用于操作真空泵系统的方法与流程

本发明涉及一种用于操作真空泵系统的方法，该真空泵系统尤其用于对锁止腔室抽真空。锁止腔室尤其连接至处理腔室。同样，真空泵系统可直接连接至处理腔室，从而不设置额外的锁止腔室。

背景技术：

在处理腔室中，例如，产品尤其经过真空处理，诸如对产品进行涂覆等。为了尤其是能够将产品供应到处理腔室，将处理腔室连接至锁止腔室。为了对锁止腔室抽真空，将锁止腔室连接至真空泵系统。通常包括多个真空泵的真空泵系统尤其包括主泵或增压器以及预真空泵。此处，尤其是罗茨泵或螺杆泵适合用作主真空泵。另外，真空泵系统包括在真空泵系统与锁止腔室之间的阀门装置，该真空泵系统尤其包括多个真空泵。另外，提供控制器，该控制器尤其用于控制真空泵设备的至少一个真空泵。真空泵系统的这种锁止应用要求尽可能短的泵出时间。同时，必须确保不超过可允许的机械应力和热应力的量。另外，要求真空泵系统尽可能安静地操作。然而，由于短泵出时间要求真空泵设备的高旋转速度，其中，高旋转速度会导致高噪声水平，所以低噪声发射与所要求的短泵出时间冲突。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于操作真空泵系统的方法，该真空泵系统用于对腔室，尤其是锁止腔室，抽真空，其中，可获得在短泵出时间下的降噪。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的方法来实现。

根据本发明操作的真空泵系统包括真空泵设备，该真空泵设备包括至少一个真空泵。优选地，真空泵设备包括尤其是串联连接的至少两个真空泵，即，一个主真空泵或增压器和一个预真空泵。此处，尤其是罗茨泵或螺杆泵优选地用作增压器。真空泵设备连接至腔室，尤其是锁止腔室，其中，阀门装置设置在真空泵设备与腔室之间。另外，提供控制器，该控制器尤其用于操作该至少一个真空泵，其中，根据尤其优选的实施例，控制器调节驱动该至少一个真空泵的电动机的旋转速度。

根据本发明，为了在良好泵出性能下实现降噪，首先，通过控制器确定至少一个操作参数。该至少一个操作参数是周期性发生的或周期性改变的操作参数。尤其合适的操作参数是被驱动该至少一个真空泵的电动机接收的发动机电流，虽然其它操作参数也是合适的。

借助控制器来评估周期性发生的操作参数或操作参数的分布(profile)的周期性发生的改变。从而，可以在打开阀门装置之前或者直接在打开阀门装置期间暂时地降低真空泵设备的真空泵中的至少一个真空泵的旋转速度。由于降低了真空泵设备的至少一个真空泵，尤其是主真空泵的旋转速度，所以当打开阀门装置时可以实现相当大的降噪。

优选地，在打开过程期间降低至少主真空泵或增压器的旋转速度，其中，另外，也可以降低预真空泵的旋转速度。与在操作期间，即当对锁止腔室进行泵出时，泵的最大旋转速度相比，实现至少50％尤其是至少80％的降低。优选地，将旋转速度降低到30hz，尤其是小于50hz。

优选地，将在打开阀门装置时显著改变的操作参数用作操作参数。驱动真空泵设备的至少一个真空泵的电动机的发动机电流尤其适合该目的。由于压力增加，发动机电流在打开阀门装置时大幅增加。在电流的流动过程中，可以按照简单的方式确定阀门装置的打开。该显著增加尤其是由于电流增加了超过五倍，尤其是十倍。尤其，操作参数的显著改变，即发动机电流的显著增加，例如，发生在尤其小于1到3秒的非常短的时间段内。

驱动至少一个真空泵的电动机的发动机电流的所确定的分布是优选的操作参数。可替代地或另外，以下操作参数或这些操作参数的对应时间分布可被确定且用于控制真空泵设备的至少一个真空泵的旋转速度：

-真空泵设备的进口压力，和/或

-真空泵设备的至少一个真空泵的进口压力，和/或

-真空泵系统的真空泵或另一重要区域的温度，和/或

-在主真空泵的进口和/或出口侧之间的泄压阀的行进路径，和/或

-在预真空泵的进口和/或出口侧之间的泄压阀的行进路径。

例如，借助压力传感器，可以测量真空泵设备和/或真空泵设备之一的进口压力。压力的时间分布也允许按照简单的方式推导出打开阀门装置的时间点。

可替代地或另外，借助温度传感器，可确定暂时的温度分布。此处，尤其是在这两个泵中的一个泵的出口处的温度传感器(气体温度)是合适的。温度分布也允许确定打开阀门装置的时间点。

如果使用包括位于进口侧与出口侧之间的泄压阀的泵作为主真空泵或作为预真空泵，则可使用该阀门的行进路径，即，阀门位置的暂时改变，来确定打开设置在锁止腔室与真空泵系统之间的阀门装置的时间点。

根据尤其优选的实施例，基于至少一个操作参数来确定周期长度。周期长度是在操作参数的两次基本相同的改变之间的时间段。当考虑发动机电流时，周期长度因此是在当打开阀门装置时分别发生的两次显著电流增加之间的时间段。由于在正常应用期间周期性地打开和关闭锁止腔室，这是可能的。例如，按照规则的间隔，经由锁止腔室，将要处理或要涂覆的新产品馈入处理腔室中。根据本发明，周期性处理以及因此操作参数的周期性发生的改变这种优点被用于：当打开阀门装置时，以低旋转速度操作至少一个真空泵，尤其是主真空泵，并且用于降低噪声发射。在已经打开阀门装置之后，可再增加泵的旋转速度，使得可以实现噪声发射减少的短泵出周期，即，将锁止腔室中的压力迅速降低到期望的值。

尤其是当使用多个操作参数时，例如，也可通过借助控制器评估多个操作参数并得到平均值和/或通过对应的加权处理来确定周期长度。

优选地，最迟在周期长度结束时，至少暂时降低该至少一个真空泵的旋转速度，使得当打开阀门装置时降低泵的旋转速度。取决于泵出周期的类型，可更早地降低旋转速度。

进一步地，根据尤其优选的实施例，基于至少一个操作参数来确定负载持续时间。此处，负载持续时间是在已经打开阀门装置之后将锁止腔室抽真空成预定义真空的时间段。例如，当将发动机电流用作操作参数时，可以通过将发动机电流的减少确定或认定为先前定义的极限值来实现这一点。一旦在操作期间已经达到负载持续时间，那么，即使周期长度尚未终止，也已经降低该至少一个真空泵的旋转速度。尤其，这一点的优点是：可按照节能的方式将在负载持续时间的结束与周期长度的结束之间的时间段用来降低真空泵的旋转速度。因此，例如，不需要或仅需要少量的制动。

在本发明的尤其优选的方面中，将在降低旋转速度时生成的电制动能量储存在能量储存单元中或馈回供电网。根据本发明，在本优选实施例中，因此，不是像以往那样提供制动电阻器，在制动过程期间，该制动电阻器会大幅受热，而是采用了能量储存或回馈单元。例如，储存的能量可重复用于操作或加速泵。因此，大幅提高了泵设备的能量效率。设置用于储存或回馈制动能量的能量储存或回馈单元是一项独立的发明。这与上面描述的泵的周期性操作无关。能量储存或回馈单元的设置也可适合其它过程，但结合上面描述的本发明尤其有利。

该独立的发明因此涉及一种具有尤其设置在泵外壳中的诸如转子之类的常规组件的真空泵。取决于泵类型，多个转子或者附加定子可设置在外壳中。进一步地，泵包括驱动部件，尤其是电动机形式的驱动部件。根据本发明，另外提供能量储存或回馈单元。该能量储存或回馈单元储存在制动期间生成的电能或将其馈回到供电网中，并且可用于驱动泵或其它组件。能量储存或回馈单元因此经由变频器尤其连接至电动机。在泵的制动期间，电动机用作发电机。

【附图说明】

下文将参照示意图和图表基于示例性实施例详细阐释本发明，在示意图和图表中：

图1示出真空泵系统以及锁止腔室的示意表示；

图2示出在已知的过程中发动机电流以及电动机旋转速度相对于时间的图；

图3示出在根据本发明的方法中发动机电流以及电动机旋转速度相对于时间的图；以及

图4和图5示出包括能量回馈单元的真空泵的示意表示。

【具体实施方式】

在示意性描绘的处理腔室10中，对产品进行处理，例如涂覆。为此，在处理腔室10中生成真空。为了将要处理的产品、材料等送入处理腔室中，将锁止腔室12连接至处理腔室10。锁止腔室12包括用于将产品等送入锁止腔室12中的锁止进口14以及将产品等从锁止腔室12转移到处理腔室10中的锁止出口16。

为了对锁止腔室12抽真空，将锁止腔室12连接至真空泵系统。真空泵系统包括真空泵设备18。在例示的示例性实施例中，真空泵设备18包括主真空泵20和串联设置在主真空泵20下游的预真空泵22。主真空泵20尤其是罗茨泵或螺杆泵。主真空泵20经由管24连接至锁止腔室12，其中，阀门装置26设置在管24中。主真空泵20的出口经由管28连接至预真空泵的进口。

进一步地，真空泵系统包括控制器30。在例示的示例性实施例中，控制器30经由电线32、34连接至主真空泵20和预真空泵22。一方面，经由线32、34，可控制驱动对应泵的电动机，而另一方面，可将在对应泵中或在对应泵处测得的操作参数发送给控制器30。

测得的操作参数尤其是发动机电流。而且，如箭头36所图示的，可将另外的数据发送给控制器，当然，控制器也可执行其它控制任务。尤其，控制器30可打开和关闭阀门26。

下文将参照图2和图3基于对主真空泵20的尤其是电动机的发动机电流的可能评估来阐释本发明。

此处，图2示出根据现有技术的发动机电流以及真空泵的旋转速度的周期性分布，并且图3示出根据本发明的对应图。

在常规应用中，用粗线图示的发动机电流i的曲线指示在打开阀门的时间点t1处有从imin到imax的大幅电流增加。相同的电流增加在周期长度tz之后在另一时间点t1处再次发生。通过该图或电流分布，控制器30因此能基于以周期性间隔发生在时间点t1处的电流增加来确定周期长度tz。这种确定与对实际打开阀门26的时间的了解无关。这是有趣的，因为通常不会生成或发出通知控制器阀门被打开或何时打开的信号。根据本发明的控制器是自学习类型的，这是因为，即使是在改变过程的情况下，其也能自动确定新的周期长度。

用粗线图示的电流分布的曲线表明：在时间点t1处的电流增加之后，电流首先缓慢下降然后较快速地下降，使得在时间点t2处，电动机再次接收到最小电流imin。

t1到t2之间的时间段是负载持续时间，即对锁止腔室12抽真空的时间段。

在时间点t2之后的另外的电流分布因此在低电流imin下恒定，直到在下一个时间点t1处再次打开阀门。

细线图示对应真空泵的旋转速度分布。在时间点t1处，即当打开阀门26时，在泵进口处的压力突然增加，使得泵的旋转速度降低。在负载持续时间tl期间，泵旋转速度然后增加到最大值并且保持在该最大旋转速度直到在另一个时间点t1处再次打开阀门。

借助根据本发明的控制器，因此，即使是实际上不清楚打开阀门26的时间，也可以确定用于打开阀门的时间点。根据本发明，因此可在打开阀门26之前或者最迟在打开阀门26时降低泵的旋转速度。因此，可以实现相当大的降噪。

如图3所示，在打开阀门26的时间点t1之前，已经相当大地降低了电动机旋转速度。在时间点t3处，电动机旋转速度从在对锁止腔室12抽真空期间达到的最大旋转速度降低到相当低的旋转速度。此处，时间点t3晚于时间点t2，使得在时间点t3处已经执行了对锁止腔室的抽真空或者终止了负载持续时间tl。

优选地，再次借助控制器30，所定义的一直到时间点t4处的制动发生。在时间点t3和t4之间的制动期间，电流短时增加并且在时间点t4处再次降低到最小值。

从时间点t4开始，电动机的旋转速度因此明显低于最大旋转速度。当在后续的时间点t1处打开阀门时，电动机不像现有技术中那样具有最大旋转速度，而是具有明显降低的旋转速度。因此，在已经打开阀门之后(时间点t1)，仅在小程度上进一步降低旋转速度，如图3中可见。

在t3和t4之间的制动期间释放的动能可经由回馈单元馈回供电网。因此，可以提高真空泵的能量效率，节省了操作者端的成本。

在图4和图5中，图示了能量回馈单元的示例。在尤其优选的实施例中，针对在上面描述的方法中采用的泵，使用能量回馈单元。然而，还可以将这种能量回馈单元用于在其它方法中使用的真空泵。

图4示意性地示出真空泵40，该真空泵40例如可以是真空泵20或22(图1)。真空泵40包括电动机42，借助该电动机42来驱动泵转子44。在所图示的示例性实施例中，经由变频器46来驱动或控制电动机42。变频器46连接至供电网48。

当真空泵40的转子44被制动时，由于相当大的动能，所以将电动机42用作发电机。所产生的电能经由变频器馈入能量回馈单元50并且然后可经由图示的线再次馈入供电网48中。

在根据图5的替代实施例中，提供了经由能量回馈单元50将变频器56连接至供电网48。能量回馈单元50因此也用作馈送单元。