TW202346711A - 具有漏水偵測之真空泵總成 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種真空泵總成2，其包括一真空泵4、用於冷卻該真空泵4之一水冷卻系統10、用於偵測自該水冷卻系統10之一漏水之一感測器配置50，及與該感測器配置50通信之一控制器20。該控制器20經組態以回應於該感測器配置50偵測到該漏水而輸出一控制信號。該感測器配置允許更快地偵測到來自一洩漏之水，且該控制信號使得能夠採取預防措施以防止或最小化自該漏水造成之任何損壞。

Description

具有漏水偵測之真空泵總成

本發明之領域係關於一種真空泵總成，且特定言之，一種具有漏水偵測之一水冷卻真空泵總成。

真空泵總成需要冷卻系統來維持適當之溫度。許多真空泵總成使用水冷卻系統(或熱管理系統 (TMS))。此等水冷卻系統使用水作為一冷卻液，且在冷卻系統之一或多個組件發生故障時容易漏水。例如，隨著時間的推移，水冷卻系統之閥及閥外殼可能會漏水。

漏水會損壞真空泵總成及/或真空泵總成附近之其他裝置。在沒有用於偵測漏水之構件之系統中，只有當一操作員觀察到洩漏時才會發現漏水，例如，自真空泵總成周圍地板上之積水。自真空泵總成之漏水可能會損壞利用真空泵總成之更廣泛之製造系統。

因此，希望偵測任何漏水及一旦偵測到洩漏就採取預防措施以防止水自總成洩漏且最小化或防止否則將由此造成之進一步損壞。

自一第一態樣來看，本發明提供一種真空泵總成，其包含一真空泵、用於冷卻該真空泵之一水冷卻系統、用於偵測自該水冷卻系統之一漏水之一感測器配置、及與該感測器通信之一控制器，其中該控制器經組態以回應於該感測器配置偵測到該漏水而輸出一控制信號。在一實施例中，該感測器配置經組態以回應於偵測到自該水冷卻系統之該漏水而向該控制器發送一水偵測信號。

以此方式，該感測器配置允許更快地偵測到該總成中之漏水，且該控制信號實現預防措施以防止或最小化該漏水造成之任何損壞。

在上述任一之一進一步實施例中，該真空泵總成包含包圍該總成之一外殼。

該外殼可用於在一單個、更模組化及更緊凑之封裝中提供一完整之真空泵總成。

在一進一步之實施例中，該外殼額外包含允許該真空泵總成在一製造設施中更容易地四處移動及替換或重新定位之輪子。額外地或替代地，該外殼亦可包含腿部及/或腳部，其用於在定位到位時支撐該真空泵總成。

在上述任一之一進一步實施例中，該總成包含一托盤，其經構形以收集來自該漏水的水。

在一專用托盤中收集水有助於防止該漏水之水在該總成之其他區域積聚並從該處洩漏(例如，匯集到該真空泵總成下方之該地板上)或洩漏到該真空泵總成之其他組件上。該托盤亦可藉由使用該托盤中收集之該水來偵測水。可經由任何合適之方式將該水引導至該托盤，諸如使用重力及/或通向該處之收集槽、凹槽或通道。在一個實例中，該托盤附接至該外殼，且在一進一步實例中，附接至該外殼之一底部。在其他實例中，該托盤可定位在任何其他合適之位置以收集來自該總成中之一漏水的水。 在本發明之範疇內，可利用在複數個位置中之複數個托盤。

在上述任一之一進一步實施例中，該感測器配置包含位於該托盤中之一感測器，該感測器經組態以偵測該托盤中水之存在。

藉由使用位於該托盤中之一感測器，可快速準確地偵測自該漏水之水。此可幫助在該感測器偵測到該洩漏之前防止或最小化自該外殼之任何洩漏。

在上述之一進一步實施例中，該感測器係一電感測器。該電感測器包含複數個探針及經組態以偵測該等探針之間之電阻、電壓或電流中之至少一者之一變化。電阻、電壓或電流中至少一者之該變化表示該托盤中存在水。

使用一電感測器提供一種相對簡單且成本有效之偵測該托盤中水存在之方法。

在上述任一之一進一步實施例中，該感測器配置包含一濕度感測器，該濕度感測器經組態以偵測自該漏水引起之一濕度增加。

一濕度感測器之用途可快速偵測該漏水。該漏水可能發生在該真空泵內部或周圍，該真空泵通常很熱。此會導致自該洩漏之該水蒸發，產生水蒸氣，從而增加該真空泵總成內之該濕度。此外，自該冷卻系統之一漏水可能會產生噴水，該水冷卻系統中可能處於壓力下，且能夠自該系統中之一或多個小孔中洩漏出來，或該總成中之環境條件可能導致蒸發水。因此，該濕度感測器之用途可在該濕度發生變化時立即偵測到一洩漏。此可減少一漏水開始及偵測到漏水之間之延遲，其可進一步減少或防止自漏水造成之損壞。

在上述之一進一步實施例中，該濕度感測器位於該外殼之一頂板上。應當理解，此實施例中之濕度感測器自此位置暴露於該外殼內部或與該外殼內部可操作地連通，以偵測其中之濕度變化。

由於自該洩漏之水蒸氣最有可能上升，因此將該濕度感測器放置在該頂板上可有效地偵測該水蒸氣之存在。儘管如此，該濕度感測器可放置在任何其他合適之位置，諸如在該外殼之一底部或一側板上。

在上述之一進一步實施例中，該感測器配置包含定位在該外殼中不同位置之複數個濕度感測器。

此可允許監測該外殼、總成及/或冷卻系統之不同區域之洩漏。此可導致對特定位置之洩漏進行更準確及更靈敏之偵測。此亦可用於提供有關該總成之某個部分導致洩漏之更多資訊。

在上述任一之一進一步實施例中，組合提供該托盤及電感測器及如上所述之該濕度感測器。此為該系統提供額外之冗餘，以防其中一個感測器出現一故障，或沒有像期望的迅速偵測到一漏水。此外，該濕度感測器可經組態以用作一潛在洩漏之一早期警告，而該托盤及電感測器用於確認該洩漏已發生且在洩漏發生到該外殼外部之前自該洩漏收集一給定量之水。此可讓操作員有更多時間自該外殼發生破壞性洩漏之前回應該洩漏來採取預防措施。

在上述任一之一進一步實施例中，該控制信號經組態以警告一操作員該漏水。在又一進一步實施例中，該控制器與一警報裝置通信，該警報裝置經組態以回應於自該控制器接收到該控制信號之該警報裝置而提供一或多個一聽覺或視覺信號以以警告該操作員該漏水。在一些實例中，該警報裝置係一警報器、一燈或一顯示器中之一或多個。在另一實例中，該警報裝置係可向該操作員發送一行動或系統訊息之一通信裝置。

此等「警報」特徵允許一操作員對偵測到之該漏水做出回應。該操作員可以多種方式做出回應，例如，確保關閉該真空泵或關閉冷卻水控制閥。然後，他們可以確保不再有水洩漏，例如，藉由修復該洩漏及/或藉由一替換該真空泵總成來繼續更廣泛之操作(例如，製造任務)該真空泵總成在沒有漏水損壞該更廣泛操作之風險提供服務。

在上述任一之一進一步實施例中，該水冷卻系統包含一或多個冷卻管及一或多個閥，該閥經構形以選擇性地允許冷卻水流過冷卻管。該控制信號經組態以回應於偵測到該漏水而停止該真空泵之操作並關閉該一或多個閥。在一實施例中，存在複數個冷卻管及一相應之閥以選擇性地允許各冷卻管中之冷卻流體。

以此方式，該控制器確保自動防止進一步之漏水及/或對該真空泵之損壞，而不需要一操作員之注意或動作。當該操作員不能始終觀察或在該真空泵總成附近時，此可能係理想的，因為此將在首次偵測到該洩漏時提供更快之預防措施。

在上述任一之一進一步實施例中，該真空泵總成包含用於控制該水冷卻系統之一進水口之一調節閥。該控制信號經組態以回應於偵測到該漏水而關閉該調節閥以防止水經由該進水口進入該水冷卻系統。

一調節閥之用途可確保即使在系統內之其他閥之一者發生該漏水時也能阻止該漏水。與該水冷卻系統中之該其他閥相比，一調節閥在打開與關閉構形之間切換之頻率較低，且因此可能不太容易發生一漏水。因此，在該調節閥處發生該漏水之可能性較小，且因此能夠回應於該漏水而控制該調節閥之益處更大。應當理解，關閉該調節閥將停止自該水源向該冷卻系統供水。

儘管關於上面之特定特徵已討論特定優點，但特定特徵之其他優點對於遵循本發明之熟習此技術者來説可變得顯而易見。

圖1中所示的係一習知的真空泵總成2，其不包含本發明之漏水偵測特徵，但與其共有許多共同特徵。

所示之真空泵總成2包含一真空泵4，諸如一魯氏(Roots)泵4。總成2亦包含一增壓泵6，其藉由一導管8連接到泵4。泵4及增壓泵6以一一般熟知之方式共同操作以提供用於抽空一製造腔室及/或使製程氣體流過製造腔室之一泵送作用。儘管一魯氏泵與一增壓泵組合展示，但應理解，本發明之總成擴展到任何合適類型之真空泵，諸如一爪式泵或螺旋泵，其可能會或可能不會與一或多個增壓泵組合提供。

泵4、6中之各者在操作期間都需要冷卻(例如，以冷卻馬達並驅動泵4、6)。為提供此冷卻，提供一水冷卻系統10。水冷卻系統10包含冷卻管12及可操作以選擇性地打開或關閉以允許或阻止水流過相應管12之閥14，且亦可包含散熱器(未示出)。在一實例中，冷卻管12可由不銹鋼製成及閥14可由一聚合物材料製成(例如，具有一塑膠外殼並包含金屬閥元件，諸如電磁線圈、電極及鋼棒在其中)。然而，可實施任何其他合適之材料，例如，冷卻管12可改為由銅或塑膠製成，且閥14可為金屬的(即，具有一金屬外殼)。真空泵總成2包含通向水冷卻系統10之一入口16，該入口16可流體連接到一水源(未示出)。入口16設有一調節閥18，其可操作以打開或關閉以打開或關閉對水冷卻系統10之供水。亦有冷卻管(未示出)之一返回迴路，其將用過之冷卻水自泵4、6 遞送到水冷卻系統10 之一出口（未示出）。在一實例中，用過之冷卻水可經由一外部熱交換器冷卻，且然後再循環到系統10之入口16以提供一封閉環路水冷卻系統。或者，用過之冷卻水可處理掉，且新鮮之冷卻水供應到入口16。

真空泵總成2包含一控制器20。控制器20包含用於執行指令26之一處理器22及用於儲存該指令26之一記憶體24。控制器20回應於自真空泵總成2之輸入，且與水冷卻系統10之閥14連通以控制水流過冷卻管12，從而影響各個泵4、6之冷卻。控制器20額外地可用於控制泵4、6之操作。控制器20可以任何數量之合適之控制單元為特徵來控制總成2之操作。

真空泵總成2進一步包含一外殼30，其封裝水冷卻系統10、真空泵4、6、8及控制器20。外殼30包含一底部34及一頂板32，及複數個側板36(前及後側板36經繪示)，其將頂板32連接到底部34。外殼 30 額外地包含諸如所繪示輪子40或腿部/腳部42之特徵，其分別用於運輸及支撐真空泵總成2。

圖2至圖4繪示根據本發明之實施例之真空泵總成2。圖2至圖4各包含如上述關於圖1之特徵，其因此在此不再詳細重複。在各圖中相同元件符號用於相同特徵。

圖2至圖4之實施例進一步包含用於偵測自水冷卻系統10之一水洩漏之一感測器配置50。各個實施例之感測器配置50與控制器20通信並經組態以當偵測到一漏水向控制器20發送一信號。

如圖2所示，外殼30進一步包含附接到外殼30之底部34之一托盤52，使得自冷卻系統10之一漏水之水將流入並藉由托盤52收集(例如， 經由重力及/或經由通向該處之收集槽(未展示))。在一實例中，底部34界定平行運行之底軌，托盤52懸掛在該底軌上。底部34可替代地界定托盤52附接到其上之一板。感測器配置50包含位於托盤52中之一感測器54。感測器54經組態以偵測托盤52中何時存在水(來自漏水)。

所繪示感測器54係一電感測器，其包含複數個(如圖所示，兩個)探針56。感測器54經組態以藉由使用探針56量測探針56之間之一電阻。當托盤52中存在水時，探針56之間之電阻發生變化，從而允許感測器54提供指示已發生之一漏水之一水偵測信號。

水偵測信號自感測器54通信到控制器20(例如，經由電線——以虛線展示)，使得控制器20能夠偵測漏水並對其作出反應(如下文進一步描述)。更一般地説，控制器20藉由監測自感測器54通信之信號來偵測托盤52中水之存在。

應當理解，感測器54可位於距托盤52一定距離處，前提是感測器54包含用於偵測托盤52中水之存在之構件。例如，如上所述，構件可對應於與感測器54通信之探針56。

根據其組態，所示配置中之感測器54可相應地稱為一水感測器、一水位感測器或一漏水偵測器。

儘管描繪及討論水感測器54之一特定組態，但在本發明之範疇內可使用用於偵測托盤52中之水之任何其他合適類型及組態之感測器54。

圖3展示一可選之感測器配置50，其包含一濕度感測器58。濕度感測器58固定到外殼30之內部，在其頂板32上。 由於水蒸氣通常上升，因此認為頂板32係放置濕度感測器58以提供漏水偵測之最合適位置。然而，應當理解，濕度感測器58亦可放置在外殼30之側板36(或甚至底板34)上。在其他實例中，可在複數個此位置或在總成2之特定組件(例如，閥14)周圍存在複數個濕度感測器58。此可允許改良總成2之此等組件周圍之漏水偵測。

濕度感測器58經組態以偵測空氣中濕度之變化。濕度感測器58可為一電容式、電阻式或熱式濕度感測器58，其經組態以偵測改變透過外殼30內部空氣之電流之濕度變化。濕度感測器58與控制器20通信(例如，經由電線的電通信-以虛線展示)使得控制器20可自濕度感測器58之輸出決定真空泵總成2中之濕度是否已增加。例如，如果濕度達到指示一潛在漏水之一特定閾値位準，則濕度感測器58向控制器20發送一水偵測信號。

此濕度之一增加可在水冷卻系統10以不同方式之一漏水之後發生。例如，水自總成2中之熱組件(例如，泵4、6)漏出或漏到上面可能會增加濕度，其會導致水蒸發並增加外殼30中之濕度。其可能額外地或替代地藉由透過冷卻系統10中之一小孔洩漏之水導致，冷卻系統10將水以一霧狀噴入外殼30中，從而增加了其中之濕度。 進一步替代地或額外地，洩漏之水僅只是暴露於外殼30內之環境條件(其導致水蒸發)而可能會增加濕度。

圖4所示之感測器配置50包含圖2及圖3所示之各個感測器配置50，即，圖4之感測器配置50包含具有水感測器54之一托盤52及在外殼30中之一濕度感測器58。在此一實例中，濕度感測器58可用於警告一潛在之漏水，且水感測器54可提供已發生一漏水及水積聚在外殼30中之確認。

應當理解，在本發明之範疇內，可容易地調整感測器54、58之數量、定位、組態及靈敏度，以針對不同之應用及真空泵總成提供有效之漏水偵測。

將感測器54、58定位在總成2及外殼30之不同部分中亦可用於允許感測器配置50以通知控制器20在總成2/冷卻系統10/外殼30中之具體何處已偵測到漏水。此可能有助於告知需要採取進一步之預防及維護措施，以防止洩漏造成進一步損壞(如下文進一步討論的)並修復洩漏(例如，總成2或冷卻系統10之哪個組件可能需要替換-諸如哪個閥14或管道12)。

當控制器20接收到自感測器配置50之一水偵測信號時，如上文在圖2至圖4之任一者中所述，控制器20輸出一控制信號。

控制信號可輸出到一警報裝置60，例如一警報器、燈或顯示器，其與控制器20通信(例如，經由電線之電通信-以虛線展示)。例如，控制信號可導致透過警報器播放之一聽覺信號、由燈提供之一視覺信號或顯示在顯示器上之資訊。當然，可使用此等警報裝置60與聽覺及視覺信號之任何組合。

相應地，控制信號將提醒一操作員偵測到漏水並允許其等採取適當之行動。例如，一操作員可關閉水冷卻系統10之閥14及泵4、6。操作員可僅關閉調節閥18而使其他閥14打開，或其等可關閉兩個調節閥18及其他閥14。操作員可僅只是斷開水源與入口16之連接。在任何情況下，操作員之動作將停止水冷卻系統10中之水流並防止可能造成進一步損壞之進一步漏水。泵4、6之關閉亦將防止歸因於缺乏冷卻而導致之過熱。然後，操作員將能夠調查並修復洩漏，或更換真空泵總成2。如果使用一顯示器，其上顯示之資訊可為操作員提供必要操作之指導步驟(例如，並可根據偵測到洩漏之位置及洩漏之嚴重程度而改變)。

在一進一步之實施例中，回應於輸出之控制信號，控制器20自動引起來自真空泵總成2之一些回應。例如，由控制器20發送之控制信號可關閉閥14並視需要關閉調節閥18。控制信號亦可關閉泵4、6。此將確保儘快停止漏水，而無需操作員參與。儘管如此，當控制信號關閉閥14及/或調節閥18及/或關閉泵4、6時，控制信號亦可藉由一聽覺及/或視覺信號(如上所述)提醒操作者，使得可採取進一步行動(例如，調查及維修/替換)。

在使用感測器54、58之一組合之一實例中，自濕度感測器54接收一信號之控制器20可發出一控制信號，該信號提供一潛在漏水之一早期警告，例如，經由聽覺或視覺信號。此可導致一操作員檢查總成2以進行調查，而無需先關閉總成2並中斷其使用。然而，如果隨後藉由接收來自水感測器58之一信號確認洩漏，則控制器20可採取自動預防措施，例如關閉閥14、調節閥18中之一者或一組合，及關閉泵4、6。當然，在本發明之範疇內，可使用前述感測器54、58及控制器20回應由此提供之信號之任何期望之組合。

儘管本文已參照附圖詳細揭示本發明之説明性實施例，但應當理解，本發明不限於精確之實施例且熟悉此項技術者可在其中實現各種改變及修改而無需脫離隨附申請專利範圍及其等同物所界定之本發明之範疇。

2:真空泵總成 4:真空泵 6:增壓泵 8:導管 10:水冷卻系統 12:冷卻管 14:閥 16:入口 18:調節閥 20:控制器 22:處理器 24:記憶體 26:指令 30:外殼 32:頂板 34:底部 36:側板 40:輪子 42:腿部/腳部 50:感測器配置 52:托盤 54:感測器 56:探針 58:濕度感測器 60:警報裝置

現將參考所附例示性示意圖進一步描述本發明之實施例，其中：

圖1繪示一習知技術之真空泵總成；

圖2繪示一例示性真空泵總成，其在一托盤內具有用於自一洩漏收集水之一水感測器；

圖3繪示一例示性真空泵總成，其具有用於偵測自一洩漏之水之一濕度感測器；

圖4繪示一例示性真空泵總成，其具有組合在同一總成中之圖2及圖3之托盤內之水感測器及濕度感測器。

2:真空泵總成

4:真空泵

6:增壓泵

8:導管

10:水冷卻系統

12:冷卻管

14:閥

16:入口

18:調節閥

20:控制器

22:處理器

24:記憶體

26:指令

30:外殼

32:頂板

34:底部

36:側板

40:輪子

42:腿部/腳部

50:感測器配置

52:托盤

54:感測器

56:探針

60:警報裝置

Claims (14)

1. 一種真空泵總成，其包括： 一真空泵； 一水冷卻系統，其用於冷卻該真空泵； 一感測器配置，其用於偵測自該水冷卻系統之一漏水；及 一控制器，其與該感測器配置通信，其中該控制器經組態以回應於該感測器配置偵測到該漏水而輸出一控制信號。
2. 如請求項1之真空泵總成，其中該感測器配置經組態以回應於偵測到自該水冷卻系統之該漏水而向該控制器發送一水偵測信號。
3. 如請求項1或2之真空泵總成，其進一步包括一托盤，其經構形以收集來自該漏水的水。
4. 如請求項3之真空泵總成，其中該感測器配置包含位於該托盤中之一感測器，該感測器經組態以偵測該托盤中水之存在。
5. 如請求項4之真空泵總成，其中該感測器係一電感測器，其中該電感測器包含複數個探針及經組態以偵測該等探針之間之電阻、電壓或電流中之至少一者之一變化，其中電阻、電壓或電流中至少一者之該變化表示該托盤中存在水。
6. 如請求項3、4或5之真空泵總成，其中該托盤附接至包圍該總成之一外殼之一底部。
7. 如前述請求項中任一項之真空泵總成，其中該感測器配置包含一濕度感測器，該濕度感測器經組態以偵測自該漏水引起之一濕度增加。
8. 如請求項7之真空泵總成，其中該濕度感測器位於包圍該總成之一/該外殼之一頂板上。
9. 如請求項7或8之真空泵總成，其進一步包括位於該總成周圍之不同位置之複數個濕度感測器。
10. 如前述請求項中任一項之真空泵總成，其中該控制信號經組態以警告一操作員該漏水。
11. 如請求項10之真空泵總成，其中該控制器與一警報裝置通信，該警報裝置經組態以回應於自該控制器接收到該控制信號之該警報裝置而提供一或多個一聽覺或視覺信號以警告該操作員該漏水。
12. 如請求項11之真空泵總成，其中該警報裝置係一警報器、一燈或一顯示器或其經組態以向該操作員發送一行動或系統訊息之一通信裝置中之一或多個。
13. 如前述請求項中任一項之真空泵總成，其中該水冷卻系統包含一或多個冷卻管及一或多個閥，該閥經構形以選擇性地允許冷卻水流過該一或多個冷卻管，其中該控制信號經組態以回應於偵測到該漏水而停止該真空泵之操作且關閉該一或多個閥。
14. 如前述請求項中任一項之真空泵總成，其進一步包括用於控制該水冷卻系統之一進水口之一調節閥，其中該控制信號經組態以回應於偵測到該漏水而關閉該調節閥以防止水經由該進水口進入該水冷卻系統。