DE10302764A1 - Vakuumpumpsystem - Google Patents

Abstract

Vakuumpumpsystem zur Förderung leichter Gase mit wenigstens einer Hochvakuumpumpe, bei der an einer Ausstoßseite der wenigstens einen Hochvakuumpumpe wenigstens eine Zwischenpumpe direkt mit geringem Leitwertverlust angeschlossen ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Vakuumpumpsystem zur Förderung leichter Gase mit wenigstens einer Hochvakuumpumpe.
• Pumpsysteme zur Evakuierung eines Rezipienten bestehen zum Beispiel aus einer Turbomolekularpumpe auf der Hochvakuumseite und aus einer oder mehreren Vorvakuumpumpen zur Weiterförderung und zum Verdichten auf Atmosphärendruck der von der Turbomolekularpumpe komprimierten Gase. Diese Vorvakuumpumpen können zum Beispiel eine Kombination aus einer Wälzkolbenpumpe und einer Drehschieberpumpe oder einer trocken verdichtenden, gegen Atmosphäre ausstoßenden Pumpe bestehen ( DE-OS 38 28 608 ). Solche Pumpsysteme sind geeignet zur Förderung und zum Komprimieren von Gasen mit mittleren und höheren Molekulargewichten (zum Beispiel N₂, O₂, Ar). Zum Pumpen von leichten Gasen (z. B. H₂, He) sind sie dagegen weniger tauglich, insbesondere, wenn es darum geht, große Gasmengen zu fördern. In diesen Fällen werden auf der Hochvakuumseite oft mehrere Hochvakuumpumpen zum Ansaugen der anfallenden Gase eingesetzt.
• Die herkömmlichen Vorvakuumsysteme sind nicht in der Lage, die auf der Gasausstoßseite der Hochvakuumpumpe anfallenden großen Gasmengen aufzunehmen. Die seither verwendeten Vorpumpen sind äußerst schlecht für das Pumpen von leichten Gasen geeignet. Wälzkolbenpumpen haben nur eine geringe Kompression, und Drehschieberpumpen sind nicht ölfrei. Sie müssten mit einer Kühlfalle ausgestattet sein, in welcher die Ölteile kondensieren. Dies bedeutet einen großen Aufwand und kompliziert das Pumpsystem.
• Oft wird ein Trägergas eingesetzt, um den Transport von leichten Gasen zu verbessern. Auch diese Lösung ist mit großem Aufwand verbunden. Zudem müssen in diesen Fällen Maßnahmen ergriffen werden, um die Gase wieder zu trennen. Dazu kommt, dass der Vorvakuumdruck und damit die Pumpeigenschaften des gesamten Systems durch das Trägergas wieder verschlechtert werden.
• In vielen Fällen ist das Vorvakuumsystem in größerer Entfernung vom Gasanschlussteil der Hochvakuumpumpe angebracht, so dass an dieser Stelle noch ein großer Leitwertverlust hinzukommt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pumpsystem zu entwerfen, welches geeignet ist, große Gasmengen zu pumpen, deren Hauptbestandteile leichte Gase sind. Bestehende Pumpsysteme sollen durch einfache Maßnahmen in für die Aufgabe geeignete Pumpsysteme umgewandelt werden können.
• Diese Aufgabe wird durch ein Vakuumpumpsystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
• Die Lösung besteht in einer Erhöhung von Kompression und Saugvermögen im Vorvakuumbereich. Diese Erhöhung wird durch Vorsehen einer zusätzlichen Pumpe, im Folgenden Zwischenpumpe genannt, zwischen der Gasausstoßseite der Hochvakuumpumpe und der Ansaugseite des Vorvakuumsystems erreicht. Dabei ist es erfindungsgemäß wichtig, dass diese Zwischenpumpe direkt ohne großen Leitwertverlust an die Ausstoßseite der Hochvakuumpumpe angeschlossen wird.
• Gemäß der Erfindung können eine oder mehrere Zwischenpumpen vorgesehen sein. Sind mehrere Zwischenpumpen vorgesehen, werden diese in Serie und/ oder parallel geschaltet.
• Als Pumpentyp wird eine Molekularpumpe vorgeschlagen, wozu auch eine Seitenkanalpumpe, welche im gleichen Druckbereich arbeitet, zu zählen ist. Die Molekularpumpe ist mit einer bevorzugten Ausführungsform als Turbomolekularpumpe ausgebildet.
• Das Saugvermögen der wenigstens einen Zwischenpumpe soll vorteilhaft in der Größenordnung des Saugvermögens der wenigstens einen Hochvakuumpumpe liegen oder mindestens 50 % davon betragen.
• Die Kompression für leichte Gase einer solchen Pumpe ist ausreichend hoch, um zu gewährleisten, dass die am Ausstoß der Hochvakuumpumpe anfallende Gasmenge verdichtet und ohne Verlust weiter gefördert werden kann. Eine weitere Leitwertverbesserung und damit eine Steigerung des Gasdurchsatzes erfolgt dadurch, dass die wenigstens eine Zwischenpumpe direkt an der Austoßseite der Hochvakuumpumpe angeschlossen ist.
• Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein Pumpsystem bereitgestellt, welches geeignet ist, große Gasmengen, die hauptsächlich aus leichten Gasen bestehen, effektiver zu pumpen und auf Atmosphärendruck zu verdichten. Es ergibt sich sogar eine überproportionale Erhöhung des Saugvermögens auf der Hochvakuumseite.
• Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Vakuumpumpsystems liegt darin, dass das Pumpsystem kompatibel ist mit herkömmlichen Systemen, das heißt, diese können zum Pumpen von größeren Mengen leichter Gase ohne großen Aufwand umgerüstet werden. Dabei kann das Ansaugsystem und das gesamte Vorvakuumsystem unverändert weiterverwendet werden. Die Vewendung einer Molekularpumpe als Zwischenpumpe beansprucht darüber hinaus wenig Platz, so dass ein kompaktes System entsteht, welches durch einfache Modifikation in weitem Druckbereich für alle Gase wirkungsvoll einsetzbar ist.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:
• 1 ein erfindungsgemäßes Vakuumpumpsystem mit einer Zwischenpumpe;
• 2 ein Vakuumpumpsystem mit zwei parallel geschalteten Zwischenpumpen;
• 3 ein Vakuumpumpsystem mit zwei in Serie geschalteten Zwischenpumpen.
• Die 1 zeigt ein Vakuumpumpsystem (1). An einem Rezipienten (2) sind zwei Hochvakuumpumpen (3, 4), vorzugsweise Turbomolekularpumpen, angeordnet. Ein Vorvakuumsystem, bestehend aus zwei Vorvakuumpumpen (8, 9), fördert und verdichtet die gepumpten Gase auf Atmosphärendruck. Erfindungsgemäß befindet sich zwischen den Hochvakuumpumpen (3, 4) und dem Vorvakuumsystem (8, 9) eine weitere Zwischenpumpe (6), welche direkt am Gasauslass (7) der Hochvakuumpumpen (3, 4) angeschlossen ist. Die Zwischenpumpe (6) dient dazu, die von den Hochvakuumpumpen (3, 4) geförderte Gasmenge ohne Verluste dem Vorvakuumsystem (8, 9) zuzuführen.
• An einer Auslassseite (5) der Zwischenpumpe (6) ist das Vorvakuumpumpsystem (8, 9) angeordnet. Zwischen der Zwischenpumpe (6) und den Vorvakuumpumpen (8, 9) kann eine größere Wegstrecke liegen.
• 2 zeigt ein Vakuumpumpsystem (10). An dem Rezipienten (2) sind wiederum zwei Turbomolekularpumpen (3, 4) angeordnet. Direkt und ohne weitere Leitwertverluste sind den Turbomolekularpumpen (3, 4) an einer Auslassseite (11) zwei Zwischenpumpen (12, 13) nachgeordnet. Die Zwischenpumpen (12, 13) sind zur Erhöhung des Saugvermögens parallel geschaltet. Das Vorvakuumsystem (8, 9) ist wie in 1 den Zwischenpumpen (12, 13) nachgeordnet.
• 3 zeigt ein Vakuumpumpsystem (14) mit einem Rezipienten (2), an dem zwei Turbomolekularpumpen (3, 4) angeordnet sind. Den Turbomolekularpumpen (3, 4) sind direkt und ohne nennenswerte Leitwertverluste Zwischenpumpen (16, 17) nachgeschaltet. Zur Erhöhung der Kompression sind die Zwi schenpumpen (16, 17) in Serie geschaltet. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist dem System aus den Zwischenpumpen (16, 17) das Vorvakuumsystem (8, 9) nachgeschaltet.

1

Vakuumpumpsystem

2

Rezipient

3, 4

Hochvakuumpumpen

5

Auslassseite

6

Zwischenpumpe

7

Gasauslass

8, 9

Vorvakuumsystem

10

Vakuumpumpsystem

11

Auslassseite

12, 13

Zwischenpumpe

14

Vakuumpumpsystem

16, 17

Zwischenpumpen

Claims (4)

1. Vakuumpumpsystem zur Förderung von Gasen, insbesondere von Gasgemischen mit hohem Anteil leichter Gase, mit wenigstens einer Hochvakuumpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Ausstoßseite (7) der wenigstens einen Hochvakuumpumpe (3, 4) wenigstens eine Zwischenpumpe (6; 12, 13; 16, 17) direkt und mit einem geringen Leitwertverlust angeordnet ist.
2. Vakuumpumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zwischenpumpen (12, 13; 16, 17) in Serie und/oder parallel geschaltet vorgesehen sind.
3. Vakuumpumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenpumpe (6; 12, 13; 16, 17) ein Saugvermögen aufweist, das mindestens 50 % des Saugvermögens der wenigstens einen Hochvakuumpumpe (3, 4) entspricht.
4. Vakuumpumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenpumpe (6; 12, 13; 16, 17) eine Molekularpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe vorgesehen ist.