泵设备和系统的制作方法

本公开涉及一种泵设备和系统。更具体地但不排他地，本公开涉及一种用于真空系统的真空泵设备；以及涉及一种真空系统。

背景技术：

1、某些真空系统，诸如质谱系统，可以包括多个真空室。通过连续的室分级地(分阶段地)降低压力。每个室经由限制部与相邻的室连通，并且需要单独的泵送以提供所需的真空。这些系统的泵送通常使用多个泵来执行，每个室使用一个或多个泵。可以有高真空泵，例如涡轮泵或涡轮分子泵，用于泵送最高的真空室，而较低的真空室由其他较低的真空泵来泵送，诸如涡旋泵或罗茨泵。涡轮泵或涡轮分子泵可以是次级泵，并且可以由单独的泵(在此称为前级泵)支持。前级泵例如可以是涡旋泵。

2、泵控制器通常专门集中于容纳控制器的泵的控制和/或监测。通常，安装主级真空泵和次级真空泵，以及一个或多个真空计、真空阀和其他附件，它们被集成到真空系统中。然后，用户可以负责将不同的部件集成在真空系统内。设置在真空系统中的真空泵可以具有单独的控制器。通常，用户必须开发他们自己的真空系统控制器和/或结合附加的控制器，诸如涡轮仪表控制器(tic)。系统控制器可以用作用于控制和监测每个真空泵的中枢控制单元(hubcontrolunit)。真空系统可能需要复杂的控制系统来提供对每个真空泵的适当控制。

3、至少在某些实施例中，本发明寻求解决或改善与现有技术相关联的问题中的至少一些。

技术实现思路

1、本发明的方面涉及如所附权利要求中所要求保护的泵设备和真空系统。

2、根据本发明的一方面，提供了一种泵设备，包括：

3、第一泵；

4、至少一个控制器，用于生成：

5、用于控制第一泵的第一控制信号；以及

6、用于控制第二泵的第二控制信号；

7、其中，所述第二泵在所述泵设备的外部，并且所述泵设备包括用于将所述第二控制信号输出到所述第二泵的一个或多个泵连接端口。泵设备可以是独立的设备。泵设备可以例如包括壳体，第一泵和至少一个控制器容纳在该壳体中。一个或多个泵连接端口被配置为提供泵设备与第二泵之间的硬件接口。第二泵设置在泵设备的外部，例如作为单独的设备。设置在泵设备中的至少一个控制器可以用作可操作以控制第一泵和第二泵的主控制器。第二泵可以可选地包括单独的控制器，例如以处理第二控制信号和控制第二泵的操作。在这种布置中，第二控制器可以用作从属控制器。

8、例如在真空系统的设置或真空系统的重新配置期间，可以输出第二控制信号以配置第二泵。替代地或另外，第二控制信号可以被输出以在真空系统的操作期间控制第二泵。

9、至少一个控制器被集成到泵设备中。至少一个控制器可以用作中枢控制器或系统控制器，允许连接到第二泵并控制第二泵。

10、所述至少一个控制器可以支持以下中的一者或多者的直接连接：压力传感器(诸如真空传感器或真空计)；真空附件，诸如真空阀或冷却风扇；以及接口。该接口可以提供改进的连接性，例如以实现控制过程和/或监测过程。改进的连接性可以使得这些过程能够本地和/或远程地执行。

11、所述至少一个控制器可以监测和/或控制第一泵和第二泵中的每一者。

12、至少在某些实施例中，一个或多个泵连接端口被配置成用于连接到互补连接器。每个泵连接端口可以包括公电连接器或母电连接器或由公电连接器或母电连接器组成。一个或多个泵连接端口可以集成到泵设备中。一个或多个泵连接端口可以紧固到壳体。

13、在使用中，电连接器可以设置在泵设备和第二泵之间。电连接器可以例如包括电缆或电线。电缆或电线可以具有用于与一个或多个泵连接端口协作以建立通信信道的连接器。通信通道可以提供单向通信，例如以提供从泵设备到第二泵的通信。替代地，通信通道可以提供双向通信，例如以提供去往和来自第二泵的通信。

14、一个或多个泵连接端口可以被配置为将第二控制信号输出到第二泵。一个或多个泵连接端口可以被配置为从第二泵接收一个或多个操作信号。一个或多个泵连接端口可以使得能够在至少一个控制器和与第二泵相关联的控制器之间进行通信。例如，第二泵可以具有第二泵控制器。至少一个控制器可以从第二泵控制器接收至少一个操作参数。所述至少一个操作参数可以包括以下中的一个或多个：所述第二泵的操作速度；所述第二泵的入口压力；所述第二泵的出口压力；所述第二泵的操作负载；故障数据；以及诊断信息。将一个或多个操作信号传输到第一控制器可以便于监测第二泵。

15、泵设备可以是真空泵设备。第一泵可以是真空泵；和/或第二泵可以是真空泵。第一泵可以是主级真空泵，并且第二泵可以是次级真空泵。替代地，第一泵可以是次级真空泵，并且第二泵可以是主级真空泵。

16、至少在某些实施例中，至少一个控制器被集成到泵设备中并且被配置成控制和监测第一泵；并被配置成控制和监测第二泵。第二泵可以是分立单元，其直接连接到真空系统内的第一泵。该至少一个控制器也可连接至设置在真空系统内的一个或多个真空传感器/致动器。至少在某些实施例中，至少一个控制器可以促进系统级集成，并且可以减少或消除对附加的系统级控制器的需要。

17、至少一个控制器可以包括存储器装置和至少一个电子处理器。至少一个电子处理器可以具有：用于接收输入信号的至少一个电输入；以及至少一个电输出，用于将第一控制信号输出到第一泵和/或将控制信号输出到第二泵。

18、至少一个控制器可以被配置为接收指示第二泵的一个或多个操作参数的操作信号。至少一个控制器可以被配置为根据操作信号来控制第一泵和/或第二泵的操作。

19、该至少一个控制器可被配置为接收指示处理室的目标操作压力的压力请求信号。操作压力请求信号可由用户直接输入。替代地，操作压力请求信号可通过用户选择而产生，例如选择待执行的多个操作过程中的一个。操作压力请求信号可指示目标操作压力。目标操作压力可以是预先限定的。例如，可以为给定的操作过程预先限定目标操作压力。

20、所述至少一个控制器可以被配置为根据压力请求信号来控制第一泵和第二泵的操作。

21、泵设备可以包括至少一个输入装置，该至少一个输入装置被配置成根据用户输入来产生压力请求信号。用户输入可以识别多个操作过程中的一个。所述至少一个控制器可以被配置为根据所述多个操作过程中的所识别的一个操作过程来生成所述压力请求信号。操作过程可以是预先限定的。

22、泵设备可以包括用于测量第一泵的入口压力的入口压力传感器；和/或用于测量第一泵的出口压力的出口压力传感器。

23、所述至少一个控制器可以被配置为根据所测量的第一泵的入口压力和/或所测量的第一泵的出口压力来控制第二泵的操作。

24、该至少一个控制器可包括用于接收指示(工作的)处理室中的操作压力的操作压力信号的输入。至少一个控制器可以被配置为根据操作压力信号来控制第一泵和/或第二泵的操作。操作压力可例如通过与处理室相关联的真空传感器或真空计来测量。

25、至少一个控制器可以被配置为接收指示第一泵的一个或多个操作参数的操作信号。至少一个控制器可以被配置为输出一个或多个操作参数，例如以使得能够远程监测第一泵。至少一个控制器可以被配置为根据操作信号来控制第一泵和/或第二泵的操作。

26、至少一个控制器可以被配置为接收指示第二泵的一个或多个操作参数的操作信号。至少一个控制器可以被配置为输出一个或多个操作参数，例如以使得能够远程监测第二泵。至少一个控制器可以被配置为根据来自第二泵的操作信号来控制第一泵和/或第二泵的操作。

27、至少在某些实施例中，至少一个控制器被配置成选择性地控制第一泵和/或第二泵的操作。例如，至少一个控制器可以被配置为控制第一开关和第二开关，以分别对第一泵和第二泵进行通电(energizing)和断电。第一开关和第二开关可以各自包括机电开关，诸如继电器。第二开关可以设置在第二泵中。第二控制信号可以被输出以控制第二开关的操作。

28、泵设备可以包括用于向第一泵供应电力的第一电源。第一电源可以被配置为也向第二泵供应电力。第一泵可以包括用于向第二泵供应电力的电力出口(power outlet)。电力出口可以包括电连接器，诸如电插座(electrical socket)。电连接器和泵连接端口可以组合；或者可以彼此分开。

29、替代地或另外，泵设备可包括用于将电力供应到第二泵的第二电源。至少一个控制器可以被配置为控制第一电源和/或第二电源的操作。泵设备可以包括用于从第二电源向第二泵供应电力的电力出口。

30、第一泵可以包括用于真空系统的主级泵。主级泵可以包括前级泵。主级泵可以是例如涡旋泵。第二泵可以是用于真空系统的次级泵。例如，次级泵可以包括涡轮泵或涡轮分子泵。在变型中，第一泵和第二泵的布置可以颠倒。第一泵可以包括次级泵；而第二泵可包括主级泵。

31、所述至少一个控制器可以被配置为在启动程序期间控制所述第一泵和所述第二泵。启动程序可以包括以下过程之一：同时地启动；连续地启动；顺序地启动；以及按计划启动。替代地，所述至少一个控制器可被配置成根据测量的压力来实施动态启动程序。可以在第一泵和第二泵中的一者或两者的入口和/或出口处测量压力。替代地或另外，可以测量处理室中的压力。替代地或另外，至少一个控制器可以被配置为确定第一泵的第一功耗。第一功耗可以被测量或者可以被建模。当第一功耗降低时，至少一个控制器可以启动第二泵。

32、所述至少一个控制器可以被配置为在关闭程序期间控制所述第一泵和所述第二泵。关闭程序可以包括以下过程之一：同时地停用；连续地停用；顺序地停用；以及按计划停用。替代地，所述至少一个控制器可被配置成根据测量的压力来实施动态关闭程序。可以在第一泵和第二泵中的一者或两者的入口和/或出口处测量压力。替代地或另外，可以测量处理室中的压力。替代地或另外地，所述至少一个控制器可以被配置为根据所述第一泵的第一操作速度和/或第二泵的第二操作速度来实施动态关闭程序。例如，第一泵和第二泵的关闭可以以交错的顺序(即，一个接一个)开始。至少一个控制器可控制第一泵和第二泵中的一者以将该泵的操作速度降低到例如预定水平(诸如操作速度的30％、50％或70％)。然后，所述至少一个控制器可以控制第一泵和第二泵中的另一者以降低该泵的操作速度。第一泵和第二泵的关闭可在其后同时地进行。

33、具有类似配置的两个或更多个泵设备可以彼此连接。第二泵可以设置在具有类似配置的泵设备中的第二个泵设备中。该至少一个控制器可以被配置成输出该第二控制信号以控制被设置在具有类似配置的泵设备中的第二个泵设备中的第二泵。相反地，至少一个控制器可以被配置成根据从具有类似配置的另一个泵设备接收的一个或多个控制信号来控制第一泵。

34、该至少一个控制器可以适于控制布置在泵设备的外部的一个或多个附加泵。至少一个控制器可以例如控制至少第三泵。至少一个控制器可以被配置为输出用于控制第三泵的操作的第三控制信号。第三泵可以设置在泵设备的外部。

35、至少一个控制器可以被配置成连接到网络，诸如因特网。泵设备可以包括无线通信模块，例如以建立到诸如集线器或路由器的联网装置的无线连接。替代地或另外，泵设备可包括用于建立到联网装置(诸如集线器或路由器)的有线连接的网络端口。可以将互联网协议(ip)地址分配给控制单元。至少一个控制器可以被配置为输出第一泵和/或第二泵的操作参数。可以从远程终端、例如经由因特网浏览器应用来访问操作参数。这种布置可以便于第一泵和/或第二泵的远程控制、配置和监测。

36、根据本发明的另一方面，提供了一种真空系统，包括：

37、如本文所述的泵设备，所述泵设备包括第一泵和至少一个控制器；以及

38、第二泵，其设置在所述泵设备的外部；

39、所述至少一个控制器设置在泵设备中并且被配置成控制第一泵和第二泵的操作。设置在泵设备中的至少一个控制器可以用作可操作以控制第一泵和第二泵的主控制器。第二泵可以可选地包括可以用作从属控制器的单独的控制器。真空系统可以包括多于一个的本文所述的泵设备。例如，可以提供两个或更多个泵设备。多个泵设备中的每个泵设备的控制器可以例如在网络布置中彼此连接。

40、第一泵可以包括用于真空系统的主级泵。主级泵可以包括前级泵。主级泵可以是例如涡旋泵。第二泵可以是用于真空系统的次级泵。例如，次级泵可以包括涡轮泵或涡轮分子泵。在变型中，第一泵和第二泵的布置可以颠倒。第一泵可以包括次级泵；而第二泵可包括主级泵。

41、在使用中，可以在泵设备与第二泵之间提供电连接。电连接可以例如包括电缆或导线。电缆或电线可以具有用于与一个或多个泵连接端口协作以建立通信信道的连接器。通信通道可以提供单向通信，例如以提供从泵设备到第二泵的通信。替代地，通信通道可以提供双向通信，例如以提供去往和来自第二泵的通信。

42、所述一个或多个泵连接端口可以被配置为将所述第二控制信号输出到所述第二泵；并且可选地还接收来自第二泵的一个或多个操作信号。一个或多个泵连接端口可以使得能够在至少一个控制器和与第二泵相关联的控制器之间进行通信。例如，第二泵可以具有第二泵控制器。至少一个控制器可以从第二泵控制器接收至少一个操作参数。所述至少一个操作参数可以包括以下中的一个或多个：所述第二泵的操作速度；所述第二泵的入口压力；所述第二泵的出口压力；所述第二泵的操作负载；故障数据；以及诊断信息。

43、根据本发明的另一方面，提供了一种真空系统，包括：

44、泵设备，包括第一泵和至少一个控制器；以及

45、第二泵，其设置在所述泵设备的外部；

46、设置在泵设备中的至少一个控制器被配置成控制第一泵和第二泵的操作。

47、至少一个控制器可以被配置为输出一个或多个控制信号以控制第二泵的操作。

48、至少一个控制器可以被配置为从第二泵接收一个或多个操作信号。操作信号可以指示第二泵的一个或多个操作参数。

49、泵设备可以包括用于与第二泵通信的接口。接口可以被配置为实现单向通信或双向通信。泵设备可包括一个或多个泵连接端口，用于输出一个或多个控制信号以控制第二泵的操作。泵连接端口可以包括一个或多个通信线路。泵连接端口可适于从第二泵接收一个或多个操作信号。

50、根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制第一泵和第二泵的控制器，该控制器被配置成接收指示第一泵的操作压力的第一压力信号和指示第二泵的操作压力的第二压力信号；所述控制器被配置为生成：

51、用于控制第一泵的第一控制信号；以及

52、用于控制第二泵的第二控制信号；

53、其中，根据第一和第二压力信号来产生第一和第二控制信号。

54、控制器可以包括存储器装置和至少一个电子处理器。至少一个电子处理器可以具有用于接收第一压力信号和第二压力信号的至少一个电输入。至少一个电子处理器可以具有至少一个电输出，用于将第一控制信号输出到第一泵和将第二控制信号输出到第二泵。

55、至少一个电输入可以被配置为从用于测量第一泵的入口压力或出口压力的第一压力传感器接收第一压力信号。

56、至少一个电输入可以被配置为从用于测量第二泵的入口压力或出口压力的第二压力传感器接收第二压力信号。

57、该至少一个控制器可被配置成接收指示处理室中的操作压力的操作压力信号。第一和第二控制信号可以根据操作压力信号产生。

58、所述至少一个控制器可以被配置为根据压力请求信号来控制第一泵和第二泵的操作。

59、根据本发明的另一方面，提供了一种包括如本文所述的控制器的泵设备。第一泵可以设置在泵设备中。泵设备可以包括一个或多个泵连接端口，用于电连接至在泵设备外部的第二泵。

60、本文所述的任何控制单元或控制器可适当地包括具有一个或多个电子处理器的计算装置。该系统可以包括单个控制单元或电子控制器，或者替代地，控制器的不同功能可以被实施在或包含在不同的控制单元或控制器中。如本文所用的，术语“控制器”或“控制单元”将被理解为包括单个控制单元或控制器以及共同操作以提供任何所述控制功能的多个控制单元或控制器。为了配置控制器或控制单元，可以提供合适的指令集，当执行该指令集时，该指令集使所述控制单元或计算装置实现本文所述的控制技术。该指令集可以适当地嵌入在所述一个或多个电子处理器中。替代地，该指令集可以作为保存在与所述控制器相关联的一个或多个存储器上的软件来提供，以在所述计算装置上执行。控制单元或控制器可以在运行在一个或多个处理器上的软件中实现。一个或多个其他控制单元或控制器可以在运行在一个或多个处理器(可选地，与第一控制器相同的一个或多个处理器)上的软件中实现。也可以使用其他合适的布置。

61、在本技术的范围内，明确地意图的是，在前面的段落中、在权利要求中和/或在下面的描述和附图中阐述的各个方面、实施例、示例和替代方案，并且特别是其各个特征，可以被独立地或以任何组合来采用。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合来组合，除非这些特征不兼容。申请人保留改变任何最初提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以从属于任何其他权利要求和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初没有以该方式要求保护。