(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式圧縮真空ポンプを運転する方法であって、
少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）とを備えた、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）の吸込室（8,9）における被覆部形成を監視するために圧力変化値を使用する方法において、
単数または複数の段の、流入圧に対する流出圧の圧力比および／または
プロセス受容体から分離されたポンプ（１）におけるポンプ（１）の最終圧を、
圧力センサ（24,25）ならびに記録・表示段（21）を用いて監視し、前記圧力比および／または最終圧が規定の値に達すると、記録・表示段（21）が警告信号を表示することを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプを運転する方法。
【請求項２】
乾式圧縮真空ポンプを運転する方法であって、
少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）とを備えた、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）の流出通路（13）における被覆部形成を監視するために圧力変化値を使用する方法において、
流出通路（13）の流入領域における圧力を、圧力センサ（25）ならびに記録・表示段を用いて監視し、該圧力が規定の値に達すると、記録・表示段（21）が警告信号を表示することを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプを運転する方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法に適した、少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）と、流出通路（13）とを備えた、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）において、
流出通路（13）の流入領域に圧力センサ（25）が設けられており、記録・表示段（21）が設けられていることを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプ。
【請求項４】
乾式圧縮真空ポンプを運転する方法であって、
少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）とを備え、かつ消音器（14）の接続された、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）の消音器における被覆部形成を監視するために圧力変化値を使用する方法において、
消音器（14）の流入域における圧力または
消音器（14）における圧力降下を、
圧力センサ（31もしくは31,32）ならびに記録・表示段（21）を用いて監視し、消音器（14）の流入域における圧力または消音器における圧力降下が規定の値に達すると、記録・表示段（21）が警告信号を表示することを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプを運転する方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法に適した、少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）とを備え、消音器（14）の接続された、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）において、
消音器（14）の少なくとも流入域、有利には該消音器（14）の流入域と流出域とに、それぞれ圧力センサ（31,32）が設けられており、記録・表示段（21）が設けられていることを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプ。
【請求項６】
乾式圧縮真空ポンプを運転する方法であって、
少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）とを備えた、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）の吸込室（8,9）における被覆部形成を監視するためにモータ電流変化値を使用する方法において、
電気モータ（５）によって消費されるモータ電流および／または
モータ電流の均一性を、
測定装置（27）ならびに記録・表示段（21）を用いて監視し、モータ電流が、規定の値に達すると、かつ／またはモータ電流の不均一性が不都合に増加すると、記録・表示段（21）が警告信号を表示することを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプを運転する方法。
【請求項７】
乾式圧縮真空ポンプを運転する方法であって、
少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）と、常にイナートガスの流入するシールとを備えた、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）の吸込室における被覆部形成を監視するためにイナートガス流量変化値を使用する方法において、
イナートガス流量を、ガス流量測定装置（17）ならびに記録・表示段（21）を用いて監視し、ガス流量が規定の値に達すると、記録・表示段（21）が警告信号を表示することを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプを運転する方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法に適した、少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）と、常にイナートガスの流入するシールとを備えた、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）において、
軸貫通部のうちの少なくとも一方が、２つの吸込室の間、または吸込室（９）と軸受け・伝動装置室（18）との間で、イナートガスシールを備えており、該イナートガスシールが、ガス流量測定装置（17）を備えたイナートガス供給導管（16）を有しており、記録・表示段（21）が設けられていることを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプ。
【請求項９】
乾式圧縮真空ポンプを運転する方法であって、
少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）と、吸込室（９）の壁に組み込まれたコンデンサ（28）とを備えた、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）の吸込室における被覆形成を監視するために容量変化値を使用する方法において、
コンデンサ（28）の容量を、測定装置（29）ならびに記録・表示段（21）を用いて監視し、該容量が許容できない値変化すると、記録・表示段（21）が警告信号を表示することを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプを運転する方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法に適した、少なくとも１つの吸込室（8,9）と、電気モータ（５）によって駆動される少なくとも１つのロータ（6,7）とを備えた、プロセス受容体に接続された乾式圧縮真空ポンプ（１）において、
吸込室壁に、コンデンサ（28）が組み込まれていることを特徴とする、乾式圧縮真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
乾式圧縮真空ポンプは、無潤滑式の吸込室を備えたポンプである。このようなポンプの利点は、これらのポンプが、炭化水素のない真空を生ぜしめることである。従ってこれらのポンプは、エッチングプロセス、被覆プロセス、または他の真空処理または真空製造プロセスが行われるような室の排気のために使用される。乾式圧縮真空ポンプとしては、特にルーツポンプ、または多段の噛み合いポンプ、つまり１つまたは複数の段を備えた２軸式の真空ポンプが有利である。各段にはロータ対が位置している。これらのロータの回転運動は互いに向き合う方向に、吸込室壁に対しては無接触で行われる。
上に述べたプロセスにおいて、または、化学的なプロセスが行われるような受容体の排気のために乾式圧縮真空ポンプを使用する場合、用途によっては固体または液体がポンプに達することが頻繁に生じる。このような固体または液体がただポンプを貫通して吐出される限りは、この固体または液体はポンプ機能を殆ど損なうことはない。しかしながら一般に、このような固体または液体は化学的に腐食性の物質であるか、または少なくとも化学的または物理的な反応性の物質であるので、摩耗（例えば液体発生時）または層形成（特にダスト発生時）が生じる恐れがある。これら両方の場合、真空ポンプの耐用年数が減じられる恐れがある。腐食性の液体が発生した場合には、大きな摩耗現象が生じる。ダスト発生の恐れは、特にポンプが半導体プロセスガスを供給するときに生じる。このような用途の場合、場合によっては極めて微細な固体粒子が、ガス圧縮時、つまり、導出しようとするガスの真空ポンプ貫流時に初めて形成される。直接的または間接的に真空ポンプに達した固体粒子は、吸込室に沈着する恐れがある。この吸込室において固体粒子は先ず、両ロータ相互間に位置するギャップを狭める。さらに沈着が進むと、両ロータが互いに接触する。このことはロータ表面への固体粒子の展圧を生ぜしめる。さらに沈着が増大すると、展圧層が厚くなるので、両ロータ、ひいては両ロータ軸を互いに離反する方向に押圧する力が生じる。このような力は、特に展圧層がさらに増大すると、軸受けを損ない、ひいてはポンプの故障を生ぜしめる。
このような理由から、上記用途において乾式圧縮真空ポンプを使用する場合には、このようなポンプは、安全性の理由から比較的短い規則的な間隔で整備される。しかもこのような整備は、耐用年数の減少を予防するためだけでなく、真空ポンプの運転支障によって生ぜしめられる運転中断を回避するためにも行われる。しかしながら、必要な整備作業のためには、やはり運転中断が必要となるので、なおも保守点検間隔をさほど短くは選択しないようにしている。
本発明の課題は、乾式圧縮真空ポンプの運転時に必要な、整備作業に起因する運転中断を減じ、しかもこの場合、耐用寿命が減じられるリスク、もしくは、乾式圧縮真空ポンプの運転支障によって運転が中断されるリスクが高められることがないようにすることである。
この課題を解決するために本発明では、標準運転状態からの変化を生ぜしめる用途固有の現象または該現象の作用を監視し、乾式圧縮真空ポンプの運転の危険を予知させるような規定の変化値に達したあと、危険の原因を取り除くための手段を取るようにした。本発明により得られる利点は主として、整備作業に基づく、不必要に頻繁な運転中断を回避することができることである。ポンプの機能は運転中に監視される。運転の差し迫った支障の兆候は、適正な時期に認識することができる。従って、運転支障の危険が表示されるまで保守点検間隔を延長することができる。このような表示が出されるまでの時間は用途によって異なるので、その都度の用途に保守点検間隔を最適に合わせることができる。
別の利点と本発明の詳細を図面につき以下に詳しく説明する。
図面に示されたポンプ１は、多段の噛み合い真空ポンプである。この噛み合い真空ポンプは、例えば欧州特許出願公開第365695号明細書に基づき公知である。最後の両段2,3が断面されて、しかも両軸４のうちの一方の高さで示されている。両軸の駆動は駆動モータ５によって、見えない伝動車を介して行われる。これらの伝動車は、両軸４もしくは両段2,3に設けられたロータ対6,7を同期化するためにも役立つ。このロータ対6,7は吸込室8,9に位置している。これらの吸込室は両サイドシールド11（これらのうち一方しか見えない）によって互いに分離されている。最後の段３は、サイドシールド11と流出板12とによって形成されている。この流出板12には流出通路13が位置している。このポンプ１によって供給された、最後の段３から吐出されたガスは、流出通路13を通って消音器14に達し、この場所から、場合によっては清浄化後に環境大気内に達する。
両軸４はサイドシールド11と流出板12とを貫通している。それぞれの貫通部の高さでラビリンスパッキン15が設けられている。さらに概略的に図示されているように、これらのラビリンスパッキン15は、両軸４と流出板12との間にパージシール（purge seal）を備えている。このために、ラビリンスパッキン15の下方に設けられたそれぞれ１つの室には、ガス流量測定装置17を備えた導管16を介して、イナートガス、有利には窒素が流入する。ラビリンスパッキン15と、各ロータ７と所属の吸込室壁との間のギャップとを介して、常にイナートガス流が吸込室９方向に維持される。これにより、噛み合いポンプ１によって供給されたガスの有害な成分が、流出板12の下方に位置する軸受け・伝動装置室18内に達することが阻止される。
標準運転からの、用途に起因した変化に関連して、図示の噛み合い真空ポンプ１の機能を監視可能にするために、選択的な複数の実施形が概略的に示されている。これらの実施形は個別に使用するか、複数のものを使用するか、または一緒に使用してもよい。全ての選択的な実施形では、方法に起因する現象に基づき変化するような固有の運転パラメータが監視される。測定装置によって受容された信号は、記録・表示段21に供給される。このような記録・表示段の課題は、先ず警告信号を表示するかまたは送出することである。このような警告信号は、用途に起因する、検知された現象が未だポンプの運転に支障を来さない時点で送出される。後に生じる運転支障の原因を取り除くことを、警告信号の送出後に行うことができる。この警告信号に注意が払われない場合には、変化値がさらに上昇したあとで、アラーム信号が生ぜしめられると有利である。このアラーム信号は、起こり得る運転支障の原因を取り除くことが緊急に必要であることを指示する。またはこれとは別に、アラームレベルに達すると同時に、ポンプ１を遮断することも可能である。
ポンプ１の所定の段内部における層形成の監視は、種々のインジケータによって行うことができる。乾式圧縮真空ポンプにとって典型的なのは、例えば、各段に関連する圧力比が、特にギャップシールにおける逆流ロスによって規定されることである。これらのギャップに被覆部が形成されると、遊びが減じられるので、先ず圧縮比が上昇し、ポンプ特性が改善される、従って指標として、最終圧運転における圧縮段の圧力比を使用するか、または流量比を指標として使用してよい。圧力比の測定は、圧力測定装置22,23によって行われる。これらの圧力測定装置のセンサ24,25は、監視しようとする段（この図に示した実施例の場合には段３）の流入部もしくは流出部に位置している。被覆部形成が増大すると、圧力比（流入圧に対する流出圧）も増大する。経験的に、圧力比がどのような値に達したときに警告信号およびアラーム信号を送出しなければならないかを検出することができる。ポンプの改善された最終圧を監視するだけで、吸込室およびロータにおける被覆部形成を逆推量することもできる。しかしながらこのためには、ポンプをプロセス受容体から分離しなければならない。
さらに被覆部、ひいては吸込室内の小さくなった遊びは不均一なモータ電流を生ぜしめる。従って、このような不規則性の増大はやはり被覆部の増大を示唆し、検知のために使用することができる。この実施例の場合、このような選択的な実施形は、駆動モータ５に対応するセンサ26と電流測定装置27とによって示されている。この電流測定装置の信号は記録・表示段21に供給される。
被覆部形成は、流出通路13および／または消音器14を閉塞させる恐れもある。このような現象が生じると、駆動モータ５の電力消費量を観察することによって、つまり、電流測定装置27によってモータ電流を観察することによって、比較的早めにこのような現象を認識することができる。さらに、このような現象は、圧力測定（圧力センサ31,32および測定装置33,34による、消音器における圧力降下の測定、圧力測定装置23による流出圧の観察）によって早期に認識することもできる。消音器の閉塞開始を検知するためには、消音器の流入域における圧力（圧力センサ31）だけを監視すれば十分である。しかしながら圧力降下を検知すると一層確実である。このためには、２つの圧力センサ31,32が必要となる。
さらに被覆部形成を容量的に検出することも可能である。このためには、吸込室（この実施例では吸込室９）の壁に、コンデンサ28の電極が組み込まれている。被覆部形成は容量の変化を招く。この容量変化は測定装置29によって測定することができる。
さらに、イナートガス流量で被覆部形成をガス流量測定装置17によって検知することにより認識することも可能である。被覆部形成は、単位時間当たりに流れるイナートガス量の減少を生ぜしめる。
さらに、粒子または液体によるポンプ１の過負荷によって、モータ電流が増大するか、またはこのモータ電流が不均一になる。このような現象に関連して、モータ電流の監視もしくはこのモータ電流の均一性の監視を、早期のエラー認識のために利用することができる。
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