DE202013104111U1 - Dry running vacuum pumping station - Google Patents
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Abstract
Trockenlaufender Vakuumpumpstand zur Erzeugung eines Vakuums, umfassend: – eine Klauenpumpe (1), die mit ihrer Saugseite an einen Evakuierungsbereich (2) angeschlossen ist; – eine Membranpumpe (4), die mit ihrer Saugseite an die ruckseite der Klauenpumpe (1) angeschlossen ist und gegen den an ihrer Druckseite anliegenden Atmosphärendruck fördert; – eine Bypassleitung (6) mit einem Bypassventil (7), welches eine geöffnete und eine geschlossene Stellung besitzt; wobei bei geöffnetem Bypassventil (7) die Membranpumpe (4) überbrückt wird, sodass die Klauenpumpe (1) gegen Atmosphärendruck fördert und bei geschlossenem Bypassventil (7) in die Saugseite der Membranpumpe (4) fördert, und wobei das Bypassventil (7) schließt, sobald ein vorgegebener Grobvakuumdruck an der Saugseite der Klauenpumpe (1) erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenpumpe eine einstufige Klauenpumpe (1) ist mit einem Kompressionsverhältnis K0 größer als 80.A dry-running vacuum pumping station for generating a vacuum, comprising: - a claw pump (1), which is connected with its suction side to an evacuation area (2); - A membrane pump (4), which is connected with its suction side to the back of the claw pump (1) and promotes against the voltage applied to its pressure side atmospheric pressure; - A bypass line (6) with a bypass valve (7) which has an open and a closed position; wherein, when the bypass valve (7) is open, the diaphragm pump (4) is bridged, so that the claw pump (1) delivers against atmospheric pressure and conveys into the suction side of the diaphragm pump (4) when the bypass valve (7) is closed, and the bypass valve (7) closes, as soon as a predetermined rough vacuum pressure on the suction side of the claw pump (1) is reached, characterized in that the claw pump is a single-stage claw pump (1) with a compression ratio K0 greater than 80.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen trockenlaufenden Vakuumpumpstand zur Erzeugung eines Feinvakuums in einem Evakuierungsbereich. The present invention relates to a dry running vacuum pumping station for generating a fine vacuum in an evacuation area.
In modernen technologischen Prozessen werden zunehmend abgeschlossene Bereiche bzw. Räume benötigt, in denen ein Vakuum erzeugt werden muss, beispielsweise um in einer Vorrichtung oder während eines Herstellungsschrittes eine hohe Reinheit der umgebenden Atmosphäre zu ermöglichen. Dafür genügt häufig nicht die Herstellung eines Grobvakuums sondern es wird ein sogenanntes Feinvakuum angestrebt, bei welchem ein Druck im Bereich von 1 bis 10–3 mbar herrscht. In modern technological processes increasingly completed areas or spaces are needed in which a vacuum must be generated, for example, to allow in a device or during a manufacturing step, a high purity of the surrounding atmosphere. For this, it is often not enough to produce a rough vacuum, but a so-called fine vacuum is sought, in which a pressure in the range from 1 to 10 -3 mbar prevails.
Um in einem Evakuierungsbereich ein Feinvakuum herzustellen, muss zunächst ein größeres Volumen durch Abpumpen der enthaltenen Luft oder anderer Gase evakuiert werden und nach Erreichen des gewünschten Unterdrucks das erzeugte Feinvakuum über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden. Im Rahmen technologischer Abläufe soll die anfängliche Evakuierung eines zunächst z. B. unter Atmosphärendruck stehenden Evakuierungsbereiches möglichst schnell erfolgen, während für die Aufrechterhaltung des hergestellten Feinvakuums nachfolgend nur noch ein geringer Energieeinsatz angestrebt wird. Gleichzeitig soll eine Verunreinigung des Evakuierungsbereiches durch Rückströmung aus dem Pumpensystem vermieden werden, so dass ölgedichtete Vakuumpumpen nicht verwendbar sind. In order to produce a fine vacuum in an evacuation area, a larger volume must first be evacuated by pumping out the air or other gases contained, and after reaching the desired negative pressure, the fine vacuum produced must be maintained for a longer period of time. In the context of technological processes, the initial evacuation of an initially z. B. under atmospheric pressure evacuation area as quickly as possible, while for maintaining the fine vacuum produced below only a small amount of energy is sought. At the same time, contamination of the evacuation area by backflow from the pump system should be avoided so that oil-sealed vacuum pumps can not be used.
Aus dem Stand der Technik sind zwar unterschiedliche Vakuumpumpen bekannt, die für verschiedene Druck- und Volumenbereiche optimiert sind, jedoch sind keine Pumpen verfügbar, die sowohl eine hohe Volumenleistung bei geringem Energieeinsatz zeigen als auch dauerhaft ein Feinvakuum in einem Evakuierungsbereich aufrechterhalten können, bei gleichzeitiger Vermeidung einer Verschmutzungsgefahr. Für die beschriebenen Anwendungsfelder werden daher Kombinationen aus mehreren Pumpen, sogenannte Pumpstände verwendet. Allerdings zeigen auch solche bekannten Pumpstände weiterhin Nachteile, insbesondere in Bezug auf die Herstellungskosten, die Wartungsaufwendungen und die Betriebssicherheit. Although different vacuum pumps are known from the prior art, which are optimized for different pressure and volume ranges, however, no pumps are available which can both show high volume performance with low energy consumption and permanently maintain a fine vacuum in an evacuation area, while avoiding it a risk of contamination. Therefore combinations of several pumps, so-called pumping stations, are used for the described fields of application. However, even such known pumping stations continue to show disadvantages, in particular with regard to the manufacturing costs, the maintenance costs and the operational safety.
Aus der
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von der
Diese Aufgabe wird durch einen Vakuumpumpstand gelöst, der eine Klauenpumpe und eine Membranpumpe besitzt. Die Saugseite der Klauenpumpe ist an den Evakuierungsbereich angeschlossen, während die Membranpumpe mit ihrer Saugseite an die Druckseite der Klauenpumpe angeschlossen ist und gegen Atmosphärendruck fördert. Außerdem ist eine Bypassleitung vorgesehen, die ein Bypassventil besitzt, welches im geöffneten Zustand die Membranpumpe überbrückt, so dass die Druckseite der Klauenpumpe in diesem Betriebsmodus gegen Atmosphärendruck fördert. Der Vakuumpumpstand ist derart gesteuert, dass das Bypassventil schließt, sobald ein vorgegebener Grobvakuumdruck an der Saugseite der Klauenpumpe erreicht ist. Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Klauenpumpe eine einstufige Klauenpumpe ist mit einem Kompressionsverhältnis K0 größer 80, vorzugsweise größer 100. This object is achieved by a vacuum pumping station having a claw pump and a diaphragm pump. The suction side of the claw pump is connected to the evacuation area, while the diaphragm pump is connected with its suction side to the pressure side of the claw pump and promotes against atmospheric pressure. In addition, a bypass line is provided, which has a bypass valve, which bridges the diaphragm pump in the open state, so that the pressure side of the claw pump promotes in this operating mode against atmospheric pressure. The vacuum pumping station is controlled such that the bypass valve closes as soon as a predetermined rough vacuum pressure at the Suction side of the claw pump is reached. The invention is characterized in particular by the fact that the claw pump is a single-stage claw pump with a compression ratio K 0 greater than 80, preferably greater than 100.
Die Kombination einer einstufigen Klauenpumpe mit einem entsprechend hohen Kompressionsverhältnis in Verbindung mit einer Membranpumpe gestattet erstmals den Aufbau eines trockenlaufenden Vakuumpumpstandes mit einstufiger Primärpumpe für die Erzielung eines Feinvakuums, insbesondere im Bereich kleiner 1 mbar. The combination of a single-stage claw pump with a correspondingly high compression ratio in conjunction with a diaphragm pump allows for the first time the construction of a dry-running Vakuumpumpstandes with single-stage primary pump for achieving a fine vacuum, especially in the range of less than 1 mbar.
Als wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Pumpstandes werden unter anderem angesehen, dass ein Feinvakuumbereich bei hohem Saugvermögen und niedrigen Ansaugdrücken erreichbar ist, wobei der modulare Aufbau des Pumpstandes geringe Herstellungskosten zur Folge hat und eine Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall in Bezug auf Förderleistung und Energieeffizienz gestattet. Der Pumpstand kann chemiebeständig ausgeführt werden und es genügt im Regelfall eine Luftkühlung der verwendeten Pumpen. Considered as essential advantages of the pumping station according to the invention are, inter alia, that a fine vacuum range can be achieved with high pumping speeds and low suction pressures, the modular construction of the pumping station resulting in low production costs and allowing adaptation to the respective application in terms of conveying capacity and energy efficiency. The pumping station can be carried out chemically resistant and it is usually sufficient to air cooling the pumps used.
Um die genannten Kompressionsverhältnisse der Klauenpumpe zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Spaltflächen im Kompressionsraum sehr klein zu halten, insbesondere mit veredelten Oberflächen auszuführen. Vorzugsweise wird dafür eine Lackschicht aufgebracht, die zu einer entsprechenden Oberflächengüte führt. Ein solcher Lack kann nach dem Zusammenbau der Klauenpumpe in den Förderraum eingebracht werden, so dass er sich bei einer ersten Inbetriebnahme auf den Spaltoberflächen verteilt und damit das Spaltmaß weiter verringert. Grundsätzlich sind bereits bei der Herstellung der Klauenpumpe sehr geringe Spaltmaße vorzusehen, um das oben genannte Kompressionsverhältnis erreichen zu können. In order to achieve the said compression ratios of the claw pump, it has proven to be advantageous to keep the gap surfaces in the compression space very small, in particular to carry out with finished surfaces. Preferably, a lacquer layer is applied for this, which leads to a corresponding surface quality. Such a lacquer can be introduced after assembly of the claw pump in the delivery chamber, so that it is distributed on a first startup on the gap surfaces and thus further reduces the gap. In principle, very small gaps must be provided in the production of the claw pump in order to achieve the abovementioned compression ratio.
Generell definiert das Kompressionsverhältnis K0 das maximale Druckverhältnis zwischen Ausstoßdruck p2 und Saugdruck p1 (K0 = p2/p1). Die benötigten Kompressionsverhältnisse werden beispielsweise durch Klauenpumpen der Serie C-VLR (z. B. C-VLR 60) erreicht, die von der Firma Gardener Denver Schopfheim GmbH unter der Marke „Elmo Rietschle“ angeboten werden. Natürlich können auch andere Klauenpumpen eingesetzt werden, soweit sie das genannte Kompressionsverhältnis erreichen. In general, the compression ratio K 0 defines the maximum pressure ratio between the discharge pressure p 2 and the suction pressure p 1 (K 0 = p 2 / p 1 ). The required compression ratios are achieved, for example, by claw pumps of the C-VLR series (eg C-VLR 60), which are offered by Gardener Denver Schopfheim GmbH under the brand name "Elmo Rietschle". Of course, other claw pumps can be used, as far as they reach the said compression ratio.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der vorgegebene Grobvakuumdruck, bei welchem das Bypassventil schließt, im Bereich von 200 mbar bis 50 mbar, vorzugsweise im Bereich von 120 mbar bis 80 mbar eingestellt. According to a preferred embodiment, the predetermined rough vacuum pressure at which the bypass valve closes is set in the range from 200 mbar to 50 mbar, preferably in the range from 120 mbar to 80 mbar.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann zwischen der Saugseite der Klauenpumpe und dem Evakuierungsbereich eine Wälzkolbenpumpe zwischengeschaltet sein. Auf diese Weise lässt sich die anfängliche Förderleistung weiter erhöhen, so dass das gewünschte Feinvakuum insgesamt noch schneller erreicht werden kann. In a modified embodiment, a Roots pump can be interposed between the suction side of the claw pump and the evacuation area. In this way, the initial capacity can be further increased, so that the desired fine vacuum can be achieved even faster overall.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines trockenlaufenden Vakuumpumpstands gemäß der vorliegenden Erfindung. The sole figure shows a block diagram of a dry-running vacuum pumping station according to the present invention.
Der erfindungsgemäße trockenlaufende Vakuumpumpstand umfasst mindestens zwei Pumpen. Zunächst ist eine einstufige Klauenpumpe
Weiterhin ist im Vakuumpumpstand eine Bypassleitung
Die übliche Betriebsweise des erfindungsgemäßen Vakuumpumpstandes lässt sich wie folgt beschreiben: Um ausgehend von einem im Evakuierungsbereich
Zur weiteren Evakuierung des Evakuierungsbereichs
Durch das hohe Kompressionsverhältnis bei der gewählten einstufigen Klauenpumpe ist erstmals die Reihenschaltung mit einer Membranpumpe zu einem Pumpstand gelungen, der mit nur zwei jeweils einstufig aufgebauten Pumpen die Erzeugung eines Feinvakuums gestattet. Gleichzeitig kann die hohe Förderleistung der Klauenpumpe voll genutzt werden, indem anfänglich die Membranpumpe mit der Bypassleitung überbrückt wird, so dass der Gasstrom nicht durch die rückstauende Membranpumpe geleitet werden muss. Due to the high compression ratio of the selected single-stage claw pump, the series connection with a diaphragm pump to a pumping station has been achieved for the first time, which allows the generation of a fine vacuum with only two single-stage pumps. At the same time, the high capacity of the claw pump can be fully utilized by initially bypassing the diaphragm pump with the bypass line, so that the gas flow does not have to be routed through the backflowing diaphragm pump.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 0101
- einstufige Klauenpumpe single-stage claw pump
- 0202
- Evakuierungsbereich evacuation area
- 0303
- Vakuumleitung vacuum line
- 0404
- Membranpumpe diaphragm pump
- 0505
- Auslassbereich outlet
- 0606
- Bypassleitung bypass line
- 0707
- Bypassventil bypass valve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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