IT201800003152A1

IT201800003152A1 - METHOD FOR THE OPERATION OF A VACUUM PUMPING SYSTEM AND VACUUM PUMPING SYSTEM SUITABLE FOR THE IMPLEMENTATION OF THIS METHOD

Info

Publication number: IT201800003152A1
Application number: IT102018000003152A
Authority: IT
Inventors: Andrea Bertallot; Roberto Carboneri; Palma Giuseppe De; Andrea Lepore
Original assignee: Agilent Tech Inc A Delaware Corporation
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2019-08-28
Also published as: WO2019166883A1

Description

METODO PER IL FUNZIONAMENTO DI UN SISTEMA DI POMPAGGIO METHOD FOR THE OPERATION OF A PUMPING SYSTEM

PER VUOTO E SISTEMA DI POMPAGGIO PER VUOTO FOR VACUUM AND VACUUM PUMPING SYSTEM

ATTO AD IMPLEMENTARE DETTO METODO ACT TO IMPLEMENT THIS METHOD

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Settore Tecnico dell’Invenzione Technical Sector of the Invention

La presente invenzione di riferisce ad un metodo per il funzionamento di un sistema di pompaggio per vuoto che comprende una pompa da vuoto, un motore per azionare detta pompa da vuoto ed un serbatoio di olio collegato a detta pompa da vuoto per fornire olio come fluido refrigerante e/o lubrificante. The present invention relates to a method for operating a vacuum pumping system which comprises a vacuum pump, a motor to drive said vacuum pump and an oil tank connected to said vacuum pump to supply oil as a refrigerant fluid. and / or lubricant.

Più in particolare, la presente invenzione si riferisca al funzionamento di un siffatto sistema di pompaggio per vuoto all’avvio a freddo. More specifically, the present invention refers to the operation of such a vacuum pumping system on cold start.

La presente invenzione si riferisca anche ad un sistema di pompaggio per vuoto che è particolarmente adatto per l’implementazione del metodo suddetto. The present invention also refers to a vacuum pumping system which is particularly suitable for the implementation of the aforementioned method.

Arte Nota Note Art

Pompe da vuoto sono utilizzate per ottenere condizioni di vuoto, cioè per evacuare una camera (cosiddetta “camera da vuoto”) per realizzare condizioni di pressione subatmosferica in detta camera. Molti diversi tipi di pompe da vuoto note – con differenti strutture e principi di funzionamento – sono noti e ogni volta una pompa da vuoto specifica può essere selezionata secondo le necessità di una specifica applicazione, segnatamente secondo il grado di vuoto che deve essere raggiunto nella corrispondente camera da vuoto. Vacuum pumps are used to obtain vacuum conditions, ie to evacuate a chamber (so-called "vacuum chamber") to achieve conditions of subatmospheric pressure in said chamber. Many different types of known vacuum pumps - with different structures and operating principles - are known and each time a specific vacuum pump can be selected according to the needs of a specific application, in particular according to the degree of vacuum to be reached in the corresponding vacuum chamber.

In generale, una pompa da vuoto comprende un involucro di pompa, in cui sono previsti uno o più ingressi di pompa ed una o più uscite di pompa, ed elementi pompanti, disposti in detto involucro di pompa e configurati per pompare un gas da detto/i ingresso/i di pompa a detta/e uscita/e di pompa: collegando l’ingresso / gli ingressi di pompa alla camera da vuoto, la pompa da vuoto consente al gas nella camera da vuoto di essere evacuato, creando così condizioni di vuoto in detta camera. In general, a vacuum pump comprises a pump casing, in which one or more pump inlets and one or more pump outlets are provided, and pumping elements, arranged in said pump casing and configured to pump a gas from said / the pump inlet (s) to said pump outlet (s): by connecting the pump inlet (s) to the vacuum chamber, the vacuum pump allows the gas in the vacuum chamber to be evacuated, thus creating vacuum conditions in said room.

Più specificamente, sono noti molti diversi tipi di pompe da vuoto in cui gli elementi pompanti comprendono uno statore stazionario ed un rotore girevole, che cooperano tra loro per pompare il gas dall’ingresso / dagli ingressi di pompa alla/e uscita/e di pompa. In dette pompe da vuoto, il rotore è generalmente montato su un albero di rotazione che è azionato da un motore, in particolare da un motore elettrico. More specifically, many different types of vacuum pumps are known in which the pumping elements comprise a stationary stator and a rotating rotor, which cooperate with each other to pump gas from the pump inlet (s) to the pump outlet (s). . In said vacuum pumps, the rotor is generally mounted on a rotation shaft which is driven by a motor, in particular by an electric motor.

Ancora più specificamente, sono noti sistemi di pompaggio per vuoto in cui la pompa da vuoto è collegata ad un serbatoio di olio, cosicché olio può essere trasferito dal serbatoio di olio alla pompa da vuoto per agire come fluido refrigerante e lubrificante. Even more specifically, vacuum pumping systems are known in which the vacuum pump is connected to an oil reservoir, so that oil can be transferred from the oil reservoir to the vacuum pump to act as a coolant and lubricant.

A titolo di esempio, un sistema di pompaggio per vuoto di questo tipo è schematicamente illustrato nelle Figure 1 e 2. By way of example, a vacuum pumping system of this type is schematically illustrated in Figures 1 and 2.

Nell’esempio illustrato nelle Figure 1 e 2, il sistema di pompaggio per vuoto 150 comprende una pompa da vuoto rotativa a palette 110; le pompe da vuoto rotative a palette sono solitamente usate per raggiungere un basso grado di vuoto, cioè in un intervallo di pressione dalla pressione atmosferica a circa 10<-1 >Pa. In the example shown in Figures 1 and 2, the vacuum pumping system 150 comprises a rotary vane vacuum pump 110; Rotary vane vacuum pumps are usually used to achieve a low degree of vacuum, i.e. in a pressure range from atmospheric pressure to about 10 <-1> Pa.

Come mostrato nelle Figure 1 e 2, una pompa da vuoto rotativa a palette 110 tradizionale comprende in generale un involucro esterno 112, che accoglie un involucro interno 114 all’interno del quale è definito uno statore che circonda e definisce una camera di pompaggio 116 cilindrica. La camera di pompaggio 116 alloggia un rotore cilindrico 118, che è collocato in modo eccentrico rispetto all’asse della camera di pompaggio 116; una o più palette radiali 120 mobili radialmente (due nell’esempio illustrato in Figura 2) sono montate su detto rotore 118 e mantenute contro la parete della camera di pompaggio 116 per mezzo di molle 122. As shown in Figures 1 and 2, a conventional rotary vane vacuum pump 110 generally comprises an outer casing 112, which accommodates an inner casing 114 within which a stator is defined which surrounds and defines a cylindrical pumping chamber 116 . The pumping chamber 116 houses a cylindrical rotor 118, which is placed eccentrically with respect to the axis of the pumping chamber 116; one or more radial vanes 120 radially movable (two in the example shown in Figure 2) are mounted on said rotor 118 and kept against the wall of the pumping chamber 116 by means of springs 122.

Durante il funzionamento della pompa da vuoto 110, gas è aspirato da una camera da vuoto attraverso una porta di ingresso 124 della pompa e passa, attraverso un condotto di aspirazione 126, nella camera di pompaggio 116, dove è spinto e quindi compresso dalle palette 120, e poi è scaricato attraverso un condotto di scarico 128 che termina con una corrispondente porta di uscita 130. During the operation of the vacuum pump 110, gas is sucked from a vacuum chamber through an inlet port 124 of the pump and passes, through a suction duct 126, into the pumping chamber 116, where it is pushed and then compressed by the vanes 120 , and then it is discharged through an exhaust duct 128 which ends with a corresponding outlet port 130.

Una quantità adeguata di olio è introdotta da un serbatoio di olio (non illustrato) nell’involucro esterno 112 per agire come fluido refrigerante e lubrificante. Nell’esempio illustrato in Figura 2, ad esempio, l’involucro interno 114 è immerso in un bagno d’olio 132. An adequate amount of oil is introduced from an oil tank (not shown) into the external casing 112 to act as a coolant and lubricant. In the example shown in Figure 2, for example, the internal casing 114 is immersed in an oil bath 132.

Per azionare il rotore 118 della pompa da vuoto, il sistema di pompaggio per vuoto 150 comprende inoltre un motore 140 e il rotore della pompa 118 è montato su un albero di rotazione che è azionato da detto motore. To drive the vacuum pump rotor 118, the vacuum pump system 150 further comprises a motor 140 and the pump rotor 118 is mounted on a rotation shaft which is driven by said motor.

In generale, il motore 140 è un motore elettrico comprendente uno statore stazionario ed un rotore girevole che cooperano tra loro, ed un albero di uscita collegato al rotore del motore, che è collegato all’albero di rotazione del rotore della pompa o integrale ad esso per azionare in rotazione detto rotore della pompa. In general, the motor 140 is an electric motor comprising a stationary stator and a rotating rotor which cooperate with each other, and an output shaft connected to the motor rotor, which is connected to the rotation shaft of the pump rotor or integral thereto. to rotate said pump rotor.

Un sistema di pompaggio per vuoto come illustrato nelle Figure 1 e 2 è illustrato, ad esempio, in EP 1591 663 a nome della stessa Richiedente. A vacuum pumping system as illustrated in Figures 1 and 2 is illustrated, for example, in EP 1591 663 in the name of the same Applicant.

Un inconveniente principale dei sistemi di pompaggio per vuoto del tipo sopra descritto è che all’avvio a freddo (cioè quando la pompa da vuoto non è ancora in funzione e la temperature dell’olio nel serbatoio di olio è al di sotto di un valore dato) è richiesta una coppia elevata per azionare in rotazione il rotore della pompa. A major drawback of vacuum pumping systems of the type described above is that on cold start (i.e. when the vacuum pump is not yet running and the oil temperature in the oil tank is below a given value ) a high torque is required to rotate the pump rotor.

Questo è principalmente dovuto alla viscosità dell’olio, che è fortemente dipendente dalla temperatura ed è molto elevata a bassa temperatura. This is mainly due to the viscosity of the oil, which is highly dependent on temperature and is very high at low temperatures.

È pertanto evidente che questo inconveniente è particolarmente penalizzante in applicazioni in cui la temperature ambiente è bassa. It is therefore evident that this drawback is particularly penalizing in applications in which the ambient temperature is low.

Al fine di fornire la coppia richiesta all’avvio a freddo, il motore del sistema di pompaggio per vuoto deve essere sovradimensionato rispetto ai requisiti del sistema di pompaggio per vuoto quando funziona alla velocità nominale. In order to provide the torque required at cold start, the motor of the vacuum pumping system must be oversized compared to the requirements of the vacuum pumping system when running at rated speed.

Questo influenza negativamente I costi di produzione del sistema di pompaggio per vuoto, come anche il suo ingombro complessivo, che rappresenta un inconveniente penalizzante durante il trasporto del sistema di pompaggio per vuoto e la sua installazione, specialmente in quelle applicazioni in cui è disponibile poco spazio. This negatively affects the production costs of the vacuum pumping system, as well as its overall dimensions, which represents a penalizing inconvenience during the transport of the vacuum pumping system and its installation, especially in those applications where little space is available. .

È pertanto uno scopo della presente invenzione quello di superare i summenzionati inconvenienti della tecnica nota, fornendo un metodo per il funzionamento di un sistema di pompaggio per vuoto che consenta di evitare la necessità di un motore sovradimensionato. It is therefore an object of the present invention to overcome the aforementioned drawbacks of the prior art by providing a method for operating a vacuum pumping system which allows to avoid the need for an oversized motor.

È un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di pompaggio per vuoto che sia particolarmente adatto per implementare detto metodo. It is a further object of the present invention to provide a vacuum pumping system which is particularly suitable for implementing said method.

Questi ed altri scopi sono raggiunti da un metodo per il funzionamento di un sistema di pompaggio per vuoto e da un sistema di pompaggio per vuoto come rivendicati nelle unite rivendicazioni. These and other objects are achieved by a method for operating a vacuum pumping system and by a vacuum pumping system as claimed in the appended claims.

Esposizione Sintetica dell’Invenzione Summary of the Invention

Secondo forme di realizzazione dell’invenzione, è fornito un metodo per il funzionamento di un sistema di pompaggio per vuoto che comprende una pompa da vuoto, comprendente uno statore della pompa ed un rotore della pompa che cooperano tra loro per pompare un gas, un motore elettrico, comprendente uno statore del motore ed un rotore del motore e configurato per azionare in rotazione detto rotore della pompa, ed un serbatoio di olio, collegato a detta pompa da vuoto per fornire olio che agisce come fluido refrigerante e/o lubrificante. According to embodiments of the invention, there is provided a method for operating a vacuum pumping system which comprises a vacuum pump, comprising a pump stator and a pump rotor cooperating with each other to pump a gas, a motor electric, comprising a motor stator and a motor rotor and configured to rotate said pump rotor, and an oil reservoir, connected to said vacuum pump to supply oil which acts as a coolant and / or lubricant.

Prima di avviare la pompa (cioè prima che il rotore della pompa inizi a ruotare), il metodo secondo forme di realizzazione dell’invenzione prevede di alimentare potenza allo statore del motore mentre il rotore del motore è mantenuto stazionario (cioè il rotore del motore non ruota) e la potenza alimentata allo statore del motore è utilizzata per scaldare lo statore del motore. Before starting the pump (i.e. before the pump rotor begins to rotate), the method according to embodiments of the invention provides for supplying power to the stator of the motor while the rotor of the motor is kept stationary (i.e. the rotor of the motor is not wheel) and the power supplied to the motor stator is used to heat the motor stator.

Configurazioni di azionamento specifiche potrebbero essere utilizzate per mantenere il rotore del motore stazionario mentre gli avvolgimenti dello statore del motore sono energizzati. A titolo di esempio non limitativo, è possibile prevedere di frenare l’azionamento del rotore del motore. Specific drive configurations could be used to keep the motor rotor stationary while the motor stator windings are energized. By way of non-limiting example, it is possible to provide for braking the drive of the motor rotor.

Secondo forme di realizzazione dell’invenzione, prima di avviare la pompa, è previsto di verificare se una prima condizione predeterminata è soddisfatta. Ad esempio, questa condizione predeterminata può essere collegata alla temperature dell’olio nel serbatoio di olio, che deve essere superiore ad una soglia minima predeterminata. According to embodiments of the invention, before starting the pump, it is planned to check whether a first predetermined condition is satisfied. For example, this predetermined condition can be linked to the temperature of the oil in the oil tank, which must be higher than a predetermined minimum threshold.

Se la suddetta soglia predeterminata non è rispettata, potenza può essere alimentata allo statore del motore mentre detto rotore del motore è mantenuto stazionario, la potenza alimentata a detto statore del motore può essere utilizzata per scaldare detto statore del motore e questo calore può essere trasferito da detto statore del motore a detto olio, incrementando così la temperatura dell’olio e riducendo corrispondentemente la sua viscosità. If the aforementioned predetermined threshold is not respected, power can be supplied to the motor stator while said motor rotor is kept stationary, the power supplied to said motor stator can be used to heat said motor stator and this heat can be transferred by said engine stator to said oil, thus increasing the oil temperature and correspondingly reducing its viscosity.

Secondo forme di realizzazione dell’invenzione, il rotore del motore è mantenuto stazionario mentre potenza è alimentata allo statore del motore fino a che una seconda condizione predeterminata è soddisfatta. Ad esempio, questa seconda condizione predeterminata può essere collegata alla temperatura dell’olio nel serbatoio di olio, alla temperatura dello statore del motore, o a qualunque altro parametro rilevante. According to embodiments of the invention, the rotor of the motor is kept stationary while power is fed to the stator of the motor until a second predetermined condition is satisfied. For example, this second predetermined condition can be related to the temperature of the oil in the oil tank, the temperature of the engine stator, or any other relevant parameter.

Una volta che detta seconda condizione predeterminata è soddisfatta, il rotore del motore inizia a ruotare. Once said second predetermined condition is satisfied, the rotor of the motor begins to rotate.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, lo statore del motore comprende avvolgimenti e la potenza alimentata allo statore del motore energizza gli avvolgimenti dello statore del motore. According to a preferred embodiment of the invention, the motor stator comprises windings and the power fed to the motor stator energizes the motor stator windings.

Il calore può essere trasferito dallo statore del motore all’olio e la temperature dell’olio può essere innalzata prima che la pompa da vuoto sia avviata. The heat can be transferred from the engine stator to the oil and the oil temperature can be raised before the vacuum pump is started.

Vantaggiosamente, quando il rotore del motore inizia a ruotare e ad azionare in rotazione il rotore della pompa, la viscosità dell’olio è diminuita e la coppia richiesta è stata ridotta. Questo vantaggio è particolarmente importante in quelle applicazioni in cui la temperatura ambiente è bassa. Advantageously, when the motor rotor begins to rotate and rotate the pump rotor, the viscosity of the oil has decreased and the required torque has been reduced. This advantage is particularly important in those applications where the ambient temperature is low.

Dal momento che un motore sovradimensionato rispetto ai requisiti del sistema di pompaggio per vuoto quando funziona alla velocità nominale non è più richiesto per l’avvio a freddo del sistema di pompaggio per vuoto, può essere impiegato un motore progettato per azionare la pompa da vuoto a condizioni nominali. Since a motor that is oversized to the requirements of the vacuum pumping system when running at rated speed is no longer required for the cold start of the vacuum pumping system, a motor designed to drive the vacuum pump can be employed at nominal conditions.

Dal momento che un motore sovradimensionato rispetto ai requisiti del sistema di pompaggio per vuoto quando funziona alla velocità nominale non è più richiesto, l’ingombro complessivo del sistema di pompaggio per vuoto può essere ridotto, il che rappresenta un vantaggio notevole durante il trasporto del sistema di pompaggio per vuoto e la sua installazione, specialmente in quelle applicazioni in cui è disponibile poco spazio. I costi di produzione del sistema di pompaggio per vuoto possono anche essere ridotti. Ulteriori vantaggi possono essere raggiunti da forme di realizzazione dell’invenzione. Una riduzione del tempo della rampa di avvio per portare il rotore della pompa dall’avvio a freddo alla velocità nominale può essere ottenuta. Since a motor that is oversized to the requirements of the vacuum pumping system when running at rated speed is no longer required, the overall footprint of the vacuum pumping system can be reduced, which is a significant advantage when transporting the system. pumping system and its installation, especially in those applications where little space is available. The manufacturing costs of the vacuum pumping system can also be reduced. Further advantages can be achieved by embodiments of the invention. A reduction in the start ramp time to bring the pump rotor from cold start to rated speed can be achieved.

La presenza di qualsiasi elemento di riscaldamento esterno per scaldare l’olio nel serbatoio di olio può essere evitata, il che comporta una riduzione nei costi di produzione del sistema di pompaggio per vuoto, come anche della sua complessità. The presence of any external heating element to heat the oil in the oil tank can be avoided, which leads to a reduction in the production costs of the vacuum pumping system, as well as its complexity.

Il riscaldamento degli avvolgimenti dello statore del motore può essere misurato e controllato utilizzando algoritmi appropriati, preferibilmente senza la necessità di elettronica specifica supplementare. The heating of the motor stator windings can be measured and controlled using appropriate algorithms, preferably without the need for additional specific electronics.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, quando la pompa da vuoto non è in funzione la pressione nella camera che deve essere evacuate può essere misurata misurando variazioni nella resistenza elettrica degli avvolgimenti dello statore del motore (o di altri avvolgimenti previsti nel sistema di pompaggio per vuoto), evitando così preferibilmente la necessità di misuratori di pressione dedicati. According to a preferred embodiment of the invention, when the vacuum pump is not in operation, the pressure in the chamber to be evacuated can be measured by measuring variations in the electrical resistance of the windings of the stator of the motor (or of other windings provided in the vacuum pumping), thus preferably avoiding the need for dedicated pressure gauges.

La misurazione del livello di vuoto attraverso variazioni della resistenza elettrica degli avvolgimenti dello statore del motore può essere ottenuta utilizzando algoritmi appropriati, preferibilmente senza la necessità di elettronica specifica supplementare. Sebbene il calore possa essere trasferito dallo statore del motore all’olio mediante qualsiasi fenomeno di trasmissione termica, secondo una forma preferita di realizzazione dell’invenzione, il calore è trasferito dallo statore del motore all’olio per conduzione termica. Measurement of the vacuum level through changes in the electrical resistance of the motor stator windings can be achieved using appropriate algorithms, preferably without the need for additional specific electronics. Although heat can be transferred from the engine stator to the oil by any thermal transmission phenomenon, according to a preferred embodiment of the invention, the heat is transferred from the engine stator to the oil by thermal conduction.

Sebbene il metodo secondo l’invenzione possa essere implementato in una ampia gamma di sistemi di pompaggio per vuoto con diverse strutture e configurazioni, la presente invenzione fornisce anche forme di realizzazione di un sistema di pompaggio per vuoto che è particolarmente adatto per l’implementazione del metodo secondo l’invenzione. In forme di realizzazione del sistema di pompaggio secondo l’invenzione, sono previsti uno o più conduttori termici che collegano lo statore del motore al serbatoio di olio. Although the method according to the invention can be implemented in a wide range of vacuum pumping systems with different structures and configurations, the present invention also provides embodiments of a vacuum pumping system that is particularly suitable for the implementation of the method according to the invention. In embodiments of the pumping system according to the invention, one or more thermal conductors are provided that connect the stator of the engine to the oil tank.

In una forma di realizzazione preferita del sistema di pompaggio per vuoto secondo l’invenzione, i suddetti conduttori termici possono comprendere uno o più tubi che sono realizzati in un materiale con una elevata conduttività termica e che collegano lo statore del motore al serbatoio di olio e alla pompa da vuoto. In a preferred embodiment of the vacuum pumping system according to the invention, the aforementioned thermal conductors can comprise one or more tubes which are made of a material with a high thermal conductivity and which connect the stator of the engine to the oil tank and to the vacuum pump.

Secondo la suddetta forma di realizzazione preferita dell’invenzione, all’avvio a freddo della pompa da vuoto, detti tubi sono utilizzati per trasferire calore dallo statore del motore all’olio nel serbatoio di olio. Per contro, durante il normale funzionamento della pompa da vuoto, detti tubi possono essere utilizzati per trasferire olio dal serbatoio di olio alla camera di pompaggio della pompa da vuoto, dove l’olio agisce come un fluido refrigerante e lubrificante. According to the aforementioned preferred embodiment of the invention, upon cold start of the vacuum pump, said pipes are used to transfer heat from the engine stator to the oil in the oil tank. On the other hand, during normal operation of the vacuum pump, said pipes can be used to transfer oil from the oil tank to the pumping chamber of the vacuum pump, where the oil acts as a coolant and lubricant.

In una forma di realizzazione particolarmente preferita del sistema di pompaggio per vuoto secondo l’invenzione, lo statore del motore è accolto all’interno della camera di pompaggio della pompa da vuoto che alloggia lo statore della pompa ed il rotore della pompa e I suddetti conduttori termici comprendono uno o più tubi che sono realizzati in un materiale con una elevata conduttività termica e che collegano lo statore del motore al serbatoio di olio. In a particularly preferred embodiment of the vacuum pumping system according to the invention, the stator of the motor is received inside the pumping chamber of the vacuum pump which houses the pump stator and the pump rotor and the aforementioned conductors thermals comprise one or more tubes which are made of a material with a high thermal conductivity and which connect the stator of the engine to the oil reservoir.

Secondo la suddetta forma di realizzazione particolarmente preferita del sistema di pompaggio per vuoto secondo l’invenzione, il rotore della pompa è preferibilmente realizzato come un corpo cavo comprendente una cavità e il motore è accolto all’interno del rotore della pompa, il rotore del motore essendo fissato alla o integrale con la superficie interna della cavità prevista nel rotore della pompa e lo statore del motore essendo collocato all’interno di detta cavità. According to the aforementioned particularly preferred embodiment of the vacuum pumping system according to the invention, the pump rotor is preferably made as a hollow body comprising a cavity and the motor is received inside the pump rotor, the motor rotor being fixed to or integral with the inner surface of the cavity provided in the pump rotor and the motor stator being located within said cavity.

La suddetta forma di realizzazione particolarmente preferita del sistema di pompaggio per vuoto secondo l’invenzione fornisce una configurazione molto compatta, che consente di ottimizzare il trasferimento termico fra lo statore del motore e il serbatoio di olio. The aforementioned particularly preferred embodiment of the vacuum pumping system according to the invention provides a very compact configuration, which allows to optimize the heat transfer between the engine stator and the oil tank.

In forme di realizzazione del sistema di pompaggio per vuoto secondo l’invenzione, detto sistema di pompaggio per vuoto sarà provvisto di una unità di controllo programmata per realizzare il metodo secondo una qualsiasi forma di realizzazione dell’invenzione. In embodiments of the vacuum pumping system according to the invention, said vacuum pumping system will be provided with a control unit programmed to carry out the method according to any embodiment of the invention.

L’invenzione può essere implementata in un qualsiasi sistema di pompaggio per vuoto comprendente una pompa da vuoto, comprendente uno statore della pompa ed un rotore della pompa che cooperano tra loro per pompare un gas, un motore elettrico, comprendente uno statore del motore ed un rotore del motore e configurato per azionare in rotazione detto rotore della pompa, ed un serbatoio di olio, collegato a detta pompa da vuoto per fornire olio che agisce come fluido refrigerante e/o lubrificante. The invention can be implemented in any vacuum pumping system comprising a vacuum pump, comprising a pump stator and a pump rotor cooperating with each other to pump a gas, an electric motor, comprising a motor stator and a motor rotor is configured to rotate said pump rotor, and an oil reservoir, connected to said vacuum pump to supply oil which acts as a coolant and / or lubricant.

Più in particolare, l’invenzione può essere implementata in un sistema di pompaggio per vuoto comprendente una pompa da vuoto rotativa a palette. More specifically, the invention can be implemented in a vacuum pumping system comprising a rotary vane vacuum pump.

Breve Descrizione dei Disegni Brief Description of the Drawings

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, data a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui: Further features and advantages of the present invention will become more evident from the detailed description of a preferred embodiment of the invention, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

- Figura 1 è una vista schematica in prospettiva di un sistema di pompaggio per vuoto secondo la tecnica nota; Figure 1 is a schematic perspective view of a vacuum pumping system according to the known art;

- Figura 2 è una vista schematica in sezione trasversale della pompa da vuoto del sistema di pompaggio per vuoto di Figura 1; Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the vacuum pump of the vacuum pumping system of Figure 1;

- Figura 3 è un diagramma a blocchi che illustra schematicamente le fasi principali del metodo secondo la presente invenzione; Figure 3 is a block diagram which schematically illustrates the main steps of the method according to the present invention;

- Figura 4 è una vista schematica in sezione longitudinale di un sistema di pompaggio per vuoto che non fa parte della presente invenzione e che è particolarmente adatto per l’implementazione del metodo secondo l’invenzione; - Figura 5 è una vista schematica in sezione longitudinale di un sistema di pompaggio per vuoto secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, che è particolarmente adatto per l’implementazione del metodo secondo l’invenzione; - Figure 4 is a schematic view in longitudinal section of a vacuum pumping system which is not part of the present invention and which is particularly suitable for the implementation of the method according to the invention; - Figure 5 is a schematic view in longitudinal section of a vacuum pumping system according to a preferred embodiment of the present invention, which is particularly suitable for the implementation of the method according to the invention;

- Figura 6 è una vista schematica in sezione trasversale del sistema di pompaggio per vuoto di Figura 5. Figure 6 is a schematic cross-sectional view of the vacuum pumping system of Figure 5.

Descrizione Dettagliata di una Forma di Realizzazione Preferita dell’Invenzione Nel seguito, una forma di realizzazione preferita dell’invenzione sarà descritta in dettaglio con riferimento a titolo di esempio non limitativo ad un sistema di pompaggio per vuoto comprendente una pompa di vuoto rotativa a palette. In ogni caso, occorre notare che la presente invenzione potrebbe anche essere applicata a sistemi di pompaggio per vuoto comprendenti un diverso tipo di pompa da vuoto. Detailed Description of a Preferred Embodiment of the Invention Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference by way of non-limiting example to a vacuum pumping system comprising a rotary vane vacuum pump. In any case, it should be noted that the present invention could also be applied to vacuum pumping systems comprising a different type of vacuum pump.

Figura 3 illustra un metodo per il funzionamento di un sistema di pompaggio per vuoto comprendente una pompa da vuoto, quale una pompa da vuoto rotativa a palette, la quale comprende un involucro della pompa, nel quale sono previsti un ingress della pompa ed un’uscita della pompa e che accoglie uno statore della pompa stazionario ed un rotore della pompa girevole che cooperano tra loro per pompare un gas da detto ingresso della pompa a detta uscita della pompa, un motore elettrico, che comprende uno statore del motore ed un rotore del motore che cooperano tra loro per azionare in rotazione detto rotore della pompa, ed un serbatoio di olio, che è collegato alla pompa da vuoto cosicché olio può essere fornito alla pompa da vuoto per agire come fluido refrigerante e lubrificante. Figure 3 illustrates a method for operating a vacuum pumping system comprising a vacuum pump, such as a rotary vane vacuum pump, which comprises a pump housing, in which a pump inlet and an outlet are provided. of the pump and accommodating a stationary pump stator and a revolving pump rotor cooperating with each other to pump a gas from said pump inlet to said pump outlet, an electric motor, which includes a motor stator and a motor rotor which cooperate with each other to rotate said pump rotor, and an oil reservoir, which is connected to the vacuum pump so that oil can be supplied to the vacuum pump to act as a coolant and lubricant.

Quando detto sistema di pompaggio per vuoto deve essere avviata e la temperatura dell’olio nel serbatoio di olio è al di sotto di un valore dato, si parla del cosiddetto “avvio a freddo” del sistema di pompaggio per vuoto. Ad esempio, quando il sistema di pompaggio per vuoto deve essere avviato e la temperatura dell’olio nel serbatoio di olio è a temperatura ambiente, si parla di “avvio a freddo” del sistema di pompaggio per vuoto. L’“avvio a freddo” del sistema di pompaggio per vuoto richiede una coppia notevolmente elevata a causa della viscosità dell’olio a bassa temperatura. When said vacuum pumping system must be started and the oil temperature in the oil tank is below a given value, we speak of the so-called "cold start" of the vacuum pumping system. For example, when the vacuum pumping system has to be started and the oil temperature in the oil tank is at room temperature, this is called a "cold start" of the vacuum pumping system. The "cold start" of the vacuum pumping system requires a remarkably high torque due to the low temperature oil viscosity.

Una prima condizione deve essere rispettata (fase 100) per avviare la pompa senza adottare misure speciali. A first condition must be met (step 100) to start the pump without taking special measures.

Ad esempio, la temperature dell’olio nel serbatoio di olio deve essere uguale o superiore ad una soglia prefissata. A titolo di esempio non limitativo, la temperatura dell’olio nel serbatoio di olio deve essere uguale o superiore a 12°C. For example, the oil temperature in the oil tank must be equal to or higher than a predetermined threshold. By way of non-limiting example, the oil temperature in the oil tank must be equal to or higher than 12 ° C.

Se detta prima condizione non è soddisfatta, prima di avviare la pompa il metodo secondo forme di realizzazione dell’invenzione prevede una fase in cui gli avvolgimenti dello statore del motore sono energizzate alimentando potenza allo statore del motore mentre il rotore del motore ( e di conseguenza il rotore della pompa) è mantenuto stazionario (fase 200). If said first condition is not satisfied, before starting the pump the method according to embodiments of the invention provides a phase in which the windings of the stator of the motor are energized by feeding power to the stator of the motor while the rotor of the motor (and consequently the pump rotor) is kept stationary (step 200).

Durante questa fase 200, la potenza alimentata allo statore del motore non è utilizzata per azionare in rotazione il rotore del motore; invece, essa è dissipata come calore, scaldando così lo statore del motore e portando ad un aumento della sua temperatura (fase 300). During this phase 200, the power supplied to the stator of the motor is not used to drive the rotor of the motor in rotation; instead, it is dissipated as heat, thus heating the motor stator and leading to an increase in its temperature (phase 300).

Questo calore può essere trasferito dallo statore del motore all’olio, ottenendo così un aumento della temperatura dell’olio ed una corrispondente riduzione della sua viscosità (fase 400). This heat can be transferred from the engine stator to the oil, thus obtaining an increase in the oil temperature and a corresponding reduction in its viscosity (phase 400).

L’alimentazione della potenza agli avvolgimenti dello statore del motore mentre il rotore del motore è mantenuto stazionario (fase 200) è continuata fino a che una seconda condizione predeterminata è soddisfatta (fase 500). The power supply to the motor stator windings while the motor rotor is kept stationary (phase 200) is continued until a second predetermined condition is satisfied (phase 500).

Questa seconda condizione può essere scelta, ad esempio, fra le seguenti: This second condition can be chosen, for example, from the following:

- la durata della fase 200 summenzionata raggiunge un valore predeterminato (a titolo di esempio non limitativo, detto valore predeterminato per la durata della summenzionata fase 200 potrebbe essere scelto fra 10 e 20 minuti); - the duration of the aforementioned phase 200 reaches a predetermined value (by way of non-limiting example, said predetermined value for the duration of the aforementioned phase 200 could be selected between 10 and 20 minutes);

- la temperature dello statore del motore raggiunge un valore predeterminato (a titolo di esempio non limitativo, detto valore predeterminato per la temperatura dello statore del motore, misurata in corrispondenza degli avvolgimenti dello statore del motore, potrebbe essere imposto fra 80 e 100 °C); - the motor stator temperature reaches a predetermined value (by way of non-limiting example, said predetermined value for the motor stator temperature, measured at the motor stator windings, could be set between 80 and 100 ° C) ;

- la temperature dell’olio nel serbatoio di olio raggiunge un valore predeterminato (a titolo di esempio non limitativo, detto valore predeterminato per la temperatura dell’olio nel serbatoio di olio potrebbe essere imposto uguale o superiore a 12°). Una combinazione delle suddette o alter condizioni potrebbe anche essere prevista. - the oil temperature in the oil tank reaches a predetermined value (by way of non-limiting example, said predetermined value for the oil temperature in the oil tank could be set equal to or greater than 12 °). A combination of the above or other conditions could also be envisaged.

Sarà evidente all’esperto del settore che i valori numerici sopra indicate con riferimento alle condizioni esemplificative da soddisfare sono dati unicamente a titolo di esempio, e che gli effettivi valori numerici saranno scelti ogni volta tenendo in considerazione diversi fattori, quali la temperatura della pompa, le dimensioni della pompa, la temperatura ambiente, il tipo di olio, e così via. It will be evident to the skilled in the art that the numerical values indicated above with reference to the exemplary conditions to be satisfied are given only by way of example, and that the actual numerical values will be chosen each time taking into consideration various factors, such as the temperature of the pump, the size of the pump, the ambient temperature, the type of oil, and so on.

Una volta che la suddetta seconda condizione è soddisfatta, la rotazione del rotore del motore è avviata, cosicché la pompa da vuoto è avviata, il rotore della pompa essendo azionato in rotazione dal rotore del motore (fase 600). Once the aforementioned second condition is satisfied, rotation of the motor rotor is started, so that the vacuum pump is started, the pump rotor being driven into rotation by the motor rotor (step 600).

Successivamente, la velocità di rotazione del rotore della pompa è progressivamente incrementata da zero al valore nominale (fase 700). Subsequently, the rotor speed of the pump rotor is progressively increased from zero to the nominal value (step 700).

Grazie a forme di realizzazione dell’invenzione, in caso di “avvio a freddo”, quando il rotore della pompa inizia a ruotare la temperatura dell’olio è più elevata della sua temperatura iniziale (ad esempio, la temperatura ambiente). Dal momento che la viscosità dell’olio dipende fortemente dalla sua temperatura, questo significa che la viscosità dell’olio quando il rotore della pompa inizia a ruotare può essere significativamente più bassa della viscosità dell’olio alla sua temperatura iniziale, cosicché la coppia richiesta per avviare il rotore della pompa in rotazione può essere significativamente ridotta. Thanks to embodiments of the invention, in the case of "cold start", when the pump rotor begins to rotate the oil temperature is higher than its initial temperature (for example, the ambient temperature). Since the viscosity of the oil is highly dependent on its temperature, this means that the viscosity of the oil when the pump rotor starts to rotate can be significantly lower than the viscosity of the oil at its initial temperature, so that the torque required for starting the pump rotor in rotation can be significantly reduced.

Corrispondentemente, a parità di specifiche tecniche della pompa da vuoto azionata, un motore che può essere, ad esempio, più piccolo, più leggero e/o più economico rispetto alle configurazioni della tecnica nota può essere utilizzato. Correspondingly, with the same technical specifications of the driven vacuum pump, a motor which can be, for example, smaller, lighter and / or cheaper than the prior art configurations can be used.

Vantaggiosamente, le specifiche tecniche del motore possono essere selezionate secondo le condizioni di funzionamento nominali della pompa da vuoto, senza necessità di un motore sovradimensionato all’avvio a freddo. Advantageously, the technical specifications of the motor can be selected according to the nominal operating conditions of the vacuum pump, without the need for an oversized motor on cold start.

Vantaggiosamente, un sistema di pompaggio per vuoto compatto, leggero ed economico può essere ottenuto. Advantageously, a compact, light and economical vacuum pumping system can be obtained.

Questo può essere ulteriormente migliorato da forme di realizzazione dell’invenzione in cui nessun dispositivo supplementare, dedicato per scaldare l’olio nel serbatoio di olio deve essere previsto. This can be further improved by embodiments of the invention in which no additional, dedicated device for heating the oil in the oil tank is to be provided.

Vantaggiosamente, grazie a forme di realizzazione dell’invenzione, il tempo richiesto per aumentare la velocità di rotazione del rotore della pompa da zero al valore nominale, cioè il cosiddetto “tempo di rampa di avvio” (fase 700), può essere ridotto rispetto alle soluzioni della tecnica nota. Advantageously, thanks to embodiments of the invention, the time required to increase the rotation speed of the pump rotor from zero to the nominal value, ie the so-called "start ramp time" (step 700), can be reduced with respect to solutions of the known art.

Sebbene in forme di realizzazione dell’invenzione il calore può essere trasferito dallo statore del motore al serbatoio di olio (fase 400) mediante qualsiasi fenomeno di trasmissione termica, incluso l’irraggiamento, secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione il calore è trasferito dallo statore del motore al serbatoio di olio per conduzione termica, aumentando così efficacemente la temperatura dell’olio senza sottoporre gli avvolgimenti dello statore del motore a temperature eccessive ed eccessivi carichi termici. Although in embodiments of the invention heat can be transferred from the engine stator to the oil tank (step 400) by any thermal transmission phenomenon, including radiation, according to a preferred embodiment of the invention the heat is transferred from the engine stator to the oil reservoir by thermal conduction, thus effectively increasing the oil temperature without subjecting the stator windings of the engine to excessive temperatures and excessive thermal loads.

Il metodo secondo forme di realizzazione dell’invenzione può essere implementato in un qualsiasi sistema di pompaggio per vuoto comprendente una pompa da vuoto, un motore elettrico per azionare detta pompa da vuoto ed un serbatoio di olio collegato a detta pompa da vuoto per fornire olio che agisce come fluido refrigerante e lubrificante, compresi sistemi di pompaggio per vuoto esistenti. Preferibilmente, il sistema di pompaggio per vuoto sarà provvisto di un’unità di controllo programmata per effettuare il metodo secondo qualsiasi forma di realizzazione dell’invenzione. The method according to embodiments of the invention can be implemented in any vacuum pumping system comprising a vacuum pump, an electric motor to drive said vacuum pump and an oil tank connected to said vacuum pump to supply oil which acts as a coolant and lubricant, including existing vacuum pump systems. Preferably, the vacuum pumping system will be provided with a control unit programmed to carry out the method according to any embodiment of the invention.

Il metodo secondo forme di realizzazione dell’invenzione è implementato con la massima efficacia in sistemi di pompaggio per vuoto che hanno una struttura che consente un efficace trasferimento di calore dallo statore del motore all’olio. The method according to embodiments of the invention is implemented with maximum effectiveness in vacuum pumping systems that have a structure that allows effective heat transfer from the engine stator to the oil.

Ad esempio, il metodo secondo l’invenzione potrebbe essere efficacemente implementato in un sistema di pompaggio per vuoto progettato secondo gli insegnamenti di US 2014/0363319 a nome della stessa Richiedente, come schematicamente illustrata in Figura 4. For example, the method according to the invention could be effectively implemented in a vacuum pumping system designed according to the teachings of US 2014/0363319 in the name of the same Applicant, as schematically illustrated in Figure 4.

Il sistema di pompaggio per vuoto 250 comprende una pompa da vuoto 210 comprendente un involucro esterno 212, nel quale sono definiti un ingresso della pompa 224 ed una uscita della pompa 230 e all’interno del quale sono disposti uno statore della pompa 214 ed un rotore della pompa 218 che cooperano tra loro per pompare un gas dall’ingresso della pompa all’uscita della pompa. The vacuum pumping system 250 comprises a vacuum pump 210 comprising an outer casing 212, in which an inlet of the pump 224 and an outlet of the pump 230 are defined and inside which a stator of the pump 214 and a rotor are arranged of pump 218 cooperating with each other to pump a gas from the pump inlet to the pump outlet.

L’involucro esterno 212 della pompa è riempita ocn una quantità di olio tale che lo statore della pompa 214 è immerse in un bagno d’olio che agisce come fluido refrigerante e lubrificante. The external casing 212 of the pump is filled with an amount of oil such that the stator of the pump 214 is immersed in an oil bath which acts as a coolant and lubricant.

Il sistema di pompaggio per vuoto è inoltre provvisto di un motore elettrico 240, che comprende uno statore del motore 242 ed un rotore del motore 244, che cooperano tra loro per azionare in rotazione il rotore della pompa 218. The vacuum pumping system is also provided with an electric motor 240, which comprises a stator of the motor 242 and a rotor of the motor 244, which cooperate with each other to drive the rotor of the pump 218 in rotation.

Il motore 240 è immerso in un serbatoio di olio 232 che è in comunicazione di fluido con l’involucro esterno 212 della pompa da vuoto 210. The 240 motor is immersed in an oil tank 232 which is in fluid communication with the external casing 212 of the vacuum pump 210.

È evidente che, dal momento che il motore è direttamente immerso nel serbatoio di olio, in un sistema di pompaggio per vuoto progettato secondo gli insegnamenti di US 2014/0363319 un trasferimento di calore efficace dallo statore del motore all’olio può essere ottenuto. It is evident that, since the engine is directly immersed in the oil tank, in a vacuum pumping system designed according to the teachings of US 2014/0363319 an effective heat transfer from the engine stator to the oil can be obtained.

La presente invenzione fornisce inoltre un sistema di pompaggio per vuoto che è particolarmente adatto per implementare il metodo secondo l’invenzione, una forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa del quale sarà descritta nel seguito con riferimento alle Figure 5 - 6. The present invention also provides a vacuum pumping system that is particularly suitable for implementing the method according to the invention, an exemplary and non-limiting embodiment of which will be described below with reference to Figures 5 - 6.

Il sistema di pompaggio per vuoto secondo l’invenzione comprende: The vacuum pumping system according to the invention includes:

- una pompa da vuoto, quale una pompa da vuoto rotativa a palette, che comprende un involucro della pompa, nel quale sono previsti un ingresso della pompa ed una uscita della pompa e che accoglie uno statore della pompa stazionario ed un rotore della pompa girevole che cooperano tra loro per pompare un gas dall’ingresso della pompa all’uscita della pompa; - a vacuum pump, such as a rotary vane vacuum pump, which comprises a pump casing, in which a pump inlet and a pump outlet are provided and which accommodates a stationary pump stator and a rotating pump rotor which cooperate with each other to pump a gas from the pump inlet to the pump outlet;

- un serbatoio di olio, che è collegato a detta pompa da vuoto per mezzo di un circuito dell’olio comprendente uno o più tubi per fornire olio da detto serbatoio di olio a detta pompa da vuoto; - an oil tank, which is connected to said vacuum pump by means of an oil circuit comprising one or more pipes to supply oil from said oil tank to said vacuum pump;

- un motore elettrico, che comprende uno statore del motore ed un rotore del motore che cooperano tra loro per azionare in rotazione il rotore della pompa, - an electric motor, which comprises a motor stator and a motor rotor which cooperate with each other to drive the pump rotor in rotation,

in cui sono previsti uno o più conduttori termici che collegano detto statore di motore a detto serbatoio di olio. in which one or more thermal conductors are provided which connect said engine stator to said oil tank.

Grazie a questa configurazione, il calore può essere trasferito dallo statore del motore all’olio nel serbatoio di olio per conduzione. Thanks to this configuration, heat can be transferred from the engine stator to the oil in the oil tank by conduction.

In una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, detti conduttori termici sono tubi del circuito dell’olio che collegato il serbatoio di olio alla pompa da vuoto. In a preferred embodiment of the invention, said thermal conductors are pipes of the oil circuit that connected the oil tank to the vacuum pump.

In altre parole, detto circuito dell’olio comprende uno o più tubi che sono realizzati in un materiale con un elevata conduttività termica e che passano attraverso lo statore del motore. In other words, said oil circuit includes one or more pipes which are made of a material with a high thermal conductivity and which pass through the engine stator.

Grazie a questa configurazione, non solo detti tubi possono essere utilizzati per trasferire calore dallo statore del motore al serbatoio di olio all’avvio a freddo della pompa, ma essi possono anche essere sfruttati per raffreddare la pompa da vuoto durante il funzionamento stabile, dal momento che olio può essere aspirato dal serbatoio di olio attraverso detti tubi e dentro la pompa da vuoto durante il funzionamento della pompa da vuoto. Thanks to this configuration, not only can these tubes be used to transfer heat from the engine stator to the oil tank when the pump is cold started, but they can also be used to cool the vacuum pump during stable operation, since that oil can be drawn from the oil tank through said pipes and into the vacuum pump during operation of the vacuum pump.

Una forma di realizzazione particolarmente preferita di un sistema di pompaggio per vuoto secondo l’invenzione è illustrata nelle Figure 5 – 6. A particularly preferred embodiment of a vacuum pumping system according to the invention is illustrated in Figures 5 - 6.

Con riferimento alle Figure 5 – 6, il sistema di pompaggio per vuoto 50 comprende una pompa da vuoto rotativa 10 che comprende un involucro della pompa 12, in cui sono previsti un ingresso della pompa 24 ed un’uscita della pompa 30 e che accoglie uno statore della pompa stazionario 14 che circonda e definisce una camera di pompaggio cilindrica 16, che è in collegamento con l’ingresso della pompa 24 e l’uscita della pompa 30. La camera di pompaggio 16 accoglie un rotore cilindrico girevole 18, che è disposto eccentricamente rispetto all’asse di detta camera di pompaggio cilindrica. Una o più palette radiali 20 mobili radialmente (tre nell’esempio illustrato nelle Figure 5 – 6) sono montate su detto rotore della pompa 18 e sono mantenute contro la parete della camera di pompaggio 16, o per mezzo di molle corrispondenti o per forza centrifuga. With reference to Figures 5 - 6, the vacuum pumping system 50 comprises a rotary vacuum pump 10 which comprises a pump casing 12, in which an inlet of the pump 24 and an outlet of the pump 30 are provided and which accommodates one stator of the stationary pump 14 which surrounds and defines a cylindrical pumping chamber 16, which is in connection with the pump inlet 24 and the pump outlet 30. The pumping chamber 16 accommodates a rotatable cylindrical rotor 18, which is arranged eccentrically with respect to the axis of said cylindrical pumping chamber. One or more radial vanes 20 movable radially (three in the example illustrated in Figures 5 - 6) are mounted on said rotor of the pump 18 and are held against the wall of the pumping chamber 16, either by means of corresponding springs or by centrifugal force. .

Quando la pompa da vuoto è in funzione, gas è aspirato da una camera da vuoto (non illustrata) che deve essere evacuata attraverso l’ingresso della pompa 24 della pompa e passa attraverso un condotto di ingresso 26 nella camera di pompaggio 16, dove è spinto e quindi compresso dalle palette 20, e poi è scaricato attraverso un condotto di scarico 28 che termina in corrispondenza dell’uscita della pompa 30. When the vacuum pump is in operation, gas is drawn in from a vacuum chamber (not shown) which must be evacuated through the pump inlet 24 of the pump and passes through an inlet duct 26 into the pump chamber 16, where it is pushed and then compressed by the vanes 20, and then it is discharged through an exhaust duct 28 which ends at the outlet of the pump 30.

Il sistema di pompaggio per vuoto 50 comprende inoltre un serbatoio di olio 32 collegato alla pompa da vuoto, cosicché una quantità appropriata di olio può essere introdotta dal serbatoio di olio 32 nella pompa da vuoto 10, cosicché l’involucro della pompa 12 è immersa in un bagno d’olio, che agisce come fluido refrigerante e lubrificante. The vacuum pumping system 50 further comprises an oil reservoir 32 connected to the vacuum pump, so that an appropriate amount of oil can be introduced from the oil reservoir 32 into the vacuum pump 10, so that the pump casing 12 is immersed in an oil bath, which acts as a cooling and lubricating fluid.

Il sistema di pompaggio per vuoto 50 comprende inoltre un motore 40 per azionare in rotazione il rotore della pompa 18. The vacuum pumping system 50 further comprises a motor 40 for rotating the rotor of the pump 18.

Secondo forme di realizzazione dell’invenzione, il motore 40 è posizionato nella camera di pompaggio 16 della pompa da vuoto 10. Più specificamente, il motore 40 è un motore elettrico che comprende uno statore stazionario 42 ed un rotore girevole 44 che cooperano tra loro, e lo statore del motore 42 ed il rotore del motore 44 sono posizionati nella camera di pompaggio 16 della pompa da vuoto 10. According to embodiments of the invention, the motor 40 is positioned in the pumping chamber 16 of the vacuum pump 10. More specifically, the motor 40 is an electric motor which comprises a stationary stator 42 and a rotating rotor 44 which cooperate with each other, and the stator of the motor 42 and the rotor of the motor 44 are positioned in the pumping chamber 16 of the vacuum pump 10.

A tale scopo, il rotore della pompa 18 è realizzato, almeno in parte, sotto forma di un corpo cavo, cosicché una cavità 22 è definita all’interno del corpo di detto rotore della pompa e il motore 40 è accolto all’interno di detta cavità 22. For this purpose, the rotor of the pump 18 is made, at least in part, in the form of a hollow body, so that a cavity 22 is defined inside the body of said pump rotor and the motor 40 is received inside said pump rotor. cavity 22.

Più in particolare, una cavità cilindrica 22 è definita nel rotore della pompa 18 cilindrico, detta cavità essendo parallela e concentrica al corpo di detto rotore della pompa, e il motore 40 è accolto all’interno di detta cavità cilindrica 22. More specifically, a cylindrical cavity 22 is defined in the rotor of the cylindrical pump 18, said cavity being parallel and concentric to the body of said pump rotor, and the motor 40 is received inside said cylindrical cavity 22.

Nella forma di realizzazione illustrata, la cavità 22 si estende sull’intera lunghezza assiale del rotore della pompa 18, cosicché detto rotore della pompa ha la forma complessiva di un cilindro cavo. Tuttavia, in forme di realizzazione alternative, la cavità 22 potrebbe estendersi solo su una porzione della lunghezza assiale del rotore della pompa 18. In the illustrated embodiment, the cavity 22 extends over the entire axial length of the pump rotor 18, so that said pump rotor has the overall shape of a hollow cylinder. However, in alternative embodiments, the cavity 22 could extend only over a portion of the axial length of the pump rotor 18.

Nella forma di realizzazione illustrata, il motore è un motore a magneti permanenti e il rotore del motore comprende una pluralità di magneti permanenti 46 che sono fissati alla superficie interna della cavità 22 del rotore della pompa 18. In the illustrated embodiment, the motor is a permanent magnet motor and the rotor of the motor comprises a plurality of permanent magnets 46 which are attached to the inner surface of the cavity 22 of the pump rotor 18.

Dal momento che i magneti permanenti 46 del rotore del motore sono fissati alla superficie interna della cavità 22 del rotore della pompa 18, il rotore del motore 44 ed il rotore della pompa 18 insieme formano una unica unità di rotore. Since the permanent magnets 46 of the motor rotor are attached to the inner surface of the cavity 22 of the pump rotor 18, the rotor of the motor 44 and the rotor of the pump 18 together form a single rotor unit.

Nella forma di realizzazione illustrata, questi magneti permanenti sono sagomati come lastre 46 rettangolari, leggermente curve, disposte in modo sostanzialmente parallelo all’asse longitudinale del rotore della pompa 18 e estendentisi su una porzione sostanziale della lunghezza assiale della cavità 22, dette lastre 46 essendo disposte equidistanti lungo la parete interna della cavità 22 nella direzione circonferenziale. In the illustrated embodiment, these permanent magnets are shaped as rectangular, slightly curved plates 46, arranged substantially parallel to the longitudinal axis of the pump rotor 18 and extending over a substantial portion of the axial length of cavity 22, said plates 46 being arranged equidistant along the inner wall of the cavity 22 in the circumferential direction.

Dette lastre 46 sono preferibilmente previste in numero pari e disposte in modo tale che la polarità di ciascuna lastra è opposta alla polarità delle lastre adiacenti. Said plates 46 are preferably provided in an even number and arranged in such a way that the polarity of each plate is opposite to the polarity of the adjacent plates.

Sarà evidente all’esperto del settore che il rotore del motore 44 potrebbe anche essere realizzato con una forma diversa. Ad esempio, detto rotore del motore potrebbe essere realizzato sotto forma di un manicotto cilindrico calzato nella cavità 22 del rotore della pompa 28. Inoltre, il rotore del motore potrebbe essere realizzato integrale con la superficie interna della cavità 22 del rotore della pompa. Anche in queste forme di realizzazione alternative, il rotore del motore 44 e il rotore della pompa 18 insieme formano un’unica unità di rotore. It will be evident to the expert in the field that the rotor of the motor 44 could also be made with a different shape. For example, said motor rotor could be made in the form of a cylindrical sleeve fitted into the cavity 22 of the pump rotor 28. Furthermore, the motor rotor could be made integral with the internal surface of the cavity 22 of the pump rotor. Also in these alternative embodiments, the rotor of the motor 44 and the rotor of the pump 18 together form a single rotor unit.

Lo statore del motore 42 è collocato nella cavità 22 del rotore della pompa 18 ed è fissato all’involucro della pompa 12 e/o allo statore della pompa 14 o integrale ad esso/i. Detto statore del motore comprende un corpo realizzato in materiale ferromagnetico (quali ferrite, materiali SMC e simili), che ha sostanzialmente la stessa lunghezza assiale dei magneti permanenti 46 e che è provvisto di una pluralità di bracci radiali 48 che portano rispettivi avvolgimenti (non illustrati). The stator of the motor 42 is located in the cavity 22 of the rotor of the pump 18 and is fixed to the casing of the pump 12 and / or to the stator of the pump 14 or integral to it / s. Said motor stator comprises a body made of ferromagnetic material (such as ferrite, SMC materials and the like), which has substantially the same axial length as the permanent magnets 46 and which is provided with a plurality of radial arms 48 which carry respective windings (not shown ).

Nella forma di realizzazione illustrata, lo statore del motore è realizzato sotto forma di un corpo cilindrico disposto parallelo e concentrico alla cavità cilindrica 22. In altre parole, l’intercapedine di aria fra lo statore del motore 42 e il rotore del motore 44 ha una larghezza costante lungo la circonferenza di detti statore e rotore del motore 42, 44. Corrispondentemente, nella forma di realizzazione illustrata, il rotore del motore 44 ed il rotore della pompa 18 sono azionati in modo concentrico rispetto all’asse longitudinale di detto statore del motore (cioè rispetto all’asse longitudinale della cavità 22). In the illustrated embodiment, the stator of the motor is made in the form of a cylindrical body arranged parallel and concentric to the cylindrical cavity 22. In other words, the air gap between the stator of the motor 42 and the rotor of the motor 44 has a constant width along the circumference of said stator and rotor of the motor 42, 44. Correspondingly, in the embodiment illustrated, the rotor of the motor 44 and the rotor of the pump 18 are operated concentrically with respect to the longitudinal axis of said stator of the motor (i.e. with respect to the longitudinal axis of the cavity 22).

Tuttavia, in forme di realizzazione alternative dell’invenzione, è possibile che lo statore del motore sia realizzato sotto forma di un corpo cilindrico disposto parallelamente alla cavità cilindrica 22 ma in una posizione eccentrica rispetto all’asse longitudinale di detta cavità. In altre parole, l’intercapedine di aria fra lo statore del motore 42 e il rotore del motore 44 ha una larghezza in ciascun punto lungo la circonferenza di detti statore e rotore del motore 42, 44 che è variabile nel tempo. Corrispondentemente, in dette forme di realizzazione, il rotore del motore 44 ed il rotore della pompa 18 sarebbero azionati in modo eccentrico rispetto all’asse longitudinale di detto statore del motore (cioè rispetto all’asse longitudinale della cavità 22) e l’asse del rotore del motore 44 (e del rotore della pompa 18) si muoverebbe seguendo una traiettoria circolare o ellittica. However, in alternative embodiments of the invention, it is possible that the stator of the motor is made in the form of a cylindrical body arranged parallel to the cylindrical cavity 22 but in an eccentric position with respect to the longitudinal axis of said cavity. In other words, the air gap between the stator of the motor 42 and the rotor of the motor 44 has a width at each point along the circumference of said stator and rotor of the motor 42, 44 which is variable over time. Correspondingly, in said embodiments, the rotor of the motor 44 and the rotor of the pump 18 would be operated eccentrically with respect to the longitudinal axis of said stator of the motor (i.e. with respect to the longitudinal axis of the cavity 22) and the axis of the the rotor of the motor 44 (and of the rotor of the pump 18) would move following a circular or elliptical trajectory.

Grazie alla cooperazione dello statore del motore 42 e del rotore del motore 44, durante la rotazione del rotore della pompa 18, detto rotore della pompa 18 è sospeso magneticamente senza contatto all’interno della camera di pompaggio 16, il che comporta una notevole riduzione del rumore generato dalla pompa da vuoto come anche delle vibrazioni generate dalla pompa da vuoto, aumentando così la vita utile e l’affidabilità del sistema di pompaggio per vuoto. Thanks to the cooperation of the stator of the motor 42 and the rotor of the motor 44, during the rotation of the rotor of the pump 18, said rotor of the pump 18 is magnetically suspended without contact inside the pumping chamber 16, which entails a considerable reduction of the noise generated by the vacuum pump as well as vibrations generated by the vacuum pump, thus increasing the useful life and reliability of the vacuum pumping system.

La pompa da vuoto 10 è chiusa ad entrambe le sue estremità assiali ed il rotore della pompa 18 può essere provvisto, ad entrambe le sue estremità assiali, di bronzine (non illustrate) interposte fra detto rotore della pompa e l’involucro della pompa 12, il quale a sua volta è provvisto di sedi per accogliere dette bronzine. Grazie al fatto che il rotore della pompa 18 è sospeso durante il funzionamento della pompa, non vi è contatto sulle bronzine e detta assenza di contatto comporta vantaggiosamente una riduzione della potenza assorbita dalla pompa. The vacuum pump 10 is closed at both its axial ends and the rotor of the pump 18 can be provided, at both its axial ends, with bushings (not shown) interposed between said pump rotor and the pump casing 12, which in turn is provided with seats to accommodate said bushings. Thanks to the fact that the rotor of the pump 18 is suspended during the operation of the pump, there is no contact on the bushings and said absence of contact advantageously involves a reduction in the power absorbed by the pump.

Secondo forme di realizzazione dell’invenzione, lo statore del motore 42 è provvisto di uno o più fori passanti longitudinali 51 (solo un foro passante, disposto centralmente, nell’esempio illustrato nelle Figure 5 – 6) che accolgono uno o più rispettivi conduttori termici 52 che collegano lo statore del motore 42 al serbatoio di olio 32.. According to embodiments of the invention, the stator of the motor 42 is provided with one or more longitudinal through holes 51 (only a through hole, centrally arranged, in the example illustrated in Figures 5 - 6) which receive one or more respective thermal conductors 52 which connect the stator of the engine 42 to the oil tank 32 ..

Più in particolare, nella forma di realizzazione nelle Figure 5 – 6, detto conduttore termico è in forma di un tubo 52, realizzato in un materiale con una elevata conduttività termica, che si estende attraverso lo statore del more 42 e sporge nell’adiacente serbatoio di olio 32, terminando con una bocca 54 che è sempre al di sotto del livello dell’olio nel serbatoio di olio 32 durante il funzionamento del sistema di pompaggio per vuoto 50. Grazie a tale configurazione, non solo il tubo 52 può essere usato per trasferire calore dallo statore del motore 42 al serbatoio di olio 32 all’avvio a freddo della pompa, ma può anche essere sfruttato per raffreddare la pompa da vuoto durante il funzionamento stabile. Infatti, durante il funzionamento della pompa da vuoto, olio è aspirato dal serbatoio di olio 32 attraverso il tubo 52 e nella pompa da vuoto 10; a tale scopo, il tubo 52 è provvisto di orifizi radiali 56 in corrispondenza di entrambe le estremità assiali dello statore del motore 42. More particularly, in the embodiment in Figures 5 - 6, said thermal conductor is in the form of a tube 52, made of a material with a high thermal conductivity, which extends through the stator of the more 42 and protrudes into the adjacent tank. of oil 32, ending with a port 54 which is always below the level of the oil in the oil tank 32 during the operation of the vacuum pumping system 50. Thanks to this configuration, not only the tube 52 can be used for transferring heat from the stator of the motor 42 to the oil reservoir 32 when the pump is cold started, but it can also be used to cool the vacuum pump during stable operation. In fact, during the operation of the vacuum pump, oil is sucked from the oil tank 32 through the tube 52 and into the vacuum pump 10; for this purpose, the tube 52 is provided with radial orifices 56 at both axial ends of the stator of the motor 42.

Questa configurazione risulta essere particolarmente efficace, dal momento che l’olio è introdotto nella pompa da vuoto vicino all’asse longitudinale della pompa stessa. This configuration is particularly effective, since the oil is introduced into the vacuum pump near the longitudinal axis of the pump itself.

Sarà evidente che, anche se una simile configurazione potrebbe anche essere prevista in un sistema di pompaggio per vuoto con una struttura tradizionale con un modulo di pompa ed un modulo di motore separati, come illustrato nelle Figure 1 – 2, la forma di realizzazione preferita illustrata nelle Figure 5 – 6 è particolarmente vantaggiosa per gli scopi dell’invenzione. It will be apparent that, although such a configuration could also be provided in a vacuum pumping system with a conventional structure with a separate pump module and motor module, as illustrated in Figures 1 - 2, the preferred embodiment illustrated in Figures 5 - 6 it is particularly advantageous for the purposes of the invention.

Infatti, grazie al suo design estremamente compatto, la pompa da vuoto 10, il motore 40 e il serbatoio di olio 32 sono molto vicini tra loro, il che consente di minimizzare le perdite di calore e di ottimizzare il trasferimento di calore. In fact, thanks to its extremely compact design, the vacuum pump 10, the motor 40 and the oil tank 32 are very close to each other, which allows to minimize heat losses and to optimize heat transfer.

È evidente che la descrizione sopra fornita è stata data a titolo di esempio non limitativo e che diverse varianti e modifiche alla portata dell’esperto del settore sono possibili senza uscire dall’ambito dell’invenzione come definite dalle unite rivendicazioni. It is clear that the description provided above was given as a non-limiting example and that various variations and modifications within the scope of the expert in the field are possible without departing from the scope of the invention as defined by the attached claims.

Ad esempio, sebbene nella descrizione di forme di realizzazione preferite dell’invenzione è stato fatto riferimento ad un sistema di pompaggio per vuoto comprendente una pompa da vuoto rotativa a palette, l’invenzione potrebbe anche essere implementata in sistemi di pompaggio per vuoto che comprendono un tipo diverso di pompa da vuoto. For example, although reference was made in the description of preferred embodiments of the invention to a vacuum pumping system comprising a rotary vane vacuum pump, the invention could also be implemented in vacuum pumping systems comprising a different type of vacuum pump.

Claims

CLAIMS 1. Method for operating a vacuum pumping system, which vacuum pumping system comprises a vacuum pump, comprising a pump housing, in which a pump inlet and a pump outlet are provided and which houses a stationary pump stator and a rotatable pump rotor cooperating with each other to pump a gas from said pump inlet to said pump outlet, an electric motor, which includes a motor stator and a motor rotor cooperating with each other to rotate said pump rotor, and an oil tank, which is connected to the vacuum pump to supply oil to said vacuum pump, characterized in that, before starting the pump, it comprises: - check whether a predetermined condition is satisfied (100; 500) and, in the event that said predetermined condition is not satisfied: - supplying power to said motor stator while said motor rotor is kept stationary (200); - using said power fed to said motor stator to heat said motor stator (300); - transferring heat from said engine stator to said oil, thus increasing the oil temperature and correspondingly reducing its viscosity (400).

2. Method according to claim 1, wherein the power supply to said motor stator while said motor rotor is kept stationary (200) is continued until the duration of this phase reaches a predetermined value.

3. Method according to claim 1 or 2, wherein the power supply to said motor stator while said motor rotor is kept stationary (200) is continued until the temperature of said motor stator reaches a predetermined value.

4. Method according to claim 1 or 2 or 3, wherein the power supply to said motor stator while said motor rotor is kept stationary (200) is continued until the temperature of said oil reaches a predetermined value.

Method according to any one of the preceding claims, wherein heat is transferred from said engine stator to said oil (400) by thermal conduction.

6. Vacuum pumping system (50) comprising: - a vacuum pump (10), comprising a pump casing (12), in which a pump inlet (24) and a pump outlet (30) are provided and which houses a stationary pump stator (14) and a revolving pump rotor (18) cooperating with each other to pump a gas from said pump inlet to said pump outlet; - an oil tank (32), which is connected to said vacuum pump (10) by means of an oil circuit comprising one or more pipes to supply oil from said oil tank to said vacuum pump; - an electric motor (40), which comprises a motor stator (42) and a motor rotor (44) which cooperate to drive said pump rotor in rotation, characterized in that it comprises one or more thermal conductors ( 52) which connect said engine stator (42) to said oil tank (32).

7. Vacuum pumping system (50) according to claim 6, wherein said one or more thermal conductors are tubes (52) of said oil circuit that connects said oil tank to said vacuum pump.

Vacuum pumping system (50) according to claim 6 or 7, wherein said pump rotor (18) is made at least partially in the form of a hollow body, so that a cavity (22) is defined inside the body of said pump rotor, the stator of the motor (42) and the rotor of the motor (44) are housed in said cavity (22) and said motor stator (42) is provided with one or more longitudinal through holes which receive respective conductors thermals (52) which connect said engine stator (42) to said oil tank (32).

Vacuum pumping system (50) according to claim 8, wherein said one or more thermal conductors are in the form of tubes (52) which extend through the motor stator (42) and project into said oil reservoir (32). ), ending with a mouth (54) which is arranged below the oil level in said oil tank (32).

Vacuum pumping system (50) according to claim 9, wherein said one or more tubes (52) are provided with radial orifices (56) at both axial ends of said motor stator (42).