DE102010021240A1 - Method for surface treatment of pumping elements or pump chamber inner walls of vacuum pump, involves flushing pump chamber with dispersion medium which is deposited on pump chamber inner walls or surfaces of pump elements - Google Patents

Method for surface treatment of pumping elements or pump chamber inner walls of vacuum pump, involves flushing pump chamber with dispersion medium which is deposited on pump chamber inner walls or surfaces of pump elements Download PDF

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Abstract

The method involves flushing a pump chamber with a dispersion medium. The dispersion medium is deposited on the pump chamber inner walls or surfaces of the pump elements, and is made of a protective layer-forming particle. The particles have average diameter of less than 2 microns. The dispersion medium comprises zinc oxide. A cleaning process is performed before the flushing of the dispersion medium.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Pumpelementen und/oder Schöpfrauminnenwänden einer Vakuumpumpe.The invention relates to a method for the surface treatment of pumping elements and / or suction chamber inner walls of a vacuum pump.

Mit Hilfe von Vakuumpumpen werden beispielsweise zur Durchführung von Beschichtungs-, Trocknungs- und Sinterprozessen Gase, insbesondere Luft, aus Beschichtungskammern oder dergleichen abgesaugt. Die abgesaugten Gase enthalten je nach Anwendung eine unterschiedliche Menge an Partikeln. Derartige Verschmutzungen lagern sich in dem Schöpfraum der Vakuumpumpe an der Innenseite des den Schöpfraum bildenden Gehäuses und/oder an den Pumpelementen ab. In derartigen Prozessen werden üblicherweise trockene Vakuumpumpen eingesetzt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Schraubenpumpen, Drehschieberpumpen, Wälzkolben-Pumpen oder entsprechend geeignete, insbesondere trockene Vakuumpumpen. Die Vakuumpumpen weisen stets einen Schöpfraum auf, in dem die Pumpelemente wie die Schrauben, die Schieber oder die Wälzkolben angeordnet sind.For example, gases, in particular air, are extracted from coating chambers or the like by means of vacuum pumps for carrying out coating, drying and sintering processes. Depending on the application, the extracted gases contain a different amount of particles. Such contaminants are deposited in the pump chamber of the vacuum pump on the inside of the housing forming the pump chamber and / or on the pump elements. In such processes usually dry vacuum pumps are used. These are, for example, screw pumps, rotary vane pumps, Roots pumps or correspondingly suitable, in particular dry vacuum pumps. The vacuum pumps always have a pumping chamber in which the pumping elements such as the screws, the slide or the Wälzkolben are arranged.

Um Beschädigungen der Vakuumpumpe durch Verschmutzungen zu vermeiden ist es erforderlich, die Verunreinigungen im Schöpfraum zu entfernen. Hierzu ist es häufig erforderlich, die Pumpe zu demontieren und die Pumpelemente aus dem Schöpfraum zu entfernen, um die Verunreinigungen sodann mechanisch zu beseitigen. Eine derartige Reinigung der Vakuumpumpe ist zeit- und kostenintensiv. Ferner ist es erforderlich, den Prozess für einen längeren Zeitraum zu unterbrechen oder die zu reinigende Pumpe durch eine entsprechende Pumpe zu ersetzen. Dies setzt voraus, dass eine entsprechende Anzahl an Ersatzpumpen vorhanden ist, wodurch die Kosten des Herstellungsprozesses erhöht werden.In order to prevent damage to the vacuum pump due to contamination, it is necessary to remove the impurities in the pump chamber. For this purpose, it is often necessary to disassemble the pump and remove the pumping elements from the pump chamber to then mechanically remove the impurities. Such cleaning of the vacuum pump is time consuming and costly. Furthermore, it is necessary to interrupt the process for a longer period of time or to replace the pump to be cleaned by a corresponding pump. This assumes that there are a corresponding number of replacement pumps, thereby increasing the cost of the manufacturing process.

Ferner ist es bekannt, den Schöpfraum mittels einer Reinigungsflüssigkeit zu reinigen. Hierzu wird die Vakuumpumpe vom Prozess getrennt und eine geringe Menge an Reinigungsflüssigkeit dem Schöpfraum im Pumpbetrieb zugeführt. Aufgrund des in dem Schöpfraum herrschenden geringen Drucks erfolgt ein unmittelbares Verdampfen der Reinigungsflüssigkeit. Durch das Auftreten von Kavitation erfolgt ein Absprengen bzw. Entfernen der Verschmutzungen von der Innenwand des Schutzraums bzw. von Pumpelementen. Zur Durchführung dieses Reinigungsverfahrens ist es erforderlich, dass ein entsprechend geringer Druck im Schöpfraum herrscht. Da die zugeführte Reinigungsflüssigkeit den Spalt zwischen Innenwand und Pumpelement bzw. zwischen zwei Pumpelementen zumindest teilweise verschließt, steigt beim Zuführen der Reinigungsflüssigkeit die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe stark an. Dies ist selbst bei der Zufuhr geringer Mengen an Reinigungsflüssigkeit der Fall. Die erhöhte Leistungsaufnahme führt zu unerwünschten Belastungen des Stromnetzes und kann ferner Beschädigungen des Antriebsmotors der Vakuumpumpe hervorrufen. Ferner ist es erforderlich während des Spülvorgangs Gas zuzuführen.Furthermore, it is known to clean the pumping chamber by means of a cleaning liquid. For this purpose, the vacuum pump is disconnected from the process and a small amount of cleaning fluid supplied to the pumping chamber in the pumping operation. Due to the low pressure prevailing in the suction chamber, an immediate evaporation of the cleaning liquid takes place. Due to the occurrence of cavitation, blasting or removal of the contaminants takes place from the inner wall of the protective space or pumping elements. To carry out this cleaning process, it is necessary that a correspondingly low pressure prevails in the suction chamber. Since the supplied cleaning liquid at least partially closes the gap between the inner wall and the pumping element or between two pumping elements, the power consumption of the vacuum pump rises sharply when the cleaning fluid is supplied. This is the case even with the supply of small amounts of cleaning fluid. The increased power consumption leads to undesirable loads on the power grid and may also cause damage to the drive motor of the vacuum pump. Furthermore, it is necessary to supply gas during the rinsing process.

Ferner ist es aus DE 10 2008 021 971.1 bekannt, bei einer Vakuumpumpe mindestens einen Schallgenerator vorzusehen um Schallwellen in den Schöpfraum einzukoppeln. Hierbei erfolgt die Einkopplung der Schallwellen in die zum Reinigen der Innenwände des Schöpfraums sowie Oberflächen der Pumpelemente in den Schöpfraum eingeleitete Reinigungsflüssigkeit. Die Schallwellen werden hierbei mittelbar oder unmittelbar in die Reinigungsflüssigkeit eingeleitet. Durch das Einkoppeln von Schallwellen in die Reinigungsflüssigkeit kommt es an Grenzübergängen zwischen der Reinigungsflüssigkeit und einem Fremdmaterial zur Ausbildung von Kavitäten, d. h. Hohlräumen aufgrund von Druckmaxima der Schallwellen. Verschmutzungen, die insbesondere an der Oberfläche der Pumpenelemente und/oder an der Innenwand des Schöpfraums anhaften, stellen ein derartiges Fremdmaterial dar. Aufgrund der auftretenden Druckmaxima fallen die mit Gas aus der Reinigungsflüssigkeit gefüllten Hohlräume implosionsartig zusammen. Hierdurch entstehen lokal höhere Drucke und höhere Temperaturen, sodass ein Entfernen des Fremdmaterials bewirkt wird.Furthermore, it is off DE 10 2008 021 971.1 known to provide at least one sound generator in a vacuum pump to couple sound waves in the pump chamber. Here, the coupling of the sound waves takes place in the for cleaning the inner walls of the pump chamber and surfaces of the pumping elements introduced into the pump chamber cleaning liquid. The sound waves are hereby introduced directly or indirectly into the cleaning liquid. Due to the coupling of sound waves into the cleaning liquid, it comes at border crossings between the cleaning liquid and a foreign material to form cavities, ie cavities due to pressure maxima of the sound waves. Dirt that adhere in particular to the surface of the pump elements and / or on the inner wall of the pump chamber, represent such a foreign material. Due to the occurring pressure maxima filled with gas from the cleaning liquid cavities implosionsartig together. This results in locally higher pressures and higher temperatures, so that removal of the foreign material is effected.

Wenngleich durch vorstehend beschriebene Verfahren gute Reinigungsergebnisse der Oberflächen der Pumpelemente sowie der Innenwände von Schöpfräumen erzielt werden können, stellen diese Reinigungsverfahren stets eine Unterbrechung des Prozesses dar. Dies ist mit erheblichen Kosten verbunden.Although good cleaning results of the surfaces of the pumping elements and the inner walls of pump chambers can be achieved by the methods described above, these cleaning methods always represent an interruption of the process. This is associated with considerable costs.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zu schaffen, durch das die zeitlichen Abstände zwischen Reinigungszyklen verlängert werden können.The object of the invention is to provide a method by which the time intervals between cleaning cycles can be extended.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Pumpelementen und/oder Schöpfrauminnenwänden von Vakuumpumpen gemäß Anspruch 1.The object is achieved according to the invention by a method for the surface treatment of pumping elements and / or pumping chamber inner walls of vacuum pumps according to claim 1.

Erfindungsgemäß erfolgt ein Spülen des Schöpfraums mit einem Dispersionsmedium insbesondere einer Dispersionsflüssigkeit. Hierdurch ist es möglich, die Oberflächen der Pumpelemente und/oder die Schöpfrauminnenwände von Vakuumpumpen zu beschichten. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass ein vollständiges Beschichten der Oberflächen der Pumpelemente sowie der Schöpfrauminnenwand erfolgt. Durch ein derartiges Beschichten ist das Anlagern von Feststoffen während des Pumpenbetriebs verhindert oder zumindest verringert. Dies hat zur Folge, dass die Abstände zwischen Reinigungszyklen der Vakuumpumpe erheblich verlängert werden können.According to the invention, the wash chamber is rinsed with a dispersion medium, in particular a dispersion liquid. This makes it possible to coat the surfaces of the pumping elements and / or the pump chamber interior walls of vacuum pumps. In this case, it is particularly preferred that a complete coating of the surfaces of the pumping elements as well as the suction chamber inner wall takes place. Such coating prevents or at least reduces the accumulation of solids during pump operation. As a result, the distances between Cleaning cycles of the vacuum pump can be considerably extended.

Das Spülen erfolgt hierbei vorzugsweise durch Befüllen des gesamten Schöpfraums mit Dispersionsmedium. Das Dispersionsmedium verbleibt vorzugsweise über einen Einwirkungszeitraum innerhalb des Schöpfraums. Anschließend erfolgt ein Entleeren des Schöpfraums. Gegebenenfalls wird das Dispersionsmedium durch Drehen der Pumpelemente innerhalb des Schöpfraums bewegt, wobei insbesondere ein Pumpen des Dispersionsmediums innerhalb eines Kreislaufs erfolgen kann.Rinsing is preferably carried out by filling the entire pump chamber with dispersion medium. The dispersion medium preferably remains within the pumping space for a period of action. This is followed by emptying the pump chamber. Optionally, the dispersion medium is moved by rotating the pumping elements within the pumping chamber, wherein in particular a pumping of the dispersion medium can take place within a circuit.

Vorzugsweise wird das Dispersionsmedium, insbesondere die Zusammensetzung des Dispersionsmediums, auf den Prozess abgestimmt, in dem die Vakuumpumpe eingesetzt wird. Hierdurch kann erzielt werden, dass insbesondere die Partikel des gepumpten Mediums, das zur Anlagerung, bzw. Anhaftung neigt, an den Oberflächen nicht oder zumindest schlechter anhaftet. Zum Beispiel können Anlagerungen von Diethylzink (DEZ) mit wässrigen Lösungen von Zitronensäure gelöst werden.Preferably, the dispersion medium, in particular the composition of the dispersion medium, is adapted to the process in which the vacuum pump is used. In this way, it can be achieved that, in particular, the particles of the pumped medium which tend to accumulate or adhere to the surfaces, or at least less adhering to the surfaces. For example, deposits of diethylzinc (DEC) can be dissolved with aqueous solutions of citric acid.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Dispersionsmediums, das Partikel aufweist, die sich an der Schöpfrauminnenwand und/oder der Oberfläche der Pumpelemente anlagert und somit eine Schutzschicht bildet. Die in dem Dispersionsmedium vorhandenen Partikel weisen vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von weniger als 2 μm insbesondere weniger als 1 μm auf.Particularly preferred is the use of a dispersion medium which has particles which attaches to the pump chamber inner wall and / or the surface of the pump elements and thus forms a protective layer. The particles present in the dispersion medium preferably have an average diameter of less than 2 μm, in particular less than 1 μm.

Das Dispersionsmedium, insbesondere die in dem Dispersionsmedium enthaltenen Partikel, sind vorzugsweise chemisch nicht reaktiv. Beispielsweise kann das Dispersionsmedium Korund-Partikel aufweisen, die chemisch nicht reaktiv sind und eine hohe mechanische Härte aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, in dem Dispersionsmedium Glaspartikel mit niedriger Härte vorzusehen, um die abrasive Wirkung auf den Oberflächen des Schöpfraumes und/oder der Pumpelement zu beschränken. Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass das Dispersionsmedium Zinkoxid aufweist, wobei es sich bei dem Zinkoxid um kleine Partikel, sogenanntes Nano-Zinkoxid vorzugsweise mit einem mittleren Durchmesser von 100 nm bis 2 μm, vorzugsweise bis 1 μm, handelt.The dispersion medium, in particular the particles contained in the dispersion medium, are preferably chemically unreactive. For example, the dispersion medium may comprise corundum particles which are chemically non-reactive and have a high mechanical hardness. Alternatively, it is also possible to provide glass particles of low hardness in the dispersion medium in order to limit the abrasive action on the surfaces of the pumping chamber and / or the pumping element. It is particularly preferred in this case that the dispersion medium comprises zinc oxide, wherein the zinc oxide is a small particle, so-called nano-zinc oxide preferably having an average diameter of 100 nm to 2 .mu.m, preferably to 1 .mu.m.

Ein entsprechender Beschichtungsprozess kann unmittelbar vor dem ersten Einsatz der Vakuumpumpe erfolgen und hierbei in bevorzugter Ausführungsform auf das von der Vakuumpumpe zu pumpende Medium abgestimmt werden. Ferner ist es bevorzugt, den entsprechenden Beschichtungsschritt nach dem Reinigen der Vakuumpumpe durchzuführen. Vorzugsweise werden erfindungsgemäße Beschichtungsschritte nach jedem Reinigungszyklus durchgeführt.A corresponding coating process can take place immediately before the first use of the vacuum pump and, in a preferred embodiment, can be tuned to the medium to be pumped by the vacuum pump. Further, it is preferable to perform the corresponding coating step after cleaning the vacuum pump. Preferably, coating steps according to the invention are carried out after each cleaning cycle.

In besonders bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei dem Dispersionsmedium somit um ein in flüssiger Phase vorliegendes Medium mit Feststoff- bzw. Pulvereinlagerungen. Hierbei entsteht in besonders bevorzugter Ausführungsform eine leicht zu reinigende Oberfläche, die vorzugsweise auch einen Selbstreinigungseffekt aufweist. Durch die erfindungsgemäße Veredelung der Oberflächen kann eine Wiederanlagerung von Feststoffen vermieden oder zumindest deutlich verlangsamt werden. Durch die entsprechende Verlängerung der Reinigungsintervalle können die Stillstandzeiten der Vakuumpumpe verringert werden. Dies stellt eine erhebliche Kosteneinsparung dar.In a particularly preferred embodiment, the dispersion medium is thus a medium in the liquid phase with solid or powder deposits. This results in a particularly preferred embodiment, an easy-to-clean surface, which preferably also has a self-cleaning effect. The refining of the surfaces according to the invention makes it possible to avoid re-deposition of solids or at least to slow them down considerably. By correspondingly extending the cleaning intervals, the downtime of the vacuum pump can be reduced. This represents a significant cost savings.

Besonders bevorzugt ist es, dass Dispersionsmedium Über eine Einwirkzeit von 10 Sekunden bis 5 Minuten einwirken zu lassen. Die hierbei herrschenden bevorzugten Temperaturen liegen in dem Bereich von Umgebungstemperatur bis 100°C. Ferner ist es bevorzugt, das Dispersionsmedium während der Einwirkzeit zu bewegen. Die Bewegung kann durch Antreiben der Pumpelemente erfolgen.It is particularly preferred to allow the dispersion medium to act for an exposure time of 10 seconds to 5 minutes. The prevailing preferred temperatures are in the range of ambient temperature to 100 ° C. Further, it is preferred to agitate the dispersion medium during the exposure time. The movement can be done by driving the pumping elements.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008021971 [0005] DE 102008021971 [0005]

Claims (6)

Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Pumpelementen und/oder Schöpfrauminnenwänden einer Vakuumpumpe, bei welchem der Schöpfraum mit einem Dispersionsmedium gespült wird.Process for the surface treatment of pumping elements and / or suction chamber inner walls of a vacuum pump, in which the suction chamber is rinsed with a dispersion medium. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Dispersionsmedium sich an die Schöpfrauminnenwände und/oder Oberflächen der Pumpelemente anlagernde, eine Schutzschicht bildende Partikel aufweist.Method according to claim 1, wherein the dispersion medium has particles which form a protective layer and attach to the pump chamber interior walls and / or surfaces of the pump elements. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Partikel einen mittleren Durchmesser von weniger als 2 μm, insbesondere weniger als 1 μm aufweisen.The method of claim 2, wherein the particles have an average diameter of less than 2 microns, in particular less than 1 micron. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, bei welchem das Dispersionsmedium Zinkoxid aufweist.A method according to any one of claims 1-3, wherein the dispersion medium comprises zinc oxide. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, bei welchem vor dem Spülen ein Reinigungsschritt erfolgt.A method according to any one of claims 1-4, wherein a cleaning step is performed prior to rinsing. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, bei welchem das Dispersionsmedium, insbesondere die Zusammensetzung des Dispersionsmediums auf das von der Vakuumpumpe zu pumpende Medium im Produktionsprozess abgestimmt wird.Method according to one of claims 1-5, wherein the dispersion medium, in particular the composition of the dispersion medium is tuned to the medium to be pumped by the vacuum pump in the production process.
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