专利名称：用于确定真空系统的总漏率的方法以及真空系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于确定真空系统的总漏率的方法以及用于执行该方法的真空系统。
背景技术：
为了检查单独装置的密封性，已知利用氦气检漏的密封测试方法。此处，例如，将 待检查的设备封闭在氦包层中或定位在填充氦气的空间中。进一步已知，利用氦气喷射待 测试的装置的一部分以用于局部测试。其后，操作待测试的装置的真空泵或将真空泵连接 于该装置。然后，测量由泵输送的氦气。由此可确定装置的整体漏率。这些是允许非常精 确地确定漏率的方法，但是，它们仅可在单独较小的设备或装置的情况下经济地执行。仅在 限定范围内能够利用这些方法来检查整个真空系统。在这方面，应当考虑到真空系统包括 多个单独的设备或装置，其中整个真空系统有时可包括多于五十个、甚至可能多于一百个 单独的设备或部件。而且，真空系统通常包括大型工艺室，例如，其可具有大于10m3、特别是 大于20m3的体积。将整个真空系统封闭在氦包层中以便然后能够检测由泵装置泵送的氦 气在经济上是不合算的。为了检测真空系统的总漏率，还可以在工艺室中建立局部真空并关闭与该工艺室 连接的所有供给线路。其后，随着时间的推移，测量工艺室中的压强增加。由于该压强增加 以及已知的体积，可推导出漏率。在该方法中，仅测试真空泵上游的部件。利用该方法难以 测试真空泵以及废气线路，尤其是如果体积较大或预期有不同程度的污染。然而，如果工艺气体是易燃或易爆气体或者是相应气体的混合物，则必须精确地 确定氧含量，以便确定待输送的介质的爆炸极限或可燃极限。这需要相应精度的安全相关 测试。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于确定真空系统的总漏率的方法，其允许以简单并且 特别是以经济的方式确定总漏率。特别地，该方法用于监视待输送的介质或工艺气体的爆 炸极限或可燃极限。本发明的另一目的是提供一种用于执行该方法的真空系统。根据本发明，该目的分别通过权利要求1和权利要求9限定的方法以及权利要求 15限定的真空系统来实现。根据本发明，用于确定真空系统总漏率的该方法适于特别是在大体积真空系统和 /或包括多个单独装置或设备的真空系统的情况下使用。特别地，这些真空系统是具有如下 工艺室的真空系统，即该工艺室具有几立方米的体积、特别是大于IOm3或者甚至大于20m3 的体积。另外，本发明的方法特别适于具有多个——其可以是多于五十个、尤其是多于一百 个的数量——单独设备或仪器或装置的系统。该工艺室与泵装置相连，该泵装置包括至少 一个、通常为多个真空泵。真空系统可由多个工艺室形成并且可以包括多个泵送系统。沿流动方向观察，废气净化系统可设置在泵装置的下游。该废气净化系统净化工 艺气体。根据本发明构造的真空系统还包括诸如氧传感器的传感器装置。沿流动方向观察，传感器装置设置在泵装置的下游，如果存在废气净化系统，则该传感器优选地在废气净 化系统之前尽可能靠近该废气净化系统。特别地，传感器可与控制和/或评估装置相连，优选地，该控制和/或评估装置还 可与系统的调节阀相连并用于控制该系统。在根据本发明的用于确定真空系统的总漏率的第一方法中，在第一步骤中切断对 真空室的工艺气体供应。例如，这通过停用或关闭工艺气体供应线路或通过保持供给线路 关闭来实现。为此设置的电动阀优选地由控制装置控制。在下一步骤中，将运载气体一 优选地，惰性气体一供应至工艺室中。氮气是可选的惰性气体。根据所使用的传感器，也 可采用其它气体，其中应当注意避免由气体导致的测量恶化(corruption)。运载气体通过泵装置输送。另外，该泵装置输送由于渗漏而进入工艺室中的气体 或空气。气体组分的含量由沿流动方向观察布置在泵装置下游的传感器测量。优选地，使 用氧传感器测量氧含量，因为氧气组成了空气的最大部分。基于测量的气体组分的含量，确 定真空系统的总漏率。根据本发明，这有利地可以以简单的方式成为可能，因为，已知空气 中的约21 %的氧含量并且在泵送运载气体的同时空气通过渗漏进入该系统。基于测量的氧 含量或测量的空气中其它气体组分的含量，例如，可参考存储在控制器中的表格以简单且 快速的方式确定总漏率。优选地，已知运载气体的流率，S卩，单位时间内供应到工艺室的运载气体的体积。 因此，尤其是在直接对其提供相应数据的评估装置中，可以精确地计算真空系统的总漏率。在特别优选的实施方式中，所使用的氧传感器是以体积百分比(％ vol.)测量氧 含量的氧传感器。特别适于作为氧传感器的是利用电解方法以体积百分比测量氧含量的传 感器。例如，这可以是指定为来自德尔格(Digger )公司的“气体检测仪(Polytron)”的 传感器。这种传感器在大致存在大气压强的区域中能够可靠地操作。这对于传感器的如 下优选布置也是适用的，即传感器处于泵装置的沿流动方向的下游并且处于气体净化系 统——如果设置的话——的上游。利用已知的或通过适当的传感器测量的运载气体的流率、特别是恒定流率，并且 利用以体积百分比测量的氧含量，可通过数学方法或通过使用存储的表格以简单的方式确 定总漏率。当输送例如H2的易燃或易爆气体时，必须考虑到空气中氢气的爆炸下限约为4%。 因此，必须确保系统中的氧气浓度不超过0.8% vol.。针对工艺气体中已知的氢气流量或 已知的氢气含量，因此可以获得整个真空系统中的最大可接受的空气渗漏。根据安全要求 以及当输送可能附加的其它易爆或易燃气体或气体混合物时，相应的极限将会不同。根据真空系统的总漏率的上限、尤其是与工艺相关的上限，仅在未达到相应的上 限时本发明提供系统的释放。在优选实施方式中，系统的相应的阻塞或释放自动发生并且 可通过现有的控制器实现。根据本发明，当限定气体漏率的上限时或当确定气体漏率时，应当考虑工艺气体 和/或在工艺期间形成的气体的气体百分比。因此，优选地应当考虑到，工艺气体本身包括 例如氧气，从而例如在较低的总漏率下将已经形成易爆气体混合物。另外，应当考虑到，例 如，在工艺中可形成有害气体或气体混合物或者例如氧气。在特别优选的实施方式中，当限 定总漏率的上限时或当确定总漏率时，将考虑到或包括这一点。
为了保证真空系统的安全性，优选地以定期时间间隔执行本发明的方法。另外，可 以在每个工艺开始之前执行该方法，例如，在每个新的批次之前。可以将定期执行与每个工 艺开始之前的执行进行结合。特别地，这取决于工艺开始的频率以及所需的安全程度。根据本发明的用于确定真空系统的漏率的另一方法是一种连续的方法。在这种情 况下，该真空系统如上所述进行构造。特别地，传感器、优选地氧传感器布置在泵装置的沿 流动方向的下游以及在废气净化系统——如果设置的话——的上游。在本方法的该实施方 式中，优选地在工作过程期间——即，当将工艺气体供应至工艺室的同时——测量废气中 的气体组分的含量、特别是氧含量。此外，优选地，将氧含量传送给评估装置。而且，该评估 装置已知工艺气体或工艺废气的组分、尤其是氧含量。由此可确定总漏率，并且特别地，可 限定出于安全原因不应过的总漏率的上限，以便避免形成易爆或易燃气体混合物。必须已知工艺气体或工艺废气的氧含量以便确定形成易爆或易燃气体的临界氧 含量。氢含量或者是已知的，或者可通过单独的氢传感器进行测量。优选地，通过氧传感器以体积百分比测量氧含量。如果测量氢含量，则优选地也以 体积百分比进行测量。在用于确定总漏率的连续方法中，优选地，当超过第一极限值时发出报警信号。这 可以是声音和/或视觉报警信号。优选地，下限值是如下极限值，即在该极限值处，工艺可 能进入关于形成气体的可燃性或爆炸性的临界范围，但不需要关断该系统。优选地，当超过 第二极限值时，自动关断该系统。此处，根据相应的安全性需要选择第二极限值从而使得能 够超越可燃或爆炸的风险。特别优选地，结合执行上述两种方法以便循环及连续确定总漏率。适于执行该方法的真空系统是仅设有附加的传感器、特别是氧传感器的传统的真 空系统。此处，该传感器优选地布置在泵装置的沿流动方向的下游，从而使传感器特别地位 于系统的大致存在大气压强的部分中。优选地，传感器与评估装置、尤其是电子评估装置相 连，其根据测量的气体组分的含量、特别是氧含量直接计算总漏率。在特别优选的实施方式中，传感器并不是布置在直接连接于泵装置并且可能通向 废气净化系统的管线中，而是布置在该管线的旁路中。这尤其在本发明的循环方法中是可 行的，因为，在这种情况下传感器不会连续地经受废气流。为此，可在旁通支路中设置阀、尤 其是电控阀，仅当执行循环测量方法时开启该阀。优选地，真空系统的工艺室与运载气体供应装置相连。该运载气体供应装置可经 由阀与流量计装置相连。在优选实施方式中，阀——优选地，电控阀——可通过控制及评估 装置控制。因此，可以以全自动的方式执行本发明的循环确定方法。当执行本发明的上述连续方法时，相应的流量计装置优选地设置在优选地与电控 阀连接的工艺气体供应线路中。因此，可以简单的方式测量所供应的工艺气体体积。
下面将参照优选实施方式详细描述本发明。示意图示出了用于执行本发明的方法的真空系统。
具体实施例方式真空系统包括工艺室10，例如，可在其中进行太阳能电池板的涂覆工艺。通过由箭 头12指出的管线，可将不同的工艺气体供应至工艺室10。工艺室10通过吸入线路14与泵 装置16相连。泵装置16泵送来自工艺室10的工艺气体并经由线路18将其输送至废气净 化系统19。为了执行本发明的两种方法，在旁路20中设有氧传感器22以及电控阀24。旁路 20连同位于泵装置16的沿流动方向的下游的线路18优选地靠近废气净化系统19定位。 旁路20将分支的废气直接引导至该废气净化系统。氧传感器22和电控阀24连接于控制 及评估装置26。为了执行用于确定总漏率的循环方法，工艺室10经由线路28被供以运载气体。流 量计装置30布置在线路28中。流量计装置30具有电控阀32。流量计装置30并且因此阀 32也与评估及控制装置26相连。当执行本发明的用于确定总漏率的连续方法时，可省略到达工艺室10的相应供 给线路。然而，替代地，必须测量气体流量12。为此，在工艺气体供应线路中可设置相应的 流量计装置。为了执行本发明的循环测量方法，以已知的流率经由供应线路28将运载气体供 应至工艺室10。所供应的运载气体流率是已知的或可进行测量，并且被传送至评估装置 26。由氧传感器22测量的氧气的体积百分比也被传送至评估装置26。由此，该评估装置可 确定该系统的整体空气漏率。由于空气的氧含量已知并且约为21%，由此，也可基于空气漏 率确定氧流量。例如，如果将lOOsccm (标况毫升每分)的运载气体供应至工艺室并且氧传感器示 出6% vol.，则该系统的整体空气漏率为40sCCm。对于空气中21%的氧含量，这样使得氧 流量为8. 4sccm0因此，在连续方法中，如果工艺气体流量以及例如工艺气体本身的氧含量 和在工艺期间生成的氧已知，则可基于由氧传感器测量的值确定系统的空气漏率。
权利要求
1.一种用于确定真空系统的总漏率的方法，所述真空系统包括工艺室(10)以及连接 于所述工艺室(10)的泵装置(16)，所述方法包括如下步骤停止向所述工艺室(10)的工艺气体供应， 将运载气体供应至所述工艺室(10)， 通过所述泵装置(16)输送所述运载气体以及渗漏气体， 测量所泵送的气体的气体组分的含量，以及 基于所测量的所述气体组分的含量确定所述真空系统的总漏率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以恒定的已知流率将所述运载气体供应至所述 工艺室(10)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，以体积百分比测量所述气体组分的含量。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其中，所使用的所述运载气体是惰性气体和/或对氧含量进行测量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，根据限定的总漏率的上限，当超过 所述上限时所述系统不释放用于生产。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，当限定总漏率的上限时或当确定总漏率时考虑 所述工艺气体和/或在工艺期间生成的气体的气体比例。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，被考虑的所述工艺气体是氧气和/或可燃气体。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，以定期时间间隔和/或特别是在每 个工艺开始之前执行所述方法。
9.一种用于确定真空系统的总漏率的方法，所述真空系统包括工艺室(10)以及连接 于所述工艺室(10)的泵装置(16)，所述方法包括如下步骤在工作工艺期间测量气体组分的含量，以及基于所测量的所述气体组分的含量以及工艺气体流量，确定所述真空系统的总漏率。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，对气体组分氧进行测量和/或所述工艺气体的 氢含量是已知的。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，以体积百分比测量氧含量和/或以体积百分比测量氢含量。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，当超过第一极限值时生成报警信 号和/或当超过第二极限值时自动关断所述真空系统。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，沿流动方向观察，在所述泵装置 (16)的下游确定所述气体组分的含量。
14.一种根据权利要求1至8中任一项所述的用于循环确定真空系统的总漏率的方法， 其中，还在生产工艺期间执行根据权利要求9至13中任一项所述的用于连续确定真空系统 的总漏率的所述方法。
15.一种真空系统，在所述真空系统中能够执行根据权利要求1至14中任一项所述的 方法，所述真空系统包括工艺室(10)，与所述工艺室(10)相连的泵装置(16)，用于确定气体组分的含量的传感器(22)，所述传感器布置在所述工艺室(10)的沿流动方向的下游，以及用于确定总漏率(16)的评估装置(26)，所述评估装置与所述传感器(22)相连。
16.根据权利要求15所述的真空系统，其特征在于，所述传感器布置在分支(20)中、尤 其是布置在与所述泵装置(16)的出口连接的管线(14)的旁路中。
17.根据权利要求15或16所述的真空系统，其特征在于，沿流动方向观察，废气净化装 置(19)布置在所述泵装置(16)的下游，所述传感器(22)布置在所述净化装置的上游。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的真空系统，其特征在于，运载气体供应装置 (28,30)与所述泵室连接。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定真空系统的总漏率的方法，该方法可连续地或循环地操作。该真空系统包括至少一个工艺室(10)以及连接于该工艺室(10)的泵送装置(16)。在根据本发明的循环确定方法中，采取如下步骤停止向所述工艺室(10)的工艺气体供给；将运载气体供给至所述工艺室(10)；使用泵送装置(16)输送所述运载气体以及渗漏气体；测量所泵送的气体中的气体组分的量；以及基于所测量的气体组分的量确定该真空系统的总漏率。
文档编号G01M3/22GK102105770SQ200980129556
公开日2011年6月22日 申请日期2009年8月5日 优先权日2008年8月8日
发明者托马斯·帕尔滕, 格哈德·威廉·沃尔特, 达米安·埃伦施佩格 申请人:厄利孔莱博尔德真空技术有限责任公司