DE102005054638B4

DE102005054638B4 - Mobiles Lecksuchegerät

Info

Publication number: DE102005054638B4
Application number: DE200510054638
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Holstein Günter; Dipl.-Ing. Stepputat Klaus
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: WO2007057359A1; DE102005054638A1

Abstract

Mobiles Lecksuchegerät zur Lecksuche in Vakuumeinrichtungen, mit einem tragbaren Gehäuse (10), einem an dem Gehäuse (10) vorgesehenen Anschlusselement (22) zum Anschluss an eine zu untersuchende Vakuumeinrichtung, einer im Gehäuse (10) angeordneten mit dem Anschlusselement (22) fluidisch verbundenen Pumpeinrichtung (12, 14), einer mit der Pumpeinrichtung (12, 14) verbundenen Detektionseinrichtung (30) zur Detektion von aus der Vakuumeinrichtung abgepumptem Medium, einem mit der Pumpeinrichtung (12, 14) fluidisch verbundenen Spülanschluss (42) zum Anschluss einer gehäuseexternen Spüleinrichtung (44) zum Ausspülen von in der Pumpeinrichtung (12, 14) vorhandenen Untergrundmedium, wobei der Spülanschluss (42) mit einer Schalteinrichtung (38) verbunden ist, die ein schaltbares Ventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Detektionseinrichtung (30) und der Schalteinrichtung (38) eine Steuereinrichtung (34) zum Steuern der Schalteinrichtung (38) in Abhängigkeit des von der Detektionseinrichtung (30) detektierten Untergrundmediums verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein mobiles Lecksuchegerät zu Lecksuche in Vakuumeinrichtungen.
Zur Überprüfung von Vakuumpumpen die beispielsweise zum Erzeugen eines Hochvakuums in einem Reinraum oder dergleichen dienen, werden mobile Lecksuchegeräte, zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Vakuumeinrichtungen eingesetzt. Mobile, d. h. von einer Person tragbare, Lecksuchegeräte weisen in einem Gehäuse eine erste und eine zweite Pumpeinrichtung auf. Bei der ersten Pumpeinrichtung handelt es sich um eine Vakuumpumpe, wie eine Turbomolekularpumpe, die über ein Anschlusselement mit der zu untersuchenden Vakuumeinrichtung verbunden werden kann. Bei der zweiten Pumpeinrichtung handelt es sich üblicher Weise um einen Membranpumpe. Ferner ist mit der ersten Pumpeinrichtung eine Detektionseinrichtung, beispielsweise ein Massenspektrometer verbunden. Mit Hilfe der Detektionseinrichtung können die durch das mobile Lecksuchegerät festgestellten Stoffe bestimmt werden.
Da sich in dem mobilen Lecksuchegerät ein Gas-Untergrund, üblicherweise ein Helium-Untergrund, bildet, sind die Nachweisraten bekannter mobiler Lecksuchegeräte, insbesondere bei Helium, auf 3 × 10^–11 mbarl/s beschränkt. Dies liegt darin begründet, dass in der Atmosphäre ein natürlicher Anteil von 5 ppm Helium vorhanden ist. Der Partialdruck von Helium ist von einem Einlassdruck über der Vakuumpumpe abhängig und hat somit direkten Einfluss auf die Nachweisempfindlichkeit von Helium. Ferner ist die Nachweisbarkeit generell auf Grund der internen Leckrate des mobilen Lecksuchegerätes beschränkt.
Aus DE 44 42 174 A1 ist ein Lecksuchgerät bekannt, das ein an einem Gehäuse vorgesehenes Anschlusselement zum Anschluss an eine zu untersuchende Vakuumeinrichtung aufweist. Mit dem Anschlusselement ist eine Pumpeinrichtung fluidisch verbunden, wobei die Pumpeinrichtung wiederum mit einer Detektionseinrichtung zur Detektion von aus der Vakuumeinrichtung abgepumptem Medium verbunden ist. Des Weiteren weist das in DE 44 42 174 A1 beschriebene Lecksuchgerät einen mit der Pumpeinrichtung fluidisch verbundenen Spülanschluss zum Anschluss einer Spüleinrichtung auf. Die Spüleinrichtung dient zum Ausspülen von in der Pumpeinrichtung vorhandenem Untergrundmedium.
Aufgabe der Erfindung ist es ein mobiles Lecksuchegerät zur Lecksuche in Vakuumeinrichtungen zu schaffen, durch das die Nachweisbarkeit, insbesondere die Helium-Nachweisbarkeit verbessert werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Das erfindungsgemäße mobile Lecksuchegerät weist neben einer in dem tragbaren Gehäuse vorgesehenen Pumpeinrichtung, die über ein Anschlusselement mit der zu untersuchenden Vakuumeinrichtung verbunden werden kann, einen Spülanschluss zum Anschluss einer gehäuseexternen Spüleinrichtung auf. Der Spülanschluss ist mit der Pumpeinrichtung fluidisch verbunden. Über den Spülanschluss kann mit der Pumpeinrichtung die Spüleinrichtung verbunden werden, wobei durch die Spüleinrichtung vorzugsweise ein Gas in die Pumpeinrichtung geleitet wird. Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um ein Edelgas, wie Stickstoff oder dergleichen.
Auf Grund des durch die Pumpeinrichtung strömenden Gases, bei dem es sich in einer einfachen Ausführungsform auch um Luft handeln kann, wird das in der Pumpeinrichtung befindliche Untergrundgas, insbesondere der Helium-Untergrund, ausgespült, indem das Untergrundgas mitgerissen wird.
Auf Grund des erfindungsgemäßen Vorsehens eines Spülanschlusses mit dem eine Spüleinrichtung verbunden werden kann, ist es möglich, die nachweisbare Leckrate, insbesondere die nachweisbare Helium-Leckrate, deutlich zu verbessern. Insbesondere können Leckraten von deutlich weniger als 3 × 10^–11 mbarl/s nachgewiesen werden. Insbesondere sind Leckraten von weniger als 8 × 10^–12 mbarl/s nachweisbar. Dies kann insbesondere durch das Verwenden eines Edelgases zum Spülen, dem sogenannten Purgen erzielt werden.
Erfindungsgemäß ist der Spülanschluss mit einer Schalteinrichtung verbunden, wobei der Spülanschluss mit einem schaltbaren Ventil gekoppelt ist. Insbesondere ist das schaltbare Ventil zwischen dem Spülanschluss und der Pumpeinrichtung angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem schaltbaren Ventil um ein elektromagnetisch schaltbares Ventil. Mit Hilfe eines derartigen Ventils ist es auf einfache Weise möglich einen Spülvorgang beispielsweise durch das Betätigen eines Schalters auszulösen.
Erfindungsgemäß weist das mobile Lecksuchegerät eine Steuereinrichtung aufweist. Die Steuereinrichtung ist mit einer Detektionseinrichtung verbunden, die mit der Pumpeinrichtung verbunden ist. Durch die Detektionseinrichtung werden die von der Pumpeinrichtung angesaugten Gase detektiert, wobei es sich bei der Detektionseinrichtung insbesondere um ein Spektrometer handelt. Es ist möglich mit Hilfe der Detektionseinrichtung auch das Untergrundgas zu detektieren. Neben einer manuellen Steuerung des schaltbaren Ventils wird daher mit Hilfe der Steuereinrichtung in Abhängigkeit eines Grenzwertes ein Spülvorgang durch automatisches Öffnen des Ventils ausgelöst. Es ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lecksuchegerätes möglich, das Untergrundgas, insbesondere den Helium-Untergrund stets unter einem vorgegebenen Grenzwert zu halten.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren, bzw. Verwenden des mobilen Lecksuchegerätes besteht darin, dass in Abhängigkeit eines einstellbaren oder vorgegebenen Grenzwert eines Untergrundgases ein automatisches Spülen der Pumpeinrichtung erfolgt. Hierzu ist der Spülanschluss mit einer entsprechenden Schalteinrichtung, insbesondere einem schaltbaren Ventil gekoppelt.
Vorzugsweise weist die in dem Gehäuse angebrachte Pumpeinrichtung eine erste und eine zweite Pumpeinrichtung auf. Hierbei ist die erste Pumpeinrichtung mit dem mit der Vakuumeinrichtung verbindbaren Anschlusselement und die zweite Pumpeinrichtung fluidisch mit der ersten Pumpeinrichtung und/oder dem Anschlusselement verbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Pumpeinrichtung um eine Turbomolekularpumpe. Besonders bevorzugt ist eine Turbomolekularpumpe mit Compound-Stufe.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Pumpeinrichtung als Scroll-Pumpe ausgebildet. Hierbei wird vorzugsweise eine kleine Scroll-Pumpe mit geringerem Bauraum eingesetzt. Besonders geeignet ist hierzu die Scroll-Pumpe der Anmelderin mit der Bezeichnung SC 5D, SC 15D, oder SC 30D. Bei diesen Pumpen handelt es sich um ölfreie Scroll-Vakuumpumpen.
Das Verwenden von Scroll-Pumpen weist gegenüber der Verwendung von Membranpumpen den Vorteil auf, dass kleinere nachweisbaren Leckraten erzielt werden können. Insbesondere weisen Scroll-Pumpen eine längere Lebensdauer und eine geringere interne Leckrate auf. Im Übrigen kann durch Verwenden der vorstehend aufgeführten Scroll-Pumpen der Firma Leybold oder auch durch entsprechende Pumpen eine Gewichtsersparnis des mobilen Lecksuchegerätes von ca. einem Kilo erzielt werden. Des Weiteren ist ein ölfreier Betrieb möglich.
Ferner weisen derartige Scroll-Pumpen den Vorteil auf, dass hohe Saugvermögen erzielt werden können. Bei einer Frequenz von 60 Hz kann bereits bei der kleinsten zum Anmeldetag angebotenen Scroll-Pumpe, der Pumpe mit der Bezeichnung SC 5D, ein Saugvermögen vom 6 m³/h erzielt werden. Mit der SC 30D kann sogar das Saugvermögen von 31 m³/h erzielt werden. Dies hat zur Folge, dass Prüflinge sehr schnell abgepumpt werden können. Die Enddrücke bei der SC 5D liegen bei < 0,05 mbar und bei der SC 30D < 0,01 mbar betragen. Die erzielbaren Enddrücke sind somit ca. 100-fach kleiner als bei herkömmlichen Membran-Pumpen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Scroll-Pumpen gegenüber Membranpumpen besteht darin, dass Scroll-Pumpen kein Untergrundgas speichern. Eine entsprechende Speicherung erfolgt bei Membranpumpen in der Membran, sowie durch das konstruktiv nicht lösbare Todvolumen. Erfindungsgemäß sind Scroll-Pumpen leistungsärmer, so dass die Temperaturabfuhr ein geringeres Problem darstellt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der anliegenden Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Skizze eines erfindungsgemäßen mobilen Lecksuchegeräts.
Das mobile Lecksuchegerät weist ein Gehäuse 10 auf, in dem eine erste Pumpeinrichtung 12 sowie eine zweite Pumpeinrichtung 14 vorgesehen sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten Pumpeinrichtung 12 um eine zweistufige Turbomolekularpumpe, wobei die beiden Stufen 16, 18 über entsprechende Leitungen und zwischengeschaltete Ventile 20 mit einem Anschlusselement 22 verbunden sind. Das Anschlusselement 22 dient zum Anschluss an die zu untersuchende Vakuumeinrichtung.
Die Pumpeneinrichtungen 12, 14 weist neben der ersten Pumpeinrichtung 12 die zweite Pumpeinrichtung 14 auf, bei der es sich erfindungsgemäß um eine Scroll-Pumpe handelt. Die Scroll-Pumpe 14 ist über eine Leitung 24 mit der ersten Pumpeinrichtung 12 bzw. der zweiten Stufe 18 der Turbomolekularpumpe verbunden. Ferner weist die Scroll-Pumpe 14 eine Auslassleitung 26 auf.
Mit der ersten Pumpeinrichtung 12 ist über eine Leitung 28 eine Detektionseinrichtung 30, wie ein Spektrometer vorgesehen. Mit Hilfe der Detektionseinrichtung 30 können die von der Pumpeinrichtung 12 über das Anschlusselement 22 angesaugten Moleküle nachgewiesen werden. Die Detektionseinrichtung 30 weist entweder eine Anzeigeinrichtung auf oder ist mit einer Ausgabe- und/oder Anzeigeeinrichtung verbunden. Die Detektioneinrichtung 30 ist über eine elektrische Leitung 32 mit einer Steuereinrichtung 34 verbunden. Mit Hilfe der Steuereinrichtung 34 können die einzelnen Pumpen sowie auch die Detektionseinrichtung gesteuert werden. Insbesondere ist die Steuereinrichtung jedoch über eine elektrische Leitung 36 mit einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil 38 verbunden. Das Ventil 38 ist in einer Leitung 40 angeordnet, die zwischen einem Spülanschluss 42 und der zweiten Pumpeinrichtung 14 verläuft. Über den Spülanschluss 40 ist eine Spüleinrichtung 44 verbunden, bei der es sich um eine Gasflasche handeln kann.
Erfindungsgemäß kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 34 das Ventil 38 geöffnet werden, sobald ein Untergrundgas, insbesondere Helium, einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Dieser Grenzwert wird von der Detektionseinrichtung 30 bestimmt und über die elektrische Leitung 32 an die Steuereinrichtung 34 übermittelt. Bei dem Überschreiten eines vorgegebenen, insbesondere einstellbaren, Grenzwertes wird eine Spülfunktion durch Öffnen des Ventils 38 ggf. automatisch durchgeführt. Hierbei kann die Spülfunktion für einen vorgegebenen Zeitraum bzw. eine Zeitspanne erfolgen. Ebenso ist es möglich, die Spülfunktion beispielsweise solange durchzuführen, bis der detektierte Wert insbesondere der detektierte Helium-Wert eine zweite unteren Grenzwert unterschritten hat.

Claims

Mobiles Lecksuchegerät zur Lecksuche in Vakuumeinrichtungen, mit einem tragbaren Gehäuse (10), einem an dem Gehäuse (10) vorgesehenen Anschlusselement (22) zum Anschluss an eine zu untersuchende Vakuumeinrichtung, einer im Gehäuse (10) angeordneten mit dem Anschlusselement (22) fluidisch verbundenen Pumpeinrichtung (12, 14), einer mit der Pumpeinrichtung (12, 14) verbundenen Detektionseinrichtung (30) zur Detektion von aus der Vakuumeinrichtung abgepumptem Medium, einem mit der Pumpeinrichtung (12, 14) fluidisch verbundenen Spülanschluss (42) zum Anschluss einer gehäuseexternen Spüleinrichtung (44) zum Ausspülen von in der Pumpeinrichtung (12, 14) vorhandenen Untergrundmedium, wobei der Spülanschluss (42) mit einer Schalteinrichtung (38) verbunden ist, die ein schaltbares Ventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Detektionseinrichtung (30) und der Schalteinrichtung (38) eine Steuereinrichtung (34) zum Steuern der Schalteinrichtung (38) in Abhängigkeit des von der Detektionseinrichtung (30) detektierten Untergrundmediums verbunden ist.
Mobiles Lecksuchegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (38) in einer zwischen dem Spülanschluss (42) und der Pumpeinrichtung (12, 14) vorgesehenen Leitungen (40) angeordnet ist.
Mobiles Lecksuchegerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Schalteinrichtung (38) in Abhängigkeit eines Grenzwertes, vorzugsweise automatisch, erfolgt.
Mobiles Lecksuchegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert manuell einstellbar ist.
Mobiles Lecksuchegerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (12, 14) eine erste Pumpeinrichtung (12), die mit dem Anschlusselement (22) verbunden ist, und eine zweite Pumpeinrichtung (14) umfasst die fluidisch mit der ersten Pumpeinrichtung (12) und/oder dem Anschlusselement (22) verbunden ist.
Mobiles Lecksuchegerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung, insbesondere die erste Pumpeinrichtung (12), eine Turbomolekularpumpe aufweist, die insbesondere zweistufig, vorzugsweise mit einer Compound-Stufe, ausgebildet ist.
Mobiles Lecksuchgerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung, insbesondere die zweite Pumpeinrichtung (14), eine Scroll-Pumpe aufweist.
Mobiles Lecksuchegerät nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass über den Spülanschluss (42) der Pumpeinrichtung, insbesondere der zweiten Pumpeinrichtung (12), Luft oder ein Edelgas zuführbar ist.
Mobiles Lecksuchegerät nach den Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (38) als elektromagnetisch schaltbares Ventil ausgebildet ist.