專利名稱：控制容積式真空泵的驅(qū)動電機的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制容積式真空泵的驅(qū)動電機的方法，以及一種包括驅(qū)動電機控制器的容積式真空泵。
背景技術：
容積式真空泵例如是隔膜泵，旋轉(zhuǎn)葉片泵，活塞泵或羅茨(Roots)泵，并且經(jīng)常與高真空泵結合用作前部真空泵。這些容積式真空泵的特征在于由所述泵得到的最終壓力即前部真空壓力是高度速度相關的，其中該速度在高入口壓力時較高，而在低入口壓力時較低，以便獲得最佳的吸入量。這可以通過下面的實事解釋在低入口壓力時，以相對低的速度進行抽吸空間填充，這是由于工作室中入口壓力和吸入壓力之間的較小差異。這導致低入口壓力時容積式真空泵較差的填充水平，其中僅可以通過延長入口閥的開啟時間即減速來提高填充水平。
由DE19816241C1已知一種容積式真空泵，其依賴于入口壓力值以兩個不同的速度操作，即以用于抽空目的的高速，和以達到可能的最低最終壓力的低速。在開始泵送過程和達到該最終壓力之間需要相對多的時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方法以及一種容積式真空泵，借助于它們可以更快速地達到最終壓力。
根據(jù)本發(fā)明，通過權利要求1，3和10的特征實現(xiàn)該目的。
根據(jù)本發(fā)明，如權利要求1所述的控制容積式真空泵的方法，包括下面的方法步驟存儲壓力-速度曲線，確定入口壓力值，從該曲線確定速度值，以及在該確定的速度值操作該驅(qū)動電機。
首先，存儲曲線，曲線中單個恒定的上部速度值n1與大于或等于上限壓力p1的入口壓力值p關聯(lián)，并且曲線包括小于上限壓力p1的入口壓力值p的變化范圍，其中在該變化范圍中，將不同的速度值nv與該入口壓力值p關聯(lián)。
在驅(qū)動電機的操作期間，持久地確定入口壓力值p，從曲線的入口壓力值p確定相關聯(lián)的速度n，并且以確定的速度n操作驅(qū)動電機。在上限值p1之上的高入口壓力值p，以最大恒定速度n1操作驅(qū)動電機，依靠入口壓力值p，對上限值p1之上的速度，相應的速度值nv近似連續(xù)地關聯(lián)。這樣，對每個入口壓力值來說，可以將容積式泵的有效吸入量保持在可能的最高水平。這樣，減少了開始評定和達到最終壓力之間的時間。通過使速度適于入口壓力值，減少了所需的驅(qū)動能量，并且由于較低的平均速度水平，減少了磨損。由此減少了維修和操作成本，因而提高了容積式真空泵的效率。
優(yōu)選地，該曲線包括小于或等于下限壓力p2的入口壓力值p的下部范圍，其中單個恒定的下部速度值n2與該下部范圍關聯(lián)，并且將變化范圍限制于大于下限壓力范圍p2的入口壓力值p。因此該曲線包括恒定速度的上部壓力范圍，和恒定速度的下部壓力范圍，以及在所述兩個范圍之間的非恒定速度的變化范圍。這種曲線例如對前部真空泵是必要且有用的，該前部真空泵對于抽吸動作需要給定的最小速度，由于在該最小速度之下，不能獲得抽吸量，特別地由于回流損失。例如，將其應用于油封的旋轉(zhuǎn)葉片泵。這樣，確保容積式真空泵始終在一定的速度之上操作，在該速度，即使在非常低的入口壓力也能保證抽吸功能。
根據(jù)另一獨立權利要求3，與權利要求1的方法相比，該曲線包括小于或等于下限壓力p2的入口壓力p的下部范圍，而不是上部范圍，其中單個恒定的速度n2與該下部范圍關聯(lián)。
優(yōu)選地，在變化的范圍中，遞減的速度nv與遞減的入口壓力值p關聯(lián)，即下部速度值nv與下部入口壓力值p關聯(lián)。
優(yōu)選地，上限壓力p1介于20mbar和1mbar之間，下部壓力p2介于1.0mbar和0.005mbar之間，其中上限壓力p1大于下限壓力p2。
根據(jù)優(yōu)選的方面，上部恒定的速度值n1介于2200和1000rpm之間，下部恒定的速度值n2介于300和1300rpm之間，其中上部恒定的速度值n1大于下部恒定的速度值n2。
優(yōu)選地，容積式泵是排列在高真空泵的上游的前部真空泵，入口壓力值p是該高真空壓力泵的吸入側(cè)壓力。因此入口壓力值p是由高真空泵抽空的容器中的壓力?？蛇x擇地，入口壓力值p也可以是緊接前部真空泵的入口之前的前部真空壓力。
根據(jù)優(yōu)選的方面，將入口壓力-速度曲線保存在特征圖存儲器中。在該特征圖存儲器中，將相應的速度n與每個入口壓力值p關聯(lián)。
優(yōu)選地，驅(qū)動電機是由相應的驅(qū)動變頻器驅(qū)動的異步電機。然而，也可以將該驅(qū)動電機設置成同步電機。
根據(jù)本發(fā)明的容積式真空泵包括驅(qū)動電機，入口壓力傳感器，和驅(qū)動電機控制器，該驅(qū)動電機控制器依靠由入口壓力傳感器確定的入口壓力值p控制該驅(qū)動電機的速度。此外，該驅(qū)動電機控制器包括存儲曲線的存儲器，該曲線表示對于入口壓力傳感器的入口壓力值p驅(qū)動電機的相對速度n，其中該曲線包括兩個范圍第一個范圍是大于或等于上限壓力p1的入口壓力值p的上部范圍，具有與所述第一范圍關聯(lián)的單個恒定的上部速度值n1。第二個范圍是小于上限壓力p1的入口壓力值p的變化范圍，其中在該變化范圍中，將不同的速度值nv與入口壓力值p關聯(lián)。
優(yōu)選地，該驅(qū)動電機包括處理器，該處理器連接到入口壓力傳感器，并且評定該入口壓力傳感器的信號?？梢詫⒃u定的入口壓力傳感器信號提供給與該容積式真空泵關聯(lián)的壓力指示器。不僅通過控制驅(qū)動電機的驅(qū)動電機控制器評定入口壓力傳感器信號，而且將其轉(zhuǎn)換成指示形式，并且最終提供給與該真空泵關聯(lián)的指示器。因此，不需要單獨的指示入口壓力的評定和指示裝置。


現(xiàn)在參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的實施方式，其中附圖1表示泵機組的示意圖，該泵機組包括根據(jù)本發(fā)明設置成前部真空泵的容積式真空泵，以及高真空泵，以及附圖2表示入口壓力-速度曲線，根據(jù)該曲線控制容積式真空泵的驅(qū)動電機的速度。
具體實施例附圖1示意地表示用于在容器12中產(chǎn)生高真空的泵組件10。為了在容器12中產(chǎn)生高真空，串聯(lián)排列兩個泵，即高真空泵14，例如渦輪分子泵，以及設置成前部真空泵的容積式真空泵16，例如隔膜、活塞或旋轉(zhuǎn)葉片泵。
容積式真空泵16主要包括泵裝置18，該泵裝置具有排列在泵送室中的容積體，用于驅(qū)動泵裝置18的驅(qū)動電機，以及用于控制和為驅(qū)動電機20提供能量的驅(qū)動電機控制器22。將驅(qū)動電機20設置成同步電動機。
此外，泵組件10包括兩個入口壓力傳感器24，26，其中一個入口壓力傳感器24確定直接位于容積式真空泵16的入口處的前部真空壓力，而另一個入口壓力傳感器26確定容器12中的高真空壓力。這兩個入口壓力傳感器24，26與驅(qū)動電機控制器22的處理器28連接，通過入口壓力傳感器24，26連續(xù)地為所述處理器28提供入口壓力p。驅(qū)動電機控制器進一步包括變頻器30，該變頻器由處理器28驅(qū)動，并且連接到驅(qū)動電機20。此外，可以將與容積式真空泵16有關的入口壓力傳感器24集成在容積式真空泵16中。
處理器28包括保存曲線32的特征圖存儲器，在曲線中將驅(qū)動電機20的相應速度n與入口壓力值p關聯(lián)。
曲線32包括從1013mbar的大氣壓力延伸到10mbar的上限壓力p1的上部范圍34。單個恒定的上部速度值n1與曲線32的上部范圍34關聯(lián)。在上限壓力p1和大約0.01mbar的下限壓力p2之間，曲線32包括變換范圍36，其中將不同的速度值nv與入口壓力值關聯(lián)。在曲線32的變化范圍36中，遞減速度nv與遞減入口壓力值p關聯(lián)。在變化范圍36中，不同的速度值nv與每個入口壓力值p關聯(lián)。曲線32進一步包括入口壓力值p小于或等于下限壓力p2的下部范圍38。在曲線32的下部范圍38中，單個速度值n2與所有的入口壓力值p關聯(lián)。
在設置成活塞泵的泵裝置18中，上部速度值n1大約是1800rpm，下部速度值n2是500rpm。在設置成油封的旋轉(zhuǎn)葉片泵的泵裝置18中，上部速度值n1例如是2100rpm，下部速度值n2是1000rpm。
高真空壓力用作入口壓力值p，其由排列在容器12處，并且在高真空泵14的吸入側(cè)上的入口壓力傳感器26提供。可選擇地，可以將入口壓力傳感器24的前部真空壓力用于確定入口壓力值p。
在試驗系列中確定曲線32的形狀，極限壓力p1和p2，以及上部和下部速度值n1和n2，以便為每個入口壓力值p確定驅(qū)動電機20的速度，在該速度獲得容積泵16的最大有效吸入量。隨后將確定的曲線存儲在處理器28的特征圖存儲器中。在泵組件10的運行期間，驅(qū)動電機控制器22從保存在特征圖存儲器中的曲線32中依靠高真空入口值p確定驅(qū)動電機20的速度n。將確定的速度值n提供給變頻器30，該變頻器在設置成異步或同步電機的驅(qū)動電機20的定子線圈中產(chǎn)生相應的旋轉(zhuǎn)場，并且以所確定的速度操作該電機。這樣，可以始終以最大有效吸入量操作容積泵16。
驅(qū)動電機控制器22的處理器28進一步進行評定，并且將來自入口壓力傳感器24的信號轉(zhuǎn)換成指示形式。將轉(zhuǎn)換成指示形式的入口壓力提供給指示裝置，該指示裝置設置在容積式真空泵16處，例如在驅(qū)動電機控制器22的殼體處。可以將該指示裝置進一步用作速度指示。
權利要求
1.一種控制容積式真空泵(16)的驅(qū)動電機(20)的方法，所述方法包括以下步驟存儲表示對于入口壓力值p所述驅(qū)動電機(20)相應速度n的曲線(32)，其中所述曲線(32)包括-大于或等于上限壓力p1的入口壓力值p的上部范圍(34)，其中單個恒定上部速度值n1與所述上部范圍(34)相關聯(lián)，以及-小于所述上限壓力p1的入口壓力值p的變化范圍(36)，其中在所述變化范圍中，不同速度值nv與所述入口壓力值p相關聯(lián)，確定入口壓力值p，在所述曲線(32)中確定與所述入口壓力值p相關聯(lián)的速度n，以及以所述確定的速度n操作所述驅(qū)動電機(20)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述曲線(32)包括小于或等于下限壓力p2的入口壓力值p的下部范圍(38)，單個恒定下部速度值n2與所述下部范圍(38)相關聯(lián)，并且所述變化范圍(36)被限制為大于所述下限壓力p2的入口壓力值p。
3.一種控制容積式真空泵(16)的驅(qū)動電機(20)的方法，所述方法包括以下步驟存儲表示對于入口壓力值p所述驅(qū)動電機(20)相應速度n的曲線(32)，其中所述曲線(32)包括-小于或等于下限壓力p2的入口壓力值p的下部范圍(38)，其中單個恒定下部速度值n2與所述下部范圍(38)相關聯(lián)，-大于所述下限壓力p2的入口壓力值p的變化范圍(36)，其中在所述變化范圍(36)中，不同速度值nv與所述入口壓力值p相關聯(lián)，確定入口壓力值p，在所述曲線(32)中確定與所述入口壓力值p相關聯(lián)的速度n，以及以所述確定的速度n操作所述驅(qū)動電機(20)。
4.如權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，在所述變化范圍(36)中，遞減的速度nv與遞減的入口壓力值p相關聯(lián)。
5.如權利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述上限值p1介于20mbar和1mbar之間，所述下限值p2介于1.0mbar和0.005mbar之間。
6.如權利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述上部恒定速度值n1介于2200和1000rpm之間，所述下部恒定速度值n2介于300和1300rpm之間。
7.如權利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述容積式真空泵(16)是設置在高真空泵(14)上游的前部真空泵，所述入口壓力p是所述高真空泵(14)的吸入側(cè)壓力。
8.如權利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述曲線(32)被保存在特征圖存儲器中。
9.如權利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述驅(qū)動電機(20)是異步電機。
10.一種容積式真空泵(16)，包括驅(qū)動電機(20)、入口壓力傳感器(24)、和用于根據(jù)由所述入口壓力傳感器(24)所確定的入口壓力值p控制所述驅(qū)動電機(20)的速度n的驅(qū)動電機控制器(22)，其中所述驅(qū)動電機控制器(22)包括存儲器，用于存儲表示對于所述入口壓力傳感器(24)的入口壓力值p所述驅(qū)動電機(20)的相應速度n的曲線(32)，其中所述曲線(32)包括大于或等于上限壓力p1的入口壓力值p的上部范圍(34)，其中單個恒定上部速度值n1與所述上部范圍(34)相關聯(lián)，以及小于所述上限壓力p1的入口壓力值p的變化范圍(36)，其中在所述變化范圍(36)中，不同速度值nv與所述入口壓力值p相關聯(lián)。
11.如權利要求10所述的容積式真空泵，其特征在于，所述驅(qū)動電機控制器(22)包括處理器(28)，所述處理器與所述入口壓力傳感器(24)連接，并且評估所述入口壓力傳感器(24)的信號。
全文摘要
一種控制容積式真空泵的驅(qū)動電機的方法，包括下面的方法步驟存儲表示對于入口壓力值p該驅(qū)動電機的相對速度值n的曲線(32)，其中該曲線(32)包括大于或等于上限壓力p
文檔編號F04B49/06GK1882782SQ200480034216
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權日2003年11月20日
發(fā)明者邁克爾·霍爾茲莫, 弗蘭克·順博恩, 卡爾-海茵茲·龍塔勒 申請人:萊博爾德真空技術有限責任公司