WO2009133106A1 - Vakuumpumpe sowie verfahren zum reinigen von vakuumpumpen - Google Patents

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WO2009133106A1
WO2009133106A1 PCT/EP2009/055132 EP2009055132W WO2009133106A1 WO 2009133106 A1 WO2009133106 A1 WO 2009133106A1 EP 2009055132 W EP2009055132 W EP 2009055132W WO 2009133106 A1 WO2009133106 A1 WO 2009133106A1
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cleaning
pump
chamber
sound waves
housing
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PCT/EP2009/055132
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French (fr)
Inventor
Klaus Buhlmann
Christian Beyer
Original Assignee
Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/08—Cleaning containers, e.g. tanks
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    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0092—Removing solid or liquid contaminants from the gas under pumping, e.g. by filtering or deposition; Purging; Scrubbing; Cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B2209/00—Details of machines or methods for cleaning hollow articles
    • B08B2209/005—Use of ultrasonics or cavitation, e.g. as primary or secondary action

Definitions

  • Vacuum pump and method for cleaning vacuum pumps are Vacuum pump and method for cleaning vacuum pumps
  • the invention relates to a vacuum pump and a method for cleaning vacuum pumps.
  • gases are extracted from coating chambers or the like by means of vacuum pumps for carrying out coating, drying and sintering processes.
  • the extracted gases contain a different amount of particles.
  • contaminants are deposited in the pump chamber of the vacuum pump on the inside of the housing forming the pump chamber and / or on the pump elements.
  • dry vacuum pumps are used. These are, for example, screw pumps, rotary vane pumps, Roots pumps or correspondingly suitable, in particular dry vacuum pumps.
  • the vacuum pumps always have a pumping chamber in which the pumping elements such as the screws, the slide or the Wälzkolben are arranged.
  • the object of the invention is to provide a vacuum pump with a cleaning device, through which a cost-effective and reliable cleaning is possible, preferably a heavy load on the mains and the pump motor should be avoided.
  • a further object of the invention is to provide an improved method for cleaning vacuum pumps. The object is achieved according to the invention by a vacuum pump according to claim 1 or a method for cleaning vacuum pumps according to claim 5,
  • the feeding of the cleaning liquid into the suction chamber can take place via a separate feed opening, which can be connected or connected via pipelines to the container for the cleaning liquid.
  • a separate feed opening which can be connected or connected via pipelines to the container for the cleaning liquid.
  • the vacuum pump has a suction chamber formed by a housing.
  • the housing has a suction opening through which the gas to be pumped is sucked.
  • the suction port is connected in operation, for example, with a coating chamber, a sintering furnace or the like.
  • the housing has an ejection opening through which the extracted gas is ejected.
  • the pumping elements for conveying the gas are arranged in the direction of the ejection opening.
  • the pump elements are, for example, screws, rotary valves, rolling pistons, etc.
  • a container for holding cleaning fluid is also connected to the pumping chamber or to a line connected to the pumping chamber via the suction or outlet port.
  • at least one sound generator is provided for generating sound waves.
  • cleaning fluid is supplied from the container to the pumping chamber.
  • the invention provided according to at least one sound generator SchailweSien be coupled into the cleaning fluid and / or in at least one of the pumping elements and / or in the housing by this particular complete filling of the Scooping space with cleaning fluid and the Einkoppein sound waves it comes at border crossings between the cleaning fluid and a foreign material to form cavities, ie cavities due to pressure minima of the sound waves. Dirt, which adhere in particular to the pump elements or the walls of the pump chamber, also represent such a foreign material. Due to the pressure maxima that occur filled with gas from the cleaning liquid cavities implosionsartig together. This creates locally high pressures and high temperatures. This cyclically occurring process causes the removal of impurities from Pumpeniementen and / or the walls of the pump chamber by blowing off or spalling of the impurities at the border crossings.
  • the at least one sound generator can be arranged within the pump chamber. Once the pump is disconnected from the process and the suction port is closed to befuilen the pumping chamber with cleaning liquid, it is thus possible, coupled with a sound generator arranged such sound waves directly into the cleaning liquid.
  • a sound generator in particular on the outside of the housing or within a housing wall.
  • the sound waves are thus coupled through the housing or via the housing into the liquid located in the pump chamber.
  • Another possibility is to couple the sound waves directly into at least one of the pumping elements or a component connected to the corresponding pumping element.
  • the Schalfgenerator can be arranged outside of the pump chamber or, for example, in two-sided mounted pump elements, such as fferenrnotoren, in the region of the drive side opposite storage.
  • one or more SchaSlgeneratoren can be arranged in the interior of the pump element.
  • the at least one sound generator is preferably designed as an ultrasound generator.
  • the sound generator preferably generates sound waves in the range of 20 kHz to 1 GHz.
  • baffles of different frequencies through the individual squirter generators.
  • the modulation device is part of a control device, wherein in particular an automatic control of the process sequences including the varying of the frequency and / or the amplitude takes place.
  • a control device wherein in particular an automatic control of the process sequences including the varying of the frequency and / or the amplitude takes place.
  • an adaptation to structure openings takes place.
  • the distance between the sound generator and contamination should be less than half the wavelength.
  • a SchaNgenerator be frequency and / or amplitude modulated.
  • the cleaning liquid used is preferably water, optionally additives such as solvents, acids or alkalis may be added. Further improvement of the cleaning effect can be achieved by the use of warm cleaning liquid.
  • the temperature of the ussfiüsstechnik is preferably above the operating temperature of the vacuum pump, and below the boiling temperature, Furthermore, the invention relates to a method for cleaning vacuum pumps, wherein the method is preferably carried out with the above-described vacuum pump according to the invention.
  • a complete filling of the pump chamber with cleaning fluid takes place.
  • sound waves are coupled in to remove the impurities adhering to the pump elements and / or the inner wall of the pump chamber.
  • the sound waves are coupled either directly into the cleaning fluid and / or into at least one of the pump elements and / or into the housing.
  • the cleaning or dissolving of the impurities takes place, as described above with reference to the vacuum pump according to the invention, by cavitation,
  • the vacuum pump may be turned off so that the pumping elements do not move. Furthermore, a particularly slow rotation of the pump elements is possible, so that in particular all surfaces reach the area of the sound waves and to ensure the removal or rinsing out of the dissolved impurities. Furthermore, the slow rotation of the pumping elements has the advantage that it is ensured that the sound waves impinge on all areas of the pumping elements.
  • the erfindungsgernäße method is preferably, as described with reference to the vacuum pump according to the invention, advantageously further developed.
  • the vacuum pump according to the invention as well as the method according to the invention for cleaning vacuum pumps has the particular advantage that it is an extremely environmentally friendly process, since predominantly aqueous solutions can be used as cleaning agents.
  • Another advantage of the invention is that a uniform cleaning takes place. This can be done in particular by the arrangement of several sound generators and optionally an additional slow rotation of the pumping elements.
  • the invention also has the advantage that even complex part geometries, such as those that occur in screw rotors, can be cleaned in a simple manner.
  • the cost of cleaning the vacuum pump is significantly reduced. In particular, a reliable cleaning on site is possible, so that the cleaning of the vacuum pump is considerably cheaper and more customer-friendly
  • the sometimes expensive construction of vacuum pumps can be simplified because, for example, a simply removable housing for mechanical cleaning of the pump need not be provided ,
  • the invention Compared to the introduction of a small amount of cleaning liquid at the low pressure prevailing in the pump chamber to cause evaporation of the liquid, the invention has the advantage that increased power consumption and a corresponding load on the power grid and the pump motor does not occur. Also, when introducing small amounts of cleaning liquid of, for example, oil vaporizing in the suction space, long-term damage may occur due to water hammer over longer periods of time. These are outbreaks on the surface of the material due to the cavitation forces. Furthermore, bearing damage can occur in this process , This is avoided by the invention.
  • the invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.
  • the drawing shows a schematic partially sectioned side view of a screw vacuum pump.
  • a housing 10 of the vacuum pump forms a Schöpfraurn 12, in which two pumping elements in the form of helical rotors 14 are arranged in the drawing in succession.
  • the two rotors 14 are each connected to a shaft 16, which are guided out of the pumping chamber 12 out into a bearing and gear compartment 18.
  • a synchronization gear for the synchronization of the two rotors 14 is arranged in the bearing and gear compartment 18.
  • the drive motor for direct or indirect driving of one of the two rotor shafts 16 may be arranged.
  • the bearing and gear chamber 18 is separated by seals 20 from the pump chamber 12.
  • the housing has an intake opening 22, through which the gas to be sucked off from a space, not shown, is sucked into the pumping chamber 12.
  • a conveying of the gas takes place in the direction of a Ausurgiöff ⁇ ung 24th
  • a container 28 is connected to the pump chamber via a pipe 26, in which cleaning liquid is stored.
  • the container 28 may in this case be permanently connected during operation with the vacuum pump or be connected to clean the vacuum pump, for example via a valve port 30.
  • the container 28 may also be connected to a suction line connected to the suction opening 22, so that the cleaning liquid is fed via the suction opening 22 into the suction chamber 12.
  • the container 28 is connected via the pipe 26 with a separate from the suction port 22 feed opening 32.
  • a first sound generator 34 and the scarf head of a boat generator is arranged within the pump chamber 12.
  • Several further sound generators 36 are provided on an outer side 38 of the housing 10.
  • the sound generators 36 are connected directly to the outside 38 of the housing 10 or disposed within the housing wall.
  • the sound generators 36 are arranged laterally next to or radially to the rotor 14 and at the same time distributed over the length of the rotor 14.
  • the shawl head can preferably be manuefl or moved by means of control in the longitudinal direction of the rotor. Especially in connection with a rotor rotation very good cleaning results can be achieved.
  • another Schalfgenerator 40 may be provided. This is arranged in the illustrated embodiment within the rotor 14, so that sound waves are coupled into the Rotorl4 and of this in the cleaning liquid.
  • the sound generator 34 is an immediate coupling of sound waves in the funded for cleaning in the pump chamber 12 cleaning liquid.
  • the sound generator 36 couples the sound waves through the housing 10 in the cleaning liquid.
  • At least one sound generator is provided per pump element 14.
  • the Schaigerneratoren 34, 36, 40 are connected via electrical lines 42 to a control device 44.
  • a modulation device for modulating the frequency and / or the amplitude of the individual sound generators 34, 36, 40 may be provided.
  • the suction opening 22 is closed. Furthermore, the discharge opening 24 is at least initially closed before loosening. Subsequently, an opening of the valve 30, so that cleaning liquid from the container 28 passes into the pump chamber until the entire interior of the housing 10 is filled. In the next step, one or more of the illustrated sound generators 34, 36, 40 is controlled by the control device 44, so that the sound generators 34, 36, 40 generate in particular high-energy ultrasonic waves.
  • the discharge opening 24 is at least slightly opened to allow flushing out of the dissolved impurities.
  • the pump elements 14 are additionally rotated slowly.

Abstract

Eine Vakuumpumpe weist einen Schöpfraum ( 12) auf, in dem mehrere Pumpelemente (14) angeordnet sind. Der Schöpfraum (12) ist mit einem Behälter (28) zur Aufnahme einer Reinigungsflussigkeit verbunden. Über Schallgeneratoren (34, 36, 40) können zur Reinigung der Pumpeeiemente (14) und/ oder einer Innenwand (46) des Schöpfraums ( 12) Schallwellen erzeugt werden. Gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Einbringen der Schallwellen, nachdem der Schöpfraum (12) insbesondere vollständig mit Reinigungsflussigkeit befüllt wurde.

Description

Vakuumpumpe sowie Verfahren zum Reinigen von Vakuumpumpen
Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe sowie ein Verfahren zum Reinigen von Vakuumpumpen.
Mit Hilfe von Vakuumpumpen werden beispielsweise zur Durchführung von Beschichtungs-, Trocknungs- und Sinterprozessen Gase, insbesondere Luft, aus Beschichtungskammern oder dergleichen abgesaugt. Die abgesaugten Gase enthalten je nach Anwendung eine unterschiedliche Menge an Partikeln. Derartige Verschmutzungen lagern sich in dem Schöpfraum der Vakuumpumpe an der Innenseite des den Schöpfraum bildenden Gehäuses und/ oder an den Pumpetementen ab. In derartigen Prozessen werden üblicherweise trockene Vakuumpumpen eingesetzt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Schraubenpumpen, Drehschieberpumpen, Wälzkolben- Pumpen oder entsprechend geeignete, insbesondere trockene Vakuumpumpen. Die Vakuumpumpen weisen stets einen Schöpfraum auf, in dem die Pumpelemente wie die Schrauben, die Schieber oder die Wälzkolben angeordnet sind.
Um Beschädigungen der Vakuumpumpe durch Verschmutzungen zu vermeiden ist es erforderlich, die Verunreinigungen im Schöpfraum zu entfernen. Hierzu ist es häufig erforderlich, die Pumpe zu demontieren und die Pumpelemente aus dem Schöpfraum zu entfernen, um die Verunreinigungen sodann mechanisch zu beseitigen. Eine derartige Reinigung der Vakuumpumpe ist zeit- und kostenintensiv. Ferner ist es erforderlich, den Prozess für einen längeren Zeitraum zu unterbrechen oder die zu reinigende Pumpe durch eine entsprechende Pumpe zu ersetzen. Dies setzt voraus, dass eine entsprechende Anzahl an Ersatzpumpen vorhanden ist, wodurch die Kosten des HerstelSungsprozesses erhöht werden.
Ferner ist es bekannt, den Schöpfraum mittels einer Reinigungsfiüssigkeit zu reinigen. Hierzu wird die Vakuumpumpe vom Prozess getrennt und eine geringe Menge an Reinigungsflüssigkeit dem Schöpfraum im Pumpbetrieb zugeführt Aufgrund des in dem Schöpfraum herrschenden geringen Drucks erfolgt ein unmittelbares Verdampfen der Reinigungsfiüssigkeit. Durch das Auftreten von Kavitation erfolgt ein Absprengen bzw. Entfernen der Verschmutzungen von der Innenwand des Schutzraums bzw. von Purnpeiementen. Zur Durchführung dieses Reinigungsverfahrens ist es erforderlich, dass ein entsprechend geringer Druck im Schöpfraum herrscht Da die zugeführte Reinigungsflüssigkeit den Spalt zwischen Innenwand und Pumpelement bzw. zwischen zwei Pumpelementen zumindest teilweise verschließt, steigt beim Zuführen der Reinigungsflüssigkeit die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe stark an. Dies ist selbst bei der Zufuhr geringer Mengen an Reinigungsflüssigkeit der Fall. Die erhöhte Leistungsaufnahme führt zu unerwünschten Belastungen des Stromnetzes und kann ferner Beschädigungen des Antriebsrnotors der Vakuumpumpe hervorrufen. Ferner ist es erforderlich während des Spülvorgangs Gas zuzuführen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumpumpe mit einer Reinigungseinrichtung zu schaffen, durch die eine kostengünstige und zuverlässige Reinigung möglich ist, wobei vorzugsweise eine starke Belastung des Stromnetzes sowie des Pumpenmotors vermieden werden soll. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Reinigen von Vakuumpumpen zu schaffen- Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vakuumpumpe gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren zum Reinigen von Vakuumpumpen gemäß Anspruch 5,
Das Zuführen der Reinigungsflüssigkeit in den Schöpfraum kann über eine gesonderte Zuführöffnung, die über Rohrleitungen mit dem Behälter für die Reinigungsflüssigkeit verbindbar bzw. verbunden Ist, erfolgen. Ebenso ist es möglich, das Reinigungsmittel über die Ansaugöffnung und/ oder eine Auslassöffnung bzw. eine mit Ansaug-/ Auslassöffnung verbundene Rohrleitung dem Schöpfraum zuzuführen.
Die Vakuumpumpe weist einen durch ein Gehäuse ausgebildeten Schöpfraum auf. Das Gehäuse weist eine Ansaugöffnung, durch die das zu pumpende Gas gesaugt wird, auf. Die Ansaugöffnung ist im Betrieb beispielsweise mit einer Beschichtungskammer, einem Sinterofen oder dergleichen verbunden. Ferner weist das Gehäuse eine Ausstoßöffnung auf, durch die das abgesaugte Gas ausgestoßen wird. Innerhalb des Schöpfraums sind die Pumpelemente zum Fördern des Gases in Richtung der Ausstoßöffnung angeordnet. Je nach Typ der eingesetzten Vakuumpumpe handelt es sich bei den Pumpelementen beispielsweise um Schrauben, Drehschieber, Wälzkolben etc. Mit dem Schöpfraum oder einer mit dem Schöpfraum über die Aπsaug- oder die Auslassöffnung verbundenen Leitung ist ferner ein Behälter zur Aufnahme von Reinigungsflüssigkeit verbunden. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Schallgenerator zur Erzeugung von Schallwellen vorgesehen.
Zum Reinigen des Schöpfraums und/ oder der in dem Schöpfraum vorhandenen Pumpelemente wird Reinigungsflüssigkeit aus dem Behälter dem Schöpfraum zugeführt. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen mindestens einen Schallgenerator werden in die Reinigungsflüssigkeit und/ oder in mindestens eines der Pumpelemente und/ oder in das Gehäuse SchailweSien eingekoppelt Durch dieses insbesondere vollständige Befüllen des Schöpfraums mit Reinigungsflüssigkeit und dem Einkoppein von Schallwellen kommt es an Grenzübergängen zwischen der Reinigungsflüssigkeit und einem Fremdmaterial zur Ausbildung von Kavitäten, d.h. Hohlräumen aufgrund von Druckminima der Schallwellen. Verschmutzungen, die insbesondere an den Pumpenelementen oder den Wandungen des Schöpfraums anhaften, stellen auch ein derartiges Fremdmaterial dar. Aufgrund der auftretenden Druckmaxima fallen die mit Gas aus der Reinigungsflüssigkeit gefüllten Hohlräume implosionsartig zusammen. Hierdurch entstehen lokal hohe Drücke und hohe Temperaturen. Dieser zyklisch auftretende Vorgang bewirkt durch Absprengen bzw. Abplatzen der Verunreinigungen an den Grenzübergängen das Entfernen von Verunreinigungen von Pumpeiementen und/ oder den Wandungen des Schöpfraums.
Der mindestens eine Schallgenerator kann innerhalb des Schöpfraums angeordnet sein. Sobald die Pumpe vom Prozess getrennt ist und die Ansaugöffnung verschlossen ist, um den Schöpfraum mit Reinigungsflüssigkeit zu befuilen, ist es somit mögiich, mit einem derart angeordneten Schallgenerator Schallwellen unmittelbar in die Reinigungsflüssigkeit einzukoppeln.
Ferner ist es möglich, einen Schallgenerator, insbesondere außen am Gehäuse oder innerhalb einer Gehäusewand anzuordnen. Die Schallwellen werden somit durch das Gehäuse hindurch bzw. über das Gehäuse in die sich in dem Schöpfraum befindende Flüssigkeit eingekoppelt.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Schallwellen unmittelbar in mindestens eines der Pumpelemente bzw. ein mit dem entsprechenden Pumpelement verbundenes Bauteil einzukuppeln. Beispielsweise ist es bei Schraubenpumpen möglich, die Einkopplung der Schallwellen in die mit dem Schraubenrotor verbundene Rotorwelle vorzunehmen. Dies hat den Vorteil, dass der Schalfgenerator außerhalb des Schöpfraums angeordnet werden kann oder beispielsweise bei zweiseitig gelagerten Pumpenelementen, wie Schraubenrnotoren, im Bereich der der Antriebsseite gegenüberliegenden Lagerung. Ferner kann einer oder mehrere SchaSlgeneratoren im inneren des Pumpenelements angeordnet sein.
Beim Vorsehen mehrerer Schallgeneratoren ist es erfindungsgemäß bevorzugt, die vorstehenden Anordnungsmöglichkeiten der Schallgeneratoren zu kombinieren.
Der mindestens eine Schallgenerator ist vorzugsweise als Ultraschallgenerator ausgebildet. Der Schallgenerator erzeugt hierbei vorzugsweise Schallwellen im Bereich von 20 kHz bis 1 GHz. Beim Vorsehen mehrerer Schallgeneratoren ist es bevorzugt, durch die einzelnen Schaügeneratoren Schallweilen unterschiedlicher Frequenz zu erzeugen. Besonders bevorzugt ist es, über eine Modulationseinrichtung, die insbesondere einen Frequenzumrichter aufweist, die Frequenz der von den mindestens einem Schallgenerator abgegebenen Schallwellen zu variieren. Ferner ist es möglich, durch die Modulationseiπrichtung gegebenenfalls auch die Amplitude der abgegebenen Schallwellen zu variieren. Durch die Veränderung der Frequenz und/ oder der Amplitude der erzeugten Schallwellen kann das Auftreten permanenter lokaler Wellenminima und Wellenmaxima innerhalb des Schöpfraums vermieden werden. Dies führt zu einer Vergleichmäßigung der Reinigung. Vorzugsweise ist die Modulationseinrichtung Teil einer Steuereinrichtung, wobei insbesondere eine automatische Steuerung der Prozessabläufe einschließlich des Variierens der Frequenz und/ oder der Amplitude erfolgt. Durch das Vorsehen mehrerer Schallgeneratoren, die gegebenenfalls mit unterschiedlichen Frequenzen oder Amplituden betrieben werden, erfolgt ein Anpassen an Strukturöffnungen. Insbesondere sollte der Abstand zwischen Schallgenerator und Verschmutzung kleiner als die halbe Wellenlänge sein. Ebenso kann ein SchaNgenerator frequenz- und/ oder amplitudenmodulierbar sein.
Bei der verwendeten Reinigungsflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um Wasser, dem gegebenenfalls Additive wie Lösungsmittel, Säuren oder Laugen zugesetzt sein können. Eine weitere Verbesserung des Reiπigungseffekts kann durch die Verwendung von warmer Reinigungsflüssigkeit erzielt werden. Die Temperatur der Reinigungsfiüssigkeit liegt vorzugsweise oberhalb der Betriebstemperatur der Vakuumpumpe, und unterhalb der Siedetemperatur, Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Vakuumpumpen, wobei das Verfahren vorzugsweise mit der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäß ausgestalteten Vakuumpumpe erfolgt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in einem ersten Schritt ein insbesondere vollständiges Befύllen des Schöpfraums mit Reinigungsfiüssigkeit. Anschließend erfolgt ein Einkoppeln von Schallwellen, um die an den Pumpelementen und/ oder der Innenwand des Schöpfraums haftenden Verunreinigungen zu entfernen, Erfindungsgernäß werden die Schallwellen entweder unmittelbar in die Reinigungsfiüssigkeit und/ oder in mindestens eines der Pumpelemente und/ oder in das Gehäuse eingekoppelt. Die Reinigung bzw. das Lösen der Verunreinigungen erfolgt, wie vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe beschrieben, durch Kavitation,
Bevorzugt ist es hierbei, hoch energetische Schallwellen einzukoppeln, die insbesondere im Bereich von 20 kHz bis 1 GHz liegen. Ferner ist es bevorzugt, dass die Amplitude und/ oder die Frequenz der Schallwellen moduliert wird.
Während des Reinigungsvorgangs kann die Vakuumpumpe abgeschaltet sein, so dass sich die Pumpelemente nicht bewegen. Ferner ist ein insbesondere langsames Drehen der Pumpelemente möglich, so dass insbesondere alle Oberflächen in den Bereich der Schallwellen gelangen undum das Abtransportieren bzw. Ausspülen der gelösten Verunreinigungen sicherzustellen. Ferner weist das langsame Drehen der Pumpelemente den Vorteil auf, dass sichergestellt ist, dass die Schallwellen auf sämtliche Bereiche der Pumpelemente auftreffen. Das erfindungsgernäße Verfahren ist vorzugsweise, wie anhand der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe beschrieben, vorteilhaft weitergebildet.
Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen von Vakuumpumpen weist insbesondere den Vorteil auf, dass es sich um einen äußerst umweltverträglichen Prozess handelt, da überwiegend wässrige Lösungen als Reinigungsmittel eingesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein gleichmäßiges Reinigen erfolgt. Dies kann insbesondere durch die Anordnung mehrerer Schallgeneratoren sowie gegebenenfalls ein zusätzliches langsames Drehen der Pumpelemente erfolgen. Gegenüber mechanischen Reinigungsmethoden weist die Erfindung ferner den Vorteil auf, dass auch komplexe Teilegeometrien, wie sie beispielsweise bei Schraubenrotoren auftreten, auf einfache Weise gereinigt werden können. Ferner ist der Aufwand zum Reinigen der Vakuumpumpe erheblich reduziert. Insbesondere ist eine zuverlässige Reinigung vor Ort möglich, so dass die Reinigung der Vakuumpumpe erheblich kostengünstiger und auch kundenfreundlicher ist Des Weiteren kann die teilweise aufwändige Konstruktion von Vakuumpumpen vereinfacht werden, da beispielsweise ein auf einfache Weise abnehmbares Gehäuse zum mechanischen Reinigen der Pumpe nicht vorgesehen sein muss.
Gegenüber dem Einbringen einer geringen Menge an Reinigungsflussigkeit bei im Schöpfraum herrschenden geringen Drucken, um ein Verdampfen der Flüssigkeit zu bewirken, weist die Erfindung den Vorteil auf, dass erhöhte Leistungsaufnahmen und eine entsprechende Belastung des Stromnetzes sowie des Pumpenmotors nicht auftreten. Auch können beim Einbringen geringer Mengen von Reinigungsflussigkeit von beispielsweise ll/rnin, die im Schöpfraum verdampfen, durch Wasserschläge über längere Zeiträume Langzeitschäden auftreten, Hierbei handelt es sich um Ausbrüche an der Oberfläche des Materials aufgrund der Kavitationskräfte, Des Weiteren können bei diesem Verfahren Lagerbeschädigungen auftreten. Dies ist durch die Erfindung vermieden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine schematische teilweise geschnittene Seitenansicht einer Schrauben-Vakuumpumpe.
Ein Gehäuse 10 der Vakuumpumpe bildet einen Schöpfraurn 12 aus, in dem in der Zeichnung hintereinander zwei Pumpelemente in Form von schraubenförmigen Rotoren 14 angeordnet sind. Die beiden Rotoren 14 sind jeweils mit einer Welle 16 verbunden, die aus dem Schöpfraum 12 heraus in einen Lager- und Getrieberaum 18 geführt sind. In dem Lager- und Getrieberaum 18 ist üblicherweise ein Synchronisationsgetriebe zur Synchronisation der beiden Rotoren 14 angeordnet. Ferner kann in dem Lagerund Getrieberaum 18 der Antriebsmotor zum unmittelbaren oder mittelbaren Antreiben einer der beiden Rotorwellen 16 angeordnet sein. Der Lager- und Getrieberaum 18 ist durch Dichtungen 20 von dem Schöpfraum 12 getrennt.
Das Gehäuse weist eine Ansaugöffnung 22 auf, durch die das aus einem nicht dargestellten Raum abzusaugende Gas in den Schöpfraum 12 eingesaugt wird. Durch die Rotoren 14 erfolgt ein Fördern des Gases in Richtung einer Ausstoßöffπung 24.
Erfindungsgemäß ist über eine Rohrleitung 26 mit dem Schöpfraum ein Behälter 28 verbunden, in dem Reinigungsflüssigkeit aufbewahrt ist. Der Behälter 28 kann hierbei ständig während des Betriebs mit der Vakuumpumpe verbunden sein oder zum Reinigen der Vakuumpumpe, beispielsweise über einen Ventilanschluss 30 verbunden werden. Ferner kann der Behälter 28 auch mit einer mit der Ansaugöffnung 22 verbundenen Saugleitung verbunden sein, so dass die Reinigungsflüssigkeit über die Ansaugöffnung 22 in den Schöpfraum 12 gefeitet wird. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist der Behälter 28 über die Rohrleitung 26 mit einer von der Ansaugöffnung 22 gesonderten Zufuhröffnung 32 verbunden.
Innerhalb des Schöpfraums 12 ist ein erster Schallgenerator 34 bzw. der Schalikopf eines Schailgenerators angeordnet. Mehrere weitere Schallgeneratoren 36 sind an einer Außenseite 38 des Gehäuses 10 vorgesehen. Vorzugsweise sind die Schallgeneratoren 36 unmittelbar mit der Außenseite 38 des Gehäuses 10 verbunden oder innerhalb der Gehäusewand angeordnet. In Längsrichtung des Rotors 14 sind die Schallgeneratoren 36 seitlich neben bzw. radial zum Rotor 14 angeordnet und gleichzeitig über die Länge des Rotors 14 verteilt. Der Schalikopf kann vorzugsweise manuefl oder mittels Steuerung in Längsrichtung des Rotors bewegt werden. Insbesondere in Verbindung mit einer Rotordrehung können sehr gute Reinigungsergebnisse erzielt werden.
Gegebenenfalls kann ein weiterer Schalfgenerator 40 vorgesehen sein. Dieser ist im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel innerhalb des Rotors 14 angeordnet, so dass Schallwellen in den Rotorl4 und von diesem in die Reinigungsflussigkeit eingekoppelt werden.
Über den Schallgenerator 34 erfolgt eine unmittelbare Einkopplung von Schallwellen in die zum Reinigen in den Schöpfraum 12 geförderte Reinigungsflüssigkeit. Der Schallgenerator 36 koppelt die Schallwellen über das Gehäuse 10 in die Reinigungsflussigkeit ein.
Vorzugsweise ist je Pumpelement 14 mindestens ein Schallgenerator vorgesehen.
Die Schaügeneratoren 34, 36, 40, von denen auch nur ein oder zwei Schallgeneratoren vorgesehen sein können, sind über elektrische Leitungen 42 mit einer Steuereinrichtung 44 verbunden. Innerhalb der Steuereinrichtung 44 kann eine Modulationseinrichtung zur Modulation der Frequenz und/ oder der Amplitude der einzelnen Schallgeneratoren 34, 36, 40 vorgesehen sein.
Zum Reinigen der Pumpenelernente 14 und/ oder einer Innenwand 46 des Schöpfraums 12 wird zunächst die Ansaugöffnung 22 geschlossen. Ferner wird zumindest zunächst vor dem Beruhen auch die Ausstoßöffnung 24 verschlossen. Anschließend erfolgt ein Öffnen des Ventils 30, so dass Reinigungsflüssigkeit aus dem Behälter 28 in den Schöpfraum gelangt bis der gesamte Innenraum des Gehäuses 10 befüllt ist. Im nächsten Schritt wird einer oder mehrere der dargestellten Schallgeneratoren 34, 36, 40 durch die Steuereinrichtung 44 angesteuert, so dass der bzw. die Schallgeneratoren 34, 36, 40 insbesondere hochenergetische Ultraschalfwellen erzeugen. Gegebenenfalls wird die Ausstoßöffnung 24 zumindest geringfügig geöffnet, um ein Herausspülen der gelösten Verunreinigungen zu ermöglichen. Hierzu werden die Pumpeiemente 14 zusätzlich langsam gedreht. Durch Drehen mit beispielsweise 0,5 - 2 rpm der Pumpelemente 14 erfolgt ein Reinigen aller Oberflächen. Des Weiteren erfolgt vorzugsweise eine Modulierung der Frequenzen und/ oder Amplituden der von den Schallgeneratoren 34, 36, 40 abgegebenen Schallwellen.

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumpumpe/ mit
einem einen Schöpfraum (12) ausbildenden Gehäuse (10) mit einer Ansaugöffnung (22) und einer Ausstoßöffnung (24),
In dem Schöpfraum (12) angeordneten Pumpelementen (14) zum Fördern eines Gases in Richtung der Ausstoßöffnung (24) und
einem mit dem Schöpfraum (12) verbundenen bzw. verbindbaren Behälter (28) für Reinigungsflussigkeit,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ,
mindestens einen Schallgenerator (34, 36, 40) zum Einkoppeln von Schallwellen in die zur Reinigung dem Schöpfraum (12) zugefuhrten Reinigungsflussigkeit und/ oder in mindestens eines der Pumpelemente (14) und/ oder in das Gehäuse (10).
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schallgenerator (34, 36, 40) innerhalb des Schöpfraums (12) angeordnet ist und/ oder mit dem Gehäuse (10) insbesondere außerhalb des Schöpfraums (12) verbunden ist und/ oder nahe eines Pumpeiements (14) oder eines mit dem Pumpeiement (14) verbundenen Bauteils (16) und/ oder innerhalb eines Pumpelements (14) zur Einkoppiung der Schallweilen angeordnet ist.
3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schallgenerator (34, 36, 40) als Ultraschallgenerator ausgebildet ist, der vorzugsweise Schallwellen im Bereich von 20 kHz bis 1 GHz erzeugt.
4. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine mit dem mindestens einen Schallgenerator (34, 36, 40) verbundenen Steuereinrichtung (44), die vorzugsweise eine Moduiationseinrichtung zur Modulierung der Frequenz und/ oder der Amplitude der erzeugten Schallwellen aufweist.
5. Verfahren zum Reinigen von Vakuumpumpen mit in einem durch ein Gehäuse (10) gebildeten Schöpfraum (12) angeordneten Pumpelementen ( 14), mit den Schritten :
Befüllen des Schöpfraums (12) mit Reinigungsflüssigkeit und
Einkoppeln von Schallwellen in die Reinigungsflüssigkeit und/ oder mindestens eines der Pumpeiemente (14) und/ oder das Gehäuse (10) zur Reinigung der Pumpelemente (14) und/ oder einer Innenwand (46) des Schöpfraums (12) mittels Kavitation.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem hochenergetische Schallwellen, insbesondere im Bereich von 20 kHz bis 1 GHz eingekoppelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem die Amplitude und/ oder die Frequenz der Schallwellen moduliert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welchem die Pumpelemente (14) während des Reinigungsvorgangs, insbesondere langsam gedreht werden.
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