专利名称：控制容积式真空泵的驱动电机的方法
技术领域：
本发明涉及一种控制容积式真空泵的驱动电机的方法，以及一种包括驱动电机控制器的容积式真空泵。
背景技术：
容积式真空泵例如是隔膜泵，旋转叶片泵，活塞泵或罗茨(Roots)泵，并且经常与高真空泵结合用作前部真空泵。这些容积式真空泵的特征在于由所述泵得到的最终压力即前部真空压力是高度速度相关的，其中该速度在高入口压力时较高，而在低入口压力时较低，以便获得最佳的吸入量。这可以通过下面的实事解释在低入口压力时，以相对低的速度进行抽吸空间填充，这是由于工作室中入口压力和吸入压力之间的较小差异。这导致低入口压力时容积式真空泵较差的填充水平，其中仅可以通过延长入口阀的开启时间即减速来提高填充水平。
由DE19816241C1已知一种容积式真空泵，其依赖于入口压力值以两个不同的速度操作，即以用于抽空目的的高速，和以达到可能的最低最终压力的低速。在开始泵送过程和达到该最终压力之间需要相对多的时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法以及一种容积式真空泵，借助于它们可以更快速地达到最终压力。
根据本发明，通过权利要求1，3和10的特征实现该目的。
根据本发明，如权利要求1所述的控制容积式真空泵的方法，包括下面的方法步骤存储压力-速度曲线，确定入口压力值，从该曲线确定速度值，以及在该确定的速度值操作该驱动电机。
首先，存储曲线，曲线中单个恒定的上部速度值n1与大于或等于上限压力p1的入口压力值p关联，并且曲线包括小于上限压力p1的入口压力值p的变化范围，其中在该变化范围中，将不同的速度值nv与该入口压力值p关联。
在驱动电机的操作期间，持久地确定入口压力值p，从曲线的入口压力值p确定相关联的速度n，并且以确定的速度n操作驱动电机。在上限值p1之上的高入口压力值p，以最大恒定速度n1操作驱动电机，依靠入口压力值p，对上限值p1之上的速度，相应的速度值nv近似连续地关联。这样，对每个入口压力值来说，可以将容积式泵的有效吸入量保持在可能的最高水平。这样，减少了开始评定和达到最终压力之间的时间。通过使速度适于入口压力值，减少了所需的驱动能量，并且由于较低的平均速度水平，减少了磨损。由此减少了维修和操作成本，因而提高了容积式真空泵的效率。
优选地，该曲线包括小于或等于下限压力p2的入口压力值p的下部范围，其中单个恒定的下部速度值n2与该下部范围关联，并且将变化范围限制于大于下限压力范围p2的入口压力值p。因此该曲线包括恒定速度的上部压力范围，和恒定速度的下部压力范围，以及在所述两个范围之间的非恒定速度的变化范围。这种曲线例如对前部真空泵是必要且有用的，该前部真空泵对于抽吸动作需要给定的最小速度，由于在该最小速度之下，不能获得抽吸量，特别地由于回流损失。例如，将其应用于油封的旋转叶片泵。这样，确保容积式真空泵始终在一定的速度之上操作，在该速度，即使在非常低的入口压力也能保证抽吸功能。
根据另一独立权利要求3，与权利要求1的方法相比，该曲线包括小于或等于下限压力p2的入口压力p的下部范围，而不是上部范围，其中单个恒定的速度n2与该下部范围关联。
优选地，在变化的范围中，递减的速度nv与递减的入口压力值p关联，即下部速度值nv与下部入口压力值p关联。
优选地，上限压力p1介于20mbar和1mbar之间，下部压力p2介于1.0mbar和0.005mbar之间，其中上限压力p1大于下限压力p2。
根据优选的方面，上部恒定的速度值n1介于2200和1000rpm之间，下部恒定的速度值n2介于300和1300rpm之间，其中上部恒定的速度值n1大于下部恒定的速度值n2。
优选地，容积式泵是排列在高真空泵的上游的前部真空泵，入口压力值p是该高真空压力泵的吸入侧压力。因此入口压力值p是由高真空泵抽空的容器中的压力。可选择地，入口压力值p也可以是紧接前部真空泵的入口之前的前部真空压力。
根据优选的方面，将入口压力-速度曲线保存在特征图存储器中。在该特征图存储器中，将相应的速度n与每个入口压力值p关联。
优选地，驱动电机是由相应的驱动变频器驱动的异步电机。然而，也可以将该驱动电机设置成同步电机。
根据本发明的容积式真空泵包括驱动电机，入口压力传感器，和驱动电机控制器，该驱动电机控制器依靠由入口压力传感器确定的入口压力值p控制该驱动电机的速度。此外，该驱动电机控制器包括存储曲线的存储器，该曲线表示对于入口压力传感器的入口压力值p驱动电机的相对速度n，其中该曲线包括两个范围第一个范围是大于或等于上限压力p1的入口压力值p的上部范围，具有与所述第一范围关联的单个恒定的上部速度值n1。第二个范围是小于上限压力p1的入口压力值p的变化范围，其中在该变化范围中，将不同的速度值nv与入口压力值p关联。
优选地，该驱动电机包括处理器，该处理器连接到入口压力传感器，并且评定该入口压力传感器的信号。可以将评定的入口压力传感器信号提供给与该容积式真空泵关联的压力指示器。不仅通过控制驱动电机的驱动电机控制器评定入口压力传感器信号，而且将其转换成指示形式，并且最终提供给与该真空泵关联的指示器。因此，不需要单独的指示入口压力的评定和指示装置。
现在参照附图更详细地描述本发明的实施方式，其中附图1表示泵机组的示意图，该泵机组包括根据本发明设置成前部真空泵的容积式真空泵，以及高真空泵，以及附图2表示入口压力-速度曲线，根据该曲线控制容积式真空泵的驱动电机的速度。
具体实施例附图1示意地表示用于在容器12中产生高真空的泵组件10。为了在容器12中产生高真空，串联排列两个泵，即高真空泵14，例如涡轮分子泵，以及设置成前部真空泵的容积式真空泵16，例如隔膜、活塞或旋转叶片泵。
容积式真空泵16主要包括泵装置18，该泵装置具有排列在泵送室中的容积体，用于驱动泵装置18的驱动电机，以及用于控制和为驱动电机20提供能量的驱动电机控制器22。将驱动电机20设置成同步电动机。
此外，泵组件10包括两个入口压力传感器24，26，其中一个入口压力传感器24确定直接位于容积式真空泵16的入口处的前部真空压力，而另一个入口压力传感器26确定容器12中的高真空压力。这两个入口压力传感器24，26与驱动电机控制器22的处理器28连接，通过入口压力传感器24，26连续地为所述处理器28提供入口压力p。驱动电机控制器进一步包括变频器30，该变频器由处理器28驱动，并且连接到驱动电机20。此外，可以将与容积式真空泵16有关的入口压力传感器24集成在容积式真空泵16中。
处理器28包括保存曲线32的特征图存储器，在曲线中将驱动电机20的相应速度n与入口压力值p关联。
曲线32包括从1013mbar的大气压力延伸到10mbar的上限压力p1的上部范围34。单个恒定的上部速度值n1与曲线32的上部范围34关联。在上限压力p1和大约0.01mbar的下限压力p2之间，曲线32包括变换范围36，其中将不同的速度值nv与入口压力值关联。在曲线32的变化范围36中，递减速度nv与递减入口压力值p关联。在变化范围36中，不同的速度值nv与每个入口压力值p关联。曲线32进一步包括入口压力值p小于或等于下限压力p2的下部范围38。在曲线32的下部范围38中，单个速度值n2与所有的入口压力值p关联。
在设置成活塞泵的泵装置18中，上部速度值n1大约是1800rpm，下部速度值n2是500rpm。在设置成油封的旋转叶片泵的泵装置18中，上部速度值n1例如是2100rpm，下部速度值n2是1000rpm。
高真空压力用作入口压力值p，其由排列在容器12处，并且在高真空泵14的吸入侧上的入口压力传感器26提供。可选择地，可以将入口压力传感器24的前部真空压力用于确定入口压力值p。
在试验系列中确定曲线32的形状，极限压力p1和p2，以及上部和下部速度值n1和n2，以便为每个入口压力值p确定驱动电机20的速度，在该速度获得容积泵16的最大有效吸入量。随后将确定的曲线存储在处理器28的特征图存储器中。在泵组件10的运行期间，驱动电机控制器22从保存在特征图存储器中的曲线32中依靠高真空入口值p确定驱动电机20的速度n。将确定的速度值n提供给变频器30，该变频器在设置成异步或同步电机的驱动电机20的定子线圈中产生相应的旋转场，并且以所确定的速度操作该电机。这样，可以始终以最大有效吸入量操作容积泵16。
驱动电机控制器22的处理器28进一步进行评定，并且将来自入口压力传感器24的信号转换成指示形式。将转换成指示形式的入口压力提供给指示装置，该指示装置设置在容积式真空泵16处，例如在驱动电机控制器22的壳体处。可以将该指示装置进一步用作速度指示。
权利要求
1.一种控制容积式真空泵(16)的驱动电机(20)的方法，所述方法包括以下步骤存储表示对于入口压力值p所述驱动电机(20)相应速度n的曲线(32)，其中所述曲线(32)包括-大于或等于上限压力p1的入口压力值p的上部范围(34)，其中单个恒定上部速度值n1与所述上部范围(34)相关联，以及-小于所述上限压力p1的入口压力值p的变化范围(36)，其中在所述变化范围中，不同速度值nv与所述入口压力值p相关联，确定入口压力值p，在所述曲线(32)中确定与所述入口压力值p相关联的速度n，以及以所述确定的速度n操作所述驱动电机(20)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曲线(32)包括小于或等于下限压力p2的入口压力值p的下部范围(38)，单个恒定下部速度值n2与所述下部范围(38)相关联，并且所述变化范围(36)被限制为大于所述下限压力p2的入口压力值p。
3.一种控制容积式真空泵(16)的驱动电机(20)的方法，所述方法包括以下步骤存储表示对于入口压力值p所述驱动电机(20)相应速度n的曲线(32)，其中所述曲线(32)包括-小于或等于下限压力p2的入口压力值p的下部范围(38)，其中单个恒定下部速度值n2与所述下部范围(38)相关联，-大于所述下限压力p2的入口压力值p的变化范围(36)，其中在所述变化范围(36)中，不同速度值nv与所述入口压力值p相关联，确定入口压力值p，在所述曲线(32)中确定与所述入口压力值p相关联的速度n，以及以所述确定的速度n操作所述驱动电机(20)。
4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，在所述变化范围(36)中，递减的速度nv与递减的入口压力值p相关联。
5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述上限值p1介于20mbar和1mbar之间，所述下限值p2介于1.0mbar和0.005mbar之间。
6.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述上部恒定速度值n1介于2200和1000rpm之间，所述下部恒定速度值n2介于300和1300rpm之间。
7.如权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述容积式真空泵(16)是设置在高真空泵(14)上游的前部真空泵，所述入口压力p是所述高真空泵(14)的吸入侧压力。
8.如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述曲线(32)被保存在特征图存储器中。
9.如权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述驱动电机(20)是异步电机。
10.一种容积式真空泵(16)，包括驱动电机(20)、入口压力传感器(24)、和用于根据由所述入口压力传感器(24)所确定的入口压力值p控制所述驱动电机(20)的速度n的驱动电机控制器(22)，其中所述驱动电机控制器(22)包括存储器，用于存储表示对于所述入口压力传感器(24)的入口压力值p所述驱动电机(20)的相应速度n的曲线(32)，其中所述曲线(32)包括大于或等于上限压力p1的入口压力值p的上部范围(34)，其中单个恒定上部速度值n1与所述上部范围(34)相关联，以及小于所述上限压力p1的入口压力值p的变化范围(36)，其中在所述变化范围(36)中，不同速度值nv与所述入口压力值p相关联。
11.如权利要求10所述的容积式真空泵，其特征在于，所述驱动电机控制器(22)包括处理器(28)，所述处理器与所述入口压力传感器(24)连接，并且评估所述入口压力传感器(24)的信号。
全文摘要
一种控制容积式真空泵的驱动电机的方法，包括下面的方法步骤存储表示对于入口压力值p该驱动电机的相对速度值n的曲线(32)，其中该曲线(32)包括大于或等于上限压力p
文档编号F04B49/06GK1882782SQ200480034216
公开日2006年12月20日 申请日期2004年11月5日 优先权日2003年11月20日
发明者迈克尔·霍尔兹莫, 弗兰克·顺博恩, 卡尔-海茵兹·龙塔勒 申请人:莱博尔德真空技术有限责任公司