真空泵系统中的泵送方法和真空泵系统与流程

本发明涉及能够改善真空泵系统中的流率和极限真空方面的性能的泵送方法，在该真空泵系统中，主泵是螺杆型干式真空泵，且这同时降低了离开气体的温度及该系统的电能消耗。本发明还涉及真空泵系统，其能被用于实现根据本发明的方法。

背景技术：

在多种行业(诸如化学行业、制药行业、真空沉积、半导体等)中提高真空泵的性能、减少安装成本与能量消耗量的总体趋势已带来这些驱动器在性能、能量节省、大小等方面的显著发展。

现有技术表明，为改善极限真空，必需在多级罗茨型或多级爪型的真空泵中增加附加级。对于螺杆型干式真空泵，附加转动必需被给予螺杆及/或内部压缩比率必需被增加。

泵的旋转速度起着很重要的作用，其在室的排空的不同阶段界定泵的操作。在市场上可用的泵的内部压缩比率(其范围是例如在2和20之间)的情况下，以大气压力和约100毫巴或称为强质量流率之间的吸入压力，在泵送阶段中所需要的电力将会非常高。通常的解决方案是使用变速驱动器，该变速驱动器允许速度从而容量的减少或增加随着压力类型的不同准则、最大流量、限制扭矩、温度等而变化。但在减小转速的操作时期，在高压下流率中存在下降，流率与旋转速度成比例。变频驱动器的速度变化产生了附加成本并且笨重。另一通常的解决方案是在罗茨型或爪型的多级真空泵中的某些阶段、或沿着螺杆型干式真空泵中的螺杆在某些很好地界定的位置处使用旁通型阀。此解决方案需要多个零件并且呈现可靠性的问题。

目的在于改善极限真空和增加流率的涉及真空泵系统的现有技术显示了布置在主要干式泵上游的罗茨型的升压泵。此种系统是笨重的，并且以具有可靠性问题的旁通阀操作，或者通过采用测量、检查、调整或自动控制的机构操作。然而，这些检查、调整或自动控制的机构必需以主动的方式被引导操作，这必定导致系统部件的数目、其复杂性及其成本的增加。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种真空泵系统中的泵送方法，使得相比于在真空室中借助于单个螺杆型干式真空泵(大约0.0001毫巴)所能获得的真空，能够获得更好的真空。

本发明另外的目的是提出一种真空泵系统中的泵送方法，使得相比于在真空室的泵送期间借助于单个螺杆型干式真空泵所能获得的流率，能够在低压时获得更大的流率。

同样地，本发明的目的是提出一种真空泵系统中的泵送方法，使得能够减少将真空室置为真空所需要的电能并且维持真空，以及使得能够减小离开气体的温度。

本发明的这些目的是借助于一种泵送方法来获得的，该泵送方法是在泵送系统的框架内实现的，该泵送系统的配置基本上包括：主要干式螺杆型真空泵，配备有连接至真空室的气体进入孔口和设有气体离开孔口，所述气体离开孔口在通向一个配备有止回阀的导管之后，导入大气或导入其他设备。喷射器的吸入端口与此止回阀并联连接，其出口通到大气，或在止回阀之后再接合该主泵的导管。

这样的泵送方法尤其是独立权利要求1的主题。此外，本发明的不同优选实施方案是从属权利要求的主题。

该方法基本上包括用工作流体供给喷射器，并使得在该主要干式螺杆型真空泵泵送该真空室中所包含的气体通过该气体进入孔口的整个时间期间，以及在该主要干式螺杆型真空泵通过其出口释放上升气体而将该室维持在一个预定的压力(例如，极限真空)的整个时间期间，该喷射器持续地操作。

根据第一方面，本发明存在如下事实：将主要干式螺杆型真空泵与喷射器结合不需要特定手段和设备(例如，用于压力、温度、电流等的传感器)、自动控制装置或数据的管理和计算。因此，适于实施根据本发明的泵送方法的真空泵系统包含最小数目的部件、具有很大的简易性并且相对于现有系统的成本显著减少。

根据第二方面，本发明存在如下事实：由于新的泵送方法，主要干式螺杆型真空泵能在电网的单个恒定速度下操作，或根据其自身的操作模式以可变速度转动。因此，适于实施根据本发明的泵送方法的真空泵系统的复杂性和成本可被进一步减少。

藉由其本质，根据此泵送方法，整合在该真空泵系统中的喷射器总是能起作用而没有损坏。其尺寸根据用于该装置的操作的工作流体的最小消耗来设定。其通常是单级的。其额定流率被选择为主要干式螺杆型真空泵的离开导管的封闭空间的函数，该封闭空间藉由该止回阀限制。其流动可以是主要干式螺杆型真空泵的额定流率的1/500至1/20，但其也可比这些值更小或更大。用于该喷射器的工作流体可以是压缩空气，但也可以是其他气体诸如氮。在该主要干式螺杆型真空泵的出口处的导管中放置的止回阀可以是市售的标准元件。其尺寸根据该主要干式螺杆型真空泵的额定流率来设定。尤其是，能预见的是，当主要干式螺杆型真空泵的吸入端处的压力在500毫巴绝对压力和极限真空(例如，100毫巴)之间时，该止回阀关闭。

根据另一变型，喷射器是多级的。

根据又一变型，喷射器可由对在半导体行业中通常使用的物质和气体具有增大的耐化学性的材料制成，这存在于单级喷射器变型中并且存在于多级喷射器中。

该喷射器优选地为小尺寸。

根据另一变型，该喷射器被整合在匣体中，该匣体纳入该止回阀。

根据又一变型，该喷射器被整合在匣体中，该匣体纳入该止回阀，且该匣体本身被容纳在排气消声器中，该排气消声器被固定至该主要干式螺杆型真空泵的气体离开孔口。

根据本发明，根据真空泵系统的操作，该喷射器总是在该主要干式螺杆型真空泵的气体离开孔口和该止回阀之间的封闭空间中泵送。

根据本发明的又一变型，气体在用于喷射器的操作所需要的压力下的流率是由压缩机提供的。值得注意的是，此压缩机可以藉由该主要干式螺杆型泵的轴杆中的至少一个驱动，替代地或者附加地，可以与该主要干式螺杆型泵无关，以自主方式被驱动。此压缩机能排空离开导管中的在该止回阀之后的大气空气或气体。这样的压缩机的存在使得螺杆泵系统与压缩气体的来源无关，这样的螺杆泵系统可适合用于某些工业环境。

从室的排空的循环开始，该压力在此被增加至例如等于大气压力。由于主要干式螺杆型真空泵中的压缩，在其出口处所释放的气体的压力高于大气压力(如果在主要泵的出口处的气体是直接释放进入大气中的)，或高于下游所连接的另一设备的入口处的压力。这造成该止回阀的打开。

当此止回阀打开时，喷射器的作用被稍微感觉到，因为在其入口处之压力几乎等于其出口处的压力。与之相对比，当止回阀在某一压力关闭时(因为同时室中的压力已降低)，喷射器的作用造成室和该阀之后的导管之间的压力中的差异的渐进减少。在主要干式螺杆型真空泵的出口处的压力变成喷射器的入口处的压力时，其出口处的压力总是该导管中在该止回阀之后的压力。在藉由关闭的止回阀所限制的封闭空间中，喷射器泵送得越多，则在主要干式螺杆型真空泵的出口处的压力减少越多，因此在室和主要干式螺杆型真空泵的出口之间的压力差异减少越多。此略微差异减少了主要干式螺杆型真空泵中的内部泄漏，且造成该室中的压力的降低，其改善了极限真空。此外，主要干式螺杆型真空泵消耗越来越少的能量用于压缩，且产生越来越少的压缩热。

另一方面，还明显的是，机械概念的研究针对减少主要干式螺杆型真空泵的气体离开孔口及止回阀之间的封闭空间，目的是更迅速地降低在此的压力。

附图说明

本发明的细节和优点将在随后的、具有参考附图借助于例示且以非限制方式给出的实施方案实施例的描述的上下文内通过更多的细节变得明了，在附图中表示：

图1概略地表示适于实现根据本发明的第一实施方案的泵送方法的真空泵系统；及

图2概略地表示适于实现根据本发明的第二实施方案的泵送方法的真空泵系统。

具体实施方式

图1表示适于实施根据本发明的第一实施方案的泵送方法的真空泵系统SP。

此真空泵系统SP包含室1，该室1被连接至主要干式螺杆型真空泵3的吸入孔口或吸入口2。该主要干式螺杆型真空泵3的气体离开孔口被连接至导管5。止回释放阀6被放置于该导管5中，在此止回阀之后，该导管5继续进入该气体离开导管8。当该止回阀6被关上时，其允许形成封闭空间4，该封闭空间4包含在该主要真空泵3的气体离开孔口和该阀本身之间。该真空泵系统SP也包含与止回阀6并联连接的喷射器7。该喷射器的进入口被连接至该导管5的封闭空间4，且其释放孔口被连接至该导管8。供给管9提供用于该喷射器7的工作流体。

通过主要干式螺杆型真空泵3的操作中的设定，用于喷射器7的工作流体藉由供给管9所注射。该主要干式螺杆型真空泵3经过其入口处所连接的导管2吸入室1中的气体，并压缩它们，以便之后在其出口处的导管5中经由止回阀6释放它们。当达到用于止回阀6的关闭的压力时，该阀关闭。由此刻开始，喷射器7的泵送将封闭空间4中的压力渐进地减少至其压力限值。并行地，藉由主要干式螺杆型真空泵3所消耗的电力渐进地下降。这在短时段中发生，例如达到5至10秒中的某一周期。

此外，在将喷射器7的流率与止回阀6的关闭压力适当地调整作为主要干式螺杆型真空泵3的流率和该室1的封闭空间的函数的情况下，将可能涉及排空循环的持续时间而减少关闭该止回阀6之前的时间，从而减少喷射器7的此操作时间期间工作流体中的损失，而对泵送无影响。再者，在总能量消耗量的评估中，这些微小的“损失”被考虑。与之相对比，简单性的优点使得与配备有可编程自动装置和/或配备有变速驱动单元、控制阀、传感器等的类似泵相比，该系统的优异可靠性以及10％至20％的较低的价格。

图2表示适于实施根据本发明的第二实施方案的泵送方法的真空泵系统SP。

相对于图1中所表示的系统，图2中所表示的系统另外包含压缩机10，该压缩机10在使喷射器7起作用所需的压力下提供气体流率。实际上，此压缩机10可在气体离开导管8中的、在止回阀6之后抽吸大气空气或气体。此压缩机的存在使得该真空泵系统与压缩气体来源无关，所述真空泵系统可适合用于某些工业环境。压缩机10可藉由主要干式螺杆型泵3的至少一个轴杆，或藉由其自身的电动马达被驱动，如此以泵3无关的方式被驱动。在所有实例中，关于主泵3的能量消耗中所实现的节省，其能够提供在使喷射器7操作所需要的压力下的气体流率的能量消耗远远更小(例如，约3％至5％)。

当然，本发明关于其实施方式具有许多变体。虽然已经描述了不同的实施方案，但是应很好地理解的是，不可能以穷尽的方式认知所有可能的实施方案。当然，能够预见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，以等同机构替换所描述的一个机构。在真空技术的领域中，所有这些改型形成本领域普通技术人员的公知常识的一部分。