[发明专利]用于确定涡轮分子泵的状态信息的方法和涡轮分子泵

说明书

本发明涉及用于确定涡轮分子泵的状态信息的方法和涡轮分子泵。

用于生成高真空的涡轮分子泵设置有通常以球或者滑动轴承的方式支撑的快速旋转泵轴。由于作用在轴承上和涡轮分子泵的其它机械部件上的高机械应力，所以可能因为机械应力而偶然发生涡轮分子泵的突然故障(fallout)。有时会自发地和不可预测地发生涡轮分子泵的故障。由于高技术要求，所以这样的涡轮分子泵的操作寿命可能在宽范围内变化；因此，即使提供有规则的服务间隔，也只能困难地避免涡轮分子泵的故障，或者将不得不按极短的时间间隔来执行服务工作。例如在清洁室中操作的涡轮分子泵的故障将经常需要中断生产。另外，轴承方面的损坏可能常常导致轴的阻塞。由于大的质量惯性，所以这会造成涡轮分子泵的局部破坏。

为了避免涡轮分子泵的完全故障，要求按短暂的有规则间隔来执行分析。已知借助于移动分析设备通过检查涡轮分子泵来进行这种分析。所述分析设备包括振动检测器以及估计装置。振动检测器将会连接到涡轮分子泵。检测到的振动频谱将会通过估计装置例如展示在图表中。基于频谱，专家可以了解(特别是轴承的)机械部件是否已经发生损坏，从而预计泵是否会在短时间内故障。进行这种检测是可能的，因为在其中例如轴承已经遭受大量磨损的涡轮分子泵被破坏的情况下，不仅单独的谱线会以迥然不同的方式凸显出来，而且振动值的增加将会在频谱的宽频带之上变得明显。因此，检查涡轮分子泵要求专业人员在现场对泵执行复杂的测量。为了避免完全故障的风险，不得不按短暂的有规则间隔来执行这个过程。尽管有这样的检查服务，仍然会不时地发生涡轮分子泵的全面故障，这招致了大量的随之而来的损坏的风险。

本发明的目的是防止发生涡轮分子泵的全面故障，特别是减少用于检查的人员费用。

上述目的分别通过如权利要求1所述的方法和如权利要求13所述的涡轮分子泵来实现。

根据本发明，将会确定涡轮分子泵的状态信息。通过这样的确定过程，例如可以在及早的时间点检测出泵是否受损。由此，可以及早地检测出可能的泵的将来故障，从而允许采取相应的对策。根据本发明的方法，借助于连接到涡轮分子泵的振动检测器，至少在一个频率处检测振动发展状况(vibration development)。优选地，在该过程中，振动检测器持续地连接到涡轮分子泵；这里，优选地提供与涡轮分子泵的要被监视的部件(特别是轴承)的机械连接。振动检测器检测到的至少一个所述振动发展状况被发送到估计单元，该估计单元优选地也是固定的，并且直接连接到涡轮分子泵。优选地，估计单元集成到涡轮分子泵中，例如布置在涡轮分子泵的现有控制单元中。估计单元包括优选为频率可变滤波器的滤波器。该滤波器被设置到某一频率，或者向它施加某一频率。由此，可以检测相应的振动幅度。通过设置不同频率来进行滤波器的频率改变。在估计单元中，将至少一个确定的振动幅度与一个或者多个限制值相比较。例如，这些限制值可以是基于部件未受损的泵的标准振动发展状况而已被检测的值。优选地，已经根据经验检测限制值，或者限制值基于凭经验检测的值，并且限制值已存储在估计单元的存储元件中。一旦限制值被超过，估计单元就发出报警信号。如果需要，则只有在限制值已被超过数次或者已被超过预定的较长一段时间之后才输出报警信号。

根据本发明方法的特别优选的变体，在该方法中使用的滤波器是频率可变的滤波器。进而更优选地，这种滤波器被设置为集成频率滤波器电路。这样的集成频率滤波器电路是便宜的部件。作为频率可变滤波器，优选地利用所谓的“开关电容器滤波器”，所述开关电容器滤波器以高度集成半导体电路(IC电路)的形式作为大规模生产的产品而可得到，并且在相关技术文献中有描述，例如在“Halbleiter-Schaltungstechnik；U.Tietze，Ch.Schenk”中有描述。在开关电容器滤波器(SC滤波器)中，利用了有源滤波器的原理——设计有运算放大器和RC电路(电阻器和电容器)作为积分电路——其中不是通过R^＊C而是通过C/(Cs^＊fs)来限定频率决定性滤波器的时间常数“T”。

特别有利的是，可以通过常用的微控制器电路以简单、精确和可变的方式生成Cs的电容器开关频率fs。另外在集成半导体电路中，可以用很有利的方式生成电容。根据上述原理，在确定T时将不包括绝对值而将仅包括比值，这对于集成电路的实现而言很便利。

几个制造商提供了可用的开关电容器滤波器IC，例如：

MAXIM公司：MAX 7490

适合于高通、低通、带通和陷波滤波器

频率范围为1Hz至40kHz

以及