[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen eines Rotors einer
Vakuumpumpe, insbesondere einer Turbomolekularpumpe, wobei der Rotor mittels eines
Elektromotors antreibbar ist.
[0002] Bei manchen wissenschaftlichen Untersuchungen und Herstellungsverfahren, beispielsweise
in der Halbleitertechnik, ist es erforderlich, dass in einem Rezipienten ein Ultrahochvakuum
vorliegt, d.h. ein Druck kleiner als 10
-10 mbar. Um einen solchen Druck im Rezipienten zu erreichen, müssen der Rezipient und
auch ein Flansch sowie gegebenenfalls ein Gehäuse einer Vakuumpumpe, die mit dem Rezipienten
verbunden ist, ausgeheizt werden, um Wassermoleküle zur Verringerung des Restgasdrucks
im Rezipienten von den Innenflächen des Rezipienten und des Flansches der Vakuumpumpe
zu entfernen.
[0003] Der Rotor einer Vakuumpumpe ist aufgrund seiner Lagerung, beispielsweise einer Magnetlagerung,
üblicherweise gegenüber entsprechenden Statorteilen der Vakuumpumpe und somit gegenüber
dem Pumpenflansch und dem Rezipienten thermisch isoliert. Heizelemente, die zum Ausheizen
des Rezipienten und des Pumpenflansches vorgesehen sind, können den Rotor folglich
nicht ausheizen.
[0004] Wenn sich der Rotor währen des Betriebs der Vakuumpumpe erwärmt, beispielsweise bei
einer Anwendung, die eine Gaslast oder einen erhöhten Vorvakuumdruck erfordert, gast
der Rotor aufgrund seines fehlenden Ausheizens aus. Dadurch steigt der Druck im Rezipienten
aufgrund der Erwärmung des Rotors an. Dies kann zur Folge haben, dass der gewünschte
Enddruck im Rezipienten, beispielsweise ein Druck im Ultrahochvakuumbereich, nicht
oder nur sehr schwer erreicht werden kann.
[0005] Der Rotor der Vakuumpumpe sollte bei der Evakuierung des Rezipienten somit ebenfalls
ausgeheizt werden. Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, die Gasreibung innerhalb des
Rotors zu erhöhen, indem entweder der Vorvakuumdruck erhöht wird oder eine zusätzliche
Gaslast in der Nähe des Auslasses der Vakuumpumpe vorgesehen wird. Aufgrund der erhöhten
Gasreibung steigt die Temperatur des Rotors, wodurch dieser ausgeheizt wird. Eine
solche Vorgehensweise ist jedoch zeitintensiv und daher mit zusätzlichen Kosten verbunden.
[0006] Aufgrund des begrenzten Saugvermögens der Vakuumpumpe erfolgt darüber hinaus beim
Einlassen von zusätzlichem Gas am Auslass der Vakuumpumpe eine unvermeidbare Rückströmung
in Richtung ihres Einlasses und in den Rezipienten hinein. Moleküle des eingelassenen
Gases können sich daher zusätzlich an den Innenflächen des Rezipienten anlagern. Dadurch
kann sich der maximal realisierbare Enddruck im Rezipienten derart erhöhen, dass der
Ultrahochvakuumbereich möglicherweise nicht mehr erreicht wird. Zumindest wird durch
den zusätzlichen Gaseinlass die Zeit verlängert, bis ein akzeptabler Enddruck im Rezipienten
erreicht ist. Ferner ist das Einlassen von zusätzlichem Gas in den Hochvakuum- bzw.
Ultrahochvakuumbereich einer Vakuumanlage insofern problematisch, als über das zusätzliche
Gas Verunreinigungen in den Rezipienten gelangen können.
[0007] Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Erwärmen eines
Rotors einer Vakuumpumpe zu schaffen, mit welchem der Rotor auf eine zum Ausheizen
ausreichende Temperatur erwärmt werden kann, ohne dass zusätzliches Gas in die Vakuumanlage
eingebracht werden muss.
[0008] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und
insbesondere dadurch, dass innerhalb des Rotors einer Vakuumpumpe, der mittels eines
Elektromotors antreibbar ist und dessen Temperatur während einer ersten Betriebsphase
der Vakuumpumpe im Bereich einer Umgebungstemperatur liegt, während einer zweiten
Betriebsphase Wirbelströme erzeugt werden, die eine Erwärmung des Rotors auf eine
gewünschte Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur bewirken.
[0009] Zur Erzeugung der Wirbelströme werden die elektromagnetischen Eigenschaften des Rotors
verändert, beispielsweise direkt mittels eines Magnetfelds oder indirekt durch eine
Manipulation der Ansteuerung des Elektromotors. Die Erwärmung des Rotors erfordert
somit keine zusätzliche Gaslast, so dass weder eine Vorrichtung für den zusätzlichen
Gaseinlass notwendig ist, noch die Gefahr einer Verunreinigung durch zusätzliches
Gas besteht. Da die Wirbelströme innerhalb des Rotors durch Veränderung der elektromagnetischen
Eigenschaften des Rotors auf unmittelbare Weise erzeugt werden können, lässt sich
die zum Ausheizen des Rotors erforderliche Temperatur schneller erreichen als bei
einem Verfahren, bei welchem die Erwärmung des Rotors mittels zusätzlicher Gasreibung
aufgrund einer Gaslast erfolgt.
[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner gleichzeitig mit dem eingangs beschriebenen
herkömmlichen Ausheizen eines Rezipienten und eines Gehäuses der Vakuumpumpe ausgeführt
werden. Durch das gleichzeitige Ausheizen des Rezipienten und des Gehäuses sowie des
Rotors der Vakuumpumpe wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass sich Moleküle,
die sich aufgrund der Erwärmung von den Oberflächen des Rotors lösen, wieder an Oberflächen
des Rezipienten oder von statischen Teilen der Vakuumpumpe anlagern und umgekehrt.
Dadurch ist ein geringerer Enddruck im Rezipienten erreichbar, und es wird die Zeit
verkürzt, bis dieser Enddruck erreicht ist.
[0011] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung
und in den Figuren angegeben.
[0012] Gemäß einer Ausführungsform werden die Wirbelströme durch eine Effizienzreduzierung
des Elektromotors erzeugt. Im Vergleich zu einem Normalbetrieb, bei dem Wirbelstromverluste
im Rotor unerwünscht sind, wird der Elektromotor beim Antreiben des Rotors vorübergehend
mit einem verringerten Wirkungsgrad betrieben. Dies trägt zu einer einfachen und kostengünstigen
Erwärmung des Rotors bei, in dem es im Vergleich zum Normalbetrieb der Vakuumpumpe
keine zusätzlichen Komponenten erfordert, sondern lediglich eine spezielle Ansteuerung
vorhandener Komponenten.
[0013] Die Wirbelströme werden bevorzugt durch eine Veränderung der Stromzufuhr für den
Elektromotor erzeugt, und zwar insbesondere durch eine Veränderung, bevorzugt Verschiebung,
einer Kommutierung für einen Stator des Elektromotors. Ein Teil einer Kommutierungsphase
kann beispielsweise zum Beschleunigen des Elektromotors genutzt werden, während in
einem anderen Teil der Kommutierungsphase ein Abbremsen des Elektromotors erfolgt.
In einer Elektronik zur Ansteuerung der Vakuumpumpe ist für das Erwärmen des Rotors
folglich lediglich ein gesonderter Einstellungsmodus erforderlich, der im Vergleich
zum Normalbetrieb der Vakuumpumpe zur Verschiebung der Kommutierung für den Stator
des Elektromotors führt. Das Erwärmen des Rotors kann folglich mit einem besonders
geringen Aufwand ausgeführt werden.
[0014] Alternativ oder zusätzlich können die Wirbelströme durch ein externes Magnetfeld
erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, dass eine optimale Ansteuerung des Elektromotors
zum Antreiben des Rotors während des Erwärmens bzw. Ausheizens des Rotors beibehalten
werden kann. Ferner ist keine Veränderung bzw. Erweiterung der Elektronik zum Ansteuern
der Vakuumpumpe bzw. des Elektromotors für deren Antrieb erforderlich, da das externe
Magnetfeld durch eine separate Vorrichtung erzeugt wird.
[0015] Vorteilhafterweise wird die Temperatur des Rotors mittels eines Temperatursensors
gemessen und für eine vorbestimmte Zeitspanne auf der gewünschten Temperatur gehalten.
Mittels des Temperatursensors kann sichergestellt werden, dass die gewünschte Temperatur
des Rotors tatsächlich erreicht wird und die gewünschte Temperatur für die vorbestimmte
Zeitspanne beibehalten wird. Die vorbestimmte Zeitspanne kann beispielsweise anhand
des Druckanstiegs während der Erwärmung des Rotors empirisch ermittelt werden.
[0016] Die gewünschte Temperatur ist bevorzugt eine Temperatur, bei welcher ein Ausgasen
des Rotors erfolgt, und liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 90°C und 120°C.
Die gewünschte Temperatur ist somit ein Kompromiss zwischen einer minimalen Temperatur,
bei welcher sich beispielsweise Wassermoleküle und andere Verunreinigungen noch vom
Rotor lösen, und einer Temperatur von deutlich oberhalb 120°C, welche zum Ausheizen
des Rotors geeigneter wäre, aber den Betrieb des Rotors und somit der Vakuumpumpe
insgesamt beeinträchtigen würde. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, die Temperatur
des Rotors für eine begrenzte, vergleichsweise kurze, Zeitdauer über 120°C zu erhöhen.
Dadurch kann die Wirksamkeit des Ausheizens verbessert werden. Die Zeitdauer sollte
jedoch derart gewählt sein, dass eine Beeinträchtigung der Betriebsfähigkeit der Vakuumpumpe
ausgeschlossen ist.
[0017] Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Erzeugen der Wirbelströme zum Erwärmen
des Rotors beendet, wenn ein vorbestimmter Druck an einem Einlass der Vakuumpumpe
unterschritten wird. Das Ausheizen des Rotors kann somit zusätzlich mittels einer
Messung des Drucks im Hochvakuum- bzw. Ultrahochvakuumbereich gesteuert werden. Der
vorbestimmte Druck wird dann unterschritten, wenn das Ausgasen des Rotors aufhört
und der Rotor ausreichend ausgeheizt ist. Durch das Beenden des Ausheizens des Rotors
bei Unterschreiten des vorbestimmten Drucks wird das Erzeugen der Wirbelströme auf
einen wirksamen Zeitraum begrenzt. Dadurch können der Energieverbrauch und die Kosten
für das Ausheizen des Rotors verringert werden.
[0018] Die Erfindung betrifft ferner eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe,
die einen Rotor, einen Elektromotor zum Antreiben des Rotors und eine Steuereinrichtung
für den Elektromotor aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eines der vorstehend beschriebenen
Verfahren auszuführen.
[0019] Die Erfindung wird nachfolgend rein beispielhaft anhand möglicher Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Anordnung zum erfindungsgemäßen Erwärmen eines
Rotors einer Vakuumpumpe,
- Fig. 2
- zeitliche Verläufe des Drucks an verschiedenen Positionen einer Vakuumanlage, bei
welcher ein Rotor einer Vakuumpumpe nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwärmt
wurde, und
- Fig. 3
- zeitliche Verläufe des Drucks an verschiedenen Positionen einer Vakuumanlage, bei
welcher der Rotor der Vakuumpumpe zuvor mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwärmt
wurde.
[0020] Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Erwärmen bzw. Ausheizen eines Rotors einer Vakuumpumpe ausgeführt werden kann.
Bei der Vakuumpumpe handelt es sich hier um eine Turbomolekularpumpe 11, genauer gesagt
um eine sogenannte Splitflow-Pumpe, die zwischen einem nicht dargestellten Einlass
und einem Auslass 12 der Pumpe insgesamt sechs Ports H1 bis H6 aufweist, an denen
der Druck gemessen werden kann und über die ein Gaseinlass in die Pumpe hinein möglich
ist. Von diesen Ports H1 bis H6 sind in Fig. 1 nur die Ports H1, H3 und H5 dargestellt.
[0021] Die Turbomolekularpumpe 11 weist eine Turbomolekularpumpstufe 13 und eine Holweckpumpstufe
15 sowie einen Rotor 17 für beide Pumpstufen 13, 15 auf, der mittels eines Elektromotors
19 antreibbar ist. Ferner ist eine Steuereinrichtung 21 vorgesehen, die eine Stromversorgung
und eine Elektronik zum Steuern des Elektromotors 19 beinhaltet und mittels Verbindungsleitungen
23 mit dem Elektromotor 19 der Turbomolekularpumpe 11 verbunden ist.
[0022] Am Einlass der Turbomolekularpumpe 11 kann ein Ultrahochvakuum erzeugt werden, d.h.
ein Druck im Bereich kleiner 10
-10 mbar. Die Turbomolekularpumpe 11 weist innerhalb der Turbomolekularpumpstufe 13 einen
Port H1, an welchem der Druck in der Nähe des Einlasses gemessen werden kann, und
einen Port H3 auf, an welchem der Druck in einem mittleren Bereich der Turbomolekularpumpstufe
13 gemessen werden kann. Ferner weist die Turbomolekularpumpe 11 innerhalb der Holweckpumpstufe
17 einen Port H5 auf, der zur Messung des Drucks in der Nähe des Auslasses der Pumpe
und für das Einlassen einer Gaslast vorgesehen ist.
[0023] Der Auslass 12 der Turbomolekularpumpe 11 ist mittels einer Vakuumleitung 25 mit
einer Vorvakuumpumpe 27 verbunden.
[0024] Ferner umfasst die Anordnung eine Vorrichtung 29 zur Erzeugung eines externen Magnetfelds.
Außerdem ist ein Temperatursensor 28 vorgesehen, durch den die Temperatur des Rotors
17 gemessen werden kann und der beispielsweise an einem Unterteil der Turbomolekularpumpe
11 angeordnet ist.
[0025] Für den Betrieb der Anordnung ist eine erste Betriebsphase vorgesehen, die einem
Normalbetrieb der Turbomolekularpumpe 11 entspricht und in der die Temperatur des
Rotors 17 im Bereich der Umgebungstemperatur liegt. Der Elektromotor 19 wird während
der ersten Betriebsphase derart angesteuert, dass Verlustströme, wie beispielsweise
Wirbelströme, im Rotor 17 minimiert sind.
[0026] Für die erste Betriebsphase ist ferner eine Warnschwelle für das Signal des Temperatursensors
28 vorgesehen, welche einer vorbestimmten Temperatur des Rotors 17 entspricht, oberhalb
derer die Turbomolekularpumpe 11 in der ersten Betriebsphase nicht betrieben werden
sollte. Wenn das Signal des Temperatursensors 28 während der ersten Betriebsphase
die Warnschwelle überschreitet, wird folglich eine Warnung an der Steuereinrichtung
21 ausgegeben.
[0027] Während einer zweiten Betriebsphase der Turbomolekularpumpe 11, die auch als "Ausheizphase"
bezeichnet werden kann, ist hingegen eine veränderte Ansteuerung des Elektromotors
19 im Vergleich zum Normalbetrieb vorgesehen. Konkret ist während der zweiten Betriebsphase
eine Kommutierung für einen Stator des Elektromotors 19 im Vergleich zum Normalbetrieb
verschoben, so dass Wirbelströme im Rotor 17 entstehen. Diese Wirbelströme führen
zu einer Erwärmung des Rotors 17 und somit zu einem Ausgasen desselben, ohne dass
eine zusätzliche Gaslast, beispielsweise über den Port H5, in die Turbomolekularpumpe
11 eingelassen wird.
[0028] Während der zweiten Betriebsphase wird ferner die Warnschwelle des Temperatursensors
28, d.h. für die Temperatur des Rotors 17, erhöht oder deaktiviert, um einen unbeabsichtigten
Abbruch der Erwärmung und des Ausheizen des Rotors 17 zu vermeiden. Das Signal des
Temperatursensors 28 wird in der zweiten Betriebsphase nicht nur zu Kontrollzwecken
verwendet, sondern es dient zur Regelung der Temperatur des Rotors 17 auf eine gewünschte
Temperatur, die beispielsweise in einem Bereich zwischen 90°C und 120°C liegt. Die
Temperatur des Rotors 17 kann ferner für eine begrenzte, vergleichsweise kurze, Zeitdauer
über 120°C erhöht werden, um die Wirksamkeit des Ausheizens zu verbessern. Da der
Temperatursensor 28 in der Turbomolekularpumpe 11 ohnehin schon vorhanden ist, benötigt
das erfindungsgemäße Verfahren somit keine zusätzliche Vorrichtung zur Regelung der
Temperatur des Rotors 17, sondern lediglich eine Anpassung der ebenfalls vorhandenen
Steuereinrichtung 21.
[0029] Die zweite Betriebsphase kann beendet werden, wenn ein vorbestimmter Druck an einem
Einlass der Turbomolekularpumpe 11 unterschritten wird, weil das Ausgasen des Rotors
17 aufhört hat und der Rotor 17 somit ausreichend ausgeheizt ist. Die Turbomolekularpumpe
11 wird anschließend wieder unter den Bedingungen der vorstehend beschriebenen ersten
Betriebsphase betrieben.
[0030] Alternativ oder zusätzlich zur Veränderung der Kommutierung des Elektromotors 19
erzeugt die Vorrichtung 29 ein externes Magnetfeld im Bereich des Rotors 17, welches
ebenso Wirbelströme im Rotor 17 erzeugt. Somit kann der Rotor 17 auch mittels der
Vorrichtung 29 zur Erzeugung des externen Magnetfelds erwärmt und ausgeheizt werden.
[0031] Um das Ausheizen des Rotors der Turbomolekularpumpe 11 mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens unter Verwendung der Anordnung von Fig. 1 zu demonstrieren, wurden Druckmessungen
an der Turbomolekularpumpe 11 mit zwei unterschiedlichen Vorbedingungen durchgeführt.
Die Ergebnisse der Druckmessungen sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Bei den Kurven
von Fig. 2 wurde der Rotor 17 der Turbomolekularpumpe 11 zuvor nicht erwärmt bzw.
ausgeheizt, während bei den Kurven von Fig. 3 zuvor das erfindungsgemäße Verfahren
zum Erwärmen und Ausheizen des Rotors 17 verwendet wurde.
[0032] Ferner wurde zu Testzwecken sowohl bei den Druckmessungen von Fig. 2 als auch bei
denjenigen von Fig. 3 derart ein Gas im Bereich den Auslasses 12 der
[0033] Turbomolekularpumpe 11 eingelassen, dass am Auslass 12 jeweils ungefähr der gleiche
Druck vorlag, wie dies die oberen Kurven 31 und 41 in Fig. 2 bzw. 3 zeigen. Der erhöhte
Druck aufgrund des zusätzlichen Gases führte zu einer erhöhten Gasreibung im Rotor
17 und dadurch zu dessen Erwärmung, wodurch wiederum ein Ausgasen des Rotors 17 ausgelöst
wurde.
[0034] In Fig. 2 und 3 ist der Druck an verschiedenen Positionen einer Vakuumanlage, wie
sie beispielsweise schematisch in Fig. 1 veranschaulicht ist, über der Zeit dargestellt.
Die Druckmessung erfolgte jeweils am Auslass 12 der Turbomolekularpumpe 11, d.h. im
Vorvakuumbereich (Kurven 31 und 41), am Port H5 (vgl. Fig. 1, Kurve 42 in Fig. 3),
am Port H3 (Kurven 33 und 43), am Port H1 (Kurven 35 und 45) sowie am Einlass der
Turbomolekularpumpe 11, d.h. im Ultrahochvakuumbereich (Kurven 37, 39, 47 und 49).
Zur Verbesserung der Messsicherheit wurde die Druckmessung im Ultrahochvakuumbereich
an zwei unterschiedlichen Positionen im Bereich des Einlasses der Turbomolekularpumpe
11 durchgeführt.
[0035] Sowohl bei der Druckmessung von Fig. 2 als auch bei der Druckmessung von Fig. 3 wurde
der Druck im Vorvakuumbereich der Anordnung im Vergleich zum Normalbetrieb durch Einlassen
eines Gases mittels des Ports H5 auf etwa 3 mbar erhöht (vgl. die Kurven 31 bzw. 41
in Fig. 2 bzw. 3). Dadurch trat ein Druckanstieg an den Ports H3 und H1 sowie auch
im Ultrahochvakuumbereich am Einlass der Turbomolekularpumpe 11 auf. Der Druckanstieg
ist am deutlichsten in Fig. 2 im zeitlichen Verlauf der Kurven 31, 33 und 35 zu erkennen.
[0036] Wie ferner in Fig. 2 zu erkennen ist, stieg der Druck im Ultrahochvakuumbereich der
Anordnung aufgrund des Ausgasens des zuvor nicht ausgeheizten Rotors 17 von etwa 10
-10 mbar auf nahezu 10
-9 mbar an, d.h. um etwa eine Größenordnung. Ferner war ein Betrieb über mehrere Stunden
mit zusätzlicher Gaslast erforderlich, bis der Druck im Ultrahochvakuumbereich der
Anordnung nicht mehr anstieg und ein Sättigungsdruck erreicht wurde. Außerdem war
sogar nach mehreren Stunden des Betriebs mit zusätzlicher Gaslast kein erneuter Abfall
des Drucks zu beobachten, welcher auf eine Verringerung des Ausgasens des Rotors 17
hingedeutet hätte.
[0037] Wenn der Rotor 17 der Turbomolekularpumpe 11 jedoch zuvor mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens erwärmt und ausgeheizt wurde (siehe Fig. 3), trat zwar im Betrieb mit zusätzlicher
Gaslast zunächst ebenfalls ein Druckanstieg im Ultrahochvakuumbereich der Anordnung
auf, der jedoch nach erheblich kürzerer Zeit einen Sättigungswert erreichte, welcher
noch dazu deutlich unterhalb von 10
-10 mbar lag (vgl. die Kurven 47 und 49 in Fig. 3). Selbst mit einer zusätzlichen Gaslast
im Vorvakuumbereich der Anordnung lag der Druck im Rezipienten somit immer noch im
gewünschten Ultrahochvakuumbereich. Dabei resultiert ein vergleichsweise geringer
Druckanstieg in den Kurven 47 und 49 vor allem aus einer unvermeidlichen Rückströmung
des zusätzlich eingelassenen Gases in Richtung des Einlasses der Turbomolekularpumpe
11, d.h. in den Ultrahochvakuumbereich hinein, und weniger aus einem Ausgasen des
Rotors 17.
[0038] Das Testergebnis von Fig. 3 zeigt somit, dass der Rotor 17 mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens effizient erwärmt und ausgeheizt wurde und der Druckanstieg im Ultrahochvakuumbereich
trotz zusätzlicher Gaslast im Vorvakuumbereich um mindestens eine Größenordnung geringer
war als ohne vorheriges Ausheizen des Rotors 17. Mit anderen Worten zeigen die Kurven
47 und 49 von Fig. 3, dass der Rotor 17 zuvor durch das erfindungsgemäße Verfahren
ausreichend ausgasen konnte, so dass selbst mit zusätzlicher Gaslast und daraus resultierender
zusätzlicher Erwärmung des Rotors 17 im Vergleich zu den Kurven 37 und 39 von Fig.
2 nur ein geringer Druckanstieg im Ultrahochvakuumbereich auftrat. Das erfolgreiche
Ausheizen des Rotors 17 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch daran zu
erkennen, dass der Druckanstieg in den Kurven 47 und 49 von Fig. 3 schon nach kurzer
Zeit den Sättigungswert unterhalb von 10
-10 mbar erreichte.
Bezugszeichenliste
[0039]
- 11
- Turbomolekularpumpe
- 12
- Auslass
- 13
- Turbomolekularpumpstufe
- 15
- Holweckpumpstufe
- 17
- Rotor
- 19
- Elektromotor
- 21
- Steuereinrichtung
- 23
- Verbindungsleitungen
- 25
- Vakuumleitung
- 27
- Vorvakuumpumpe
- 28
- Temperatursensor
- 29
- Vorrichtung zur Erzeugung eines externen Magnetfelds
- H1
- Port im Bereich des Pumpeneinlasses
- H3
- Port im mittleren Bereich der Turbomolekularpumpstufe
- H5
- Port im Bereich der Holweckpumpstufe
- 31,41
- Vorvakuumdruck
- 42
- Druck am Port H5
- 33, 43
- Druck am Port H3
- 35,45
- Druck am Port H1
- 37, 47, 39, 49
- Druck im Ultrahochvakuumbereich
1. Verfahren zum Erwärmen eines Rotors (17) einer Vakuumpumpe (11), insbesondere einer
Turbomolekularpumpe (11), welche einen mittels eines Elektromotors (19) antreibbaren
Rotor (17) aufweist, dessen Temperatur während einer ersten Betriebsphase der Vakuumpumpe
(11) im Bereich einer Umgebungstemperatur liegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
während einer zweiten Betriebsphase Wirbelströme innerhalb des Rotors (17) erzeugt
werden, die eine Erwärmung des Rotors (17) auf eine gewünschte Temperatur oberhalb
der Umgebungstemperatur bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirbelströme durch eine Effizienzreduzierung des Elektromotors (19) erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
die Wirbelströme durch eine Veränderung der Stromzufuhr zu dem Elektromotor (19) erzeugt
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirbelströme durch eine Veränderung, insbesondere Verschiebung, einer Kommutierung
für einen Stator des Elektromotors (19) erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirbelströme durch ein externes Magnetfeld erzeugt werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Temperatur des Rotors (17) mittels eines Temperatursensors (28) gemessen und für
eine vorbestimmte Zeitspanne auf der gewünschten Temperatur gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die gewünschte Temperatur eine Temperatur ist, bei welcher ein Ausgasen des Rotors
(17) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die gewünschte Temperatur in einem Bereich zwischen 90°C und 120°C liegt.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Erzeugen der Wirbelströme zum Erwärmen des Rotors (17) beendet wird, wenn ein
vorbestimmter Druck an einem Einlass der Vakuumpumpe (11) unterschritten wird.
10. Vakuumpumpe (11), insbesondere Turbomolekularpumpe (11), mit:
einem Rotor (17),
einem Elektromotor (19) zum Antreiben des Rotors (17) und
einer Steuereinrichtung (21) für den Elektromotor (19), welche dazu ausgebildet ist,
ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Verfahren zum Erwärmen eines Rotors (17) einer Vakuumpumpe (11), insbesondere einer
Turbomolekularpumpe (11), welche einen mittels eines Elektromotors (19) antreibbaren
Rotor (17) aufweist, dessen Temperatur während einer ersten Betriebsphase der Vakuumpumpe
(11) im Bereich einer Umgebungstemperatur liegt,
wobei während einer zweiten Betriebsphase Wirbelströme innerhalb des Rotors (17) erzeugt
werden, die eine Erwärmung des Rotors (17) auf eine gewünschte Temperatur oberhalb
der Umgebungstemperatur bewirken,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirbelströme durch eine Effizienzreduzierung des Elektromotors (19) erzeugt werden.
2. Verfahren zum Erwärmen eines Rotors (17) einer Vakuumpumpe (11), insbesondere einer
Turbomolekularpumpe (11), welche einen mittels eines Elektromotors (19) antreibbaren
Rotor (17) aufweist, dessen Temperatur während einer ersten Betriebsphase der Vakuumpumpe
(11) im Bereich einer Umgebungstemperatur liegt,
wobei während einer zweiten Betriebsphase Wirbelströme innerhalb des Rotors (17) erzeugt
werden, die eine Erwärmung des Rotors (17) auf eine gewünschte Temperatur oberhalb
der Umgebungstemperatur bewirken,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirbelströme durch eine Veränderung der Stromzufuhr zu dem Elektromotor (19) erzeugt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirbelströme durch eine Veränderung, insbesondere Verschiebung, einer Kommutierung
für einen Stator des Elektromotors (19) erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirbelströme durch ein externes Magnetfeld erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Temperatur des Rotors (17) mittels eines Temperatursensors (28) gemessen und für
eine vorbestimmte Zeitspanne auf der gewünschten Temperatur gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die gewünschte Temperatur eine Temperatur ist, bei welcher ein Ausgasen des Rotors
(17) erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die gewünschte Temperatur in einem Bereich zwischen 90°C und 120°C liegt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Erzeugen der Wirbelströme zum Erwärmen des Rotors (17) beendet wird, wenn ein
vorbestimmter Druck an einem Einlass der Vakuumpumpe (11) unterschritten wird.
9. Vakuumpumpe (11), insbesondere Turbomolekularpumpe (11), mit:
einem Rotor (17),
einem Elektromotor (19) zum Antreiben des Rotors (17) und
einer Steuereinrichtung (21) für den Elektromotor (19), welche dazu ausgebildet ist,
ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.