[发明专利]用于真空系统的后级泵控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于真空系统的后级泵控制系统及控制方法，包括真空腔室、后级泵、前级泵、电控阀、真空传感器、控制单元；后级泵抽气口与真空腔室连通，后级泵排气口通过电控阀与前级泵抽气口连通；控制单元信号输入接口分别与真空传感器和后级泵内置温度传感器连接，控制单元控制输出接口分别与前、后级泵控制器和电控阀控制器输入接口连接。本发明通过设置控制单元，便于实时控制前、后级泵开/关闭及调节后级泵转速，及时测量真空腔室真空度和后级泵工作温度，便于调节后级泵抽速，确保了后级泵使用寿命和工作稳定性，降低了功耗，整个真空系统兼顾了体积小与抽速快的优点，便于整个真空系统的集成，相较于前级泵外设方式简化了气路结构。

技术领域

本发明涉及真空系统，尤其是涉及用于真空系统的后级泵控制系统及控制方法。

背景技术

在质谱仪、色谱仪等仪器中，需要的高真空环境可达到10e-7mbar量级，为达到上述真空度，目前多采取前级机械泵和后级分子泵串联来实现；即前级机械泵不停的工作抽取真空腔室内部气体，当真空腔室内真空度达到一定量级后，由于前级机械泵抽速有限，真空度不能继续下降，此时再启动后级分子泵抽取真空腔室内部气体，由于后级分子泵抽速远高于前级机械泵的抽速，抽速极快，可以使真空腔室内的真空度持续下降至所要求的高真空度，分子泵在使用时当其抽气口和排气口两端的压力差过大时容易因为阻力过大而造成分子泵发热或大功率输出等现象，长期使用会导致分子泵高温甚至宕机等问题产生，影响真空系统的稳定工作，大大降低后级分子泵的使用寿命。因此在分子泵运行时需机械泵持续运行，以降低分子泵两端的压力差，常规使用中需要满足后级分子泵与前级机械泵的抽速比小于300，才能使分子泵维持稳定运行。为此，在日常选配中，常选用如下两种组合方式：1、由较高抽速（例如抽速1.5~2.0L/s）前级机械泵与一个高抽速（例如抽速220~280 L/s）的后级分子泵组成，该组合方式整体抽速比较快，可以较快的达到要求的真空度，但是由于前级机械泵的抽速与体积成正比使得其体积大且需要额外供电，不利于集成，整个设备占地面积较大；2、由低抽速（例如抽速0.28-0.45L/s）的前级机械泵与低抽速（例如抽速60-85L/s）的后级分子泵组成，其特点是前级机械泵体积小，利于集成，但是因为整体采用的均是低抽速的泵，整体抽速较慢，在使用时需要较长时间才能使真空腔室内的真空度达到要求的值。

上述分子泵和机械泵因其结构特点以及抽速比的限制，导致在选择抽真空泵组合时，很难兼顾体积和抽真空速度，不满足用户对高抽真空速度且小体积，高度集成的需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于真空系统的后级泵控制系统，本发明另一目的在于提供该后级泵控制系统的控制方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述用于真空系统的后级泵控制系统，包括真空腔室、后级泵、前级泵、电控阀、真空传感器、控制单元；其特征在于：所述后级泵的抽气口与所述真空腔室连通，所述后级泵的排气口通过所述电控阀与所述前级泵的抽气口连通；所述控制单元的信号输入接口分别与所述真空传感器和后级泵内置温度传感器的检测信号输出接口连接，用于检测所述真空腔室内的真空度和所述后级泵的工作温度；所述控制单元的控制信号输出接口分别与所述前级泵的控制器、所述后级泵的控制器和所述电控阀的控制器的控制信号输入接口连接，用于控制后级泵的抽速和前级泵、电控阀的开启/关闭；前级泵为机械真空泵，后级泵为分子真空泵。

所述后级泵与所述前级泵的额定抽速的比值大于300；所述控制单元的信号输入接口与所述前级泵内置温度传感器的检测信号输出接口连接，用于检测前级泵的工作温度。

本发明所述后级泵控制系统的控制方法，包括下述步骤：

步骤1，判断所述前级泵是否开启，只有当前级泵开启后，才能开启所述电控阀和所述后级泵；

步骤2，当后级泵开启时，实时读取后级泵的工作温度t和转速n；

当后级泵的工作温度t高于或等于第一预设温度t₁时，关闭后级泵；