[发明专利]真空泵系统和用于操作真空泵系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及真空泵系统并且涉及用于操作真空泵系统的方法。

背景技术

真空泵和真空泵系统被频繁地用于在短时间内排空腔室。这通过使用干式压缩真空泵来实现，该干式压缩真空泵例如诸如螺杆泵、爪式泵或多级罗茨泵。也可以使用例如旋叶泵或旋转活塞泵的油密封真空泵。频繁地，多个泵彼此串联和/或并联布置，从而能够在短的时间周期内的泵送大容积的气体。

典型的应用是例如使用在涂层安装中的闸室。闸室必须在短的时间间隔中从大气压强向下泵送至传输压强。通常这在从20秒到120秒的周期内实现，以达到在0.1毫巴和10毫巴之间的传输压强。此后，可以关闭布置在闸室和真空泵系统之间的阀。阀被关闭一段闲置时间，该闲置时间大约是泵送(pump-down)时间的一到十倍。

另一典型应用涉及大处理腔室，例如用于金属的热处理或提纯。在该应用的实例中，典型泵送时间范围从2分钟到30分钟。在泵送时间后，处理腔室处于期望的低压强水平。然而，为了维持该压强水平，仍有必要维持相对小的气体量，从而小量气体仍被泵出。这是大约泵送时间的两到十倍的维持时间。

对于闸室和相应的大处理腔室二者而言，为了实现短的泵送时间，真空泵系统有必要具有很大的尺寸。然而，在闲置时间或在维持时间期间，不需要泵系统的大的抽气容量。这导致大功率输入并且因此导致高功耗。

例如，如果螺杆泵用于排空腔室(例如闸室或处理腔室)，存在一个问题，即在螺杆和壳体的转子单元之间提供有间隙，而该间隙并未用润滑剂密封，因为泵是干式压缩真空泵。这里，间隙宽度具体取决于转子温度。由于被输送的介质会时常地通过间隙回流，因此仅在达到操作温度并因此当间隙很小时，才能达到泵的最佳输出。一旦在处理腔室中达到设定压强，如果是如此期望的话，则将可以减小泵的旋转速度并且由此减小泵送能力，或甚至钝化泵。然而这是有利的，因为一旦处理腔室中的压强再次超过设定压强，则在实现完全泵送能力前，泵不得不首先达到操作温度。这将导致处理腔室中不可接受的压强波动。有必要的是真空泵在超过设定压强后立即可以被操作在完全泵送能力处，从而避免处理腔室中压强的不期望增加，以及处理腔室中过度的压强波动。当使用闸室时，泵必须优选地被维持在额定速度，因为否则其将在闲置时间的结束处必须被加速。这将延长泵送处理所需的时间。

由于未能对间隙密封，泵不得不被维持在操作温度以便确保最大输出量的问题仍存在于其他的干式压缩真空泵，例如爪式泵、罗茨泵和类似的。

已知不同的解决方案试图减小闲置时间和维持时间期间的泵和泵系统的能耗。

可以使用具有高固有体积比的真空泵。然而，技术上可实现的体积比受加工技术、结构付出和泵级的稳固性和紧密性的需求的限制。特别地，由此仅可以实现稍微减小能量输入。此外，需要这样的解决方案，其避免泵送期间的过压缩至高的内压缩。

进一步，初级泵与串联的罗茨泵的组合是已知的。利用该解决方案，可以实现整个组合泵的大体积比。然而，不利的是在例如约100毫巴并且更大的进气压强处，罗茨泵仅能向初级泵提供很少的支持。这个的原因在于否则将不得不在罗茨泵上安装很大的马达。结果是，仍需要很大的初级泵以便实现相应的泵送时间。这导致相应的高能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空泵系统和用于操作真空泵系统的方法，其中，在不同的操作状态中，一方面可以确保真空泵或真空泵系统的高输出，具体是最大输出，并且另一方面，可以减小能耗。

根据利用权利要求1的真空泵系统和利用权利要求10的用于操作真空泵系统的方法的本发明来实现上述目的。

本发明的真空泵系统已经被具体地开发，以便甚至在待机模式中例如处理腔室的腔室中的所需压强已经被达到时，仍能将真空泵维持在操作温度和额定速度，并且以便一旦处理腔室中的压强超过设定压强时，能够此后立即再次以高的泵送能力来操作真空泵。相应地，本发明的真空泵系统被开发用于闸室中的待机模式，使得一方面可以在闸室中实现短的泵送时间，并且另一方面可以在闲置时间期间节省能量。这里，真空泵的额定转速被维持。为此，真空泵系统包括一个或多个真空泵，具体为干式压缩真空泵，例如螺杆泵。真空泵的进口与将要排空的腔室连接，该腔室例如处理腔室或闸室。真空泵的出口与出口导管连接。后者可以例如与备用泵连接。