TW201619505A

TW201619505A - 真空泵系統

Info

Publication number: TW201619505A
Application number: TW104131706A
Authority: TW
Inventors: 丹尼爾屈奈登貝屈; 克里斯汀拜爾; 哈特慕克雷恩; 克勞斯彼得舒立克
Original assignee: 歐瑞康藍伯德真空股份有限公司
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2016-06-01
Also published as: DE202014007963U1; KR20160039543A; CN105484969A; CN105484969B

Abstract

一種真空泵系統具有一主真空泵(10)，用於抽真空一腔室(14)。一輔助泵(24)與該主真空泵(10)的一出口(16)連接。另外，一控制裝置(32、34)被裝設，在該出口(16)佔優勢之壓力的一界定範圍內，用於啟動該輔助泵(34)。該控制裝置(32、34)僅包括機械組件。

Description

真空泵系統

本發明有關於一種真空泵系統。

一真空泵系統包括，例如，至少一主真空泵，以及至少一輔助泵。該主真空泵可以是一乾式壓縮真空泵，諸如一螺桿型真空泵。該主真空泵的一出口與一用於支援的輔助泵連接。膜泵或噴射泵經常被用來作為輔助泵。在此類真空泵系統中，該輔助泵的排出體積比主真空泵的排出體積明顯地為小。特別是，該輔助真空泵排出體積小於主真空泵1/50排出體積。透過此類輔助泵的使用，其能夠實現較低的末端壓力。此類輔助泵的使用允許進一步降低該整個系統的能源消耗，配備該輔助泵本身具有需要額外能量的缺點。具體地講，這是如果該輔助泵一諸如噴射泵一是在連續操作的情況下。此外，針對該噴射泵，此需要很高的動力氣體消耗，其可例如是壓縮空氣。

一具有一主泵和一與該主泵之出口連接的噴射泵之真空泵系統是從US 2012/0219443知道的。

在此系統中，僅當一預定壓力範圍內之壓力在主真空泵的出口處佔優勢時，該噴射泵才會被啟動。這允許減少該噴射泵的能源消耗，以及動力氣體的消耗。在US 2012/0219443中描述的真空泵系統中，該噴射泵由一電子控制裝置啟動或關閉。該噴射泵的去能同樣是在主真空泵出口處測量壓力的一函數，同時也是該主真空泵功率消耗的一函數。因此在美國2012/0219443中描述的真空泵系統具有的缺點是：一複雜的電子控制和感測器必須安裝。具體地，用於絕對壓力之測量需有昂貴的感測器。這降低了操作的安全性，同時它也增加了製造成本。

本發明的目的在於提供一種真空泵系統，其中一輔助泵的該操作可確保具有高的可靠性。

該目的是由本發明要求項1或11之真空泵系統來實現。

本發明的真空泵系統包括一適於與一被抽空腔室連接的主真空泵。特別是，該主真空泵是一乾式壓縮真空泵，諸如螺桿型泵。該主真空泵的一出口與輔助泵連接，其在一較佳實施例中是一噴射泵。此外，一控制裝置被安裝，用於啟動該輔助泵。使用該控制裝置，允許該輔助泵在一主真空泵出口處佔優勢之界定壓力範圍內關閉或啟動。該壓力範圍較佳地為500-150毫巴。較佳地，在該壓力範圍內兩壓力差是在一20-200毫巴的範圍內。

根據本發明，該控制裝置僅包括機械組件。根據本發明，一電子控制或對應感測器的安裝因而是不需要的。以這種方式，該真空泵系統的操作安全性和可靠性可顯著改善。在一特別較佳實施例中，該輔助真空泵的上述啟動和關閉，尤其一個噴射泵，是在待機狀態期間有效的。例如，在此模式下，一腔室可保持在一預定的壓力情況下。在該待機狀態下，沒有介質從腔室泵送或只有極少量被泵送(特別是因為洩漏)。藉由如本發明所提供的該輔助泵的啟動和關閉，特別是在待機狀態下，其也能夠進一步降低整個系統的能源消耗，因為該輔助真空泵的額外能源消耗被降低。此外，由於該控制裝置特定機械式簡單結構，其能夠降低製造成本。

較佳地，該控制裝置包括一壓力搖桿。藉由機械壓力搖桿在界限壓力值的操作下，其特別是在待機狀態下，當小於一下限壓力時，關閉該輔助泵，當超過一上限壓力時，啟動該輔助泵。該限制壓力的對應範圍，其較佳地係在該主真空泵的出口區域佔優勢者，可由例如藉安裝對應機械彈簧來界定，其等可特別是可調彈簧或壓力元件。如果噴射泵被用作輔助泵，安裝此類一壓力搖桿，能夠打開或關閉至噴射泵的動力氣體供應，例如壓縮空氣。這允許該輔助泵一簡單的啟動和關閉。

在一特別較佳的實施例中，該壓力搖桿具有一第一開關閥，其安裝在供應動力氣體給噴射泵的管線中。此閥的打開或關閉較佳地是在該真空泵的出口區域處佔優勢的該壓力之一函數，藉此，該噴射泵被啟動或關閉。此外，其是特別較佳地：該壓力搖桿具有一除了第一開關閥之外的第二開關閥。該第二開關閥與主真空泵的出口連接。進一步較佳地，該兩開關閥可透過壓力管線而互連。在這方面，其進一步較佳的是，一方面，該動力氣體的壓力是施加在第一開關閥上，另一方面，一與壓力相關的開關元件，例如一彈簧，被安裝。此外，一切換壓力較佳地作用在此第一開關元件上，其改變可作為該第二開關閥的位置之一函數。

該第二開關閥，較佳地具有一類似於該第一開關閥之機械結構，較佳地是一方面承受該動力氣體的壓力，另一方面則是承受該主真空泵出口處佔優勢的壓力。該第二開關閥藉由一特別是一彈簧配置的壓力相關切換元件被適當地切換。

較佳地，該輔助泵係配置在一分支管線當中，該分支管線與一出口管線連接，該出口管線又與主真空泵之出口連接。在這方面，其另較佳的是，一額外止回閥是設置在該輔助泵分支管線上游。較佳地，這是一適用於該噴射泵之吸入容量的微型止回閥。

其進一步較佳的是另一止回閥設置在該出口管線和分支管線連接的下游。

在一真空泵系統，該系統是一獨立發明，特別在主泵送模式時，能源可被節約。此真空泵系統同時包括一主真空泵，其連接被抽成真空的腔室。此外，一輔助真空泵，諸如噴射泵，與該泵的出口連接。一輔助控制裝置，依據預定控制參數，用於啟動該輔助真空泵。此處，該輔助泵，諸如噴射泵，較佳地僅在該主泵送模式已經結束以及該真空泵系統轉換到待機模式後，被啟動。該輔助真空泵的啟動因此依據一控制參數而發生，藉此，其界定：該系統現在轉換到待機模式，或者，依據時間，僅在待機模式之前或之後，啟動該輔助真空泵。一在該被抽成真空的腔室當中和/或在主真空泵之入口處和/或在主真空泵的出口處之壓力值可被設定為控制參數。一旦該壓力值低於預定限制值時，該輔助真空泵被啟動。在這方面，該限制值可依據壓力感測器相對腔室、泵入口或泵出口之位置而不同。此外，這些數值可彼此相互組合，使得該輔助真空泵，例如，只有在當兩限制值同時下衝時才會被啟動。

另一用於一預定控制參數之可能性為一驅動該主真空泵之電力馬達的特徵。該電力馬達的功率消耗或一來自變頻器的信號是特別適合用於這個目的。只要該功率消耗下降低於預定限制值時，該輔助真空泵被啟動。

較佳地，該預定控制參數係參考一在主真空泵處壓力值的下衝。此壓力值可例如使用一壓力感測器來量測。該對應壓力限制較佳地為1毫巴。

在該主真空泵之出口處一壓力值的下衝，也可作為一額外或替代控制參數。此壓力值同樣可由一壓力感測器量測，該壓力限制較佳地是在1020毫巴。

一另外可能其他控制控制參數可以是一驅動該主真空泵之電力馬達之一特徵。具體而言，此可以是該功率消耗。較佳地，在終端壓力處功率消耗的一增加約10%可作為一預定控制參數來使用。

較佳地，該輔助控制裝置包括一電力可切換閥。相同的裝置較佳地配置在輔助真空泵的上游。當該輔助真空泵啟動或關閉時，該閥對應的切換動作因此生效。當然，該電動閥可整合在真空泵當中。

除了或代替一電力可切換閥之外，一輔助壓力搖桿可被裝設。該壓力搖桿與對應壓力管線連接，使得一旦上述界定壓力之一個或多數個落在一預定限制值之下時，該壓力搖桿就被切換。以一對應方式藉切換該輔助壓力搖桿，動力氣體被釋放，並因此供給噴射泵。由上述真空泵系統的裝設，在主泵送模式中的能源消耗可減少。特別是，該限制值被選擇，使得該輔助真空泵，這尤其是一噴射泵，在該主泵送模式期間，不被操作。在主泵送模式中，其中大量氣體被輸送，該輔助真空泵的功率需求是與輸送氣體量具有一適當關係，使得輔助真空泵在主泵送模式時之關閉有利於減少功率需求目的之達成。

藉由兩個上述之本發明的真空泵系統之組合可進一步實現節省能源。此類一真空泵系統包括控制裝置，用於在該待機模式時啟動或關閉該輔助泵。另一方面，該輔助控制裝置也可被額外加裝，較佳地在該主泵送模式期間，使得該輔助泵保持關閉，而啟動一般僅在該待機模式期間才有可能。兩系統的一組合，一方面，確保該輔助泵在主泵送模式期間不被啟動，因此能源被節約。另一方面，它確保了該輔助泵即使在待機模式並不連續操作，但僅在如果需要時才操作。從而，可進一步實現節能。

10‧‧‧主真空泵

12‧‧‧入口

14‧‧‧腔室

16‧‧‧出口

18‧‧‧出口管線

20‧‧‧箭頭

22‧‧‧分支管線

24‧‧‧輔助真空泵、噴射泵

26‧‧‧出口管線

28‧‧‧輔助止回閥

30‧‧‧止回閥

32‧‧‧第一開關閥

34‧‧‧第二開關閥

36‧‧‧供應管線

38‧‧‧連接器

39‧‧‧箭頭

40‧‧‧管線

42‧‧‧連接器

44‧‧‧管線

46‧‧‧彈簧

48‧‧‧連接器

50‧‧‧管線

52‧‧‧連接器

54‧‧‧連接器

56‧‧‧管線

58‧‧‧可調節彈簧

60‧‧‧電力開關閥

62‧‧‧動力氣體流動方向

64‧‧‧電力控制器

66、68‧‧‧壓力感測器

70‧‧‧感測器

以下是本發明參照一較佳實施例和附圖的詳細說明。在附圖中：第1圖表示一具有一控制裝置之真空泵系統以及該啟動的輔助泵，特別在待機模式下的一示意圖。

第2圖表示一具有一控制裝置之真空泵系統以及該關閉的輔助泵，特別在待機模式下的一示意圖。

第3圖表示一圖表，概略地表示在該主泵一出口處的壓力發展。

第4圖表示一具有一輔助控制裝置的真空泵系統之一示意圖。

第1圖和第2圖表示在不同狀態下的真空泵系統，該系統特別在待機模式下依據主真空泵處佔優勢壓力開啟與關閉噴射泵達到節能效果。

該真空泵系統包括一主真空泵10，諸如螺桿型泵，其入口12與被抽成真空的腔室14連接。該主真空泵10的一出口16與一出口管線18連接。由該主真空泵輸送的介質經由此管線沿例如一箭頭20的方向輸送至排氣系統。

該出口管線18與一分支管線22連接。在本實施例當中，該分支管線22與一設計成一噴射泵24的輔助泵連接。該噴射泵24的一出口管線26與出口管線18。連接一輔助止回閥28設置在該分支管線22中。另外，一止回閥30設置該連接分支管線22的出口管線下游。該兩止回閥28、30分別阻止一介質流向主真空泵10。該真空泵系統還包括一機械控制裝置，其具有一第一開關閥32和一第二開關閥34。該兩開關閥32、34特別形成一壓力搖桿。

該第一開關閥32係配置在一供應管線36中。該供應管線36與噴射泵24連接，並用於供應例如可為壓縮空氣的動力氣體，例如，如圖中的一箭頭39所示。一管線40與該第一開關閥32的一連接器38連接，該管線40與供應管線36連接。因此，該動力氣體的壓力在第一開關閥的連接器38處佔優勢。該第一開關閥32的另一入口經由一管線44與第二開關閥34連接。此外，該第一開關閥32包括一彈簧46，其配置在連接器42該側上。該第一開關閥32因此位在打開位置(同參第1圖)，當該連接器38處的壓力比連接器42處的壓力和彈簧42施加壓力更大時。

該第二開關閥具有一連接器48，其經由一管線50與主真空泵10的出口16區域連接。一連接器52係經由管線44與該第一開關閥32的連接器42連接。該第二開關閥34的另一連接器54係經由管線56與動力氣體供應管連接線。因此，該動力氣體之壓力在連接器54處佔優勢。此外，該第二開關閥34係與一位在連接器48區域當中的可調節彈簧58連接。

一旦在該主真空泵10出口16處壓力以及因而在第二開關閥34的連接器48區域中壓力同時下降的時候，該第二開關閥34移動到第2圖所示位置。此些可以是，例如，第3圖中所標示的時間t₃和t₄。以此方式切換該第二開關閥34，管線56與管線44連接，使得該動力氣體在第一開關閥32的連接器42處佔優勢。由於該彈簧46額外施加的力量，該第一開關閥32切換到第2圖所示關閉位置。因此，沒有更多的動力氣體供應到噴射泵24。

如果在該主真空泵出口16處的壓力例如在待機狀態下增加時，特別是由於洩漏存在時，該開關閥34返回第1圖中所示的位置，當一壓力上限p1(第3圖)達到時，例如時間t₃和t₅。其結果，在該第一開關閥32之連接器42處壓力下降，透過仍在該連接器38處佔優勢的動力氣體壓力，使得該閥移動回到第1圖所示的位置。經由該供應管線36，該動力氣體於是供應給噴射泵24，從而使泵送被執行。

在該真空泵系統的另一較佳實施例中(第4圖)，相似且相同的元件以相同的參考數字標記。具體地，在第4圖所示的該真空泵系統可與第1圖和第2圖中所示的真空泵系統結合。在第4圖中所示的該真空泵系統特別用來保持噴射泵24在主泵送模式期間的關閉。為了此目的，在所示的具體實施例中，該輔助控制裝置具有一電力開關閥60。同樣裝置設置在該噴射泵24上游，如動力氣體流動方向62所示。因此，僅有當該閥60打開時，該噴射泵24才有動作。在如實施例中所示的閥60，其在一較佳實施例中的是一電力可切換閥，其與電子控制器64連接，同時其也可能與該閥60中的控制器64整合。該控制器64可與一在泵入口12的壓力感測器66和在泵出口16和/或一電力馬達的感測器70處的一壓力感測器66連接，而此處未示出的電力馬達用於驅動主真空泵10。該對應數據經由所示虛線傳輸到控制器64。在這方面，兩感測器66、68，但也可僅是該兩壓力感測器66、68中的其中一個，被設置。除了或代替兩壓力感測器66、68之外，該感測器70也可被裝設，以探測電力馬達之一特性。該控制器64可處理對應信號，尤其是如果複數個感測器進行採樣時。根據多數限制值，其等是相互結合在一起，如果需要的話，該閥60然後被切換。此處，該等數值較佳地被選擇，使得該閥60在主泵送模式期間係關閉的。

除了該電力開關閥60之外，其同時也可裝設一輔助壓力搖桿。該壓力搖桿的開關係依據在主真空泵10之入口12和/或出口16處佔優勢壓力的大小，使得該動力氣體供應到輔助真空泵24，較佳的時機是僅在主泵送模式終止時。

根據第3圖中圖表的示意圖，一主泵送模式可界定在時間t₀和t₁之間。一待機模式是從時間t₁上界定。腔室14在時間t₀開始被抽成真空。為了此目的，該主真空泵10被操作。如上參考第4圖所示的該泵系統，該噴射泵24在時間t₀到t₁之間不作用。取決於應用，該噴射泵24還可同時在時間t₀和t₁之間當該腔室14被抽成真空的期間進行操作。該噴射泵在主泵送循環期間之操作是可接受的，例如，當一安裝基本上在待機模式下進行時，因此無獨立控制是需要的，以節省動力氣體，當在該主泵送循環期間或當此類控制僅影響到可忽略的成本減少的時候。因此，該噴射泵24較佳地是在時間t₁達到壓力p₁時才啟動。從此時間之後，該待機模式是有效的。在時間t₁時，該噴射泵24被啟動。一旦出口16處壓力在時間t₂達到所要求的p₀時，該噴射泵24被關閉。由於在出口16處壓力增加至壓力p₁，特別是由於洩漏發生時，該噴射泵24再次在時間t₃啟動。因此，該噴射泵24啟動和關閉係在壓力範圍△p內作為在出口處佔優勢壓力的一函數，使用一完全機械控制裝置。

該壓力上限p₁較佳的是在500-150毫巴範圍之間，較佳地是在200-300毫巴範圍之間。該壓力下限p₀較佳地是在450-100毫巴範圍之間，特別是在150-250毫巴範圍之間。壓力差△p較佳地在20-200毫巴範圍之間，特別是大約為50毫巴。