[發(fā)明專利]用于排空腔室的泵裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380025545.1
• 申請日: 2013-06-12
• 公開（公告）號: CN104302922B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 海納·克斯特斯;約爾格·特明;丹尼爾·屈萊恩
• 申請（專利權(quán)）人: 斯特林工業(yè)咨詢有限公司
• 主分類號: F04C18/16
• 分類號: F04C18/16;F04C23/00;F04C25/02;F04C28/02;F04C28/06
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 梁曉廣,關(guān)兆輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于排空腔室的泵裝置和方法。連接到腔室的泵裝置包括增壓泵和下游前置泵。

背景技術(shù)

在許多技術(shù)應(yīng)用中，如今需要在短時(shí)間內(nèi)將腔室排空為預(yù)定的真空。一個(gè)示例為通過其將產(chǎn)品引入到真空室的閘室。產(chǎn)品可以是例如批量生產(chǎn)的物品，需要在真空室中對這些產(chǎn)品進(jìn)行多個(gè)單獨(dú)的制造步驟，批量生產(chǎn)的物品諸如太陽能電池、顯示器等。尋求在越來越短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)將這樣的產(chǎn)品引入到真空室。具有幾百升的容積的閘室必須在遠(yuǎn)小于10秒之內(nèi)排空至小于10^-2毫巴的壓力并不少見。

為了排空這樣的閘室，通常使用由兩個(gè)串聯(lián)連接的泵構(gòu)成的泵裝置，其中，第一泵通常稱為增壓泵，并且下游泵通常稱為前置泵。兩個(gè)泵的串聯(lián)連接是權(quán)宜的，因?yàn)楦鶕?jù)理想氣體定律(壓力*容積＝常量；假定恒溫)，前置泵能夠被設(shè)計(jì)用于比增壓泵顯著小的容積流量。

然而，如果在極短時(shí)間內(nèi)將閘室從大氣壓開始排空，則增壓泵最初在高壓下輸送大容積流量，其結(jié)果是，大容積流量在增壓泵的出口處出現(xiàn)。能夠應(yīng)付這樣的大容積流量的前置泵是笨重且昂貴的。

本發(fā)明的目的在于提供允許依據(jù)設(shè)備以減少的支出快速排空腔室的泵裝置和方法。以所述的現(xiàn)有技術(shù)作為起點(diǎn)，借助于獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)該目的。從屬權(quán)利要求涉及有利的實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，最初對增壓泵加速。然后，將從腔室排出的氣體引入到增壓泵中，使得存在從增壓泵臨時(shí)提取的過剩功率，該過剩功率超過由增壓泵的驅(qū)動(dòng)器提供的功率。只要增壓泵中的出口壓力位于預(yù)定閾值之上，被輸送至增壓泵的出口的氣體就通過旁通閥排放。當(dāng)增壓泵的出口壓力已經(jīng)落入閾值之下時(shí)，氣體向前傳導(dǎo)到前置泵。由增壓泵供應(yīng)的氣體借助于前置泵被壓縮。

首先將解釋幾個(gè)表述。表述“增壓泵”和“前置泵”示出在泵裝置中泵的順序。所述表述不對泵的構(gòu)造產(chǎn)生限制。

本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識到，作為對增壓泵加速和對過剩功率的后續(xù)提取的結(jié)果，來自腔室的氣體可以在使得氣體能夠旁通前置泵而被直接排放的高壓下被輸送至增壓泵的出口。僅當(dāng)排出過程已經(jīng)進(jìn)行到增壓泵不再能夠?qū)怏w壓縮至對應(yīng)的壓力的這樣的程度時(shí)，前置泵另外用于進(jìn)一步的壓縮。借助于本發(fā)明，能夠?qū)⑶爸帽迷O(shè)計(jì)成不僅用于比增壓泵小的容積流量而且還用于比增壓泵小的質(zhì)量流量。

一般而言，大氣壓在旁通閥的出口處占優(yōu)勢。在這種情況下，閾值對應(yīng)于大氣壓[w1]。因此，只要增壓泵的出口壓力位于大氣壓之上，氣體就通過旁通閥冒出。增壓泵的出口壓力的峰值可以在大氣壓之上至少1巴，優(yōu)選至少2巴，更優(yōu)選至少3巴。借助于前置泵壓縮的氣體同樣可以在大氣壓下被排放至環(huán)境。

在排出過程開始時(shí)，大氣壓一般在腔室中占優(yōu)勢，使得排出過程在大氣壓下開始。在開始排出過程之前，可以關(guān)閉增壓泵的進(jìn)口，使得來自腔室的氣體不能進(jìn)入增壓泵中。因此，在氣體被引入到增壓泵中的時(shí)刻開始排出過程。

在排出過程開始時(shí)，為了能夠在高壓(例如，大氣壓)下輸送大容積流量，增壓泵必須提供高壓縮功率。憑借以下事實(shí)提供高壓縮功率，即在排出過程期間，存在從增壓泵臨時(shí)提取的壓縮功率，該壓縮功率比由增壓泵的驅(qū)動(dòng)器提供的更多。超過驅(qū)動(dòng)功率的過剩功率從增壓泵的動(dòng)能提取。因此，增壓泵破壞，并且泵的轉(zhuǎn)速減小。

在本發(fā)明的背景內(nèi)，在增壓泵中提取的功率可以比驅(qū)動(dòng)功率高得多。例如，過剩功率的峰值能夠大于驅(qū)動(dòng)功率的50％，優(yōu)選大于100％，更優(yōu)選大于200％。在100％的過剩功率的情況下，壓縮功率為驅(qū)動(dòng)功率的兩倍。

還可以提供的是，過剩功率不是僅在瞬間提取，而是在某一時(shí)間段上提取。如果排出過程在腔室中的壓力降到出口壓力以下時(shí)開始，并且達(dá)到在腔室中的最終壓力時(shí)結(jié)束，則提取過剩功率的時(shí)間段可以占例如排出過程的10％，優(yōu)選地20％，更優(yōu)選地50％。作為提取過剩功率的結(jié)果，增壓泵的轉(zhuǎn)速可以減小至少5％，優(yōu)選地至少10％，更優(yōu)選地至少25％。

為了可以在這樣的程度上從泵提取過剩功率，泵在排出過程開始之前必須被置于相應(yīng)地大量動(dòng)能可用的狀態(tài)。因此，在開始排出過程之前，泵被加速。

為了提供充足的動(dòng)能，在排出過程開始時(shí)增壓泵的轉(zhuǎn)速優(yōu)選地高于8000rpm，更優(yōu)地選高于10000rpm，更優(yōu)選地高于12000rpm。旋轉(zhuǎn)零部件的直徑優(yōu)選大于5cm，更優(yōu)選大于10cm，更優(yōu)選大于20cm。