真空泵系統的製作方法

2023-05-17 06:43:51

本發明涉及真空泵系統。

背景技術：

真空泵和真空泵系統頻繁地用於在短時間內抽空腔室。這通過使用例如螺杆泵、爪型泵或多級羅茨泵的幹壓縮真空泵來實現。如果需要，可以使用油密封的真空泵，例如轉動葉片泵或旋轉活塞泵。經常地，多個泵串聯和/或半聯以便能夠在短的時間段內泵浦大的氣體容量。

典型應用例如是諸如提供在塗布車間中的鎖止腔(「lock chamber」)。鎖止腔必須在短的時間段內從大氣壓力向下抽真空到傳送壓力(「transfer pressure」)。這通常實現為在20秒到120秒的時間段內傳送壓力從0.1毫巴到10毫巴。隨後，布置在鎖止腔和真空泵系統之間的閥可以被關閉。在近似於抽空時間的一到十倍的空閒時間期間關閉該閥。

另一個典型應用涉及例如用於諸如金屬的熱處理和提純的大處理腔。在該應用的情形中，典型的泵出時間是2分鐘到30分鐘。伴隨著泵出時間，處理腔到達了期望的低壓力水平。然而，相對小的處理氣流持續地流動，使得必須持續地確定小的氣流。這是佔用時間，近似相當於泵出時間的二到十倍。

鎖止腔和相應的大處理腔二者需要真空泵系統具有很大的尺寸以便實現短的泵出時間。然而，在空閒時間期間和/或在佔用時間期間，不需要泵系統的大自吸能力。這些導致大的電流消耗並且因此高的能耗。

例如，如果螺杆泵用於抽空腔室，例如鎖止腔或處理腔，問題出現於在螺杆的轉子元件和外罩之間存在一間隙，該間隙並不是用潤滑劑密封的，因為這是幹壓縮的真空泵。間隙的高度特別地取決於轉子溫度。由於泵媒介時常通過間隙流回，僅在到達工作溫度並且因此當間隙很小時才能獲得泵的最佳容量。一旦在處理腔中獲得設定壓力時，取決於泵的類型，將可能減小泵的旋轉速度並且因此減小泵送能力，以及如果需要，則關閉泵。然而，這是不利的，因為一旦處理腔中的壓力再次超過了設定壓力，在獲得完全的泵送能力前，泵首先必須再次到達工作溫度。這將導致處理腔內不可接受的壓力變化。必要的是當超過處理腔內的設定壓力時，真空泵能夠再次操作在完全的泵送能力，以避免處理腔內的不期望的壓力增加以及處理腔內的過多的壓力變化。

在鎖止腔的情形中，泵優選地必須被保持在標稱轉速，因為要不然其將不得不在空閒時間的結束處被加速。因此泵出處理將被延長。

在其他的幹壓縮真空泵中(例如爪型泵、多級羅茨泵和類似的)，也出現這樣的問題，即密封間隙需要泵被保持在其工作溫度，以確保最大容積流量。

為了減小在空閒和/或時間期間泵和泵系統的能耗，已知有不同的方法：

可以使用具有高的安裝體積比的真空泵。然而，技術上可行的體積比受限於製造技術、構造投入和對泵級的魯棒性和氣密性的需求。特別地，僅少量的能耗減小因此可以被實現。另外，還需要這樣的解決方案，其能夠在泵出到高內部壓縮期間避免過壓縮。

另外，已知將前級真空泵與串聯的羅茨泵結合。該解決方案允許獲得整體泵組合的大體積比。然而，不利的是羅茨泵在例如近似100毫巴的高吸入壓力處僅在小範圍內支持前級泵。由於這樣的事實，否則一個很大的電機必須安裝在羅茨泵處，並且泵將會遭受大的熱負荷。

技術實現要素：

本發明的一個目的是提供一種真空泵系統，其中一方面，可以確保在不同的工作條件下，真空泵和/或真空泵系統的高的特別是最大容積，並且另一方面，可以減小能耗。

根據本發明，該目的通過根據權利要求1的真空泵系統來實現。

根據本發明的用於對腔室抽真空的真空泵系統，該腔室具體地為鎖止腔室或處理腔室，該真空泵系統包括主真空泵。在特別優選的實施例中為螺杆泵的主真空泵的入口直接或間接地與將要被抽真空的腔室連接，其中在主真空泵的入口和將要抽真空的腔室之間的連接線路中布置有開關控制的閥。主真空泵已經與布置在流向下遊中的輔真空泵相連接。主真空腔室在其出口側包括出口區，其具體地為腔室和/或空間。該出口區一方面已經與主出口連接並且另一方面已經與輔真空泵的入口連接。輔真空泵的出口接著與主出口連接。

優選地，輔真空泵是側流道泵並且特別優選地為羅茨泵。提供羅茨泵是特別有益地，因為所述泵在佔用時間期間僅消耗很小量的能量。

為了阻止已經由輔真空泵泵入進主入口的媒介流回入主真空泵的出口區，在主出口內布置止回閥。止回閥布置在主出口內、在輔真空泵的出口進入主出口前的位置處，如在流向上所看到的。止回閥可以是機械或可控和/或開關控制的止回閥。

優選地，主真空泵和輔真空泵布置在共用的外罩中，主真空泵具體地為螺杆泵而輔真空泵具體地為羅茨泵。這允許實現很緊湊的設計。另外，優選地是泵與共用的驅動電機連接。因此可以減小加工和能量成本。

在特別優選的實施例中，主真空泵的至少一個饋送器元件(「feeder element」)和輔真空泵的至少一個饋送器元件被布置在公共軸上。特別地，當螺杆泵提供為主真空泵而羅茨泵提供為輔真空泵時，特別優選地是主真空泵的兩個饋送器元件連同輔真空泵的兩個饋送器元件中的相應一個一起布置在公共軸上。這允許實現很緊湊和節省能量的設計。這裡，特別優選地是驅動電機驅動兩個軸中的一個軸並且經由中間齒輪箱或直接經由嚙合齒輪來確保第二軸的同步驅動。

主真空泵優選地包括>2的內部壓縮並且特別優選地為>3。輔真空泵優選地不包括任意的內部壓縮或僅包括<2的很小內部壓縮。特別優選地是輔真空泵不包括任意的內部壓縮或幾乎不包括內部壓縮。這有助於加工；由於對於主泵的大分級，輔真空泵的內部壓縮是不值得的。

在優選的實施例中，輔真空泵的自吸能力小於主真空泵的自吸能力的具體地小於這導致整體泵(主泵和輔泵)的高內部壓縮並且因此導致小的功耗。

以下參考所附附圖、基於優選實施例來更為詳細地解釋本發明。

附圖說明

附圖示出根據本發明的真空泵系統的優選實施例的示意截面圖。

具體實施方式

在本發明的優選實施例的示意圖中，螺杆泵12被布置在公共外罩10內。螺杆泵12包括兩個螺旋的轉子元件18，其分別布置在轉子軸14、16上。

兩個轉子軸14、16通過外罩的中間壁20延伸，每個攜帶羅茨泵24的轉子元件22。

在附圖的左手側上示出的軸14進一步與電驅動電機26連接。

電機26驅動軸14。軸16經由齒輪28來驅動，該齒輪分別與兩個軸14、16之一連接。

例如，主真空泵12的入口30經由連接線路31與將要抽真空的腔室(未示出)連接。螺杆泵12接著將媒介饋送到出口區32和/或出口腔32。媒介從那通過主出口34。在主出口34中布置止回閥36。

特別地，在佔用操作期間，經由輔真空泵24的入口38來吸入小量的媒介，並且經由輔真空泵的出口40來放出。出口40與主出口34連接，其中如流向上所看到的，該連接實現在止回閥36的主出口34下遊內。