隔膜真空泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及隔膜真空泵，隔膜真空泵具有至少一個隔膜泵級，具有至少一個入口閥，所述入口閥用于傳輸將要傳輸?shù)墓に嚉怏w，并且與所述隔膜泵級相連，以及具有至少一個用于供應平衡氣的氣鎮(zhèn)閥，在所述工藝氣體的流動方向上，流過所述氣鎮(zhèn)閥的平衡氣的流動路徑通向所述入口閥后面的工藝氣體的流動路徑。
【專利說明】隔膜真空泵
[0001]本發(fā)明涉及具有至少一個隔膜泵級(Membranpumpstufe)的隔膜真空泵。
[0002]隔膜真空泵適合于將氣體容積抽真空，在應用上，能夠直接連接于將要抽真空的容積，或者能夠作為另一真空泵的低真空泵，該另一真空泵在流動方向上連接于隔膜真空泵的上游，例如，對于渦輪分子泵。為了提供所需的性能特性，隔膜真空泵可以包括一個或者多個隔膜泵級，該隔膜泵級能夠前后彼此相連或者在流動的方向上彼此平行，因此隔膜泵級能夠串行地或者并行地抽取。
[0003]在已知的隔膜真空泵中，真空泵的泵空間(吸入空間)內的水蒸氣的凝結是有問題的，因為泵空間內出現(xiàn)的凝結對真空泵的功能安全是有害的，并且會減少泵的使用壽命。
[0004]為了減少液體的凝結對隔膜真空泵的功能安全和使用壽命的影響，可以使用氣鎮(zhèn)裝置將平衡氣(Ballastgas)導入到真空泵的泵空間中。就這點來說，平衡氣用于阻止凝聚的形成，并且能夠去除泵空間內已有的凝聚。通過已知的氣鎮(zhèn)裝置，凝聚的形成能夠被阻止，但是不能每時每處被可靠地阻止，且能夠被供應的平衡氣的量也是有限的。進一步地，使用已知的氣鎮(zhèn)裝置，通過使用真空泵最終能夠達到的真空壓強會增加。
[0005]此外，已知的氣鎮(zhèn)裝置大體上會增加真空泵所需的建造空間，并且不能夠實現(xiàn)平衡氣供應的自動的實時控制。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述缺點的隔膜真空泵。其中，特別的，在不需要降低真空泵的泵性能的情況下，凝聚的形成能夠完全地、可靠地、實時地被阻止。
[0007]通過具有權利要求1的特征的隔膜真空泵來實現(xiàn)上述目標。
[0008]該隔膜真空泵包括至少一個隔膜泵級、至少一個入口閥以及至少一個氣鎮(zhèn)閥。該入口閥用于使將要輸送的工藝氣體連通隔膜泵級，該氣鎮(zhèn)閥用于供應平衡氣。通過氣鎮(zhèn)閥的平衡氣的流動路徑，在工藝氣體的流動方向上，通向入口閥之后的工藝氣體的流動路徑。
[0009]因為在工藝氣體的流動方向上，平衡氣的路徑通向入口閥之后的工藝氣體的流動路徑，入口閥阻止平衡氣在與工藝氣體流進隔膜真空泵的泵入口的相反的方向上流動，由此增加了泵最終所能夠達到的真空壓強。同時，平衡氣能夠到達隔膜真空泵的總的泵空間，因此能夠完全地吹掃泵空間，從而有效地防止每處凝聚的形成。在供應大量的平衡氣時，能夠避免降低泵的性能，特別是避免降低最終可達到的壓強，這能夠可靠、完全地阻止凝聚的形成。
[0010]本發(fā)明有利的實施例在從屬權利要求、說明書和附圖中詳細記載。
[0011]根據(jù)有利的實施例，平衡氣的流動路徑通向直接位于入口閥之后的工藝氣體的流動路徑。由此保證真空泵的總的泵空間被供應的平衡氣吹掃，從而能夠在泵空間的每處避免凝聚的形成。
[0012]平衡氣的流動路徑能夠通向工藝氣體的流動路徑，例如，在入口閥和隔膜泵級的吸入空間之間的連接區(qū)域或連接通道位置，因此，該區(qū)域也能通過平衡氣來吹掃。隔膜泵級的吸入空間可通過已知的靜止的頭罩和移動的隔膜來界定。位于入口閥和吸入空間之間的連接區(qū)域和連接通道，在這種情況下，能夠完全地或者部分地被頭罩界定。
[0013]平衡氣的流動路徑也能在工藝氣體連接通道的旁邊直接通向吸入空間，或者平衡氣的流動路徑和工藝氣體的流動路徑能夠在吸入空間的公共開口處匯合。
[0014]工藝氣體的流動路徑能夠通過平衡氣通道，該平衡氣通道優(yōu)選地為至少部分地，特別是全部地被隔膜泵級的頭罩界定。
[0015]該閥優(yōu)選地為電子致動的閥。根據(jù)有利的實施例，氣鎮(zhèn)閥為電磁閥。該閥能夠在小的建造空間內實現(xiàn)，并且能夠通過電子控制，從而能夠自動致動該閥。
[0016]優(yōu)選地提供控制裝置，特別是數(shù)字控制裝置，該控制裝置可操作地連接于氣鎮(zhèn)閥，通過該控制裝置能夠控制氣鎮(zhèn)閥，特別地為電子致動，例如，實現(xiàn)對閥致動的時間控制。氣鎮(zhèn)閥優(yōu)選為自動控制的，因此，氣鎮(zhèn)閥的致動發(fā)生在預先設定的真空泵的泵操作中，例如為了避免所有時間內的凝聚的形成。例如，在預設的吹掃周期內，通過平衡氣吹掃泵空間，該過程是自動完成的，并且始于真空泵的泵周期的開始。吹掃周期之后是運行周期，在運行周期中，不再提供平衡氣。
[0017]可以根據(jù)測量的信號調整控制裝置，以致動氣鎮(zhèn)閥，該信號是真空泵的傳感器和/或外置的傳感器提供的，該信號依賴于測量參數(shù)，測量參數(shù)涉及真空泵的操作或者涉及將要產生的真空中的執(zhí)行的進程。
[0018]控制單元是可編程的，因此，用戶可以單獨地預設氣鎮(zhèn)閥所需的自動致動，例如，以可設置的吹掃周期的形式。
[0019]除了第一隔膜泵級，真空泵可包含至少一個另一隔膜泵級。根據(jù)有利的實施例，該另一隔膜泵級連接于工藝氣體流動方向的下游，因此，平衡氣首先通過第一泵級，然后通過連接于下游的另一泵級。在本實施例中，由于真空泵的抽取，供應到第一隔膜泵級的吸入空間的平衡氣自動地到達連接于下游的另一泵級，因此，兩個泵級都被吹掃，從而能夠防止凝聚的形成。
[0020]隔膜泵級還可包括多于兩個隔膜級，尤其為3個，4個或者總和多于4個隔膜級。優(yōu)選地，在這種情況中，氣鎮(zhèn)閥與泵級相關聯(lián)，從工藝氣體的流動方向看，泵級設置在隔膜真空泵的開始處，工藝氣體從隔膜真空泵的泵入口進入而不干擾另一泵級。另一隔膜泵級能夠連接在工藝氣體流動方向上的與氣鎮(zhèn)閥相關聯(lián)的泵級的下游，因此，供應到第一泵級的平衡氣還到達另一泵級，并在真空泵的操作過程中吹掃泵級。
[0021]通過氣鎮(zhèn)閥供應到泵的平衡氣的氣體量取決于氣鎮(zhèn)閥的導流能力。因此，具有對應的導流能力的氣鎮(zhèn)閥能夠容易地實現(xiàn)期望的氣流量。為了達到期望的流量，可以省略額外的真空泵的擋板。
[0022]根據(jù)有利的實施例，氣鎮(zhèn)閥具有可以調節(jié)的導流能力。在這種情況中，通過將導流能力設為預期的值，可以設定供應到泵的平衡氣的流量。
[0023]由于在工藝氣體的流動方向上，在入口閥之后引入平衡氣，可以進行具有高平衡氣量的操作，該操作確保了可靠地吹掃總的泵空間，而不需要降低泵的性能。例如，在沒有任何其它氣體負載，隔膜真空泵的泵吸氣口處的可達到的最終壓強時，可以設置通過氣鎮(zhèn)閥供應的平衡氣的流量，使其占據(jù)了多于10%，優(yōu)選地多于20%，特別優(yōu)選地多于30%的真空泵的吸入能力。
[0024]優(yōu)選地，原則上，如果氣鎮(zhèn)閥具有至少兩個開關位置，在氣鎮(zhèn)閥的一個開關位置，將平衡氣供應到真空泵的泵空間，在另一開關位置，該氣鎮(zhèn)閥形成泵空間的氣密封閉。
[0025]氣鎮(zhèn)閥優(yōu)選地為二位三通閥。本實施例優(yōu)選地氣鎮(zhèn)閥具有兩個入口以及一個出口，該出口可選擇地連接于兩個入口中的一個，該連接為通過切換氣鎮(zhèn)閥以導氣的方式進行。氣鎮(zhèn)閥的出口優(yōu)選地以導氣的方式連接于泵的泵空間，與此同時，將平衡氣供應到其中的一個入口，而另一入口優(yōu)選地通過氣密的方式密封。在其中一個開關位置，氣鎮(zhèn)因此被供應到泵空間，然而，在另一開關位置，氣鎮(zhèn)閥形成泵空間的氣密封閉。
[0026]可以設置隔膜泵級的入口閥和/或隔膜泵級的出口閥，使得在工藝氣體預期的流動方向上，只通過氣體，并且能夠阻止氣體回流。隔膜泵級的入口閥和/或出口閥能夠，例如，設置為氣流控制閥，例如設置為氣流控制翼型閥。通過在流動方向上供應入口閥之后的平衡氣，能夠避免與工藝氣體流動相反的平衡氣的回流。
[0027]根據(jù)本發(fā)明有利的實施例，過濾器特別是精濾過濾器被用來過濾工藝氣體。在平衡氣的流動方向上，過濾器優(yōu)選地設置在進入工藝氣體的流動路徑的平衡氣的流動路徑的開口之前。在平衡氣的流動方向上，過濾器可以設置在氣鎮(zhèn)閥之前。因此，氣鎮(zhèn)閥和真空泵的泵空間能夠不受外來污染物的影響。
[0028]本發(fā)明的另一實施例提供真空泵的驅動單元和氣鎮(zhèn)閥，它們可以通過相同的電壓來致動，例如，24V電壓。據(jù)此，可以使用普通的電源單元來提供電力給驅動單元和氣鎮(zhèn)閥。從而能夠減少制造真空泵的工作量。
[0029]本發(fā)明的另一目的是提供一泵裝置，該泵裝置包括至少一個本發(fā)明所描述的隔膜真空泵，以及另一真空泵，該另一真空泵以導氣的方式串聯(lián)連接隔膜真空泵，并且位于隔膜真空泵的上游。例如，該另一真空泵可以為渦輪分子泵、單級或多級羅茨泵、旋片泵、渦旋栗、爪栗、螺旋栗、旋轉活塞栗、或尚子吸氣栗。
[0030]隔膜泵優(yōu)選地為連接于上游的另一真空泵的前級泵。通過氣鎮(zhèn)閥阻止隔膜真空泵內的凝聚，因此，不需要增加壓強即可增加操作的安全、可靠性和隔膜真空泵的使用壽命。增加壓強是通過隔膜真空泵提供給另一真空泵的。
[0031]下面通過參考優(yōu)選的實施例和附圖來描述本發(fā)明。其中:
[0032]圖1本發(fā)明一實施例的隔膜真空泵的剖視圖。
[0033]圖1所示的隔膜真空泵包括第一隔膜泵級12和第二隔膜泵級14，在氣流方向上，第一隔膜泵級12和第二隔膜泵級14前后彼此相連，并且它們串聯(lián)地泵動。第一泵級12包括入口 18，入口 18同時也形成泵的泵入口。用于傳輸將要傳輸?shù)墓に嚉怏w的供給管線60連接于入口 18。例如，供給管線60能夠連接隔膜真空泵到渦輪分子泵的出口側，渦輪分子泵連接于上游。因此，隔膜真空泵能夠作為渦輪分子泵的前級泵。
[0034]形成于泵的外殼16內的入口通道24從入口 18導向到泵級12的入口閥20。入口閥20設置為氣流控制閥，其具有閥板64，并且只允許圖1中箭頭56標出的工藝氣體流動方向上的氣流。入口閥20優(yōu)選地設置于界定入口通道24的外殼16的外殼罩和界定泵級12的吸入空間30的外殼16的頭罩之間，為了簡化，入口閥20在圖1中不作為分離的部分出現(xiàn)。
[0035]連接通道26以導氣的方式將入口閥20的出口側連接于泵級12的吸入空間30。連接通道26設置在入口閥20的出口側，并且延伸通過頭罩。吸入空間30通過頭罩和隔膜32來界定，隔膜32通過位于旋轉驅動的曲軸35處的連接桿34來支撐。
[0036]圖1所示的泵還包括氣鎮(zhèn)閥22，氣鎮(zhèn)閥22通過供給管線62供應平衡氣。氣鎮(zhèn)閥22為二位三通閥，并包括兩個入口和一個出口。氣鎮(zhèn)閥22的出口以導氣的方式連接于平衡氣通道28。平衡氣通道28通過泵級12的頭罩來界定，并且通向連接通道26。
[0037]氣鎮(zhèn)閥22的一個入口連接于平衡氣供給管線62，因此，供給管線62在氣鎮(zhèn)閥22的相應的開關位置處互聯(lián)，平衡氣沿箭頭58導向平衡氣通道28，并在該處通過連接通道26導向吸入空間30。氣鎮(zhèn)閥22的另一入口以氣密的方式密封，因此，氣鎮(zhèn)閥22在圖1所示的相應的開關處形成泵空間的氣密封閉。
[0038]氣鎮(zhèn)閥22為電磁閥，并且優(yōu)選地連接到電子控制單元，電子控制單元在圖1中未示，并且自動控制氣鎮(zhèn)閥22。圖1中所示的氣鎮(zhèn)閥22在單獨的平衡氣供給管線62之內。實際上，氣鎮(zhèn)閥22可以固定地連接到隔膜真空泵的外殼16，特別地，連接到外殼蓋，或者連接到第一泵級12的頭罩，特別地，氣鎮(zhèn)閥22集成到外殼16中。例如，氣鎮(zhèn)閥22能夠在平衡氣通道28的入口處直接連接到外殼16，和/或氣鎮(zhèn)閥22能被全部地或者部分地設置在氣鎮(zhèn)通道28內。
[0039]泵級12進一步包括氣流控制的出口閥36，出口閥36通過設置在頭罩上的連接通道以導氣的方式連接于吸入空間30。出口閥36僅用于在流56離開吸入空間30的方向上輸送氣體。出口閥36在出口側連接于泵級12的出口 38。
[0040]連接管線40連接第一泵級12的出口 38到第二泵級14的入口 42，因此，泵級12、14在流56的方向上前后相連，并且彼此串聯(lián)抽取。原則上，兩個泵級也可并聯(lián)連接，因此，它們能夠相互并聯(lián)抽取。為此，也可能連接兩個泵的各自的入口到真空泵的泵入口，以及連接兩個泵級的各自的出口到真空泵的泵出口。
[0041]第二泵級14與第一泵級12的設置大致的相同。氣流控制入口閥44具有閥板68，閥板68連接入口 42到第二泵級14的吸入空間46。氣流控制入口閥44緊隨第二泵級14的入口 42設置。如上關于第一泵級12的描述，通過外殼16的頭罩以及隔膜48界定吸入空間44。外殼16的頭罩在圖1中未作為分離部分示出。通過連接桿50將隔膜48連接到轉動驅動曲軸35。第二泵級14包括出口閥52，出口閥52具有閥板70，通過閥板70能夠將吸入空間46排出的氣體供應到第二泵級的14的出口 54，該出口同時形成隔膜真空泵的泵出口。
[0042]圖1所示的真空泵的操作的描述如下:
[0043]在真空泵的操作中，曲軸35是被旋轉地驅動的，因此，連接桿34、50連同固定于兩個泵級12、14上的連接桿上的隔膜32、48周期性地上下移動，一個周期包括每個泵級12、14的吸入期，其中，將要傳輸?shù)臍怏w通過各自的入口閥20、44吸入空間30、46，隨后是排出期，其中，將要傳輸?shù)臍怏w通過各自的出口閥36、52排出吸入空間30、46，并且經由其抽取。在串聯(lián)的抽取操作中，將要傳輸?shù)臍怏w被施加到入口 18，并且通過第一泵，在箭頭56的方向上被首先抽取，隨后通過第二泵級，將該氣體抽取到出口 54，該過程是通過連接管線40實現(xiàn)的。
[0044]在泵循環(huán)的最后時期，氣鎮(zhèn)閥22分別位于圖1所示的開關位置。在氣鎮(zhèn)閥22的該位置，氣鎮(zhèn)閥22形成泵空間的氣密封閉，因此，沒有平衡氣進入泵空間。
[0045]為了避免在真空泵的泵空間中形成凝聚，以及去除任何出現(xiàn)的凝聚，周期性地進行吹掃周期，特別是在泵的每個泵周期的開始，在吹掃周期中，氣鎮(zhèn)閥位于第二開關位置。
[0046]在氣鎮(zhèn)閥22的第二開關位置，平衡氣的供給管線62是貫穿的，因此，泵級12、14通過平衡氣通道28傳輸平衡氣到隔膜真空泵的泵空間，除此之外，施加將要傳輸?shù)臍怏w到入口 18。平衡氣的流動路徑通向連接通道26的區(qū)域，并隨后在工藝氣體的流動方向上，通向入口閥20后面的工藝氣體的流動路徑。設置在入口閥12、14之后的泵級12、14的總的泵空間隨后被平衡氣吹掃，因此能夠有效地避免每處的凝聚的形成。
[0047]附圖標記列表
[0048]12，14 泵級
[0049]16 外殼
[0050]18 入口
[0051]20 入口閥
[0052]22 氣鎮(zhèn)閥
[0053]24 入口通道
[0054]26連接通道
[0055]28 平衡氣通道
[0056]30 吸入空間
[0057]32 隔膜
[0058]34連接桿
[0059]35 曲軸
[0060]36 出口閥
[0061]38 出口
[0062]40連接管線
[0063]42 入口
[0064]44 入口閥
[0065]46 吸入空間
[0066]48 隔膜
[0067]50 連接桿
[0068]52 出口閥
[0069]54 出口
[0070]56，58 箭頭
[0071]60工藝氣體供給管線
[0072]62平衡氣供給管線
[0073]64，66，68，70 閥板
【權利要求】
1.一種隔膜真空泵，具有至少一個隔膜泵級(12)，具有與所述隔膜泵級(12)相連的至少一個入口閥(20)，所述入口閥(20)用于傳輸將要傳輸?shù)墓に嚉怏w，以及具有至少一個用于供應平衡氣的氣鎮(zhèn)閥(22)，其特征在于，在所述工藝氣體的流動方向上，流過所述氣鎮(zhèn)閥(22)的平衡氣的流動路徑通向所述入口閥(20)后面的工藝氣體的流動路徑。
2.如權利要求1所述的隔膜真空泵，其特征在于，所述平衡氣的流動路徑通向直接位于所述入口閥(20)后面的所述工藝氣體的流動路徑。
3.如權利要求1或2所述的隔膜真空泵，其特征在于，所述氣鎮(zhèn)閥(22)為電磁閥。
4.如上述任一項權利要求所述的隔膜真空泵，其特征在于，還包括控制裝置，所述控制裝置可操作地連接于所述氣鎮(zhèn)閥(22)，通過所述控制裝置能夠控制所述氣鎮(zhèn)閥(22)的致動。
5.如上述任一項權利要求所述的隔膜真空泵，其特征在于，除了具有一個隔膜泵級(12)外，還具有至少一個另一隔膜泵級(14)，在所述工藝氣體的流動方向上，所述另一隔膜泵級(14)優(yōu)選地連接于所述隔膜泵級(12)的下游。
6.如上述任一項權利要求所述的隔膜真空泵，其特征在于，所述氣鎮(zhèn)閥(22)具有可調節(jié)的連接性。
7.如上述任一項權利要求所述的隔膜真空泵，其特征在于，所述氣鎮(zhèn)閥(22)為二位三通閥。
8.如上述任一項權利要求所述的隔膜真空泵，其特征在于，還包括用于過濾所述平衡氣的過濾器，在所述平衡氣的流動方向上，所述過濾器優(yōu)選地位于通向所述工藝氣體流動路徑的所述平衡氣流動路徑的開口處之前。
9.如上述任一項權利要求所述的隔膜真空泵，其特征在于，真空泵的驅動單元和所述氣鎮(zhèn)閥(22)能夠使用相同的電壓來致動；和/或 還具有普通的電源單元，用于向所述驅動單元和所述氣鎮(zhèn)閥(22)供電。
10.一種泵裝置，具有至少一個如上述任一項權利要求所述的隔膜真空泵，且具有另一真空泵，所述另一真空泵以導氣的方式串聯(lián)地連接于所述隔膜真空泵的上游，其特征在于，所述另一隔膜真空泵優(yōu)選地為渦輪分子泵、單級或多級羅茨泵、旋轉葉片泵、渦旋泵、爪泵、螺旋泵、旋轉活塞泵或離子吸氣泵。
【文檔編號】F04B45/04GK104279147SQ201410321520
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權日:2013年7月5日
【發(fā)明者】索斯藤·布格格拉夫, 于爾根·維斯納 申請人:普發(fā)真空有限公司