(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構造で延長された有効寿命を有する真空ポンプと有効寿命を延長させる真空ポンプの簡単な運転方法を提供する。【解決手段】少なくとも１つのポンプ段１２および前記ポンプ段を駆動するモータ１４を含む真空ポンプ１０と通電装置２１とを備えた装置で、ポンプ段の部品の摩耗を低減させるために、前記装置が、電気運転変数を決定するための測定装置２４を有している。本発明は、さらに、モータ１４を備えた真空ポンプ１０の運転方法に関するものである。ここでは、前記モータの電力消費量が測定され、および前記電力消費量が低下したときに前記モータの回転速度を低下することが提案される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのポンプ段（１２；２１２）および前記ポンプ段を駆動するモータ（１４；２１４）を含む真空ポンプ（１０；２１０）と、および通電装置（２１；２２１）とを備えた装置において、
前記装置が、前記モータの電気運転変数を決定するための測定装置（２４；２２４）を有することを特徴とする真空ポンプを備えた装置。
【請求項２】
前記装置が、前記測定装置（２４；２２４）と前記通電装置（２１；２２１）との間に結線（２７；２２７）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記真空ポンプ（１０；２１０）が少なくとも２つのポンプ段を含み、および前記モータ（２１４）が前記ポンプ段の少なくとも２つを同時に駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記モータがブラシレス直流モータとして形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つのポンプ段（１２；２１２）が乾式運転において大気に向けて圧縮するように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つのポンプ段（１２）が、摺動ライナ（２４５；２６５）内を移動する往復動ピストン（２４６；２６６）と、および前記摺動ライナと前記往復動ピストンとの間のシール（２４７；２６７）とを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
モータ（１４；２１４）を備えた真空ポンプ（１０；２１０）の運転方法において、
前記モータの電力消費量が測定され、および前記電力消費量が低下したときに前記モータの回転速度が低下されることを特徴とする真空ポンプの運転方法。
【請求項８】
電力消費量しきい値を下回ったとき、前記回転速度の低下が行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の真空ポンプを備えた装置、および請求項７の上位概念に記載の真空ポンプの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプは、今日、多くの工業プロセスにおいてもはや欠かせないものである。その適用は、凍結乾燥から、漏れ検知はもとより、ランプ製造および真空管製造に至るまで多くの分野にわたっているが、これらは僅か数例を挙げたにすぎない。これらの適用において利用されるプロセスは、今日、ますますより短いサイクル・タイムを有し、このことが真空ポンプの負荷を高くしている。このために、乾式圧縮真空ポンプ、即ち、そのポンプ室内に全く潤滑剤が存在しない真空ポンプを使用したいという希望が多くなっている。しかしながら、これらの条件においてはしばしば接触シールが使用されなければならないので、シールは高い摩耗を受けることになる。摩耗を低減させる手段は既知であり、即ち、ドイツ特許公開第１０２００６０１２５３２号は、シールを案内要素で支持することを提案している。しかしながら、有効寿命の十分な改善を達成する希望が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ特許公開第１０２００６０１２５３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、簡単な構造で延長された有効寿命を有する真空ポンプを提供することである。さらに、本発明の課題は、有効寿命を延長させる真空ポンプの簡単な運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有する真空ポンプ、および請求項７の特徴を有する方法により解決される。従属請求項２−６および８は本発明の有利な変更態様を与える。
【０００６】
真空ポンプのモータの電気運転変数を決定するための測定装置は、ポンプ段の摩耗が著しく低減されるようにモータを運転することを可能にする。請求項７に記載の本発明による方法は、簡単な測定および簡単な基準により、低下された回転速度における摩耗が低減される運転を導くことが可能であるという利点を有している。
【０００７】
この方法は、電力しきい値を下回っていることが回転速度を低下させるための基準として選択されることにより、改善されることが有利である。このことは必要な制御装置を簡単にする。
【０００８】
測定装置と通電装置との間に結線を設けるという変更態様は回路を簡単にし且つ摩耗の少ない運転状態への自動切換を可能にする。
【０００９】
他の変更態様は少なくとも２つのポンプ段を設けることを提案し、この場合、モータはこれらのポンプ段の少なくとも２つを同時に駆動する。この装置においては、摩耗の少ない運転状態に切り換えるための簡単且つ一義的な基準が存在するので、特に有利である。例えば、圧力スイッチの位置決めの問題が回避される。多段真空ポンプにおいては、ポンプの種々の位置において多くの異なる圧力レベルが発生するので、いずれの圧力測定が切換を判定するための有意義な値を提供するかが不明確である。
【００１０】
モータがブラシレス直流モータとして形成されているとき、モータは低い回転速度においても十分なトルクを発生するので、摩耗の低減は特に顕著である。即ち、ポンプ作用を損なうことなく特に低い回転速度を形成可能である。
【００１１】
一変更態様は、少なくとも１つのポンプ段が乾式運転において大気に向けて圧縮するように形成されていることを提案する。この場合、摩耗低減の利点が特に顕著である。
【００１２】
最後の変更態様は、少なくとも１つのポンプ段が、摺動ライナ内を移動する往復動ピストンと、および摺動ライナと往復動ピストンとの間のシールとを有することを提案する。この場合、シールは著しく摩耗するおそれはあるが、真空ポンプは、気密性を失うことなく低い回転速度で運転可能であるので、著しい摩耗の低減が達成される。
【００１３】
本発明が実施例により詳細に説明され且つその利点が強調されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、真空ポンプを備えた本発明による装置の概略図を示す。
【図２】図２は、２段往復動ピストン真空ポンプの、軸線に沿った断面図を示す。
【図３】図３は、２段往復動ピストン真空ポンプの、図２の線Ｉ−Ｉ′に沿った、軸線に垂直な断面図を示す。
【図４】図４は、往復動ピストン真空ポンプの駆動装置内に設けられている回路の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
はじめに、本発明が図１に略図で示されている。
【００１６】
真空ポンプ１０はポンプ段１２およびモータ１４を含む。モータはポンプ段を駆動する。真空ポンプに並んで駆動装置２０が設けられている。駆動装置は独立の装置であってもよいが、真空ポンプのハウジング部分内に存在していてもよい。駆動装置は通電装置２１を含み、通電装置は通電ライン２２を介して真空ポンプのモータと結合されている。通電装置は電流および電圧を発生し、これにより、モータが動かされ、特に回転される。電流および電圧は通電ラインを介してモータに供給される。
【００１７】
測定ライン２６が設けられ且つ通電ライン２２を測定装置２４と結合している。この測定装置は電気変数を決定するように形成され、電気変数は通電ラインを介して伝送される。この電気変数は電流または電圧であってもよい。電気変数の測定を介して、測定装置によりモータの電力消費量が決定されることが好ましい。結線２７を介して、測定装置および通電装置が接続されている。この接続により、モータの通電量が測定装置の信号に変化される。この変化は測定された通電量の関数として行われる。特に、測定装置がモータによる少ない電力消費量を決定したとき直ちに、通電により発生されるモータの回転速度が低下される。
【００１８】
ポンプ段は、乾式で圧縮するように、例えば膜ポンプ、ピストン・ポンプまたは往復動ピストン・ポンプとして形成されていることが好ましく、その理由は、この場合、回転速度低下が特に著しい摩耗低下をもたらすからである。
【００１９】
図２および３を参照しながら、往復動ピストン真空ポンプにより本発明が説明されるものとする。
【００２０】
往復動ピストン真空ポンプ２１０は、そのハウジング２４０内に、軸受２５３例えば転がり軸受により回転可能に支持された軸２５０を有している。この軸はモータ２１４により回転され、モータは、ステータ側の電気コイル２５１および軸側の永久磁石２５２により形成される。モータはブラシレス直流モータとして形成されている。軸にクランク・ディスク２５４が結合され、クランク・ディスクはクランク・ピボット２５５を有している。クランク・ピボットに連接棒２５６が回転可能に支持されている。
【００２１】
気密をなしてハウジングと結合されているシリンダ２４１は円筒中空室を有し、円筒中空室内に摺動ライナ２４５がはめ込まれている。この摺動ライナ内を、連接棒２５６と結合され且つ連接棒を介して駆動されるピストン２４６が、２つの反転点の間を往復運動する。
【００２２】
第１の反転点においてピストンは入口開口を解放し、入口開口はガス入口２４３とガス導入結合を形成している。第２の反転点においてピストンは弁蓋２４９を弁座から持ち上げ、これにより、ガスが、ピストン、弁蓋および摺動ライナにより囲まれたポンプ室２４８から排出される。次に、ガスは、シリンダ・カバー２４２に設けられているガス出口２４４を介してポンプ段を離れ、且つ吐出配管２８０内に到達する。
【００２３】
ピストンにシール２４７が固定され、シールは摺動ライナと摺動接触し、且つこのようにして摺動ライナとピストンとの間の隙間をシールする。摺動接触することおよび例えばオイルのような潤滑剤が存在しないことにより、このシールは高い応力を受け、それに対応して著しく摩耗する。
【００２４】
往復動ピストン真空ポンプは駆動装置２２０を有し、駆動装置内に通電装置２２１および電力測定ユニット２２４が設けられている。通電装置は、通電ライン２２２により、電気コイルと電気接続されている。通電装置はコイル内に電流および電圧を発生し、コイルは軸を回転させる。通電装置は、軸の回転速度が広い回転速度範囲内において設定可能なように形成されている。回転速度範囲は、停止および毎秒数回転から毎秒６０回転に至るまでの範囲を含むことが有利である。電力測定ユニットは、モータにより消費される電力が電気変数の測定により決定されるように形成されている。測定は測定ライン２２６を介して行われる。測定された電力消費量の関数として回転速度が設定される。特に、電力消費量が低下したとき、回転速度が低い値に設定される。モータの電力消費量の低下は、ポンプ段内において行われるべき圧縮作業が少ないこと、特に圧縮されるべきガス量が少ないことを表わしている。ガス量が少ないときは、回転速度が低くしたがってピストンのストローク数が低くても、ガス入口において高い真空を保持するのに十分である。ストローク数が低いことは、シールが単位時間当たりより少なく摺動ライナと摩擦することになるので、シールの摩耗が本質的に少なくなることと同等である。電力消費量しきい値を下回ったとき、回転速度を正常条件の上限値から低い保護回転速度値に切り換えることが簡単であることは有利である。
【００２５】
図３に、往復動ピストン真空ポンプが、図２に記入されている線Ｉ−Ｉ′に沿った断面図で示されている。それに対応して、第１のポンプ段の連接棒２５６、摺動ライナ２４５、ピストン２４６およびシリンダ２４１が示されている。同様に、図２において既に説明されたシール２４７、シリンダ・カバー２４２および弁蓋２４９もまた示されている。
【００２６】
第２のシリンダ・カバー２６２を有する第２のシリンダ２６１が、同様に、往復動ピストン真空ポンプのハウジング２４０と結合され、且つその第２のポンプ段を形成している。シリンダ内に第２の摺動ライナ２６５が設けられ、第２の摺動ライナ内を第２のピストン２６６が往復運動する。第２のピストンは第２の連接棒２５７と結合され、且つこれにより駆動される。このために、連接棒はクランク・ピボット２５５において回転可能に支持され、クランク・ピボットはクランク・ディスク２５４上に設けられている。クランク・ディスクは軸２５０により回転される。第１のポンプ段から排出されたガスは吐出配管内を通過して第２段のガス入口２８１に到達する。第２のピストンによる圧縮後、第２のピストンは第２の弁蓋２６９を押し上げ、且つガスをポンプ出口２８２から大気に向けて排出する。第２のポンプ段のピストンにおいてもまた摺動ライナと接触するシール２６７が設けられ、シールは第１のポンプ段のシール２４７の場合と同様の原理に従って摩耗を受ける。同様に、回転速度が上記の方法により低下された場合、摩耗は低減される。
【００２７】
最後に、図４は、駆動装置２２０の電気回路の原理図を略図で示す。電圧供給部４３１は電源網４３０に着脱可能に接続されている。この電源網は例えば２３０Ｖの交流電源または工業用電源である。電圧供給部は、中間回路４３２に対して電圧を発生し且つこの回路の電子装置に対して動作電圧を発生する。したがって、電圧供給部は、供給回路４４０を介して、電力測定ユニット２２４および通電装置の伝送器４３３と結合されている。通電装置は最終段４３４を有している。この最終段内に、上部パワー・トランジスタ４３５および下部パワー・トランジスタ４３６が対をなして配置されている。パワー・トランジスタは中間回路の電圧を相電圧に変換し、相電圧は、次に、モータ相４３７を介してモータ２１４のコイルに印加される。パワー・トランジスタ４３５、４３６のスイッチ動作は伝送器により行われる。伝送器は、モータ相の通電によりモータが回転されるようにパワー・トランジスタの遮断または開放を行い、この場合、伝送器は、多数の回転速度に対してパワー・トランジスタのスイッチ動作を発生可能なように形成されている。
【００２８】
電力測定ユニットは測定ライン２２６を介してモータ相と結合され、且つモータ相内に発生する電流および電圧を測定する。電力測定ユニットと伝送器との間に結線２２７が形成されている。電力測定ユニットがモータによる電力消費量の低下を決定した場合、伝送器は、モータの回転速度がより低い値をとるように、パワー・トランジスタの作動化、したがってモータ相の通電を行わせる。電力消費量しきい値を下回ったとき、回転速度を正常条件の上限値から低い保護回転速度値に切り換えることが簡単であることは有利である。
【符号の説明】
【００２９】
１０、２１０  真空ポンプ
１２、２１２  ポンプ段
１４、２１４  モータ
２０、２２０  駆動装置
２１、２２１  通電装置
２２、２２２  通電ライン
２４、２２４  測定装置（電力測定ユニット）
２６、２２６  測定ライン
２７、２２７  結線
２４０  ハウジング
２４１、２６１  シリンダ
２４２、２６２  シリンダ・カバー
２４３  ガス入口
２４４  ガス出口
２４５、２６５  摺動ライナ
２４６、２６６  往復動ピストン
２４７、２６７  シール
２４８  ポンプ室
２４９、２６９  弁蓋
２５０  軸
２５１  電気コイル
２５２  永久磁石
２５３  軸受
２５４  クランク・ディスク
２５５  クランク・ピボット
２５６、２５７  連接棒
２８０  吐出配管
２８１  第２段のガス入口
２８２  ポンプ出口
４３０  電源網
４３１  電圧供給部
４３２  中間回路
４３３  伝送器
４３４  最終段
４３５、４３６  パワー・トランジスタ
４３７  モータ相
４４０  供給回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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