40 can according to the invention for controlling the valve device 30 be set. This is done in the illustrated embodiment by providing an electric servomotor 44 , the one spindle 46 that points in the direction of an arrow 48 is displaceable. By moving the spindle 46 a shift takes place with the spindle 46 connected printing plate 50 and thus changing the length of the compression spring 40 , This causes a change of the spring 40 on the valve body 32 acting force.

Erfindungsgemäß ist der Stellmotor 44 über eine Steuerleitung mit einer Regeleinrichtung 52 verbunden. Über die Regeleinrichtung 52 erfolgt in Abhängigkeit vorgegebener Regeln, die beispielsweise durch Algorithmen hinterlegt sind, ein Ansteuern des Stellmotors in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Pumpe sowie in Abhängigkeit von Pumpenparametern. Als Betriebszustand der Pumpe kann beispielsweise Normalbetrieb, Hochleistungsbetrieb, Reinigungsbetrieb und dgl. vorgegeben werden. Über Signalleitungen 54 erhält die Regeleinrichtung Pumpenparameter. Bei den Pumpenparametern kann es sich beispielsweise um eine Temperatur des Gehäuses 10 handeln, die durch einen Temperatursensor 56 ermittelt wird. Ferner kann ein Drucksensor 58 zur Ermittlung des Drucks am Pumpeneinlass 18 vorgesehen sein. Ein entsprechender Drucksensor 60 kann am Pumpenauslass angeordnet sein. Als weiterer Pumpenparameter können beispielsweise in Abhängigkeit des Betriebszustandes in der Regeleinrichtung 52 Zeitspannen hinterlegt sein.According to the invention, the servomotor 44 via a control line with a control device 52 connected. About the control device 52 takes place in dependence on predetermined rules, which are stored for example by algorithms, a control of the servomotor depending on the operating state of the pump and in dependence on pump parameters. As the operating state of the pump, for example, normal operation, high-performance operation, cleaning operation and the like can be specified. Via signal lines 54 the control device receives pump parameters. The pump parameters may be, for example, a temperature of the housing 10 act by a temperature sensor 56 is determined. Furthermore, a pressure sensor 58 to determine the pressure at the pump inlet 18 be provided. A corresponding pressure sensor 60 may be located at the pump outlet. As a further pump parameters, for example, depending on the operating state in the control device 52 Time periods be deposited.

Claims

Vacuum pump, in particular Roots vacuum pump, having a pump chamber ( 12 ) forming pump housing ( 10 ), in which at least one pump element connected to a drive motor ( 14 ), one with the pump room ( 12 ) connected pump inlet ( 18 ), sucked by the medium to be pumped and after flowing through the pump chamber ( 12 ) through a pump outlet ( 20 ) is ejected from the pump outlet ( 20 ) to the pump inlet ( 18 ) extending flow channel ( 24 ) for returning as required a portion of the pumped medium, and one in the flow channel ( 24 ) arranged valve device ( 30 ), which, when a predetermined pressure difference between the pump inlet ( 18 ) and pump outlet ( 20 ), characterized in that the valve device ( 30 ) and for regulation in dependence on at least one pump parameter with a control device ( 52 ) connected is.

Vacuum pump according to claim 1, characterized in that the control device ( 52 ) for determining pump parameters with at least one sensor device ( 56 . 58 . 60 ) connected is.

Vacuum pump according to claim 1 or 2, characterized in that the flow channel ( 24 ) in the pump housing ( 10 ) is integrated.

Vacuum pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve device ( 30 ) for control with an electric servomotor ( 44 ), in particular a stepping motor, is connected.

Vacuum pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the valve device ( 30 ) a valve body ( 32 ) biasing pressure element ( 40 ), in particular a compression spring, wherein the bias voltage preferably by the servomotor ( 44 ) is changeable.

Method for operating a vacuum pump according to one of Claims 1 to 5, in which in normal operation the control device ( 52 ) the valve device ( 30 ) such that, when a normal pressure difference between the pump inlet ( 18 ) and pump outlet ( 20 ) the flow channel ( 24 ) opens at least partially.

Method according to claim 6, wherein in high-power operation the control device ( 52 ) the valve device ( 30 ) so that these only when a high-pressure differential between the pump inlet ( 18 ) and pump outlet ( 20 ) the flow channel ( 24 ) opens at least partially, wherein the high-pressure differential is greater than the normal pressure difference.

A method according to claim 6 or 7, characterized in that the pressure difference and / or by the pressure element ( 40 ) applied force and / or the position of the servomotor ( 44 ) of the control device ( 52 ) is determined as a function of at least one measured pump parameter.

Method according to claim 8, characterized in that that the pump parameters have one or more of the following pump parameters includes: pump inlet pressure, pump outlet pressure, pressure difference, Case temperature, Pump element temperature, engine temperature, engine speed, pump element speed, Motor energy absorption, motor phase shift, Vibration of the pump housing, vibration the engine, noise the pump, noise of the engine, pump element game and / or time.