EP1697639B1 - Verfahren zur steuerung eines antriebsmotors einer vakuum-verdrängerpumpe - Google Patents

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EP1697639B1
EP1697639B1 EP04818757A EP04818757A EP1697639B1 EP 1697639 B1 EP1697639 B1 EP 1697639B1 EP 04818757 A EP04818757 A EP 04818757A EP 04818757 A EP04818757 A EP 04818757A EP 1697639 B1 EP1697639 B1 EP 1697639B1
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Karl-Heinz Ronthaler
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Leybold Vakuum GmbH
Leybold Vacuum GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a drive motor of a vacuum positive displacement pump and to a vacuum positive displacement pump with a control of its drive motor.
  • Vacuum positive displacement pumps are for example diaphragm pumps, rotary vane pumps, piston pumps or Roots pumps and are often used as backing pumps in combination with a high vacuum pump.
  • a special feature of the mentioned vacuum positive displacement pumps is that the final pressure which can be reached by them, that is to say the backing pressure, is largely dependent on the speed, the speed being high Input pressures must be high and low at low input pressures to achieve optimum pumping speed. This can be explained by the fact that at low inlet pressures due to the small difference between inlet pressure and suction pressure in the working space, the filling of the suction chamber is relatively slow. This results in a low degree of filling of the vacuum positive displacement pump at low input pressures, which can be improved only by extending the opening times of the intake valve, ie by reducing the speed.
  • the object of the invention is in contrast to provide a method or a vacuum positive displacement pump with which or with which the final pressure can be reached faster.
  • the inventive method according to claim 1 for controlling a drive motor of a vacuum positive displacement pump comprises the steps of storing a pressure-speed curve, determining the input pressure value, speed value determination from the curve and operation of the drive motor with the determined speed value.
  • a curve is stored in which a single constant upper speed value n 1 is assigned for input pressure values p equal to or greater than an upper limit pressure p 1 , and which has a range of change for input pressure values p smaller than the upper limit pressure p 1 , where the change range are assigned to the input pressure values p different rotational speed values n v .
  • the input pressure value p is constantly determined, the assigned speed n is determined from the input pressure value p in the curve, and the drive motor is operated at the determined speed n. While at high input pressure values p above the upper limit pressure p 1 of the drive motor is operated at a maximum constant speed n 1 , for rotational speeds below the upper limit pressure p 1 as a function of the input pressure value p is almost continuously a corresponding speed value n v assigned. In this way, the effective pumping speed of the positive displacement pump can be maintained at the highest possible level for each input pressure value. This shortens the time from the beginning of the evacuation to the final pressure. By adjusting the speed to the input pressure value, the required drive energy and, due to the lower average speed level, the wear is reduced. As a result, the maintenance and operating costs are reduced, thus improving the efficiency of the vacuum positive displacement pump.
  • the curve has a lower range for input pressure values p less than or equal to a lower limit pressure p 2 , with the lower range associated with a single constant lower speed value n 2 and the range of change to input pressure values p greater than the lower limit pressure range p 2 is limited.
  • the curve thus has both an upper pressure range of constant rotational speed and a lower pressure range of constant rotational speed and, between the two ranges mentioned, a range of change of non-constant rotational speed.
  • Such a curve is necessary and useful, for example, for roughing pumps, which require a certain minimum speed for a pumping action, since there is no pumping action below the minimum speed, in particular due to backflow losses. This applies, for example, to oil-sealed rotary vane pumps. This ensures that the vacuum positive displacement pump is always operated above a speed at which the pumping function is still guaranteed even at very low input pressures.
  • the curve in contrast to the method claim 1 instead of an upper range on a lower range for input pressure values p less than or equal to a lower limit pressure p 2 , wherein the lower portion is associated with a single constant lower speed n 2 .
  • falling speeds n v are associated with decreasing input pressure values p in the change range, ie low speed values n v are associated with low input pressure values p.
  • the upper limit pressure p 1 is preferably between 20 mbar and 1 mbar, and the lower limit pressure p 2 is between 1.0 mbar and 0.005 mbar, the upper limit pressure p 1 being greater than the lower limit pressure p 2 .
  • the upper constant speed value n 1 is between 2,200 and 1,000 rpm and the lower constant speed value n 2 is between 300 and 1,300 rpm, the upper constant speed value n 1 being greater than the lower constant Speed value n is 2 .
  • the positive displacement pump is a backing pump upstream of a high vacuum pump
  • the inlet pressure value p is the suction side pressure of the high vacuum pump.
  • the inlet pressure value p is thus the pressure in the recipient evacuated by the high vacuum pump.
  • the input pressure value p may also be the pre-vacuum pressure immediately before the input of the backing pump.
  • the input pressure-speed curve is stored in a map memory.
  • each input pressure value p is assigned a corresponding speed n.
  • the drive motor is an asynchronous motor, which is driven by a correspondingly controlled frequency converter.
  • the drive motor can also be designed as a synchronous motor.
  • the vacuum displacement pump has a drive motor, an input pressure sensor and a drive motor control, which controls the rotational speed n of the drive motor as a function of the input pressure value p determined by the input pressure sensor.
  • the drive motor controller has a memory in which a curve is stored, which indicates a rotational speed n of the drive motor for input pressure values p of the input pressure sensor, the curve having two regions: the first region is an upper region for Input pressure values p greater than or equal to an upper limit pressure p 1 , which is assigned a single constant upper speed value n 1 .
  • the second range is a range of change for input pressure values p smaller than the upper limit pressure p 1 , wherein in the change range, the input pressure values p are assigned different rotational speed values n v .
  • the drive motor controller has a processor to which the input pressure sensor is connected and which evaluates the signals of the input pressure sensor.
  • the evaluated input pressure sensor signals can be supplied to a vacuum display associated with the vacuum displacement pump.
  • the input pressure sensor signals are thus evaluated by the drive motor control not only with regard to the control of the drive motor, but also converted into a display format and finally fed to a display associated with the vacuum pump. This eliminates the need for a separate evaluation and display device for displaying the input pressure.
  • FIG. 1 schematically a pump assembly 10 is shown, which serves to generate a high vacuum in a recipient 12.
  • a pump assembly 10 which serves to generate a high vacuum in a recipient 12.
  • two pumps are connected in series, namely a high vacuum pump 14, for example a turbomolecular pump, and a vacuum displacement pump 16 as a backing pump, for example a diaphragm, piston or rotary vane pump.
  • a high vacuum pump 14 for example a turbomolecular pump
  • a vacuum displacement pump 16 as a backing pump, for example a diaphragm, piston or rotary vane pump.
  • the vacuum displacement pump 16 essentially has a pump device 18 with a displacer in a pump chamber, a drive motor 20 for driving the pump device 18 and a drive motor controller 22 for controlling and powering the drive motor 20.
  • the drive motor 20 is designed as a synchronous motor.
  • the pump assembly 10 has two input pressure sensors 24,26, wherein the one input pressure sensor 24, the backing pressure directly at the inlet of the vacuum displacement pump 16 determined and the other input pressure sensor 26 determines the high vacuum pressure in the recipient 12. Both input pressure sensors 24, 26 are connected to a processor 28 of the drive motor controller 22 to which they continuously supply input pressure values p.
  • the drive motor controller 22 further includes a frequency converter 30, which is driven by the processor 28 and connected to the drive motor 20.
  • the input pressure sensor 24 assigned to the vacuum displacement pump 16 can also be integrated into the vacuum displacement pump 16.
  • the processor 28 has a map memory, in which a curve 32 is stored, in the input pressure values p in each case a speed n of the drive motor 20 is assigned.
  • the curve 32 has an upper region 34 which extends from the atmospheric pressure of 1013 mbar up to an upper limit pressure p 1 of 10 mbar.
  • the upper area 34 of the curve 32 is assigned a single constant upper speed value n 1 .
  • the curve 32 has a change range 36, in which the input pressure values p are assigned different rotational speed values n v .
  • falling speeds n v are assigned to the falling input pressure values p.
  • Each input pressure value p is assigned a different speed value n v in the change range 36.
  • the curve 32 also has a lower region 38 for input pressure values p less than or equal to the lower limit pressure p 2 . In the lower region 38 of the curve 32, all input pressure values p are assigned a single rotational speed value n 2 .
  • the upper speed value n 1 is for example about 1,800 rpm and the lower speed value n is 2,500 rpm.
  • the upper speed value n 1 is, for example, 2,100 rpm and the lower speed value n 2 is 1,000 rpm.
  • the input pressure value p used is the high-vacuum pressure which is supplied by the inlet pressure sensor 26 arranged on the recipient 12 and on the suction side of the high-vacuum pump 14.
  • the fore-vacuum pressure of the inlet pressure sensor 24 can also be used to determine the inlet pressure values p.
  • the course of the curve 32, the limit pressures p 1 and p 2 and the upper and lower speed values n 1 and n 2 are determined by series of experiments to determine a speed of the drive motor 20 for each input pressure value p, in which a maximum effective pumping capacity of the positive displacement pump 16 is achieved.
  • the determined curve is then stored in the map memory of the processor 28.
  • the speed n of the drive motor 20 is determined by the drive motor controller 22 as a function of the high-vacuum inlet pressure value p from the curve 32 stored in the map memory.
  • the determined speed value n is output to the frequency converter 30, generates the corresponding rotating fields in the stator coils of the formed asynchronous or synchronous motor drive motor 20 and the determined speed operates. In this way, the positive displacement pump 16 can always be operated with the maximum effective pumping speed.
  • the processor 28 of the drive motor controller 22 also takes over the evaluation and conversion of the signals of the input pressure sensor 24 in a display format.
  • the input pressures converted to the display format are supplied to a display device disposed on the vacuum positive displacement pump 16, for example, the housing of the drive motor controller 22.
  • the display device may also be used to display the rotational speed.

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Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsmotors einer Vakuum-Verdrängerpumpe weist folgende Verfahrensschritte auf: Speichern einer Kurve (32), die für Eingangsdruck-Werte p jeweils einen Drehzahl-Wert n des Antriebsmotors angibt, wobei die Kurve (32) aufweist: Einen oberen Bereich (34) für Eingangsdruck-Werte p größer oder gleich einem oberen Grenzdruck p1, dem ein einziger konstanter oberer Drehzahl-Wert n1 zugeordnet ist und einen Änderungsbereich (36) für Eingangsdruck-Werte p kleiner dem oberen Grenzdruck p1, wobei in dem Änderungsbereich in den Eingangsdruck-Werten p verschiedene Drehzahl-Werte nV zugeordnet sind: Ermitteln des Eingangsdruck-Wertes p, Ermitteln der dem Eingangsdruck-Wert p in der Kurve (32) zugeordneten Drehzahl n und Betrieb des Antriebmotors mit der ermittelten Drehzahl n. Durch das Vorsehen eines Änderungsbereiches kann die Vakuumpumpe stets mit einer Drehzahl betrieben werden, bei der das effektive Saugvermögen der Verdrängerpumpe maximal ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsmotors einer Vakuum-Verdrängerpumpe sowie auf eine Vakuum-Verdrängerpumpe mit einer Steuerung ihres Antriebsmotors.
  • Vakuum-Verdrängerpumpen sind beispielsweise Membranpumpen, Drehschieberpumpen, Kolbenpumpen oder Rootspumpen und werden häufig als Vorvakuumpumpen in Kombination mit einer Hochvakuumpumpe eingesetzt. Eine Besonderheit der genannten Vakuum-Verdrängerpumpen ist, dass der durch sie erreichbare Enddruck, also der Vorvakuumdruck in hohem Maße drehzahlabhängig ist, wobei die Drehzahl bei hohen Eingangsdrücken hoch und bei niedrigen Eingangsdrücken niedrig sein muss, um ein optimales Saugvermögen zu realisieren. Dies ist dadurch zu erklären, dass bei niedrigen Eingangsdrücken aufgrund der geringen Differenz zwischen Eingangsdruck und Saugdruck im Arbeitsraum die Füllung des Saugraumes relativ langsam erfolgt. Dies hat bei niedrigen Eingangsdrücken einen schlechten Füllgrad der Vakuum-Verdrängerpumpe zur Folge, der nur durch Verlängerung der Öffnungszeiten des Einlassventiles, also durch eine Verringerung der Drehzahl verbessert werden kann.
  • Aus DE 198 16 241 C1 ist eine Vakuum-Verdrängerpumpe bekannt, die in Abhängigkeit von einem Eingangsdruck-Wert mit zwei verschiedenen Drehzahlen betrieben wird, nämlich mit einer hohen Drehzahl zum Evakuieren und mit einer niedrigen Drehzahl zum Erreichen eines niedrigstmöglichen Enddruckes. Vom Pumpbeginn bis zum Erreichen des Enddruckes wird relativ viel Zeit benötigt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren bzw. eine Vakuum-Verdrängerpumpe zu schaffen, mit dem bzw. mit der der Enddruck schneller erreicht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 3 bzw. 10 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Steuerung eines Antriebsmotors einer Vakuum-Verdrängerpumpe weist die Verfahrensschritte Speichern einer Druck-Drehzahl-Kurve, Ermittlung des Eingangsdruck-Wertes, Drehzahl-Wert-Ermittlung aus der Kurve und Betrieb des Antriebsmotors mit dem ermittelten Drehzahl-Wert auf.
  • Zunächst wird eine Kurve gespeichert, in der für Eingangsdruckwerte p größer oder gleich einem oberen Grenzdruck p1 ein einziger konstanter oberer Drehzahl-Wert n1 zugeordnet ist, und die einen Änderungsbereich für Eingangsdruck-Werte p kleiner dem oberen Grenzdruck p1 aufweist, wobei in dem Änderungsbereich den Eingangsdruck-Werten p verschiedene Drehzahl-Werte nv zugeordnet sind.
  • Bei Betrieb des Antriebsmotors wird ständig der Eingangsdruck-Wert p ermittelt, aus dem Eingangsdruck-Wert p in der Kurve die zugeordnete Drehzahl n ermittelt, sowie der Antriebsmotor mit der ermittelten Drehzahl n betrieben. Während bei hohen Eingangsdruck-Werten p oberhalb des oberen Grenzdruckes p1 der Antriebsmotor mit einer maximalen konstanten Drehzahl n1 betrieben wird, wird für Drehzahlen unterhalb des oberen Grenzdruckes p1 in Abhängigkeit von dem Eingangsdruck-Wert p annähernd stufenlos ein entsprechender Drehzahl-Wert nv zugeordnet. Auf diese Weise kann das effektive Saugvermögen der Verdrängerpumpe für jeden Eingangsdruck-Wert auf einem größtmöglichen Niveau gehalten werden. Hierdurch wird die Zeit vom Beginn der Evakuierung bis zum Erreichen des Enddruckes verkürzt. Durch das Anpassen der Drehzahl an den Eingangsdruck-Wert wird die erforderliche Antriebsenergie sowie, durch das niedrigere durchschnittliche Drehzahl-Niveau, der Verschleiß reduziert. Hierdurch werden die Wartungs- und Betriebskosten reduziert, also die Wirtschaftlichkeit der Vakuum-Verdrängerpumpe verbessert.
  • Vorzugsweise weist die Kurve einen unteren Bereich für Eingangsdruck-Werte p kleiner oder gleich einem unteren Grenzdruck p2 auf, wobei dem unterem Bereich ein einziger konstanter unterer Drehzahl-Wert n2 zugeordnet ist und der Änderungsbereich auf Eingangsdruck-Werte p größer dem unteren Grenzdruckbereich p2 begrenzt ist. Die Kurve weist also sowohl einen oberen Druck-Bereich konstanter Drehzahl als auch einen unteren Druck-Bereich konstanter Drehzahl sowie, zwischen den beiden genannten Bereichen, einen Änderungsbereich nichtkonstanter Drehzahl auf. Eine derartige Kurve ist beispielsweise bei Vorvakuumpumpen notwendig und sinnvoll, die für eine Pumpwirkung eine gewisse Mindestdrehzahl erfordern, da unterhalb der Mindestdrehzahl insbesondere durch Rückströmverluste keine Pumpwirkung mehr vorhanden ist. Dies trifft beispielsweise auf ölgedichtete Drehschieberpumpen zu. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Vakuum-Verdrängerpumpe stets oberhalb einer Drehzahl betrieben wird, bei der die Pumpfunktion auch bei sehr niedrigen Eingangsdrücken noch gewährleistet ist.
  • Gemäß einem nebengeordneten Verfahrensanspruch 3 weist die Kurve im Unterschied zum Verfahrensanspruch 1 statt eines oberen Bereiches einen unteren Bereich für Eingangsdruck-Werte p kleiner oder gleich einem unteren Grenzdruck p2 auf, wobei dem unteren Bereich eine einzige konstante untere Drehzahl n2 zugeordnet ist.
  • Vorzugsweise sind im Änderungsbereich abfallenden Eingangsdruck-Werten p abfallende Drehzahlen nv zugeordnet, d.h. niedrigen Eingangsdruck-Werten p sind niedrige Drehzahl-Werte nv zugeordnet.
  • Vorzugsweise liegt der obere Grenzdruck p1 zwischen 20 mbar und 1 mbar und liegt der untere Grenzdruck p2 zwischen 1,0 mbar und 0,005 mbar, wobei der obere Grenzdruck p1 größer ist als der untere Grenzdruck p2.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung liegt der obere konstante Drehzahlwert n1 zwischen 2.200 und 1.000 U/min und liegt der untere konstante Drehzahl-Wert n2 zwischen 300 und 1.300 U/min, wobei der obere konstante Drehzahl-Wert n1 größer als der untere konstante Drehzahl-Wert n2 ist.
  • Vorzugsweise ist die Verdrängerpumpe eine einer Hochvakuumpumpe vorgeschaltete Vorvakuumpumpe und ist der Eingangsdruck-Wert p der saugseitige Druck der Hochvakuumpumpe. Der Eingangsdruck-Wert p ist also der Druck in dem durch die Hochvakuumpumpe evakuierten Rezipienten. Alternativ kann der Eingangsdruck-Wert p auch der Vorvakuumdruck unmittelbar vor dem Eingang der Vorvakuumpumpe sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die EingangsdruckDrehzahl-Kurve in einem Kennfeldspeicher hinterlegt. In dem Kennfeldspeicher ist jedem Eingangsdruck-Wert p eine entsprechende Drehzahl n zugeordnet.
  • Vorzugsweise ist der Antriebsmotor ein Asynchronmotor, der von einem entsprechend angesteuerten Frequenzumformer angesteuert wird. Der Antriebsmotor kann aber auch als Synchronmotor ausgeführt sein.
  • Die erfindungsgemäße Vakuum-Verdrängerpumpe weist einen Antriebsmotor, einen Eingangsdruck-Sensor und eine Antriebsmotor-Steuerung auf, die die Drehzahl n des Antriebsmotors in Abhängigkeit von dem durch den Eingangsdruck-Sensor ermittelten Eingangsdruck-Wert p steuert. Ferner weist die Antriebsmotor-Steuerung einen Speicher auf, in dem eine Kurve gespeichert ist, die für Eingangsdruck-Werte p des Eingangsdruck-Sensors jeweils eine Drehzahl n des Antriebsmotors angibt, wobei die Kurve zwei Bereiche aufweist: Der erste Bereich ist ein oberer Bereich für Eingangsdruck-Werte p größer oder gleich einem oberen Grenzdruck p1, dem ein einziger konstanter oberer Drehzahl-Wert n1 zugeordnet ist. Der zweite Bereich ist ein Änderungsbereich für Eingangsdruck-Werte p kleiner dem oberen Grenzdruck p1, wobei in dem Änderungsbereich den Eingangsdruck-Werten p verschiedene Drehzahl-Werte nv zugeordnet sind.
  • Vorzugsweise weist die Antriebsmotor-Steuerung einen Prozessor auf, mit dem der Eingangsdruck-Sensor verbunden ist und der die Signale des Eingangsdruck-Sensors auswertet. Die ausgewerteten Eingangsdruck-Sensor-Signale können einer der Vakuum-Verdrängerpumpe zugeordneten Druckanzeige zugeführt werden. Die Eingangsdruck-Sensor-Signale werden also von der Antriebsmotor-Steuerung nicht nur im Hinblick auf die Steuerung des Antriebsmotors ausgewertet, sondern auch in ein Anzeigeformat umgewandelt und schließlich einer der Vakuumpumpe zugeordneten Anzeige zugeführt. Hierdurch erübrigt sich eine separate Auswerte- und Anzeigevorrichtung für das Anzeigen des Eingangsdruckes.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Vakuum-Verdrängerpumpe als Vorvakuumpumpe und einer Hochvakuumpumpe, und
    Fig. 2
    einer Eingangsdruck/Drehzahl-Kurve, nach der die Drehzahl des Antriebsmotors der Vakuum-Verdränger- pumpe gesteuert wird.
  • In der Figur 1 ist schematisch eine Pumpenanordnung 10 dargestellt, die der Erzeugung eines Hochvakuums in einem Rezipienten 12 dient. Zur Erzeugung des Hochvakuums in dem Rezipienten 12 sind zwei Pumpen hintereinander geschaltet, nämlich eine Hochvakuumpumpe 14, beispielsweise eine Turbomolekularpumpe, und eine Vakuum-Verdrängerpumpe 16 als Vorvakuumpumpe, beispielsweise eine Membran-, Kolben- oder Drehschieberpumpe.
  • Die Vakuum-Verdrängerpumpe 16 weist im Wesentlichen eine Pumpvorrichtung 18 mit einem Verdränger in einem Pumpraum, einen Antriebsmotor 20 zum Antrieb der Pumpvorrichtung 18 und eine Antriebsmotor-Steuerung 22 zur Steuerung und Energieversorgung des Antriebsmotors 20 auf. Der Antriebsmotor 20 ist als Synchronmotor ausgebildet.
  • Ferner weist die Pumpenanordnung 10 zwei Eingangsdruck-Sensoren 24,26 auf, wobei der eine Eingangsdruck-Sensor 24 den Vorvakuumdruck unmittelbar am Einlass der Vakuum-Verdrängerpumpe 16 ermittelt und der andere Eingangsdruck-Sensor 26 den Hochvakuumdruck in dem Rezipienten 12 ermittelt. Beide Eingangsdruck-Sensoren 24,26 sind mit einem Prozessor 28 der Antriebsmotor-Steuerung 22 verbunden, an den sie kontinuierlich Eingangsdruck-Werte p liefern. Die Antriebsmotor-Steuerung 22 weist ferner einen Frequenzumformer 30 auf, der von dem Prozessor 28 angesteuert wird und mit dem Antriebsmotor 20 verbunden ist. Der der Vakuum-Verdrängerpumpe 16 zugeordnete Eingangsdruck-Sensor 24 kann auch in die Vakuum-Verdrängerpumpe 16 integriert sein.
  • Der Prozessor 28 weist einen Kennfeldspeicher auf, in dem eine Kurve 32 hinterlegt ist, in der Eingangsdruck-Werten p jeweils eine Drehzahl n des Antriebsmotors 20 zugeordnet ist.
  • Die Kurve 32 weist einen oberen Bereich 34 auf, der sich von dem atmosphärischen Druck 1.013 mbar bis zu einem oberen Grenzdruck p1 von 10 mbar erstreckt. Dem oberen Bereich 34 der Kurve 32 ist ein einziger konstanter oberer Drehzahl-Wert n1 zugeordnet. Zwischen dem oberen Grenzdruck p1 und einem unteren Grenzdruck p2, der ungefähr bei 0,01 mbar liegt, weist die Kurve 32 ein Änderungsbereich 36 auf, in dem den Eingangsdruck-Werten p verschiedene Drehzahl-Werte nv zugeordnet sind. In dem Änderungsbereich 36 der Kurve 32 sind den fallenden Eingangsdruck-Werten p fallende Drehzahlen nv zugeordnet. Jedem Eingangsdruck-Wert p ist im Änderungsbereich 36 ein anderer Drehzahl-Wert nv zugeordnet. Die Kurve 32 weist ferner einen unteren Bereich 38 für Eingangsdruck-Werte p kleiner oder gleich dem unteren Grenzdruck p2 auf. In dem unteren Bereich 38 der Kurve 32 ist allen Eingangsdruck-Werten p ein einziger Drehzahl-Wert n2 zugeordnet.
  • Bei einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Pumpvorrichtung 18 beträgt der obere Drehzahl-Wert n1 beispielsweise ca. 1.800 U/min und der untere Drehzahl-Wert n2 500 U/min. Bei einer Ausbildung der Pumpvorrichtung 18 als ölgedichtete Drehschieberpumpe liegt der obere Drehzahl-Wert n1 beispielsweise bei 2.100 U/min und der untere Drehzahl-Wert n2 bei 1.000 U/min.
  • Als Eingangsdruck-Wert p dient der Hochvakuumdruck, der von dem an dem Rezipienten 12 und saugseitig der Hochvakuumpumpe 14 angeordneten Eingangsdruck-Sensor 26 geliefert wird. Alternativ kann jedoch auch der Vorvakuumdruck des Eingangsdruck-Sensors 24 der Ermittlung der Eingangsdruck-Werte p dienen.
  • Der Verlauf der Kurve 32, die Grenzdrücke p1 und p2 und der obere und untere Drehzahl-Wert n1 und n2 werden durch Versuchsreihen ermittelt, um für jeden Eingangsdruck-Wert p eine Drehzahl des Antriebsmotors 20 zu ermitteln, bei der ein maximales effektives Saugvermögen der Verdrängerpumpe 16 erreicht wird. Die ermittelte Kurve wird anschließend in dem Kennfeldspeicher des Prozessors 28 gespeichert. Bei Betrieb der Pumpenanordnung 10 wird durch die Antriebsmotor-Steuerung 22 die Drehzahl n des Antriebsmotors 20 in Abhängigkeit von dem Hochvakuum-Eingangsdruck-Wert p aus der in dem Kennfeldspeicher hinterlegten Kurve 32 ermittelt. Der ermittelte Drehzahl-Wert n wird an den Frequenzumformer 30 ausgegeben, der entsprechende Drehfelder in den Statorspulen des als Asynchron- oder Synchronmotor ausgebildeten Antriebsmotors 20 generiert und mit der ermittelten Drehzahl betreibt. Auf diese Weise kann die Verdrängerpumpe 16 stets mit dem maximalen effektiven Saugvermögen betrieben werden.
  • Der Prozessor 28 der Antriebsmotor-Steuerung 22 übernimmt ferner die Auswertung und Umwandlung der Signale des Eingangsdruck-Sensors 24 in ein Anzeigeformat. Die in das Anzeigeformat umgewandelten Eingangsdrücke werden einer Anzeigevorrichtung zugeführt, die an der Vakuum-Verdrängerpumpe 16 angeordnet ist, beispielsweise am Gehäuse der Antriebsmotor-Steuerung 22. Die Anzeigevorrichtung kann auch zur Anzeige der Drehzahl genutzt werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsmotors (20) einer Vakuum-Verdrängerpumpe (16), mit den Schritten:
    Speichern einer Kurve (32), die für Eingangsdruck-Werte p jeweils eine Drehzahl n des Antriebsmotors (20) angibt, wobei die Kurve (32) aufweist:
    - einen oberen Bereich (34) für Eingangsdruck-Werte p größer oder gleich einem oberen Grenzdruck p1, dem ein einziger konstanter oberer Drehzahl-Wert n1 zugeordnet ist, und
    - einen Änderungsbereich (36) für Eingangsdruck-Werte p kleiner dem oberen Grenzdruck p1, wobei in dem Änderungsbereich den Eingangsdruck-Werten p verschiedene Drehzahl-Werte nv zugeordnet sind,
    Ermitteln des Eingangsdruck-Wertes p,
    Ermitteln der dem Eingangsdruck-Wert p in der Kurve (32) zugeordneten Drehzahl n, und
    Betrieb des Antriebsmotors (20) mit der ermittelten Drehzahl n.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurve (32) einen unteren Bereich (38) für Eingangsdruck-Werte p kleiner oder gleich einem unteren Grenzdruck p2 aufweist, dem unteren Bereich (38) ein einziger konstanter unterer Drehzahl-Wert n2 zugeordnet ist, und der Änderungsbereich (36) auf Eingangsdruck-Werte p größer dem unteren Grenzdruck p2 begrenzt ist.
  3. Verfahren zur Steuerung eines Antriebmotors (20) einer Vakuum-Verdrängerpumpe (16), mit den Schritten:
    Speichern einer Kurve (32), die für Eingangsdruck-Werte p jeweils eine Drehzahl n des Antriebsmotors (20) angibt, wobei die Kurve (32) aufweist:
    - einen unteren Bereich (38) für Eingangsdruck-Werte p kleiner oder gleich einem unteren Grenzdruck p2, dem eine einzige konstante untere Drehzahl n2 zugeordnet ist,
    - einen Änderungsbereich (36) für Eingangsdruck-Werte p größer dem unteren Grenzdruck p2, wobei in dem Änderungsbereich (36) den Eingangsdruck-Werten p verschiedene Drehzahl-Werte nv zugeordnet sind,
    Ermitteln des Eingangsdruck-Wertes p,
    Ermitteln der dem Eingangsdruck-Wert p in der Kurve (32) zugeordneten Drehzahl n, und
    Betrieb des Antriebsmotors (20) mit der ermittelten Drehzahl n.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass im Änderungsbereich (36) abfallenden Eingangsdruck-Werten p abfallende Drehzahlen nv zugeordnet sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Grenzdruck p1 zwischen 20 mbar und 1 mbar liegt und der untere Grenzdruck p2 zwischen 1,0 mbar und 0,005 mbar liegt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere konstante Drehzahl-Wert n1 zwischen 2.200 und 1.000 U/min und der untere konstante Drehzahl-Wert n2 zwischen 300 und 1.300 U/min liegt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuum-Verdrängerpumpe (16) eine einer Hochvakuumpumpe (14) vorgeschaltete Vorvakuumpumpe und der Eingangsdruck-Wert p der saugseitige Druck der Hochvakuumpumpe (14) ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurve (32) in einem Kennfeldspeicher hinterlegt ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) ein Asynchronmotor ist.
  10. Vakuum-Verdrängerpumpe (16) mit einem Antriebsmotor (20), einem Eingangsdruck-Sensor (24) und einer Antriebsmotor-Steuerung (22), die die Drehzahl n des Antriebsmotors (20) in Abhängigkeit von dem durch den Eingangsdruck-Sensor (24) ermittelten Eingangsdruck-Wert p steuert,
    wobei die Antriebsmotor-Steuerung (22) einen Speicher aufweist, in dem eine Kurve (32) gespeichert ist, die für Eingangsdruck-Werte p des Eingangsdruck-Sensors (24) jeweils eine Drehzahl n des Antriebsmotors (20) angibt, wobei die Kurve (32) aufweist:
    einen oberen Bereich (34) für Eingangsdruck-Werte p größer oder gleich einem oberen Grenzdruck p1, dem ein einziger konstanter oberer Drehzahl-Wert n1 zugeordnet ist, und
    einen Änderungsbereich (36) für Eingangsdruck-Werte p kleiner dem oberen Grenzdruck p1, wobei in dem Änderungsbereich (36) den Eingangsdruck-Werten p verschiedene Drehzahl-Werte nv zugeordnet sind.
  11. Vakuum-Verdrängerpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotor-Steuerung (22) einen Prozessor (28) aufweist, mit dem der Eingangsdruck-Sensor (24) verbunden ist und der die Signale des Eingangsdruck-Sensors (24) auswertet.
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