專利名稱：真空設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空設(shè)備，尤其是一種具有多個冷凍用低溫泵的真空設(shè)備。
背景技術(shù)：
這種類型的真空設(shè)備具有多個例如彼此并聯(lián)設(shè)置的低溫泵。低溫泵經(jīng)由一些介質(zhì)供應(yīng)管道與一個壓縮機裝置連接。在使用低溫泵用于冷凍時，通常所用介質(zhì)為氦。氦通過一個壓縮機壓縮并且在低溫泵內(nèi)部膨脹，因此發(fā)生冷凍。此外，還有一些使介質(zhì)回流到壓縮機的介質(zhì)回流管道與低溫泵連接。必要時，在此可中間連接一些清潔裝置，這些清潔裝置從介質(zhì)中清潔出例如在通過壓縮機時夾帶于介質(zhì)中的油或其他污物。
為了在各單個或全部低溫泵中可以獲得盡可能好的冷凍效率，在各單個低溫泵上的壓力差在工作期間應(yīng)盡量大。因此產(chǎn)生問題，即在冷凍裝置內(nèi)動作的冷凍泵的數(shù)量越多，壓力差越小。如此會造成壓力差降低。另外，冷的低溫泵“凝結(jié)”相當量的氣體。從而造成壓力差進一步降低。
為保持工作時低溫泵上的壓力差幾乎恒定，由US 6,530,237已知一種用于例如為氦的冷凍介質(zhì)的儲存容器。儲存容器經(jīng)由連接管道與介質(zhì)供應(yīng)管道和介質(zhì)回流管道連接。在高壓管道即介質(zhì)供應(yīng)管道內(nèi)和低壓管道即介質(zhì)回流管道內(nèi)均設(shè)有一個壓力測量裝置，它們與一個控制裝置連接。儲存容器設(shè)置在兩個壓力測量裝置之間。借助于控制裝置可以檢測兩個測量壓力之差。壓力差變化時，介質(zhì)從儲存容器供應(yīng)至系統(tǒng)，或從系統(tǒng)除去介質(zhì)。由于在US 6,530,237所述系統(tǒng)中在介質(zhì)供應(yīng)管道內(nèi)和介質(zhì)回流管道內(nèi)各具有一個壓力測量裝置，且需將兩個測得壓力相互比較，所以此現(xiàn)有技術(shù)是一種較貴而且復雜的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種真空設(shè)備，通過本發(fā)明可以用簡單的方式使設(shè)置在真空設(shè)備內(nèi)的低溫泵上的壓力差基本上保持恒定。本發(fā)明又一目的，在于提供一種對于真空設(shè)備的簡單而便宜的控制方法。
按照本發(fā)明，上述目的可通過按權(quán)利要求1的真空設(shè)備和按權(quán)利要求5或6的方法實現(xiàn)。
本發(fā)明的真空設(shè)備具有多個并聯(lián)的冷凍裝置，按本發(fā)明真空設(shè)備只在介質(zhì)供應(yīng)管道內(nèi)具有一個唯一的壓力測量裝置，通過介質(zhì)供應(yīng)管道把優(yōu)選為氦的冷凍介質(zhì)供應(yīng)至冷凍裝置。因此，在介質(zhì)回流管道內(nèi)不設(shè)壓力測量裝置。因此不存在兩個測量裝置之間的比較。當然，真空設(shè)備可以具有其它壓力測量裝置，例如用于測量儲存容器內(nèi)的壓力。然而按照本發(fā)明，只在介質(zhì)供應(yīng)管道內(nèi)設(shè)一個壓力測量裝置，以保持冷凍裝置上的壓力差基本上恒定。恒定在此理解為壓力差的最大波動小于25％，尤其是小于20％。
在另一種實施例中，只在介質(zhì)回流管道內(nèi)設(shè)有一個壓力測量裝置。在此實施例中在介質(zhì)供應(yīng)管道內(nèi)不設(shè)置壓力測量裝置。
本發(fā)明只設(shè)一個唯一的壓力測量裝置，可以省下第二壓力測量裝置的生產(chǎn)和安裝成本。其優(yōu)點另外在于，維護和更換成本也較低。
冷凍裝置特別涉及低溫泵或冷凍頭(Kaltkopf)。下面借助于低溫泵詳細解釋本發(fā)明，然而低溫泵可以通過冷凍頭代替。
按照本發(fā)明，由其中一個或多個彼此并聯(lián)設(shè)置的壓縮機裝置產(chǎn)生一股優(yōu)選恒定的介質(zhì)流。結(jié)果是，在介質(zhì)供應(yīng)管道內(nèi)建立壓力。一旦此壓力超過一個極限值，尤其是一個預(yù)定的最大極限值，那么設(shè)置在位于介質(zhì)供應(yīng)管道和儲存容器之間的連接管道內(nèi)的供應(yīng)閥開啟，因而介質(zhì)流入到儲存容器內(nèi)。若在壓力測量裝置內(nèi)測得的壓力降到一個極限值以下，尤其是一個預(yù)定的最小極限值以下，閥重新關(guān)閉，以防過多氣體流入到儲存容器內(nèi)，繼而使在供應(yīng)和回流管道之間的壓力差不會太小。
由于介質(zhì)回流管道也與儲存容器連接，所以在相應(yīng)壓力差時介質(zhì)從儲存容器流入到介質(zhì)回流管道內(nèi)。如此，在位于儲存容器和介質(zhì)回流管道之間的連接管道內(nèi)可以設(shè)置一個閥，它可以通過一個控制裝置相應(yīng)地切換。因此，在低溫泵上的壓力差變化時，通過開啟供應(yīng)閥或通過開啟回流閥可以校正該變化。
在一種特別優(yōu)選的實施例中，為了控制供應(yīng)和/或回流閥，根據(jù)冷凍發(fā)生器特性曲線確定切換值或切換范圍即最大和最小切換值。在此需要考慮，由于低溫泵的結(jié)構(gòu)形式，通過在高壓側(cè)測得的壓力可以得出壓力差。這取決于低溫泵的型式且必要時取決于其它邊緣條件。
在一種優(yōu)選的實施例中，供應(yīng)閥、回流閥和壓力測量裝置與控制裝置連接。
在另一種實施例中，回流閥通過一個具有優(yōu)選小的孔的噴嘴代替。一旦存在相應(yīng)的壓力差，那么介質(zhì)由儲存容器經(jīng)此噴嘴流入到介質(zhì)回流管道內(nèi)。這種噴嘴的設(shè)置的優(yōu)點在于，不需設(shè)置回流閥。因此可以進一步降低成本。噴嘴直徑例如為0.3mm，在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的高壓約20bar，低壓約5bar。根據(jù)真空設(shè)備的不同狀態(tài)，在容器內(nèi)的壓力為5至20bar。
本發(fā)明還涉及用于控制上述冷凍裝置的方法。
在本發(fā)明的第一方法中，在超過一個由壓力測量裝置測得的最大極限值時，供應(yīng)閥開啟，使介質(zhì)流入到儲存容器內(nèi)。按本發(fā)明，在低于一個最小極限值時，回流閥開啟，使介質(zhì)從儲存容器流入到介質(zhì)回流管道內(nèi)。因此可以用簡單的方式在所述冷凍泵上保持基本上恒定的壓力差。
本發(fā)明的第二方法用來操作真空設(shè)備，其中用噴嘴取代回流閥。因此在儲存容器和回流管道之間存在相應(yīng)壓力差時，使介質(zhì)流入到介質(zhì)回流管道內(nèi)，直至因冷凍泵上的壓力差變化，介質(zhì)供應(yīng)管道內(nèi)的壓力超過最大極限值為止。然后又重復進行第一步驟，在該步驟中，在超過最大極限值時，供應(yīng)閥開啟，使介質(zhì)流入到儲存容器內(nèi)。
在上述兩種方法中可能的是，其中一個或多個壓縮機裝置恒定地輸送介質(zhì)。因此不需昂貴地調(diào)節(jié)壓縮機裝置。


下面借助于一種優(yōu)選的實施方式參照附圖詳細解釋本發(fā)明。
附圖為真空設(shè)備的簡圖。
具體實施例方式
真空設(shè)備具有多個彼此并聯(lián)設(shè)置的低溫泵10。它們經(jīng)由一些分支的介質(zhì)供應(yīng)管道12彼此連接，使各單個低溫泵彼此并聯(lián)設(shè)置。所述低溫泵10的出口經(jīng)由一些管道匯集到一根介質(zhì)回流管道14。在圖示實施例中，介質(zhì)供應(yīng)管道12與兩個壓縮機裝置16連接，通常為氦的壓縮的冷凍介質(zhì)通過所述壓縮機裝置產(chǎn)生并且按箭頭方向向低溫泵10導引。在低溫泵10內(nèi)膨脹的介質(zhì)經(jīng)由介質(zhì)回流管道14經(jīng)由管道18又回到壓縮機裝置16。在此過程中，介質(zhì)可視需要在通過壓縮機16后在一個未畫出的清潔裝置中進行清潔。
此外，冷凍裝置還具有一個儲存容器20。儲存容器20經(jīng)由連接管道22、24與介質(zhì)供應(yīng)管道12或介質(zhì)回流管道14連接。
在圖示實施例中，在連接管道22內(nèi)設(shè)有一個可控制的閥26，而在連接管道24內(nèi)設(shè)有一個噴嘴28。另外，在介質(zhì)供應(yīng)管道12內(nèi)設(shè)置一個壓力測量裝置30。
圖中用箭頭表示介質(zhì)在各單個管道內(nèi)的流動方向。
此外還設(shè)有一個控制裝置32，它經(jīng)由虛線34、36與壓力測量裝置30或閥26連接。
在圖示真空設(shè)備工作時，優(yōu)選在低溫泵啟動之前，借助于壓縮機16建立壓力。然后，通過低溫泵的啟動冷凍一個或多個與冷凍裝置經(jīng)由低溫泵10連接的冷凍室。為此目的，通常為氦的冷凍介質(zhì)從壓縮機裝置16按箭頭方向經(jīng)由介質(zhì)供應(yīng)管道12泵送至低溫泵10。介質(zhì)在低溫泵10內(nèi)膨脹，再通過介質(zhì)回流管道14和管道18回到壓縮機裝置16。
為使低溫泵上的壓力差可以幾乎保持恒定，在介質(zhì)供應(yīng)管道12內(nèi)的壓力通過壓力測量裝置30監(jiān)控。若在介質(zhì)供應(yīng)管道12內(nèi)的壓力超過一個預(yù)定的最大極限值，這種情況報告給控制裝置32，或由其檢測并經(jīng)由管道36把相應(yīng)信號發(fā)送給供應(yīng)閥26。為此開啟供應(yīng)閥26，并且從壓縮機裝置16排出的介質(zhì)的一部分流入到儲存容器20內(nèi)，這導致介質(zhì)供應(yīng)管道12內(nèi)的壓力降低。
若在儲存容器和介質(zhì)回流管道14之間的壓力到達一個壓力差，介質(zhì)就會從噴嘴28流入到回流管道14內(nèi)，直至低溫泵10的出口。以此方式，在低溫泵10上的壓力差自動進行調(diào)節(jié)。
一旦介質(zhì)供應(yīng)管道12內(nèi)的壓力降到一個預(yù)定的最小極限值以下，閥26通過控制裝置32再關(guān)閉。為無障礙地進行這種調(diào)節(jié)，閥26有一個明顯比噴嘴28大的孔橫截面。
在按照本發(fā)明的真空設(shè)備的第二實施例中，噴嘴28通過一個與控制裝置32連接的回流閥代替。
權(quán)利要求
1.一種真空設(shè)備，包括多個冷凍裝置(10)；一個經(jīng)由一些介質(zhì)供應(yīng)管道(12)與冷凍裝置(10)連接的壓縮機裝置(16)；一些與冷凍裝置(10)和壓縮機裝置(16)連接的介質(zhì)回流管道(14)；一個經(jīng)由連接管道(22、24)與介質(zhì)供應(yīng)管道(12)和介質(zhì)回流管道(14)連接的儲存容器(20)；一個設(shè)置在位于介質(zhì)供應(yīng)管道(12)和儲存容器(20)之間的連接管道(22)中的供應(yīng)閥(26)；以及一個控制裝置(32)，它與一個用于測量介質(zhì)壓力的壓力測量裝置(30)和供應(yīng)閥(26)連接，用于根據(jù)測量的壓力控制供應(yīng)閥(26)，其特征為僅在介質(zhì)供應(yīng)管道(12)中或僅在介質(zhì)回流管道(14)中設(shè)置一個壓力測量裝置(30)。
2.如權(quán)利要求1所述的真空設(shè)備，其特征為根據(jù)冷凍裝置特性曲線確定極限值或極限范圍，用于控制供應(yīng)閥(26)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的真空設(shè)備，其特征為一個與控制裝置(32)連接的回流閥設(shè)置在位于介質(zhì)回流管道(14)和儲存容器(20)之間的連接管道(24)中。
4.如權(quán)利要求1或2所述的真空設(shè)備，其特征為一個具有優(yōu)選小的孔的噴嘴(28)設(shè)置在位于介質(zhì)回流管道(14)和儲存容器(20)之間的連接管道(24)中。
5.一種用于控制如權(quán)利要求1至4之一所述的真空設(shè)備的方法，其特征為在超過一個由壓力測量裝置(30)測得的最大極限值時，供應(yīng)閥(26)開啟，使介質(zhì)流入到儲存容器(20)內(nèi)；而在低于一個由壓力測量裝置(30)測得的最小極限值時，回流閥開啟，使介質(zhì)從儲存容器(20)流入到介質(zhì)回流管道(14)內(nèi)。
6.一種用于控制如權(quán)利要求1至4之一所述的真空設(shè)備的方法，其特征為在超過一個由壓力測量裝置(30)測得的最大極限值時，供應(yīng)閥(26)開啟，使介質(zhì)流入到儲存容器(20)內(nèi)；而在存在一個相應(yīng)的壓力差時，使介質(zhì)通過噴嘴(28)流入到介質(zhì)回流管道(14)內(nèi)，直至因冷凍裝置(10)上的壓力差變化，介質(zhì)供應(yīng)管道(12)內(nèi)的壓力超過最大極限值為止。
7.如權(quán)利要求5或6所述的用于控制真空設(shè)備的方法，其特征為壓縮機裝置(16)連續(xù)地供應(yīng)介質(zhì)。
8.如權(quán)利要求5至7之一所述的用于控制真空設(shè)備的方法，其特征為介質(zhì)從儲存容器(20)只排到介質(zhì)回流管道內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空設(shè)備，它具有多個冷凍泵(10)，尤其是多個并聯(lián)設(shè)置的冷凍泵。另外設(shè)有至少一個壓縮機裝置(16)，它經(jīng)由一些介質(zhì)供應(yīng)管道(12)與冷凍泵(10)連接。一個介質(zhì)回流管道(14)同樣與壓縮機裝置(16)和冷凍泵(10)連接。在介質(zhì)供應(yīng)管道(12)和介質(zhì)回流管道(14)之間設(shè)置一個用于介質(zhì)的儲存容器(20)。另外在介質(zhì)供應(yīng)管道(12)中設(shè)置一個壓力測量裝置(30)。壓力測量裝置經(jīng)由一個控制裝置(32)與一個供應(yīng)閥(26)連接。為了使在冷凍泵(10)上的壓力差幾乎保持恒定，在介質(zhì)供應(yīng)管道(12)中的壓力超過一個極限值時，供應(yīng)閥(26)開啟，使得介質(zhì)流入到儲存容器(20)內(nèi)。
文檔編號B01D8/00GK1839285SQ200480023891
公開日2006年9月27日 申請日期2004年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者D·施勒, E·施奈克, H·迪茨 申請人:萊博爾德真空技術(shù)有限責任公司