DE102008019451A1

DE102008019451A1 - Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE102008019451A1
Application number: DE102008019451A
Authority: DE
Inventors: Alois Greven; Christian Dr. Beyer
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2009-10-22
Also published as: JP5329642B2; EP2268924B1; TW200944659A; EP2268924A1; JP2011516792A; TWI476326B; WO2009127483A1

Abstract

Die Vakuumpumpe weist einen Pumpenstator (10) und einen Pumpenrotor (11) auf. Der Pumpenrotor (11) enthält einen Transponder (14), der über einen Reader (12) des Pumpenstators auslesbar ist. Der Pumpenrotor (11) enthält ferner einen Identitätsschutzspeicher (25), in dem eine Rotorinformation gespeichert ist. Eine Steuereinheit (20) bewirkt, dass der Motor (21) der Vakuumpumpe nur dann laufen kann, wenn der betreffende Pumpenrotor (11) zugelassen ist und zu dem Pumpenstator (10) passt. Dadurch wird die Verwendung unzulässiger (kopierter) Rotoren vermieden. Außerdem wird sichergestellt, dass die Pumpenrotoren bei einer Wartung nicht vertauscht werden können und Rotoren bis zum Ende der Gebrauchszeit schadensfrei betrieben werden können bzw. der Verbrauch der Lebensdauer signalisiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einem Pumpenrotor und einem Pumpenstator, wobei der Pumpenrotor einen Transponder mit einer Rotorantenne und der Pumpenstator einen Reader mit einer Statorantenne aufweist zum Übertragen von Daten von den Rotor zu dem Stator.
In WO 2007/025854 A1 (Leybold Vacuum GmbH) ist eine Vakuumpumpe beschrieben, bei der der Pumpenrotor einen elektrischen Messwandler trägt, beispielsweise einen Temperatursensor. An dem Pumpenrotor ist eine Sendeantenne vorgesehen, die Daten des Messwandlers an eine Empfangsantenne des Stators überträgt. Dadurch können genaue Messwerte von dem Pumpenrotor zu dem Pumpenstator übertragen werden.
Vakuumpumpen, insbesondere schnelldrehende Turbomolekularpumpen mit Drehzahlen zwischen 10.000 und 100.000 U/min, sind hochentwickelte Geräte, deren Komponenten extremen Belastungen durch Kompressionswärme, Reibungswärme und Zentrifugalkräfte ausgesetzt sind. Durch zu hohe Rotortemperaturen erhöht sich die Crash-Gefahr, beschleunigt sich die Materialermüdung und ändern sich andere Eigenschaften des Pumpenrotors. Fertigung und Materialwahl des Pumpenrotors unterliegen höchsten Qualitätsanforderungen. Die Vakuumpumpen erfordern regelmäßige Wartungen, bei denen die Pumpe zerlegt wird. Dies gilt insbesondere für den Pumpenrotor, bei dem ein hoher Sicherheitsgrad eingehalten werden muss. Rotoren müssen auch regelmäßig gereinigt werden. Bei derartigen Wartungsarbeiten kommt es vor, dass Rotoren verschiedenartiger Vakuumpumpen miteinander vertauscht werden. Eine andere Gefahrenquelle bilden fremdgefertigte Rotoren, die als Austauschteile für Originalrotoren angeboten werden. Solche Rotoren sind nicht vom Hersteller zugelassen. Sie erfüllen häufig nicht die hohen Qualitätsanforderungen mit der Folge, dass dies früher oder später zum Crash führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe zu schaffen, bei der unzulässige Vertauschungen von Rotoren ausgeschlossen sind.
Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe ist durch den Patentanspruch 1 definiert. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor einen Identitätsschutzspeicher enthält, in dem mindestens eine Rotorinformation gespeichert ist, die über den Transponder zum Reader übertragbar ist, und dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die einen Betrieb der Vakuumpumpe nur zulässt, wenn die Rotorinformation ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
Die Erfindung macht zur Sicherung der Originalität und der Zulassungskonformität von Rotoren von der Transpondertechnik Gebrauch. An dem Pumpenrotor wird ein RFID-Tarnsponder angebracht, der mit einem Identitätsschutzspeicher versehen oder verbunden ist. Der Transponder liefert die Identitätsinformation an den Stator. In der Steuereinrichtung wird die Identitätsinformation verarbeitet. Die Identitätsinformation kann aus einer unverwechselbaren Kennzeichnung bestehen oder aus mehreren Kennzeichnungen, die sich zeitlich oder in Abhängigkeit von einem anderen Kriterium, beispielsweise der Temperatur oder dem Datum, verändern. Der Transponder kann auch von dem Reader eine komplexe Abfrageinformation empfangen und diese nach einem Kriterium verarbeiten, um daraus die Rotorinformation zu erzeugen. Zweckmäßigerweise sollte die Rotorinformation auch eine Angabe über den Rotortyp enthalten.
Der Transponder kann ein passiver Transponder sein, der von dem Reader über induktive Kopplung mit Strom versorgt wird. Es kann sich aber auch um einen aktiven Transponder mit eigener Stromversorgung handeln. In jedem Fall enthält der Transponder vorzugsweise einen eigenen Speicher und ggf. auch einen Mikroprozessor. Das Transpondersystem ist zur bidirektionalen Informationsübertragung ausgelegt.
Die Erfindung bietet einen Schutz gegen Vertauschung von Rotoren und gegen die Verwendung nicht zugelassener (kopierter) Rotoren in Vakuumpumpen. Dadurch können Schäden und Betriebsausfälle durch Einhaltung des erforderlichen Sicherheitsgrades vermieden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Pumpenstator einen Speicher enthält, in dem mindestens eine Statorinformation gespeichert ist und dass das vorgegebene Kriterium dahin besteht, dass die Rotorinformation und die Statorinformation ein zuvor festgelegtes zugelassenes Informationspaar bilden. Damit wird erreicht, dass Pumpenstator und Pumpenrotor stets aufeinander abgestimmt sind, d. h., dass der Pumpenrotor zu dem Stator passt.
Die Erfindung sieht eine Übertragung von Rotorparametern über ein Transpondersystem mit Hilfe der RFID-Technik vor. Dabei kann eine Einzelidentifizierung jeden Rotors anhand einer einzigartigen Rotorinformation erfolgen oder auch eine Gruppenidentifizierung nach Rotortypen. Entsprechendes gilt auch für die Identifizierung des Stators.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Pumpenstator und/oder der Pumpenrotor einen Speicher enthält, der Verschleißparameter speichert, und dass die Steuereinrichtung den Betrieb der Vakuumpumpen nur zulässt, wenn der Pumpenstator bzw. der Pumpenrotor oder beide, ein vorgegebenes Verschleißmaß nicht unterschreiten. Hierdurch wird eine zusätzliche Sicherheit gegen den Einbau zugelassener, jedoch nicht hinreichend gewarteter, Rotoren erreicht.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In der Zeichnung ist das Kommunikationssystem zur Informationsübertragung zwischen Stator 10 und Rotor 11 einer Vakuumpumpe schematisch dargestellt.
Der Aufbau der Vakuumpumpe ist der gleiche wie in WO 2007/025854 A1 , auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Vakuumpumpe ist eine Turbomolekularpumpe mit schnelllaufendem Pumpenrotor. Am Pumpenrotor und am Pumpenstator befinden sich ineinandergreifende Flügelreihen. In der Zeichnung sind der Pumpenrotor 11 und der Pumpenstator 10 nur schematisch dargestellt, weil es im Zusammenhang mit der Erfindung hauptsächlich um das Informationsübermittlungssystem geht.
Der Pumpenstator enthält einen Reader 12 eines RFID-Systems. Der Reader ist mit einer Statorantenne 13 verbunden. Der Pumpenrotor enthält einen RFID-Transponder 14 oder Tag mit einer Rotorantenne 15. Die Datenübertragung zwischen Reader 12 und Transponder 14 erfolgt drahtlos bidirektional über die Antennen 13 und 15.
Der Reader 12 ist mit einer (nicht dargestellten) Stromversorgung versehen. Die Stromversorgung des Transponders 14 kann drahtlos über die Antennen 13 und 15 vom Reader aus erfolgen.
Der Pumpenstator 10 enthält einen Speicher 16, der bidirektional mit dem Reader 12 kommuniziert. Der Speicher 16 ist mit verschiedenen Sensoren 17 verbunden, zu denen ein Drehzahlsensor, ein Motortemperatursensor, ein Gehäusetemperatursensor und ein Kühlwassersensor gehören können. Ein Parameterspeicher 18 enthält eine Information über den Pumpentyp sowie die festgelegten Betriebswerte von Strom, Spannung, Leistung und Drehzahl und andere Parameter.
Der Speicher 16 kommuniziert mit einer Steuereinheit 20, die einen Mikroprozessor enthält. Die Steuereinheit 20 steuert den Motor 21, der den Pumpenrotor 11 antreibt.
Der Transponder 14 ist mit einem Identitätsschutzspeicher 25 verbunden, der eine Rotorinformation als Kopierschutzdatum enthält. Die Rotorinformation kann eine PIN oder TAN sein.
Ferner enthält der Pumpenrotor 11 Sensoren 26, beispielsweise in Form von Temperatursensoren und/oder Dehnmessstreifen.
Auf Anforderung der Steuereinheit 20 liest der Transponder 14 die Rotorinformation aus dem Identitätsschutzspeicher 25 aus. Die Rotorinformation gelangt über den Reader 12 und den Speicher 16 zur Steuereinheit 20. Die Statorinformation gelangt vom Parameterspeicher 18 über den Speicher 16 ebenfalls zu der Steuereinheit 20. Die Steuereinheit 20 entscheidet anhand eines vorgegebenen Kriteriums, ob der betreffende Rotor überhaupt verwendet werden darf. Außerdem entscheidet sie, ob der Pumpenrotor 11 in Kombination mit dem jeweiligen Pumpenstator 10 zugelassen ist. Nur wenn beides der Fall ist, setzt die Steuereinheit 20 den Motor 21 in Betrieb, so dass die Vakuumpumpe laufen kann. Alternativ kann die Steuereinheit im Falle eines nicht optimalen Pumpenrotors gewisse Betriebsdaten herabsetzen, z. B. die Drehzahl auf 30%.
Der Betrieb der Vakuumpumpe wird ferner unterbunden, wenn die in dem Speicher 16 gespeicherten Historien der Sensorwerte von Stator und Rotor ergeben, dass ein Betrieb von Stator oder Rotor unterbleiben oder mit verringerten Betriebsdaten erfolgen muss, beispielsweise weil eine neue Wartung ansteht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/025854 A1 [0002, 0014]

Claims

Vakuumpumpe mit einem Pumpenrotor (11) und einem Pumpenstator (10), wobei der Pumpenrotor einen Transponder (14) mit einer Rotorantenne (15) und der Pumpenstator (10) einen Reader (12) mit einer Statorantenne (13) aufweist, zum Übertragen von Daten von dem Pumpenrotor zu dem Pumpenstator, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor einen Identitätsschutzspeicher (25) enthält, in dem mindestens eine Rotorinformation gespeichert ist, die über den Transponder (14) zum Reader (12) übertragbar ist, und dass eine Steuereinheit (20) vorgesehen ist, die einen Betrieb der Vakuumpumpe nur zulässt, wenn die Rotorinformation ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenstator (10) einen Parameterspeicher (18) enthält, in dem mindestens eine Statorinformation gespeichert ist, und dass das vorgegebene Kriterium darin besteht, dass die Rotorinformation und die Statorinformation ein zuvor festgelegtes zugelassenes Informationspaar bilden.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorinformation eine nur an einen Rotor vergebene einzigartige Information ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorinformation den Rotortyp angibt.
Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorinformation eine nur an einen Stator vergebene einzigartige Information ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorinformation den Statortyp angibt.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenstator und/oder der Pumpenrotor einen Speicher (16) enthält, der Verschleißparameter und/oder Information zur Restlebensdauer speichert und dass die Steuereinheit (20) den Betrieb der Vakuumpumpe nur zulässt, wenn der Pumpenstator (10) bzw. der Pumpenrotor (11), oder beide, ein vorgegebenes Verschleißmaß oder eine Schädigungsgrenze nicht überschreiten.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenstator und/oder der Pumpenrotor einen Speicher (16) enthält, der Verschleißparameter speichert und dass die Steuereinheit (20) nur einen Betrieb mit reduzierten Betriebsdaten zulässt, wenn der Pumpenstator (10) bzw. der Pumpenrotor (11), oder beide, ein vorgegebenes Verschleißmaß nicht überschreiten.