涡轮分子真空泵及相关方法与流程

本发明涉及一种涡轮分子真空泵。本发明还涉及一种用于确定代表在有必要对涡轮分子真空泵的转子进行针对蠕变的预防性维护之前剩余的时间段的信息的方法。

背景技术：

1、在腔室中产生高真空需要使用包括定子的涡轮分子真空泵，其中转子被驱动快速旋转，例如每分钟超过三万转的旋转速度。

2、在某些使用涡轮分子真空泵的方法中，例如在制造半导体或led的方法中，真空泵中可能形成一层沉积物。这些沉积物可导致定子与转子之间受限的间隙，从而导致转子卡住。已知的做法是加热定子以避免反应产物的冷凝并因此限制真空泵中沉积物的形成并增加其使用寿命。

3、除了限制沉积物的形成外，出于其他考虑，可能还需要增加转子的运行温度。具体地，增加真空泵的温度可能是必要的，例如，以便能够增加待泵送的气体流量或能够泵送较重的气体。

4、然而，必须确保转子的温度不超过某个上限阈值，以保持其机械强度。具体而言，转子对离心力的机械阻力随着升高的温度而降低。转子的不可逆变形(或蠕变)可能在高温下出现，并有导致定子与转子的最膨胀部分接触的风险。

5、此外，转子的蠕变与温度的升高不呈线性关系。真空泵的运行温度越高，就越有必要大幅增加维护操作的频率。例如，保持在130℃的温度下的转子可以运行五年，但加热到140℃的转子，在所有其他操作条件相同的情况下，在仅两年后就必须更换。

6、此外，有效地增加真空泵转子的旋转速度以便例如进一步降低压力，也可对转子的蠕变产生影响，从而影响维护操作之间的时间段。

7、在真空泵的整个使用寿命期间，运行点的所有这些可能的变化使得难以预测维护日期。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提出一种涡轮分子真空泵，其至少部分地解决了现有技术的缺点，特别是用于预期由于蠕变风险而需要更换真空泵的转子。

2、为此，本发明的主题是一种涡轮分子真空泵，其具有定子、被配置为在定子中旋转的转子和被配置为驱动转子旋转的马达，其特征在于，该涡轮分子真空泵还具有：

3、-被配置为测量转子的温度的温度传感器，和

4、-具有存储器的蠕变维护计数器，该存储器中存储有：

5、-针对转子的蠕变的值，

6、-对应关系表，其提供作为转子的温度和旋转速度的函数并且随时间变化的针对转子的蠕变的值，

7、所述蠕变维护计数器被配置为：

8、-根据由温度传感器测量的转子温度、转子的旋转速度、针对转子的蠕变的值和所述对应关系表来确定在预定时间段内针对转子的蠕变的增量，

9、-使针对转子的蠕变的值增加(按量增加，增量)所确定的针对蠕变的增量，并且

10、-根据已增加的针对蠕变的值，确定这样的信息，该信息代表在针对蠕变对转子进行预防性维护之前剩余的时间段。

11、蠕变维护计数器使得能非常精确地并且在真空泵的可能相对复杂的使用方面获得代表在针对蠕变对转子进行预防性维护之前剩余的时间段的信息，该相对复杂的使用包括在真空泵的使用寿命期间的温度和旋转速度的使用的变化。因此，蠕变维护计数器累加(计数)在不同温度和旋转速度值下花费的不同时间段导致的蠕变连续增加，这使得可以获得针对当前蠕变的相对实际值和在针对蠕变对转子进行预防性维护之前剩余的时间段的相对实际值。

12、此外，真空泵可能具有下述一个或多个特征，它们单独或组合考虑。

13、蠕变维护计数器可被配置为至少每天一次(例如至少每小时一次、例如至少每分钟一次)和/或至少每月一次(例如每周一次)和/或至少每年一次确定代表在针对蠕变对转子进行预防性维护之前剩余的时间段的信息。

14、蠕变维护计数器可被配置为使得能利用从对真空泵的维护操作所获取的转子的变形的多个测量结果来更新对应关系表。

15、蠕变维护计数器可被配置为将代表在针对蠕变对转子进行预防性维护之前剩余的时间段的信息传输到输出装置，例如真空泵的通信总线或人/机界面，或传输到例如与多个真空泵相连的中央单元。

16、蠕变维护计数器可被配置为将代表所确定的在针对蠕变对转子进行预防性维护之前剩余的时间段的信息存储在存储器中并使其可被读出。

17、温度传感器例如是红外传感器。

18、温度传感器可以被配置为测量位于真空泵的输送孔处的转子的套筒底部部分的温度。

19、温度传感器可以被布置在转子的套筒的后面。

20、转子例如由铝或镀铝材料(例如镀镍铝)制成。

21、涡轮分子真空泵可以具有加热装置，其被配置为加热定子。

22、涡轮分子真空泵同样可以具有：

23、-沉积厚度确定装置，其被配置为确定真空泵中的沉积(沉积物)厚度，

24、-沉积维护计数器，其被配置为根据所确定的沉积厚度值来确定代表在针对沉积对真空泵进行预防性维护之前剩余的时间段的信息。

25、由于真空泵的运行温度控制设定点在某些运行中会影响真空泵中的沉积厚度，因此沉积维护计数器可以帮助使用者选择运行温度，一方面用于在针对沉积对真空泵进行预防性维护之前剩余的时间段，另一方面用于在针对蠕变进行预防性维护之前剩余的时间段。

26、沉积厚度确定装置可以是物理尺寸测量传感器、例如电容沉积传感器。

27、根据另一示例，沉积厚度确定装置具有存储器，该存储器存储有：

28、-沉积厚度值，

29、-对应关系表，其提供随时间变化的多个沉积厚度值，这些沉积厚度值作为真空泵的运行温度控制的函数，

30、沉积厚度确定装置被配置为：

31、-根据真空泵的运行温度控制、沉积厚度值和对应关系表，确定预定时间段内的沉积厚度增量，并且

32、-使该沉积厚度值增加(定量增加)所确定的沉积厚度增量。

33、“虚拟”的沉积厚度确定装置的对应关系表(或相关法则)(或沉积物变化模型)源自例如提供作为温度的函数的沉积物增长率的线性关系。

34、对应关系表(或相关法则)(或沉积物变化模型)还可通过考虑其他参数的值(例如输送时的气体的压力和/或真空泵在给定马达扭矩下的运行时间)来提供随时间变化的多个沉积厚度值。

35、沉积厚度确定装置可以被配置为使得可以利用从真空泵的维护操作中获取的沉积厚度的测量结果来更新对应关系表。

36、本发明的另一主题是一种用于确定这样的信息的方法，该信息代表在针对蠕变对如上所述的涡轮分子真空泵的转子进行预防性维护之前剩余的时间段，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

37、-根据由温度传感器测量的转子的温度、转子的旋转速度、针对转子的蠕变的值和对应关系表，确定在预定时间段内针对转子的蠕变的增量，

38、-使针对转子的蠕变的值增加所确定的针对蠕变的增量，并且

39、-根据已增加的针对蠕变的值，确定代表在针对蠕变对转子进行预防性维护之前剩余的时间段的信息。

40、必须针对蠕变对转子进行预防性维护的时刻可以在于(取决于)可允许的最大蠕变的百分比。

41、根据一个实施例示例，考虑到转子的旋转速度和转子的温度为实现针对蠕变的增量的确定的旋转速度和温度，根据蠕变随时间变化的模型来确定针对蠕变对转子进行预防性维护之前剩余的时间段。

42、根据一个实施例示例，蠕变随时间变化的模型是具有两个变量的状态函数，所述两个变量是温度和旋转速度。

43、根据一个实施例示例，该方法还具有根据对真空泵中的沉积厚度的值的确定来确定代表在针对沉积对真空泵进行预防性维护之前剩余的时间段的信息的步骤。

44、需要针对沉积对真空泵进行预防性维护的时刻在于例如可允许的最大沉积厚度的百分比，超过该百分比真空泵将不可靠。例如，该百分比是转子和定子之间的最小间隙的80％。

45、为此，考虑到真空泵的运行温度控制不变，例如，沉积维护计数器被配置为根据所确定的沉积厚度值和沉积随时间的变化的模型来确定在达到允许的最大沉积厚度值之前剩余的时间段。

46、例如，沉积随时间变化的模型是一种线性关系，该线性关系提供作为温度的函数的沉积的增长率。

47、根据确定沉积厚度的一个示例，沉积厚度在预定时间段内的增量根据真空泵的运行温度控制、沉积厚度值和对应关系表来确定，并且使沉积厚度增加所确定的沉积厚度增量。