DE60034006T2

DE60034006T2 - Gerät zum Evakuieren eines Vakuumsystems

Info

Publication number: DE60034006T2
Application number: DE60034006T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tsu-shi Ando
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: ATE357598T1; KR20010051783A; JP2001207984A; KR100730073B1; KR100843328B1; US6375431B1; TW468003B; EP1101942A3; KR20070012282A; EP1813818A2; EP1101942A2; EP1101942B1; EP1813818A3; DE60034006D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Auspumpvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Eine solche Auspumpvorrichtung kann dem Stand der Technik, Dokument EP 0 811 766 A2 , entnommen werden.
In den Halbleiter-Vakuumvorrichtungen ist es besonders wichtig, dass eine evakuierte Kammer einen Grad eines Vakuums von ungefähr 10^–3 Pa aufrechterhalten kann, und Ölmoleküle dürfen nicht in die ausgepumpte Kammer eindringen. Folglich ist, als eine Vakuumpumpe, um solche Erfordernisse einer einzelnen Stufe zu erfüllen, eine Schrauben-Vakuumpumpe (JP-B-7-9239) vorgeschlagen worden, die die Kammer von Atmosphärendruck auf ungefähr 10^–3 Pa in einer einzelnen Stufe (mit einem hohen Kompressionsverhältnis und mit einem breiten Betriebsdruckbereich) abpumpen kann und frei von Öl ist.
Allerdings besitzt die Schrauben-Vakuumpumpe die folgenden, ihr eigenen Probleme.

(1) Die Schrauben-Vakuumpumpe ist in der Leitung gering, da eine Schraubennut verwendet wird, um Gasmoleküle, die abgepumpt werden sollen, aufzunehmen und zu überführen. Dementsprechend ist die Pump-Geschwindigkeit in einem molekularen Strömungsbereich niedrig.
(2) Es ist notwendig, dass die Schrauben-Vakuumpumpe einen Abstand zwischen passenden Flächen der positiven und negativen Schrauben und zwischen dem äußeren Umfang einer Schraube und dem inneren Umfang eines Gehäuses besitzt. Dementsprechend ist die Vakuum-Dichteigenschaft schlecht, was einen nachteiligen Effekt auf das letztendliche Vakuum besitzt.
(3) Die Schrauben-Vakuumpumpe besitzt eine schlechte Vakuum-Dichteigenschaft, wie dies vorstehend beschrieben ist, und wenn sie als eine Grob-Vakuumpumpe verwendet wird, erfordert es eine große Antriebskraft (Energieverlust), um eine Gegenströmung von Luft von der Atmosphärenseite aus zu komprimieren und abzugeben. Insbesondere wird der Gesamtbetrag eines Abstands für die Schrauben-Vakuumpumpe, die eine hohe Pump-Geschwindigkeit hat, wie er in (2) definiert ist, groß, was zu einer starken Tendenz eines Antriebskraftverlusts führt. Weiterhin erzeugt, wenn eine Schrauben-Pumpe als eine Grob-Vakuumpumpe verwendet wird, die Schrauben-Pumpe einen großen Energieverlust, der durch eine Differenz im Druck zwischen der Saugseite und der Atmosphärenseite hervorgerufen wird, sogar obwohl ein notwendiger Grad eines Vakuums bereits an der Saugseite erreicht worden ist.

Für die vorstehend angegebenen Probleme, die auf die Schrauben-Vakuumpumpe zutreffen, sind die folgenden Lösungsmittel herkömmlich vorgeschlagen worden.

(A) Als Erstes ist ein Lösungsmittel für ein Problem zum Durchführen des Punkts (1) vorgeschlagen worden, bei dem die Schrauben-Vakuumpumpe als eine Vor-Vakuumpumpe verwendet ist, die weniger problematisch in Bezug auf den Strömungsleitwert ist, und die Zusatzpumpe ist eine Roots-Vakuumpumpe, die einen großen Strömungsleitwert besitzt.

Bei dieser Zweistufen-Pumpe kann allerdings, da die Roots-Vakuumpumpe ein kleines Kompressionsverhältnis besitzt, die Pump-Geschwindigkeit der Schrauben-Pumpe als die Vor-Vakuumpumpe nicht zu klein gemacht werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe nicht verringert werden kann, folgt, dass die Kapazität des Motors zum Antreiben dieser Vor-Vakuumpumpe nicht verringert werden kann, und jeder Antriebskraftverlust von (3) kann nicht verringert werden. (Ein Problem von (2) verbleibt noch.)

(B1) Ein Lösungsmittel für ein Problem, das sich auf die Dichteigenschaft von (2) bezieht, ist vorgeschlagen worden, bei dem eine Vielzahl von Kammern zum Überführen des Fluids zwischen der Saugöffnung und der Abpumpöffnung vorgesehen ist, wobei eine große Anzahl von Schrauben-Windungen der Schrauben-Pumpe, verwendet an einer einzelnen Stufe, vorgesehen wird, um die Dichteigenschaft zu erhöhen (JP-7-9239). Allerdings besitzt ein solches Lösungsmittel eine vergrößerte, axiale Länge der Schraube, so dass die Vorrichtungen größer werden. Weiterhin wird die Vielzahl der Schrauben-Windungen nicht einfach zu der Lösung des Problems (3) führen.
(B2) Ähnlich ist ein Lösungsmittel des Problems, das sich auf die Dichteigenschaft von (2) bezieht, vorgeschlagen worden, bei dem eine Schrauben-Vakuumpumpe als die Zusatzpumpe verwendet wird, die weniger problematisch in Bezug auf die Dichteigenschaft ist, und eine Diaphragmapumpe oder mittels Öl gedichtete Drehkolben-Vakuumpumpe, die eine gute Dichteigenschaft besitzt, wird als Vor-Vakuumpumpe verwendet (JP-A-62-243982). Da die mittels Öl gedichtete Drehkolben-Vakuumpumpe gewöhnlich mit einem Absperrventil an einer Abpumpöffnung versehen ist, ist es möglich, eine Rückströmung der Luft von der Atmosphärenseite aus zu verhindern, so dass jeder Antriebskraftverlust wie in (3) verringert werden kann.

In einer solchen Zweistufen-Pumpe ist es allerdings, da die Diaphragmapumpe oder die mittels Öl gedichtete Drehkolben-Vakuumpumpe eine gute Dichteigenschaft besitzt, notwendig, dass sie als die Vor-Vakuumpumpe verwendet wird, wobei in dem Falle der Diaphragmapumpe, zum Beispiel, Reaktionsprodukte (die von einem reaktiven Gas, das durch die evakuierte Kammer floss, erzeugt sind) wahrscheinlich in der Innenseite der Pumpe verbleiben. Wenn die Reaktionsprodukte verbleiben, kann sich die Abpumpfunktion merkbar verschlechtern, und es benötigt eine Menge Zeit und Kosten für die Überholung. Auch besteht in einem Fall der ölgedichteten Drehkolben-Vakuumpumpe die Gefahr, dass die evakuierte Kammer mit Ölmolekülen kontaminiert werden kann, und dabei ist das Problem vorhanden, dass sich das Öl in einer kurzen Zeit aufgrund eines reaktiven Gases verschlechtern kann, oder häufig ausgetauscht werden muss.

(C1) Ein Lösungsmittel für ein Problem, das sich auf den Bewegungsenergieverlust in (3) bezieht, ist vorgeschlagen worden, bei dem eine Mikropumpe, die eine sehr geringe Pump-Geschwindigkeit besitzt, an der Abpumpseite der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe vorgesehen ist (JP-A-7-119666, JP-A-10 184576). Die Pump-Geschwindigkeit dieser Mikropumpe ist groß genug, um das reaktive Gas einer sehr geringen Menge (nicht mehr als 50 bis 500 cm³/min), das durch die Vakuumkammer floss, anzusaugen und abzupumpen (die Pump-Geschwindigkeit ist um einige Hundert geringer als diejenige der Vor-Vakuumpumpe). Mit anderen Worten wird die Pump-Geschwindigkeit sehr klein eingestellt. Dementsprechend wird, da das inverse Drehmoment aufgrund der Differenz im Druck, der auf die Mikropumpe einwirkt, auch sehr klein wird, der Bewegungsenergieverlust sehr klein.

Allerdings ist diese Lösung diejenige, dass die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe kontinuierlich von dem Atmosphärendruck zu einem Hoch-Vakuumzustand abgibt, d. h. von einem viskosen Strömungsbereich des Gases zu einem molekularen Strömungsbereich. Dementsprechend ist es, um die Dichteigenschaft in dem viskosen Strömungsbereich (Vorabsaugen) zu verbessern, erforderlich, dass die Anzahl der Schraubenwindungen erhöht wird und der Abstand zwischen der Schraube und dem Gehäuse verringert wird. Auch muss, um die Pump-Geschwindigkeit in dem Molekular-Strömungsbereich zu erfüllen, ein großes Gas-Überführungs-Volumen vorgesehen werden. Dementsprechend wird die Schrauben-Vakuumpumpe in der radialen und der axialen Richtung groß, was zu dem ernsthaften Problem einer Variation des Abstands bzw. Freiraums aufgrund einer thermischen Expansion führt. Demzufolge ist eine hohe Präzisions-Bearbeitung der Schraube und deren Schrauben-Aufnahmekammer (Gehäuse) notwendig, was zu höheren Kosten führt. Da die Schrauben-Vakuumpumpe mit großem Volumen Gas nahe zu dem Atmosphärendruck abgibt, muss ein Motor zum Antreiben der Schrauben-Vakuumpumpe auch eine große Kapazität haben.

(C2) In ähnlicher Weise ist ein Lösungsmittel für das Problem des Bewegungsenergieverlusts in (3) vorgeschlagen worden, bei dem die Schrauben-Vakuumpumpe als eine einzelne Stufe verwendet wird, indem nicht nur eine große Anzahl von Schrauben-Windungen vorhanden ist, sondern auch ein kleines Volumen der Überführungskammer auf der Abpumpseite, wie dies in den 11 und 12 dargestellt ist. Dieses herkömmliche Beispiel wird nachfolgend beschrieben werden, um das Verständnis der vorliegenden Lehre zu erleichtern.

Eine Rotor-Aufnahmekammer 210b, die innerhalb eines Gehäuses 210 gebildet ist, nimmt drehbar einen Haupt-Schrauben-Rotor 220, der aus einem positiven und einem negativen Schrauben-Rotor 220m und 220f aufgebaut ist, die ein Zahnverhältnis von 4 zu 5 haben, und einen Zusatz-Schrauben-Rotor 230, der aus einem anderen positiven und negativen Schrauben-Rotor 230m und 230f gebildet ist, die ein Zahnverhältnis von 4 zu 5 haben, auf.
Wenn ein Motor 243 gedreht wird, werden die positiven Rotoren 230m, 220m, die mit diesem Motor 243 verbunden sind, dazu gebracht, sich zu drehen, während gleichzeitig die negativen Rotoren 220f und 230f dazu gebracht werden, sich über die Zeitsteuer-Zahnräder 241 und 242 zu drehen. Auf diese Art und Weise wird, wenn der Haupt- und der Unter-Rotor 220 und 230 so angetrieben werden, um sich zu drehen, das Gas innerhalb der evakuierten Kammer über eine Saugöffnung 210a in die Innenseite des Gehäuses 210 gesaugt, überführt und komprimiert und zu der Außenseite über die Abpumpöffnung 210c abgepumpt.
Hierdurch kann die Antriebskraft, die für eine positive Verschiebung der Vakuumpumpe 200 bei dem Abpumpvorgang erforderlich ist, in eine Überführungs-Antriebskraft zum Überführen eines angesaugten, komprimierten Fluids zu der Abpumpöffnung 210c, eine Volumenkompressions-Antriebskraft, da das Volumen einer Überführungskammer der positiven Verdrängungspumpe 200 kleiner von der Saugöffnung 210a zu der Abpumpöffnung 210c ist, eine Antriebskraft zum Überführen eines komprimierten Fluids, das zurück durch den Freiraum, der zwischen dem Haupt-Schrauben-Rotor 220 oder dem Unter-Schrauben-Rotor 230 und dem Gehäuse 210 gebildet ist, von der Hochdruckseite oder der Abpumpseite zu der Niederdruckseite oder Saugseite, zu der Abpumpöffnung 210c erneut geflossen ist, und eine Antriebskraft (nachfolgend bezeichnet als eine Antriebskraft aufgrund eines Differenzialdrucks) gegen eine Kraft, die von dem komprimierten Fluid aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Abpumpseite aufgebracht ist, unterteilt werden.
Das Verhältnis der Antriebskraft, die für die Vakuumpumpe 200 mit positiver Verdrängung bei dem Abpumpvorgang erforderlich ist, kann in Abhängigkeit von dem Druck des komprimierten Fluids nahe der Saugöffnung 210a oder nahe der Abpumpöffnung 210c unterschiedlich sein. Zum Beispiel verringert sich, wenn ein Behälter (nachfolgend bezeichnet als ein evakuierter Behälter) mit einem festgelegten Volumen, der einen Innendruck gleich zu dem Atmosphärendruck besitzt, über die Saugöffnung 210a durch die Vakuumpumpe 200 mit positiver Verdrängung abgepumpt wird, der Druck des komprimierten Fluids nahe der Saugöffnung 210a über die Zeit, schließlich herunter bis zu dem Enddruck. Allerdings erreicht, wenn eine kleine Menge an Gas in die Saugöffnung 210a hinein fließen kann, das komprimierte Fluid nahe der Saugöffnung 210a nicht den Enddruck, sondern wird zu einem bestimmten Grad eines Vakuums. Dementsprechend sind, zu Beginn des Abpumpens, sowohl das komprimierte Fluid nahe der Saugöffnung 210a als auch dasjenige nahe der Abpumpöffnung 210c gleich zu dem Atmosphärendruck, und die erforderliche Antriebskraft ist hauptsächlich eine Volumenkompressions-Antriebskraft. Allerdings ist dann, wenn das Gas innerhalb des evakuierten Behälters den Enddruck erreicht hat oder von einem bestimmten Grad eines Vakuums wird, ein großer Unterschied im Druck zwischen dem komprimierten Fluid nahe der Abpumpöffnung 210c und dem komprimierten Fluid nahe der Saugöffnung 210a vorhanden, und die erforderliche Antriebskraft ergibt sich hauptsächlich aufgrund eines differenzellen Drucks.
Gewöhnlich wird, da die Vakuumpumpe dazu verwendet wird, ein Behälter mit einem festgelegten Volumen unter einem Vakuum in den meisten Fällen zu halten, die Antriebskraft, die erforderlich ist, wenn die Vakuumpumpe betätigt wird, d. h. die Verbrauchs-Antriebskraft, hauptsächlich durch die Antriebskraft eingenommen, die durch den differenziellen Druck erzeugt wird. Dementsprechend kann die Energieeinsparung der Vakuumpumpe durch Verringern der Antriebskraft aufgrund eines differenziellen Drucks erreicht werden.
Hierbei kann, unter der Annahme, dass das Drehmoment des Rotors T ist, die Drehgeschwindigkeit des Rotors N ist und die Konstante a ist, die Verbrauchsleistung W aufgrund eines differenziellen Drucks sowohl des positiven als auch des negativen Rotors, wie beispielsweise eine Schrauben-Vakuumpumpe, durch den folgenden Ausdruck (1) angegeben werden. W = a × T × N (1)
Auch kann, unter der Annahme, dass ein Druckbereich auf der Seite eines hohen Drucks in einer Richtung parallel zu einer Drehachse des Rotors umgewandelt wird, A1 ist, der durchschnittliche Druck auf der Seite des hohen Drucks P1 ist, der Abstand von der Mitte des Bereichs A1 zu der Drehmitte des Rotors L1 ist, der Druckbereich auf der Seite unter niedrigem Druck, umgewandelt in die Richtung parallel zu der Drehachse des Rotors, A2 ist, der durchschnittliche Druck auf der Niederdruckseite P2 ist, der Abstand von der Mitte des Bereichs A2 zu der Drehmitte des Rotors L2 ist, das Drehmoment T durch den folgenden Ausdruck (2) angegeben werden, wobei die Hochdruckseite die Abpumpseite bedeutet und die Niederdruckseite die Saugseite bedeutet. T = A1 × P1 × L1 – A2 × P2 × L2 (2)
In dem vorstehenden Ausdruck (2) können A1, A2, L1 und L2 in Abhängigkeit von der Struktur einer Vakuumpumpe variiert werden. Entsprechend den Ausdrücken (1) und (2) kann die Antriebskraft W aufgrund eines differenziellen Drucks durch Bestimmen der Struktur der Vakuumpumpe so, dass das Drehmoment T kleiner ist, reduziert werden.
Allerdings sind in der Praxis A2 und L2 Dimensionen, die notwendigerweise dann bestimmt werden, wenn die Pump-Geschwindigkeit der Vakuumpumpe eingestellt wird. Wenn das Gas innerhalb des evakuierten Behälters den Enddruck erreicht hat oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wird, d. h. der Druck auf der Saugseite ist in einem bestimmten Umfang niedriger, kann eine Kraft aufgrund des Drucks des komprimierten Fluids auf der Saugseite ignoriert werden.
Dementsprechend kann die Antriebskraft W aufgrund eines differenziellen Drucks durch Verringern von A1 und L1 verringert werden, d. h. das Volumen der Überführungskammer 230A (nachfolgend bezeichnet als eine Überführungskammer der Abpumpseite), das durch einen Zahnraum des Unter-Schrauben-Rotors 230 und das Gehäuse 210 und in Verbindung mit der Abpumpöffnung 210c (Atmosphärendruck) gebildet ist.
Allerdings wurden in der herkömmlichen Vakuumpumpe ähnlich wie vorstehend der Außendurchmesser des Unter-Schrauben-Rotors 230, der die Überführungskammer 230A der Abpumpseite bildet, und der Innendurchmesser des Gehäuses 210 so gebildet, dass sie gleich zu dem Außendurchmesser des Haupt-Schrauben-Rotors 220 und dem Innendurchmesser des Gehäuses 210 jeweils waren. Deshalb ist es schwierig, das Volumen der Überführungskammer 230A der Abpumpseite auf eine optimale Dimension zu verringern, wenn das Volumen einer Überführungskammer 220A (nachfolgend bezeichnet als eine Überführungskammer der Saugseite), gebildet durch einen Zahnraum des Haupt- Schrauben-Rotors 220 und des Gehäuses 210 und unmittelbar nachdem die Saugöffnung 220a abgeschlossen worden ist, so ausgelegt, um groß zu sein, um die ausgelegte Pump-Geschwindigkeit (der Wert des Gas-Überführungsvolumens pro Umdrehung einer Antriebswelle multipliziert mit der Drehgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der Antriebswelle) zu erhöhen.
Das bedeutet, dass, in dem Fall der Schrauben-Pumpe, die Gas-Überführungskammer durch Anpassen des positiven und negativen Rotors gebildet wird. Dementsprechend kann in der herkömmlichen Vakuumpumpe, da der Außendurchmesser des positiven und negativen Rotors 220m, 220f, die die Überführungskammer 220A der Saugseite bilden, gleich zu dem äußeren Durchmesser des positiven und negativen Rotors 230m, 230f ist, die die Überführungskammer 230A der Abpumpseite bilden, eine unmittelbare Überführungskammer 230B, die einen Steigungswinkel θ2 besitzt, dadurch verringert werden, dass der Steigungswinkel θ2 des Unter-Schrauben-Rotors 230 kleiner gemacht wird, wie dies in 11 dargestellt ist, um das Volumen der Überführungskammer 230A der Abpumpseite zu verringern. Allerdings ist dabei die Bearbeitungsgrenze vorhanden, um den Steigungswinkel θ2 kleiner zu machen. Demzufolge könnte das Volumen der Zwischenüberführungskammer 230B auf nur ungefähr 1/3 des Volumens der Überführungskammer 220A der Saugseite verringert werden. Aufgrund der Tatsache, dass das Volumen der Zwischenkammer 230B nicht verringert werden kann, kann das Volumen der Überführungskammer 230A der Abpumpseite auch nicht entsprechend verringert werden. Genauer gesagt könnte das Volumen der Überführungskammer 230a der Abpumpseite auf nur ungefähr 1/5 des Volumens der Zwischenkammer 230B verringert werden.
Wenn eine Roots- oder Klauen-Vakuumpumpe betroffen ist, muss die Breite des Rotors in der axialen Richtung verringert werden, um das Volumen der Überführungskammer der Abpumpseite zu verringern, allerdings ist dabei die Einschränkung vorhanden, die Breite des Rotors in der axialen Richtung zu verringern. Wenn das Volumen der Überführungskammer der Saugseite so ausgelegt ist, dass es groß ist, um die vorgesehene Pump-Geschwindigkeit zu erhöhen, ist es schwierig, das Volumen der Überführungskammer der Abpumpseite auf die optimale Dimension zu verringern.
Auf diese Art und Weise war es, bei der Schrauben-Vakuumpumpe, wie sie in den 11 und 12 dargestellt ist, schwierig, das Volumen der Überführungskammer der Abpumpseite auf die optimale Dimension zu verringern. Deshalb konnte die Antriebskraft aufgrund des differenziellen Drucks nicht verringert werden und die Energie-Effektivität war dann niedrig, wenn der Druck auf der Saugseite den Enddruck erreichte oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wurde.
Auch ist die axiale Länge der Schraube länger, was zu größeren Vorrichtungen führt, wie dies in (B) beschrieben ist.
In der herkömmlichen Auspumpvorrichtung, die eine Schrauben-Vakuumpumpe besitzt, sind, wie vorstehend beschrieben ist, Mittel zum Lösen einzelner der Probleme, die der Schrauben-Pumpe eigen sind, d. h. die sich auf den Strömungsleitwert, die Dichteigenschaft und den Energieverbrauch beziehen, vorgeschlagen worden, allerdings sind dabei keine Mittel vorhanden, um alle die Probleme zu lösen, und einerseits geben solche Lösungsmittel Anlass zu dem neuen Problem größerer Vorrichtungen oder und andererseits einer aufwendigen Wartung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auspumpvorrichtung zu schaffen, wie sie vorstehend angegeben ist, die eine hohe Betriebsfunktion erzielt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Auspumpvorrichtung gelöst, die die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 besitzt. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen angegeben.
Dementsprechend wird eine Auspumpvorrichtung geschaffen, die eine Vor-Vakuumpumpe und eine Zusatzpumpe aufweist, von denen jede durch eine Schrauben-Vakuumpumpe gebildet ist, wobei die Nenn-Pump-Geschwindigkeit (ein Wert eines Gas-Überführungsvolumens pro Umdrehung einer Antriebswelle multipliziert mit einer Drehgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der Antriebswelle) der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe ausreichend kleiner als die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist, jedoch geeignet ist, um sie als die Vor-Vakuumpumpe zu betreiben, wobei die Anzahl von Schrauben-Windungen (die Anzahl von Windungen der Schraube, die mehr Zähne dann besitzt, wenn die Anzahlen der Zähne für die positive und die negative Schraube unter schiedlich sind) für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe größer als die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist.

(1) Mit dem vorstehenden Aufbau kann, da die Schrauben-Vakuumpumpe, die ein hohes Kompressionsverhältnis als die allgemeine Charakteristik besitzt, als die Zusatzpumpe verwendet wird, eine große Pump-Geschwindigkeit als gesamtes System erreicht werden, gerade obwohl die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe unzureichend (klein) ist.
(2) Weiterhin ist die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Pumpe ausreichend kleiner als die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe, allerdings ausreichend, um als Vor-Vakuumpumpe betrieben zu werden. Entsprechend muss die Zusatzpumpe keine Fähigkeit haben, gegen Atmosphärendruck auf der Saugseite abzupumpen, und kann einen kompakten und einfachen Aufbau aufweisen. Andererseits kann das Vor-Vakuum den Antriebskraftsverlust aufgrund eines differenziellen Drucks in einem Zustand, bei dem die Saugseite den Enddruck erreicht hat oder von einem bestimmten Grad eines Vakuum wird, verringern.
(3) Da die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Pumpe klein genug ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann deren Schraubenradius verringert werden. Dementsprechend können die Variationen eines Abstands bzw. Freiraums aufgrund einer thermischen Expansion, die axial hervorgerufen werden, verringert werden, um den Abstand, der gebildet wird, radial kleiner zu machen. Demzufolge wird der gesamte Leckageraum für Gas verringert und die Dichteigenschaft kann verbessert werden.
(4) Auf diese Art und Weise ist, da die Dichteigenschaft der Vor-Schrauben-Pumpe besser gemacht werden kann, kein Erfordernis vorhanden, die Anzahl von Windungen der Schraube zu verringern, um die Dichteigenschaft zu verbessern, und die axiale Länge der Vor-Vakuumpumpe kann verringert werden.
(5) Da die Dichteigenschaft der Vor-Vakuumpumpe verbessert werden kann, kann ein hoher Grad eines Vakuums erreicht werden und die axiale Länge der Zusatzpumpe kann verringert werden, auch dann, wenn die Anzahl von Windungen der Schraube für die Zu satzpumpe klein ist oder der Freiraum zwischen der Schraube und dem Gehäuse in der Präzision schlecht ist.
(6) Da die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Zusatzpumpe verringert werden kann, muss die axiale Länge nicht übermäßig durch Erhöhen des Steigungswinkels der Schraube für die Zusatzpumpe sein, um den Strömungsleitwert zu erhöhen.
(7) Da die Schrauben-Vakuumpumpe mit einem einfachen Aufbau für sowohl die Vor-Vakuumpumpe als auch die Zusatzpumpe angepasst werden kann, ist der Abpumpkanal kürzer. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass Reaktionsprodukte in dem Abpumpkanal verstopfen, und gerade wenn sie eine Verstopfung hervorrufen oder aneinander anhaften, können sie einfach entfernt werden, und eine einfache Wartung wird erzielt.

In einer Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre ist die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe 1/5 bis 1/100 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe.
Mit diesem Aufbau kann die Auspumpvorrichtung sicher so ausgeführt werden, dass sie eine höhere Energieeffektivität als eine herkömmliche solche besitzt. Je kleiner die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe in Bezug auf die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist, desto geringer ist der Energieverbrauch. Wenn allerdings die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe zu niedrig ist, ist das Risiko vorhanden, dass die Abpumpzeit in einer Übergangsperiode dann verlängert wird, wenn der ausgepumpte Behälter gegen den Atmosphärendruck auf den Enddruck abgepumpt wird. Dementsprechend wurde, unter Berücksichtigung sowohl des Energieverbrauchs als auch der Abpumpzeit, die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe zu 1/5 bis 1/100 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe gemacht.
In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre ist die Zahl der Schrauben-Windungen für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe im Wesentlichen eins, oder so, dass mindestens eine Gas-Überführungskammer, die weder in Verbindung mit der Saugöffnung noch mit der Abpumpöffnung der Zusatzpumpe steht, gebildet wird.
Mit diesem Aufbau kann die axiale Länge der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe, die stark die Dimensionen der Vorrichtung beeinflusst, im Wesentlichen minimal sein, und die Vorrichtung kann kleiner gemacht werden.
In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre beträgt die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe 3 bis 10.
Mit diesem Aufbau kann die Dichteigenschaft der Auspumpvorrichtung gut als Ganzes beibehalten werden, auch dann, wenn die Dichteigenschaft der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe nicht verbessert werden kann, und die axiale Länge der Vor-Vakuumpumpe wird nicht zu übermäßig groß.
In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Steigungswinkel der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe größer als der Schrauben-Steigungswinkel der Vor-Vakuumpumpe.
Mit diesem Aufbau ist die axiale Länge der Zusatz-Schrauben-Pumpe entsprechend mit dem Steigungswinkel größer, allerdings kann der Strömungsleitwert erhöht werden. Andererseits wird die axiale Länge der Vor-Vakuumpumpe nicht größer.
In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre wird die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe nur solange angetrieben, bis der Druck auf der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe von Atmosphärendruck auf ungefähr 13.300 Pa abfällt, und der Antrieb der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe beginnt, wenn der Druck an der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe unter ungefähr 13.300 Pa abgefallen ist.
Mit diesem Aufbau kann die Antriebskraft, die zum Antreiben der Zusatzpumpe erforderlich ist, klein sein und der Antriebsmotor kann eine kleine Kapazität haben.
In der Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre wird ein Antriebsmotor für sowohl die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe als auch die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe unter einer möglichst hohen Drehgeschwindigkeit gedreht, soweit der Motor nicht überlastet wird, um die Absaugzeit in einem Bereich zu verkürzen, in dem der Druck an der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe relativ hoch ist. Wenn der Druck auf der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe den Enddruck erreicht hat oder ein rela tiv niedriger Druck wird, wird die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe auf die niedrigste Drehgeschwindigkeit verringert, um einen Grad eines Vakuums beizubehalten, der für die abgepumpte Kammer erforderlich ist, und die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe wird auf eine möglichst niedrige Drehgeschwindigkeit in einem Bereich verringert, wo der Gegendruck der Zusatzpumpe unterhalb des kritischen Gegendrucks gehalten werden kann, um so die notwendige Antriebskraft zu verringern.
Mit diesem Aufbau kann die Pump-Geschwindigkeit zum Entleeren der ausgepumpten Kammer von dem Atmosphärendruck aus verringert werden, und der Energieverbrauch kann verringert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dargestellt und erläutert. In den Zeichnungen:
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Auspumpvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht der Auspumpvorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Schrauben-Abschnitts in der Auspumpvorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Auspumpvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
5 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang des Pfeils IV-IV der 4 vorgenommen ist, die die Drehebene der positiven und negativen Schrauben 320m, 320f im Querschnitt darstellt.
6 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang des Pfeils IV-IV der 4 vorgenommen ist, die die Drehebene der positiven und negativen Schrauben 350m, 350f im Querschnitt darstellt.
7 zeigt eine Grafik der Beziehung zwischen dem Saugseitendruck und der Pump-Geschwindigkeit der Auspumpvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
8 zeigt eine Grafik der Beziehung zwischen dem Druck auf der Saugseite und der Drehgeschwindigkeit eines Motors 343, wenn kein Gas durch die Saugseite einer Zusatzpumpe A, gemäß der zweiten Ausführungsform, fließt.
9 zeigt eine Grafik einer Beziehung zwischen dem Druck auf der Saugseite und der Drehgeschwindigkeit des Motors 343, wenn eine kleine Menge an Gas durch die Saugseite der Zusatzpumpe A, gemäß der zweiten Ausführungsform, fließt.
10 zeigt eine Grafik einer Beziehung zwischen dem Druck der Saugseite und Abpumpseite (oder der Saugseite der Vor-Vakuumpumpe) der Zusatzpumpe A gemäß der zweiten Ausführungsform.
11 zeigt eine Querschnittsansicht der herkömmlichen Vakuumpumpe.
12 zeigt eine Abwicklung eines Schraubenabschnitts der Auspumpvorrichtung, wie sie in 11 dargestellt ist.
Die bevorzugten Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Anhand der 1 bis 3 wird eine Erläuterung einer Auspumpvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform vorgenommen.
Die Auspumpvorrichtung 100 ist aus einer Schrauben-Vakuumpumpe A als eine mechanische Zusatzpumpe und einer Schrauben-Vakuumpumpe B als eine Vor-Vakuumpumpe aufgebaut. In den Ausdrücken, wie sie hier verwendet sind, bedeutet "Haupt" eine "Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe" und "Unter" bedeutet eine "Vor-Schrauben-Vakuumpumpe".
Die Auspumpvorrichtung 100 weist einen Haupt-Schrauben-Rotor 120 (Schrauben-Rotor für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe) und einen Unter-Schrauben-Rotor 150 (Schrauben-Rotor für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe), der einen kleineren, äußeren Durchmesser als der Haupt-Schrauben-Rotor 120 besitzt, auf. Der Haupt-Schrauben-Rotor 120 ist aus einem positiven und negativen Schrauben-Rotor 120m und 120f gebildet und der Unter-Schrauben-Rotor 150 ist aus einem positiven und negativen Schrauben-Rotor 150m und 150f gebildet.
Der Haupt-Schrauben-Rotor 120 ist innerhalb einer den Haupt-Rotor aufnehmenden Kammer 110b, die innerhalb eines Gehäuses 110 gebildet ist, aufgenommen. Genauer gesagt ist ein negativer Rotor 120f drehbar in dem Gehäuse 110 mittels der Lager 131, 132 und 133 gehalten, und ein positiver Rotor 120m ist drehbar in dem Gehäuse 110 durch die Lager 134, 135 und 136 gehalten. Hierbei verhindern die Dichtungen 137, 138, 139 und 140, dass Schmieröl der Lager 131, 132, 133, 134, 135 und 136 in die den Haupt-Rotor aufnehmende Kammer 110b leckagemäßig eintritt, ebenso wie sie verhindern, dass Fremdkörper von der den Haupt-Rotor aufnehmenden Kammer 110b in die Lager 131, 132, 133, 134, 135 und 136 eintritt, indem die Lager 131, 132, 133, 134, 135 und 136 von der den Haupt-Rotor aufnehmenden Kammer 110b getrennt sind.
Der Unter-Schrauben-Rotor 150 ist in einer den Unter-Rotor aufnehmenden Kammer 110d, die innerhalb des Gehäuses 110 gebildet ist, aufgenommen. Genauer gesagt ist ein negativer Rotor 150f drehbar in dem Gehäuse 110 durch die Lager 161, 162 und 163 gehalten und eine positiver Rotor 150m ist drehbar in dem Gehäuse 110 durch die Lager 164, 165 und 166 gehalten. Hierbei verhindern die Dichtungen 167, 168, 169 und 170, dass Schmieröl der Lager 161, 162, 163, 164, 165 und 166 leckagemäßig in die den Unter-Rotor aufnehmende Kammer 110d eintritt, ebenso wie sie verhindern, dass Fremdkörper von der den Unter-Rotor aufnehmenden Kammer 110d in die Lager 161, 162, 163, 164, 165 und 166 eintritt, indem die Lager 161, 162, 163, 164, 165 und 166 von der den Unter-Rotor aufnehmenden Kammer 110d getrennt sind.
Hierbei ist das Volumen der Überführungskammer 150A auf der Abpumpseite für die Vor-Vakuumpumpe B so ausgelegt, dass es 1/5 oder geringer des Volumens der Überführungskammer 120A auf der Saugseite für die Zusatzpumpe A ist.
Eine Nenn-Pump-Geschwindigkeit (ein Wert des Gas-Überführungsvolumens pro Umdrehung einer Antriebswelle multipliziert mit der Drehgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der Antriebswelle) der Schrauben-Vakuumpumpe B als die Vor-Vakuumpumpe beträgt 420 Li ter/min (eine bemessene Drehgeschwindigkeit von 4.500 U/min für einen Motor 173), und eine Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Schrauben-Vakuumpumpe A als die mechanische Zusatzpumpe beträgt 8.500 L/min (eine bemessene Drehgeschwindigkeit von 6.800 U/min für einen Motor 143). Mit anderen Worten ist die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B so ausgelegt, dass sie ungefähr 1/20 (ungefähr 1/13, wenn in das Verhältnis des Gas-Überführungsvolumens pro Umdrehung der Antriebswelle umgewandelt wird) der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe A ist. Auf diese Art und Weise ist die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B kleiner als diejenige der Zusatzpumpe A, wobei das Volumen der abpumpseitigen Überführungskammer 150A für die Vor-Vakuumpumpe B, die sich in Verbindung mit der Atmosphäre befindet, entsprechend kleiner ist, wie dies in 3 dargestellt ist. Dementsprechend ist das Volumen der Überführungskammer 150A auf der Abpumpseite für die Vor-Vakuumpumpe B ausreichend kleiner als dasjenige der Überführungskammer 120A auf der Saugseite für die Zusatzpumpe A. Eine Beziehung zwischen einer rechten Endfläche der abpumpseitigen Überführungskammer 150A für die Vor-Vakuumpumpe B, die in Verbindung mit der Atmosphäre in 3 steht, und einer linken Endfläche der Abpumpöffnung 110e in 3 (eine Innenwand des Gehäuses) ist so ausgelegt, dass ein erforderlicher Abpumpkanalbereich sichergestellt wird, während das Volumen der abpumpseitigen Überführungskammer 150A, die in Verbindung mit der Atmosphäre steht, minimal ist. Genauer gesagt kann das Volumen der abpumpseitigen Überführungskammer 150A auf ungefähr 1/5 des Volumens der Überführungskammer 150B auf der Saugseite der Vor-Vakuumpumpe selbst verringert werden.
Die Haupt-Rotor-Aufnahmekammer 110b ist an einem Wandbereich des Gehäuses 110 gebildet und steht in Verbindung mit der Außenseite des Gehäuses 110 über eine Saugöffnung 110a, um das komprimierte Fluid von der Außenseite des Gehäuses 110 in die Innenseite des Gehäuses 110 anzusaugen. Die Haupt-Rotor-Aufnahmekammer 110b und die Unter-Rotor-Aufnahmekammer 110d stehen über einen Verbindungskanal 110c, der innerhalb des Gehäuses 110 gebildet ist, in Verbindung. Die Unter-Rotor-Aufnahmekammer 110d ist an einem Wandbereich des Gehäuses 110 gebildet und steht mit der Außenseite des Gehäuses 110 über eine Abpumpöffnung 110e, um das komprimierte Fluid von der Innenseite des Gehäuses 110 zu der Außenseite des Gehäuses 110 abzupumpen, in Verbindung. Hierbei steht die Saugöffnung 110a mit der evakuierten Kammer, die ein festgelegtes Volumen aufweist, die nicht dargestellt ist, in Verbindung, und die Abpumpöffnung 110e steht mit der Atmosphäre in Verbindung.
An einem Endbereich des positiven und negativen Rotors 120m und 120f für den Haupt-Schrauben-Rotor 120 sind Zeitsteuerzahnräder 141 und 142 zum Drehen eines Rotors zusammen mit der Drehung des anderen Rotors so befestigt, dass sie zueinander passen. Weiterhin ist, an einem Endbereich eines positiven Rotors 120m, ein Haupt-Rotor 143 integral verbunden.
An einem der Endbereiche des positiven und negativen Rotors 150m und 150f für den Unter-Schrauben-Rotor 150 sind Zeitsteuerzahnräder 171 und 172 zum Drehen eines Rotors zusammen mit der Drehung des anderen Rotors so befestigt, dass sie zueinander passen. Weiterhin ist, an einem Endbereich eines negativen Rotors 150f, ein Unter-Motor 173 integral verbunden.
Das Gehäuse 110 ist durch ein erstes Haupt-Gehäuseelement 111, ein zweites Haupt-Gehäuseelement 112, ein drittes Haupt-Gehäuseelement 113, ein viertes Haupt-Gehäuseelement 114, ein erstes Unter-Gehäuseelement 115, ein zweites Unter-Gehäuseelement 116, ein drittes Unter-Gehäuseelement 117 und ein viertes Unter-Gehäuseelement 118 aufgebaut.
Der positive und der negative Hauptseiten-Rotor 120m, 120f besitzen ein Schrauben-Zahnverhältnis von 5 zu 6, und der positive und der negative Unterseiten-Rotor 150m, 150f besitzen auch ein Schrauben-Zahnverhältnis von 5 zu 6. Die Zahl von Schrauben-Windungen für den positiven und negativen Hauptseiten-Rotor 120m, 120f beträgt eins ("die Zahl von Windungen 1", wie sie hier angeführt ist, bedeutet die Zahl von Windungen für die positive Schraube 120f (die Zahl der Zähne beträgt 6), wobei "die Zahl von Windungen" die Zahl von Windungen der Schraube bedeutet, die mehr Zähne dann besitzt, wenn die positive und die negative Schraube unterschiedliche Anzahlen von Zähnen haben), und die Anzahl von Schrauben-Windungen für sowohl den positiven als auch den negativen Unterseiten-Rotor 150m und 150f beträgt fünf. Der Schrauben-Steigungswinkel des negativen Hauptseiten-Rotors 120f beträgt ungefähr 45 Grad, und der Schrauben-Steigungswinkel des negativen Unterseiten-Rotors 150f beträgt ungefähr 12 Grad.
Hierbei ist die Anzahl von Schrauben-Windungen für den positiven und den negativen Hauptseiten-Rotor 120m, 120f im Wesentlichen eins, oder so, dass zumindest eine Gas-Überführungskammer (z.B. eine geschlossene Kammer in einem Kompressionsvorgang, wie dies bei 120B in 3 angezeigt ist), die sich in Verbindung mit weder der Saugöffnung 110a noch mit der Abpumpöffnung 110c befindet, gebildet ist. Dies kommt daher, dass die Zusatzpumpe A in dieser Ausführungsform kein Erfordernis einer besseren Dichteigenschaft aufgrund der Beziehung zwischen der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B und der Dichteigenschaft besitzt.
Die Betriebsweise der Auspumpvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.
Zuerst wird eine Erläuterung für einen Fall angegeben, bei dem das Gas innerhalb eines ausgepumpten Behälters (nicht dargestellt) durch die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe B abgepumpt wird, bis der Druck innerhalb des ausgepumpten Behälters von nahe Atmosphärendruck auf ungefähr 13.300 Pa verringert ist.
Der positive und der negative Rotor 150m, 150f werden durch Antreiben des Unter-Motors 173 so gedreht, dass das Gas innerhalb der ausgepumpten Kammer ausgepumpt wird. Dann wird das Gas innerhalb der evakuierten Kammer durch die Saugöffnung 110a der Zusatzpumpe A und über die Zusatzpumpe A und den Verbindungskanal 110c durch die Vor-Vakuumpumpe A gesaugt und über die Abpumpöffnung 110e an die Atmosphäre abgepumpt.
Wenn der Druck auf der Saugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe A unterhalb von ungefähr 13.300 Pa abfällt, wird damit begonnen, die Zusatzpumpe A anzutreiben, während die Drehung der Rotoren 150m, 150f für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe B beibehalten wird. Das bedeutet, dass der positive und der negative Rotor 120m und 120f dazu gebracht werden, dass sie sich drehen, indem der Haupt-Motor 143 angetrieben wird, so dass das Gas innerhalb der evakuierten Kammer, das verdünnt worden ist, zu der Vor-Vakuumpumpe B überführt und abgepumpt wird. Die Vor-Vakuumpumpe B überführt und komprimiert weiterhin das Gas, das von der Zusatzpumpe A überführt ist und über die Abpumpöffnung 110a an die Atmosphäre abgepumpt wird. Auf diese Art und Weise wird der Druck in dem evakuierten Behälter auf den Enddruck verringert.
Hierbei reicht es, da die Zusatzpumpe A das Gas, das einen niedrigen Druck besitzt, abpumpt, aus, dass die Antriebskraft, die dazu erforderlich ist, die Zusatzpumpe A anzutreiben, klein ist, und der Antriebsmotor kann eine kleine Kapazität haben.
Die Vakuumpumpe 100 ist so ausgelegt, dass die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Schrauben-Vakuumpumpe B als die Vorvakuum-Pumpe 420 L/min beträgt (eine bemessene Drehgeschwindigkeit von 4.500 U/min für den Motor 173) und dass die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Schrauben-Vakuumpumpe A als die Zusatzpumpe 8.500 L/min beträgt (eine bemessene Drehgeschwindigkeit von 6.800 U/min für den Motor 143). Das bedeutet, dass, da die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B so ausgelegt ist, dass sie ungefähr 1/20 derjenigen der Zusatzpumpe A beträgt, die Antriebskraft aufgrund eines differenziellen Drucks kleiner sein kann als herkömmlich und dass die Energieeffektivität dann verbessert werden kann, wenn der Druck auf der Saugseite den Enddruck erreicht hat oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wird.
Auf diese Art und Weise wird, für ein besseres Verständnis der Auspumpvorrichtung dieser Ausführungsform, die die Verbesserung in der Energieeffektivität, und den kompakten Aufbau der Vorrichtung ermöglicht, nun eine Erläuterung einer Roots-Vakuumpumpe, die bei einer mechanischen Zusatzpumpe als Vergleich angewandt wird, vorgenommen.
Wenn die Roots-Vakuumpumpe für die Zusatzpumpe verwendet wird, muss die Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe erhöht werden, da die Roots-Vakuumpumpe ein kleines Kompressionsverhältnis (Verhältnis des Drucks der Abpumpseite zu dem Druck der Saugseite) von ungefähr 10 bis 1 besitzt. Zum Beispiel wird, unter Betrachtung einer Zusatzpumpe, die eine Pump-Geschwindigkeit von 4.000 L/min besitzt, wenn der Druck auf der Saugseite 1 Pa beträgt, wenn ein Gas unter 4.000 Pa·L/min von der Saugöffnung der Zusatzpumpe in dem Zustand fließt, bei dem der Druck der Saugseite der Zusatzpumpe 1 Pa beträgt, der Druck an der Abpumpöffnung der Zusatzpumpe ungefähr 10 Pa aufgrund der Beziehung des Kompressionsverhältnisses. Demzufolge ist für die Vor-Vakuumpumpe bei diesem System erforderlich, dass sie eine Pump-Geschwindigkeit von 400 L/min oder größer besitzt, wenn der Druck der Saugöffnung ungefähr 10 Pa beträgt, und dass sie eine Pumpe mit großer Kapazität wird, da die Nenn-Pump-Geschwindigkeit 1.000 L/min oder größer beträgt. Zum Beispiel werden in dem Fall einer Verwendung einer Schraubenpumpe die Nut, der Durchmesser und die Länge der Schraube erhöht. Mit anderen Worten werden A1 und L1 in dem vorstehenden Ausdruck (2) erhöht. Auf diese Art und Weise wird, wenn die Vor-Vakuumpumpe eine große Kapazität besitzt, der Energieverbrauch (abgeleitet von dem Ausdruck (2)) aufgrund des differenziellen Drucks natürlich auch erhöht.
Im Gegensatz dazu ergaben, wenn eine Schrauben-Vakuumpumpe für die Zusatzpumpe verwendet wurde, die Experimente, dass das Kompressionsverhältnis 1 bis 100 oder mehr in den Zwischen- und Hochvakuumbereichen betrug und sehr groß war. Hierdurch kann, unter denselben Bedingungen wie vorstehend (unter Betrachtung einer Zusatzpumpe, die eine Pump-Geschwindigkeit von 4.000 L/min besaß, wenn der Druck auf der Saugseite 1 Pa betrug, ein Gas unter einer Rate von 4.000 Pa·L/min von der Saugöffnung der Zusatzpumpe in dem Zustand floss, bei dem Druck der Saugseite der Zusatzpumpe 1 Pa betrug) der Druck der Abpumpseite bis zu 100 Pa hoch sein, wenn die Schrauben-Vakuumpumpe für die Zusatzpumpe verwendet wird. Demzufolge kann die Vor-Vakuumpumpe in diesem System eine Pump-Geschwindigkeit bis zu ungefähr 40 L/min gering haben, wenn der Druck an der Saugöffnung 100 Pa beträgt, und kann auch eine kleine Nenn-Pump-Geschwindigkeit haben. Dementsprechend kann das Gas-Übertragungsvolumen der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe ausreichend klein sein. Auf diese Art und Weise können, wenn das Übertragungsvolumen der Vor-Vakuumpumpe verringert werden kann, die Nut, der Durchmesser und die Länge der Schraube natürlich verringert werden, nämlich A1 und L1 in dem vorstehenden Ausdruck (2) können so verringert werden, dass der Energieverbrauch aufgrund eines differenziellen Drucks wesentlich verringert werden kann.
Hierbei ist, je geringer die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schraubenpumpe B in Bezug auf die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schraubenpumpe A ist, desto geringer der Energieverbrauch. Allerdings ist, wenn die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe zu klein ist, eine Unannehmlichkeit dahingehend vorhanden, dass die Abpumpzeit in einer Übergangsperiode dort länger ist, wo der ausgepumpte Behälter von Atmosphärendruck auf den Enddruck abgepumpt wird. Dementsprechend liegt, im Hinblick auf sowohl den Energieverbrauch als auch die Auspumpzeit, die Nenn-Pump- Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B vorzugsweise bei 1/5 bis 1/100 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe A.
Auf diese Art und Weise kann, da die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Pumpe B ausreichend verringert wird, der äußere Durchmesser der Schraube verringert werden. Dementsprechend kann, da die Variationen des Freiraums aufgrund einer thermischen Expansion, die radial entwickelt wird, weniger signifikant sind, der radiale Freiraum weiter verringert werden. Als eine Folge ist der gesamte Leckageraum für Gas klein, und die Dichteigenschaft kann verbessert werden. Deshalb ist bei der Vor-Schraubenpumpe B kein Bedarf vorhanden, die Anzahl von Schrauben-Windungen zu erhöhen, um die Dichteigenschaften zu verbessern. Auch kann die axiale Länge verringert werden. Weiterhin wird, gerade dann, wenn die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Zusatzpumpe A verringert wird und der Freiraum zwischen der Schraube und dem Gehäuse von einer schlechten Präzision ist, ein hoher Grad eines Vakuums erreicht werden, und die axiale Länge der Zusatz-Schraubenpumpe A kann verringert werden.
Hierbei beträgt, im Hinblick auf das Endvakuum und die axiale Länge, die Anzahl von Schrauben-Windungen für die positive und die negative Schraube 120m, 120f in der Zusatz-Schraubenpumpe A im Wesentlichen eins, oder so, dass zumindest eine Gasüberführungs-Kammer, die in Verbindung mit weder der Saugöffnung nach der Abpumpöffnung der Zusatzpumpe steht, gebildet wird. Die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Schraube 150m, 150f in der Vor-Schraubenpumpe B sollte größer in Bezug auf die Dichteigenschaft gemäß der vorliegenden Lehre sein.
Auf diese Art und Weise wird, da die axiale Länge der Zusatzpumpe A verringert werden kann, die axiale Länge nicht übermäßig, auch dann nicht, wenn der Schrauben-Steigungswinkel für die Zusatzpumpe A erhöht wird, um den Strömungsleiterwert zu erhöhen.
Hierbei beträgt der Steigungswinkel der negativen Schraube 120f in der Zusatz-Schraubenpumpe A vorzugsweise ungefähr 30 bis 60 Grad, um es einfacher für die Gasmoleküle auf der Saugseite zu machen, in die Schraubennut einzudringen. Insbesondere beträgt, um den Nebeneffekt der Gasmoleküle auf der Saugseite mit der Zahnschraubenfläche zu unterstützen, der Steigungswinkel der negativen Schraube 120f vorzugsweise nahezu 45 Grad. Der Steigungswinkel der negativen Schraube 150f in der Vor-Schraubenpumpe B wird nicht notwendigerweise erhöht und kann ungefähr 8 bis 15 Grad im Hinblick auf die Bearbeitung und die axiale Länge betragen.
Da die Schrauben-Vakuumpumpe mit einem einfachen Aufbau als die Vor-Vakuumpumpe eingesetzt wird, ist der Absaugkanal einfacher und kürzer. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass Reaktionsprodukte in dem Absaugkanal anhaften, und auch wenn sie anhaften oder zusammenkleben, können sie entfernt werden, und eine einfache Wartung wird erreicht.
In der Auspumpvorrichtung 100 dieser Ausführungsform können, da die Drehachse des Haupt-Schrauben-Rotors 120 unterschiedlich zu der Drehachse des Unter-Schrauben-Rotors 150 ist, deren Rotoren mit einem größeren Freiheitsgrad als das herkömmliche Beispiel, wie dies in 11 dargestellt ist, ausgelegt werden. Dementsprechend lässt der Haupt-Schrauben-Rotor 120 zu, dass die Schraube einen großen, äußeren Durchmesser besitzt, und dass die Steigung so ausgelegt werden kann, dass der Saugströmungleitwert erhöht werden kann. Auch lässt der Unter-Schrauben-Rotor 150 zu, dass die Schraube einen kleinen, äußeren Durchmesser und einen Steigungswinkel θ1 so geeignet für eine Maschinenbearbeitung ausgelegt besitzt, dass die Antriebskraft aufgrund eines differenziellen Drucks klein sein kann, nämlich die Überführungskammer 150A auf der Absaugseite kann eine geringe Kapazität haben, und, im Hinblick auf die Dichteigenschaft, können eine gute Bearbeitbarkeit und Drehbalance erreicht werden.
Zweite Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 4 bis 8 wird eine Erläuterung einer Auspumpvorrichtung 300 gemäß einer zweiten Ausführungsform vorgenommen.
Die Punkte, die im Wesentlichen unterschiedlich gegenüber der ersten Ausführungsform sind, werden hier nur beschrieben, allerdings wird derselbe Aufbau wie bei der ersten Ausführungsform nicht nochmals beschrieben.
In der Auspumpvorrichtung 300 gemäß der zweiten Ausführungsform, wie sie in 4 dargestellt ist, sind der positive und der negative Schrauben-Rotor 320m und 320f der Zusatzpumpe A in einer freitragenden Form aufgebaut, bei der eine Rückdiffusion eines La gerschmieröls in die Vakuumkammer durch Verzichten auf die Lager und die Öldichtungen auf der Saugseite beseitigt werden kann, und der Saugströmleitungswert kann verbessert werden, ohne den Kanal zu blockieren, in den hinein das Gas fließt.
Das Zahnverhältnis der Schraube für den positiven und den negativen Schrauben-Rotor 320m und 320f in der Zusatzpumpe A ist so ausgelegt, dass es 3 bis 4 beträgt, und die Anzahl von Schrauben-Windungen beträgt eins, wie dies in 5 dargestellt ist. Andererseits ist das Verhältnis der Zähne der Schraube für den positiven und den negativen Schrauben-Rotor 350m und 350f so ausgelegt, dass es 1 zu 1 ist, und die Zahl von Schrauben-Windungen beträgt 5, wie dies in 6 dargestellt ist.
Die Nenn-Pump-Geschwindigkeit für die Vor-Vakuumpumpe B beträgt ungefähr 1/20 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatzpumpe A, wie in der ersten Ausführungsform. Die Betriebsweise der Auspumpvorrichtung 300 gemäß der zweiten Ausführungsform ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform.
Hier werden nun nachfolgend die bevorzugten Betriebsverfahren zum Betreiben der Auspumpvorrichtung 300 gemäß der zweiten Ausführungsform (oder ähnlich der ersten Ausführungsform) nachfolgend beschrieben.
(Betriebsverfahren 1)
7 stellt die Beziehung zwischen dem Druck an der Saugöffnung 110a und der Pump-Geschwindigkeit in der Auspumpvorrichtung 300 dar. Die Vor-Vakuumpumpe B wird nur in einem Bereich Y in der Figur betrieben. Die Pump-Geschwindigkeit in diesem Bereich ist gleich zu der Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B. Wenn der Druck der Saugöffnung 110a ungefähr 1.000 Pa erreicht hat, wird der Betrieb der Zusatzpumpe A begonnen. Dann kann die Pump-Geschwindigkeit der Auspumpvorrichtung 300 dieselbe Pump-Geschwindigkeit wie diejenige der Zusatzpumpe A werden. Wenn die Auspumpvorrichtung für Halbleiter verwendet wird, wird, da der erforderliche Betriebsbereich ungefähr 1 bis 1.000 Pa beträgt, die Vor-Vakuumpumpe nur dazu verwendet, gegen Atmosphärendruck bis ungefähr 1.000 Pa abzupumpen, um den Umfang des Energieverbrauchs gering zu halten.
(Betriebsverfahren 2)
Die Verbrauchs-Antriebskraft W sowohl des positiven als auch des negativen Rotors in der Schrauben-Vakuumpumpe ist gegeben durch W = a × T × Nwie dies in dem allgemeinen Ausdruck (1), der zuvor beschrieben ist, dargestellt ist. Anhand dieses Ausdrucks kann festgestellt werden, dass, durch Auslegen der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B so, dass sie kleiner als diejenige der Zusatzpumpe A ist, die Drehgeschwindigkeiten N sowohl des positiven als auch des negativen Rotors verringert werden, um so weiterhin die Verbrauchs-Antriebskraft W in dem Zustand zu verringern, bei dem das Drehmoment T bereits klein ist. Demzufolge wird nachfolgend beschrieben, wie die Drehgeschwindigkeit N zu verringern ist, während vollständig die Auspumpfähigkeit der Auspumpvorrichtung 300 in dieser Ausführungsform beibehalten wird.
8 stellt die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit des positiven Rotors 320m und dem Druck der Saugöffnung 110a dar, wenn sich die Zusatz-Schraubenpumpe A bei dem Enddruck befindet. Wie anhand dieser Ansicht zu sehen ist, wird, an dem Enddruck, der Saugdruck auch dann nicht geändert, wenn die Drehgeschwindigkeit von dem Punkt P zu dem Punkt Q verringert wird. Anhand dieser Beziehung kann festgestellt werden, dass die Drehgeschwindigkeit an dem Punkt Q so eingesetzt werden kann, um den Enddruck beizubehalten.
9 stellt die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit des positiven Rotors 320m und dem Druck der Saugöffnung 110a in einem Zustand, bei dem ein Gas unter 0,1 SLM (Standard-Liter pro Minute) zu der Seite der Saugöffnung 110a in der Zusatz-Schraubenpumpe A fließt, dar. Anhand dieser Darstellung kann festgestellt werden, dass die Drehgeschwindigkeit von dem Punkt R zu dem Punkt S in dem Zustand verringert werden kann, bei dem eine kleine Menge an Gas zu der Saugöffnung 110a fließt, und zwar in derselben Art und Weise, wie dies zuvor beschrieben ist.
Anhand der vorstehenden Beschreibung kann festgestellt werden, dass die optimale Drehgeschwindigkeit entsprechend dem Druckzustand an der Saugöffnung 110a vorhanden ist. Die Drehgeschwindigkeit ist notwendig, um eine Pumpgeschwindigkeit beizubehal ten, die geeignet ist, um vollständig eine Menge an Gas, das von der Vor-Vakuumpumpe B leckagemäßig in die Zusatzpumpe eintritt, und eine Menge an Gas, die durch die Saugöffnung 110a in die Zusatzpumpe A leckagemäßig eintritt, abzupumpen. Dementsprechend steuert die Zusatzpumpe A die Drehgeschwindigkeit entsprechend dem Druck an der Saugöffnung 110a, so dass der Energieverbrauch unter jedem Druckzustand minimal sein kann.
10 stellt die Beziehung zwischen dem Druck der Saugseite und dem Druck der Absaugseite (oder Saugseite der Vor-Vakuumpumpe) der Zusatzpumpe A dar. Wie anhand dieser Grafik zu sehen ist, ändert sich der Saugdruck A nicht in einem Bereich, wo der Druck der Abpumpseite von dem Punkt T zu dem Punkt U liegt. Der Druck an dem Punkt U wird als kritischer Gegendruck bezeichnet.
In dem System dieser Ausführungsform wird der kritische Gegendruck der Zusatzpumpe A durch den Vordruck B aufrechterhalten. Dementsprechend kann die Drehgeschwindigkeit der Vor-Vakuumpumpe B in einem solchen Umfang verringert werden, dass der Druck der Abpumpseite (d. h. die Saugseite der Vor-Vakuumpumpe) der Zusatzpumpe A unterhalb des kritischen Gegendrucks (Punkt U) gehalten werden kann. Demzufolge kann der Energieverbrauch minimal sein, wie dies erforderlich ist.
(Betriebsverfahren 3)
Das vorstehende Betriebsverfahren 2 wird in einem Fall eingesetzt, bei dem die Seite der Saugöffnung 110a der Auspumpvorrichtung 300 den Enddruck erreicht hat oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wird. Andererseits kann, wenn die Auspumpvorrichtung 300 einen Vakuumbehälter, der mit der Saugöffnung 110a verbunden ist, von Atmosphärendruck ausgehend, auspumpt, oftmals gefordert werden, ihn in kurzer Zeit auszupumpen (z. B. bis ungefähr 1.000 Pa). Um dieses Erfordernis zu erfüllen, wird jeder der Motoren zum Antreiben der Zusatzpumpe A und der Vor-Vakuumpumpe B so gesteuert, um eine Drehgeschwindigkeit so hoch wie möglich innerhalb des Kapazitätsbereichs zu jedem Zeitpunkt zu erhalten. Demzufolge ist es möglich, den Behälter effektiver und schneller abzupumpen als dann, wenn die Drehgeschwindigkeit jeder der Pumpen A, B nicht gesteuert wird.
(Betriebsverfahren 4)
Beim Abpumpen des Behälters gegen den Atmosphärendruck kann die Abpumpzeit langsam sein, allerdings wenn es erwünscht ist, dass die Antriebskraft zu jedem Zeitpunkt gehalten wird, wird die Drehgeschwindigkeit jedes Motors für die Pumpen A und B so niedrig wie möglich gemacht, und die Drehgeschwindigkeit kann dann erhöht werden, wenn der Druck der Saugseite jeder Pumpe abfällt.
Die Betriebsverfahren 2 bis 4 werden wie folgt zusammengefasst.
1. Zusatzpumpe

a) Wenn der Druck auf der Seite der Saugöffnung 110a den Enddruck erreicht oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wird (z.B. ungefähr 10 Pa), wird die Drehgeschwindigkeit der Schrauben-Rotoren 320m, 320f so gesteuert, dass sie eine minimale Drehgeschwindigkeit ist, bei der der Druck auf der Seite der Saugöffnung aufrecht erhalten werden kann.
b) Beim Auspumpen eines Vakuumbehälters, der mit der Saugöffnung 110a verbunden ist, von Atmosphärendruck aus.
1) Wenn es erwünscht ist, die Abpumpzeit zu verkürzen, wird die Drehgeschwindigkeit der Schrauben-Rotoren 320m, 320f so gesteuert, dass sie so hoch wie möglich zu jedem Zeitpunkt innerhalb eines Bereichs der Kapazität des Antriebsmotors für die Zusatzpumpe A ist.
2) Wenn es erwünscht ist, die momentane Antriebsleistung niedrig zu halten, wird die Drehgeschwindigkeit der Schrauben-Rotoren 320m, 320f so gesteuert, dass sie so niedrig wie möglich ist, und so, dass sie mit dem abnehmenden Druck an der Saugöffnung 110a erhöht wird.

2. Vor-Vakuumpumpe

a) Wenn der Druck an der Seite der Saugöffnung 110a für die Zusatzpumpe A den Enddruck erreicht hat oder ein bestimmter Grad eines Vakuums wird (z.B. ungefähr 10 Pa), wird die Drehgeschwindigkeit der Schrauben-Rotoren 350m, 350f so gesteuert, dass sie eine minimale Drehgeschwindigkeit ist, derart, dass der Druck der Abpumpseite (oder der Druck der Saugseite der Vor-Vakuumpumpe) der Zusatzpumpe A unterhalb des kritischen Gegendrucks der Zusatzpumpe beibehalten werden kann.
b) Beim Abpumpen des Vakuumbehälters, der an der Saugöffnung der Zusatzpumpe A verbunden ist, gegen Atmosphärendruck.
1) Wenn es erwünscht ist, die Abpumpzeit zu verkürzen, wird die Drehgeschwindigkeit der Schrauben-Rotoren 350m, 350f so gesteuert, dass sie, zu jedem Zeitpunkt, so hoch wie möglich, innerhalb eines Bereichs der Kapazität des Antriebsmotors für die Vor-Vakuumpumpe B, ist.
2) Wenn es erwünscht ist, die momentane Antriebskraft niedrig zu halten, wird die Drehgeschwindigkeit der Schrauben-Rotoren 350m, 350f so gesteuert, dass sie so niedrig wie möglich ist, und so, dass sie mit dem abnehmenden Druck an der Saugseite (oder der Abpumpseite der Zusatzpumpe A) erhöht wird.

Die Verbrauchs-Antriebskraft der Auspumpvorrichtung kann durch Einsetzen der Betriebsverfahren, wie sie vorstehend zusammengefasst sind, minimiert werden, so dass die Energieeffektivität verbessert werden kann.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die Schrauben-Vakuumpumpe bei sowohl der Zusatzpumpe als auch der Vor-Vakuumpumpe angewandt. Allerdings kann, als die Anwendung oder eine Variation der vorliegenden Lehre, eine Pumpe mit einem hohen Kompressionsverhältnis, wie beispielsweise eine Schraubenpumpe, als die Zusatzpumpe eingesetzt werden, und eine Rollenpumpe (Scroll Pump) kann als die Vor-Vakuumpumpe eingesetzt werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Steigungswinkel der Vor-Schraubenpumpe axial nicht geändert. Allerdings kann der Steigungswinkel stufenweise zu der Seite der Abpumpöffnung hin verringert werden, wie dies in 11 dargestellt ist. Demzufolge kann die Verbrauchs-Antriebskraft weiter verringert werden.
Mit einer Auspumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Lehre wird, wie vorstehend beschrieben ist, sowohl eine Vor-Vakuumpumpe als auch eine Zusatzpumpe durch eine Schrauben-Vakuumpumpe gebildet, wobei die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe ausreichend kleiner als die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist, allerdings ausreichend ist, um als die Vor-Vakuumpumpe betrieben werden zu können, und die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe ist geringer als die Anzahl von Schrauben-Windungen für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe, so dass die Auspumpvorrichtung mit einem einfachen Aufbau, einem geringeren Energieverbrauch und einem Hochvakuum-Enddruck, und geeignet für eine einfache Wartung, geschaffen werden kann.

Claims

Auspumpvorrichtung, die eine Vorpumpe (B) und eine Zusatzpumpe (A) aufweist, von denen jede durch eine Schrauben-Vakuumpumpe gebildet wird, wobei die Nenn-Pumpgeschwindigkeit der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe (B) ausreichend niedriger ist als die Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuum-Pumpe (A), jedoch geeignet, um sie als die Vor-Vakuumpumpe (B) zu betreiben, und die Anzahl von Schraubenwindungen der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) kleiner ist als die Anzahl von Schraubenwindungen der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe (B), dadurch gekennzeichnet, dass der Schrauben-Steigungswinkel der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) größer ist als der Schrauben-Steigungswinkel der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe (B).
Auspumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nenn-Pumpgeschwindigkeit der Vor-Schrauben-Vakuumpumpe (B) 1/5 bis 1/100 der Nenn-Pump-Geschwindigkeit der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) beträgt.
Auspumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Schraubenwindungen der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (1) im Wesentlichen 1 beträgt oder eine Anzahl von Windungen, bei der wenigstens eine Gasüberführungskammer, die weder mit einer Ansaugöffnung noch einer Ausstoßöffnung der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) in Verbindung steht, ausgebildet ist.
Auspumpvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Schraubenwindungen der Vor-Vakuumpumpe (B) 3 bis 10 beträgt.
Auspumpvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe (B) nur angetrieben wird, bis der Druck an der Ansaugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) von dem atmosphärischen Druck auf ungefähr 13.300 Pa fällt, und der Antrieb der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) beginnt, wenn der Druck an der Ansaugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) unter ungefähr 13.300 Pa fällt.
Auspumpvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Antriebsmotoren (143, 173) der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) und der Vor-Schraubenvakuumpumpe (B) mit einer möglichst hohen Drehgeschwindigkeit gedreht wird, um die Absaugzeit in einem Bereich zu verkürzen, in dem der Druck an der Ansaugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) relativ hoch ist, die Drehgeschwindigkeit eines Antriebsmotors (143) für die Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) auf eine minimale Drehgeschwindigkeit reduziert wird, um einen erforderlichen Grad an Vakuum aufrechtzuerhalten, wenn der Druck an der Ansaugseite der Zusatz-Schrauben-Vakuumpumpe (A) einen Enddruck oder einen relativ niedrigen Druck erreicht hat, und die Drehgeschwindigkeit eines Antriebsmotors (173) für die Vor-Schrauben-Vakuumpumpe (B) auf eine möglichst niedrige Geschwindigkeit in einem Bereich reduziert wird, in dem der Gegendruck der Zusatzpumpe (A) unter seinem kritischen Gegendruck gehalten werden kann, um so eine notwendige Antriebskraft zu verringern.