TWI698585B - 泵送系統中的泵送方法及真空泵的系統 - Google Patents

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Abstract

本發明有關泵送系統(SP、SPP)中的泵送方法，包含：主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)，具有連接至真空室(1)之氣體入口通孔(2)、及在出現進入該泵送系統(SP、SPP)的氣體出口(8)之前通入導管(5)的氣體出口通孔(4)；止回閥(6)，於該氣體出口通孔(4)與該氣體出口(8)之間被定位在該導管(5)中，及噴射器(7)，被平行連接至該止回閥(6)。依據此方法，該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)被開動，以便泵送該真空室(1)中所含有之氣體經過該氣體出口通孔(4)。該噴射器(7)同時被供給以工作流體；及在該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)泵送該真空室(1)中所含有之氣體期間、及/或在該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)維持該真空室(1)中之界定壓力期間，該噴射器(7)持續被供給以工作流體。本發明亦有關能夠被使用於施行此方法的泵送系統(SP、SPP)。

Description

泵送系統中的泵送方法及真空泵的系統
本發明有關泵送方法，而以泵送系統中的流率及最後真空之觀點使其可能減少電能的消耗量以及改善該性能，其中該主要泵浦係經潤滑之回轉葉片式真空泵。本發明同樣地有關泵送系統，其能被使用於達成根據本發明的方法。
以該等驅動器中之性能、能量經濟、龐大等的觀點，增加真空泵之性能、減少安裝的成本及工業中之能量的消耗量之一般趨勢已帶來顯著的發展。
該尖端技術顯示改善該最後真空及減少能量補充級之消耗量必需被加在該多級根型或多級爪型的真空泵中。用於螺桿式真空泵，必需有該螺桿之額外轉動及/或內部壓縮的速率必需被增加。用於潤滑回轉葉片式真空泵，一或多個補充級亦必需被串連地加入，且該內部壓縮之速率增加。
有關針對改善該最後真空及增加該流率的泵送系統之 尖端技術顯示由主要潤滑回轉葉片式泵被配置在上游的根型增壓泵。此種系統係笨重的，以呈現可靠性問題之旁通閥或藉由採用測量、控制、調整或伺服控制的機制之任一者來操作。然而，這些控制、調整或伺服控制的機制必需被以主動方式控制，這必定導致該系統之零組件數目、其複雜性及其成本中的增加。
本發明具有在泵送系統中提出泵送方法當作目的，使其可能減少用於使一室處於真空之下及用以在此室中維持該真空所需要的電能、以及達成該出口氣體之溫度中的減少。
本發明亦具有在泵送系統中提出泵送方法當作目的，使其可能在低壓力下獲得比於真空室之泵送期間以單一潤滑回轉葉片式真空泵的輔助所能獲得者較高之流率。
本發明同樣地具有在泵送系統中提出泵送方法當作目的，使其可能獲得比於真空室中以單一潤滑回轉葉片式真空泵的輔助所能獲得者更好之真空。
本發明之這些目的係以在泵送系統之架構內所達成的泵送方法之輔助所獲得，其組構本質上由主要潤滑回轉葉片式真空泵所組成，該主要潤滑回轉葉片式真空泵配備有連接至真空室之氣體入口通孔、及在出現進入該大氣或進入其它設備之前通入配備有止回閥的導管之氣體出口通孔。噴射器的吸入端係平行地連接至此止回閥，其出口進 入該大氣或在該止回閥之後重新接合該主要泵浦的導管。
此一泵送方法尤其為申請專利範圍第1項之獨立項的主題。再者，本發明之不同較佳實施例係該等申請專利範圍附屬項的主題。
該方法本質上由以工作流體供給該噴射器所組成，並使其在該主要潤滑回轉葉片式真空泵泵送該真空室中所含有之氣體經過該氣體入口通孔期間、而且在該主要潤滑回轉葉片式真空泵藉由排出經過其出口上升的氣體來維持該真空室中之界定壓力(譬如該最後真空)期間連續地操作。
根據第一態樣，本發明存在該主要潤滑回轉葉片式真空泵與該噴射器的耦接不需要測量及特定裝置(譬如用於壓力、溫度、電流等感測器)、伺服控制器、或資料管理與計算之事實。因此，適合用於施行根據本發明的泵送方法之泵送系統包含最小數目之零組件、具有大單純性、及係遠比該等現存系統便宜。
從本質上，被整合於該泵送系統中的噴射器根據本泵送方法可總是沒有損壞地操作。其尺寸係藉由用於該裝置之操作的工作流體之最小消耗量所決定。其通常為單級式。其額定流率取決於該主要潤滑回轉葉片式真空泵的出口導管之體積而被選擇，並藉由該止回閥所限制。此流率可為該主要潤滑回轉葉片式真空泵的額定流率之1/500至1/20，但亦可為少於或大於這些值。用於該噴射器的工作流體可為壓縮空氣，而且亦可為其他氣體、譬如氮。
在該主要潤滑回轉葉片式真空泵的出口，被放置於該 導管中之止回閥可為市售標準元件。其尺寸係根據該主要潤滑回轉葉片式真空泵的額定流率所設計。尤其是，當在該主要潤滑回轉葉片式真空泵之吸入端的壓力係於500毫巴絕對壓力及該最後真空(譬如100毫巴)之間時，其係預知該止回閥關閉。
根據另一變型，該噴射器係多級式。
根據又另一變型，該噴射器可為由對物質及氣體具有化學抗性的材料所製成，該材料一般被使用於該化學工業及該半導體工業、無礙於該單級式噴射器變型中、如於該多級式噴射器中。
該噴射器較佳地係小尺寸。
根據另一變型，該噴射器被整合在併有該止回閥的匣體中。
根據又另一變型，該噴射器被整合在併有該止回閥的匣體中，且此匣體本身被容納於該主要潤滑回轉葉片式真空泵之油分離器中。
根據本發明的方法之又另一變型，為滿足特定需求，在用於該噴射器的操作所需要之壓力的氣體流率係以“全有或全無之”方式控制。實際上，該控制在於測量一或多個參數，且在於將該噴射器放入操作或中止操作，取決於某些預定義的規則。藉由合適感測器所提供之參數係譬如該潤滑回轉葉片式真空泵的馬達電流、該主要潤滑回轉葉片式真空泵之出口導管的空間中之藉由該止回閥所限制的氣體之溫度或壓力、或這些參數的一組合。
以該室之排空的循環開始，該壓力在此被升高、譬如等於該大氣壓力。給定該主要潤滑回轉葉片式真空泵中之壓縮，在其出口所排出的氣體之壓力係高於該大氣壓力(如果在該主要真空泵的出口之氣體被直接地排出進入該大氣)、或高於在下游所連接的另一設備之入口的壓力。這造成該止回閥之打開。
當此止回閥係打開時，該噴射器的作用被感覺很輕微，因在其入口之壓力係接近等於在其出口的壓力。於對比下，當該止回閥在某一壓力關閉時(因為該室中之壓力在此期間已下降)，該噴射器的作用造成該室及在該止回閥之後的導管間之壓力中的差異之逐漸減少。在該主要潤滑回轉葉片式真空泵的出口之壓力變成在該噴射器的入口之壓力，在其出口的壓力總是為在該止回閥之後的導管中之壓力。更多該噴射器泵送，則在該主要潤滑回轉葉片式真空泵的出口有更多該壓力下降，於該關閉的空間中(藉由該止回閥所限制)，且因此該室及該主要潤滑回轉葉片式真空泵的出口間之壓力中的差異減少。此輕微差異減少該主要潤滑回轉葉片式真空泵中之內部滲漏，並同時造成該室中的壓力之減少，這使其可能改善該最後真空。此外，用於該壓縮，該主要潤滑回轉葉片式真空泵消耗更少的能量及產生更少之壓縮熱。
於該噴射器的控制之案例中，當該等感測器係在所界定的狀態中或給與最初值時，存在有一用於該泵送系統的起動之最初位置。當該主要潤滑回轉葉片式真空泵泵送該 真空室的氣體時，諸如其馬達之電流、該出口導管的空間中之氣體的溫度及壓力之參數開始改變，並抵達藉由該等感測器所偵測的閾值。這造成該噴射器上之切換。當這些參數隨著時差返回至該最初範圍(在該等設定值外側)時，該噴射器被停止。
根據本發明之又另一變型，氣體在用於該噴射器的操作所需要之壓力的流動係藉由壓縮機所提供。以值得注意之方式，此壓縮機可藉由該主要潤滑回轉葉片式泵浦、或另一選擇或此外以獨立自主的方式被驅動，而與該主要潤滑回轉葉片式泵浦無關。此壓縮機能在該止回閥之後吸入該氣體離開導管中的大氣空氣或氣體。此一壓縮機之存在提供該潤滑回轉葉片式真空泵系統，而與壓縮氣體來源無關，其能滿足某些工業環境的需求。該壓縮機能在用於複數個噴射器之操作所需要的壓力提供氣體之流動，分別形成具有當作主要泵浦的潤滑回轉葉片式泵浦之複數個真空泵系統的一部份。於該噴射器之連續操作的案例中以及於其根據藉由合適感測器所控制之參數的控制之案例中，該壓縮機亦形成該系統之一部份。
在另一方面，以更迅速地降低在此的壓力之目標，其亦為明顯的是該機械概念之研究試圖減少該主要潤滑回轉葉片式真空泵的氣體出口通孔及該止回閥間之空間。
1‧‧‧室
2‧‧‧吸入通孔
3‧‧‧真空泵
4‧‧‧空間
5‧‧‧導管
6‧‧‧排出閥
7‧‧‧噴射器
8‧‧‧氣體離開導管
9‧‧‧供給導管
10‧‧‧壓縮機
11‧‧‧感測器
12‧‧‧感測器
13‧‧‧感測器
SP‧‧‧泵送系統
SPP‧‧‧真空泵
本發明的特色及優點將在該敘述之情況內以更多細節 顯現，在該敘述隨後為經由說明及以非限制方式參考該等附圖所給與的示範實施例：圖1以概略方式表示適合用於根據本發明之第一實施例的泵送方法之實施的泵送系統；圖2以概略方式表示適合用於根據本發明之第二實施例的泵送方法之實施的泵送系統；及圖3以概略方式表示適合用於根據本發明之第三實施例的泵送方法之實施的泵送系統。
圖1表示適合用於根據本發明之第一實施例的泵送方法之實施的泵送系統SP。
該泵送系統SP包含室1，其係連接至主要潤滑回轉葉片式真空泵3之吸入通孔2。該主要潤滑回轉葉片式真空泵3的氣體出口通孔係連接至導管5。止回排出閥6被放置在該導管5中，其在此止回閥6之後持續進入氣體離開導管8。該止回閥6當其被關上時允許被包含於該主要真空泵3的該氣體出口通孔及其本身間之空間4的形成。該泵送系統SP亦包含平行地連接至該止回閥6之噴射器7。該噴射器的吸入通孔被連接至該導管5之空間4，且其排出通孔被連接至該導管8。該供給導管9提供用於該噴射器7的工作流體。
由該主要潤滑回轉葉片式真空泵3開始，用於該噴射器7之工作流體係注射經過該供給導管9。然後，該主要 潤滑回轉葉片式真空泵3經過在其入口所連接的通孔2吸入該室1中之氣體，並壓縮它們，以後來在其於該導管5中的出口經過該止回閥6排出它們。當用於該止回閥6之關閉壓力被抵達時，其關閉。由此瞬間開始，該噴射器7的泵吸造成該空間4中之壓力逐漸地減少至其限制壓力的值。同時，藉由該主要潤滑回轉葉片式真空泵3所消耗之功率逐漸地減少。這在短時間、例如達於5至10秒中之某一週期內發生。
再者，以該噴射器7的流率與該止回閥6之關閉壓力的巧妙調整，而當作該主要潤滑回轉葉片式真空泵3之流率及該室1的空間之函數，在相對於該排空週期的持續時間關閉該止回閥6之前，其係可能減少該時間，且如此在該噴射器7的此操作時間期間減少工作流體中之損失，而不會影響該泵送。再者，於該能量消耗量的評估中，這些微小之“損失”被考慮。在另一方面，與配備有可程式化自動控制及/或速率控制器、控制下之閥、感測器等的類似泵浦相比較，簡單性的優點給與該系統優異之可靠性以及低價格。
圖2表示適合用於根據本發明之第二實施例的泵送方法之實施的泵送系統SP。
相對於圖1中所表示之系統，圖2中所表示的系統另包含壓縮機10，該壓縮機在用於該噴射器7之操作所需要的壓力提供氣體之流動。實際上，此壓縮機10可在該止回閥6之後吸入該氣體出口8中的大氣空氣或氣體。其 之存在提供與壓縮氣體來源無關的泵送系統，其能滿足某些工業環境之需求。該壓縮機10可藉由該主要潤滑回轉葉片式泵浦3或藉由其自身的電動馬達被驅動，如此，以與該泵浦3完全獨立之方式被驅動。在所有案例中，與在該主要泵浦3的能量消耗量中所達成之利益比較，當該壓縮機在該需要的壓力提供氣體之流動，以便造成該噴射器7操作時，該壓縮機10的能量之消耗量大體上係較小的。
圖3表示適合用於根據本發明之第三實施例的泵送方法之實施的真空泵SPP之系統。
相對於圖1及2中所示系統，於圖3中所表示的系統對應於控制下之泵送系統，該泵送系統另包含感測器11、12、13，該等感測器控制譬如該主要潤滑回轉葉片式真空泵3的馬達電流(感測器11)、該主要潤滑回轉葉片式真空泵之出口導管的空間中之氣體的壓力(感測器13)(藉由該止回閥6所限制)、該主要潤滑回轉葉片式真空泵之出口導管的空間中之氣體的溫度(感測器12)(藉由該止回閥6所限制)、或這些參數之組合。實際上，當該主要潤滑回轉葉片式真空泵3開始泵送該真空室1的氣體時，這些被引用之參數(尤其是其馬達的電流、該出口導管4的空間中之氣體的溫度及壓力)開始改變及抵達藉由該等對應感測器11、12、13所偵測之閾值。這造成該噴射器7的啟動(在某一時差之後)。當這些參數返回至該最初範圍(在該等設定值之外)時，該噴射器被停止(再次於某一時差 之後)。當然，在圖2中所敘述的條件中，該控制下之泵送系統SSP可具有一供給網路或壓縮機10當作壓縮氣體來源。
本發明確定地遭受關於其實施的極多變動。雖然不同實施例已被敘述，其被很好地了解以徹底之方式認知所有可能的實施例係不可能的。當然，以同等機制取代所敘述之機制可被預見，而未由本發明的範圍脫離。所有這些修改形成熟習此真空技術領域中之技藝者的普通知識之一部份。
1‧‧‧室
2‧‧‧吸入通孔
3‧‧‧真空泵
4‧‧‧空間
5‧‧‧導管
6‧‧‧排出閥
7‧‧‧噴射器
8‧‧‧氣體離開導管
9‧‧‧供給導管

Claims (25)

  1. 一種泵送系統(SP、SPP)中的泵送方法，該泵送系統包含：主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)，其具有連接至真空室(1)之氣體入口通孔(2)、及在出現進入該泵送系統(SP、SPP)的氣體出口(8)之前通入導管(5)的氣體出口通孔(4)；止回閥(6)，其於該氣體出口通孔(4)與該氣體出口(8)之間被定位在該導管(5)中，及噴射器(7)，其被並聯連接至該止回閥(6)，該泵送方法包含：該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)被開動，以便泵送該真空室(1)中所含有之氣體經過該氣體出口通孔(4)；該噴射器(7)同時被供給以工作流體；及在該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)泵送該真空室(1)中所含有之氣體期間、或在該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)維持該真空室(1)中之界定壓力期間，該噴射器(7)持續被供給以工作流體。
  2. 如申請專利範圍第1項之泵送方法，其中該噴射器的流率係由該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)之額定流率的1/500至1/20。
  3. 如申請專利範圍第1項之泵送方法，其中該噴射器(7)的工作流體係壓縮空氣及氮中的至少一者。
  4. 如申請專利範圍第1項之泵送方法，其中該噴射器(7)係單級式或多級式。
  5. 如申請專利範圍第1項之泵送方法，其中當在該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)的吸入端之壓力係於500毫巴絕對壓力及最後的真空之間時，該止回閥(6)關閉。
  6. 如申請專利範圍第1項之泵送方法，其中該泵送系統包含匣體，該匣體設有該止回閥(6)，且該噴射器(7)被整合至該匣體中。
  7. 如申請專利範圍第6項之泵送方法，其中該泵送系統包含油分離器，該油分離器被設置在該主要潤滑回轉葉片式真空泵中，且該匣體本身被設置在該主要潤滑回轉葉片式真空泵的該油分離器中。
  8. 如申請專利範圍第1項之泵送方法，其中該泵送系統包含壓縮機(10)，該氣體在用於噴射器(7)的操作所需要之壓力下的流動係藉由該壓縮機(10)所提供。
  9. 如申請專利範圍第8項之泵送方法，其中該壓縮機(10)被連接於該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)且藉由該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)所驅動。
  10. 如申請專利範圍第8項之泵送方法，其中該壓縮機(10)被獨立自主地驅動，而與該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)無關。
  11. 如申請專利範圍第8項之泵送方法，其中該壓縮機(10)吸入在該止回閥(6)之後的該氣體出口(8)中的大氣空氣或氣體。
  12. 如申請專利範圍第1項之泵送方法，其中至少一操作參數被測量及使用於開動或停止該噴射器(7)。
  13. 如申請專利範圍第12項之泵送方法，其中該至少一操作參數係該潤滑回轉葉片式真空泵(3)的馬達電流、藉由該止回閥(6)所限制之主要潤滑回轉葉片式真空泵的出口導管之空間中的氣體之壓力、藉由該止回閥(6)所限制的主要潤滑回轉葉片式真空泵之出口導管的空間中之氣體之溫度、或這些參數的組合。
  14. 一種泵送系統(SP、SPP)，包含：主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)，其具有連接至真空室(1)之氣體入口通孔(2)、及在出現進入該真空泵(SP)的系統之氣體出口(8)之前通入導管(5)的氣體出口通孔(4)；止回閥(6)，其於該氣體出口通孔(4)與該氣體出口(8)之間被定位在該導管(5)中，及噴射器(7)，其被並聯連接至該止回閥(6)，其中該噴射器(7)被配置成在該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)被開動的情形下同時被供給以工作流體，且在該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)泵送該真空室(1)中所含有之氣體期間、或在該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)維持該真空室(1)中之界定壓力期間，該噴射器(7)被配置成能夠被供給以工作流體。
  15. 如申請專利範圍第14項之泵送系統，其中該噴射器的流率係由該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)之額定流率的1/500至1/20。
  16. 如申請專利範圍第14項之泵送系統，其中該噴 射器(7)的工作流體係壓縮空氣及氮中的至少一者。
  17. 如申請專利範圍第14項之泵送系統，其中該噴射器(7)係單級式或多級式。
  18. 如申請專利範圍第14項之泵送系統，其中該泵送系統包含匣體，該匣體設有該止回閥(6)，且該噴射器(7)被整合至該匣體中。
  19. 如申請專利範圍第18項之泵送系統，其中該泵送系統包含油分離器，該油分離器被設置在該主要潤滑回轉葉片式真空泵中，且該匣體本身被設置在該主要潤滑回轉葉片式真空泵的該油分離器中。
  20. 如申請專利範圍第14項之泵送系統，其中該泵送系統包含壓縮機(10)，其提供該氣體在用於該噴射器(7)的操作所需要之壓力下的流動。
  21. 如申請專利範圍第20項之泵送系統，其中該壓縮機(10)被連接於該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)且藉由該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)所驅動。
  22. 如申請專利範圍第20項之泵送系統，其中該壓縮機(10)被獨立自主地驅動，而與該主要潤滑回轉葉片式真空泵(3)無關。
  23. 如申請專利範圍第20項之泵送系統，其中該壓縮機(10)吸入在該止回閥(6)之後的該氣體出口(8)中的大氣空氣或氣體。
  24. 如申請專利範圍第14項之泵送系統，其中該泵送系統包含至少一感測器(11、12、13)，用於測量至少一 操作參數及用於使用該泵送系統，以便開動或停止該噴射器(7)。
  25. 如申請專利範圍第24項之泵送系統，其中該至少一操作參數係該潤滑回轉葉片式真空泵(3)的馬達電流、藉由該止回閥(6)所限制之主要潤滑回轉葉片式真空泵的出口導管之空間中的氣體之壓力、藉由該止回閥(6)所限制的主要潤滑回轉葉片式真空泵之出口導管的空間中之氣體之溫度、或這些參數的組合。
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