DE102008063132B4

DE102008063132B4 - Verfahren zur Identifizierung eines Typs einer Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE102008063132B4
Application number: DE102008063132A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Jung
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: DE102008063132A1

Abstract

Verfahren zur Identifizierung eines Typs einer Vakuumpumpe, mit den Schritten
– Beschleunigen eines Rotorelements der Vakuumpumpe über eine vorgegebene Zeitspanne,
– Bestimmen der Rotordrehzahl am Ende der Zeitspanne, und
– Ermitteln des Pumpentyps auf Basis der Rotordrehzahl und eines typabhängigen Massenträgheitsmoments.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifizierung eines Typs einer Vakuumpumpe.
Vakuumpumpen werden, insbesondere in Abhängigkeit der Rotorgröße und des Einsatzgebiets mit unterschiedlichen Parametern betrieben. Hierbei handelt es sich in Abhängigkeit des Pumpentyps insbesondere um Parameter wie die Nenndrehzahl, des maximalen Strom und Werte für die Temperaturabschaltgrenzen etc.. Die entsprechenden Parameter sind in Steuerungseinrichtungen wie den mit der Pumpe verbundenen Frequenzwandlern hinterlegt. Hierbei sind in den Steuerungseinrichtungen für eine Vielzahl von Pumpentypen die dazugehörigen Parameter, beispielsweise in einer Pumpentabelle hinterlegt. Es ist daher erforderlich, beispielsweise beim Starten einer mehrere Vakuumpumpen aufweisenden Anlage, die einzelnen Vakuumpumpen eindeutig zu identifizieren, um ein Beschädigen der Pumpen beispielsweise durch ein Betreiben mit zu hoher Drehzahl zu vermeiden.
Zur Identifizierung des Typs einer Vakuumpumpe ist es bekannt, die Pumpe unmittelbar mit einer Kombination von Widerständen oder einem einzelnen Widerstand zu versehen und/oder entsprechende Schalter vorzusehen. Der Wert des einen Widerstands bzw. der Widerstandskombination und/oder der Zustand des bzw. der Schalter wird von dem angeschlossenen Frequenzwandler zur Bestimmung des Pumpentyps abgefragt. Eine derartige passive, durch Hardwarebauteile realisierte Unterscheidung der Pumpentypen ist hinsichtlich der Anzahl an hierdurch unterscheidbaren Pumpentypen beschränkt. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass äußere Einflussfaktoren, wie unterschiedliche Leitungslängen und Toleranzen in der Analogverarbeitung sowie Toleranzen der Widerstände, berücksichtigt werden müssen.
Eine weitere Möglichkeit zur Erkennung des Pumpentyps besteht darin, dass die entsprechende Pumpe selbst einen Speicherbaustein, wie einen Flash-Speicher aufweist, in dem der Pumpentyp und ggf. auch die entsprechenden Pumpenparameter hinterlegt sind. Der Frequenzwandler kann zum Betreiben der Pumpe auf diesen Speicher zugreifen. Bei der Hinterlegung des Pumpentyps bzw. der Pumpenparameter in einem Speicherbaustein besteht das Risiko, dass die falschen Daten abgespeichert sind und die Pumpe sodann von dem Frequenzwandler mit falschen Parametern betrieben wird. Dies kann zu Beschädigungen der Pumpe, insbesondere zu Rotorbrüchen beim Betreiben der Pumpen mit zu hohen Drehzahlen führen.
Aus DE 19 826 169 ist eine elektronische Steuerung für Aggregate der Druckluft- oder Vakuumerzeugung bekannt. Um eine derartige Steuerung bei vielen unterschiedlichen Aggregattypen einsetzen zu können, wird eine Standardisierung vorgeschlagen, wobei die Überwachung und Steuerung über einen Industrie-PC erfolgt, in dem aggregatspezifische Datenprofile gespeichert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Identifizierung eines Typs einer Vakuumpumpe zu schaffen, mit dem die Sicherheit der Identifizierung erhöht wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass die Beschleunigung des Pumpenrotors von dessen Massenträgheitsmoment abhängt. Werden Pumpen mit einem höheren Massenträgheitsmoment beschleunigt, so wird in einer gleichen Zeitspanne der Beschleunigung eine geringere Enddrehzahl erreicht, als beim Beschleunigen einer Pumpe mit geringerem Massenträgheitsmoment über die gleiche Zeitspanne.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist somit die Schritte auf, dass zum Identifizieren eines Typs einer Vakuumpumpe zunächst ein Beschleunigen des Rotorelements über eine vorgegebene Zeitspanne erfolgt. Am Ende der Zeitspanne wird sodann die erzielte Rotordrehzahl bestimmt. Hierbei erfolgt während der gewählten Zeitspanne vorzugsweise eine konstante gleichförmige Beschleunigung, bzw. eine klar definierte stets gleiche Beschleunigung, so dass die erzielten Rotordrehzahlen vergleichbar sind. Auf Basis der bestimmten Rotordrehzahl sowie des pumpen-typabhängigen Massenträgheitsmoments erfolgt sodann ein Ermitteln des Pumpentyps.
Dies kann dadurch erfolgen, dass in einem mit der Vakuumpumpe zu deren Betrieb verbundenen Frequenzwandler eine Datenzuordnung, ggf. mit Hilfe einer hinterlegten Tabelle erfolgt. Vorzugsweise ist eine Tabelle oder Zuordnung vorgesehen, bei der jedem Pumpentyp eine Rotordrehzahl, vorzugsweise eine Rotordrehzahl-Spanne zugeordnet ist. Die nach Durchführung des erfindungsgemäßen Identifizierungsverfahrens bestimmte Rotordrehzahl kann sodann einer Rotordrehzahlspanne zugeordnet werden, indem überprüft wird, in welche Rotordrehzahlspanne die ermittelte Rotordrehzahl fällt. Hierdurch ist sodann auf einfache Weise ein unmittelbares Ermitteln des Pumpentyps möglich. Ein zum Durchführen des Verfahrens explizites Bestimmen des Massenträgheitsmoments ist hierbei nicht erforderlich. Es ist ausreichend, dass in Abhängigkeit des Massenträgheitsmoments die Rotordrehzahl je Pumpentyp bestimmt wird. Dies kann experimentell oder durch Berechnung erfolgen.
Die Rotordrehzahl kann mit Hilfe von Drehzahlsensoren und/oder durch Bestimmung der Energieaufnahme der Antriebseinrichtung, durch deren Hilfe das Beschleunigen des Rotorelements erfolgt, bestimmt werden.
Besonders bevorzugt ist es, dass zur Bestimmung der Rotordrehzahl eine Zeitspanne gewählt wird, in der das Rotorelement zumindest bis zur asynchronen Anlaufphase beschleunigt wird.
Besonders bevorzugt ist es, das vorstehend beschriebene Verfahren mit Identifizierungsverfahren nach dem Stand der Technik zu kombinieren. Hierdurch kann die Sicherheit deutlich erhöht werden, in dem ein Betreiben der die Vakuumpumpen enthaltende Anlage nur dann erfolgt, wenn die auf unterschiedliche Weise bestimmten Pumpentypen übereinstimmen. Hierbei erfolgt insbesondere eine Bestimmen des Pumpentyps, über typspezifisch vorgesehene Widerstände oder Widerstandskombinationen. Ggf. kann zusätzlich auch ein Bestimmen typspezifischer Schaltzustände und/oder ein Abfragen eines typspezifischen Speicherbauteils erfolgen.
Bei einer Kombination unterschiedlicher Identifikationsverfahren kann eine hohe Sicherheit erzielt werden.
Bei der Neuentwicklung einer Pumpenserie ist es ferner möglich, bei der Konstruktion darauf zu achten, dass sich die auftretenden Trägheitsmomente ausreichend unterscheiden, um ein eindeutiges Identifizieren der Vakuumpumpe aufgrund des Trägheitsmoments zu gewährleisten.
Unabhängig davon, ob die Pumpenidentifizierung ausschließlich aufgrund des Trägheitsmoments oder in Kombination mit anderer Identifizierungsverfahren erfolgt, hat das Berücksichtigen des Trägheitsmoments bei der Identifizierung den Vorteil, dass dieses sich nicht über äußere Einflüsse verändert. Auch eine Fehlprogrammierung, wie sie bei der pumpenspezifischen Programmierung von Speicherbausteinen auftreten kann, ist ausgeschlossen. Ferner ist das Identifizieren des Pumpentyps auf Basis des Trägheitsmoments auch in Umgebungen mit elektromagnetischer Strahlung bei hoher Sicherheit möglich. Die Identifikation mit Hilfe des Trägheitsmoments stellt somit ein einfaches Verfahren dar und ist stets vorhersehbar. Auch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht fehleranfällig.

Claims

Verfahren zur Identifizierung eines Typs einer Vakuumpumpe, mit den Schritten – Beschleunigen eines Rotorelements der Vakuumpumpe über eine vorgegebene Zeitspanne, – Bestimmen der Rotordrehzahl am Ende der Zeitspanne, und – Ermitteln des Pumpentyps auf Basis der Rotordrehzahl und eines typabhängigen Massenträgheitsmoments.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der bestimmten Rotordrehzahl ein Pumpentyp zugeordnet wird, wenn die bestimmte Rotordrehzahl in eine den Pumpentyp zugeordnete Rotordrehzahl-Spanne fällt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Massenträgheitsmomente der zu identifizierenden Pumpentypen bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem der Pumpentyp in Abhängigkeit des bestimmten Massenträgheitsmoments und/oder der zu erreichenden Motordrehzahlspanne in einer Tabelle hinterlegt werden, die vorzugsweise in einer mit der Vakuumpumpe verbundenen Steuereinheit vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Pumpentyp durch Vergleichen der bestimmten Rotordrehzahl mit der typspezifischen Rotordrehzahl-Spanne ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Rotordrehzahl durch Drehzahlsensoren und/oder eine Energieaufnahme des mit dem Rotorelement verbundenen Antriebseinrichtung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem das Rotorelement zumindest bis zur asynchronen Anlaufphase beschleunigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem zur Ermittlung des Pumpentyps zusätzlich ein typspezifischer Widerstand und/oder eine typspezifischer Schaltzustand und/oder ein typspezifisches Speicherbauteil vorzugsweise von der Steuereinrichtung abgefragt wird.