操作真空系统的方法与流程

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1.真空技术在不同技术中广泛地普及，并且可用于多种应用。通常在这些应用中，真空系统连接到待抽空的真空室。其中，通常需要通过真空系统使真空室中的压力低于给定的设定点。

背景技术：

2.真空系统通常包括真空泵。然而，众所周知，真空系统包括两个真空泵，其中第一真空泵被配置成实现低压或高真空。第一真空泵与第二真空泵或前级泵一起工作。前级泵被配置成提供高质量流量并且能够实现低真空（粗真空，coarse vacuum）。在真空室的抽空时，通常首先前级泵将真空室抽真空到一定的真空，即，降到一定的压力。然后第一真空泵开始产生等于或低于给定设定点的必要低压。通常，两个真空泵以最大速度恒定地操作，从而提供其最高可能的体积流量。因此，一方面，由于所提供的泵性能，保证了真空室的快速抽空，同时真空室内的压力可以保持在设定点以下。然而，由于这种配置，出现真空系统的高功率消耗。
3.此外，可变速度驱动泵(vsd)是已知的，其涉及具有可调旋转速度的真空泵，以便控制真空泵的性能。其中vsd的性能可以被控制在最大性能和最小性能之间。

技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种真空系统和用于操作这种真空系统的方法，其可以以能量有效的方式操作以保持真空室中的真空。
5.本问题的解决方案通过根据权利要求1的操作真空系统的方法以及根据权利要求11的真空系统来提供。
6.根据本发明，真空系统至少包括第一真空泵和第二真空泵，其中第一真空泵和第二真空泵可连接到真空室以保持设定压力。其中，第一真空泵是可变速度驱动泵(vsd)。其中，第一真空泵和第二真空泵串联连接。其中，第一真空泵的入口可连接到真空室，其中，第一真空泵的出口连接到第二真空泵的入口。第二真空泵的出口可以连接到大气或另一前级泵。第一真空泵的最大泵送速率是第二真空泵的最大泵送速率的1.25倍至4倍。
7.根据本发明的优选如上所述操作真空系统的方法包括控制第一真空泵的性能的步骤，其中第一真空泵的性能被控制为等于或高于第二真空泵的性能，同时保持真空室中的设定压力。其中，第一真空泵被定义为直接连接到真空室的真空泵。此外，性能可以定义为通过相应真空泵的实际质量流量与通过相应真空泵的最大质量流量之间的比率。替代地，性能可以定义为真空泵的体积流量或相对体积流量，即，相应真空泵的实际体积流量与最大体积流量之间的比率。替代地，性能可以定义为相应真空泵的实际旋转速度与相应真空泵的最大旋转速度之间的比率。
8.已经注意到，真空泵的功率消耗与旋转速度和入口压力有关。因此，对于设定的入口压力，通过降低真空泵的旋转速度，可以降低真空泵的功率消耗。此外，本发明已经注意
到，前级泵，即第二真空泵，通常是这种真空系统中最大的能量消耗者。这是因为第二真空泵通常被配置成能够快速抽空真空室，从而导致通过第二真空泵的高质量流量。然而，通过本发明，第一真空泵被控制为以比第二真空泵高的性能操作，同时由于第一真空泵和第二真空泵的组合作用，真空室中的压力被保持为等于或低于设定压力。因此，第二真空泵的入口压力增加，同时降低第二真空泵的旋转速度，导致第二真空泵的功率消耗降低。根据本发明，在假定保持设定压力的情况下，第二真空泵的入口压力被最大化，同时第二真空泵的旋转速度被最小化，以实现本发明的最小化功率消耗而不使真空泵中的任一者过载的效果。
9.特别地，第一真空泵是罗茨泵、分子牵引泵（molecular drag pump）或涡轮分子泵。
10.特别地，第二真空泵是螺旋泵、涡旋泵、旋转叶片泵、爪式泵等。
11.特别地，第二真空泵是vsd，其中第二真空泵的性能被控制成在保持设定压力的同时降低。因此，如果控制第一真空泵以增加性能，则通常这将导致压力室内的压力降低。然而，为了进一步降低真空系统的能量消耗，可以控制第二真空泵以降低其性能，同时保持设定压力并补偿第一真空泵的性能的增加。
12.特别地，第一真空泵和/或第二真空泵包括优选地并联连接的多于一个真空泵。因此，第一真空泵和/或第二真空泵被构建为一起作用的一个或多个真空泵。并联连接的每个真空泵包括公共入口和公共出口。其中，第一真空泵的真空泵中的至少一者或第二真空泵的真空泵中的至少一者被构建为vsd。因此，例如，如果第一真空泵包括两个真空泵，则这两个真空泵中的一者可以总是以最大性能操作，而第一真空泵的另一者真空泵可以根据上述方法操作。这也同样适用于第二真空泵。当然，可以以相同的方式控制第一真空泵的所有真空泵和/或第二真空泵的所有真空泵。
13.特别地，在保持设定压力的同时，第一真空泵的性能被最大化并且第二真空泵的性能被最小化。如果真空室被抽空并且真空系统处于保持真空室的设定压力的操作状态，则第一真空泵以最大性能操作，而第二真空泵以最小性能操作。因此，可以大大降低第二真空泵的功率消耗，从而降低真空系统的总能量消耗。
14.特别地，如果真空室中的压力高于设定压力，则第一真空泵以最大性能操作，并且优选地，第二真空泵根据压力操作。因此，操作第二真空泵以满足应用的要求，以便在真空室中足够快地实现低于设定压力的期望真空。
15.特别地，如果真空室中的压力等于或低于设定压力，则第二真空泵以最小性能操作。因此，可以最小化真空系统的能量消耗。优选地，真空泵然后根据真空室内的压力来操作。因此，如果真空室中的压力等于或低于设定压力，则根据真空室中的压力操作第一真空泵，以满足应用要求并保持真空室中的期望压力。
16.特别地，第一真空泵的最大泵送速率是第二真空泵的最大泵送速率的两倍至四倍。因此，第一真空泵的最大泵送速率大于第二真空泵的最大泵送速率，从而提供真空室的足够快的抽空时间。
17.替代地，第一真空泵的最大泵送速率是第二真空泵的最大泵送速率的1.25倍至1.5倍。因此，通过第一真空泵具有与第二真空泵的最大泵送速率相当或略高于第二真空泵的最大泵送速率的最大泵送速率，可以容易地保持其中第一真空泵的性能被选择为高于第二真空泵的性能的操作状态。因此，可以实现第一真空泵总是运行的情况，从而降低第二真
空泵的功率消耗并且还降低整个真空系统的功率消耗。
18.特别地，如果第一真空泵和/或第二真空泵以低于阈值的速度运行预定时间，则第一真空泵和/或第二真空泵的性能增加至少到高于阈值。如果第一真空泵或第二真空泵以低于阈值的速度运行，则第一真空泵或第二真空泵的轴承的润滑可能变得不足。因此，可能发生第一真空泵或第二真空泵的轴承的增加的磨损或损坏。为了避免这种情况，第一真空泵或第二真空泵的速度（即性能）分别增加到阈值以上，以便确保相应真空泵的轴承的充分润滑。
19.此外，本发明涉及一种如前所述的真空系统。特别地，第一真空泵并且优选地还有第二真空泵连接到控制单元，其中控制单元适于执行如上所述的方法。
附图说明
20.在下文中，将连同附图一起描述本发明的当前实施例。
21.附图示出了：图1是根据本发明的真空系统的示意图，以及图2是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
22.根据本发明的真空系统包括真空室12，该真空室12将被抽空并保持在设定压力下。真空室12与第一真空泵16的入口14连接。第一真空室16的出口18连接到第二真空泵22的入口20。因此，第一真空泵16的出口压力等于第二真空泵22的入口压力。第二真空泵22的出口24连接到大气或另一前级泵。第一真空泵16可以被构建为一起作用的串联或并联连接的一个或多个真空泵。此外，第二真空泵22可以由串联或并联连接并一起作用的一个或多个真空泵构成。第一真空泵16连接到控制单元26。此外，第二真空泵22也连接到控制单元26。在本实施例中，控制单元26连接到真空室12内的压力计28。通过控制单元26，可以控制第一真空泵16和/或第二真空泵22的性能，即体积流量。其中，第一真空泵16被控制为总是以最高可能的性能运行，在该最高可能的性能下，真空室12内的压力被保持。如果真空室12内的压力低于设定压力，则第二真空泵的性能降低。特别地，第一真空泵16被控制为总是以比第二真空泵22更高的性能运行。因此，通过第一真空泵16的高性能，第二真空泵22的入口20处的压力增加，从而降低了第二真空泵22的能量消耗。此外，由于第二真空泵22的入口压力增加，第二真空泵22的旋转速度可以降低而不损失真空室中的真空。因此，控制第一真空泵16以通过增加的性能（即体积流量）来最大化第二真空泵22的入口压力。此外，第二真空泵22被控制为以最小旋转速度操作，以实现最小化的能量消耗，同时保持真空室中的设定压力。然而，最大入口压力受到第一真空泵16的限制。超过第一真空泵16的入口与出口之间的可允许压力差将使第一真空泵16过载。因此，优选地实现第一真空泵16，其具有大于第二真空泵的最大泵送速率的最大泵送速率。
23.图2示出了图1的真空系统的流程图。
24.在步骤s01中，系统被开启。然后，在步骤s02中，检查真空室12内的压力p1是否大于或等于设定压力pset。如果真空室12内的压力p1大于或等于设定压力pset，则在步骤s03中，控制第一真空泵16以最大性能操作。该最大值取决于入口和出口压力，因此也取决于第
二泵的速度。控制第二真空泵22以根据真空室12内的压力p1操作。
25.如果真空室12内的压力低于设定压力，则在步骤s04中检查是否已经达到停止水平，即p1等于或大于pset减去stoplevel。如果真空室12内的压力低于停止水平，则在步骤s06中，第一真空泵16和第二真空泵22都以其最小性能操作。
26.如果真空室12内的压力低于设定压力pset但高于停止水平，则在步骤s05中检查第二真空泵22是否以最小性能操作。如果第二真空泵22没有以最小性能操作，则返回到步骤s03，其中第一真空泵16被控制为以最大性能操作，而第二真空泵22被控制为根据真空室12内的压力p1操作。如果第二真空泵22以最小性能操作，则在步骤s09中，控制第一真空泵16以根据真空室12内的压力p1操作，同时控制第二真空泵22从而以最小性能操作。
27.如果两个真空泵都以其最小性能操作，则在步骤s07中，检查第一真空泵16或第二真空泵22是否以最小性能操作预定时间。如果已经达到预定时间，则在步骤s08中关闭真空系统。
28.根据真空室12内的压力的变化重复地应用上述方法。
29.因此，通过根据本发明的方法，第一真空泵通常以比第二真空泵更高的性能操作。由于这种配置，第二真空泵的入口压力被最大化。因此，降低了第二真空泵的所需功率消耗，从而降低了真空系统的总功率消耗。

技术特征：

1.一种操作真空系统的方法，所述真空系统至少包括第一真空泵和第二真空泵，其中，所述第一真空泵和所述第二真空泵能够连接至真空室以保持设定压力，其中，所述第一真空泵是可变速度驱动泵vsd，其中，所述第一真空泵和所述第二真空泵串联连接，并且所述第一真空泵的最大泵送速率是所述第二真空泵的最大泵送速率的1.25倍至4倍，所述方法包括以下步骤：控制所述第一真空泵的性能，其中，在保持所述真空室中的所述设定压力的同时，所述第一真空泵的性能被控制为等于或高于所述第二真空泵的性能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二真空泵是vsd，其中，所述第二真空泵的性能被控制为降低，同时保持所述设定压力。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一真空泵和/或所述第二真空泵包括优选地并联连接的多于一个的真空泵。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在保持所述设定压力的同时，使所述第一真空泵的性能最大化并且使所述第二真空泵的性能最小化。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述真空室中的压力高于所述设定压力，则所述第一真空泵以最大性能操作，并且优选地所述第二真空泵根据所述压力操作。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述真空室中的压力等于或低于所述设定压力，则所述第二真空泵以最小性能操作，并且优选地所述第一真空泵根据所述压力操作。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一真空泵的最大泵送速率是所述第二真空泵的最大泵送速率的2倍至4倍。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一真空泵的最大泵送速率是所述第二真空泵的最大泵送速率的1.25倍至1.5倍。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述第一真空泵或所述第二真空泵以低于阈值的性能运行预定时间，则所述第一真空泵和/或所述第二真空泵的性能被提高至少高于所述阈值。10.一种真空系统，包括能够与真空室连接的第一真空泵和第二真空泵，其中所述第一真空泵和优选地所述第二真空泵连接到控制单元，其中所述控制单元适于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

技术总结

一种操作真空系统的方法，所述真空系统包括至少第一真空泵和第二真空泵，其中所述第一真空泵和所述第二真空泵可连接到真空室以保持所述真空室内部的设定压力。第一真空泵是可变速度驱动泵，其中第一真空泵和第二真空泵串联连接。该方法包括以下步骤：控制第一真空泵的性能，并且第一真空泵的性能被控制为等于或高于第二真空泵的性能，同时保持真空室中的设定压力。定压力。定压力。