Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Pumpenanord ^¬ nung zum Evakuieren einer Kammer. Die Pumpenanordnung, die an die Kammer angeschlossen ist, umfasst eine Boosterpumpe und eine nachfolgende Vorpumpe.

In vielen technischen Anwendungen ist es heute gefordert, dass eine Kammer innerhalb kurzer Zeit auf ein vorgegebenes Vakuum evakuiert wird. Ein Beispiel sind Schleusenkammern, durch die Produkte in einen Vakuumraum eingeschleust werden. Bei den Produkten kann es sich beispielsweise um Massengüter wie Solarzellen, Displays usw. handeln, bei denen einzelne Fertigungsschritte in dem Vakuumraum durchgeführt werden. Solche Produkte sollen mit immer kürzeren Taktzeiten in den Vakuumraum eingeschleust werden. Es nicht unge ^¬ wöhnlich, dass Schleusenkammern mit einem Volumen von einigen 100 1 in deutlich unter 10 s auf einen Druck von weniger als 10 ^~2 mbar evakuiert werden müssen.

Man verwendet zum Evakuieren solcher Schleusenkammern meist Pumpenanordnungen aus zwei hintereinander geschalteten Pumpen, wobei die erste Pumpe üblicherweise als Boosterpumpe und die nachfolgende Pumpe als Vorpumpe bezeichnet wird. Die Hintereinanderschaltung zweier Pumpen ist deswegen zweckmäßig, weil nach dem Gasgesetz (Druck * Volumen = konstant; unter der Annahme konstanter Temperatur) die Vorpum- pe für einen wesentlich kleineren Volumenstrom ausgelegt sein kann als die Boosterpumpe.

Soll allerdings eine Schleusenkammer innerhalb sehr kurzer Zeit ausgehend von Atmosphärendruck evakuiert werden, so fördert die Boosterpumpe anfangs einen großen Volumenstrom bei hohem Druck, was zur Folge hat, dass auch am Ausgang der Boosterpumpe ein großer Volumenstrom ankommt. Vorpumpen, die einen derart großen Volumenstrom verarbeiten können, sind aufwändig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Pumpenanordnung vorzustellen, die das schnelle E- vakuieren einer Kammer bei vermindertem apparativem Aufwand ermöglichen. Ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen der unab ^¬ hängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst die Boosterpumpe beschleunigt. Gas aus der zu evakuierenden Kammer wird dann in die Boosterpumpe eingelassen, so dass der Bo ^¬ osterpumpe vorübergehend eine Übermaßleistung entnommen wird, die über die vom Antrieb der Boosterpumpe bereitge ^¬ stellte Leistung hinausgeht. Das zum Ausgang der Boosterpumpe beförderte Gas wird durch ein Bypass-Ventil abgege ^¬ ben, solange der Ausgangsdruck der Boosterpumpe oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt. Das Gas wird an die Vorpumpe weitergeleitet, wenn der Ausgangsdruck der Boos ^¬ terpumpe unterhalb des Schwellwerts abgesunken ist. Das von der Boosterpumpe zugeführte Gas wird mit der Vorpumpe komp ^¬ rimiert . Zunächst werden einige Begriffe erläutert. Mit den Begrif ^¬ fen Boosterpumpe und Vorpumpe wird die Reihenfolge der Pum ^¬ pe in der Pumpenanordnung verdeutlicht. Eine Einschränkung im Hinblick auf die Ausgestaltung der Pumpe ist mit diesen Begriffen nicht verbunden.

Die Erfindung hat erkannt, dass es durch das Beschleunigen der Boosterpumpe und die anschließende Entnahme der Über ^¬ maßleistung möglich wird, das Gas aus der Kammer unter so hohem Druck zum Ausgang der Boosterpumpe zu fördern, dass das Gas unter Umgehung der Vorpumpe direkt abgegeben werden kann. Erst wenn der Evakuierungsvorgang so weit fortgeschritten ist, dass die Boosterpumpe nicht mehr in der Lage ist, das Gas auf den entsprechenden Druck zu komprimieren, wird die Vorpumpe für die weitere Kompression hinzugenom ^¬ men. Durch die Erfindung wird es möglich, die Vorpumpe nicht nur für einen kleineren Volumenstrom, sondern auch für einen kleineren Massestrom auszulegen als die Boosterpumpe .

In aller Regel liegt am Ausgang des Bypass-Ventils Atmo ^¬ sphärendruck an. Der Schwellwert entspricht in diesem Fall dem Atmosphärendruck. Das Gas tritt also durch das Bypass- Ventil aus, solange der Ausgangsdruck der Boosterpumpe o- berhalb des Atmosphärendrucks liegt. In der Spitze kann der Ausgangsdruck der Boosterpumpe um mindestens 1 bar, vorzugsweise mindestens 2 bar, weiter vorzugsweise mindestens 3 bar über Atmosphärendruck liegen. Das mit der Vorpumpe komprimierte Gas kann ebenfalls bei Atmosphärendruck an die Umgebung abgegeben werden.

Zu Beginn des Evakuierungsvorgangs liegt in der Kammer re ^¬ gelmäßig Atmosphärendruck an, so dass der Evakuierungsvor- gang bei Atmosphärendruck beginnt. Vor Beginn des Evakuierungsvorgangs kann der Eingang der Boosterpumpe geschlossen sein, so dass kein Gas aus der Kammer in die Boosterpumpe eintreten kann. Der Evakuierungsvorgang beginnt dann mit dem Zeitpunkt, zu dem Gas in die Boosterpumpe eingelassen wird .

Um zu Beginn des Evakuierungsvorgangs einen großen Volumenstrom bei hohem Druck (z.B. Atmosphärendruck) fördern zu können, muss die Boosterpumpe eine große Verdichtungsleis ^¬ tung bereitstellen. Die große Verdichtungsleistung wird dadurch bereitgestellt, dass der Boosterpumpe während des Evakuierungsvorgangs vorübergehend mehr Verdichtungsleis ^¬ tung entnommen wird als der Antrieb der Boosterpumpe zur Verfügung stellt. Die über die Antriebsleistung hinausgehende Übermaßleistung wird der kinetischen Energie der Boosterpumpe entnommen. Die Boosterpumpe wird also abgebremst und die Drehzahl der Pumpe vermindert sich. Im Rahmen der Erfindung kann die in der Boosterpumpe entnommene Leistung sehr deutlich oberhalb der Antriebsleis ^¬ tung liegen. Möglich ist es beispielsweise, dass die Über ^¬ maßleistung in der Spitze mehr als 50 %, vorzugsweise mehr als 100 %, weiter vorzugsweise mehr als 200 % der Antriebs- leistung beträgt. Bei einer Übermaßleistung von 100 % ist die Verdichtungsleistung doppelt so groß wie die Antriebs ^¬ leistung .

Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Übermaßleistung nicht nur momentan, sondern über einen gewissen Zeitraum entnommen wird. Wenn der Evakuierungsvorgang zu dem Zeitpunkt beginnt, zu dem der Druck in der Kammer unter den Ausgangsdruck absinkt, und zu dem Zeitpunkt endet, zu dem der Enddruck in der Kammer erreicht ist, kann der Zeitraum, während dessen Übermaßleistung entnommen wird, beispielsweise über 10 %, vorzugsweise über 20 %, weiter vorzugswei ^¬ se über 50 % des Evakuierungsvorgangs erstrecken. Die Dreh- zahl der Boosterpumpe kann sich durch die Entnahme der Ü- bermaßleistung um mindestens 5 %, vorzugweise mindestens 10 %, weiter vorzugsweise mindestens 25 % Prozent reduzieren.

Damit es möglich wird, der Pumpe Übermaßleistung in einem derartigen Umfang zu entnehmen, muss die Pumpe vor Beginn des Evakuierungsvorgangs in einen Zustand versetzt werden, in dem entsprechend viel kinetische Energie zur Verfügung steht. Die Pumpe wird deswegen vor Beginn des Evakuierungs ^¬ vorgangs beschleunigt.

Um genügend kinetische Energie zur Verfügung stellen zu können, ist die Drehzahl der Boosterpumpe zu Beginn des E- vakuierungsvorgangs vorzugsweise höher als 8000 U/min, wei ^¬ ter vorzugsweise höher als 10.000 U/min, weiter vorzugswei- se höher als 12.000 U/min. Der Durchmesser der in Drehung befindlichen Teile ist vorzugsweise größer als 5 cm, weiter vorzugsweise größer als 10 cm, weiter vorzugsweise größer als 20 cm. Wenn das Gas aus der Kammer bei im Wesentlichen Atmosphärendruck in die Boosterpumpe eingelassen wird, ist die Bo ^¬ osterpumpe einer schlagartigen Belastung ausgesetzt. Einige Pumpentypen, die bislang als Boosterpumpen verwendet werden, wie etwa Wälzkolbenpumpen, sind für die Aufnahme sol- eher schlagartigen Belastungen im Allgemeinen weniger geeignet. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Boosterpumpe eine Schraubenpumpe verwendet, deren bevorzugte Gestaltung unten näher erläutert ist. Die Vorpumpe kann beispielsweise eine konventionelle Flüssigkeitsring- Vakuumpumpe sein.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine Kammer mit einem Volumen von mehr als 100 1 in weniger als 5 s von Atmosphärendruck auf einen Druck von weniger als 10 ^~2 mbar zu evakuieren. Diese Möglichkeit ist von besonde ^¬ rem Interesse im Rahmen von Schleusenanwendungen, wo eine Schleusenkammer dieser Größenordnung mit kurzer Taktzeit immer wieder evakuiert werden muss. Am Eingang der Schleusenkammer liegt Atmosphärendruck an, was bedeutet, dass sich auch in der Schleusenkammer Atmosphärendruck einstellt, wenn der Eingang geöffnet wird, um ein Bauteil in die Schleusenkammer einzubringen. An den Ausgang der

Schleusenkammer schließt sich ein Vakuumraum an, in dem der Druck beispielsweise bei 10 ^~2 mbar liegt. Die Schleusenkam ^¬ mer muss also auf diesen Druck evakuiert werden, bevor der Ausgang geöffnet werden kann, um das Bauteil in den Vakuumraum zu übergeben.

Beträgt beispielsweise die Taktzeit der Schleuse 10 s, so kann der Zeitraum, in dem der Boosterpumpe Übermaßleistung entnommen wird, beispielsweise 1 s betragen, während der Rest der Taktzeit genutzt wird, um die Boosterpumpe wieder auf die Ausgangsdrehzahl zu beschleunigen. Allgemeiner gesagt beträgt der Zeitraum der Entnahme von Übermaßleistung vorzugsweise mindestens 5 %, weiter vorzugsweise mindestens 10 % der Taktzeit. Während mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 %, weiter vorzugsweise mindestens 70 % der Taktzeit ist die der Boosterpumpe entnommene Leistung ge ^¬ ringer als die Antriebsleistung, so dass die Boosterpumpe beschleunigt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Pumpenanordnung. Die Pumpenanordnung umfasst eine Boosterpumpe und eine Vorpum ^¬ pe, wobei der Ausgang der Boosterpumpe mit dem Eingang der Vorpumpe verbunden ist. Zwischen der Boosterpumpe und der Vorpumpe ist ein Bypass-Ventil angeordnet, durch das das mit der Boosterpumpe geförderte Gas unter Umgehung der Vor ^¬ pumpe abgegeben werden kann. Die Pumpenanordnung umfasst außerdem eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Steuersignal zu geben, wenn die Drehzahl der Boosterpumpe oberhalb eines vorgegebenen Drehzahlschwellwerts liegt. Der Drehzahlschwellwert ist so bemessen, dass die Boosterpumpe nach dem Überschreiten der betreffenden Drehzahl bereit ist für die Entnahme einer Übermaßleistung. Eine solche Pumpenanordnung ist geeignet, um eine Kammer gemäß dem erfin- dungsgemäßen Verfahren in kurzer Zeit zu evakuieren.

Das Steuersignal kann übermittelt werden an eine Steuerung der zu evakuierenden Kammer, um mitzuteilen, dass die Boosterpumpe bereit ist für den nächsten Evakuierungsvorgang. Die Steuerung der Kammer kann daraufhin den Eingang der Boosterpumpe öffnen, über den die Boosterpumpe an die Kammer angeschlossen ist. Das Gas aus der Kammer tritt dann in die Boosterpumpe ein und die Kammer wird schnell evakuiert. Mit dem Eintritt des Gases in die Boosterpumpe erhöht sich die Last schlagartig, so dass die Drehzahl der Boosterpumpe sich vermindert.

Die Steuereinheit der Boosterpumpe kann außerdem dazu aus ^¬ gelegt sein, die Boosterpumpe vor Beginn des Evakuierungs- Vorgangs so zu beschleunigen, dass der Drehzahlschwellwert überschritten wird. Um eine hinreichende Menge von kineti ^¬ scher Energie für die Entnahme der Übermaßleistung bereitzustellen, liegt der Drehzahlschwellwert vorzugsweise ober- halb der Förderdrehzahl der Boosterpumpe. Förderdrehzahl bezeichnet die Drehzahl, die sich als stationärer Zustand einstellt, wenn der Ansaugsdruck bei 100 mbar liegt. Die Antriebsleistung entspricht bei Förderdrehzahl der Pump- leistung, was bedeutet, dass die Drehzahl der Boosterpumpe konstant bleibt. Der Drehzahlschwellwert kann um 10 %, vor ^¬ zugsweise um 30 %, weiter vorzugsweise um 50 % höher liegen als die Förderdrehzahl. In absoluten Zahlen kann der Drehzahlschwellwert beispielsweise mindestens 8000 U/min, vor- zugsweise mindestens 10.000 U/min, weiter vorzugsweise min ^¬ destens 12.000 U/min betragen. Üblicherweise werden Boos ^¬ terpumpen, die für eine Anwendung im Rahmen der Erfindung in Betracht kommen, mit wesentlich niedrigeren Drehzahlen betrieben. Eine Drehzahl von 6.000 U/min wird beim Betrieb solcher Boosterpumpen regelmäßig nicht überschritten. Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Boosterpumpe über die Förderdrehzahl hinaus beschleunigt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann außerdem die zu evaku- ierende Kammer umfassen. Die Steuereinheit der Anordnung kann dann dazu ausgelegt sein, den Eingang der Pumpe, über den die Boosterpumpe an die Kammer angeschlossen ist, zu öffnen, nachdem der Drehzahlschwellwert überschritten wurde. Ferner kann die Steuereinheit dazu ausgelegt sein, den Eingang geschlossen zu halten, während die Boosterpumpe be ^¬ schleunigt wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Boosterpumpe eine Schraubenpumpe verwendet, bei der die Schrauben zweier Gewinde so miteinander in Eingriff stehen, dass das Gas zwischen den Gewindegängen von einer Saugseite zu einer Druckseite gefördert wird. Um den angegebenen hohen Drehzahlen standhalten zu können, haben die Schrauben Vorzugs- weise jeweils zwei Gewinde, so dass die in Längsrichtung der Schrauben auftretenden Kräfte sich gegenseitig aufheben. Die Gewinde der Schraube sind vorzugsweise zweigängig ausgebildet. Dabei kann in Radialrichtung eine Punktsymmet- rie der Schrauben derart bestehen, dass die Schrauben durch eine Drehung um die Längsachse um 180° in sich selbst abge ^¬ bildet werden. Der Durchmesser der Schrauben ist vorzugsweise größer als 10 cm, weiter vorzugsweise größer als 15 cm, weiter vorzugsweise größer als 20 cm, so dass die

Schrauben in Summe etwa die oben angegebene Masse haben.

Damit die Schraubenpumpe den bei Boosterpumpen geforderten großen Volumenstrom aufnehmen kann, ist die Einlassöffnung vorzugsweise größer als 60 %, weiter vorzugsweise großer als 80 %, weiter vorzugsweise größer als 100 % der Quer ^¬ schnittsfläche einer Schraube. Um Leckverluste gering zu halten, ist nahe der Druckseite der radiale Abstand zwi ^¬ schen dem Gehäuse der Pumpe und dem Gewinde der Schraube möglichst klein (radialer Minimalabstand) , beispielsweise kleiner als 0,2 mm, vorzugsweise kleiner als 0,1 mm.

Im Einlassbereich, also insbesondere in dem Gehäuseab ^¬ schnitt, in dem die Einlassöffnung ausgebildet ist, kann ein Saugspalt zwischen dem Gewinde der Schraube und dem Ge- häuse bestehen, um einen hohen Volumenstrom in die Arbeitskammern der Pumpen hinein zu ermöglichen. Der radiale

Durchmesser des Saugspalts ist vorzugsweise um den Faktor 50, weiter vorzugsweise den Faktor 100, weiter vorzugsweise den Faktor 200 größer als der radiale Minimalabstand. Der Saugspalt kann sich beispielsweise über einen Umfangswinkel von mindestens 15°, vorzugsweise mindestens 30° des Gehäu ^¬ ses erstrecken. In Längsrichtung kann der Saugspalt sich über mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 30 %, weiter vorzugsweise mindestens 40 % der Länge eines Gewindes der Schraube erstrecken. Vorzugsweise entspricht die Länge des Saugspalts der Länge einer 360°-Windung des Gewindes in diesem Bereich. Das Gewinde hat im Einlassbereich also eine sehr große Steigung. Die erste 360°-Windung kann sich beispielsweise über mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 30%, weiter vorzugsweise mindestens 40% der Länge des Ge ^¬ windes erstrecken. Insgesamt umfasst jeder Gewindegang des zweigängigen Gewindes vorzugsweise mindestens drei, weiter vorzugsweise mindestens vier vollständige 360 °-Windungen .

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsform beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Pumpenanordnung, die an ei ^¬ ne Schleusenkammer angeschlossen ist.

Fig. 2: eine perspektivische, teilweise weggebrochene

Darstellung einer für die erfindungsgemäße Anord- nung geeigneten Schraubenpumpe;

Fig. 3: einen Ausschnitt der Pumpe aus Fig. 1 in vergrö ^¬ ßerter Darstellung;

Fig. 4: die Ansicht aus Fig. 3 in einem anderen Zustand der Pumpe;

Fig. 5: eine schematische Querschnittsansicht einer für die erfindungsgemäße Anordnung geeigneten Schrau ^¬ benpumpe entlang der Achse einer Schraube; und Fig. 6A/B: Schnitte entlang den Linien A-A und B-B in Fig.

5.

In einem in Fig. 1 gezeigten Vakuumraum 40 werden bestimmte Verfahrensschritte an einem Produkt 41 vorgenommen. Bei dem vereinfacht in Blockform dargestellten Produkt 41 kann es sich beispielsweise um eine Vielzahl von Halbleiterbauele ^¬ menten, wie etwa Solarzellen oder Displays handeln. Der Verfahrensschritt kann ein Beschichtungsvorgang sein. Für den Verfahrensschritt ist es erforderlich, dass der Druck in dem Vakuumraum 40 unterhalb von 0,5 mbar liegt. Um den Vakuumraum auf diesem Druck zu halten, ist eine in Fig. 1 nicht dargestellte Vakuumpumpe an den Vakuumraum 40 ange ^¬ schlossen . An den Vakuumraum 40 schließt sich eine Schleuse mit einer Schleusenkammer 42 an, durch die das Produkt 41 in die Vakuumkammer eingebracht wird. Die Schleusenkammer 42 hat eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung, die mit Schiebetüren 43, 44 versehen sind. Die Schiebetüren 43, 44 sind durch eine Steuerung 50 so gesteuert, dass zu keinem Zeit ^¬ punkt beide zugleich geöffnet sind. Wenn die Schiebetür 43 geöffnet ist, liegt in der Schleusenkammer 42 Atmosphärendruck an. Die Schleuse hat ein Volumen von beispielsweise 200 1.

Bei geöffneter Schiebetür 43 kann mithilfe von Laufbändern 45 das Produkt 41 in die Schleusenkammer 42 eingefahren werden. Nachdem die Schiebetür 43 anschließend wieder verschlossen ist, wird die Schleusenkammer 42 durch eine an die Schleusenkammer 42 angeschlossenen Pumpenanordnung evakuiert, so dass der Druck in der Schleusenkammer 42 dem in dem Vakuumraum 40 anliegenden Druck von weniger als 0,5 mbar entspricht. Nach Abschluss des Evakuierungsvorgangs wird die Schiebetür 44 geöffnet und das Produkt 41 mit den Laufbändern 45 in den Vakuumraum 40 eingefahren. Anschließend wird die Schiebetür 44 wieder verschlossen, die

Schleusenkammer 42 auf Atmosphärendruck gebracht und die Schiebetür 43 geöffnet. Damit ist ein Zyklus in der Schleu- se abgeschlossen. Die Taktzeit des Zyklus liegt bei etwa 10 s .

Für den eigentlichen Evakuierungsvorgang, durch den der Druck in der Schleusenkammer ausgehend von Atmosphärendruck auf einen Enddruck von weniger als 0,5 mbar reduziert wird, steht eine Zeitspanne zur Verfügung, die deutlich unterhalb der Taktzeit liegt. Beispielsweise kann der Evakuierungs ^¬ vorgang sich über einen Zeitraum von 5 s erstrecken.

Um eine Schleuse dieses Volumens in derart kurzer Zeit eva ^¬ kuieren zu können, ist eine leistungsfähige Pumpenanordnung erforderlich, die insbesondere in dem gesamten Druckbereich zwischen Atmosphärendruck und Enddruck ein hohes Saugvermö- gen aufweist. Dies leistet die erfindungsgemäße Pumpenan ^¬ ordnung, in der gemäß Fig. 1 eine Schraubenpumpe als Boos ^¬ terpumpe 46 und eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe als Vor ^¬ pumpe 47 hintereinander geschaltet sind. Die Flüssigkeits ^¬ ring-Vakuumpumpe ist konventionell gestaltet, so dass eine detaillierte Beschreibung nicht erforderlich ist.

Um den Evakuierungsvorgang zu starten, wird die Boosterpumpe 46 zunächst auf eine Drehzahl beschleunigt, die deutlich oberhalb der Förderdrehzahl liegt. Ein zwischen der Boos- terpumpe 46 und der Schleusenkammer 42 angeordnetes Ventil 48 ist geschlossen, so dass kein Gas aus der Schleusenkammer 42 in den Eingang der Boosterpumpe 46 eintreten kann. Die Boosterpumpe 46 steht also nicht unter Last, so dass eine vergleichsweise geringe Antriebsleistung ausreicht, um die Boosterpumpe 46 zu beschleunigen.

Ist die Boosterpumpe 46 so weit beschleunigt, dass ein vor ^¬ gegebener Drehzahlschwellwert überschritten wird, sendet eine Steuereinheit 16 der Boosterpumpe 46 ein Steuersignal an die Steuerung 50 der Schleusenkammer. Die Steuerung 50 erhält damit die Information, dass die Boosterpumpe 46 be ^¬ reit ist für den nächsten Evakuierungsvorgang. Sobald auch die Schleusenkammer 42 für den nächsten Evakuierungsvorgang bereit ist, kann die Steuerung 50 das Ventil 48 öffnen, so dass die Boosterpumpe 46 Luft aus der Schleusenkammer 42 ansaugen kann. Die Luft wird durch die Boosterpumpe 46 ge ^¬ fördert und dabei komprimiert, so dass am Ausgang der Boos- terpumpe 46 ein Druck anliegt, der deutlich oberhalb des

Atmosphärendrucks liegt. In der Spitze kann am Ausgang der Boosterpumpe 46 beispielsweise ein Druck von 3 bar oberhalb des Atmosphärendrucks anliegen. Zwischen der Vorpumpe 47 und der Boosterpumpe 46 ist ein

Bypass-Ventil 49 angeordnet, an dessen Ausgang Atmosphärendruck anliegt. Das Bypass-Ventil 49 ist als Überdruckventil ausgestaltet, so dass das komprimierte Gas vom Ausgang der Boosterpumpe 46 automatisch über das Bypass-Ventil 49 aus- tritt, solange der Druck am Ausgang der Boosterpumpe 46 o- berhalb von Atmosphärendruck liegt. Sinkt der Druck am Ausgang der Boosterpumpe 46 unter Atmosphärendruck, schließt das Bypass-Ventil 49. Das Gas wird dann von der Vorpumpe 47 übernommen und so weiter komprimiert, dass es bei Atmosphä- rendruck an die Umgebung abgegeben werden kann.

Je weiter der Druck in der Schleusenkammer 42 sich dem Enddruck annähert, desto niedriger wird auch der Druck zwischen der Boosterpumpe 46 und der Vorpumpe 47. Die Vorpumpe 47 ist so ausgelegt, dass sie das Gas ausgehend von diesem Druck auf Atmosphärendruck komprimieren kann. Besonderen Belastungen ist bei einem solchen Evakuierungsvorgang die Boosterpumpe 46 ausgesetzt. Wenn das Ventil 48 geöffnet wird, verursacht der in die Boosterpumpe 46 ein ^¬ tretende Luftstrom eine schlagartige Belastung. Außerdem wird der Boosterpumpe 46 durch das Eintreten eines großen Volumenstroms bei Atmosphärendruck eine hohe Verdichtungs ^¬ leistung abgefordert. Diese Verdichtungsleistung übersteigt die Antriebsleistung der Boosterpumpe 46, was bedeutet, dass der Boosterpumpe 46 eine Übermaßleistung entnommen wird. Die Übermaßleistung wird aus der kinetischen Rotationsenergie der Boosterpumpe 46 gewonnen, was gleichbedeu ^¬ tend damit ist, dass die Drehzahl der Boosterpumpe 46 sich in dieser Phase vermindert. Um genügend kinetische Rotationsenergie bereitstellen zu können, wird die Boosterpumpe 46 vor Beginn des Evakuie ^¬ rungsvorgangs auf eine hohe Drehzahl von mehr als 10.000 U/min beschleunigt. Durch die Entnahme der Übermaßleistung vermindert sich die Drehzahl innerhalb von 1 s auf 9000 U/min. Die verbleibende Taktzeit wird genutzt, um die Boos ^¬ terpumpe 46 wieder auf die ursprüngliche Drehzahl zu be ^¬ schleunigen. Die Antriebsleistung liegt in dieser Phase folglich höher als die der Boosterpumpe 46 entnommene Ver ^¬ dichtungsleistung .

Eine Boosterpumpe 46, die einerseits den Belastungen zu Be ^¬ ginn des Evakuierungsvorgangs standhält und andererseits über den gesamten Druckbereich das erforderliche Saugvermögen aufweist, ist nachfolgend beschrieben.

Die als Boosterpumpe geeignete Schraubenpumpe umfasst gemäß Fig. 2 zwei Schrauben 14, die in einem Pumpengehäuse 15 aufgenommen sind. Eine der Schrauben 14 ist aufgrund des nicht vollständig dargestellten Pumpengehäuses 15 über die gesamte Länge sichtbar, während die andere Schraube 14 zu wesentlichen Teilen von dem Pumpengehäuse 15 verdeckt ist. Die beiden Schrauben 14 stehen in Eingriff miteinander, was bedeutet, dass die Gewindevorsprünge der einen Schraube 14 in die Vertiefung zwischen zwei Gewindevorsprüngen der anderen Schraube 14 eingreifen.

Die Pumpe umfasst eine Steuer- und Antriebseinheit 16, in der für jede der Schrauben 14 ein elektronisch gesteuerter Antriebsmotor 17 angeordnet ist. Die elektronische Steue ^¬ rung der Antriebsmotoren 17 ist so eingerichtet, dass die beiden Schrauben 14 vollständig synchron zueinander laufen, ohne dass die Gewindevorsprünge der Schrauben 14 sich be- rühren. Als zusätzliche Sicherheit gegen Schäden an den

Schrauben 14 sind die beiden Schrauben 14 jeweils mit einem Zahnrad 18 ausgestattet. Die Zahnräder 18 stehen in Ein ^¬ griff miteinander und bewirken eine Zwangskopplung der beiden Schrauben 14 für den Fall, dass die elektronische Syn- chronisation der Schrauben 14 ausfällt.

Jede Schraube 14 ist mit zwei Gewinden 19 ausgestattet, so dass die Pumpe insgesamt vier Gewinde 19 aufweist. Die Ge ^¬ winde 19 erstrecken sich jeweils von einer Saugseite 20 im Zentrum der Schraube 14 zu einer Druckseite 21 an den äuße ^¬ ren Enden der Schraube 14. Die beiden Gewinde einer Schrau ^¬ be 14 sind gegenläufig ausgerichtet, so dass sie von der Saugseite 20 zu der Druckseite 21 hin arbeiten. Jedes der Gewinde 19 umfasst einen ersten Gewindegang 22 und einen zweiten Gewindegang 23. Die Gewinde 19 sind also zweigängig in dem Sinne, dass die Gewindegänge 22, 23 mit ^¬ einander verschränkt sind, so dass sie zusammen eine dop- pelhelixartige Form bilden. Die beiden Gewindegänge 22, 23 sind so geformt, dass die Gewinde 19 in Radialrichtung sym ^¬ metrisch sind. Betrachtet man die Schraube 14 von der

Druckseite des ersten Gewindes 19 bis zur Druckseite des zweiten Gewindes 19, so hat die Schraube 14 außerdem eine Symmetrie in Längsrichtung.

Die Gewinde 19 sind so gestaltet, dass im Bereich der Saug ^¬ seite 20 ein größeres Volumen zwischen zwei benachbarten Gewindevorsprüngen eingeschlossen ist als im Bereich der

Druckseite 21. Das Volumen der Arbeitskammern, das dem zwischen den Gewindevorsprüngen eingeschlossenen Volumen entspricht, reduziert sich also von der Saugseite zur Druck ^¬ seite, so dass in der Arbeitskammer enthaltenes Gas auf dem Weg von der Saugseite zur Druckseite komprimiert wird.

Das Gehäuse 15 der Pumpe ist mit einer Eingangsöffnung 24 versehen, die so angeordnet ist, dass sie Zugang zu den Saugseiten 20 aller vier Gewinde 19 bietet. Um einen großen Volumenfluss in die Pumpe hinein zu ermöglichen, hat die Eingangsöffnung 24 einen großen Querschnitt. Im Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsfläche der Eintrittsöff ^¬ nung 24 größer als die von einer Schraube 14 aufgespannte kreisförmige Kontur.

Um den Volumenfluss in die Arbeitskammern hinein weiter zu verbessern, ist am Gehäuse 15 der Pumpe ein Saugspalt 25 ausgebildet, der sich an die Eingangsöffnung 24 anschließt und der Kontur der Schraube 14 in Umfangsrichtung folgt. In Längsrichtung erstreckt sich der Saugspalt 25 etwa über die Hälfte der Länge des Gewindes 19 zwischen der Saugseite 20 und der Druckseite 21. In Umfangsrichtung variiert die Ab ^¬ messung des Saugspalts 25 mit der Eingangsöffnung, je wei- ter sich die Eingangsöffnung 24 an der betreffenden Stelle zur Seite erstreckt, desto kürzer ist die Erstreckung des Saugspalts 25 in Umfangsrichtung an dieser Stelle. An der breitesten Stelle der Eingangsöffnung 24 erstreckt der Saugspalt 25 sich über einen Umfangswinkel von etwa 45°. In dem Bereich, in dem die Eingangsöffnung 24 den Saugspalt 25 nicht mehr überdeckt, erstreckt der Saugspalt 24 sich über einen Umfangswinkel von etwa 120°. Die Abmessung des Saug ^¬ spalts 25 in Radialrichtung entspricht dem Abstand zwischen dem Pumpengehäuse 15 und der Kontur der Schraube 14 in die ^¬ sem Bereich. Dieser Abstand liegt in der Größenordnung von etwa 10 mm.

Durch den Saugspalt ist das Gas nicht darauf beschränkt, in Radialrichtung in die Arbeitskammern einzutreten, sondern das Gas kann sich auch über einen Gewindevorsprung hinweg durch den Saugspalt hindurch in die Arbeitskammer hinein bewegen. Der Volumenstrom in die Arbeitskammer hinein wird dadurch weiter vergrößert.

Ein weiterer Beitrag zur Vergrößerung des Volumenstroms in die Arbeitskammer hinein wird dadurch erreicht, dass zwischen der Saugseite 20 des ersten Gewindes 19 einer Schrau ^¬ be 14 und der Saugseite 20 des zweiten Gewindes 19 der Schraube 14 ein Abstand besteht. Dadurch bleibt im Zentrum der Schraube 14 Platz frei, durch den das Gas auch in radi ^¬ aler Richtung in die Arbeitskammer eintreten kann.

Der Bereich, in dem sich der Saugspalt 25 erstreckt (= ers- ter Gehäuseabschnitt 26), dient der Befüllung der Arbeits ^¬ kammern. In dem sich daran anschließenden zweiten Gehäuseabschnitt 27 ist der Abstand zwischen dem Gehäuse und der Kontur der Schraube 14 so klein wie es technisch möglich ist (radialer Minimalabstand) . Im zweiten Gehäuseabschnitt findet die Kompression statt und ein Leckfluss von einer Arbeitskammer in die nächste Arbeitskammer ist unerwünscht. Am Übergang vom ersten Gehäuseabschnitt 26 zum zweiten Gehäuseabschnitt 27 ist eine Übergangskante 28 ausgebildet. Die Übergangskante 28 erstreckt sich in Umfangsrichtung ü- ber den gesamten Saugspalt 25 und definiert den Übergang vom Saugspalt 25 zu dem zweiten Gehäuseabschnitt 27, in dem der radiale Minimalabstand zwischen dem Gehäuse 15 und der Schraube 14 besteht.

Die Kompression beginnt, sobald die Arbeitskammer in den zweiten Gehäuseabschnitt übergegangen ist, sobald also der Gewindevorsprung, der die Arbeitskammer zur Saugseite hin begrenzt, mit der Übergangskante 28 abgeschlossen hat. Die Übergangskante 28 ist so angeordnet, dass der Abschluss zwischen dem Gewindevorsprung und der Übergangskante 28 zu einem Zeitpunkt stattfindet, zu dem die Arbeitskammer noch ihr maximales Volumen hat.

In Umfangsrichtung betrachtet schließt die Übergangskante 28 einen Winkel mit der Querrichtung ein, der kleiner ist als die Steigung des Gewindevorsprungs, der mit der Über- gangskante 28 abschließt. Dadurch wird erreicht, dass der Abschluss zwischen dem Gewindevorsprung und der Übergangskante 28 nicht schlagartig erfolgt, sondern sich über eine kurze Zeitspanne erstreckt. Dadurch reduziert sich das Be ^¬ triebsgeräusch der Pumpe.

Die eigentliche Volumenkompression findet in einem kurzen Abschnitt des Gewindes unmittelbar nach dem Abschluss der Arbeitskammer statt. Die sich daran anschließenden weiteren Windungen des Gewindes dienen der Abdichtung und bewirken noch eine thermodynamische Kompression.

Auf der Druckseite 21 des Gewindes 19 wird das Gas aus der Arbeitskammer abgegeben. Durch eine Bohrung 29 in dem Pumpengehäuse 15 wird das komprimierte Gas von den außen lie ^¬ genden Druckseiten 21 zu einer zentralen Auslassöffnung zusammengeführt. Die Auslassöffnung, die in den Figuren nicht sichtbar ist, ist der Einlassöffnung 24 gegenüber angeord- net . Die Bohrung 29 ist, wie die Figuren 2, 3 und 5 zeigen, in das Pumpengehäuse 15 integriert und erstreckt sich zwi ^¬ schen den beiden Schrauben 14, wobei die Leitung 29 teilweise innerhalb einer auf beiden Schrauben 14 aufliegenden Tangentialfläche 35 angeordnet ist.