真空泵系統中的泵送方法以及真空泵系統與流程

2023-06-05 19:53:02

本發明涉及一種能夠降低電能消耗以及在泵送系統內的流率和最終真空方面提高性能的泵送方法，在該泵送系統中主要泵是潤滑式迴轉葉片真空泵。本發明還涉及一種可以用來實現根據本發明的方法的真空泵系統。

背景技術：

在業界，提高真空泵的性能、降低安裝成本和能量消耗的總體趨勢已經在性能、能量節約、體積大小、驅動裝置等方面帶來顯著的發展。

現有技術顯示，為了改善最終真空以及降低能量消耗，補充級必須被添加在多級羅茨型或多級爪型的真空泵內。對於螺旋真空泵而言，必須有額外的螺旋匝數和/或必須提高內部壓縮比。對於潤滑式迴轉葉片真空泵而言，典型地還必須串聯地添加一個或多個補充級，以提高內部壓縮比。

關於旨在改善最終真空和提高流率的真空泵系統的現有技術顯示，羅茨型增壓泵被布置在主要潤滑式迴轉葉片真空泵的上遊。此類型的系統體積大、用存在可靠性問題的旁通閥來操作或通過採用測量、控制、調整或伺服控制的手段來操作。然而，這些控制、調整或伺服控制手段必須以主動方式來控制，這必然造成該系統的部件數目、複雜度以及成本的增加。

技術實現要素：

本發明具有的一個目的是提出一種真空泵系統中的泵送方法，能夠降低將一個室置於真空下且將該室保持在真空下所必需的電能，以及可以降低出口氣體的溫度。

本發明還具有的一個目的是提出一種真空泵系統中的泵送方法，在真空室的泵送期間，與在單個潤滑式迴轉葉片真空泵的幫助下所獲得的流率相比，該泵送方法能夠在低壓下獲得更高的流率。

本發明還具有的一個目的是提出一種真空泵系統中的泵送方法，在真空室的泵送期間，與在單個潤滑式迴轉葉片真空泵的幫助下所獲得的真空相比，該泵送方法能夠獲得更好的真空。

在如下一種泵送方法的幫助下達到本發明的這些目的，該泵送方法是在一種真空泵系統的架構內實現的，該真空泵系統的配置主要包括一個主要潤滑式迴轉葉片真空泵，該主要潤滑式迴轉葉片真空泵配備有一個氣體入口埠和一個氣體出口埠，該氣體入口埠連接至一個真空室，該氣體出口埠在通向一個配備有一個單向閥的導管內之後進入到大氣內或進入到其他設備內。一個輔助潤滑式迴轉葉片真空泵的抽吸端與此單向閥並聯地連接，它的出口進入到大氣中或在該單向閥之後重新接合該主要泵的該導管。

這樣的泵送方法具體地是獨立權利要求1的主題。此外，本發明的不同的優選的實施方案是從屬權利要求的主題。

根據本發明的方法因此主要包括，不僅在該主要潤滑式迴轉葉片真空泵泵送容納在該真空室內的氣體通過該氣體入口埠的整個時間期間，而且在該主要潤滑式迴轉葉片真空泵通過將氣體上升通過它的出口排放來將該室維持在一個預定的壓力(例如，最終真空)的整個時間期間，使一個輔助潤滑式迴轉葉片真空泵持續地操作。

根據第一方面，本發明存在如下事實，該主要潤滑式迴轉葉片真空泵和該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵的耦合不需要測量和特定裝置(例如，用於壓力、溫度、電流等的傳感器)、伺服控制裝置或數據管理和計算。因此，適合實施根據本發明的泵送方法的該泵送系統包括最少的部件數目、具有極大的簡單性且比現有系統便宜很多。

根據本發明的方法的第二變體，為了滿足特定要求，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵的啟動是以「全有或全無」的方式來控制的。該控制包括檢查一個或多個參數，且根據某些預定的規則，遵循某些規則來將該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵投入操作中或停止它。由合適的傳感器提供的參數例如是該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的馬達電流、該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的出口導管內通過該單向閥所限制的空間內的氣體的溫度或壓力、或這些參數的組合。

該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵的尺寸由它的馬達的最小能量消耗所決定。它通常是單級式的。它的標稱流率不僅被選擇作為該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的流率的函數，而且通過將該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的出口導管內、通過該單向閥所限制的空間的尺寸納入考量來選定。此流率可以是該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的標稱流率的1/500至1/5，而且還可以小於或大於這些數值。

放置在該導管內的、在該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的出口處的該單向閥可以是商業上可得的標準元件。它的尺寸是根據該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的標稱流率來設定的。具體地，可預見的是，當該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的抽吸端處的壓力在500mbar絕對值和最終真空(例如，400mbar)之間時，該單向閥在關閉。

根據另一個變體，該主要潤滑式迴轉葉片真空泵是多級式的。

根據另一個變體，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵是多級式的。

該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵優選地具有小尺寸。

根據另一個變體，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵將氣體排放至該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的油分離器內。

根據又一個變體，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵被整合至該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的油分離器內。

從該室的一個排空循環開始，在此壓力被升高，例如，等於大氣壓力。假定該主要潤滑式迴轉葉片真空泵壓縮，在其出口處所排放的氣體的壓力高於大氣壓力(如果該主要泵的出口處的氣體被直接排放至大氣中)，或高於下遊所連接的另一些設備的入口處的壓力。這導致該單向閥打開。

當此單向閥打開時，極為略微地感覺到該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵對該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的操作參數的動作。相反，當該單向閥在特定壓力下關閉時(因為該真空室內的壓力同時已經下降)，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵的動作引起該室和該單向閥之後的該導管之間的壓力差逐漸減小。該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的出口處的壓力變成該小的輔助潤滑式迴轉葉片真空泵的入口處的壓力，該小的輔助潤滑式迴轉葉片真空泵的出口處的壓力總是該導管內在該單向閥之後的壓力。該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵泵送越多，該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的出口處通過該單向閥限制的封閉空間內的壓降越大，因此該室和該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的出口之間的壓力差下降。

此壓力差使該主要潤滑式迴轉葉片真空泵內的內洩漏更小且導致該室內壓力的更大下降，這改善最終真空。此外，該主要潤滑式迴轉葉片真空泵用於壓縮所消耗的能量越來越少且產生的壓縮熱越來越少。

至於控制該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵，當傳感器處於限定的狀態中或給出初始值時，存在一個用於該泵送系統的啟動的初始位置。當該主要潤滑式迴轉葉片真空泵泵送該真空室的氣體時，參數(諸如，該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的馬達的電流、該出口導管的空間內的氣體的溫度以及壓力)開始改變並且達到通過所述傳感器檢測到的閾值。這導致小的輔助潤滑式迴轉葉片真空泵的接通。當這些參數隨著一個時間遲滯回到初始範圍(在設定值之外)時，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵被停止。

另一方面，還明顯的是，機械概念的研究試圖減小該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的氣體出口埠和該單向閥之間的空間，目的是能夠更快速地降低在此的壓力。

附圖說明

本發明的特徵和優點將在隨後的、用參考附圖以例示且以非限制方式給出的示例實施方案的描述的上下文內通過更多細節變得明了：

圖1以圖解的方式表示一種適合實施根據本發明的第一實施方案的泵送方法的真空泵系統；

圖2以圖解的方式表示一種適合實施根據本發明的第二實施方案的泵送方法的真空泵系統。

具體實施方式

圖1表示一種適合實施根據本發明的第一實施方案的泵送方法的泵送系統SP。

此真空泵系統SP包括一個室1，該室連接至一個主要潤滑式迴轉葉片真空泵3的抽吸埠2。該主要潤滑式迴轉葉片真空泵3的氣體出口埠連接至一個導管5。一個單向排放閥6放置在導管5內，該導管在該單向閥之後繼續進入到一個氣體出口導管8內。當單向閥6被關閉時，其允許形成一個容納在該主要真空泵3的氣體出口埠和單向閥6之間的空間4。

該真空泵系統SP還包括一個輔助潤滑式迴轉葉片真空泵7，其與單向閥6並聯地連接。該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵7的抽吸埠9連接至導管5的空間4，且其排放埠10連接至導管8。

從該主要潤滑式迴轉葉片真空泵3開動，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵7也被啟動。該主要潤滑式迴轉葉片真空泵3通過連接在其入口處的埠2抽吸室1內的氣體並且壓縮該氣體，以隨後將壓縮氣體在其出口處排放到導管5內，且然後通過單向閥6。當達到單向閥6的關閉壓力時，該單向閥關閉。從此刻開始，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵7的泵送使空間4內的壓力逐漸地降低至其極限壓力。同時，該主要潤滑式迴轉葉片真空泵3所消耗的電力逐漸減少。這發生在一個短時間段內，例如一個特定的循環是在5至10秒內。

通過根據該主要潤滑式迴轉葉片真空泵3的流率和該室1的空間對該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵7的流率和該單向閥6的關閉壓力的巧妙的調整，還能夠相對於排空循環的持續時間減少在單向閥6關閉之前的時間，並且由此降低該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵7的馬達在單向閥6關閉之前的這段時間期間的電能消耗。另一方面，簡單性的優點給予該系統極好的可靠性，以及比類似地配備有可編程的自動化控制和/或速度控制器、受控制的閥、傳感器等的泵更低的價格。

圖2表示一種適合實施根據本發明的第二實施方案的泵送方法的真空泵系統SP。

相對於圖1中示出的系統，圖2中表示的系統表示一種「受控制的」泵送系統SPP，其進一步包括合適的傳感器11、12、13，所述傳感器控制主要潤滑式迴轉葉片真空泵3的馬達的電流(傳感器11)、或該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的出口導管內通過單向閥6所限制的空間內的氣體的壓力(傳感器13)、或該主要潤滑式迴轉葉片真空泵的出口導管內通過單向閥6所限制的空間內的氣體的溫度(傳感器12)、或這些參數的組合。

實際上，當該主要潤滑式迴轉葉片真空泵3開始泵送真空室1的氣體時，所述參數(諸如，該主要潤滑式迴轉葉片真空泵3的馬達的電流、出口導管的空間4內的氣體的溫度以及壓力)開始改變，並且達到由所述傳感器測量到的閾值。對於馬達的電流而言，該閾值可以是在沒有激活該輔助真空泵的情況下的一個排空循環期間所測量到的最大值的一個百分比(例如，75％)。對於在出口導管的空間4內很好地限定的位置所測量到的氣體的溫度而言，該閾值可以是在沒有激活該輔助真空泵的情況下的一個排空循環期間所測量到的最大值的一個百分比(例如，80％)。對於氣體的壓力而言，該閾值(例如，100mbar)被限定為關於兩個泵(主要泵和輔助泵)的流率的函數。在特定於每個參數的合適的時間遲滯之後，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵7的激活被觸發。當這些參數隨著特定於每個參數的合適的時間遲滯回到初始範圍(在設定數值之外)時，該輔助潤滑式迴轉葉片真空泵7被停止。

當然，本發明關於其實施方式具有許多變體。雖然已經描述了不同的實施方案，但是應很好地理解的是，不可能以窮盡的方式認知所有可能的實施方案。當然，能夠預見的是，在不脫離本發明的範圍的情況下，用等同裝置替換所描述的裝置。在真空技術的領域中，所有這些改型形成本領域普通技術人員的公知常識的一部分。