[發(fā)明專利]真空泵系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680025077.1
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN107850062A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 托馬斯·德賴費特;羅蘭·穆勒;馬克斯·佩利坎;德克·席勒;丹尼爾·施奈登巴赫;德克·施特拉特曼
• 申請（專利權(quán)）人: 萊寶有限公司
• 主分類號: F04B37/14
• 分類號: F04B37/14;F04B41/06;F04B49/06;F04C23/00;F04C25/02;F04C28/02;F04C28/06
• 代理公司: 北京鴻德海業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11412
• 代理人: 袁媛

本發(fā)明涉及一種真空泵系統(tǒng)，其用于抽空腔室，特別是處理腔或者是鎖止腔。

從現(xiàn)有技術(shù)中可知用于定期抽空大型腔室的真空泵系統(tǒng)，如圖1中所示。通常地，以干燥壓縮方式運行的真空泵用于這個目的。一般說來，這些是前級泵的組合，例如螺旋泵、爪型泵或者多級Roots泵以及并聯(lián)Roots泵。在大型泵系統(tǒng)中，多個泵以及多個Roots泵并聯(lián)連接。

這種泵系統(tǒng)通常用于鎖止腔中，例如在涂覆設(shè)備中的裝載鎖或者卸載鎖。在這些設(shè)備中，腔室必須在很短的時間內(nèi)從大氣壓抽降到通常大約在0.1毫巴到10毫巴的傳送壓力，例如20s到120s的抽降時期。隨后，真空泵通過在入口側(cè)的閥門與要抽空的腔室分離，并且在排氣壓力操作中運行一段時間，通常是抽出時間的1到10倍。

另外典型的應(yīng)用是用于熱處理或者金屬的精制的大型處理腔。在這種情況下，典型的抽出時期是2到30分鐘。此后，必須繼續(xù)抽出低氣流，然而其顯著小于用于實現(xiàn)抽出時期所需的氣流。用于該運行壓力的典型的保持時期為抽出時期的2到10倍。

在這種應(yīng)用中，真空泵系統(tǒng)的尺寸必須非常大，以用于實現(xiàn)較短的抽出時期。然而在空閑時期和/或在保持時期，泵系統(tǒng)的大的抽吸能力不是必需的。因此，在空閑時期和/或在保持時期，泵的不必要的高能量消耗是需要的。

已知有不同的方法用于在空閑時期和/或保持時期減少泵系統(tǒng)的高能量消耗。

一些具有前級泵和/或Roots泵的泵系統(tǒng)會暫時關(guān)閉。在這種情況下，不利的是泵會冷卻，其對組件的使用壽命具有負面影響。此外，內(nèi)襯可能會粘在一起并且阻擋轉(zhuǎn)子。在短的空閑時期和/或保持時期時，泵必須頻繁地再次加速，其需要更多能量以及更大尺寸的電動機。因此關(guān)閉泵不是常規(guī)做法。

此外，從現(xiàn)有技術(shù)中可知，一個附加的小型輔助泵在每個前級泵的出口側(cè)串聯(lián)連接，如圖3中所示。其可以是例如噴射泵或者另一個較小的前級泵。通常地，必須布置與輔助泵平行的具有足夠橫截面的轉(zhuǎn)換閥或者止回閥，以避免在抽出時期在前級泵和輔助泵之間過高的壓力。這些解決方法由于大量附加的泵是不利的。此外，例如噴射泵的非常小的輔助泵，舉例來說，不能足夠快速地減少前級泵的出口壓力，以在短的空閑時期和/或保持時期達到足夠的能量節(jié)省。此外，輔助泵需要能量用于運轉(zhuǎn)。

從現(xiàn)有技術(shù)中已知的另一解決方法為在前級泵的出口側(cè)另外布置少量的大的前級泵作為大的輔助泵，如圖2中所示。它們通過管線系統(tǒng)與前級泵串聯(lián)連接。在這種情況下，至少一個具有足夠橫截面的閥門通常也必須地平行于輔助泵布置，以避免在抽出時期在前級泵和輔助泵之間的高壓力。該方法由于額外的購買和運行成本以及輔助泵所需的空間是不利的。

本發(fā)明的目的是提供一種改進的泵系統(tǒng)，其消耗更少的功率，特別是在空閑時期和保持時期消耗更少的功率。

該目的通過具有多個真空泵的泵系統(tǒng)實現(xiàn)，多個真空泵彼此并聯(lián)連接并且各自在它們的入口側(cè)連接到腔室，如圖4中所示。泵系統(tǒng)還包含連接到真空泵的出口側(cè)的出口管線。此外，泵系統(tǒng)包含將至少一個真空泵的入口側(cè)與出口側(cè)連接的中間管線。在抽出時期，所有的真空泵并聯(lián)連接，并且在空閑時期和/或保持時期，至少一個真空泵與其他的真空泵串聯(lián)連接作為前級泵。

在抽出時期，由于泵系統(tǒng)的所有真空泵并聯(lián)連接，因此全部抽吸能力用于抽出過程。真空泵系統(tǒng)還包含在入口側(cè)到腔室的連接中以及在中間管線中的轉(zhuǎn)換裝置。這些轉(zhuǎn)換裝置可以包含例如閥門。因此在空閑時期和/或保持時期，一個真空泵可以與其他的真空泵串聯(lián)連接作為前級泵。這通過轉(zhuǎn)換裝置的相應(yīng)布置來實現(xiàn)，使得它們以使得真空泵以不同的方式彼此串聯(lián)連接或者并聯(lián)連接的方式阻擋或者釋放連接。因此，真空泵的出口壓力迅速降低并且功率消耗會大大減少。然而，泵繼續(xù)運行使得它們能夠用于下一次抽出循環(huán)，而沒有任何時間的損失。

因此不需要關(guān)閉某些泵，使得泵保持溫度并且繼續(xù)完全可操作。驅(qū)動器的另一個優(yōu)點是不需要設(shè)計成用于頻繁加速并且不需要額外的泵。根據(jù)本發(fā)明的用于泵系統(tǒng)的附加費用僅限于相對小尺寸的管道以及轉(zhuǎn)換裝置，例如閥門，以及對泵控制單元的修改。

由于泵系統(tǒng)的能量消耗減少，泵在相對冷的狀態(tài)下運行，使得正常磨損部件的使用壽命顯著地增加，例如在驅(qū)動單元中的油、軸承、密封件、功率電子器件。另外，由于減少的余熱導(dǎo)致能量消耗減少，因此安裝地點的空調(diào)系統(tǒng)和泵的冷卻的成本減少。由于在操作期間在出口處的壓力減少也避免了在泵中的蒸氣的冷凝，從而可以減少由腐蝕引起的損壞。

在至少一個真空泵可以串聯(lián)連接作為前級泵的情況下，可以獲得非常低的排氣壓力和/或操作壓力。