涡旋真空泵的制作方法
【专利摘要】涡旋泵具有在泵的定盘和动盘涡旋其中一个的涡旋叶片的轴向端部与定盘和动盘涡旋的另外一个的盘之间的尖端密封。涡旋泵可具有压载气体供给系统和使用压载气体供给系统的运行以评估尖端密封的状况。可替代地，涡旋密封在沿着泵的压缩机构间隔开的两个位置可具有检测压力的两个压力传感器，用以评估尖端密封的状况。
【专利说明】
调旋真Si.栗
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及涡旋泵，该涡旋泵包括具有嵌套的涡旋叶片的盘涡旋、以及分别提供盘涡旋的其中一个的涡旋叶片的尖端和另外一个盘涡旋的盘之间的密封的尖端密封。本实用新型还涉及维持涡旋真空泵的方法，包括评估泵从而确定泵的尖端密封是否应该替换。
【背景技术】
[0002]涡旋泵是一种泵，其包括具有螺旋定涡旋叶片的定盘涡旋和具有螺旋动涡旋叶片的动盘涡旋。定与动涡旋叶片以间隙和预定相对角位置嵌套。
[0003]动盘涡旋以及由此动涡旋叶片联接至偏心驱动机构并由其驱动，从而绕通过定涡旋叶片轴向中心的泵的纵向轴线运转。由于这种环绕运动，一系列腔被限定在涡旋叶片之间。动涡旋叶片的环绕运动还使得腔在泵头部组件内有效地移动，从而使得腔选择性地并且顺次地与涡旋泵的入口和出口开放连通，而且腔的体积随着动涡旋叶片移动而变化。
[0004]更特别地，在这种涡旋泵的实例中，相对于定涡旋叶片的动涡旋叶片的运动使得腔的体积与泵的出口封锁并且与泵的入口开放连通从而扩张。因此，流体通过入口被吸入腔中。然后腔移动到它与泵的入口封锁并且与泵的出口开放连通的位置，在此期间腔的体积减小。这样，腔中的流体受压然后通过泵的出口排出。在涡旋真空泵的情况下，泵的入口连接至一系统，例如腔室，流体在涡旋泵的帮助下从该系统被抽空。
[0005]此外，涡旋泵的每个螺旋的涡旋叶片具有很多圈或“卷”。螺旋的确切形状和卷的数量指示在上述压缩过程期间在任何给定事件顺序地形成的腔的数量。
[0006]在这方面，动定涡旋叶片的侧壁表面不互相接触来保持腔。相反地，在腔已经与泵的入口脱离开放连通以后，在各个腔的端部的侧部表面之间维持微小的间隙。另外，螺旋的涡旋叶片的尖端和相对的盘由各个腔顶部和底部的微小轴向间隙间隔开。
[0007]油可用来产生定盘涡旋叶片和动盘涡旋叶片之间的密封，S卩，形成界定腔和涡旋叶片的密封。另一方面，特定类型的涡旋泵，被称作“干”涡旋泵，避免使用油，这是因为油会污染泵所作用的流体。干涡旋泵依靠嵌套的涡旋叶片的侧壁表面之间保持的小径向间隙和用于密封各个腔的顶部和底部的尖端密封代替油。
[0008]关于尖端密封，每个尖端密封装在沿着涡旋叶片的分别一个的尖端(轴向端部)的长度上延伸的沟槽中(因此沟槽也具有螺旋的形式)从而插在盘涡旋的分别一个的涡旋叶片的尖端和盘涡旋的另外一个的盘之间。这种尖端密封随时间推移磨损，因此需要周期性替换。
[0009]目前判断尖端密封是否需要替换通常要求用户停止涡旋真空泵所连接的系统中正在进行的过程、断开泵与系统的连接、将真空压力计安装到泵、并且运行泵直到其最终压力确定，这可能耗费至少一小时。在很多情况下，泵的部件有来自系统的吸收的过程气体，不然就是泵加载有过程气体。这样，泵就必须“放气”，这个放气过程显著增加了确定最终压力花的时间。在任何情况下，一旦最终压力确定，流体的压力值被读取，并且这个值与代表泵的理想最终压力的参考值比较，从而确定越过尖端密封的内部泄漏量，从而确定尖端密封是否需要替换。
实用新型内容
[0010]本实用新型的目的是提供一种涡旋泵，通过该涡旋泵所具有的装置可以准确评估泵的尖端密封的状况。
[0011]另外，本实用新型的目的是提供一种能够准确评估涡旋泵的尖端密封的方法。
[0012]本实用新型的另一目的是提供一种涡旋泵，通过这种涡旋泵技师或用户能评估泵的尖端密封的状况而不需要将泵与连接的系统断开连接和/或不需要进行冗长的抽气过程。
[0013]本实用新型的又一目的是提供一种操作涡旋泵的方法，包括一过程，通过该过程泵的尖端密封被评估而不用将泵与连接使用的系统断开连接和/或不用进行冗长的抽气过程。
[0014]根据本实用新型的第一方面，提供一种涡旋泵，包括具有泵入口的入口部和包括泵出口的排出部，流体由泵吸入所述泵入口中，流体通过所述泵出口从泵排出；构架；固定于构架的定盘涡旋；动盘涡旋；插在定盘和动盘涡旋其中一个的涡旋叶片的轴向端部与定盘和动盘涡旋的另外一个的盘之间的尖端密封；由构架支承的偏心驱动机构，并且动盘涡旋联接于偏心驱动机构从而在围绕泵的纵向轴线的轨道上由偏心驱动机构驱动；压载气体供给系统；以及控制装置，使用压载气体供给系统的运行来确定尖端密封是否需要替换。
[0015]定涡旋叶片具有螺旋的形式，包括多个从定盘的中心部发出的连续的卷(wraps)，动涡旋叶片具有螺旋的形式，包括多个从动盘的中心发出的连续的卷。动定涡旋叶片嵌套，尖端密封插在定盘和动盘涡旋其中一个的涡旋叶片的轴向端部与定盘和动盘涡旋的另外一个的盘之间。
[0016]在动盘涡旋相对于定盘涡旋的轨道运动期间，一系列腔被同时地限定在嵌套的定涡旋叶片和动涡旋叶片之间，一系列腔构成泵的压缩机构。而且，各个腔选择性地并且顺次地与泵入口和泵出口开放连通，被限制在腔中的流体受到压缩的压缩过程发生在腔与泵入口开放连通的时间点和腔与泵出口开放连通的之后时间点之间。
[0017]控制装置配置成基于当压载气体供给系统不能使用并且不供给压载气体到泵的压缩机构中时沿着流动方向的位置泵中检测的流体的第一压强和当压载气体供给系统能够使用并且供给压载气体到压缩机构中时在所述位置检测的流体的压强来计算监控压强值，从而对比监控压强值和参考压强值，并且当监控压强值和参考压强至少相差预定量时，输出指示需要替换尖端密封的信号。由控制装置所输出的信号指示尖端密封需要替换。
[0018]根据本实用新型的另一方面，提供一种涡旋泵，涡旋泵包括:具有泵入口的入口部和包括泵出口的排出部，流体由泵吸入所述泵入口中，流体通过所述泵出口从泵排出；构架；固定于构架的定盘涡旋；动盘涡旋；插在定盘和动盘涡旋其中一个的涡旋叶片的轴向端部与定盘和动盘涡旋的另外一个的盘之间的尖端密封；由构架支承的偏心驱动机构，并且动盘涡旋联接于偏心驱动机构从而在围绕泵的纵向轴线的轨道上由偏心驱动机构驱动；以及控制装置，使用压力传感器所检测的压力确定尖端密封何时需要替换。
[0019]同样，在此涡旋泵中，定涡旋叶片具有螺旋的形式，包括多个从定盘的中心部发出的连续的卷(wraps)，动涡旋叶片具有螺旋的形式，包括多个从动盘的中心发出的连续的卷。动定涡旋叶片嵌套，见端密封插在定盘和动盘涡旋其中一个的涡旋叶片的轴向端部与定盘和动盘涡旋的另外一个的盘之间。
[0020]另外，在动盘涡旋相对于定盘涡旋的轨道运动期间，一系列腔被同时地限定在嵌套的定涡旋叶片和动涡旋叶片之间，一系列腔构成泵的压缩机构。而且，各个腔选择性地并且顺次地与泵入口和泵出口开放连通，被限制在腔中的流体受到压缩的压缩过程发生在腔与泵入口开放连通的时间点和腔与泵出口开放连通的之后时间点之间。
[0021]压强传感器分别与在沿着流体通过泵的方向隔开的第一和第二点处的压缩机构相关联。因此，压强传感器分别检测从压缩机构的一个部分最接近上游的第一位置处的在压缩机构中流体的第一压强并且检测从压缩机构的所述一个部分最接近下游的第二位置处的在压缩机构中流体的第二压强。
[0022]控制装置配置成基于第一和第二检测的压强来计算监控压强值，从而对比监控压强值和参考压强值，并且当监控压强值和参考压强至至少相差预定量时，输出指示需要替换尖端密封的信号。由控制装置所输出的信号指示替换尖端密封的需求。
[0023]根据本实用新型的又一方面，提供一种操作和维持涡旋真空泵的方法，该方法包括:当泵在涡旋泵的入口连接于系统从而将流体从系统排出时，运行涡旋泵；当涡旋泵将流体从系统排出时，检测与泵的压缩比的第一部分成比例的第一压强和与泵的压缩比的第二部分成比例的第二压强；基于第一和第二检测的压强计算监控压强值；对比基于第一和第二检测的压强的监控压强值和参考压强值；以及在监控压强值和参考压强值至少相差预定量以后的事件点，更换插在定盘和动盘涡旋其中一个的涡旋叶片的轴向端部与定盘和动盘涡旋的另外一个的盘之间的尖端密封。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]从本实用新型优选实施方式的具体描述并且参考附图，本实用新型的这些或其它目标、特征和优势将得到更好的理解，其中:
[0025]图1是本实用新型可应用的涡旋泵的示意性纵向剖视图；
[0026]图2是图1的涡旋泵的泵头部组件的示意性纵向剖视图；
[0027]图3A是图1和2的涡旋泵的定盘涡旋的放大剖视图；
[0028]图3B是定盘涡旋的正视图；
[0029]图4A是图1和2的涡旋泵的动盘涡旋的放大剖视图；
[0030]图4B是动盘涡旋的正视图；
[0031]图4C是图1和2的涡旋泵的定盘涡旋和动盘涡旋的装配图；
[0032]图5是图2中所示的泵头部的部分的剖视图，表示定盘涡旋和动盘涡旋之间的尖端S封；
[0033]图6是涡旋真空泵在压缩过程期间压载机构的概念图；
[0034]图7A是根据本实用新型所述的涡旋真空泵的系统和实施方式的方块图；
[0035]图7B是根据本实用新型所述的操作图7A的涡旋真空泵的方法的实施方式的流程图；
[0036]图8A是根据本实用新型所述的涡旋真空泵的系统和另一实施方式的方块图；以及
[0037]图SB是根据本实用新型所述的操作图8A的涡旋真空泵的方法的实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0038]参考附图，在下文中将更充分地描述创造概念的各种不同的实施方式和实例。在附图中，为清楚起见，元件的大小和相对大小可能被夸大。同样地，为了清楚以及便于理解，元件的形状可能被夸大和/或简化。而且，在所有附图中，相同的数字和附图标记用来标明相同的元件。
[0039]此外，空间相关的术语，例如“正面”和“背面”用于描述如图中所示的元件与另一元件的关系。因此，空间上相关的术语可应用于与图中所述的方向不同的方向。明显地，尽管所有这些空间相关的术语涉及图中所示的方向，但是是出于说明简单起见并且未必是限制性的，因为在使用时根据本实用新型所述的装置可假定不同于图中所示的方向。
[0040]而且，其它的在此为描述创造概念的特定实例或实施方式所使用的术语要结合上下文理解。例如，当用在该说明书中时术语“包括”指出被声明的特征或过程的存在但并不排除另外的特征或过程的存在。术语“固定的”可用来描述两部件彼此的直接连接，以这样的方式部件相对于彼此不能移动；或者用来描述通过一个或多个额外部件的媒介的部件的连接，以这样的方式部件相对于彼此不能移动。另外，除非另有声明，术语“固定的”可描述泵的两个单一或组成部件之间的关系，并且在组成部件的情况下，该术语并不排除其中一个部件与另一个可分开的可能性。最后，用于描述涡旋叶片组的术语“螺旋”用作它最常规的意思并且可以指的是同样具有很多圈或“卷(wraps) ”的本领域已知的涡旋叶片的各种形式的任一种。
[0041]现参考图1，本实用新型可应用的涡旋泵I包括壳体100、泵头部组件200、泵发动机300、以及设置在壳体100中的冷却扇400。此外，壳体100限定在其相对端部的空气入口 100A和空气出口 100B，分别地。壳体100也可包括覆盖泵头部组件200和泵发动机300的盖100、以及支承泵头部组件200和泵发动机300的基部120。盖110可具有一个或更多个部件并且可分开地连接于基部120，使得盖110可从基部120移除从而接近泵头部组件200。
[0042]参考图2至4C，泵头部组件200包括构件210、定盘涡旋220、动盘涡旋230、以及偏心驱动机构240。
[0043]构架210可以是单一的一件，或者可包括彼此固定的几个组成部件。
[0044]在本例中，定盘涡旋220可分开地固定于构架210。定盘涡旋具有正面侧220F和背面侧220B，并且在其正面侧220F包括定涡旋叶片221。另外，在本例中，定涡旋叶片221具有如图3A和3B中所示配置的六个卷。动盘涡旋230具有正面侧230F和背面侧230B，并且在其正面侧230F包括动涡旋叶片231。动涡旋叶片231。动涡旋叶片231具有与如图4A和4B中所示的定盘涡旋的卷互补的卷。
[0045]如图2和4C中所示，定涡旋叶片221和动涡旋叶片231以间隙和预定相对角位置嵌套，从而在下面要具体描述的泵的运行期间由定涡旋叶片221和动涡旋叶片231在它们之间限定腔(pocket)(由附图标记1A、1B、...6A+B表示)。在此方面，定涡旋叶片221和动涡旋叶片231的部分并不彼此接触来密封腔。相反地，定涡旋叶片221和动涡旋叶片231的侧壁表面之间微小的间隙可创造出足够用来形成满意的腔的密封。还注意到，在图4C中，在相同数字标记之前的每一对的腔A和B大小和功能相同并且可视作单个腔或者压缩室，之后将会说明。由此，在图中附图标记6A+B指定通过结合腔5A和5B而形成的第六腔或室，因为动盘涡旋220的环绕运行使腔朝向中心轴线L向内螺旋移动。
[0046]偏心驱动机构240包括驱动轴241和轴承246。在此例中，驱动轴241是曲柄轴，具有联接于泵发动机300从而围绕泵100的纵向轴线L被发动机旋转的主部242，以及其中心纵向轴线在径向方向上偏移纵向轴线的曲柄243。轴承246包括多套滚动元件。
[0047]而且，在此例中，曲柄轴的主部242通过一套或更多套轴承246由构架210支承，从而相对于构架210可旋转。动盘涡旋230通过另一套或多套轴承246安装于曲轴243。因此,动盘涡旋230由曲柄243承载从而在泵发动机300使主部242旋转的时候动盘涡旋绕泵的纵向轴线运转，而且，动盘涡旋230由曲柄243支承从而可绕曲柄243的中心纵向轴线旋转。
[0048]在泵的正常运作期间，由于流体在腔中受压造成的施加于动涡旋叶片231上的负载倾向于使动盘涡旋230绕曲柄243的中心纵向轴线旋转。但是，管状构件250和/或另一机构、例如十字滑块联轴器(Oldham coupling)以这种方式抑制动盘润旋230从而使其可以绕泵的纵向轴线运转，同时约束它围绕曲柄243的中心纵向轴线的旋转。
[0049]在此例中，管状构件250是金属波纹管。金属波纹管径向上具有足够弹性从而允许其第一端251可随同动盘涡旋230 —起，而波纹管的第二端252仍然固定于构架210。另一方面，金属波纹管具有抗扭刚度，防止波纹管的第一端251围绕波纹管的中心纵向轴线显著地旋转，即，防止波纹管在其圆周方向显著地旋转，同时金属波纹管的第二端252仍然固定于构架210。因此，金属波纹管可能基本上是在泵正常运作期间提供定涡旋叶片221、223和第一第二动涡旋叶片232、233之间的角同步的唯一手段。
[0050]管状构件250也在偏心驱动机构240的曲柄轴243和轴承246的部分的周围延伸。这样，管状构件250也可以在径向方向上使轴承246和轴承表面与管状构件250和构架210之间所限定的空间隔开密封，其中所述空间可构成工作腔室C，即泵的真空腔，泵所作用的流体通过所述工作腔。因此，可防止轴承246所用的润滑剂和/或轴承表面所产生的颗粒物质通过管状构件250进入腔室C。
[0051]再参考图1，涡旋真空泵I也具有入口部和排出部，入口部具有泵入口 140并且构成泵的真空侧，在这里流体被吸入泵中，出口部具有泵出口 150并且构成压缩侧，在这里流体在压力作用下从泵中排出。泵头部组件200在泵的入口侧还具有入口孔270并且在泵的排出侧具有排出孔280。入口孔270将泵的入口 140连接到真空腔室C。出口孔280通向泵出口 150。另外，在图1中，附图标记260表明由腔1A、1B…6A+B所构成的泵的压缩机构。
[0052]参考图5，泵头部组件200还具有尖端密封290，在动定盘涡旋的其中一个的涡旋叶片和动定盘涡旋的另一个的底板或盘之间产生轴向密封。更确切地，尖端密封290是装在沟槽中的塑料构件并且在动定盘涡旋220、230的其中一个的涡旋叶片221、231的尖端长度上自由移动，从而被插入到涡旋叶片221、231的尖端和动定盘涡旋220、230的另一个的盘之间。图5示出分别与涡旋叶片221、231相关联的尖端密封290。另外，在图5中，附图标记P指明上述腔的任意一个。
[0053]具有上述结构的涡旋真空泵I如下运行。
[0054]动涡旋叶片221相对于涡旋叶片231的环绕运动使得导引腔P的体积与泵的出口150封锁并且与泵的入口 140开放连通从而扩张。因此，流体经由泵头部组件200的入口孔270和真空腔室C通过泵入口 140而被吸入到导引腔P中。环绕运动也使得腔P有效地移动到一位置，在该位置它与腔室C、并且由此与泵的入口 140封锁而且与泵出口 150开放连通。然后腔P有效移动变成与泵头部组件280的出口孔280开放连通。在此期间，腔P的体积减小。这样，腔P中的流体受压然后通过出口 150排出。而且，在此期间(对应于动盘涡旋230的一个轨道)，许多连续的或者尾随的腔P可形成在定涡旋叶片221和动涡旋叶片231之间并且相似地且连续地有效移动以及使它们的体积减小。因此，在本例中的压缩机构260由一系列腔P构成。在任何情况下，如图1中箭头线所示，由于动盘涡旋230相对于定盘涡旋220的环绕运动，流体被迫使通过泵。
[0055]此外，真空涡旋泵依靠上述的螺旋的涡旋叶片的侧壁表面之间的小内部间隙、在涡旋叶片顶部的尖端密封、以及螺旋的涡旋叶片的卷的数量来产生压缩比，所述压缩比需要满足泵的“最终压力”的要求。因此，涡旋真空泵的最终压力由那些泄漏的大小限定。更确切地，当泵入口关闭并且没有气体进入时，最终压力时进入压力，在此压力时，流体从入口到出口的(预计的)泵送流量等于流体在相反方向上从出口向入口的(非预计的)泄漏量。
[0056]另外，尽管在侧壁表面之间使用小径向间隙、并且在顶部和底部使用尖端密封，受压流体的小泄漏仍会发生。尤其是涡旋泵在满足其“最终压力”的要求时运行的情况下，涡旋泵的入口侧处在低压，而泵的排出侧处在相对高压(近似大气压)。排出侧与入口侧的压差产生了泵中的流体在从排出侧到入口侧的方向上泄漏(有时候称作返流)的可能性。
[0057]现将参考图6具体说明内部泄漏。
[0058]从以上说明清楚知道，涡旋真空泵的压载机构可模型成一系列压缩室Cn，每个室Cn具有其自身的总压缩比和位移。
[0059]图6表示一实例，其中压载机构和压缩过程模型成六个压缩室C1至C6并且在此例中对应于真空涡旋泵I的涡旋叶片的卷的数量。当没有气体流进入口并且周围环境是大气压时，即，当在大气压下泵通过泵出口将流体排出到环境中时，这样的泵通常会再泵入口处逐渐形成2mTorr的压力。
[0060]本领域已知的是，流体从泵的排出侧向泵的入口侧的泄漏发生在每个腔的尾随端，以及越过使腔密封的尖端密封。因此，理论上通过每个腔P转移的流体的一部分丢失了。图6示意性地表示与压缩室Cp (V..C6相关联的泄漏:由流路Fl表示的通过腔的侧面的泄漏，以及由流路29(\表示的与界定腔室P的尖端密封相关联的泄漏。
[0061]另外，因为涡旋真空泵长时间运转，由于它们对着相反的盘涡旋的盘滑动，尖端密封发生磨损。因此，随着时间推移，尖端密封泄漏29(\增加，最终导致泵的效率严重减少和/或连接于泵的系统的运行受到不利影响。通过及时评估泵从而确定尖端密封是够需要替换，这些或其它问题可被消除。
[0062]现将参考图1至5、7A和7B说明根据本实用新型所述的真空涡旋泵和维持真空涡旋泵的方法的第一实施方式。
[0063]除了参考图1至5所述的常规部件，如图7A所示，根据本实用新型所述的涡旋真空泵的实施方式还具有压载气体供给系统500，用于在靠近压缩机构260的下游端的位置关于流体通过泵的流动的方向提供压载气体流，并且还具有控制装置，该装置包括安装用于探测流体流过压缩阶段260的压力的压力传感器601 (真空压力计)以及运转地连接于压力传感器601的控制器602。在该实施方式的一个实例中，压力传感器601安装于泵入口 140从而检测流过入口 140的流体压力。压载气体供给系统500包括连接于泵的压缩机构260的压载供给气体501的源，以及在压载供给气体510的源和压缩阶段260之间同轴设置的至少一个阀502。至少一个阀502在能够使用压载气体供给系统(使压载气体供给系统从源501供给压载气体到压缩阶段260中)和不能够使用压载气体供给系统500的位置之间可动。至少一个阀502可运转地连接于控制器602从而由控制器控制。在这方面，至少一个阀502可以是螺旋管或者气动运行的阀等等。
[0064]在任何情况下，接近压缩过程结束时，压载气体被压载气体供给系统500引入压缩机构260中，以防止泵所作用的可凝结气体在泵内凝结，在本领域本身已经了解。在此例中，在与最后的压缩室(第六压缩室C6)和倒数第二压缩室(第六压缩室C5)之间的位置相对应的点，压载气体被供给到压缩机构260中。
[0065]当压载气体这样供给时，在泵的入口 140中流体的压力增加，因为压载气体具有减少泵的压缩比CR的效果。(涡旋真空泵的压缩比是在给定运行条件下在出口和入口压强之间的比。在这方面，压缩比由流体(气体)从泵的入口侧到泵的出口侧的转移的速率确定、小于发生的任何内部泄漏、并且也是腔从流体吸入时的大小对比流体腔与泵出口达到连通时的大小的体积减少的量的因子。
[0066]发明人已经认识到，引入压载气体到压载机构260中有效减少了压缩室的数目(在本例中从六个到五个)，并且当压载气体供给系统能够使用时可增加泵入口 140处的压强，增加因子等于压缩机构的那个部分的压缩比/被有效地消除的过程。即:
[0067](I) CRtot=CR1*CR2*CR3*CR4*CR5*CR6
[0068](2) CR2=CR1*CR2*CR3*CR4*CR5
[0069](S)P2=P1^CR6,
[0070]其中CRttrt是泵的压缩比(在压载气体供给系统500无法使用的状态下)，CR2是在压载气体被供给的状态下泵的压缩比，CR1-CR6是分别归因于室C1-C6的压缩比，P1是在压载气体供给系统500无法使用的状态下由压强传感器601检测的压强，P2是在压载气体供给系统500能够使用的状态下由压强传感器601检测的压强。
[0071]现参考图7A和7B，当运行涡旋泵(SlO)时，即，当泵在涡旋泵的入口连接于系统1000从而将流体从系统1000排出时，操作涡旋真空泵的方法开始并且被执行。流体可以是过程气体和/或在系统1000的腔室中进行的过程的反应的副产物。
[0072]随着涡旋真空泵运行并且涡旋泵将气体从系统1000排除，在涡旋泵入口的流体压强P1由压强传感器601检测，即，在没有压载气体被供给到压缩阶段260中的状态时。
[0073]另外，随着涡旋真空泵运行，在设计用于防止气体流过泵时液化的循环中，相对于气体流过泵(S30，S50)的方向在于压缩机构的下游端相邻的位置，压载气体周期性地供到涡旋泵的压缩机构260中。
[0074]在压载气体被供给到压缩机构260中(S40)的状态期间，气体在涡旋泵入口处的压强P2也被压强传感器601检测。
[0075]然后，控制器602基于第一和第二检测压强Pp P2计算(S60)压强值PM。例如监控压强值可以是P2与P1的比(即，P2/P1)。可替代地，监控压强值P2和P1的差。然后控制器602的比较器比较(S400)监控压强值Pm与也储存在控制器602的存储器中或者否则是输入到控制器602的参考压强值PKrf。当监控压强值Pm和参考压强值Pltef相差至少预定量时，控制器可以对音频或视觉装置700 (例如，音频警报或显示屏幕)发出信号从而提醒技师尖端密封需要替换。
[0076]因此，在该实施方式中，在泵的压缩比上引入压载气体的效果被监控，并且该效果用来提供过多尖端密封磨损的指示。也就是，当压强P1和P2指示泵的压缩比由于尖端密封磨损已经降到一定程度时，控制器602可发出警报。
[0077]然后，当泵已经与系统1000断开连接时，尖端密封290在下一次常规定期维护被更换(S80)。例如，参考图1、2和5，盖110被移除从而接近泵头部组件200。然后定盘涡旋220与构架210分开，从而接近尖端密封290。磨损的尖端密封290从它所安装在的叶片尖端的沟槽移除，新的尖端密封被插入到沟槽中。然后部件被重新装配。
[0078]现将参考图1至5和SB说明根据本实用新型所述的真空涡旋泵以及维持真空涡旋泵的方法的另一实施方式。
[0079]除了参考图1至5所述的常规部件，根据本实用新型所述的涡旋真空泵，如图8A中所示，还具有第一和第二压强传感器601A和601B (真空压强计)以及包括运转地连接于压强传感器601A和601B的控制器602的控制装置。压强传感器601A和601B分别在沿着流体通过泵的方向间隔开的第一和第二点处与压缩机构260运转地相关联。这样，压强传感器601A和601B分别检测从压缩机构的一个部分(在本例中包括第五压缩室C5)最接近上游的第一位置处的在压缩机构260中流体的第一压强并且检测从压缩机构的那个部分(第五压缩室C5)最接近下游的第二位置处的在压缩机构260中流体的第二压强。因此，在该实施方式中:
[0080]⑷P1ZPu=CR5,
[0081]其中Pd是在最接近室C5的下游的位置的第二压强传感器601B所检测的流体压强，Pu是在最接近室C5的上游的第一压强传感器601A所检测的压强，并且CR5是可归因于室C5的压缩比。
[0082]在此实施方式中，跨过压缩过程中的两点的压强比P1ZPu或者压强差Pd - Pu用来指示替换尖端密封的需求。在这方面将参考图8A和8B。
[0083]当运行涡旋泵(S100)、S卩，当在涡旋泵的入口处泵连接于系统1000从而从系统1000排出流体时，操作涡旋真空泵的方法开始并且被执行。
[0084]随着涡旋真空泵运行并且涡旋泵从系统1000排出气体，压强Pd和Pu被检测(S200)。也就是，关于流体通过泵的流动方向在压缩机构260的一个部分(对应于室C5)的最接近上游的第一位置的流体在泵的压缩机构260中的压强Pu被检测，并且在压缩机构260的那个部分(对应于室C5)的最接近下游的第二位置的流体在泵的压缩机构260中的压强Pd被检测。
[0085]然后控制器602基于第一和第二检测压强PD、Pu计算(S300)压强值PM。例如监控压强值可以是Pd与Pu的比(即，P1ZPu)。可替代地，监控压强值P1^PPu的差。然后控制器602的比较器比较(S400)监控压强值Pm与也储存在控制器602的存储器中或者否则是输入到控制器602的参考压强值PKrf。当监控压强值Pm和参考压强值Pltef相差至少预定量时，控制器可以对音频或视觉装置700 (例如，音频警报或显示屏幕)发出信号从而提醒技师尖端密封需要替换。
[0086]然后，当泵已经与系统1000断开连接时，尖端密封290在下一次定期维修时被更换(S500)。
[0087]从以上描述可以清楚知道，根据本实用新型的一方面，监控压强值Pm从两个检测压强得到。因此，Pm的准确性、即尖端密封磨损的特征的准确性取决于用来测量泵中压力的压力计的响应斜率，而不是任何一个压力计的准确性(校准)。因此，本实用新型可以非常准确地确定需要替换的尖端密封的状态。
[0088]另外，在泵中的被吸收气体对于评估准确性的影响减小，因为在实际应用中预定值Pm可基于泵的行为确定，而不是依靠基于缺乏这些条件的最终压力的公开值。
[0089]另外，根据本实用新型的一方面，当涡旋泵连接于系统并且处在气体从系统流到泵中的稳态时，可以进行尖端密封的评估。因此，可以提前确认替换尖端密封的需求，从而可以为泵的下一次定期维护预定尖端密封的替换。此外，无需使泵与系统断开连接并且进行耗时的测试来确定尖端密封是否需要更换。因此，本实用新型能够减少需要使用涡旋泵的各种系统的停机时间。
[0090]最后，以上已经具体描述了创造构思实施方式及其实例。但是，创造构思可以很多不同的形式体现并且不应解释成受限于上述实施方式。相反地，这些实施方式被描述从而使得本公开是全面和完整的，并且向本领域技术人员充分转达了创造构思。由此，创造构思的真正实质和范围不限于上述实施方式和实例而是由以下权利要求限定。
【权利要求】
1.一种涡旋泵包括: 具有泵入口的入口部和包括泵出口的排出部，流体由泵吸入所述泵入口中，流体通过所述泵出口从泵排出； 构架； 固定于构架并且包括定盘的定盘涡旋，和从定盘突出的定涡旋叶片； 包括动盘的动盘涡旋，和从动盘轴向地突出的动涡旋叶片， 定涡旋叶片具有螺旋的形式，包括多个从定盘的中心部发出的连续的卷，动涡旋叶片具有螺旋的形式，包括多个从动盘的中心发出的连续的卷，并且动定涡旋叶片嵌套； 插在定盘和动盘涡旋其中一个的涡旋叶片的轴向端部与定盘和动盘涡旋的另外一个的盘之间的尖端密封； 由构架支承的偏心驱动机构，并且动盘涡旋联接于偏心驱动机构从而在围绕泵的纵向轴线的轨道上由偏心驱动机构驱动， 其中在动盘涡旋相对于定盘涡旋的轨道运动期间，一系列腔被同时地限定在嵌套的定涡旋叶片和动涡旋叶片之间，一系列腔构成泵的压缩机构，各个腔选择性地并且顺次地与泵入口和泵出口开放连通，被限制在腔中的流体受到压缩的压缩过程发生在腔与泵入口开放连通的时间点和腔与泵出口开放连通的之后时间点之间； 压载气体供给系统，用来相对于流体流过泵的方向在靠近压缩机构下游端的位置供给压载气体流到泵的压缩阶段中；以及 控制装置，配置成基于当压载气体供给系统不能使用并且不供给压载气体到泵的压缩机构中时沿着流动方向的位置泵中检测的流体的第一压强和当压载气体供给系统能够使用并且供给压载气体到压缩机构中时在所述位置检测的流体的压强来计算监控压强值，从而对比监控压强值和参考压强值；并且 当监控压强值和参考压强至少相差预定量时，输出指示需要替换尖端密封的信号。
2.根据权利要求1所述的涡旋泵，其特征在于，控制装置包括安装于泵入口的真空压力计和运转地连接于真空压力计的控制器，并且控制装置配置成基于当压载气体供给系统不能使用时由真空压力计在泵入口检测的流体压强和当压载气体供给系统能够使用并且供给压载气体到压缩机构中时由真空压力计在泵入口检测的流体的压强来计算监控压强值。
3.根据权利要求2所述的涡旋泵，其特征在于，控制器也运转地连接于压载气体供给系统，从而选择性地使压载气体供给系统能够使用和不能使用。
4.根据权利要求1所述的涡旋泵，其特征在于，压载气体供给系统包括连接于泵的压缩阶段的压载供给气体的源，和在压载供给气体和压缩阶段之间共线设置的至少一个阀。
5.根据权利要求4所述的涡旋泵，其特征在于，控制装置可运转地连接于至少一个阀，用于使至少一个阀移动，从而选择性地使压载气体与压缩阶段开放流体连通以及使压载气体的源和压缩阶段封锁。
6.根据权利要求5所述的涡旋泵，其特征在于，控制装置包括安装于泵入口的真空压力计和运转地连接于真空压力计的控制器，并且控制装置配置成基于当压载气体供给系统不能使用时由真空压力计在泵入口检测的流体压强和当压载气体供给系统能够使用并且供给压载气体到压缩机构中时由真空压力计在泵入口检测的流体的压强来计算监控压强值。
7.根据权利要求6所述的涡旋泵，其特征在于，控制器也运转地连接于至少一个阀从而控制至少一个阀的定位。
8.—种涡旋泵包括: 具有泵入口的入口部和包括泵出口的排出部，流体由泵吸入所述泵入口中，流体通过所述泵出口从泵排出； 构架； 固定于构架并且包括定盘和从定盘突出的定涡旋叶片的定盘涡旋； 包括动盘的动盘涡旋，和从动盘轴向地突出的动涡旋叶片， 定涡旋叶片具有螺旋的形式，包括多个从定盘的中心部发出的连续的卷，动涡旋叶片具有螺旋的形式，包括多个从动盘的中心发出的连续的卷，并且动定涡旋叶片嵌套； 插在定盘和动盘涡旋其中一个的涡旋叶片的轴向端部与定盘和动盘涡旋的另外一个的盘之间的尖端密封； 由构架支承的偏心驱动机构，并且动盘涡旋联接于偏心驱动机构从而在围绕泵的纵向轴线的轨道上由偏心驱动机构驱动， 其中在动盘涡旋相对于定盘涡旋的轨道运动期间，一系列腔被同时地限定在嵌套的定涡旋叶片和动涡旋叶片之间，一系列腔构成泵的压缩机构，各个腔选择性地并且顺次地与泵入口和泵出口开放连通，被限制在腔中的流体受到压缩的压缩过程发生在腔与泵入口开放连通的时间点和腔与泵出口开放连通的之后时间点之间； 分别与在沿着流体通过泵的方向隔开的第一和第二点处的压缩机构相关联的压强传感器， 其中压强传感器分别检测从压缩机构的一个部分最接近上游的第一位置处的在压缩机构中流体的第一压强并且检测从压缩机构的所述一个部分最接近下游的第二位置处的在压缩机构中流体的第二压强；以及 控制装置，配置成基于第一和第二检测的压强来计算监控压强值，从而对比监控压强值和参考压强值，并且当监控压强值和参考压强至至少相差预定量时，输出指示需要替换尖端密封的信号。
【文档编号】F04C18/02GK204082539SQ201420149191
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2013年4月30日
【发明者】J.卡尔霍恩 申请人:安捷伦科技有限公司