DE102013223556A1 - Vacuum pump system and method for operating a vacuum pump system - Google Patents
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Abstract
Ein Vakuumpumpen-System weist eine insbesondere als Schraubenpumpe ausgebildete Vakuumpumpe (10) auf. Dies dient zur Evakuierung einer Kammer (16). Bei Erreichen eines gewünschten Solldrucks in der Kammer (16) kann das Vakuumpumpen-System in einem Standby-Modus betrieben werden. Hierzu ist eine Auslassleitung (22) über eine Bypassleitung (24) mit einer Einlassleitung (30) verbunden. Im Standby-Modus ist das Einlassventil (18) geschlossen und ein Bypassventil (26) geöffnet, so dass von der Vakuumpumpe (10) Medium im Kreis gefördert werden kann. Hierdurch wird die Vakuumpumpe im Wesentlichen auf Betriebstemperatur gehalten.A vacuum pump system has a vacuum pump (10) designed in particular as a screw pump. This serves to evacuate a chamber (16). Upon reaching a desired target pressure in the chamber (16), the vacuum pump system can be operated in a standby mode. For this purpose, an outlet line (22) is connected via a bypass line (24) to an inlet line (30). In standby mode, the inlet valve (18) is closed and a bypass valve (26) is opened, so that medium can be conveyed in a circle by the vacuum pump (10). As a result, the vacuum pump is kept substantially at operating temperature.
Description
Die Erfindung betrifft ein Vakuumpumpen-System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Vakuumpumpen-Systems.The invention relates to a vacuum pump system and a method for operating a vacuum pump system.
Vakuumpumpen und Vakuumpumpen-Systeme werden häufig eingesetzt um Kammern in kurzer Zeit zu evakuieren. Dies erfolgt unter Verwendung von trockenverdichtenden Vakuumpumpen wie bspw. Schraubenpumpen, Klauenpumpen oder Multi-Stage-Roots-Pumpen. Ggf. können auch ölgedichtete Vakuumpumpen wie Drehschiebepumpen oder Sperrschiebepumpen verwendet werden. Häufig werden auch mehrere Pumpen in Reihe und/oder parallel zueinander angeordnet, um in kurzen Zeiträumen große Gasvolumina pumpen zu können. Vacuum pumps and vacuum pump systems are often used to evacuate chambers in a short time. This is done using dry compressing vacuum pumps such as screw pumps, claw pumps or multi-stage roots pumps. Possibly. It is also possible to use oil-sealed vacuum pumps, such as rotary vane pumps or barrier vane pumps. Frequently, several pumps are arranged in series and / or parallel to each other in order to pump large volumes of gas in short periods of time.
Typische Anwendungen sind Schleusenkammern wie sie bspw. in Beschichtungsanlagen vorgesehen sind. Die Schleusenkammer muss hierbei in kurzen Zeiträumen von Atmosphärendruck auf einen Übergabedruck abgepumpt werden. Dies erfolgt üblicherweise in Zeiträumen von 20 Sek. bis 120 Sek. auf einen Übergabedruck von 0,1 mbar bis 10 mbar. Im Anschluss kann ein Ventil, das zwischen der Schleusenkammer und dem Vakuumpumpen-System angeordnet ist geschlossen werden. Das Ventil ist über eine Leerlaufzeit, die etwa das Ein- bis Zehnfache der Abpumpzeit beträgt, geschlossen.Typical applications are lock chambers as they are, for example. Provided in coating equipment. The lock chamber must be pumped from atmospheric pressure to a transfer pressure in short periods. This usually takes place in periods of 20 seconds to 120 seconds to a transfer pressure of 0.1 mbar to 10 mbar. Subsequently, a valve which is arranged between the lock chamber and the vacuum pump system can be closed. The valve is closed for an idle time of about one to ten times the pump down time.
Eine weitere typische Anwendung sind große Prozesskammern wie sie bspw. zur Wärmebehandlung oder Veredelung von Metallen verwendet werden. In diesem Anwendungsfall sind typische Abpumpzeiten 2 Min. bis 30 Min. Nach der Abpumpzeit ist die Prozesskammer auf dem gewünschten niedrigen Druckniveau. Es ist jedoch weiterhin erforderlich um dieses Druckniveau zu halten einen relativ geringen Gasfluss aufrechtzuerhalten, so dass weiterhin kleine Gasmengen abgepumpt werden. Hierbei handelt es sich um die Haltezeit, die ungefähr das Zweifache bis Zehnfache der Abpumpzeit beträgt. Another typical application is large process chambers such as those used for heat treatment or refining of metals. In this application, typical pump down times are 2 min. To 30 min. After the pump down time, the process chamber is at the desired low pressure level. However, it is still necessary to maintain this pressure level to maintain a relatively low gas flow, so that small amounts of gas continue to be pumped out. This is the holding time, which is approximately two to ten times the pumping time.
Sowohl bei Schleusenkammern als auch bei entsprechend großen Prozesskammern ist es zur Realisierung kurzer Abpumpzeiten erforderlich, dass das Vakuumpumpensystem sehr groß dimensioniert ist. Während der Leerlaufzeit bzw. während der Haltezeit sind die großen Saugvermögen der Pumpsysteme jedoch nicht notwendig. Dies führt zu einer hohen Stromaufnahme und somit einem hohen Energieverbrauch.Both in lock chambers and in correspondingly large process chambers, it is necessary to realize short pump-down times that the vacuum pump system is very large dimensions. During the idling time or during the holding time, however, the high pumping system's high pumping speeds are not necessary. This leads to a high power consumption and thus a high energy consumption.
Wird bspw. eine Schraubenpumpe zur Evakuierung einer Kammer wie einer Schleusenkammer oder einer Prozesskammer eingesetzt, so besteht die Problematik, dass zwischen den Rotorelementen der Schraube und dem Gehäuse ein Spalt vorgesehen ist, der, da es sich um eine trockenverdichtete Vakuumpumpe handelt nicht durch ein Schmiermittel abgedichtet ist. Die Spaltbreite hängt hierbei insbesondere von der Rotortemperatur ab. Da durch den Spalt stets ein Rückströmen des zu fördernden Mediums erfolgt, wird die optimale Förderleistung der Pumpe erst bei Erreichen der Betriebstemperatur und somit bei einem sehr geringen Spalt erzielt. Sobald ein Solldruck in einer Prozesskammer erzielt ist, wäre es möglich die Drehzahl der Pumpe und somit die Pumpleistung zu reduzieren oder ggf. die Pumpe sogar auszuschalten. Dies hat jedoch den Nachteil, dass sobald der Druck in der Prozesskammer den Solldruck wieder übersteigt, zunächst die Pumpe wieder auf Betriebstemperatur gebracht werden muss, bevor die volle Pumpleistung erzielt wird. Dies würde zu nicht akzeptablen Druckschwankungen in der Prozesskammer führen. Es ist erforderlich, dass die Vakuumpumpe bei Überschreiten eines Solldrucks in der Prozesskammer unmittelbar wieder mit voller Pumpleistung betrieben werden kann, um ein ungewolltes Ansteigen des Drucks in der Prozesskammer und zu starke Druckschwankungen in der Prozesskammer zu vermeiden. Bei Schleusenkammern muss die Pumpe vorzugsweise auf Nenndrehzahl gehalten werden, da sie sonst zum Ende der Leerlaufzeit erst beschleunigt werden müsste. Dies würde den Abpumpvorgang zeitlich verlängern. If, for example, a screw pump is used to evacuate a chamber such as a lock chamber or a process chamber, there is the problem that a gap is provided between the rotor elements of the screw and the housing which, since it is a dry-compressed vacuum pump, is not a lubricant is sealed. The gap width depends in particular on the rotor temperature. Since there is always a backflow of the medium to be pumped through the gap, the optimum delivery rate of the pump is achieved only when the operating temperature and thus at a very small gap. Once a target pressure is achieved in a process chamber, it would be possible to reduce the speed of the pump and thus the pump power or possibly even turn off the pump. However, this has the disadvantage that as soon as the pressure in the process chamber again exceeds the target pressure, the pump must first be brought back to operating temperature before the full pumping power is achieved. This would lead to unacceptable pressure fluctuations in the process chamber. It is necessary that the vacuum pump can be operated directly at full pump power when a setpoint pressure in the process chamber is exceeded, in order to avoid an unwanted increase in the pressure in the process chamber and excessive pressure fluctuations in the process chamber. In lock chambers, the pump must preferably be kept at nominal speed, otherwise they would have to be accelerated only at the end of the idle time. This would extend the pumping time.
Die Problematik, dass die Pumpe aufgrund von Dichtspalten auf Betriebstemperatur gehalten werden muss, um ein maximales Fördervolumen zu gewährleisten, besteht auch bei anderen trockenverdichtenden Vakuumpumpen, wie Klauenpumpen, Roots-Pumpen udgl. The problem that the pump must be kept at operating temperature due to sealing gaps, in order to ensure a maximum flow, there is also with other dry-compressing vacuum pumps, such as claw pumps, Roots pumps udgl.
Zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Pumpen und Pumpensystemen während der Leerlauf- bzw. Haltezeit sind unterschiedliche Lösungsansätze bekannt:
Es besteht die Möglichkeit Vakuumpumpen mit hohem eingebauten Volumenverhältnis einzusetzen. Die technisch realisierbaren Volumenverhältnisse sind jedoch durch die Fertigungstechnik, den Bauaufwand und durch Anforderungen an die Robustheit und Dichtheit der Pumpstufen beschränkt. Insbesondere kann hierdurch nur eine geringe Reduzierung der Energieaufnahme erzielt werden. Zudem sind Lösungen erforderlich, die beim Abpumpvorgang auf hohe innere Verdichtung eine Überkompression vermeiden. To reduce the energy consumption of pumps and pump systems during idle or hold time, different approaches are known:
It is possible to use vacuum pumps with a high built-in volume ratio. However, the technically feasible volume ratios are limited by the manufacturing technology, the construction cost and by the requirements for the robustness and tightness of the pumping stages. In particular, this can only be achieved a small reduction in energy consumption. In addition, solutions are required that avoid over-compression during the pumping process to high internal compression.
Des Weiteren ist eine Kombination von Vorvakuumpumpen mit den in Reihe geschalteten Roots-Pumpen bekannt. Durch diese Lösung kann ein großes Volumenverhältnis der gesamten Pumpkombination erreicht werden. Nachteilig ist allerdings, dass die Roots-Pumpe bei hohen Ansaugdrücken von bspw. ca. 100 mbar und mehr nur wenig Unterstützung für die Vorpumpe liefert. Dies liegt darin begründet, dass ansonsten ein sehr großer Motor an der Roots-Pumpe installiert werden müsste. Dies hat zur Folge, dass weiterhin sehr große Vorpumpen notwendig sind, um die entsprechenden Pumpzeiten zu realisieren. Dies führt zu einem entsprechend hohen Energieverbrauch.Furthermore, a combination of backing pumps with the Roots pumps connected in series is known. By this solution, a large volume ratio of the entire pump combination can be achieved. The disadvantage, however, is that the Roots pump at high intake pressures of, for example, about 100 mbar and more provides little support for the backing pump. This is due to the fact that otherwise a very large engine the roots pump would need to be installed. This has the consequence that continue to be very large backing pumps necessary to realize the corresponding pumping times. This leads to a correspondingly high energy consumption.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Vakuumpumpen-System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Vakuumpumpen-Systems zu schaffen, bei dem in unterschiedlichen Betriebszuständen einerseits eine hohe insbesondere maximale Förderleistung der Vakuumpumpe, bzw. des Vakuumpumpen-Systems gewährleistet werden kann und andererseits der Energieverbrauch reduziert werden kann.The object of the invention is to provide a vacuum pump system and a method for operating a vacuum pump system, in which a high particular maximum delivery of the vacuum pump, or the vacuum pump system can be guaranteed in different operating conditions on the one hand and the energy consumption can be reduced can.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Vakuumpumpen-System gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Betreiben eines Vakuumpumpen-Systems gemäß Anspruch 10.The object is achieved according to the invention by a vacuum pump system according to claim 1 or by a method for operating a vacuum pump system according to
Das erfindungsgemäße Vakuumpumpen-System ist insbesondere dazu entwickelt worden, dass auch wenn in einem Standby-Modus der geforderte Druck in der Kammer wie einer Prozesskammer bereits erreicht ist, die Vakuumpumpe auf Betriebstemperatur und Nenndrehzahl gehalten wird und dann, sobald der Druck in der Prozesskammer den Solldruck übersteigt, die Vakuumpumpe unmittelbar wieder mit hoher Pumpleistung betrieben werden kann. Entsprechend wurde das erfindungsgemäße Vakuumpumpen-System für einen Standby-Modus bei Schleusenkammern entwickelt, so dass einerseits geringe Abpumpzeiten in der Schleusenkammer realisiert und andererseits während der Leerlaufzeit eine Energieersparnis verwirklicht werden kann. Hierbei wird die Nenndrehzahl der Vakuumpumpe aufrechterhalten. Hierzu weist das Vakuumpumpen-System eine oder mehrere Vakuumpumpen, insbesondere eine trockenverdichtende Vakuumpumpe wie eine Schraubenpumpe, auf. Ein Einlass der Vakuumpumpe ist mit einer zu evakuierenden Kammer wie einer Prozesskammer oder eine Schleusenkammer verbunden. Der Auslass der Vakuumpumpe ist mit einer Auslassleitung verbunden. Diese kann bspw. mit einer Vorvakuumpumpe verbunden sein. The vacuum pump system according to the invention has been developed in particular to the fact that even if in a standby mode, the required pressure in the chamber such as a process chamber is already reached, the vacuum pump is maintained at operating temperature and rated speed and then, as soon as the pressure in the process chamber Set pressure exceeds, the vacuum pump can be operated directly again with high pump power. Accordingly, the vacuum pump system according to the invention has been developed for a standby mode in lock chambers, so that on the one hand low Abpumpzeiten realized in the lock chamber and on the other hand, during the idle time energy savings can be realized. Here, the rated speed of the vacuum pump is maintained. For this purpose, the vacuum pump system has one or more vacuum pumps, in particular a dry-compressing vacuum pump such as a screw pump. An inlet of the vacuum pump is connected to a chamber to be evacuated, such as a process chamber or a lock chamber. The outlet of the vacuum pump is connected to an outlet line. This may, for example, be connected to a backing pump.
In der Auslassleitung ist ein vorzugsweise mechanisches Rückschlagventil angeordnet. Durch das Rückschlagventil, das ggf. als Steuerventil ausgebildet sein kann, ist ein Zurückströmen des geförderten Mediums in den Schöpfraum der Vakuumpumpe vermieden. Erfindungsgemäß ist die Auslassleitung über eine Bypassleitung mit der Einlassleitung verbunden. In der Bypassleitung ist ein Bypassventil angeordnet, das mit einer Steuereinrichtung verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, bei Erreichen eines Solldrucks in der Prozesskammer bzw. der Schleusenkammer das Bypassventil zu öffnen, um die Vakuumpumpe bei reduzierter Stromaufnahme voll einsatzbereit zu halten. Hierbei wird insbesondere der Auslassdruck der Vakuumpumpe reduziert, wobei die Betriebstemperatur der Vakuumpumpe zumindest im Wesentlichen aufrecht erhalten wird.In the outlet, a preferably mechanical check valve is arranged. By the check valve, which may optionally be designed as a control valve, a backflow of the pumped medium is avoided in the pump chamber of the vacuum pump. According to the invention, the outlet line is connected to the inlet line via a bypass line. In the bypass line, a bypass valve is arranged, which is connected to a control device. This makes it possible to open the bypass valve upon reaching a target pressure in the process chamber or the lock chamber to keep the vacuum pump fully operational with reduced power consumption. In this case, in particular the outlet pressure of the vacuum pump is reduced, wherein the operating temperature of the vacuum pump is at least substantially maintained.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform, ist in der mit dem Einlass der Vakuumpumpe und der Kammer verbundenen Einlassleitung ein schaltbares Einlassventil angeordnet, das ebenfalls mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass beim Öffnen des Bypassventils das Einlassventil geschlossen werden kann, so dass eine vollständige Entkopplung der Prozess- bzw. der Schleusenkammer erfolgt. In a particularly preferred embodiment, a switchable inlet valve which is likewise connected to the control device is arranged in the inlet line connected to the inlet of the vacuum pump and the chamber. This has the advantage that when opening the bypass valve, the inlet valve can be closed, so that a complete decoupling of the process or the lock chamber takes place.
Sollte nun der Druck in der Prozesskammer einen vorgegebenen Sollwert überschreiten, kann das Bypassventil geschlossen und das Einlassventil geöffnet werden, so dass aufgrund der Tatsache, dass sich die Vakuumpumpe im wesentlichen auf Nenndrehzahl befindet, unmittelbar wieder bei einer hohen, insbesondere optimalen, Förderleistung der Vakuumpumpe gefördert werden kann. Die Druckschwankungen innerhalb der Prozesskammer sind somit sehr gering und die Abpumpzeiten optimal kurz.If now the pressure in the process chamber exceed a predetermined setpoint, the bypass valve can be closed and the inlet valve can be opened, so that due to the fact that the vacuum pump is substantially at rated speed, immediately again at a high, in particular optimum, delivery rate of the vacuum pump can be promoted. The pressure fluctuations within the process chamber are thus very low and the pumping down times optimally short.
Ebenso ist es möglich, dass Einlassventil nicht vollständig zu schließen, so dass stets ein geringer Gasstrom aus der Prozesskammer bei verminderter Förderleistung der mindestens einen Vakuumpumpe gefördert wird.It is likewise possible for the inlet valve not to close completely, so that a small gas flow is always conveyed out of the process chamber at a reduced delivery rate of the at least one vacuum pump.
Entsprechend kann bei einem Vakuumpumpen-System, das zur Evakuierung einer Schleusenkammer dient, für den nächsten Schleusvorgang das Einlassventil wieder geöffnet werden, so dass unmittelbar wieder mit hohem Pumpvolumen ein Evakuieren der Schleusenkammer im Rahmen der geforderten Abpumpzeit erfolgen kann.Accordingly, in the case of a vacuum pump system which serves to evacuate a lock chamber, the inlet valve can be opened again for the next lock operation, so that immediately with high pump volume an evacuation of the lock chamber can take place within the required pump down time.
Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Vakuumpumpensystem den Vorteil auf, dass hierdurch erhebliche Energieersparnisse erzielt werden können. Dies ist insbesondere in einem Standby-Modus, in dem das Einlassventil (sofern vorhanden) vorzugsweise vollständig geschlossen und das Bypassventil vorzugsweise vollständig geöffnet ist, vorteilhaft. Furthermore, the vacuum pump system according to the invention has the advantage that in this way considerable energy savings can be achieved. This is particularly advantageous in a standby mode in which the inlet valve (if present) is preferably completely closed and the bypass valve is preferably fully open.
Desweiteren besteht bei dem erfindungsgemäßen Vakuumpumpen-System der Vorteil, dass beim Schließen des Bypassventils ein Druckausgleich zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Vakuumpumpe erfolgt. Hierdurch sinkt der Druck im Auslassbereich der Vakuumpumpe, so dass die Vakuumpumpe sehr kurzfristig wieder eine hohe Pumpleistung erzielt. Furthermore, in the case of the vacuum pump system according to the invention, there is the advantage that pressure is equalized between the inlet side and the outlet side of the vacuum pump when the bypass valve is closed. This reduces the pressure in the outlet area of the vacuum pump so that the vacuum pump again achieves a high pumping capacity at very short notice.
Das erfindungsgemäße Vakuumpumpen-System weist stets mindestens eine Vakuumpumpe auf, die von einem Bypass überbrückbar ist. Entsprechend können auch mehrere Vakuumpumpen vorgesehen sein, die von einem gemeinsamen oder mehreren Bypässen überbrückbar sind. Des Weiteren ist es möglich, dass beim Vorsehen mehrerer Vakuumpumpen nur eine oder einige der Vakuumpumpen über einen gemeinsamen und/oder über mehrere Bypässe überbrückt sind. Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand des Vorsehens einer Vakuumpumpe erläutert. The vacuum pump system according to the invention always has at least one vacuum pump on, which is bridgeable by a bypass. Accordingly, a plurality of vacuum pumps can be provided, which can be bridged by a common or multiple bypasses. Furthermore, it is possible that when providing a plurality of vacuum pumps only one or some of the vacuum pumps are bridged over a common and / or over several bypasses. In the following, the invention will be explained with reference to the provision of a vacuum pump.
Die Bypassleitung ist vorzugsweise zwischen dem Einlassventil und dem Einlass der Vakuumpumpe mit der Einlassleitung verbunden. Ebenso ist es möglich, die Bypassleitung unmittelbar mit dem Einlass der Vakuumpumpe zu verbinden. The bypass line is preferably connected to the inlet line between the inlet valve and the inlet of the vacuum pump. It is also possible to connect the bypass line directly to the inlet of the vacuum pump.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Vakuumpumpen-System hermetisch dicht ist. Insbesondere im Standby-Modus ist es vorteilhaft, wenn die externe Leckage möglichst gering ist. Bevorzugt ist es, dass die externe Leckage geringer als 10–4 mbar × l/s ist. Bei Auftreten größerer Leckagen im Standby-Modus wäre es auch möglich kurzfristig bei weiter geschlossenem Einlassventil das Bypassventil zu schließen, so dass Medium durch die Auslassleitung des Rückschlagventils abgeführt wird. Hierbei kann die Drehzahl der Pumpe ggf. erhöht werden. Anschließend kann die Pumpe wieder im Standby-Modus bei geschlossenem Einlassventil und offenen Bypassventil betrieben werden. Eine entsprechende Steuerung kann mit Hilfe der Steuereinrichtung erfolgen, die neben der Steuerung des Einlassventils und des Bypassventils zur Steuerung der Vakuumpumpe dient. Zur Ermittlung eines zu hohen Leckagestroms ist es möglich den Druck bspw. in der Bypassleitung zu messen. Auch kann die Stromaufnahme der Vakuumpumpe gemessen werden, da diese bei Ansteigen des Drucks ebenfalls steigt.It is particularly preferred that the vacuum pump system is hermetically sealed. In particular, in standby mode, it is advantageous if the external leakage is as low as possible. It is preferred that the external leakage is less than 10 -4 mbar × l / s. If larger leaks occur in standby mode, it would also be possible to close the bypass valve in the short term with the inlet valve closed further, so that the medium is discharged through the outlet line of the check valve. If necessary, the speed of the pump can be increased. The pump can then be operated again in standby mode with the intake valve closed and the bypass valve open. A corresponding control can be carried out with the aid of the control device, which serves in addition to the control of the inlet valve and the bypass valve for controlling the vacuum pump. To determine an excessively high leakage current, it is possible to measure the pressure, for example, in the bypass line. Also, the power consumption of the vacuum pump can be measured, as it also increases with increasing pressure.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die verwendeten Pumpen selbst sehr dicht sind. Die Pumpen müssen derart ausgelegt werden, dass auch bei stark reduzierten Auslassdrücken von bspw. 10 mbar bis 500 mbar nur geringe Gas-Leckagen auftreten. Insbesondere soll kein Gas/ Luft von außen in die Pumpe eindringen. Furthermore, it is preferred that the pumps used themselves be very dense. The pumps must be designed in such a way that only small gas leaks occur even at greatly reduced outlet pressures of, for example, 10 mbar to 500 mbar. In particular, no gas / air should penetrate from the outside into the pump.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Drehzahl der Vakuumpumpe im Standby-Modus im Bereich von 100% bis 20% der Nenndrehzahl liegt.Furthermore, it is preferable that the speed of the vacuum pump in the standby mode is in the range of 100% to 20% of the rated speed.
Des Weiteren ist es besonderes bevorzugt, dass ein Gasvolumen Vol22 zwischen dem Auslass der Vakuumpumpe und dem Rückschlagventil kleiner ist als ein Gasvolumen Vol14 zwischen dem Einlassventil und dem Einlass der Vakuumpumpe. Insbesondere ist ein Verhältnis von Vol22/Vol14 kleiner als 1,0, vorzugsweise kleiner als 0,2 angestrebt. Hierdurch ist es möglich, dass beim Öffnen des Bypassventils der Druck auf der Auslassseite der Vakuumpumpe auf ein ausreichend niedriges Niveau gebracht wird. Hierdurch kann eine besonders hohe Energieersparnis erzielt werden. Die entsprechenden Volumina sind insbesondere dadurch realisierbar, dass auslassseitig möglichst kurze Leitungen mit insbesondere kleinen Querschnitten und einlassseitig längere Leitungen mit ggf. größeren Querschnitten verwendet werden. Auch ist es möglich einlassseitig einen Pufferbehälter zur Vergrößerung des einlassseitigen Volumens Vol14 vorzusehen.Furthermore, it is particularly preferred that a volume of gas Vol 22 between the outlet of the vacuum pump and the check valve is smaller than a volume of gas Vol 14 between the inlet valve and the inlet of the vacuum pump. In particular, a ratio of Vol 22 / Vol 14 is less than 1.0, preferably less than 0.2 sought. This makes it possible that when opening the bypass valve, the pressure on the outlet side of the vacuum pump is brought to a sufficiently low level. As a result, a particularly high energy savings can be achieved. The corresponding volumes can be realized, in particular, by using as short lines as possible on the outlet side, in particular with small cross sections, and longer lines on the inlet side, possibly with larger cross sections. It is also possible on the inlet side to provide a buffer container for enlarging the inlet-side volume Vol 14 .
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Vakuumpumpensystem auf die Art betrieben werden, dass bei geschlossenem Einlassventil das Bypassventil ebenfalls geschlossen wird, wenn der Druck p2 am Einlass der Vakuumpumpe einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Hierdurch erfolgt ein Abpumpen von Medium in Richtung des Auslasses durch das Rückschlagventil
Bei einem weiteren bevorzugten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Vakuumpumpen-Systems erfolgt bei geschlossenem Einlassventil ein Schließen des Bypassventils, wenn die Leistungs- oder Stromaufnahme der Vakuumpumpe einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Hierdurch kann beispielsweise ein Überlasten der Vakuumpumpe vermieden werden. In a further preferred operating state of the vacuum pump system according to the invention, when the inlet valve is closed, the bypass valve closes when the power or current consumption of the vacuum pump exceeds a predetermined limit value. As a result, for example, an overloading of the vacuum pump can be avoided.
Bei einem weiteren bevorzugten Betriebszustand des Vakuumpumpen-Systems, bei dem kein Einlassventil in der zwischen der Kammer und der Vakuumpumpe vorgesehenen Verbindungsleitung angeordnet ist, erfolgt bei kleinen Gasflüssen aus der Kammer ein Öffnen des Bypassventils, wenn ein Druck p2 am Einlass der Vakuumpumpe oder ein Druck pin in der Kammer einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Es erfolgt sodann wiederum ein Schließen des Bypassventils wenn ein weiterer Grenzwert für den Druck p2 oder pin überschritten wird. In a further preferred operating state of the vacuum pump system, in which no inlet valve is disposed in the provided between the chamber and the vacuum pump connecting line, occurs at small gas flows out of the chamber opening of the bypass valve, when a pressure p 2 at the inlet of the vacuum pump or a Pressure p in the chamber falls below a predetermined limit. Once again, the bypass valve is closed when a further limit value for the pressure p 2 or p in is exceeded.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Vakuumpumpen-Systems mit Schleusenkammer wie vorstehend beschrieben. Hierbei wird die Vakuumpumpe in einem Standby-Modus wie vorstehend beschrieben betrieben, so dass insbesondere bei vollständig geschlossenem Einlassventil und bei insbesondere vollständig geöffnetem Bypass-Ventil die Vakuumpumpe bei verringertem Auslassdruck und bei vorzugsweise Nenndrehzahl betrieben, und somit für den nächsten Abpumpvorgang optimal vorbereitet, jedoch bei verringerter Stromaufnahme gehaltern wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise wie vorstehend anhand des Vakuumpumpen-Systems beschrieben vorteilhaft weitergebildet. Furthermore, the invention relates to a method for operating a vacuum pump system with lock chamber as described above. Here, the vacuum pump is operated in a standby mode as described above, so that in particular fully closed inlet valve and in particular completely open bypass valve, the vacuum pump operated at reduced outlet pressure and preferably rated speed, and thus optimally prepared for the next pumping, however at a reduced power consumption. The method according to the invention is preferably developed as described above with reference to the vacuum pump system.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawings. Show it:
Das in der
Mit einem Auslass
Des Weiteren ist die Auslassleitung
Zur Evakuierung der Kammer
Zur Vermeidung von Leckagen ist das Vakuumpumpen-System hermetisch dicht. Sollten im Standby-Modus dennoch geringe Leckagen auftreten, wäre es möglich kurzfristig das Bypassventil
In den
Bei der in
Mit dem in
Einen typischen Zyklus des bspw. in
Das mit V0 bezeichnete Ventil
Während der Abpumpzeit, während der das Ventil V1 offen, die Ventile Vo und V2 geschlossen sind, erfolgt ein Evakuieren der Schleusenkammer
Im nächsten Zeitraum, der Leerlaufzeit bzw. dem Standby-Modus, kurz nach dem Schließen des Ventils V1, wird das Ventil V2 geöffnet. Hierdurch findet zunächst im Wesentlichen ein Druckausgleich durch die Bypassleitung
Im nächsten Zeitraum, der Schleusenzeit wird bei geschlossenem Ventil V1 das Ventil V0 geöffnet und der Zyklus beginnt von Neuem. In the next period, the lock time is opened with the valve V 1 closed, the valve V 0 and the cycle begins again.
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