[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe,
sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe.
[0002] Im Betrieb von Vakuumpumpen kann es wünschenswert sein, bestimmte Temperaturschwellen
zu überschreiten beziehungsweise eine maximal erlaubte Pumpentemperatur aufrechtzuerhalten.
Dies gilt beispielsweise im Betrieb von Turbomolekularpumpen für das Erreichen niedriger
Enddrücke. Ebenso kann im Betrieb von Vorpumpen durch eine höhere Betriebstemperatur
eine höhere Wasserdampfverträglichkeit erreicht werden. Insbesondere kann die Kondensationsneigung
hierdurch verringert werden.
[0003] Für das Überschreiten bestimmter Temperaturschwellen beziehungsweise zur Aufrechterhaltung
verhältnismäßig hoher Pumpentemperaturen werden üblicherweise gesonderte Heizeinrichtungen
vorgesehen. Zum einen wird hierdurch die Anzahl notwendiger Komponenten erhöht, was
mit hohem apparativem Aufwand verbunden ist und somit hohe Kosten verursacht. Des
Weiteren erlaubt eine gesondert vorgesehene Heizeinrichtung nur eine verhältnismäßig
ungenaue Temperierung der fraglichen Pumpenbereiche beziehungsweise Pumpenkomponenten.
[0004] Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine
Vakuumpumpe anzugeben, welche die Aufrechterhaltung einer jeweils gewünschten Temperatur
mit einer höheren Genauigkeit ermöglicht und gleichzeitig mit verringertem Aufwand
herstellbar ist. Ebenso bestand die Aufgabe darin, ein Verfahren zum Betreiben einer
Vakuumpumpe anzugeben.
[0005] In Bezug auf die Vakuumpumpe ist die voranstehende Aufgabe mit den Gegenständen der
unabhängigen Ansprüche 1 und 8 und in Bezug auf das Verfahren mit den Gegenständen
der Ansprüche 14 und 15 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend erörtert.
[0006] Eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe kann insbesondere als Vorpumpe konfiguriert und/oder
angeordnet sein. Es kann sich bei einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe insbesondere
um eine Turbomolekularpumpe handeln.
[0007] Nach einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe wenigstens
eine Pumpenkomponente, eine Heizeinrichtung zum Beheizen der Pumpenkomponente sowie
einen Sensor zur Erfassung einer Messgröße für den Pumpenbetrieb auf. Erfindungsgemäß
ist der Sensor unabhängig von der Heizeinrichtung angeordnet und die Heizeinrichtung
für den Betrieb in Abhängigkeit der durch den Sensor erfassten Messgröße konfiguriert.
[0008] Bei dem Sensor kann es sich somit um eine Komponente handeln, die unabhängig von
der Heizeinrichtung in der Vakuumpumpe vorgesehen ist, insbesondere Messgrößen erfasst,
die auch anderweitig verwertet werden. Beispielsweise kann der Sensor eine Messgröße
erfassen und anderen Einrichtungen als der erfindungsgemäß vorgesehenen Heizeinrichtung
zur Verfügung stellen, insbesondere für Funktionalitäten der Vakuumpumpe, die nicht
in unmittelbarem Zusammenhang mit der Heizfunktionalität der Heizeinrichtung stehen.
[0009] Auf diese Weise lässt sich einerseits eine Reduzierung der Komponentenzahl erzielen,
wodurch der apparative Aufwand und damit auch der Kostenaufwand für eine erfindungsgemäße
Vakuumpumpe verringert werden kann. Insbesondere kann durch Nutzung eines ohnehin
in der Vakuumpumpe vorgesehenen Sensors, der insbesondere auch zu anderen Zwecken
in der Vakuumpumpe vorgesehen ist, die Anordnung weiterer Sensoren in redundanter
Weise vermieden werden. Der apparative Aufwand lässt sich hiermit effektiv reduzieren.
[0010] Gleichzeitig kann bei einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe die Beheizung der Pumpenkomponente
mit erhöhter Genauigkeit erfolgen, da der Betrieb in Abhängigkeit von Messdaten eines
unabhängig angeordneten Sensors erfolgt. Durch den unabhängig von der Heizeinrichtung
vorgesehenen Sensor kann die jeweils zu ermittelnde Messgröße näher oder unmittelbar
an der gewünschten Stelle der Vakuumpumpe beziehungsweise der jeweiligen Pumpenkomponente
erfasst werden. Die Heizwirkung der Heizeinrichtung an dem jeweils kritischen Teil
der Vakuumpumpe kann somit verzögerungsfrei oder mit nur geringer Verzögerung erfasst
werden. In Abhängigkeit davon lässt sich die Heizleistung der Heizeinrichtung präzise
anpassen. Die Betriebspräzision der Heizeinrichtung kann hierdurch insgesamt verbessert
werden.
[0011] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe ist der Sensor
zur Erfassung einer Messgröße für die Steuerung und/oder Regelung des Pumpenbetriebes,
insbesondere eines Pumpenantriebes, ausgebildet. So besteht beispielsweise die Möglichkeit,
dass die durch den Sensor jeweils erfasste Messgröße eine Erhöhung, Beibehaltung oder
Verringerung der Pumpenantriebsleistung auslöst. Ebenso kann die jeweils erfasste
Messgröße eine Notmaßnahme wie zum Beispiel einen Not-Stopp auslösen.
[0012] Der Sensor kann ferner zur Erfassung einer Messgröße für die Beeinflussung des Pumpenbetriebs
über eine Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung ausgebildet sein.
Dementsprechend kann die jeweils erfasste Messgröße einer Pumpensteuerungs- und/oder
Pumpenregelungseinrichtung zur Verfügung gestellt und diese in Abhängigkeit des jeweiligen
Messwerts oder der Messwertentwicklung den gegenwärtigen Pumpenbetrieb anpassen.
[0013] Ebenso besteht die Möglichkeit, dass der Sensor zur Erfassung einer Messgröße ausgebildet
ist, die lediglich zu informatorischen Zwecken wiedergegeben wird, so dass beispielsweise
eine Bedienperson die aktuellen Messwerte der Messgröße einer Anzeigeeinrichtung entnehmen
kann. Je nach Messwert kann somit eine Bedienperson zur Veränderung oder Beibehaltung
des Pumpenbetriebs veranlasst werden.
[0014] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Sensor beabstandet von der Heizeinrichtung,
insbesondere in einem Pumpeninnenraum, angeordnet. Der konstruktive Gestaltungsspielraum
wird hierdurch vergrößert, da die Position der Heizeinrichtung insbesondere unabhängig
von der Position des Sensors gewählt werden kann. Der Sensor kann insbesondere zur
Erfassung einer Messgröße an einer kritischen Stelle der Vakuumpumpe angeordnet werden,
so dass bei der Erfassung der jeweiligen Messgröße eine größtmögliche Präzision erzielt
werden kann. Insbesondere kann der Sensor zur Erfassung einer Messgröße an oder in
der Pumpenkomponente eingerichtet sein. Bei der fraglichen Pumpenkomponente kann es
sich beispielsweise um das Pumpengehäuse, um einen Abschnitt des Pumpengehäuses oder
auch um eine innerhalb des Pumpengehäuses angeordnete Komponente handeln.
[0015] Demgegenüber kann die Wahl der Position der Heizeinrichtung im Hinblick auf eine
einfache Gesamtkonzeption, eine einfache Montierbarkeit und/oder im Hinblick auf eine
einfache Austauschbarkeit der Heizeinrichtung gewählt sein. Ebenso kann die Wahl der
Position der Heizeinrichtung im Hinblick auf eine günstige Überleitung einer Heizleistung
auf die jeweils zu beheizende Pumpenkomponente gewählt sein.
[0016] Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist der Sensor ein Temperatursensor.
Bei der zu erfassenden Messgröße kann es sich somit um eine Temperatur handeln, insbesondere
um eine Komponententemperatur oder um eine Temperatur des jeweils zu fördernden Mediums.
In bevorzugter Weise kann der Sensor zur Erfassung einer Pumpenbetriebstemperatur
und/oder zur Erfassung der Temperatur der Pumpenkomponente eingerichtet sein, insbesondere
zur Erfassung einer vordefinierten Maximaltemperatur der Pumpenkomponente. Zum einen
kann hierdurch ein hohes Maß an Betriebssicherheit gewährleistet werden. Des Weiteren
wird hierdurch die Möglichkeit geschaffen, den Pumpenbetrieb im Hinblick auf eine
bestimmte Temperatur der Pumpenkomponente auszurichten. Beispielsweise kann zur Einhaltung
einer jeweils vordefinierten Temperatur der Pumpenkomponente der Pumpenantrieb entsprechend
angesteuert und/oder die Heizeinrichtung entsprechend betrieben werden.
[0017] In weiter bevorzugter Ausgestaltung ist die Heizeinrichtung ohne Temperatursensor
ausgebildet. Es kann also eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, die vollständig ohne
Temperatursensor ausgestaltet ist, wodurch die Komponentenanzahl der Vakuumpumpe in
besonders vorteilhafter Weise verringert werden kann. Hierdurch können insbesondere
auch die Herstellkosten für eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe verringert werden.
[0018] Weiter bevorzugt kann die Heizeinrichtung zur Verbindung mit einem externen und/oder
separat angeordneten Temperatursensor ausgebildet sein. Eine solche Verbindung kann
beispielsweise direkt kabelgebunden oder kabellos oder aber auch mittelbar über eine
gesonderte Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung vorgesehen sein. Auf diese Weise
kann eine Heizeinrichtung trotz Ausgestaltung ohne Temperatursensor im Betrieb präzise
ausgeregelt werden, wodurch die Betriebssicherheit einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe
weiter verbessert werden kann.
[0019] Gemäß einer Ausgestaltung der Vakuumpumpe kann die Heizeinrichtung extern angebaut
oder in einem Pumpeninnenraum angeordnet sein. Eine externe Anordnung der Heizeinrichtung,
beispielsweise an einem Gehäuse der Vakuumpumpe ermöglicht eine handhabungsfreundliche
Montage und auch einen handhabungsfreundlichen Austausch der Heizeinrichtung. Durch
die Anordnung in einem Pumpeninnenraum kann die Heizleistung in besonders effektiver
Weise auf die zu beheizende Pumpenkomponente übertragen werden, und somit unmittelbar
in den temperaturkritischen Teil der Vakuumpumpe eingebracht werden.
[0020] Die Heizeinrichtung kann beispielsweise an einem Pumpengehäuse angeordnet und/oder
zur Beheizung des Pumpengehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann die Heizeinrichtung
unmittelbar das Pumpengehäuse oder einen Abschnitt des Pumpengehäuses beheizen. Durch
die Beheizung des Pumpengehäuse oder eines Abschnitts des Pumpengehäuses kann mittelbar
zumindest eine weitere innerhalb des Pumpengehäuses angeordnete Komponente beheizt
werden. Ebenso ist es möglich, dass die Heizeinrichtung zur unmittelbaren Beheizung
einer Pumpenkomponente eingerichtet ist, die innerhalb des Pumpengehäuses oder an
diesem angeordnet ist.
[0021] In weiter bevorzugter Weise kann die Heizeinrichtung zur Aufrechterhaltung einer
Mindesttemperatur und/oder Maximaltemperatur eingerichtet sein. Hierdurch kann beispielsweise
eine im Pumpenbetrieb durch die Leistungsaufnahme des Pumpenantriebs erreichte Pumpentemperatur
beziehungsweise Pumpenkomponententemperatur unabhängig von der weiteren Leistungsaufnahme
durch den Pumpenantrieb aufrechterhalten werden. Ebenso ist es möglich, dass die Heizeinrichtung
zum Aufheizen bis zu einer Mindesttemperatur und/oder Maximaltemperatur eingerichtet
ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Vakuumpumpe beziehungsweise die jeweilige
Pumpenkomponente vor dem Betrieb konditioniert werden, so dass bereits zu Beginn des
jeweiligen Pumpenbetriebs die jeweils gewünschten Temperaturverhältnisse vorliegen.
Die Betriebseigenschaften der Vakuumpumpe lassen sich auf diese Weise weiter verbessern.
[0022] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Heizeinrichtung dazu eingerichtet sein,
bei Unterschreiten einer vordefinierten Grenztemperatur aktiviert und/oder bei Überschreiten
der vordefinierten Grenztemperatur deaktiviert zu werden. Somit kann je nach der durch
den Sensor erfassten Grenztemperatur die Heizeinrichtung deaktiviert beziehungsweise
aktiviert werden. Die jeweils gewünschte Grenztemperatur kann in der Folge mit verhältnismäßig
großer Präzision aufrechterhalten werden.
[0023] Ebenso ist es möglich, die Heizleistung bei Unterschreiten oder Überschreiten der
Grenztemperatur anzupassen und/oder auszuregeln. Durch eine derartige Ausgestaltung
der Heizeinrichtung kann ein vollständiges Abschalten der Heizeinrichtung vermieden
und die konstante Beibehaltung der jeweils gewünschten Grenztemperatur sichergestellt
werden. Insbesondere können etwaige Temperaturschwankungen um die gewünschte und/oder
vordefinierte Grenztemperatur herum auf ein Minimum reduziert werden.
[0024] Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere
eine Turbomolekularpumpe, mit einem Pumpenantrieb und mit einer Heizeinrichtung zum
Beheizen zumindest einer Pumpenkomponente, wobei die Heizeinrichtung für den Betrieb
in Abhängigkeit einer durch den Pumpenantrieb aufgenommenen Leistung konfiguriert
ist.
[0025] Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die einzubringende Heizleistung an den Betriebszustand
des Pumpenantriebs anzupassen. Bei hoher Leistungsaufnahme durch den Pumpenantrieb
kann eine nur geringe oder keine Heizleistung erbracht werden und bei nur geringer
Leistungsaufnahme durch den Pumpenantrieb kann eine entsprechend hohe Heizleistung
erbracht werden. Insgesamt kann hierdurch eine verhältnismäßig konstante Wärmeleistung
in die Vakuumpumpe beziehungsweise in die zu beheizende Pumpenkomponente eingebracht
werden.
[0026] Im Falle von Turbomolekularpumpen ermöglicht der Betrieb der Heizeinrichtung in Abhängigkeit
einer durch den Pumpenantrieb aufgenommenen Leistung einen besonders konstanten Wärmeeintrag.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch Turbomolekularpumpen eine verhältnismäßig
geringe Förderleistung erbracht wird und der Großteil der durch den Pumpenantrieb
aufgenommenen elektrischen Leistung als Verlustwärme anfällt. Sofern nun die Heizeinrichtung
für den Betrieb in Abhängigkeit der durch den Pumpenantrieb aufgenommenen Leistung
konfiguriert ist, kann auf diese Weise die durch den Pumpenantrieb entstehende Verlustwärme
gezielt durch Heizleistung des Heizelements ergänzt werden, um insgesamt eine konstante
Verlust- beziehungsweise Wärmeleistung sicherzustellen. Eine vordefinierte oder gewünschte
Betriebstemperatur der Vakuumpumpe beziehungsweise der jeweiligen Pumpenkomponente
oder auch einer Mehrzahl von Pumpenkomponenten kann auf diese Weise mit hoher Sicherheit
aufrechterhalten werden.
[0027] Eine voranstehend beschriebene Vakuumpumpe gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung
kann in vorteilhafter Weise zusätzlich gemäß des ersten Aspekts der Erfindung ausgebildet
sein. Dementsprechend kann die Ausgestaltung gemäß des ersten Aspekts der Erfindung
mit der Ausgestaltung gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung kombiniert werden.
[0028] Es besteht folglich die Möglichkeit, die Heizeinrichtung für den Betrieb in Abhängigkeit
einer durch den Pumpenantrieb aufgenommenen Leistung und gleichzeitig in Abhängigkeit
einer durch einen unabhängig von der Heizeinrichtung angeordneten Sensor erfassten
Messgröße zu konfigurieren. Ausschlaggebend für den Betrieb der Heizeinrichtung kann
folglich sowohl die durch den Pumpenantrieb aufgenommene Leistung als auch die durch
den Sensor erfasste Messgröße sein. Die Betriebssicherheit und Heizgenauigkeit lässt
sich auf diese Weise weiter verbessern.
[0029] In bevorzugter Weise ist die Heizeinrichtung für den Betrieb in Abhängigkeit vordefinierter
Prozessschritte oder zumindest eines weiteren Sensors konfiguriert. Insbesondere kann
es sich bei dem weiteren Sensor um einen zusätzlich zu einem Temperatursensor vorgesehenen
Sensor handeln, beispielsweise um einen Drucksensor oder um einen Strömungsgeschwindigkeitssensor.
Hierdurch kann die Betriebssicherheit der Vakuumpumpe weiter verbessert werden.
[0030] Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Vakuumpumpe ist die Heizeinrichtung
bei Erhöhung der Leistungsaufnahme eines Pumpenantriebs zur Verringerung der Heizleistung
und/oder zur Beibehaltung eines deaktivierten Zustands eingerichtet. Auf diese Weise
kann der Wärmeeintrag auf die Verlustwärme des Pumpenantriebs begrenzt werden, wodurch
die Gefahr einer Überhitzung verringert werden kann.
[0031] Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist die Heizeinrichtung bei Verringerung
der Leistungsaufnahme eines Pumpenantriebs zur Aktivierung des Heizbetriebs und/oder
zur Erhöhung der Heizleistung eingerichtet. Die durch den Pumpenantrieb eingebrachte
Verlustwärme kann auf diese Weise gezielt durch Wärmeleistung der Heizeinrichtung
ergänzt werden, wodurch die Gefahr einer unerwünschten Abkühlung der Vakuumpumpe beziehungsweise
der jeweiligen Pumpenkomponente verringert werden kann.
[0032] Weiter bevorzugt kann die Heizeinrichtung dazu eingerichtet sein, in einem Pumpenhochlaufbetrieb
deaktiviert zu bleiben. In einem solchen Pumpenhochlaufbetrieb erfolgt typischerweise
eine verhältnismäßig hohe Leistungsaufnahme eines Pumpenantriebs, beispielsweise mehr
als 80 Watt, insbesondere 90 bis 100 Watt. Da diese aufgenommene Leistung zu einem
Großteil als Verlustwärme abgegeben wird, kann eine zusätzliche Beheizung durch die
Heizeinrichtung unterbleiben. Die Heizeinrichtung kann in einem deaktivierten Zustand
verbleiben.
[0033] Ferner kann die Heizeinrichtung dazu eingerichtet sein, in einem Vakuum erzeugenden
Betrieb deaktiviert zu bleiben. In einem Vakuum erzeugenden Betrieb wird beispielsweise
eine Vakuumkammer leergepumpt, so dass eine verhältnismäßig hohe Gaslast vorliegt.
Auch in einem solchen Betriebszustand nimmt ein Pumpenantrieb eine verhältnismäßig
hohe Leistung auf, beispielsweise mehr als 40 Watt, insbesondere 50 bis 60 Watt. Die
entsprechend eingebrachte Verlustwärme kann zum Beheizen einer Pumpenkomponente beziehungsweise
zur Aufrechterhaltung einer Pumpenkomponententemperatur ausreichend sein, so dass
es keiner weiteren Beheizung durch die Heizeinrichtung bedarf.
[0034] Schließlich kann die Heizeinrichtung dazu eingerichtet sein, in einem Vakuum erhaltenden
Betrieb aktiviert zu werden beziehungsweise die jeweilige Heizleistung zu erhöhen.
In einem solchen Vakuum erhaltenden Betrieb ist die jeweilige Vakuumkammer bereits
leergepumpt und die Vakuumpumpe kann auf einem Betriebspunkt ohne Gaslast betrieben
werden. In einem solchen Betriebszustand ist die durch den Pumpenantrieb aufgenommene
Leistung verhältnismäßig gering, so dass auch eine entsprechend geringe Verlustwärme
entsteht. Um eine unerwünschte Abkühlung der Pumpenkomponente der Vakuumpumpe zu vermeiden,
kann in diesem Betriebszustand eine Aktivierung der Heizeinrichtung beziehungsweise
eine Erhöhung der Heizleistung erfolgen. Beispielsweise kann in einem Vakuum erhaltenden
Betrieb eine Leistungsaufnahme durch den Pumpenantrieb von lediglich 20 Watt oder
weniger erfolgen, so dass eine Heizleistung von etwa 80 Watt erbracht werden kann.
Insbesondere kann eine zur Verfügung stehende Gesamtleistung von etwa 100 W aufgeteilt
werden in 20 Watt für den Pumpenantrieb und etwa 80 Watt für die Heizeinrichtung.
[0035] Es kann weiter von Vorteil sein, wenn ein Pumpenantrieb mit einer Leistungsversorgungseinheit
vorgesehen ist und die Heizeinrichtung zum Leistungsbezug von der Leistungsversorgungseinheit
des Pumpenantriebs eingerichtet ist. Hierdurch wird eine effizientere Nutzung vorhandener
Komponenten ermöglicht, so dass insgesamt die Anzahl erforderlicher Komponenten reduziert
werden kann. Insbesondere ist es möglich, die Heizeinrichtung ohne eigene Leistungsversorgungseinrichtung
auszubilden, so dass der apparative Aufwand und folglich auch die Kosten insgesamt
reduziert werden können. Es besteht ferner die Möglichkeit, auch weitere Einheiten,
wie zum Beispiel eine Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung für den
Leistungsbezug von der Leistungsversorgungseinheit des Pumpenantriebs einzurichten.
Ebenso können Ventile und/oder Lüfter für den Leistungsbezug von der Leistungsversorgungseinheit
eingerichtet sein.
[0036] In weiter bevorzugter Weise kann die verfügbare Leistung der Leistungsversorgungseinheit
zumindest zwischen dem Pumpenantrieb und der Heizeinrichtung aufgeteilt werden. In
besonders bevorzugter Weise kann die verfügbare Leistung der Leistungsversorgungseinheit
vollständig aufgeteilt werden, insbesondere zwischen sämtlichen Verbrauchern, die
an die Leistungsversorgungseinheit des Pumpenantriebs angeschlossen sind. Auf diese
Weise wird unabhängig von der jeweils durch den Pumpenantrieb aufgenommenen Leistung
eine im Wesentlichen konstante Beheizung erzielt. Dies ermöglicht einen insgesamt
einfachen und kompakten Aufbau bei einem gleichzeitig hohen Maß an Betriebssicherheit.
[0037] Ferner kann in bevorzugter Weise die Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung
dazu eingerichtet sein, eine Ansteuerung sämtlicher an die Leistungsversorgungseinheit
des Pumpenantriebs angeschlossenen Verbraucher in Abhängigkeit eines Pumpenbetriebszustandes,
insbesondere einer von dem Pumpenantrieb aufgenommenen elektrischen Leistung, und/oder
einer von dem Sensor erfassten Messgröße vorzunehmen. Dies gewährleistet einen insgesamt
sicheren und effizienten Pumpenbetrieb.
[0038] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben
einer Vakuumpumpe, insbesondere einer voranstehend beschriebenen Vakuumpumpe, bei
dem durch einen Sensor eine Messgröße für den Pumpenbetrieb erfasst wird, und bei
dem eine Pumpenkomponente durch eine unabhängig von dem Sensor angeordnete Heizeinrichtung
in Abhängigkeit der durch den Sensor erfassten Messgröße beheizt wird.
[0039] Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Vakuumpumpe, insbesondere einer voranstehend beschriebenen Vakuumpumpe, bei dem ein
Pumpenantrieb von einer Leistungsversorgungseinheit Leistung aufnimmt und bei dem
eine Heizeinrichtung in Abhängigkeit der durch den Pumpenantrieb aufgenommenen Leistung
zumindest eine Pumpenkomponente beheizt.
[0040] In bevorzugter Weise können die voranstehend erwähnten Verfahren zum Betreiben einer
Vakuumpumpe miteinander kombiniert werden. Dementsprechend besteht die Möglichkeit,
dass eine Pumpenkomponente durch eine unabhängig von dem Sensor angeordnete Heizeinrichtung
in Abhängigkeit der durch den Sensor erfassten Messgröße und in Abhängigkeit der durch
den Pumpenantrieb aufgenommenen Leistung beheizt wird.
[0041] Die obigen Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe gemäß des ersten und/oder
des zweiten Aspekts gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäßen Verfahren zum
Betreiben einer Vakuumpumpe.
[0042] Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Turbomolekularpumpe,
- Fig. 2
- eine Ansicht der Unterseite der Turbomolekularpumpe von Fig. 1,
- Fig. 3
- einen Querschnitt der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie
A-A,
- Fig. 4
- eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie
B-B,
- Fig. 5
- eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie
C-C,
- Fig. 6
- ein Blockdiagramm einer Turbomolekularpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
[0043] Die in Fig. 1 gezeigte Turbomolekularpumpe 111 umfasst einen von einem Einlassflansch
113 umgebenen Pumpeneinlass 115, an welchen in an sich bekannter Weise ein nicht dargestellter
Rezipient angeschlossen werden kann. Das Gas aus dem Rezipienten kann über den Pumpeneinlass
115 aus dem Rezipienten gesaugt und durch die Pumpe hindurch zu einem Pumpenauslass
117 gefördert werden, an den eine Vorvakuumpumpe, wie etwa eine Drehschieberpumpe,
angeschlossen sein kann.
[0044] Der Einlassflansch 113 bildet bei der Ausrichtung der Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 das
obere Ende des Gehäuses 119 der Vakuumpumpe 111. Das Gehäuse 119 umfasst ein Unterteil
121, an welchem seitlich ein Elektronikgehäuse 123 angeordnet ist. In dem Elektronikgehäuse
123 sind elektrische und/oder elektronische Komponenten der Vakuumpumpe 111 untergebracht,
z.B. zum Betreiben eines in der Vakuumpumpe angeordneten Elektromotors 125. Am Elektronikgehäuse
123 sind mehrere Anschlüsse 127 für Zubehör vorgesehen. Außerdem sind eine Datenschnittstelle
129, z.B. gemäß dem RS485-Standard, und ein Stromversorgungsanschluss 131 am Elektronikgehäuse
123 angeordnet.
[0045] Am Gehäuse 119 der Turbomolekularpumpe 111 ist ein Fluteinlass 133, insbesondere
in Form eines Flutventils, vorgesehen, über den die Vakuumpumpe 111 geflutet werden
kann. Im Bereich des Unterteils 121 ist ferner noch ein Sperrgasanschluss 135, der
auch als Spülgasanschluss bezeichnet wird, angeordnet, über welchen Spülgas zum Schutz
des Elektromotors 125 vor dem von der Pumpe geförderten Gas in den Motorraum 137,
in welchem der Elektromotor 125 in der Vakuumpumpe 111 untergebracht ist, gebracht
werden kann. Im Unterteil 121 sind ferner noch zwei Kühlmittelanschlüsse 139 angeordnet,
wobei einer der Kühlmittelanschlüsse als Einlass und der andere Kühlmittelanschluss
als Auslass für Kühlmittel vorgesehen ist, das zu Kühlzwecken in die Vakuumpumpe geleitet
werden kann.
[0046] Die untere Seite 141 der Vakuumpumpe kann als Standfläche dienen, sodass die Vakuumpumpe
111 auf der Unterseite 141 stehend betrieben werden kann. Die Vakuumpumpe 111 kann
aber auch über den Einlassflansch 113 an einem Rezipienten befestigt werden und somit
gewissermaßen hängend betrieben werden. Außerdem kann die Vakuumpumpe 111 so gestaltet
sein, dass sie auch in Betrieb genommen werden kann, wenn sie auf andere Weise ausgerichtet
ist als in Fig. 1 gezeigt ist. Es lassen sich auch Ausführungsformen der Vakuumpumpe
realisieren, bei der die Unterseite 141 nicht nach unten, sondern zur Seite gewandt
oder nach oben gerichtet angeordnet werden kann.
[0047] An der Unterseite 141, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind noch diverse Schrauben
143 angeordnet, mittels denen hier nicht weiter spezifizierte Bauteile der Vakuumpumpe
aneinander befestigt sind. Beispielsweise ist ein Lagerdeckel 145 an der Unterseite
141 befestigt.
[0048] An der Unterseite 141 sind außerdem Befestigungsbohrungen 147 angeordnet, über welche
die Pumpe 111 beispielsweise an einer Auflagefläche befestigt werden kann.
[0049] In den Figuren 2 bis 5 ist eine Kühlmittelleitung 148 dargestellt, in welcher das
über die Kühlmittelanschlüsse 139 ein- und ausgeleitete Kühlmittel zirkulieren kann.
[0050] Wie die Schnittdarstellungen der Figuren 3 bis 5 zeigen, umfasst die Vakuumpumpe
mehrere Prozessgaspumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 115 anstehenden
Prozessgases zu dem Pumpenauslass 117.
[0051] In dem Gehäuse 119 ist ein Rotor 149 angeordnet, der eine um eine Rotationsachse
151 drehbare Rotorwelle 153 aufweist.
[0052] Die Turbomolekularpumpe 111 umfasst mehrere pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete
turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren an der Rotorwelle 153 befestigten radialen
Rotorscheiben 155 und zwischen den Rotorscheiben 155 angeordneten und in dem Gehäuse
119 festgelegten Statorscheiben 157. Dabei bilden eine Rotorscheibe 155 und eine benachbarte
Statorscheibe 157 jeweils eine turbomolekulare Pumpstufe. Die Statorscheiben 157 sind
durch Abstandsringe 159 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten.
[0053] Die Vakuumpumpe umfasst außerdem in radialer Richtung ineinander angeordnete und
pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Der Rotor der Holweck-Pumpstufen
umfasst eine an der Rotorwelle 153 angeordnete Rotornabe 161 und zwei an der Rotornabe
161 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige Holweck-Rotorhülsen
163, 165, die koaxial zur Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung ineinander
geschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen 167,
169 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 151 orientiert und in
radialer Richtung gesehen ineinander geschachtelt sind.
[0054] Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind durch die Mantelflächen,
also durch die radialen Innen- und/oder Außenflächen, der Holweck-Rotorhülsen 163,
165 und der Holweck-Statorhülsen 167, 169 gebildet. Die radiale Innenfläche der äußeren
Holweck-Statorhülse 167 liegt der radialen Außenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse
163 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 171 gegenüber und bildet mit dieser
die der Turbomolekularpumpen nachfolgende erste Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche
der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 steht der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Statorhülse
169 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 173 gegenüber und bildet mit dieser
eine zweite Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der inneren Holweck-Statorhülse
169 liegt der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Rotorhülse 165 unter Ausbildung
eines radialen Holweck-Spalts 175 gegenüber und bildet mit dieser die dritte Holweck-Pumpstufe.
[0055] Am unteren Ende der Holweck-Rotorhülse 163 kann ein radial verlaufender Kanal vorgesehen
sein, über den der radial außenliegende Holweck-Spalt 171 mit dem mittleren Holweck-Spalt
173 verbunden ist. Außerdem kann am oberen Ende der inneren Holweck-Statorhülse 169
ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der mittlere Holweck-Spalt
173 mit dem radial innenliegenden Holweck-Spalt 175 verbunden ist. Dadurch werden
die ineinander geschachtelten Holweck-Pumpstufen in Serie miteinander geschaltet.
Am unteren Ende der radial innenliegenden Holweck-Rotorhülse 165 kann ferner ein Verbindungskanal
179 zum Auslass 117 vorgesehen sein.
[0056] Die vorstehend genannten pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Statorhülsen 163, 165
weisen jeweils mehrere spiralförmig um die Rotationsachse 151 herum in axialer Richtung
verlaufende Holweck-Nuten auf, während die gegenüberliegenden Mantelflächen der Holweck-Rotorhülsen
163, 165 glatt ausgebildet sind und das Gas zum Betrieb der Vakuumpumpe 111 in den
Holweck-Nuten vorantreiben. Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 153 sind ein Wälzlager
181 im Bereich des Pumpenauslasses 117 und ein Permanentmagnetlager 183 im Bereich
des Pumpeneinlasses 115 vorgesehen.
[0057] Im Bereich des Wälzlagers 181 ist an der Rotorwelle 153 eine konische Spritzmutter
185 mit einem zu dem Wälzlager 181 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen. Die
Spritzmutter 185 steht mit mindestens einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers
in gleitendem Kontakt. Der Betriebsmittelspeicher umfasst mehrere aufeinander gestapelte
saugfähige Scheiben 187, die mit einem Betriebsmittel für das Wälzlager 181, z.B.
mit einem Schmiermittel, getränkt sind.
[0058] Im Betrieb der Vakuumpumpe 111 wird das Betriebsmittel durch kapillare Wirkung von
dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter 185
übertragen und in Folge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter 185 in Richtung
des größer werdenden Außendurchmessers der Spritzmutter 92 zu dem Wälzlager 181 hin
gefördert, wo es z.B. eine schmierende Funktion erfüllt. Das Wälzlager 181 und der
Betriebsmittelspeicher sind durch einen wannenförmigen Einsatz 189 und den Lagerdeckel
145 in der Vakuumpumpe eingefasst.
[0059] Das Permanentmagnetlager 183 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 191 und eine statorseitige
Lagerhälfte 193, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung
aufeinander gestapelten permanentmagnetischen Ringen 195, 197 umfassen. Die Ringmagnete
195, 197 liegen einander unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts 199 gegenüber,
wobei die rotorseitigen Ringmagnete 195 radial außen und die statorseitigen Ringmagnete
197 radial innen angeordnet sind. Das in dem Lagerspalt 199 vorhandene magnetische
Feld ruft magnetische Abstoßungskräfte zwischen den Ringmagneten 195, 197 hervor,
welche eine radiale Lagerung der Rotorwelle 153 bewirken. Die rotorseitigen Ringmagnete
195 sind von einem Trägerabschnitt 201 der Rotorwelle 153 getragen, welcher die Ringmagnete
195 radial außenseitig umgibt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind von einem statorseitigen
Trägerabschnitt 203 getragen, welcher sich durch die Ringmagnete 197 hindurch erstreckt
und an radialen Streben 205 des Gehäuses 119 aufgehängt ist. Parallel zu der Rotationsachse
151 sind die rotorseitigen Ringmagnete 195 durch ein mit dem Trägerabschnitt 203 gekoppeltes
Deckelelement 207 festgelegt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind parallel zu
der Rotationsachse 151 in der einen Richtung durch einen mit dem Trägerabschnitt 203
verbundenen Befestigungsring 209 sowie einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen
Befestigungsring 211 festgelegt. Zwischen dem Befestigungsring 211 und den Ringmagneten
197 kann außerdem eine Tellerfeder 213 vorgesehen sein.
[0060] Innerhalb des Magnetlagers ist ein Not- beziehungsweise Fanglager 215 vorgesehen,
welches im normalen Betrieb der Vakuumpumpe 111 ohne Berührung leer läuft und erst
bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors 149 relativ zu dem Stator in
Eingriff gelangt, um einen radialen Anschlag für den Rotor 149 zu bilden, da eine
Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert
wird. Das Fanglager 215 ist als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet und bildet mit
dem Rotor 149 und/oder dem Stator einen radialen Spalt, welcher bewirkt, dass das
Fanglager 215 im normalen Pumpbetrieb außer Eingriff ist. Die radiale Auslenkung,
bei der das Fanglager 215 in Eingriff gelangt, ist groß genug bemessen, sodass das
Fanglager 215 im normalen Betrieb der Vakuumpumpe nicht in Eingriff gelangt, und gleichzeitig
klein genug, sodass eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen
Strukturen unter allen Umständen verhindert wird.
[0061] Die Vakuumpumpe 111 umfasst den Elektromotor 125 zum drehenden Antreiben des Rotors
149. Der Anker des Elektromotors 125 ist durch den Rotor 149 gebildet, dessen Rotorwelle
153 sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckt. Auf den sich durch den Motorstator
217 hindurch erstreckenden Abschnitt der Rotorwelle 153 kann radial außenseitig oder
eingebettet eine Permanentmagnetanordnung angeordnet sein. Zwischen dem Motorstator
217 und dem sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt des Rotors
149 ist ein Zwischenraum 219 angeordnet, welcher einen radialen Motorspalt umfasst,
über den sich der Motorstator 217 und die Permanentmagnetanordnung zur Übertragung
des Antriebsmoments magnetisch beeinflussen können.
[0062] Der Motorstator 217 ist in dem Gehäuse innerhalb des für den Elektromotor 125 vorgesehenen
Motorraums 137 festgelegt. Über den Sperrgasanschluss 135 kann ein Sperrgas, das auch
als Spülgas bezeichnet wird, und bei dem es sich beispielsweise um Luft oder um Stickstoff
handeln kann, in den Motorraum 137 gelangen. Über das Sperrgas kann der Elektromotor
125 vor Prozessgas, z.B. vor korrosiv wirkenden Anteilen des Prozessgases, geschützt
werden. Der Motorraum 137 kann auch über den Pumpenauslass 117 evakuiert werden, d.h.
im Motorraum 137 herrscht zumindest annäherungsweise der von der am Pumpenauslass
117 angeschlossenen Vorvakuumpumpe bewirkte Vakuumdruck.
[0063] Zwischen der Rotornabe 161 und einer den Motorraum 137 begrenzenden Wandung 221 kann
außerdem eine sog. und an sich bekannte Labyrinthdichtung 223 vorgesehen sein, insbesondere
um eine bessere Abdichtung des Motorraums 217 gegenüber den radial außerhalb liegenden
Holweck-Pumpstufen zu erreichen.
[0064] Die Turbomolekularpumpe der Fig. 1 bis 5 bildet eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe.
Die Fig. 6 zeigt Einzelheiten, welche auch bei einer Turbomolekularpumpe gemäß den
Fig. 1 bis 5 vorgesehen sein können, auch wenn diese dort nicht ausdrücklich gezeigt
sind.
[0065] Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Turbomolekularpumpe 111 gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in der Fig. 6 gezeigte Turbomolekularpumpe
111 weist eine Mehrzahl von Pumpenkomponenten 225, eine Heizeinrichtung 227 zum Beheizen
zumindest einer der Pumpenkomponenten 225 und einen Sensor 229 zur Erfassung einer
Messgröße für den Pumpenbetrieb auf. Wie in Fig. 6 dargestellt, können auch mehrere
Sensoren 229 vorgesehen sein, beispielsweise ein Sensor 229 pro Pumpenkomponente 225.
[0066] Der Sensor 229 ist erfindungsgemäß unabhängig von der Heizeinrichtung 227 angeordnet.
Insbesondere ist der Sensor 229 nicht als Teil der Heizeinrichtung 227 oder innerhalb
der Heizeinrichtung 227 sondern beabstandet von dieser angeordnet. Der Sensor 227
kann beispielsweise in einem Pumpeninnenraum, insbesondere in oder an einer Pumpenkomponente
225 angeordnet und somit zur Erfassung einer Messgröße unmittelbar in oder an der
Pumpenkomponente 225 eingerichtet sein. Hierdurch kann die jeweilige Messgröße in
kritischen Bereichen oder angrenzend an kritische Bereiche der Turbomolekularpumpe
111 erfasst werden.
[0067] Der Sensor 229 kann zur Erfassung einer Messgröße für die Steuerung und/oder Regelung
des Pumpenbetriebs, insbesondere eines Pumpenantriebs 231, ausgebildet sein. Dabei
kann der Pumpenantrieb 231 dem voranstehend beschriebenen Elektromotor 125 entsprechen
oder diesen aufweisen. Der Sensor 229 kann ferner zur Beeinflussung des Pumpenbetriebs,
insbesondere des Pumpenantriebs 231, über eine Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung
233 ausgebildet sein. Hierzu kann der Sensor 229 mit der Pumpensteuerungs- und/oder
Pumpenregelungseinrichtung 233 in Verbindung stehen, insbesondere über eine drahtgebundene
oder drahtlose Datenverbindung.
[0068] Der Sensor 229 kann insbesondere als Temperatursensor ausgebildet sein. Dementsprechend
kann der Sensor 229 zur Erfassung einer Pumpenbetriebstemperatur und/oder zur Erfassung
der Temperatur der Pumpenkomponente 225 eingerichtet sein, insbesondere zur Erfassung
einer vordefinierten Maximaltemperatur der Pumpenkomponente 225.
[0069] Erfindungsgemäß ist nun die Heizeinrichtung 227 für den Betrieb in Abhängigkeit der
durch den Sensor 225 erfassten Messgröße konfiguriert, insbesondere einer erfassten
Temperatur. Der Heizbetrieb der Heizeinrichtung 227 erfolgt demnach in Abhängigkeit
von Sensordaten, insbesondere Temperaturdaten, die durch den Sensor 229 erfasst werden.
Die Heizeinrichtung 227 kann somit ohne eigene Sensoren ausgebildet sein, wodurch
die Komponentenzahl verringert werden kann.
[0070] Gleichzeitig ermöglicht dies eine erhöhte Genauigkeit der Beheizung, da diese in
Abhängigkeit von Sensordaten aus kritischen Bereichen der Vakuumpumpe 111 erfolgt.
Hierzu kann der Sensor 229 unmittelbar mit der Heizeinrichtung 227 verbunden sein,
insbesondere über eine Datenverbindung. Ebenso kann der Sensor 229 mittelbar über
die Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung 233 mit der Heizeinrichtung
227 verbunden sein. Letzteres gilt insbesondere im Fall der Steuerung und/oder Regelung
der Heizeinrichtung 227 über die Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung
233. Die Datenverbindungen können drahtgebunden oder drahtlos sein.
[0071] Die Heizeinrichtung 227 kann zur Aufrechterhaltung einer Mindesttemperatur und/oder
Maximaltemperatur und/oder zum Aufheizen bis zu einer Mindesttemperatur und/oder Maximaltemperatur
eingerichtet sein. Es kann sich dabei um eine durch den Sensor 229 an der Pumpenkomponente
225 erfassten Temperatur handeln, wobei die jeweilige Mindesttemperatur oder Maximaltemperatur
vordefiniert sein kann, insbesondere im Hinblick auf die gewünschten Betriebseigenschaften
der Turbomolekularpumpe 111 und/oder im Hinblick auf Material- und Verschleißeigenschaften
der jeweiligen Pumpenkomponente 225. Beispielsweise kann die Mindesttemperatur hinsichtlich
geringer Kondensationsneigung und die Maximaltemperatur kann im Hinblick auf zulässige
Materialbeanspruchung gewählt sein.
[0072] Die Heizeinrichtung 227 kann ferner dazu eingerichtet sein, bei Unterschreiten einer
vordefinierten Grenztemperatur aktiviert und/oder bei Überschreiten der vordefinierten
Grenztemperatur deaktiviert zu werden. Ferner kann die Heizleistung der Heizeinrichtung
227 bei Unterschreiten oder Überschreiten der Grenztemperatur angepasst und/oder ausgeregelt
werden. Bei der vordefinierten Grenztemperatur kann es sich um eine Maximal- oder
Minimaltemperatur handeln. Die Heizeinrichtung 227 kann also dazu eingerichtet sein,
im Pumpenbetrieb vollständig ansowie ausgeschaltet zu werden. Ebenso kann eine Ansteuerung
der Heizeinrichtung 227 mittels gepulster, linear veränderlicher oder mittels diskreter
Zwischenwerte erfolgen.
[0073] Wie voranstehend bereits erwähnt, weist die Turbomolekularpumpe 111 einen Pumpenantrieb
231 auf. Dabei kann die Heizeinrichtung 227 für den Betrieb in Abhängigkeit einer
durch den Pumpenantrieb 231 aufgenommenen Leistung konfiguriert sein. Beispielsweise
kann die Heizeinrichtung 227 bei Erhöhung der Leistungsaufnahme des Pumpenantriebs
231 zur Beibehaltung eines deaktivierten Zustands und/oder zur Verringerung der Heizleistung
eingerichtet sein.
[0074] Ebenso kann die Heizeinrichtung 227 bei Verringerung der Leistungsaufnahme des Pumpenantriebs
231 zur Aktivierung des Heizbetriebs und/oder zur Erhöhung der Heizleistung eingerichtet
sein. Ferner kann die Heizeinrichtung 227 dazu eingerichtet sein, in einem Pumpenhochlaufbetrieb
und/oder in einem Vakuum erzeugenden Betrieb deaktiviert zu bleiben und/oder in einem
Vakuum erhaltenden Betrieb aktiviert zu werden. Eine Aktivierung und/oder Deaktivierung
und/oder Veränderung der Heizleistung kann durch die Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung
233 vorgenommen werden oder durch eine eigene entsprechend in der Heizeinrichtung
227 vorgesehene Einheit.
[0075] Wie der Fig. 6 weiterhin entnommen werden kann, weist der Pumpenantrieb 231 eine
Leistungsversorgungseinheit 235 auf. Die Leistungsversorgungseinheit 235 kann - anders
als in Fig. 6 dargestellt - auch außerhalb des Pumpenantriebs 231 angeordnet und mit
diesem verbunden sein. Ferner ist die Heizeinrichtung 227 zum Leistungsbezug von der
Leistungsversorgungseinheit 235 des Pumpenantriebs 231 eingerichtet. Die Heizeinrichtung
227 benötigt somit keine eigene Leistungsversorgungseinheit, sodass die Komponentenzahl
der Turbomolekularpumpe 111 weiter reduziert werden kann. Auch weitere Komponenten
und/oder Einrichtungen der Vakuumpumpe können zum Leistungsbezug von der Leistungsversorgungseinheit
235 des Pumpenantriebs 231 eingerichtet sein, wie zum Beispiel die Pumpensteuerungs-
und/oder Pumpenregelungseinrichtung 233. Bevorzugt können sämtliche Verbraucher der
Turbomolekularpumpe 111 zum Leistungsbezug von der Leistungsversorgungseinheit 235
des Pumpenantriebs 231 eingerichtet sein.
[0076] Im Betrieb der Turbomolekularpumpe 111 kann die verfügbare Leistung der Leistungsversorgungseinheit
235, beispielsweise 100 Watt, zumindest zwischen dem Pumpenantrieb 231 und der Heizeinrichtung
227 aufgeteilt werden. In besonders vorteilhafter Weise kann die verfügbare Leistung
der Leistungsversorgungseinheit 235 vollständig auf die jeweils angeschlossenen Verbraucher
aufgeteilt werden.
[0077] Rein beispielhaft können verfügbare 100 Watt aus einer als Netzteil ausgebildeten
Leistungsversorgungseinheit 235 im Wesentlichen zischen dem Pumpenantrieb 231 und
der Heizeinrichtung 227 aufgeteilt werden. Die Aufteilung kann abhängig vom Betriebszustand
erfolgen. Beispielsweise kann in einem Pumpenhochlaufbetrieb 90 Watt durch den Pumpenantrieb
231 benötigt werden. Die Heizeinrichtung 227 bleibt deaktiviert. In einem Vakuum erzeugenden
Betrieb wird beispielsweise eine Vakuumkammer leer gepumpt, sodass eine verhältnismäßig
hohe Gaslast vorliegt. Der Pumpenantrieb 231 kann hier beispielsweise 50 Watt benötigen.
Die Heizeinrichtung 227 bleibt weiterhin deaktiviert oder wird aktiviert und mit geringer
Leistung von etwa 50 Watt oder weniger betrieben.
[0078] In einem Vakuum erhaltenden Betrieb ist eine Vakuumkammer bereits leer gepumpt, sodass
eine verhältnismäßig geringe oder keine Gaslast vorliegt. Die Turbomolekularpumpe
111 wird also auf einen Betriebspunkt ohne oder mit nur geringer Gaslast betrieben,
sodass der Pumpenantrieb 231 beispielsweise 20 Watt oder weniger benötigt. Die Heizeinrichtung
227 kann in diesem Zustand mit 80 Watt betrieben werden, um eine zu starke Abkühlung
der Pumpenkomponente 225 zu verhindern.
[0079] Die in den Fig. 6 beispielhaft gezeigten Einzelheiten sowie die in der Beschreibungseinleitung
allgemein beschriebenen Konzepte können ebenso bei den Ausführungsformen gemäß den
Fig. 1 bis 5 vorgesehen sein, obwohl dort nicht näher dargestellt beziehungsweise
erläutert. Dies gilt für sämtliche Details bezüglich der Pumpenkomponenten 235, der
Heizeinrichtung 227, der Sensoren 229 des Pumpenantriebs 231 sowie der Leistungsversorgungseinheit
235. Ebenso können sämtliche oder einzelne Details der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten
und entsprechend beschriebenen Turbomolekularpumpe 111 auch bei der in der Fig. 6
gezeigten Ausführungsformen der Turbomolekularpumpe 111 vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
[0080]
- 111
- Turbomolekularpumpe
- 113
- Einlassflansch
- 115
- Pumpeneinlass
- 117
- Pumpenauslass
- 119
- Gehäuse
- 121
- Unterteil
- 123
- Elektronikgehäuse
- 125
- Elektromotor
- 127
- Zubehöranschluss
- 129
- Datenschnittstelle
- 131
- Stromversorgungsanschluss
- 133
- Fluteinlass
- 135
- Sperrgasanschluss
- 137
- Motorraum
- 139
- Kühlmittelanschluss
- 141
- Unterseite
- 143
- Schraube
- 145
- Lagerdeckel
- 147
- Befestigungsbohrung
- 148
- Kühlmittelleitung
- 149
- Rotor
- 151
- Rotationsachse
- 153
- Rotorwelle
- 155
- Rotorscheibe
- 157
- Statorscheibe
- 159
- Abstandsring
- 161
- Rotornabe
- 163
- Holweck-Rotorhülse
- 165
- Holweck-Rotorhülse
- 167
- Holweck-Statorhülse
- 169
- Holweck-Statorhülse
- 171
- Holweck-Spalt
- 173
- Holweck-Spalt
- 175
- Holweck-Spalt
- 179
- Verbindungskanal
- 181
- Wälzlager
- 183
- Permanentmagnetlager
- 185
- Spritzmutter
- 187
- Scheibe
- 189
- Einsatz
- 191
- rotorseitige Lagerhälfte
- 193
- statorseitige Lagerhälfte
- 195
- Ringmagnet
- 197
- Ringmagnet
- 199
- Lagerspalt
- 201
- Trägerabschnitt
- 203
- Trägerabschnitt
- 205
- radiale Strebe
- 207
- Deckelelement
- 209
- Stützring
- 211
- Befestigungsring
- 213
- Tellerfeder
- 215
- Not- bzw. Fanglager
- 217
- Motorstator
- 219
- Zwischenraum
- 221
- Wandung
- 223
- Labyrinthdichtung
- 225
- Pumpenkomponente
- 227
- Heizeinrichtung
- 229
- Sensor
- 231
- Pumpenantrieb
- 233
- Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung
- 235
- Leistungsversorgungseinrichtung
1. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe (111), mit wenigstens einer Pumpenkomponente
(225), mit einer Heizeinrichtung (227) zum Beheizen der Pumpenkomponente (225) und
mit einem Sensor (229) zur Erfassung einer Messgröße für den Pumpenbetrieb, wobei
der Sensor (229) unabhängig von der Heizeinrichtung (227) angeordnet und die Heizeinrichtung
(227) für den Betrieb in Abhängigkeit der durch den Sensor (229) erfassten Messgröße
konfiguriert ist.
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor (229) zur Erfassung einer Messgröße für die Steuerung und/oder Regelung
des Pumpenbetriebs, insbesondere eines Pumpenantriebs (231), und/oder für die Beeinflussung
des Pumpenbetriebs über eine Pumpensteuerungs- und/oder Pumpenregelungseinrichtung
(233) ausgebildet ist.
3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor (229) beabstandet von der Heizeinrichtung (227), insbesondere in einem
Pumpeninnenraum, angeordnet ist und/oder dass der Sensor (229) zur Erfassung einer
Messgröße an oder in der Pumpenkomponente (225) eingerichtet ist.
4. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sensor (229) ein Temperatursensor ist und/oder zur Erfassung einer Pumpenbetriebstemperatur
und/oder zur Erfassung der Temperatur der Pumpenkomponente (225) eingerichtet ist,
insbesondere zur Erfassung einer vordefinierten Maximaltemperatur der Pumpenkomponente
(225).
5. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizeinrichtung (227) ohne Temperatursensor und/oder zur Verbindung mit einem
externen und/oder separat angeordneten Temperatursensor (229) ausgebildet ist und/oder
dass die Heizeinrichtung (227) extern angebaut oder in einem Pumpeninnenraum angeordnet
ist.
6. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizeinrichtung (227) zur Aufrechterhaltung einer Mindesttemperatur und/oder Maximaltemperatur
und/oder zum Aufheizen bis zur einer Mindesttemperatur und/oder Maximaltemperatur
eingerichtet ist.
7. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizeinrichtung (227) dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten einer vordefinierten
Grenztemperatur aktiviert und/oder bei Überschreiten der vordefinierten Grenztemperatur
deaktiviert zu werden und/oder die Heizleistung bei Unterschreiten oder Überschreiten
der Grenztemperatur anzupassen und/oder auszuregeln.
8. Vakuumpumpe, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Pumpenantrieb
(231) und mit einer Heizeinrichtung (227) zum Beheizen zumindest einer Pumpenkomponente
(225), wobei die Heizeinrichtung (227) für den Betrieb in Abhängigkeit einer durch
den Pumpenantrieb (231) aufgenommenen Leistung konfiguriert ist.
9. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizeinrichtung (227) bei Erhöhung der Leistungsaufnahme eines Pumpenantriebs
(231) zur Beibehaltung eines deaktivierten Zustands und/oder zur Verringerung der
Heizleistung eingerichtet ist.
10. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizeinrichtung (227) bei Verringerung der Leistungsaufnahme eines Pumpenantriebs
(231) zur Aktivierung des Heizbetriebs und/oder zur Erhöhung der Heizleistung eingerichtet
ist.
11. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizeinrichtung (227) dazu eingerichtet ist, in einem Pumpenhochlaufbetrieb und/oder
in einem Vakuum erzeugenden Betrieb deaktiviert zu bleiben, und/oder dass die Heizeinrichtung
(227) dazu eingerichtet ist, in einem Vakuum erhaltenden Betrieb aktiviert zu werden.
12. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Pumpenantrieb (231) mit einer Leistungsversorgungseinheit (235) vorgesehen ist
und die Heizeinrichtung (227) zum Leistungsbezug von der Leistungsversorgungseinheit
(235) des Pumpenantriebs eingerichtet ist.
13. Vakuumpumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die verfügbare elektrische Leistung der Leistungsversorgungseinheit (235) zumindest
zwischen dem Pumpenantrieb (231) und der Heizeinrichtung (227) aufgeteilt wird, insbesondere
vollständig aufgeteilt wird.
14. Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe, insbesondere nach einem der vorstehenden
Ansprüche,
- bei dem durch einen Sensor (229) eine Messgröße für den Pumpenbetrieb erfasst wird
und
- bei dem eine Pumpenkomponente (225) durch eine unabhängig von dem Sensor angeordnete
Heizeinrichtung (227) in Abhängigkeit der durch den Sensor (229) erfassten Messgröße
beheizt wird.
15. Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe, insbesondere nach einem der vorstehenden
Ansprüche 1 bis 13 und/oder einem Verfahren nach Anspruch 14,
- bei dem ein Pumpenantrieb (231) von einer Leistungsversorgungseinheit (235) elektrische
Leistung aufnimmt und
- bei dem eine Heizeinrichtung (227) in Abhängigkeit der durch den Pumpenantrieb (231)
aufgenommenen Leistung zumindest eine Pumpenkomponente (225) beheizt.