EP2889481B2 - Verfahren zur Kalibrierung einer Membranvakuumpumpe sowie Membranvakuumpumpe - Google Patents

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EP2889481B2
EP2889481B2 EP14192137.9A EP14192137A EP2889481B2 EP 2889481 B2 EP2889481 B2 EP 2889481B2 EP 14192137 A EP14192137 A EP 14192137A EP 2889481 B2 EP2889481 B2 EP 2889481B2
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EP
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membrane
piston
vacuum pump
head
control device
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Armin Conrad
Sebastian Oberbeck
Swen Söhngen
Peter Vorwerk
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Pfeiffer Vacuum GmbH
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Pfeiffer Vacuum GmbH
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Publication date
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Publication of EP2889481A3 publication Critical patent/EP2889481A3/de
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Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating a diaphragm vacuum pump and a diaphragm vacuum pump.
  • Diaphragm vacuum pumps are dry displacement pumps. It is known from practice that a connecting rod driven by a crankshaft moves a diaphragm clamped between a head cover and a housing of the diaphragm vacuum pump, which diaphragm forms a suction chamber with the space in the head cover. Diaphragm vacuum pumps require inlet and outlet valves to achieve directional gas delivery. As valves, it is known from practice to use pressure-controlled reed valves made of elastomeric materials. Since the suction chamber is hermetically sealed by the diaphragm from the drive, the required medium is neither contaminated by oil nor can aggressive media attack the technology. The dead volume between the outlet valve and the suction chamber leads to a limited compression ratio, so that a final pressure of around 70 hectopascals can usually be achieved with one pump stage.
  • diaphragm vacuum pumps are particularly well suited as dry backing pumps for turbomolecular pumps with a Holweck stage. Even two-stage diaphragm vacuum pumps that achieve a final pressure of around 5 hectopascals can be used as backing pumps for Holweck turbopumps.
  • This membrane pump which is part of the prior art, has the disadvantage that the dead center of the piston, ie the maximum stroke, has to be set manually so that the membrane fits optimally on the membrane head. If it is not optimal, a dead volume remains in the delivery chamber, which leads to a limited compression ratio. On the other hand, the membrane must not be pressed too hard on the membrane head in order to prevent premature wear.
  • This diaphragm pump which is part of the prior art, has the disadvantage that this diaphragm pump has to be manufactured with a very high level of manufacturing accuracy. If the membrane wears out, the dead center cannot be adjusted, so that a dead volume can gradually arise in the suction chamber during operation, which cannot be compensated for.
  • the piston compressor for refrigeration machines.
  • the piston compressor has a single-acting piston for refrigerating machines.
  • the compressor belonging to the prior art operates in such a way that the piston is actuated on its discharge stroke by means of a one-way device which is unable to have any effect on the piston's descent, while the descent (equal to the suction stroke of the piston) is caused by the differential pressure of the Refrigerant is effected in the evaporator of the refrigerator to the atmosphere.
  • the piston is designed as a membrane clamped all around.
  • the diaphragm is pressure actuated in both directions by the actuator acting on the diaphragm during the compression stroke, while on the retraction stroke the diaphragm is moved back by the differential pressure of the refrigerant from the evaporator versus atmosphere.
  • This diaphragm pump which is part of the prior art, also has the disadvantage that this diaphragm pump has to be manufactured with a very high level of manufacturing accuracy. If the membrane wears out, the dead center cannot be adjusted.
  • the technical problem on which the invention is based consists in specifying a method for calibrating a diaphragm vacuum pump and a diaphragm vacuum pump with which the disadvantages of the prior art can be avoided.
  • the method according to the invention has the advantage that the diaphragm vacuum pump is designed as a self-calibrating diaphragm vacuum pump.
  • the method according to the invention is carried out by the control device. With the control device and the voice coil drive of the diaphragm vacuum pump, the dead center can be calibrated before each start or once after production.
  • the membrane vacuum pump which is self-calibrating with the method according to the invention, thereby achieves an optimal final pressure. Furthermore, manufacturing tolerances can be compensated for and/or increased by the method according to the invention. The associated cost savings of the mechanical calibration and the faster and cheaper production provides an optimal diaphragm vacuum pump.
  • the control device adjusts the dead center on the basis of a signal from at least one knock sensor.
  • the pump regulates itself using a control loop. If the membrane hits the at least one knock sensor, the piston with the membrane receives the command for the next stroke to gradually minimize the stroke by a certain value in order to finally find the optimum dead center .
  • the control device advantageously adjusts the dead center only during a calibration run. This self-calibration is carried out before the pump is started up. The dead center is not adjusted during pump operation.
  • the piston moves the membrane into the membrane head or against a mechanical end point of the membrane at the beginning of the calibration run with a reduced force compared to the pump operation.
  • the method according to the invention saves the time required for manual calibration and improves the ultimate pressure of the diaphragm vacuum pump.
  • the movement limit of the piston in the positive direction is determined by the piston moving the membrane into the membrane head or against a mechanical end point of the membrane with a reduced force compared to pump operation.
  • the control device advantageously continuously detects an actual position of the piston and compares it with a target position.
  • the control device determines the end point of the movement of the membrane from the actual position and the target position.
  • the determined end point of the membrane is advantageously stored and the end point is used as the maximum stroke during pump operation.
  • a calibration run is carried out before each start-up of the membrane vacuum pump or once after manufacture. This makes it possible to optimize the pumping speed and the ultimate pressure of the diaphragm vacuum pump.
  • the dead center of the piston can advantageously be set in such a way that the membrane is in contact with the membrane head. This ensures that there is no dead space in the pumping chamber, which is particularly advantageous and optimizes the pumping speed of the diaphragm vacuum pump.
  • the dead center is set in such a way that the membrane is pressed into the membrane head. This means that the membrane is moved "into the membrane head” or is pressed on with a certain pressure, which reduces the dead volume to a minimum, which in turn has a positive effect on the ultimate pressure and pumping speed of the membrane vacuum pump.
  • the pressure used should not lead to plastic expansion or destruction of the diaphragm material.
  • the dead center is set in such a way that a distance of less than 0.5 millimeters, particularly advantageously less than 0.3 millimeters, remains between the membrane and the membrane head. According to this embodiment, there is a small dead volume in the membrane head. However, this avoids wear on the membrane.
  • the calibration is carried out fully automatically. This saves a considerable amount of time, since manual calibration is very time-consuming.
  • a calibration run preferably includes at least one stroke of the piston.
  • the piston generally advantageously performs several strokes in order to achieve the best possible calibration.
  • the stroke of the piston is reduced when the control device receives a signal from the knock sensor. If the knock sensor receives a signal, the membrane has moved against the knock sensor.
  • the control device detects that the hub is too large, or that the dead center has been exceeded for optimal calibration.
  • the stroke of the piston is advantageously either reduced by a predefined value or the stroke is reduced in steps and after each step another stroke is carried out in order to check whether the knock sensor is still delivering a signal when the stroke is reduced.
  • the predefined value is set in advance. For example, when the knock sensor gives a signal, the stroke can be reduced by a tenth of a millimeter. It is also possible to specify from the outset that the stroke of the piston is reduced by 0.3 millimeters or 0.5 millimeters.
  • a holding force is set, with which the membrane is pressed against the membrane head, and that this actual position of the piston is recorded and stored.
  • This holding force is required in order to briefly hold the membrane there after it has advantageously been pressed slowly into the mechanical end point, which means that there is the possibility of detecting and storing the end point.
  • the maximum stroke of the piston exceeds the determined actual position during the calibration run. It is possible to deliberately set the maximum stroke higher than actually intended at the beginning of the calibration run. In this case, the piston presses the membrane to the end point and the maximum stroke is thus determined by the control device.
  • the control device determines that this movement is faulty. In order to be able to continue the movement, the piston is prevented from stopping.
  • the movement errors resulting from the contact of the membrane with the membrane head or the constant comparison of the target and actual position of the piston are advantageously counted. If the counter reaches a defined value, the control device ends the movement since the end point of the movement has been reached. This means that, according to an advantageous embodiment of the invention, before pumping operation of the diaphragm vacuum pump is started, the diaphragm is moved against the diaphragm head, that the control device detects this movement as incorrect and that after at least two incorrect movements the control device detects the actual position of the dead center of the piston and decreased. This measure serves to minimize wear on the membrane.
  • the actual position of the dead center of the piston is preferably reduced by a predefined value.
  • the value can be specified beforehand, for example in tenths of a millimeter increments (depending on the resolution of the installed measuring system).
  • the size of the predefined value advantageously determines whether the membrane is arranged at the dead center of the piston at a distance from the membrane head, lying against the membrane head or pressed against the membrane head.
  • the defined value is set in advance.
  • the dead volume is reduced as much as possible.
  • the membrane is only in contact with the membrane head or if there is a minimal gap between the membrane and the membrane head, the wear on the membrane is lower.
  • the piston with the membrane deliberately moves against the membrane head.
  • the control device measures an erroneous movement in the form of "moving errors". After a certain number of incorrect movements over a certain period of time, the controller takes the actual value of the incremental sensor and subtracts a certain distance from the actual value.
  • the defined distance can be given in millimeters. It is also possible to use a different counting unit, such as "counts", which is proportional to the units of length.
  • the specified distance or the specified amount of "counts” depends, among other things, on the manufacturing tolerances.
  • an overshoot of the dead center of the piston occurring as a result of high-frequency operation is taken into account when setting the dead center of the piston.
  • a so-called “overshot” is generated, i.e. an overshoot of the actual end point to be approached. This must also be taken into account when calculating the dead center and thus the distance to be deducted or the "counts".
  • the control device stores the maximum value determined in this way as a dead center for continuous operation.
  • a lower movement limit of the piston is determined and stored.
  • a lower movement limit ie when the piston moves away from the membrane head, is advantageously calculated and stored like the upper limit. In order to generate the most symmetrical possible movement sequence of the membrane, the calculation strives for the membrane to cover the same distance in the positive as in the negative direction.
  • a reduction in the size of the actuator unit contributes to minimizing the differential pressure by sealing the drive chamber against the reached atmospheric pressure. If the differential pressure is lowered by self-pumping of the rear chamber of the membrane, a smaller voice coil drive or a lower amperage can be used.
  • differential pressure minimization is achieved particularly well with a two-head diaphragm pump, in which the forces of both heads cancel each other out.
  • At least one spring can be integrated in the diaphragm head or in the linear drive to further optimize or reduce the force. This supports the actuator in restoring the membrane.
  • the diaphragm vacuum pump according to the invention which is designed as a self-calibrating diaphragm vacuum pump, for delivering a gas with a delivery chamber that can be filled with the gas, with a piston that can be driven linearly with a voice coil drive in a drive chamber with a membrane that separates the delivery chamber and the drive chamber and between the delivery chamber and the drive chamber is arranged to oscillate, with a membrane head which forms the pumping chamber with the membrane, the piston being designed as a piston which sets the membrane in motion and can be moved by a predetermined distance, is characterized in that a device for detecting a dead center and/or or a position of the piston is provided and that a control device is provided, which is designed as a dead center as a function of the detected signal of the device adjustable control device, and that the diaphragm vacuum pump before the pump is put into operation, i.e. before a pump
  • the piston is designed as a piston that drives the diaphragm into the diaphragm head or
  • the diaphragm pump according to the invention has the advantage that it can be used to carry out self-calibration methods as described in claims 1 to 15.
  • the optimal dead center can be detected and adjusted via self-calibration, so that the membrane vacuum pump achieves an optimal final pressure and an optimal compression ratio.
  • At least one knock sensor is provided.
  • the control device arranged in the diaphragm vacuum pump advantageously adjusts the dead center of the piston on the basis of a signal from the knock sensor. This means that the knock sensor emits a signal when the membrane moves against the knock sensor. In this case, the pressure point is not set correctly and the maximum stroke of the piston is reduced. The reduction may be incremental by predetermined path lengths or "counts". It is also possible to provide a predefined value by which the maximum stroke is reduced.
  • control device is designed as a control device that adjusts the dead center of the piston only during a calibration run.
  • the pressure point of the piston can be adjusted by the control device. If the dead center is optimally set, it is saved and no longer changed during operation of the pump, i.e. during pumping operation.
  • the device for detecting a dead center and/or a position of the piston is designed as a Hall sensor.
  • the device for detecting a dead center and/or a position of the piston is advantageously designed as an incremental Hall sensor.
  • Hall sensors are very well suited as displacement sensors to record the position of the piston.
  • the membrane vacuum pump can be designed as a single-headed, two-headed or multi-headed membrane vacuum pump.
  • the drive space is sealed against atmospheric pressure.
  • the differential pressure minimization contributing to the reduction of the actuator unit is achieved by sealing the drive chamber against atmospheric pressure.
  • the drive space is advantageously designed as a pumped-out drive space. If the differential pressure is lowered by self-pumping of the rear chamber of the membrane, a smaller voice coil drive or a lower amperage can be used.
  • At least one spring is provided in the diaphragm head and/or in the linear drive to reset the piston and the diaphragm.
  • the spring optimizes and reduces the force.
  • the actuator is supported by the spring when the membrane returns.
  • the diaphragm vacuum pump has at least one inlet valve and at least one outlet valve, which are connected to the pumping chamber.
  • the valves are advantageously designed as reed valves and/or ball valves and/or disc valves. Other types of valves are also possible.
  • a membrane vacuum pump is provided, with a voice coil drive at least has a coil and at least one magnet associated with the coil, in which the coil is designed as a stator and the magnet is designed as a rotor.
  • the coil of the drive changes from the position of the rotor to the position of the stator.
  • the magnetic stator becomes the new runner of the drive.
  • the stator is connected to a housing in a temperature-conducting manner, and that cooling fins are arranged on the housing. This makes it possible to derive the temperature of the system very well. It can also be provided, for example, that the housing be blown on in a streamlined manner in order to keep the temperature of the system at a constant level.
  • the runner can advantageously be mounted on at least two plain bearings or at least two ball sleeves.
  • the coil In the case of voice coil drives known from practice, the coil is designed as a rotor and the magnet as a stator. In the case of these voice coil drives, very high temperatures occur in the voice coil drive, since the coil, being the runner, is difficult to cool.
  • the coil of the drive changes from the rotor position to the stator position.
  • the magnetic stator becomes the new runner of the drive.
  • the particular advantage of the invention lies in the fact that the heat that is primarily generated by the coil can be dissipated much better.
  • the coil is connected to a housing in a temperature-conducting manner, with cooling ribs advantageously being arranged on the housing. This makes it possible to derive the temperature of the system very well. It can also be provided, for example, that the housing be blown on in a streamlined manner in order to keep the temperature of the system at a constant level.
  • the runner can advantageously be mounted on at least two plain bearings or at least two ball sleeves.
  • a device for detecting a dead center and/or a position of the piston and a control device are provided, which as a function of the detected signal of the device adjusts the dead center Control device is formed.
  • This diaphragm vacuum pump according to the invention has the advantage that it can be used to carry out self-calibration methods as described in claims 1 to 6.
  • the optimal dead center can be detected and adjusted via self-calibration, so that the membrane vacuum pump achieves an optimal final pressure, with effective cooling of the coils being possible at the same time.
  • At least one knock sensor is provided and the control device is designed as a control device that adjusts the dead center on the basis of a signal from the knock sensor.
  • the knock sensor emits a signal when the membrane moves against the knock sensor.
  • the pressure point is not set correctly and the maximum stroke of the piston is reduced.
  • the reduction may be incremental by predetermined path lengths or "counts”. It is also possible to provide a predefined value by which the maximum stroke is reduced.
  • control device is designed as a control device that adjusts the dead center of the piston only during a calibration run.
  • the pressure point of the piston can be adjusted by the control device. If the dead center is optimally set, it is saved and no longer changed during operation of the pump, i.e. during pumping operation.
  • the device for detecting a dead center or a position of the piston is designed as a Hall sensor.
  • the device for detecting a dead center or a position of the Piston designed as an incremental Hall sensor.
  • Hall sensors are very well suited as displacement sensors to record the position of the piston.
  • the membrane vacuum pump can be designed as a single-headed, two-headed or multi-headed membrane vacuum pump.
  • the drive space is sealed against atmospheric pressure.
  • the differential pressure minimization contributing to the reduction of the actuator unit is achieved by sealing the drive chamber against atmospheric pressure.
  • the drive space is designed as a pumped-out drive space. If the differential pressure is lowered by self-pumping of the rear chamber of the membrane, a smaller voice coil drive or a lower amperage can be used.
  • At least one spring is provided in the diaphragm head and/or in the linear drive to reset the piston and the diaphragm.
  • the spring optimizes and reduces the force.
  • the actuator is supported by the spring when the membrane returns.
  • the diaphragm vacuum pump has at least one inlet valve and at least one outlet valve.
  • the valves are advantageously connected to the pumping chamber.
  • the valves are advantageously designed as reed valves and/or ball valves and/or disc valves. Other types of valves are also possible.
  • the method according to the invention can be used with all of the features in the membrane vacuum pumps described in the application.
  • the membrane vacuum pumps described can also be combined with their features disclosed in the application.
  • the membrane vacuum pump can advantageously be designed as a two-headed membrane vacuum pump with a voice coil drive.
  • Two-headed diaphragm vacuum pump means that on either side of the piston, a diaphragm is driven by the reciprocating piston.
  • energy recovery can be provided by springs on both sides of the piston.
  • Capacitors can also be provided instead of the springs.
  • connection of the at least one coil of the voice coil drive or the coil pairs of the voice coil drive directly to the housing enables effective cooling, for example by blowing on housing ribbing.
  • FIG. 1 shows a diaphragm vacuum pump 1 with two non-positively connected to a piston 2 stationary membranes 3, 4.
  • the membranes 3, 4 are each assigned a membrane head 5, 6, against which the membranes 3, 4 drive when the piston 2 is at its maximum deflection.
  • coils 7, ie current-carrying conductors, are operated in a magnetic field by permanent magnets 8 with a constantly changing current direction. There is an air gap between the coils 7 and the permanent magnets 8 . This should be as low as possible in order to increase the efficiency of the actuator, consisting of piston 2 and membranes 3, 4.
  • the piston 2 is non-magnetic and is mounted on slide bearings 9 . Storage without plain bearings is also possible with optimized positive (stabilizing) radial rigidity of the membrane arrangements (perpendicular to the stroke direction) and negative (destabilizing) radial rigidity of the coil arrangement (perpendicular to the stroke direction).
  • an incremental Hall sensor 10 in the 1 is shown only schematically, for detecting the path in the area of the piston 2.
  • the Hall sensor 10 is also used for current reversal by depending on the position of the piston 2, the current direction is reversed early.
  • Springs 11 are provided for energy recovery.
  • the springs 11 are arranged on both sides of the piston 2 .
  • Capacitors (not shown) can also be provided for energy recovery.
  • the membranes 3, 4 are clamped between a housing 12 and the membrane heads 5, 6, so that a conveying chamber 13, 14 is separated from a drive chamber 15 in a gas-tight manner.
  • the permanent magnets 8 are designed as runners. This enables very good heat dissipation from the coil 7 through direct contact with the housing 12 .
  • the housing 12 has cooling ribs 16 in particular in the area of the coil 7 . Room air, for example, which has a lower temperature than the housing temperature, can flow around these cooling fins, as a result of which the coil 7 can be kept at a constant temperature.
  • the coil 7 shown advantageously consists of several pairs of coils which can be energized differently in order to be able to move the permanent magnet rotor.
  • FIG 3 shows a side view of the vacuum pump 1 with the cooling fins 16.
  • FIG. 4 shows a perspective view of the diaphragm pump 1.
  • the cooling fins 16 can also be seen clearly.
  • the vacuum pump 1, which is in 1 is shown, has the Hall sensor 10, which is used to detect the position of the piston 2.
  • the control device 17 detects the dead center of the piston as a function of the position of the piston 2.
  • a calibration run is carried out before the pump is put into operation, ie before a pumping process.
  • the piston 2 moves the membrane 3 into the membrane head 5 or against a mechanical end point of the membrane 3 with a reduced force compared to pump operation.
  • the control device 17 continuously detects the actual position of the piston 2 and compares it with a target position.
  • the control device 17 determines the end point of the movement of the membrane by comparing the actual position with the target position. This end point is used continuously as the maximum stroke during the pumping operation of the diaphragm vacuum pump 1 .
  • the dead center of the piston 2 can be adjusted in such a way that the membrane 3 is arranged in contact with the membrane head 5 .
  • the dead center can also be set in such a way that the distance between the membrane and the membrane head is less than 0.3 mm.
  • the dead center can also be set in such a way that the membrane 3 is pressed against the membrane head 5 with a certain force.
  • the dead center is advantageously set in such a way that the membrane 3 bears completely against the membrane head 5 so that the pumping space 13 has no dead volume, so that the pump performance of the pump is optimized.
  • the calibration described is also carried out accordingly for the membrane 4 and the membrane head 6.
  • the drive space 15 is sealed against atmospheric pressure.
  • the drive chamber 15 is advantageously additionally pumped out.
  • the membrane vacuum pump 1 according to 1 has an inlet valve and an outlet valve for each delivery chamber 13, 14.
  • FIG 5 shows a modified embodiment of a diaphragm vacuum pump 20.
  • the diaphragm vacuum pump 20 has a housing 21 in which the piston 22 is mounted linearly.
  • the linear drive consisting of coils and magnets, is in figure 5 not shown, but takes place according to the principle of 1 .
  • the vacuum pump has three diaphragm heads 22, 23, 24.
  • the membrane heads 22, 23, 24 are associated with membranes 25, 26, 27.
  • the membrane 27 is moved by the piston 22 directly via a rod 28.
  • the movement of the membranes 25, 26 by the piston 22 takes place via a T-piece 29.
  • the membrane heads 22, 23 can be connected in parallel or in series.
  • FIG. 6 shows the functional principle of a membrane vacuum pump according to the prior art for the sake of completeness.
  • FIG. 6 shows a membrane vacuum pump 1 with a housing 12 with a membrane 30 which is clamped in the housing 12 at the edge and can be set in a wobbling downward movement by a drive connecting rod 31 of a motor drive.
  • a suction chamber 13 which is delimited by the membrane 3 by a housing head 32 and which is delimited in relation to the membrane 3 by the housing head 5 of the housing 12 .
  • the housing head 5 there is at least one intake line 18 leading into the pumping chamber 13 with an inlet valve arrangement 33 and at least one discharge line 19 leading out of the suction chamber 13 with an outlet valve arrangement 34.
  • the inlet valve arrangement 33 has an inlet valve opening 35 and an inlet valve body 36 closing the inlet valve opening 35 in the event of overpressure in the suction chamber 13 .
  • the outlet valve arrangement 34 has a closing outlet valve body 37 when the pressure in the suction chamber 13 is negative.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Membranvakuumpumpe sowie eine Membranvakuumpumpe.
  • Membranvakuumpumpen sind trockene Verdrängerpumpen. Aus der Praxis ist bekannt, dass ein von einer Kurbelwelle angetriebener Pleuel eine zwischen einem Kopfdeckel und einem Gehäuse der Membranvakuumpumpe eingespannte Membran bewegt, die mit dem Raum im Kopfdeckel einen Schöpfraum bildet. Membranvakuumpumpen benötigen Einlass- und Auslassventile, um eine gerichtete Gasförderung zu erreichen. Als Ventile ist es aus der Praxis bekannt, druckgesteuerte Flatterventile aus Elastomerwerkstoffen zu verwenden. Da der Schöpfraum durch die Membran zum Antrieb hin hermetisch abgedichtet ist, wird das geforderte Medium weder durch Öl verunreinigt, noch können aggressive Medien die Technik angreifen. Das Totvolumen zwischen dem Auslassventil und dem Schöpfraum führt zu einem begrenzten Kompressionsverhältnis, so dass mit einer Pumpstufe üblicherweise ein Enddruck von circa 70 Hektopascal erreicht werden kann.
  • Aufgrund ihres kohlenstofffreien Schöpfraumes sind Membranvakuumpumpen besonders gut als trockene Vorpumpen für Turbomolekularpumpen mit Holweckstufe geeignet. Schon zweistufige Membranvakuumpumpen, die etwa 5 Hektopascal Enddruck erreichen, kann man als Vorpumpen für Holweckturbopumpen verwenden.
  • Zum Stand der Technik ( DE 1 960 371 ) gehört eine Membranpumpe, die nach einem Schwingspulenprinzip arbeitet. Im Allgemeinen arbeiten diese Pumpen in der Weise, dass bei bekannten Kolbenpumpen der Kolben durch eine Membran ersetzt ist, welche periodisch deformiert wird. Bei Membranpumpen nach dem Schwingspulenprinzip erfolgt der Antrieb durch einen mit einer Schwingspule gekoppelten Kolben.
  • Diese zum Stand der Technik gehörende Membranpumpe weist den Nachteil auf, dass der Totpunkt des Kolbens, das heißt der Maximalhub, manuell eingestellt werden muss, damit die Membran am Membrankopf optimal anliegt. Liegt sie nicht optimal an, bleibt in dem Förderraum ein Totvolumen, was zu einem begrenzten Kompressionsverhältnis führt. Andererseits darf die Membran nicht zu fest an dem Membrankopf angedrückt werden, um einem vorzeitigen Verschleiß vorzubeugen.
  • Zum Stand der Technik ( DE 10 2006 044 248 B3 ) gehört ebenfalls eine Membranpumpe. Diese zum Stand der Technik gehörende Membranpumpe versucht, eine exakte Dosierung eines zu fördernden Fluids zu ermöglichen. Hierzu wird der Kolben mit einer Bodenfläche des Kolbenarbeitsraumes in Verbindung gebracht und hierdurch wird ein exakter, unterer Totpunkt definiert, der nicht von weiteren Toleranzen abhängig ist.
  • Diese zum Stand der Technik gehörende Membranpumpe weist den Nachteil auf, dass bei dieser Membranpumpe mit einer sehr hohen Fertigungsgenauigkeit gearbeitet werden muss. Verschleißt die Membran, ist der Totpunkt nicht verstellbar, so dass ein Totvolumen in dem Schöpfraum nach und nach im Betrieb entstehen kann, welches nicht ausgeglichen werden kann.
  • Zum Stand der Technik ( DE 859 477 C ) gehört ein Kolbenverdichter für Kältemaschinen. Gemäß diesem Stand der Technik weist der Kolbenverdichter einen einseitig wirkenden Kolben für Kältemaschinen auf. Der zum Stand der Technik gehörende Verdichter arbeitet derart, dass der Kolben auf seinem Druckhub mittels einer einseitig wirkenden Vorrichtung betätigt wird, die bei dem Rückgang des Kolbens keine Wirkung auf ihn auszuüben vermag, während der Rückgang (gleich Saughub des Kolbens) durch den Differenzdruck des Kältemittels in dem Verdampfer der Kältemaschine gegenüber der Atmosphäre bewirkt wird. Gemäß diesem Stand der Technik ist der Kolben als ringsherum eingespannte Membran ausgebildet. Die Membran wird in beiden Richtungen durch Druck betätigt, indem während des Druckhubes die Betätigungsvorrichtung auf die Membran wirkt, während bei dem Rückgang die Membran durch den Differenzdruck des Kältemittels aus dem Verdampfer gegenüber der Atmosphäre zurückbewegt wird. Diese zum Stand der Technik gehörende Membranpumpe weist ebenfalls den Nachteil auf, dass bei dieser Membranpumpe mit einer sehr hohen Fertigungsgenauigkeit gearbeitet werden muss. Verschleißt die Membran, ist der Totpunkt nicht verstellbar.
  • Weiterhin gehört zum Stand der Technik ( US 2005/047923 A1 ) eine Membranpumpe mit einem Schwingspulenantrieb. Diese zum Stand der Technik gehörende lineare Membranpumpe weist einen Schwingspulenantrieb mit einer Spule und einem der Spule zugeordneten Magneten auf, wobei die Spule als Stator und der Magnet als Läufer ausgebildet ist. Diese zum Stand der Technik gehörende Membranvakuumpumpe kann weiter verbessert werden.
  • Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren zur Kalibrierung einer Membranvakuumpumpe sowie eine Membranvakuumpumpe anzugeben, mit denen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können.
  • Dieses technische Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Membranvakuumpumpe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Selbstkalibrierung einer Membranvakuumpumpe zur Förderung eines Gases und Dosierung eines Mediums mit einem mit dem Gas füllbaren Förderraum mit einem mit einem Schwingspulenantrieb linear antreibbaren Kolben in einem Antriebsraum mit einer Membran, die den Förderraum und den Antriebsraum trennt und zwischen Förderraum und Antriebsraum schwingend angeordnet ist, mit einem Membrankopf, der mit der Membran den Förderraum bildet, wobei der Kolben als ein die Membran in Bewegung versetzender und um eine vorbestimmte Wegstrecke bewegbarer Kolben ausgebildet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass eine Vorrichtung zur Erfassung eines Totpunktes und/oder einer Position des Kolbens vorgesehen ist und dass eine Steuervorrichtung den Totpunkt in Abhängigkeit von dem erfassten Signal der Vorrichtung verstellt, und dass vor Inbetriebnahme der Pumpe, das heißt vor einem Pumpvorgang eine automatische Kalibrierfahrt durchgeführt wird, wobei der Kolben mit gegenüber dem Pumpbetrieb reduzierter Kraft die Membran in den Membrankopf oder gegen einen mechanischen Endpunkt der Membran fährt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Membranvakuumpumpe als eine selbstkalibrierende Membranvakuumpumpe ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird von der Steuervorrichtung durchgeführt. Mit der Steuervorrichtung und dem Schwingspulenantrieb der Membranvakuumpumpe ist eine Kalibrierung des Totpunktes vor jedem Start oder einmalig nach der Fertigung möglich. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren selbstkalibrierende Membranvakuumpumpe erzielt hierdurch einen optimalen Enddruck. Des Weiteren können durch das erfindungsgemäße Verfahren Fertigungstoleranzen kompensiert und/oder erhöht werden. Die dadurch verbundene Kostenersparnis der mechanischen Kalibrierung und der schnelleren und preiswerteren Fertigung liefert eine optimale Membranvakuumpumpe.
  • Mit einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verstellt die Steuereinrichtung aufgrund eines Signales wenigstens eines Klopfsensors den Totpunkt. Bei dieser Ausführung regelt sich die Pumpe durch einen Regelkreis selbst. Schlägt die Membran gegen den wenigstens einen Klopfsensor, bekommt der Kolben mit der Membran beim nächsten Hub den Befehl, den Hub um einen bestimmten Wert schrittweise zu minimieren, um schließlich den optimalen Totpunkt zu finden.
  • Die Steuereinrichtung verstellt den Totpunkt vorteilhaft lediglich während einer Kalibrierfahrt. Diese Selbstkalibrierung wird vor Inbetriebnahme der Pumpe durchgeführt. Während des Pumpbetriebes wird der Totpunkt nicht verstellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben zu Beginn der Kalibrierfahrt mit gegenüber dem Pumpbetrieb reduzierter Kraft die Membran in den Membrankopf oder gegen einen mechanischen Endpunkt der Membran fährt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erspart den Zeitaufwand einer manuellen Kalibrierung und verbessert den Enddruck der Membranvakuumpumpe.
  • Vor jedem Start der Membranvakuumpumpe wird vorteilhaft eine automatische Kalibrierfahrt durchgeführt.
  • Bei dieser Kalibrierfahrt wird das Bewegungslimit des Kolbens in positiver Richtung festgestellt, indem der Kolben mit gegenüber dem Pumpbetrieb reduzierter Kraft die Membran in den Membrankopf oder gegen einen mechanischen Endpunkt der Membran fährt.
  • Vorteilhaft erfasst die Steuereinrichtung kontinuierlich eine Ist-Position des Kolbens und vergleicht diese mit einer Soll-Position. Aus der Ist-Position und der Soll-Position ermittelt die Steuervorrichtung den Endpunkt der Bewegung der Membran.
  • Der Vorteil, der durch diese Selbstkalibrierung entsteht, resultiert aus der Kostenersparnis, die durch den geringeren Fertigungsaufwand zustande kommt. Gleichzeitig können die Bauteile einer solchen Pumpe geringere Fertigungstoleranzen aufweisen, da die Kalibrierung diese kompensiert, was zu einer effizienteren und kostengünstigeren Fertigung führt. Der Enddruck und das Saugvermögen der Membranvakuumpumpe können über das erfindungsgemäße Verfahren variiert werden.
  • Der ermittelte Endpunkt der Membran wird vorteilhaft abgespeichert und der Endpunkt wird während des Pumpbetriebes als Maximalhub verwendet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vor jeder Inbetriebnahme der Membranvakuumpumpe oder einmalig nach der Fertigung eine Kalibrierfahrt durchgeführt. Hierdurch ist es möglich, das Saugvermögen und den Enddruck der Membranvakuumpumpe zu optimieren.
  • Der Totpunkt des Kolbens kann vorteilhaft derart eingestellt werden, dass die Membran an dem Membrankopf anliegt. Hierdurch ist gewährleistet, dass kein Totraum in dem Förderraum entsteht, was besonders vorteilhaft ist und das Saugvermögen der Membranvakuumpumpe optimiert.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Totpunkt derart eingestellt, dass die Membran in den Membrankopf gedrückt wird. Das bedeutet, dass die Membran "in den Membrankopf" gefahren wird, beziehungsweise mit einem gewissen Druck angedrückt wird, wodurch das Totvolumen auf ein Minimum reduziert wird, was sich wiederum positiv auf Enddruck und Saugvermögen der Membranvakuumpumpe auswirkt. Der dabei verwendete Druck sollte nicht zu einer plastischen Dehnung oder einer Zerstörung des Membranwerkstoffes führen.
  • Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass der Totpunkt derart eingestellt wird, dass zwischen Membran und Membrankopf ein Abstand von weniger als 0,5 Millimeter, besonders vorteilhaft von weniger als 0,3 Millimeter verbleibt. Gemäß dieser Ausführungsform ist zwar ein geringes Totvolumen in dem Membrankopf vorhanden. Hierdurch wird jedoch ein Verschleiß der Membran vermieden.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Kalibrierung vollautomatisch durchgeführt. Hierdurch erhält man eine erhebliche Zeitersparnis, da eine manuelle Kalibrierung sehr zeitaufwendig ist.
  • Eine Kalibrierfahrt umfasst vorzugsweise wenigstens einen Hub des Kolbens. Bei der Kalibrierfahrt führt der Kolben in der Regel vorteilhaft mehrere Hübe durch, um eine möglichst gute Kalibrierung zu erzielen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Verwendung eines Klopfsensors der Hub des Kolbens verringert wird, wenn die Steuereinrichtung ein Signal von dem Klopfsensor erhält. Erhält der Klopfsensor ein Signal, ist die Membran gegen den Klopfsensor gefahren. Hierbei erfasst die Steuervorrichtung, dass der Hub zu groß ist, beziehungsweise dass der Totpunkt für eine optimale Kalibrierung überschritten wurde. In diesem Falle wird vorteilhaft der Hub des Kolbens entweder um einen vordefinierten Wert verringert oder der Hub wird schrittweise verringert und nach jedem Schritt wird erneut ein Hub ausgeführt, um zu prüfen, ob der Klopfsensor bei verringertem Hub immer noch ein Signal liefert.
  • Der vordefinierte Wert wird im Vorfeld festgelegt. Beispielsweise kann der Hub, wenn der Klopfsensor ein Signal gibt, im Zehntel Millimeterbereich verringert werden. Es ist auch von vornherein möglich festzulegen, dass der Hub des Kolbens um 0,3 Millimeter oder 0,5 Millimeter verringert wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Haltekraft eingestellt wird, mit der die Membran gegen den Membrankopf gedrückt wird, und dass diese Ist-Position des Kolbens erfasst und gespeichert wird. Diese Haltekraft wird benötigt, um die Membran, nachdem sie vorteilhaft langsam in den mechanischen Endpunkt gedrückt wurde, dort kurzzeitig zu halten, wodurch die Möglichkeit besteht, den Endpunkt zu erfassen und abzuspeichern.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der maximale Hub des Kolbens während der Kalibrierfahrt die ermittelte Ist-Position überschreitet. Es besteht die Möglichkeit, den maximalen Hub zu Beginn der Kalibrierfahrt absichtlich höher einzustellen als eigentlich vorgesehen. In diesem Fall drückt der Kolben die Membran in den Endpunkt und es wird so der maximale Hub von der Steuereinrichtung ermittelt.
  • Wird die Membran gegen den Membrankopf gefahren, stellt die Steuereinrichtung diese Bewegung als fehlerhaft fest. Um die Bewegung fortsetzen zu können, wird verhindert, dass der Kolben stoppt.
  • Die durch den Kontakt der Membran mit dem Membrankopf beziehungsweise dem ständigen Vergleich der Soll- und Ist-position des Kolbens entstehenden Bewegungsfehler werden vorteilhaft gezählt. Erreicht der Zähler dabei einen definierten Wert, beendet die Steuervorrichtung die Bewegung, da der Endpunkt der Bewegung erreicht wurde. Das bedeutet, dass gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vor Aufnahme des Pumpbetriebes der Membranvakuumpumpe die Membran gegen den Membrankopf gefahren wird, dass die Steuereinrichtung diese Bewegung als fehlerhaft erfasst und dass nach wenigstens zwei fehlerhaften Bewegungen die Steuereinrichtung die Ist-Position des Totpunktes des Kolbens erfasst und verringert. Diese Maßnahme dient dazu, den Verschleiß der Membran zu minimieren.
  • Die Verringerung der Ist-Position des Totpunktes des Kolbens erfolgt vorzugsweise um einen vordefinierten Wert. Wie schon ausgeführt, kann der Wert vorher festgelegt werden, beispielsweise in Zehntel Millimeterschritten (abhängig von der Auflösung des verbauten Messsystems).
  • Die Größe des vordefinierten Wertes bestimmt vorteilhafterweise, ob die Membran im Totpunkt des Kolbens mit Abstand zu dem Membrankopf, anliegend an dem Membrankopf oder gegen den Membrankopf gedrückt angeordnet ist.
  • Je nachdem, welcher Betrieb mit der Membranvakuumpumpe gewünscht ist, wird der definierte Wert im Vorfeld festgelegt.
  • Wird die Membran in den Membrankopf gedrückt, wird das Totvolumen möglichst verkleinert.
  • Liegt die Membran lediglich am Membrankopf an oder ist ein minimaler Spalt zwischen Membran und Membrankopf enthalten, ist der Verschleiß der Membran geringer.
  • Vor jedem Einschalten der Pumpe ist es gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, dass der Kolben mit der Membran (Aktor) absichtlich gegen den Membrankopf fährt. Hierdurch misst die Steuereinrichtung eine fehlerhafte Bewegung in Form von "Moving Errors". Nach einer gewissen Anzahl von Fehlbewegungen über einen bestimmten Zeitraum nimmt die Steuereinrichtung den Ist-Wert des inkrementalen Sensors und subtrahiert eine gewisse Wegstrecke von dem Ist-Wert.
  • Die definierte Strecke kann dabei in Millimetern angegeben werden. Es ist auch möglich, eine andere Zähleinheit, beispielsweise "Counts" zu verwenden, die zu den Längeneinheiten proportional ist.
  • Die festgelegte Strecke oder die festgelegte Menge an "Counts" hängt unter anderem von den Fertigungstoleranzen ab.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein durch einen hochfrequenten Betrieb auftretender Überschwung des Totpunktes des Kolbens bei der Einstellung des Totpunktes des Kolbens berücksichtigt wird.
  • Im hochfrequenten Betrieb wird ein so genannter "Over-Shot", also ein Überschwung des eigentlichen anzufahrenden Endpunktes erzeugt. Dies ist bei der Kalkulation des Totpunktes und somit bei der abzuziehenden Wegstrecke oder der "Counts" ebenfalls zu berücksichtigen. Den so ermittelten Maximalwert speichert die Steuereinrichtung für den Dauerbetrieb als Totpunkt ab.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein unteres Bewegungslimit des Kolbens ermittelt und abgespeichert. Ein unteres Bewegungslimit, das heißt, wenn der Kolben sich von dem Membrankopf wegbewegt, wird vorteilhaft wie das obere Limit berechnet und abgespeichert. Um einen möglichst symmetrischen Bewegungsablauf der Membran zu erzeugen, wird bei der Berechnung angestrebt, dass die Membran möglichst dieselbe Wegstrecke in positiver wie in negativer Richtung zurücklegt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine zur Verkleinerung der Aktoreinheit, bestehend aus Schwingspulenantrieb, Kolben und Membran, beitragende Differenzdruckminimierung durch Abdichten des Antriebsraumes gegen den Atmosphärendruck erreicht. Wird der Differenzdruck durch selbstständiges Auspumpen des Rückraumes der Membran gesenkt, kann ein kleinerer Schwingspulenantrieb oder eine niedrigere Stromstärke verwendet werden.
  • Besonders gut wird die Differenzdruckminimierung erreicht bei einer zweiköpfigen Membranpumpe, bei der sich die Kräfte beider Köpfe aufheben.
  • Zur weiteren Optimierung beziehungsweise Reduzierung der Kraft kann wenigstens eine Feder im Membrankopf oder im Linearantrieb integriert werden. Hierdurch wird der Aktor bei der Rückstellung der Membran unterstützt.
  • Die erfindungsgemäße Membranvakuumpumpe, welche als eine selbstkalibrierende Membranvakuumpumpe ausgebildet ist, zur Förderung eines Gases mit einem mit dem Gas füllbaren Förderraum mit einem mit einem Schwingspulenantrieb linear antreibbaren Kolben in einem Antriebsraum mit einer Membran, die den Förderraum und den Antriebsraum trennt und zwischen Förderraum und Antriebsraum schwingend angeordnet ist, mit einem Membrankopf, der mit der Membran den Förderraum bildet, wobei der Kolben als ein die Membran in Bewegung versetzender und um eine vorbestimmte Wegstrecke bewegbarer Kolben ausgebildet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass eine Vorrichtung zur Erfassung eines Totpunktes und/oder einer Position des Kolbens vorgesehen ist und dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die als eine den Totpunkt in Abhängigkeit von dem erfassten Signal der Vorrichtung verstellbare Steuervorrichtung ausgebildet ist, und dass die Membranvakuumpumpe vor Inbetriebnahme der Pumpe, das heißt vor einem Pumpvorgang als eine eine automatische Kalibrierfahrt durchführende Membranvakuumpumpe ausgebildet ist, wobei der Kolben als ein mit gegenüber dem Pumpbetrieb reduzierter Kraft die Membran in den Membrankopf oder gegen einen mechanischen Endpunkt der Membran fahrender Kolben ausgebildet ist.
  • Die erfindungsgemäße Membranpumpe weist den Vorteil auf, dass mit ihr Selbstkalibrierungsverfahren durchführbar sind, wie es in den Ansprüchen 1 bis 15 beschrieben ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Membranvakuumpumpe kann der optimale Totpunkt über eine Selbstkalibrierung erfasst und eingestellt werden, so dass die Membranvakuumpumpe einen optimalen Enddruck und ein optimales Kompressionsverhältnis erreicht.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Klopfsensor vorgesehen. Die in der Membranvakuumpumpe angeordnete Steuervorrichtung verstellt vorteilhaft aufgrund eines Signales des Klopfsensors den Totpunkt des Kolbens. Das bedeutet, dass der Klopfsensor ein Signal abgibt, wenn die Membran gegen den Klopfsensor fährt. In diesem Fall ist der Druckpunkt nicht korrekt eingestellt und der maximale Hub des Kolbens wird verringert. Die Verringerung kann schrittweise um vorbestimmte Weglängen oder "Counts" erfolgen. Es ist auch möglich, einen vordefinierten Wert vorzusehen, um den der Maximalhub verringert wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung als eine den Totpunkt des Kolbens lediglich während einer Kalibrierfahrt verstellende Steuereinrichtung ausgebildet.
  • Während der Kalibrierfahrt, die aus wenigstens einem Hub, vorteilhaft aus mehreren Hüben des Kolbens bestehen kann, kann der Druckpunkt des Kolbens von der Steuereinrichtung verstellt werden. Ist der Totpunkt optimal eingestellt, wird dieser abgespeichert und im Betrieb der Pumpe, das heißt im Pumpbetrieb, nicht mehr verändert.
  • Erst wenn eine neue Kalibrierfahrt durchgeführt wird, beispielsweise nach einer Standzeit der Pumpe, wird der Totpunkt durch die Steuereinrichtung bei Bedarf wieder verstellt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Erfassung eines Totpunktes und/oder einer Position des Kolbens als Hallsensor ausgebildet.
  • Vorteilhaft ist die Vorrichtung zur Erfassung eines Totpunktes und/oder einer Position des Kolbens als inkrementaler Hallsensor ausgebildet.
  • Hallsensoren eignen sich sehr gut als Wegsensoren, um die Position des Kolbens zu erfassen.
  • Die Membranvakuumpumpe kann als einköpfige, zweiköpfige oder mehrköpfige Membranvakuumpumpe ausgebildet sein.
  • Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, eine zweiköpfige Membranvakuumpumpe vorzusehen, wobei der Kolben auf jeder Seite in axialer Richtung gesehen eine Membran in Bewegung versetzt.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, auf einer Seite zwei Membranköpfe und auf der anderen Seite des Kolbens einen Membrankopf vorzusehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsraum gegen Atmosphärendruck abgedichtet ausgebildet. Die zur Verkleinerung der Aktoreinheit beitragende Differenzdruckminimierung wird durch Abdichten des Antriebsraumes gegen den Atmosphärendruck erreicht.
  • Vorteilhaft ist der Antriebsraum als ausgepumpter Antriebsraum ausgebildet. Wird der Differenzdruck durch selbstständiges Auspumpen des Rückraumes der Membran gesenkt, kann ein kleinerer Schwingspulenantrieb oder eine niedrigere Stromstärke verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Membranvakuumpumpe ist zur Rückstellung des Kolbens und der Membran wenigstens eine Feder im Membrankopf und/oder im Linearantrieb vorgesehen. Durch die Feder wird eine Optimierung und Reduzierung der Kraft erreicht. Der Aktor wird bei Rückstellung der Membran durch die Feder unterstützt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Membranvakuumpumpe wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil auf, die mit dem Förderraum in Verbindung stehen. Die Ventile sind vorteilhaft als Zungenventile und/oder Kugelventile und/oder Scheibenventile ausgebildet. Andere Arten von Ventilen sind ebenfalls möglich.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Membranvakuumpumpe vorgesehen, wobei ein Schwingspulenantrieb wenigstens eine Spule und wenigstens einen der Spule zugeordneten Magneten aufweist, bei dem die Spule als Stator und der Magnet als Läufer ausgebildet sind. Hierbei wechselt die Spule des Antriebes von der Position des Läufers auf die Position des Stators. Gleichzeitig wird der Magnetstator zum neuen Läufer des Antriebes. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Wärme, die primär durch die Spule entsteht, deutlich besser abgeführt werden kann. Hierzu ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Stator mit einem Gehäuse temperaturleitend verbunden ist, und dass an dem Gehäuse Kühlrippen angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, die Temperatur des Systems sehr gut abzuleiten. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, ein strömungsgünstiges Anblasen des Gehäuses vorzusehen, um die Temperatur des Systems auf einem konstanten Niveau zu halten.
  • Der Läufer kann vorteilhaft auf wenigstens zwei Gleitlagern oder wenigstens zwei Kugelhülsen gelagert werden.
  • Hierdurch ist es möglich, den Spalt zwischen Spule und Magnet effektiv zu verkleinern, wodurch der Wirkungsgrad des Antriebes steigt.
  • Eine weitere Ausführungsform der Membranvakuumpumpe zur Förderung eines Gases mit einem mit dem Gas füllbaren Förderraum, mit einem mit einem Schwingspulenantrieb linear antreibbaren Kolben in einem Antriebsraum, mit einer Membran, die den Förderraum und den Antriebsraum trennt und zwischen Förderraum und Antriebsraum schwingend angeordnet ist, mit einem Membrankopf, der mit der Membran den Förderraum bildet, wobei der Kolben als ein die Membran in Bewegung versetzender und um eine vorbestimmte Wegstrecke bewegbarer Kolben ausgebildet ist, wobei der Schwingspulenantrieb wenigstens eine Spule und wenigstens einen der Spule zugeordneten Magneten aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spule als Stator und der Magnet als Läufer ausgebildet sind.
  • Bei aus der Praxis bekannten Schwingspulenantrieben ist die Spule als Läufer und der Magnet als Stator ausgebildet. Bei diesen Schwingspulenantrieben treten sehr hohe Temperaturen in dem Schwingspulenantrieb auf, da die Spule als Läufer schlecht gekühlt werden kann.
  • Gemäß der Erfindung wechselt die Spule des Antriebes von der Position des Läufers auf die Position des Stators. Gleichzeitig wird der Magnetstator zum neuen Läufer des Antriebes. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Wärme, die primär durch die Spule entsteht, deutlich besser abgeführt werden kann. Die Spule ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mit einem Gehäuse temperaturleitend verbunden, wobei an dem Gehäuse vorteilhaft Kühlrippen angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, die Temperatur des Systems sehr gut abzuleiten. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, ein strömungsgünstiges Anblasen des Gehäuses vorzusehen, um die Temperatur des Systems auf einem konstanten Niveau zu halten.
  • Der Läufer kann vorteilhaft auf wenigstens zwei Gleitlagern oder wenigstens zwei Kugelhülsen gelagert werden.
  • Hierdurch ist es möglich, den Spalt zwischen Spule und Magnet effektiv zu verkleinern, wodurch der Wirkungsgrad des Antriebes steigt.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Membranvakuumpumpe mit der Spule als Stator und den Dauermagneten als Läufer ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines Totpunktes und/oder einer Position des Kolbens und eine Steuervorrichtung vorgesehen, die als eine den Totpunkt in Abhängigkeit von dem erfassten Signal der Vorrichtung verstellbare Steuervorrichtung ausgebildet ist.
  • Diese erfindungsgemäße Membranvakuumpumpe weist den Vorteil auf, dass mit ihr Selbstkalibrierungsverfahren durchführbar sind, wie es in den Ansprüchen 1 bis 6 beschrieben ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Membranvakuumpumpe kann der optimale Totpunkt über eine Selbstkalibrierung erfasst und eingestellt werden, so dass die Membranvakuumpumpe einen optimalen Enddruck erreicht, wobei gleichzeitig eine effektive Kühlung der Spulen möglich ist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Klopfsensor vorgesehen und die Steuervorrichtung ist als eine aufgrund eines Signales des Klopfsensors den Totpunkt verstellende Steuervorrichtung ausgebildet. Das bedeutet, dass der Klopfsensor ein Signal abgibt, wenn die Membran gegen den Klopfsensor fährt. In diesem Fall ist der Druckpunkt nicht korrekt eingestellt und der maximale Hub des Kolbens wird verringert. Die Verringerung kann schrittweise um vorbestimmte Weglängen oder "Counts" erfolgen. Es ist auch möglich, einen vordefinierten Wert vorzusehen, um den der Maximalhub verringert wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung als eine den Totpunkt des Kolbens lediglich während einer Kalibrierfahrt verstellende Steuereinrichtung ausgebildet.
  • Während der Kalibrierfahrt, die aus wenigstens einem Hub, vorteilhaft aus mehreren Hüben des Kolbens bestehen kann, kann der Druckpunkt des Kolbens von der Steuereinrichtung verstellt werden. Ist der Totpunkt optimal eingestellt, wird dieser abgespeichert und im Betrieb der Pumpe, das heißt im Pumpbetrieb, nicht mehr verändert.
  • Erst wenn eine neue Kalibrierfahrt durchgeführt wird, beispielsweise nach einer Standzeit der Pumpe wird der Totpunkt durch die Steuereinrichtung bei Bedarf wieder verstellt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Erfassung eines Totpunktes oder einer Position des Kolbens als Hallsensor ausgebildet. Vorteilhaft ist die Vorrichtung zur Erfassung eines Totpunktes oder einer Position des Kolbens als inkrementaler Hallsensor ausgebildet.
  • Hallsensoren eignen sich sehr gut als Wegsensoren, um die Position des Kolbens zu erfassen.
  • Die Membranvakuumpumpe kann als einköpfige, zweiköpfige oder mehrköpfige Membranvakuumpumpe ausgebildet sein.
  • Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, eine zweiköpfige Membranvakuumpumpe vorzusehen, wobei der Kolben auf jeder Seite in axialer Richtung gesehen eine Membran in Bewegung versetzt.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, auf einer Seite zwei Membranköpfe und auf der anderen Seite des Kolbens einen Membrankopf vorzusehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsraum gegen Atmosphärendruck abgedichtet ausgebildet. Die zur Verkleinerung der Aktoreinheit beitragende Differenzdruckminimierung wird durch Abdichten des Antriebsraumes gegen den Atmosphärendruck erreicht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsraum als ausgepumpter Antriebsraum ausgebildet. Wird der Differenzdruck durch selbstständiges Auspumpen des Rückraumes der Membran gesenkt, kann ein kleinerer Schwingspulenantrieb oder eine niedrigere Stromstärke verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Membranvakuumpumpe ist zur Rückstellung des Kolbens und der Membran wenigstens eine Feder im Membrankopf und/oder im Linearantrieb vorgesehen. Durch die Feder wird eine Optimierung und Reduzierung der Kraft erreicht. Der Aktor wird bei Rückstellung der Membran durch die Feder unterstützt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Membranvakuumpumpe wenigstens ein Einlassventil und wenigstens ein Auslassventil auf. Die Ventile stehen vorteilhaft mit dem Förderraum in Verbindung. Die Ventile sind vorteilhaft als Zungenventile und/oder Kugelventile und/oder Scheibenventile ausgebildet. Andere Arten von Ventilen sind ebenfalls möglich.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit sämtlichen Merkmalen bei den in der Anmeldung beschriebenen Membranvakuumpumpen einsetzbar. Die beschriebenen Membranvakuumpumpen sind mit ihren in der Anmeldung offenbarten Merkmalen ebenfalls kombinierbar.
  • Die Membranvakuumpumpe kann vorteilhaft als zweiköpfige Membranvakuumpumpe mit einem Schwingspulenantrieb ausgebildet sein.
  • Zweiköpfige Membranvakuumpumpe bedeutet, dass auf beiden Seiten des Kolbens eine Membran von dem sich hin- und herbewegenden Kolben angetrieben wird.
  • Es kann hierbei eine Energierückgewinnung durch Federn auf beiden Seiten des Kolbens vorgesehen sein. Anstelle der Federn können auch Kondensatoren vorgesehen sein.
  • In diesem Fall ist eine Differenzdruckminimierung nicht notwendig, da zwei Membranen in einer Achse liegen. Hierdurch heben sich die Kräfte auf, die durch den Differenzdruck entstehen.
  • Mit den erfindungsgemäßen Membranvakuumpumpen können tiefere Enddrücke erreicht werden, da das Totvolumen gegenüber dem Stand der Technik deutlich verkleinert wird.
  • Die Anbindung der wenigstens einen Spule des Schwingspulenantriebes oder der Spulenpaare des Schwingspulenantriebes direkt an das Gehäuse ermöglichen eine effektive Kühlung, beispielsweise durch Anblasen einer Gehäuseverrippung.
  • Die erfindungsgemäße Membranpumpe mit Schwingspulenantrieb weist folgende Vorteile auf:
    1. 1. Kipp- beziehungsweise Pendelbewegungen der Membran von konventionellen, zum Stand der Technik gehörenden Membranpumpen mit Kurbelwelle werden durch eine rein lineare Bewegung verhindert. Ein Verschleiß der Membran im Membrankopf durch Schleifen oder Reiben am Membrankopf wird dadurch eliminiert.
    2. 2. Die erfindungsgemäße Membranpumpe weist einen optimal angepassten Membrankopf an eine reine Linearbewegung der Membran auf, wodurch effektiv das Totvolumen verringert wird.
    3. 3. Die Verringerung oder Verkleinerung der Ventilkanäle verringert das Totvolumen und verbessert damit den Enddruck beziehungsweise das Kompressionsverhältnis.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Membranvakuumpumpe nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch eine zweiköpfige Membranvakuumpumpe;
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht mit Längsschnitt durch eine Membranvakuumpumpe gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Seitenansicht in Längsrichtung der Membranvakuumpumpe der Fig. 1;
    Fig. 4
    eine perspektivische Ansicht einer Membranvakuumpumpe;
    Fig. 5
    einen Längsschnitt durch eine dreiköpfige Membranvakuumpumpe;
    Fig. 6
    ein Schnittbild durch eine Membranvakuumpumpe in vier Phasen in Funktion.
  • Fig. 1 zeigt eine Membranvakuumpumpe 1 mit zwei mit einem Kolben 2 kraftschlüssig in Verbindung stehenden Membranen 3, 4. Den Membranen 3, 4 ist jeweils ein Membrankopf 5, 6 zugeordnet, gegen den die Membranen 3, 4 bei maximaler Auslenkung des Kolbens 2 fahren.
  • Um eine kontinuierliche Schwingung beziehungsweise oszillierende Bewegung des Kolbens 2 zu erzeugen, werden Spulen 7, also stromdurchflossene Leiter in einem Magnetfeld von Permanentmagneten 8 mit ständig wechselnder Stromrichtung betrieben. Zwischen den Spulen 7 und den Dauermagneten 8 ist ein Luftspalt vorhanden. Dieser sollte möglichst gering sein, um den Wirkungsgrad des Aktuators, bestehend aus Kolben 2 sowie Membranen 3, 4 zu erhöhen.
  • Der Kolben 2 ist unmagnetisch ausgebildet und ist auf Gleitlagern 9 gelagert. Es ist auch eine Lagerung ohne Gleitlager möglich mit optimierter positiver (stabilisierender) Radialsteifigkeit der Membrananordnungen (senkrecht zur Hubrichtung) und negativer (destabilisierender) Radialsteifigkeit der Spulenanordnung (senkrecht zur Hubrichtung).
  • Um permanent die Position des Kolbens 2 feststellen zu können, befindet sich ein inkrementaler Hallsensor 10, der in der Fig. 1 nur schematisch dargestellt ist, zur Erfassung des Weges im Bereich des Kolbens 2. Der Hallsensor 10 wird auch zur Stromumkehr verwendet, indem abhängig von der Position des Kolbens 2 die Stromrichtung frühzeitig umgekehrt wird. Zur Energierückgewinnung sind Federn 11 vorgesehen. Die Federn 11 sind auf beiden Seiten des Kolbens 2 angeordnet. Es können auch Kondensatoren (nicht dargestellt) zur Energierückgewinnung vorgesehen sein.
  • Die Membranen 3, 4 sind zwischen einem Gehäuse 12 und den Membranköpfen 5, 6 eingeklemmt, so dass ein Förderraum 13, 14 gasdicht von einem Antriebsraum 15 getrennt ist.
  • Gegenüber einem herkömmlichen Schwingspulenantrieb weist der in Fig. 1 dargestellte Antrieb die Spule 7 auf, die als Stator ausgebildet ist. Die Dauermagneten 8 sind als Läufer ausgebildet. Hierdurch ist eine sehr gute Wärmeabfuhr aus der Spule 7 durch direkten Kontakt mit dem Gehäuse 12 möglich. Das Gehäuse 12 weist insbesondere im Bereich der Spule 7 Kühlrippen 16 auf. Diese Kühlrippen können beispielsweise mit Raumluft, die im Vergleich zur Gehäusetemperatur eine geringere Temperatur aufweist, umströmt werden, wodurch die Spule 7 auf einer konstanten Temperatur gehalten werden kann.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Spule 7 besteht vorteilhaft aus mehreren Spulenpaaren, die unterschiedlich bestromt werden können, um den Dauermagnetläufer bewegen zu können.
  • In Fig. 2 ist die Vakuumpumpe 1 in aufgeschnittener Form dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Figurenbeschreibung von Fig. 1 verwiesen.
  • In Fig. 2 sind die Kühlrippen 16 erkennbar, die zur Kühlung der Spule 7 dienen.
  • Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Vakuumpumpe 1 mit den Kühlrippen 16.
  • Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Membranpumpe 1. Ebenfalls deutlich sind die Kühlrippen 16 erkennbar.
  • Die Vakuumpumpe 1, die in Fig. 1 dargestellt ist, weist den Hallsensor 10 auf, der dazu dient, die Position des Kolbens 2 zu erfassen. Eine lediglich schematisch angedeutete Steuervorrichtung 17, an die die Signale des Hallsensors 10 übermittelt werden, erfasst den Totpunkt des Kolbens 2. Die Steuervorrichtung 17 erfasst in Abhängigkeit von der Position des Kolbens 2 den Totpunkt des Kolbens. Vor Inbetriebnahme der Pumpe, das heißt vor einem Pumpvorgang wird eine Kalibrierfahrt durchgeführt. Hierbei fährt der Kolben 2 mit gegenüber dem Pumpbetrieb reduzierter Kraft die Membran 3 in den Membrankopf 5 oder gegen einen mechanischen Endpunkt der Membran 3. Hierbei detektiert die Steuervorrichtung 17 die Ist-Position des Kolbens 2 kontinuierlich und vergleicht diese mit einer Soll-Position. Aus einem Vergleich der Ist-Position mit der Soll-Position ermittelt die Steuervorrichtung 17 den Endpunkt der Bewegung der Membran. Dieser Endpunkt wird während des Pumpbetriebes der Membranvakuumpumpe 1 kontinuierlich als Maximalhub verwendet.
  • Der Totpunkt des Kolbens 2 kann derart eingestellt werden, dass die Membran 3 an dem Membrankopf 5 anliegend angeordnet ist. Der Totpunkt kann auch derart eingestellt werden, dass zwischen Membran und Membrankopf ein Abstand von weniger als 0,3 mm verbleibt. Der Totpunkt kann auch derart eingestellt werden, dass die Membran 3 mit einer gewissen Kraft gegen den Membrankopf 5 gedrückt wird.
  • Vorteilhaft ist der Totpunkt derart eingestellt, dass die Membran 3 vollständig an dem Membrankopf 5 anliegt, damit der Förderraum 13 kein Totvolumen aufweist, so dass die Pumpleistung der Pumpe optimiert wird.
  • Gemäß der in Fig. 1 dargestellten zweiköpfigen Membranpumpe wird die beschriebene Kalibrierung auch für die Membran 4 und den Membrankopf 6 entsprechend durchgeführt.
  • Der Antriebsraum 15 ist gegen Atmosphärendruck abgedichtet. Vorteilhaft ist der Antriebsraum 15 zusätzlich ausgepumpt. Die Membranvakuumpumpe 1 gemäß Fig. 1 weist ein Einlassventil sowie ein Auslassventil für jeden Förderraum 13, 14 auf.
  • Fig. 5 zeigt ein geändertes Ausführungsbeispiel einer Membranvakuumpumpe 20. Die Membranvakuumpumpe 20 weist ein Gehäuse 21 auf, in dem der Kolben 22 linear gelagert ist.
  • Der Linearantrieb, bestehend aus Spulen und Magneten, ist in Fig. 5 nicht dargestellt, erfolgt jedoch nach dem Prinzip der Fig. 1.
  • Gemäß Fig. 5 weist die Vakuumpumpe drei Membranköpfe 22, 23, 24 auf. Den Membranköpfen 22, 23, 24 sind Membranen 25, 26, 27 zugeordnet. Die Bewegung der Membran 27 durch den Kolben 22 erfolgt unmittelbar über eine Stange 28. Die Bewegung der Membranen 25, 26 durch den Kolben 22 erfolgt über ein T-Stück 29. Die Membranköpfe 22, 23 können parallel oder in Reihe geschaltet sein.
  • In Fig. 5 sind lediglich die Membranköpfe 22, 23, 24 schematisch dargestellt. Ein- und Auslässe sind nicht dargestellt.
  • Fig. 6 zeigt der Vollständigkeit halber das Funktionsprinzip einer Membranvakuumpumpe gemäß dem Stand der Technik.
  • Fig. 6 zeigt eine Membranvakuumpumpe 1 mit einem Gehäuse 12 mit einer Membran 30, die im Gehäuse 12 randseitig eingespannt ist und von einem Antriebspleuel 31 eines motorischen Antriebes in eine taumelnde Abwärtsbewegung versetzt werden kann.
  • Im Gehäuse 12 befindet sich ein von der Membran 3 von einem Gehäusekopf 32 begrenzter Schöpfraum 13, der gegenüber der Membran 3 von dem Gehäusekopf 5 des Gehäuses 12 begrenzt ist.
  • Im Gehäusekopf 5 befindet sich mindestens eine in den Förderraum 13 führende Ansaugleitung 18 mit einer Einlassventilanordnung 33 und mindestens einer aus dem Schöpfraum 13 führende Ausstoßleitung 19 mit einer Auslassventilanordnung 34.
  • Generell gilt, dass die Einlassventilanordnung 33 eine Einlassventilöffnung 35 und einen die Einlassventilöffnung 35 bei Überdruck im Schöpfraum 13 schließenden Einlassventilkörper 36 aufweist. In entsprechender Weise weist die Auslassventilanordnung 34 bei Unterdruck im Schöpfraum 13 einen schließenden Auslassventilkörper 37 auf.
  • Bei der Abwärtsbewegung der Membran 3 entsteht im Förderraum 13 ein Unterdruck, wodurch am Einlassventilkörper 36 ein Differenzdruck ansteht, der den Ventilkörper 36 in Richtung Förderraum 13 drückt. Durch das geöffnete Einlassventil strömt Gas aus der Ansaugleitung 18 in den Schöpfraum 13. Bei der Aufwärtsbewegung der Membran 3 entsteht im Förderraum 13 ein Überdruck, wodurch am Einlassventilkörper 36 ein Differenzdruck ansteht, der den Ventilkörper 36 in Richtung Ventilöffnung 35 drückt. Bei der Abwärtsbewegung der Membran 3 entsteht im Förderraum 13 ein Unterdruck, wodurch am Auslassventilkörper 38 ein Differenzdruck entsteht, der den Ventilkörper 38 in Richtung Förderraum 13 und in die Ventilöffnung 39 drückt. Bei der Aufwärtsbewegung der Membran 3 entsteht im Förderraum 13 ein Überdruck, wodurch am Auslassventilkörper 38 ein Differenzdruck ansteht, der den Ventilkörper 38 in Richtung Gehäusedeckel 40 drückt. Das bedeutet, dass sich bei Abwärtsbewegung des Pleuels 31 die Einlassventilanordnung 33 öffnet, so dass Gas aus der Leitung 18 in den Förderraum 13 strömt. Bei Aufwärtsbewegung des Pleuels 31 schließt die Einlassventilanordnung 33 und die Auslassventilanordnung 34 öffnet, so dass das in dem Förderraum 13 befindliche Gas in die Leitung 19 strömt.
    • Bezugszahlen
    • 1
    Membranvakuumpumpe
    2
    Kolben
    3
    Membran
    4
    Membran
    5
    Membrankopf
    6
    Spule
    7
    Spule
    8
    Magnet
    9
    Gleitlager
    10
    Hallsensor
    11
    Federn
    12
    Gehäuse
    13
    Förderraum
    14
    Förderraum
    15
    Antriebsraum
    16
    Kühlrippen
    17
    Steuervorrichtung
    18
    Einlass
    19
    Auslass
    20
    Membranpumpe
    21
    Gehäuse
    22
    Membrankopf
    23
    Membrankopf
    24
    Membrankopf
    25
    Membran
    26
    Membran
    27
    Membran
    28
    Stange
    29
    T-Stück
    30
    Membran
    31
    Pleuel
    32
    Gehäusekopf
    33
    Einlassventilanordnung
    34
    Auslassventilanordnung
    35
    Einlassventilöffnung
    36
    Ventilkörper
    37
    Ventilkörper
    38
    Ventilkörper
    39
    Auslassventilöffnung
    40
    Gehäusedeckel

Claims (15)

  1. Verfahren zur SelbstkKalibrierung einer Membranvakuumpumpe (1) zur Förderung eines Gases, mit einem mit dem Gas füllbaren Förderraum (13, 14), mit einem mit einem Schwingspulenantrieb linear antreibbaren Kolben (2) in einem Antriebsraum (15), mit einer Membran (3, 4), die den Förderraum (13, 14) und den Antriebsraum (15) trennt und zwischen Förderraum (13, 14) und Antriebsraum (15) schwingend angeordnet ist, mit einem Membrankopf (5), der mit der Membran (3, 4) den Förderraum (13, 14) bildet, wobei der Kolben (2) als ein die Membran (3, 4) in Bewegung versetzender und um eine vorbestimmte Wegstrecke bewegbarer Kolben (2) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (10) zur Erfassung eines Totpunktes und/oder Position des Kolbens (2) vorgesehen ist, und dass eine Steuervorrichtung (17) den Totpunkt in Abhängigkeit von dem erfassten Signal der Vorrichtung (10) verstellt, und dass vor Inbetriebnahme der Pumpe (1), das heißt, vor einem Pumpvorgang eine automatische Kalibrierfahrt durchgeführt wird, wobei der Kolben (2) mit gegenüber dem Pumpbetrieb reduzierter Kraft die Membran (3) in den Membrankopf (5) oder gegen einen mechanischen Endpunkt der Membran (3) fährt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) aufgrund eines Signales wenigstens eines Klopfsensors den Totpunkt verstellt, und/oder dass die Steuereinrichtung (17) den Totpunkt des Kolbens (2) lediglich während einer Kalibrierfahrt verstellt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (17) eine Ist-Position des Kolbens (2) kontinuierlich detektiert und mit einer Soll-Position vergleicht, und dass die Steuervorrichtung (17) aus der Ist-Position und der Soll-Position den Endpunkt der Bewegung der Membran (3, 4) ermittelt, insbesondere dass der ermittelte Endpunkt der Membran (3, 4) abgespeichert wird und dass der Endpunkt während des Pumpbetriebes als Maximalhub verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Totpunkt derart eingestellt wird, dass zwischen Membran (3, 4) und Membrankopf (5, 6) ein Abstand von weniger als 0,5 Millimeter verbleibt, insbesondere dass der Totpunkt derart eingestellt wird, dass die Membran (3, 4) an dem Membrankopf (5, 6) anliegt, insbesondere dass der Totpunkt derart eingestellt wird, dass die Membran (3, 4) in den Membrankopf (5, 6) gedrückt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung vollautomatisch durchgeführt wird, und dass eine Kalibrierfahrt wenigstens einen Hub des Kolbens (2) umfasst, insbesondere dass bei der Verwendung eines Klopfsensors der Hub des Kolbens (2) verringert wird, wenn die Steuereinrichtung (17) ein Signal von dem Klopfsensor erhält.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Aufnahme des Pumpbetriebes der Membranvakuumpumpe (1) die Membran (3, 4) gegen den Membrankopf (5, 6) gefahren wird, und dass die Steuereinrichtung (17) diese Bewegung als fehlerhaft erfasst, und dass nach wenigstens zwei fehlerhaften Bewegungen die Steuereinrichtung (17) die Ist-Position des Totpunktes des Kolbens (2) erfasst und verringert, und dass die Verringerung der Ist-Position des Totpunktes des Kolbens (2) um einen vordefinierten Wert erfolgt, insbesondere dass die Größe des vordefinierten Wertes bestimmt, ob die Membran (3, 4) im Totpunkt des Kolbens (2) mit Abstand zu dem Membrankopf (5, 6), anliegend an dem Membrankopf (5, 6) oder gegen den Membrankopf (5, 6) gedrückt angeordnet ist.
  7. Membranvakuumpumpe (1), welche als eine selbstkalibrierende Membranvakuumpumpe ausgebildet ist, zur Förderung und Dosierung eines Gases, mit einem mit dem Gas füllbaren Förderraum (13, 14), mit einem mit einem Schwingspulenantrieb linear antreibbaren Kolben (2) in einem Antriebsraum (15), mit einer Membran (3, 4), die den Förderraum (13, 14) und den Antriebsraum (15) trennt und zwischen Förderraum (13, 14) und Antriebsraum (15) schwingend angeordnet ist, mit einem Membrankopf (5), der mit der Membran (3, 4) den Förderraum (13, 14) bildet, wobei der Kolben (2) als ein die Membran (3, 4) in Bewegung versetzender und um eine vorbestimmte Wegstrecke bewegbarer Kolben (2) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (10) zur Erfassung eines Totpunktes und/oder einer Position des Kolbens (2) vorgesehen ist, und dass eine Steuervorrichtung (17) vorgesehen ist, die als eine den Totpunkt in Abhängigkeit von dem erfassten Signal der Vorrichtung (10) verstellbare Steuervorrichtung (17) ausgebildet ist, und dass die Membranvakuumpumpe vor Inbetriebnahme der Pumpe, das heißt, vor einem Pumpvorgang als eine eine automatische Kalibrierfahrt durchführende Membranvakuumpumpe ausgebildet ist, wobei der Kolben (2) als ein mit gegenüber dem Pumpbetrieb reduzierter Kraft die Membran (3) in dem Membrankopf (5) oder gegen einen mechanischen Endpunkt der Membran (3) fahrender Kolben ausgebildet ist.
  8. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 7, wobei ein Schwingspulenantrieb wenigstens eine Spule und wenigstens einen der Spule zugeordneten Magneten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (7) als Stator und der Magnet (8) als Läufer ausgebildet sind.
  9. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 7 zur Förderung eines Gases mit einem mit dem Gas füllbaren Förderraum, mit einem mit einem Schwingspulenantrieb linear antreibbaren Kolben in einem Antriebsraum, mit einer Membran, die den Förderraum und den Antriebsraum trennt und zwischen Förderraum und Antriebsraum schwingend angeordnet ist, mit einem Membrankopf, der mit der Membran den Förderraum bildet, wobei der Kolben als ein die Membran in Bewegung versetzender und um eine vorbestimmte Wegstrecke bewegbarer Kolben ausgebildet ist, wobei der Schwingspulenantrieb wenigstens eine Spule und wenigstens einen der Spule zugeordneten Magneten aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (7) als Stator und der Magnet (8) als Läufer ausgebildet sind.
  10. Membranvakuumpumpe nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator mit einem Gehäuse (12) temperaturleitend verbunden ist, und dass an dem Gehäuse (12) Kühlrippen (16) angeordnet sind.
  11. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Klopfsensor vorgesehen ist, und dass die Steuervorrichtung (17) als eine aufgrund eines Signales des Klopfsensors den Totpunkt verstellende Steuervorrichtung (17) ausgebildet ist, und/oder dass die Steuereinrichtung (17) als eine den Totpunkt des Kolbens (2) lediglich während einer Kalibrierfahrt verstellende Steuereinrichtung (2) ausgebildet ist, und/oder dass die Vorrichtung (10) zur Erfassung eines Totpunktes und/oder einer Position des Kolbens (2) als Hallsensor ausgebildet ist, und/oder dass die Vorrichtung (10) zur Erfassung eines Totpunktes und/oder einer Position des Kolbens (2) als inkrementaler Hallsensor ausgebildet ist.
  12. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranvakuumpumpe (1, 21) als einköpfige, zweiköpfige oder mehrköpfige Membranvakuumpumpe (1, 21) ausgebildet ist, insbesondere dass der Antriebsraum (15) gegen Atmosphärendruck abgedichtet ausgebildet ist.
  13. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsraum (15) als ausgepumpter Antriebsraum (15) ausgebildet ist.
  14. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückstellung des Kolbens (2) und der Membran (3, 4) wenigstens eine Feder (11) im Membrankopf (5, 6) und/oder im Linearantrieb vorgesehen ist.
  15. Membranvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranvakuumpumpe (1, 21) wenigstens ein Einlassventil (18) und wenigstens ein Auslassventil (19) aufweist, und dass die Ventile (18, 19) als Zungenventile und/oder Kugelventile und/oder Scheibenventile ausgebildet sind.
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