DE202015005199U1

DE202015005199U1 - Vakuumpumpstand mit mindestens zwei Membranpumpen

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Publication number: DE202015005199U1
Application number: DE202015005199.5U
Authority: DE
Original assignee: Vacuubrand GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuubrand GmbH and Co KG
Priority date: 2015-07-18
Filing date: 2015-07-18
Publication date: 2015-08-18
Anticipated expiration: 2025-07-19

Abstract

Vakuumpumpstand zum Anschluss an eine Prozessanlage, mit mindestens zwei Membranpumpen (2), die saugseitig und vorzugsweise auch druckseitig parallel geschaltet sind, mit einer zentralen Steuerungseinrichtung (5), an die mindestens eine, vorzugsweise alle Membranpumpen (2) steuerungstechnisch angeschlossen sind, und vorzugsweise mit mindestens einem auf der Saugseite des Vakuumpumpstandes (1) angeordneten und steuerungstechnisch an die Steuerungseinrichtung (5) angeschlossenen Drucksensor, wobei von der Steuerungseinrichtung (5) aus durch entsprechende Ansteuerung der Membranpumpen (2) das Vakuum in einer angeschlossenen Prozessanlage steuerbar oder regelbar ist und wobei jede der angeschlossenen Membranpumpen (2) bei laufendem Betrieb des Vakuumpumpstandes (1) von der Steuerungseinrichtung (5), ggf. auch manuell, einzeln ein- und ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Membranpumpe (2), vorzugsweise jede der Membranpumpen (2), einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb (6) aufweist, dessen Solldrehzahl im Rahmen der Steuerung des Vakuumpumpstandes (1) insgesamt von der Steuerungseinrichtung (5) vorgebbar ist, und dass bei Ausschalten einer Membranpumpe (2) während des laufenden Betriebs des Vakuumpumpstandes (1) der Wegfall der tatsächlichen Pumpleistung der ausgeschalteten Membranpumpe (2) durch Veränderung der Drehzahl des Antriebs (6) von mindestens einer verbleibenden Membranpumpe (2) seitens der Steuerungseinrichtung (5) kompensierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumpumpstand zum Anschluss an eine Prozessanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Pumpmodul für einen solchen Vakuumpumpstand mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 14 sowie eine Steuerungseinrichtung für einen solchen Vakuumpumpstand mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 20.
Membranpumpen als Vakuumpumpen sind seit Jahrzehnten aus dem Stand der Technik bekannt. Bei einer Membranpumpe ist der Schöpfraum durch eine Membran hermetisch vom Antriebsraum getrennt. Membranpumpen arbeiten ölfrei. Sie haben inzwischen ölgedichtete Drehschieberpumpen, Wasserstrahlpumpen und Wasserringpumpen in vielen Anwendungsgebieten des chemischen Labors verdrängt. Membranpumpen sind besonders umweltschonend, weil sie weder Öl noch Wasser verbrauchen, lange Wartungsintervalle haben und, bei entsprechender Auslegung des Antriebs, einen optimalen Energieverbrauch gewährleisten.
Im Grundaufbau hat eine Membranpumpe einen Schöpfraum und eine Membran. Das bezeichnet man fachsprachlich als ”Zylinder”. Bekannt und mittlerweile weit verbreitet sind auch ”mehrzylindrige” Membranpumpen, also Membranpumpen mit mehreren Schöpfräumen und den zugehörigen Membranen, denen jedoch ein gemeinsamer, zumeist rotierender Antrieb zugeordnet ist. Bevorzugt sind dabei mehrzylindrige Membranpumpen mit einer geraden Anzahl von ”Zylindern”, also beispielsweise zwei, vier oder, besonders bevorzugt, acht Zylindern (siehe insgesamt den aktuellen Katalog 2014/2015 der Firma VACUUBRAND GMBH + CO KG ”Vakuumtechnik im System”).
Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung betrifft alle Ausführungen von Membranpumpen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Bevorzugt ist jede Membranpumpe allerdings auch im Rahmen der Erfindung eine solche mit mehreren Zylindern.
Die Volumina, die im Laborbetrieb von einem Vakuumpumpstand der in Rede stehenden Art mit Membranpumpen bewältigt werden können, unterscheiden sich von den Volumina, die in größeren Prozessanlagen zu bewältigen sind, deutlich. Um auch beim Anschluss an eine Prozessanlage von den Vorteilen der Membranpumpen Gebrauch machen zu können, ist es bereits bekannt geworden, eine Mehrzahl von Membranpumpen auf einer verfahrbaren Plattform anzuordnen und steuerungstechnisch an eine gemeinsame zentrale Steuerungseinrichtung anzuschließen ( DE 200 08 207 U1 ). Auf der Plattform können entsprechend der jeweils gewählten Variante bis zu acht Membranpumpen untergebracht werden. Saugseitig und druckseitig sind die Membranpumpen auf je einen zentralen Anschluss parallel geschaltet. Kondensate werden saugseitig und druckseitig in je einem gemeinsamen Abscheider aufgefangen.
Die Saugleistung dieses Vakuumpumpstandes kann dadurch verändert werden, dass von der zentralen Steuerungseinrichtung jede der Membranpumpen einzeln ein- und ausgeschaltet werden kann. Dadurch lässt sich von der Steuerungseinrichtung ausgehend das Vakuum in einer angeschlossenen Prozessanlage stufenweise steuern oder regeln. Die einzelnen Membranpumpen werden bedarfsgerecht nach dem benötigten Saugvermögen zu- oder abgeschaltet. Ein programmierbarer oberer Druckwert kann vorgesehen werden. Bei entsprechender Programmierung der Steuerungseinrichtung können die Membranpumpen auch wechselweise ein- und ausgeschaltet werden, mit dem Ziel, die Laufzeit der verschiedenen Membranpumpen möglichst weitgehend aneinander anzugleichen.
Eine von der Steuerungseinrichtung, ggf. auch manuell, ausgeschaltete Membranpumpe kann ausgewechselt oder repariert werden, ohne dass der Vakuumpumpstand insgesamt abgeschaltet werden muss.
Der zuvor erläuterte, aus dem Stand der Technik bekannte Vakuumpumpstand zum Anschluss an eine Prozessanlage ist wegen der Mehrzahl eingesetzter Membranpumpen schon recht zweckmäßig. Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht davon ausgehend darin, diesen Vakuumpumpstand noch praxisgerechter auszugestalten.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird bei einem Vakuumpumpstand mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens eine Membranpumpe, vorzugsweise aber jede der Membranpumpen, einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb aufweist. Die Solldrehzahl des Antriebs der Membranpumpe ist im Rahmen der Steuerung des Vakuumpumpstandes insgesamt von der Steuerungseinrichtung vorgebbar. Erfindungsgemäß sind die Membranpumpen also so ausgelegt, dass sie von der Steuerungseinrichtung nicht nur ein- und ausgeschaltet werden können, sondern dass sie in ihrer Saugleistung stufenlos regelbar sind, und zwar durch stufenlose Regelung der Drehzahl ihres jeweiligen Antriebs. Bei Ausschalten einer Membranpumpe während des laufenden Betriebs des Vakuumpumpstandes muss man also nicht eine andere Membranpumpe zuschalten, um die gewünschte Pumpleistung zu erreichen, sondern der Wegfall der tatsächlichen Pumpleistung der ausgeschalteten Membranpumpe ist durch Veränderung der Drehzahl des Antriebs von mindestens einer der verbleibenden Membranpumpen seitens der Steuerungseinrichtung kompensierbar.
Im Ergebnis ist es mit der Erfindung möglich, den Vakuumpumpstand optimal energieeffizient zu betreiben. Die Membranpumpen können immer genau, aber auch nur mit der Drehzahl, die für den jeweiligen Zustand der Prozessanlage erforderlich ist, laufen.
Die Mindestausstattung eines Vakuumpumpstandes sind zwei Membranpumpen. In diesem Fall empfiehlt es sich in der Tat, dass jede der Membranpumpen einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb aufweist. Dann kann man eine der Membranpumpen abschalten und ggf. auswechseln, während die andere Membranpumpe durch veränderte Drehzahl des Antriebs die insgesamt erforderliche Pumpleistung des Vakuumpumpstandes gewährleistet.
Hat der Vakuumpumpstand eine größere Anzahl von Membranpumpen, so liegt es hingegen auch im Rahmen der Erfindung, dass eine oder mehrere Membranpumpen gewissermaßen als Pumpen für die Grundlast durchlaufen und nur mindestens eine weitere Membranpumpe einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb aufweist. Vorzugsweise sind es dann allerdings mehrere weitere Membranpumpen, die jeweils einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb aufweisen.
Optimal ist die Erfindung jedoch dann umgesetzt, wenn jede der Membranpumpen eines erfindungsgemäßen Vakuumpumpstandes einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb aufweist.
Diese Erläuterung der Erfindung in ihren unterschiedlichen Realisierungsstufen gilt für alle nachfolgenden Ausführungen, also auch dort, wo nur eine der Realisierungsstufen, zumeist die optimale Realisierungsstufe, erläutert wird.
Der erfindungsgemäße Vakuumpumpstand, bei der vorzugsweise jede Membranpumpe einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb aufweist, erlaubt eine sehr präzise, praktisch hysteresefreie Vakuumregelung und damit eine genau reproduzierbare Arbeitsweise der Prozessanlage. Diese gewissermaßen ”stufenlose” Regelbarkeit des Vakuumpumpstandes ist auch ein großer Vorteil gegenüber Vakuumpumpständen mit größeren Vakuumpumpen wie Drehschieberpumpen, Klauenpumpen, Schraubenpumpen, Wasserringpumpen o. dgl.
Dadurch, dass der Verlust an Saugvermögen des Vakuumpumpstandes bei Ausschalten einer Membranpumpe durch Erhöhung der Drehzahl des Antriebs für andere Membranpumpen kompensiert werden kann, ist ein unterbrechungsfreier Dauerbetrieb des Vakuumpumpstandes, wie er für den industriellen Einsatz häufig erforderlich ist, gewährleistet, ohne dass ein kompletter Ersatz-Vakuumpumpstand vorgehalten werden muss, wie dies bei größeren Vakuumpumpen oft der Fall ist. Es liegt auf der Hand, dass dadurch Investitionsaufwand und Betriebskosten deutlich niedriger sind.
Der Druck in der Prozessanlage ist regelmäßig Führungsgröße für die Steuerungseinrichtung des Vakuumpumpstandes. Der dazu erforderliche Drucksensor ist auf der Saugseite des Vakuumpumpstandes angeordnet und steuerungstechnisch an die Steuerungseinrichtung angeschlossen. Bevorzugt wird der Drucksensor an passender Stelle der Prozessanlage positioniert oder man arbeitet mit mehreren Drucksensoren an verschiedenen Stellen der Prozessanlage, wobei diese Drucksensoren dann ihre Signale alle an die Steuerungseinrichtung übermitteln.
Auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine mehrzylindrige Ausführung jeder Membranpumpe besonders zweckmäßig. Insbesondere ist eine achtzylindrige Ausführung in der Praxis besonders überzeugend einsetzbar.
Weiter bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Vakuumpumpstandes gemäß der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche 3 bis 5.
Besonders hervorzuheben ist hier eine Variante, bei der vorgesehen ist, dass der Antrieb der Membranpumpe ein elektromotorischer Antrieb ist, vorzugsweise ausgerüstet mit einem Permanentmagnet-Synchronmotor. Ein Permanentmagnet-Synchronmotor ist ein besonders energieeffizient arbeitender Elektromotor, der im Übrigen eine besonders feinfühlige Drehzahlregelung erlaubt. Der elektromotorische Antrieb mit einem Permanent-Magnet-Synchronmotor ist somit unter dem Aspekt der Präzision der Vakuumregelung und Prozessführung besonders bevorzugt.
Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn jeweils mehrere, vorzugsweise genau zwei, Membranpumpen in einem Gehäuse in einem Pumpmodul zusammengefasst sind. Man kann so einen Vakuumpumpstand komplett modular aufbauen. Durch Wahl der Anzahl der Pumpmodule lässt sich das Anforderungsprofil der jeweiligen Prozessanlage optimal berücksichtigen.
Bereits in der Mindestausstattung eines Pumpmoduls sind im Gehäuse des Pumpmoduls zwei Membranpumpen angeordnet. Bereits mit einem Pumpmodul wird also die volle Funktionsweise des Vakuumpumpstandes erreicht. Eine Membranpumpe kann ausgewechselt werden, ohne dass der Vakuumpumpstand seine Arbeit unterbrechen muss, weil die Steuerungseinrichtung durch Drehzahlveränderung des Antriebs der anderen Membranpumpe den Wegfall der tatsächlichen Pumpleistung der ausgeschalteten Membranpumpe kompensieren kann.
In weiteren Varianten der Erfindung kann das Pumpmodul auch mehr als zwei Membranpumpen enthalten, beispielsweise vier Membranpumpen. Für jede der Membranpumpe gelten die zuvor bereits beschriebenen Konstruktionsmöglichkeiten. Besonders bevorzugt ist es auch hier, wenn jede der einzelnen Membranpumpen eine mehrzylindrige Membranpumpe ist.
Der zuvor erläuterten bevorzugten Gestaltung eines modulartig aufgebauten Vakuumpumpstandes kommt auch eigenständige erfinderische Bedeutung zu.
Für die Optimierung der Modularität des erfindungsgemäßen Vakuumpumpstandes empfiehlt es sich, dass die Gehäuse der Pumpmodule aufeinander stapelbar ausgeführt sind.
In einem Pumpmodul sind die Membranpumpen des Pumpmoduls saugseitig und vorzugsweise auch druckseitig parallel geschaltet. Sind mehrere Pumpmodule vorgesehen, so empfiehlt es sich, dass die Pumpmodule ihrerseits saugseitig und vorzugsweise auch druckseitig parallel geschaltet sind.
Die zuvor geschilderte Modularität des Vakuumpumpstandes wird erfindungsgemäß weiter dadurch optimiert, dass die Steuerungseinrichtung in einem eigenen Gehäuse als separates Steuermodul ausgeführt und bevorzugt mit allen Membranpumpen steuerungstechnisch verbunden ist. Auch dieser Variante eines Vakuumpumpstandes kommt eigenständige erfinderische Bedeutung zu.
Grundsätzlich wäre es möglich, ein erstes Pumpmodul zu realisieren, das gewissermaßen das Grundmodul ist und das die Steuerungseinrichtung des Vakuumpumpstandes enthält. Dann könnte man mit Zusatz-Pumpmodulen arbeiten, die zwar die beiden Membranpumpen, nicht aber die Steuerungseinrichtung enthalten, sondern nach dem Master-Slave-Prinzip von dem ersten Pumpmodul mit Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung ein eigenes, separates Steuermodul ist, das dann eine bestimmte Anzahl von Pumpmodulen steuern kann.
Der Begriff ”Steuern” wird in der vorliegenden Patentanmeldung zum einen so verwendet wie im Begriff ”Steuerungseinrichtung”. Dann ist nur gemeint, dass diese Steuerungseinrichtung die Baugruppe ist, die die andere Baugruppe, nämlich die Membranpumpe des jeweiligen Pumpmoduls, führt und lenkt. Dieses Führen und Lenken kann in der Sprache der Steuerungstechniker sowohl ein Steuern (also ohne Rückkopplung) als auch ein Regeln (also mit Rückkopplung) sein. Letzteres ist die häufigere Konstellation für Vakuumpumpstände der in Rede stehenden Art. In anderem Zusammenhang wird der Begriff ”Steuern” aber auch neben dem Begriff ”Regeln” in seiner klassischen Bedeutung verwendet.
Die Steuerungseinrichtung des Vakuumpumpstandes wird, wenn der Vakuumpumpstand an eine Prozessanlage angeschlossen ist, regelmäßig bevorzugt durch eine übergeordnete Steuerung der Prozessanlage gesteuert.
Eine weitere, besonders bevorzugte und auch wieder eigenständige Lehre der Erfindung ist darauf gerichtet, dass jede Membranpumpe in einem Gehäuse des Vakuumpumpstandes insgesamt oder, bei Anordnung von mehreren, vorzugsweise je zwei Membranpumpen in einem Pumpmodul, im Gehäuse des Pumpmoduls auswechselbar angeordnet ist, wobei die Membranpumpe vorzugsweise auf einer aus dem Gehäuse ausziehbaren Schublade auswechselbar angeordnet ist. Insbesondere die Anordnung der Membranpumpe auf einer aus dem Gehäuse (vorzugsweise des Pumpmoduls) ausziehbaren Schublade, macht eine Reparatur oder ein schnelles Auswechseln der Membranpumpe sehr einfach.
Wichtig ist, dass der erfindungsgemäße Vakuumpumpstand aufgrund der erfindungsgemäßen Vorschläge ohne Probleme dauernd laufen kann, also praktisch über 24 Stunden an 7 Tagen in der Woche. Ein entsprechender Prozess in der Prozessanlage muss also nicht unterbrochen werden, auch wenn einzelne Membranpumpen im Betrieb ausgewechselt werden müssen.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Pumpmodul für einen Vakuumpumpstand der in Rede stehenden Art gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Pumpmoduls sind Gegenstand der Ansprüche 15 bis 19.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Steuerungseinrichtung für einen Vakuumpumpstand der in Rede stehenden Art, und zwar eine Steuerungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 20. Es handelt sich um die Steuerungseinrichtung in Form eines separaten Steuermoduls.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Steuermoduls sind Gegenstand der Ansprüche 21 bis 23.
Im Folgenden wird die Erfindung nun anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 einen Vakuumpumpstand gemäß der Erfindung mit drei Pumpmodulen und einem Steuermodul von vorne gesehen,
2 den Vakuumpumpstand aus 1 von hinten gesehen,
3 ein einzelnes Pumpmodul mit einem Steuermodul von vorne gesehen, eine Verschlussklappe geöffnet, und
4 das Pumpmodul aus 3 in einer Seitenansicht, eine Schublade herausgezogen.
1 zeigt einen Vakuumpumpstand 1 zum Anschluss an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Prozessanlage. Der Vakuumpumpstand 1 hat mindestens zwei Membranpumpen 2. Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt den Vakuumpumpstand 1 mit insgesamt sechs Membranpumpen 2, die jeweils paarweise in drei Etagen übereinander angeordnet sind. In 1 sieht man in der obersten ”Etage” rechts eine Verschlussklappe 3 des Gehäuses 4 geöffnet, so dass man in das Innere des Gehäuses 4 hineinsehen kann. Man sieht darin die Membranpumpe 2.
Bei dieser Gelegenheit ist darauf hinzuweisen, dass der Begriff ”Membranpumpe” die Membranpumpe im engeren Sinne ebenso meint wie eine Membranpumpe zzgl. üblicher Anbauteile wie saugseitigem Abscheider, Emissionskondensator, Gasballastanordnung etc. Auch insoweit wird wiederum auf den Stand der Technik des Katalogs der Anmelderin ”Vakuumtechnik im System” hingewiesen.
1 zeigt weiter eine zentrale Steuerungseinrichtung 5, die sich hier oben auf dem Vakuumpumpstand 1 befindet. Alle Membranpumpen 2 des Vakuumpumpstandes 1 sind hier steuerungstechnisch an die Steuerungseinrichtung 5 angeschlossen.
Nicht dargestellt ist in der Zeichnung, dass der Vakuumpumpstand 1 mindestens einen auf der Saugseite angeordneten und steuerungstechnisch an die Steuerungseinrichtung 5 angeschlossenen Drucksensor aufweisen sollte. Der Drucksensor kann auch an anderer Stelle außerhalb des Vakuumpumpstandes 1, beispielsweise an einer Stelle in der Prozessanlage sitzen.
Von der Steuerungseinrichtung 5 aus ist durch entsprechende Ansteuerung der Membranpumpen 2 das Vakuum in einer angeschlossenen Prozessanlage steuerbar oder regelbar. Dabei ist jede der angeschlossenen Membranpumpen 2 bei laufendem Betrieb des Vakuumpumpstandes 1 von der Steuerungseinrichtung 5 aus einzeln einschaltbar und ausschaltbar. Ist eine Membranpumpe 2 ausgeschaltet, so kann man sie auswechseln, ohne dass der Vakuumpumpstand 1 seine Arbeit unterbrechen müsste. Das ist für Reparaturzwecke zweckmäßig.
Jede Membranpumpe 2 hat einen Antrieb 6. Der Antrieb 6 ist in 1 rechts oben bei der geöffneten Verschlussklappe 3 von der Membranpumpe 2 verdeckt, aber in 4 zu erkennen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens eine Membranpumpe 2, vorzugsweise jede Membranpumpe 2, einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb 6 aufweist, dessen Solldrehzahl im Rahmen der Steuerung des Vakuumpumpstandes 1 insgesamt von der Steuerungseinrichtung 5 vorgebbar ist. Bei Ausschalten einer Membranpumpe 2 während des laufenden Betriebs des Vakuumpumpstandes 1 ist der Wegfall der tatsächlichen Pumpleistung der ausgeschalteten Membranpumpe 2 durch Veränderung der Drehzahl des Antriebs 6 von mindestens einer verbleibenden Membranpumpe 2 seitens der Steuerungseinrichtung 5 kompensierbar. Die ein- und ausschaltbaren Membranpumpen 2 sind erfindungsgemäß mittels der Steuerungseinrichtung 5 in ihrer Drehzahl veränderlich. Die Steuerungseinrichtung 5 kann die Drehzahl einer Membranpumpe 2 oder mehrerer Membranpumpen 2 erhöhen, um die Saugleistung der Membranpumpe(n) 2 zu erhöhen, um den Wegfall der tatsächlichen Pumpleistung einer auszuschaltenden Membranpumpe 2 zu kompensieren. Dadurch wird nur genau so viel Leistung benötigt, wie für den Ersatz der ausgeschalteten Membranpumpe 2 erforderlich ist, und es wird nicht nur eine weitere Membranpumpe 2 mit voller Leistung hinzugeschaltet. Auf diese Weise lässt sich bereits mit zwei Membranpumpen 2 ein ohne Unterbrechung laufender Vakuumpumpstand 1 realisieren.
Nach bevorzugter Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass hier jede Membranpumpe 2 mehrzylindrig, vorzugsweise mit acht ”Zylindern” und einem gemeinsamen Antrieb 6 ausgeführt ist.
Um den erfindungsgemäßen Vakuumpumpstand 1 für alle Prozessanlagen einsetzen zu können, empfiehlt es sich, dass die Membranpumpen 2 als Chemie-Membranpumpen ausgeführt sind. Durch einen konsequenten Einsatz insbesondere von Fluorpolymeren und Perfluorelastomeren ergibt sich eine hohe Beständigkeit gegen chemisch aggressive Stoffe. Eine spezifische Auslegung der Membranpumpe 2 für die jeweilige Anwendung in der Prozessanlage ist dadurch nicht erforderlich. Die chemiebeständige Auslegung gilt natürlich auch für die anderen vom zu pumpenden Medium berührten Teile der Anordnung.
Nach bevorzugter Lehre der Erfindung ist steuerungstechnisch vorgesehen, dass die Drehzahl des Antriebs 6 jeder Membranpumpe 2 auf einen Maximalwert begrenzt ist. Das kommt der Lebensdauer der Antriebe 6 der Membranpumpen 2 zugute.
Der Antrieb 6 der jeweiligen Membranpumpe 2 kann im Grundsatz auf verschiedene Arten erfolgen. Beispielsweise wäre theoretisch ein Hydraulikantrieb verwendbar.
Nach bevorzugter Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb 6 der Membranpumpe 2 ein elektromotorischer Antrieb ist, vorzugsweise ausgerüstet mit einem Permanentmagnet-Synchronmotor. Insbesondere die Permanentmagnet-Synchronmotoren der Antriebe 6 sind sehr effizient. Sie sind stufenlos über den vollen Drehzahlbereich regelbar und arbeiten auch bei Teillast effizient. Dadurch lässt sich eine erhebliche Energieeinsparung gegenüber lediglich zu- und abgeschalteten Membranpumpen 2 erzielen. Im Übrigen hat gerade ein Permanentmagnet-Synchronmotor für den Antrieb 6 regelungstechnische Vorteile. Dazu darf auf die oben bereits gemachten Ausführungen verwiesen werden.
2 zeigt den Vakuumpumpstand 1 aus 1 in einer Ansicht von hinten gesehen.
Der dargestellte Vakuumpumpstand 1 zeichnet sich dadurch aus, dass jeweils zwei Membranpumpen in einem Gehäuse 4 zu einem Pumpmodul 7 zusammengefasst sind. Jedes Pumpmodul 7 beherbergt hier zwei Membranpumpen 2, eine links, eine rechts im Gehäuse 4. In 1 sieht man, dass in jeweils einer Aufnahme 8 an der Verschlussklappe 3 ein Auffangbehälter 9 eines saugseitigen Abscheiders der Membranpumpe 2 angeordnet ist.
In 2 kann man erkennen, wie die saugseitige und die druckseitige Verbindung der Pumpmodule 7 gelöst ist. Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel hat jedes Pumpmodul 7 einen Sauganschluss 13 und einen Druckanschluss 14. Die Sauganschlüsse 13 der hier dargestellten drei Pumpmodule 7 sind mittels einer Sammelleitung 15 verbunden, die zu einem Sauganschluss 17 des Vakuumpumpstandes 1 insgesamt führt. In vergleichbarer Weise sind alle Druckanschlüsse 14 der drei Pumpmodule 7 mittels einer Sammelleitung 16 verbunden, die zu einem Druckanschluss 18 des Vakuumpumpstandes 1 insgesamt führt.
Grundsätzlich ist es möglich, in einem Gehäuse 4 eines Pumpmoduls 7 auch mehr als zwei Membranpumpen 2 zusammenzufassen, beispielsweise vier oder sechs Membranpumpen 2. Für jede der Membranpumpen 2 gilt im übrigen, dass diese bevorzugt auch wieder eine mehrzylindrige Membranpumpe 2 ist.
Ganz besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung eines Pumpmoduls 7 mit genau zwei Membranpumpen 2 im Gehäuse 4, die jeweils als achtzylindrige Membranpumpen 2 ausgeführt sind. In einer solchen Konstruktion, die hier auch dargestellt ist, baut das Gehäuse 4 relativ flach und breit. Es ist so besonders gut stapelbar. Ein Pumpmodul 7 mit genau zwei Membranpumpen 2 hat überdies den Vorteil, dass es die Mindestgröße eines Vakuumpumpstandes 1 gemäß der Erfindung realisiert. Dadurch lässt sich ein Vakuumpumpstand 1 besonders flexibel an unterschiedliche Anforderungen verschiedener Prozessanlagen anpassen, indem man die Anzahl der Pumpenmodule 7 verändert.
1 und 2 zeigen im Übrigen eine weitere Besonderheit dergestalt, dass die Gehäuse 4 der Pumpmodule 7 aufeinander stapelbar ausgeführt sind.
Die zuvor für das bevorzugte Ausführungsbeispiel hervorgehobene Modularität des erfindungsgemäßen Vakuumpumpstandes 1 ist von eigenständiger erfinderischer Bedeutung.
Die Modularität des Vakuumpumpstandes 1 wird erfindungsgemäß weiter vorangetrieben durch die in 1 erkennbare Ausführung der Steuerungseinrichtung 5 in einem eigenen Gehäuse 10 als separates Steuermodul 5. Das Steuermodul 5 ist mit mindestens einer Membranpumpe 2, vorzugsweise mit allen Membranpumpen 2 des Vakuumpumpstandes 1 steuerungstechnisch verbunden, stellt aber ein eigenes Modul dar. Auch diese Ausführung des Steuermoduls 5 ist von eigenständiger erfinderischer Bedeutung.
In 1 sieht man an der Front des Gehäuses 10 des Steuermoduls 5 links einen Ein-/Ausschalter, in der Mitte die Anzeigen und Ein-/Ausschalter für die einzelnen Membranpumpen 2 der Pumpmodule 7 und die Anzeige der Vorgabe-Drehzahl für die Membranpumpen 2 des Vakuumpumpstandes 1 und rechts einen integrierten Vakuumregler mit Menüführung. Das ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Steuermoduls 5 eines Vakuumpumpstandes 1 gemäß der Erfindung.
Das in 1 und 2 dargestellte Steuermodul 5 zeigt im Übrigen noch eine Besonderheit, nämlich eine Signaleinrichtung 11 mit drei leuchtturmartig übereinander angeordneten Signalleuchten, die, ggf. mit unterschiedlicher Farbe, unterschiedliche Funktionszustände des Vakuumpumpstandes 1 gut sichtbar anzuzeigen in der Lage sind.
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt einen Vakuumpumpstand 1, bei dem die Steuerungseinrichtung 5 auf den steuerungstechnischen Anschluss von max. sechs Membranpumpen 2 und/oder von max. drei Pumpmodulen 7 ausgelegt ist.
Wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung angesprochen worden ist, ist der Vakuumpumpstand 1 gemäß der Erfindung nach Anschluss an eine Prozessanlage Teil der Prozessanlage insgesamt. Die Steuerungseinrichtung 5 wird daher im Ergebnis zumeist ihrerseits durch eine übergeordnete Steuerung der jeweiligen Prozessanlage gesteuert werden.
3 und 4 zeigen einen Vakuumpumpstand 1 mit nur einem Pumpmodul 7 und einem auf dem Pumpmodul 7 befindlichen Steuermodul 5. Im Pumpmodul 7 sind zwei Membranpumpen 2 in dem Gehäuse 4 zusammengefasst. Links am Gehäuse 4 ist die Verschlussklappe 3 geschlossen, rechts ist die Verschlussklappe 3 geöffnet und man sieht im Inneren die Membranpumpe 2.
3 und 4 zeigen ferner eine Besonderheit des Pumpmoduls 7 des erfindungsgemäßen Vakuumpumpstandes 1. Jede Membranpumpe 2 ist im Gehäuse 4 des Pumpmoduls 7 auswechselbar angeordnet, und zwar nach der dargestellten und bevorzugten Ausführung auf einer aus dem Gehäuse 4 ausziehbaren Schublade 12. In 4 sieht man auf der Schublade 12 die Membranpumpe 2 mit ihrem Antrieb 6. Das ist zweckmäßig hinsichtlich eines Auswechselns der Membranpumpe 2.
Grundsätzlich wäre eine Anordnung einer Membranpumpe 2 in auswechselbarer Weise auch dann realisierbar, wenn der Vakuumpumpstand 1 insgesamt ein zusammenhängendes Gehäuse hätte.
Gegenstand der Erfindung ist nicht nur ein Vakuumpumpstand 1 insgesamt, sondern Gegenstand der Erfindung ist auch für sich ein Pumpmodul 7 mit den Merkmalen, die zuvor für das Pumpmodul 7 als zweckmäßig und bevorzugt geschildert worden sind.
Gegenstand der Erfindung ist auch für sich eine als Steuermodul 5 ausgeführte Steuerungseinrichtung 5 wie sie zuvor im Zusammenhang mit dem Vakuumpumpstand 1 insgesamt als besonders zweckmäßig und bevorzugt beschrieben worden ist.
Bezugszeichenliste

1: Vakuumpumpstand
2: Membranpumpe
3: Verschlussklappe
4: Gehäuse (von 7)
5: Steuerungseinrichtung/Steuermodul
6: Antrieb
7: Pumpmodul
8: Aufnahme
9: Auffangbehälter
10: Gehäuse (von 5)
11: Signaleinrichtung
12: Schublade
13: Sauganschluss Pumpmodul
14: Druckanschluss Pumpmodul
15: Sammelleitung Sauganschlüsse
16: Sammelleitung Druckanschlüsse
17: Sauganschluss Vakuumpumpstand
18: Druckanschluss Vakuumpumpstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20008207 U1 [0005]

Claims

Vakuumpumpstand zum Anschluss an eine Prozessanlage, mit mindestens zwei Membranpumpen (2), die saugseitig und vorzugsweise auch druckseitig parallel geschaltet sind, mit einer zentralen Steuerungseinrichtung (5), an die mindestens eine, vorzugsweise alle Membranpumpen (2) steuerungstechnisch angeschlossen sind, und vorzugsweise mit mindestens einem auf der Saugseite des Vakuumpumpstandes (1) angeordneten und steuerungstechnisch an die Steuerungseinrichtung (5) angeschlossenen Drucksensor, wobei von der Steuerungseinrichtung (5) aus durch entsprechende Ansteuerung der Membranpumpen (2) das Vakuum in einer angeschlossenen Prozessanlage steuerbar oder regelbar ist und wobei jede der angeschlossenen Membranpumpen (2) bei laufendem Betrieb des Vakuumpumpstandes (1) von der Steuerungseinrichtung (5), ggf. auch manuell, einzeln ein- und ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Membranpumpe (2), vorzugsweise jede der Membranpumpen (2), einen in der Drehzahl veränderlichen Antrieb (6) aufweist, dessen Solldrehzahl im Rahmen der Steuerung des Vakuumpumpstandes (1) insgesamt von der Steuerungseinrichtung (5) vorgebbar ist, und dass bei Ausschalten einer Membranpumpe (2) während des laufenden Betriebs des Vakuumpumpstandes (1) der Wegfall der tatsächlichen Pumpleistung der ausgeschalteten Membranpumpe (2) durch Veränderung der Drehzahl des Antriebs (6) von mindestens einer verbleibenden Membranpumpe (2) seitens der Steuerungseinrichtung (5) kompensierbar ist.
Vakuumpumpstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Membranpumpe (2) mehrzylindrig ausgeführt ist.
Vakuumpumpstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranpumpen (2) als Chemie-Membranpumpen ausgeführt sind.
Vakuumpumpstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Antriebs (6) jeder Membranpumpe (2) auf einen Maximalwert begrenzt ist.
Vakuumpumpstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (6) der Membranpumpe (2) ein elektromotorischer Antrieb ist, vorzugsweise ausgerüstet mit einem Permanentmagnet-Synchronmotor.
Vakuumpumpstand zum Anschluss an eine Prozessanlage, mit mindestens zwei Membranpumpen (2), die saugseitig und vorzugsweise auch druckseitig parallel geschaltet sind, mit einer zentralen Steuerungseinrichtung (5), an die mindestens eine, vorzugsweise alle Membranpumpen (2) steuerungstechnisch angeschlossen sind, und vorzugsweise mit mindestens einem auf der Saugseite des Vakuumpumpstandes (1) angeordneten und steuerungstechnisch an die Steuerungseinrichtung (5) angeschlossenen Drucksensor, wobei von der Steuerungseinrichtung (5) aus durch entsprechende Ansteuerung der Membranpumpen (2) das Vakuum in einer angeschlossenen Prozessanlage steuerbar oder regelbar ist und wobei jede der angeschlossenen Membranpumpen (2) bei laufendem Betrieb des Vakuumpumpstandes (1) von der Steuerungseinrichtung (5), ggf. auch manuell, einzeln ein- und ausschaltbar ist, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere, vorzugsweise jeweils genau zwei, Membranpumpen (2) in einem Gehäuse (4) zu einem Pumpmodul (7) zusammengefasst sind.
Vakuumpumpstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Pumpmodulen (7) die Pumpmodule (7) saugseitig parallel geschaltet sind.
Vakuumpumpstand nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse (4) der Pumpmodule (7) aufeinander stapelbar ausgeführt sind.
Vakuumpumpstand zum Anschluss an eine Prozessanlage, mit mindestens zwei Membranpumpen (2), die saugseitig und vorzugsweise auch druckseitig parallel geschaltet sind, mit einer zentralen Steuerungseinrichtung (5), an die mindestens eine, vorzugsweise alle Membranpumpen (2) steuerungstechnisch angeschlossen sind, und vorzugsweise mit mindestens einem auf der Saugseite des Vakuumpumpstandes (1) angeordneten und steuerungstechnisch an die Steuerungseinrichtung (5) angeschlossenen Drucksensor, wobei von der Steuerungseinrichtung (5) aus durch entsprechende Ansteuerung der Membranpumpen (2) das Vakuum in einer angeschlossenen Prozessanlage steuerbar oder regelbar ist und wobei jede der angeschlossenen Membranpumpen (2) bei laufendem Betrieb des Vakuumpumpstandes (1) von der Steuerungseinrichtung (5), ggf. auch manuell, einzeln ein- und ausschaltbar ist, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) in einem eigenen Gehäuse (10) als separates Steuermodul (5) ausgeführt und mit mindestens einer Membranpumpe (2), vorzugsweise mit allen Membranpumpen (2), steuerungstechnisch verbunden ist.
Vakuumpumpstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (5) eine Signaleinrichtung (11), vorzugsweise ausgeführt als Leuchtturm, aufweist.
Vakuumpumpstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) auf den steuerungstechnischen Anschluss von max. sechs Membranpumpen (2) und/oder von max. drei Pumpmodulen (7) ausgelegt ist.
Vakuumpumpstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) ihrerseits durch eine übergeordnete Steuerung einer Prozessanlage ansteuerbar ist.
Vakuumpumpstand zum Anschluss an eine Prozessanlage, mit mindestens zwei Membranpumpen (2), die saugseitig und vorzugsweise auch druckseitig parallel geschaltet sind, mit einer zentralen Steuerungseinrichtung (5), an die mindestens eine, vorzugsweise alle Membranpumpen (2) steuerungstechnisch angeschlossen sind, und vorzugsweise mit mindestens einem auf der Saugseite des Vakuumpumpstandes (1) angeordneten und steuerungstechnisch an die Steuerungseinrichtung (5) angeschlossenen Drucksensor, wobei von der Steuerungseinrichtung (5) aus durch entsprechende Ansteuerung der Membranpumpen (2) das Vakuum in einer angeschlossenen Prozessanlage steuerbar oder regelbar ist und wobei jede der angeschlossenen Membranpumpen (2) bei laufendem Betrieb des Vakuumpumpstandes (1) von der Steuerungseinrichtung (5), ggf. auch manuell, einzeln ein- und ausschaltbar ist, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Membranpumpe (2), vorzugsweise jede Membranpumpe (2), in einem Gehäuse des Vakuumpumpstandes (1) insgesamt oder, bei Anordnung von mehreren, vorzugsweise je zwei Membranpumpen (2) in einem Pumpmodul (7), im Gehäuse (4) eines Pumpmoduls (7) auswechselbar angeordnet ist, wobei die einzelne Membranpumpe (2) vorzugsweise auf einer aus dem Gehäuse (4) ausziehbaren Schublade (12) auswechselbar angeordnet ist.
Pumpmodul für einen Vakuumpumpstand nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch, ein Gehäuse (4) und mehrere, vorzugsweise zwei, in dem Gehäuse (4) auswechselbar angeordnete Membranpumpen (2) mit vakuumtechnischen und steuerungstechnischen Anschlüssen.
Pumpmodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede Membranpumpe (2) mehrzylindrig ausgeführt ist.
Pumpmodul nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranpumpen (2) als Chemie-Membranpumpen ausgeführt sind.
Pumpmodul nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Antriebs (6) jeder Membranpumpe (2) auf einen Maximalwert begrenzt ist.
Pumpmodul nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (6) der Membranpumpe (2) ein elektromotorischer Antrieb ist, vorzugsweise ausgerüstet mit einem Permanentmagnet-Synchronmotor.
Pumpmodul nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass jede Membranpumpe (2) im Gehäuse (4) des Pumpmoduls (7) auf einer aus dem Gehäuse (4) ausziehbaren Schublade (12) auswechselbar angeordnet ist.
Steuerungseinrichtung für einen Vakuumpumpstand nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei an die Steuerungseinrichtung (5) Membranpumpen (2) des Vakuumpumpstandes (1) steuerungstechnisch anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) in einem eigenen Gehäuse (10) als separates Steuermodul (5) ausgeführt und mit mindestens einer Membranpumpe (2), vorzugsweise mit allen Membranpumpen (2), steuerungstechnisch verbindbar ist.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (5) eine Signaleinrichtung (11), vorzugsweise ausgeführt als Leuchtturm, aufweist.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) auf den steuerungstechnischen Anschluss von max. sechs Membranpumpen (2) und/oder von max. drei Pumpmodulen (7) ausgelegt ist.
Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) ihrerseits durch eine übergeordnete Steuerung einer Prozessanlage ansteuerbar ist.