Derartige Vakuumvorrichtungen weisen mehrere, beispielsweise parallel zu- einander geschaltete Kryopumpen auf. Die Kryopumpe sind über Medium- Zuführleitungen mit einer Kompressionseinrichtung verbunden. Beim Einsatz von Kryopumpen zur Kühlung wird als Medium üblicherweise Helium einge- setzt. Das Helium wird durch einen Kompressor komprimiert und innerhalb der Kryopumpen expandiert, wodurch Kälte erzeugt wird. Ferner sind mit den Kry- opumpen Medium-Rückführleitungen verbunden, die das Medium zu dem Kompressor zurückführen. Ggf. sind hierbei Reinigungseinrichtungen zwi- schengeschaltet, die das Medium beispielsweise von Öl oder anderen Verun- reinigungen, die das Medium beim Durchströmen des Kompressors aufnimmt, reinigen.

Um eine möglichst gute Kühlleistung an den einzelnen Kryopumpen bzw. Kry- opumpen erzielen zu können, muss die Druckdifferenz an den einzelnen Kryo- pumpen während des Betriebs möglichst hoch sein. Hierbei besteht das Prob- lem, dass die Druckdifferenz umso kleiner wird je größer die Anzahl der akti- ven Kryopumpen in der Kältevorrichtung ist. Dies führt zum Absinken der Druckdifferenz. Ferner"binden"kalte Kryopumpen eine erhebliche Menge an Gas. Dies führt dazu, dass die Druckdifferenz weiter abnimmt. Um die Druckdifferenz an Kryopumpen während des Betriebes möglichst kon- stant zu halten, ist es aus US 6,530, 237 bekannt, einen Speicherbehälter für das Kältemedium, wie beispielsweise Helium, vorzusehen. Der Speicherbehäl- ter ist mit den Medium-Zuführleitungen und den Medium-Rückführleitungen über Verbindungsleitungen verbunden. Sowohl in der Hochdruckleitung, d. h. in der Medium-Zuführleitung, als auch in der Niedrigdruckleitung, d. h. in der Medium-Rückführleitung, ist eine Druckmessvorrichtung vorgesehen, die mit einer Steuereinrichtung verbunden ist. Der Speicherbehälter ist hierbei zwi- schen den beiden Druckmessvorrichtungen angeordnet. Mit Hilfe der Steuer- einrichtung wird die Differenz zwischen den beiden gemessenen Drücken er- mittelt. Bei einer Änderung der Druckdifferenz wird dem System aus dem Speicherbehälter Medium zugeführt oder Medium entnommen. Da das in US 6,530, 237 beschriebene System sowohl in der Medium-Zuführleitung als auch in der Medium-Rückführleitung eine Druckmessvorrichtung aufweist und die beiden gemessenen Drücke miteinander verglichen werden müssen, handelt es sich hierbei um ein relativ teures und aufwändiges System.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumvorrichtung zu schaffen, mit der auf einfache Weise die Druckdifferenz an den an der Vakuumvorrichtung vorgese- henen Kryopumpen im Wesentlichen konstant gehalten werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und kostengünstiges Steuerverfah- ren für die Vakuumvorrichtung zu schaffen.

Die Lösung erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vakuumvorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 5 oder 6.

Die erfindungsgemäße Vakuumvorrichtung, die mehrere parallel geschaltete Kältevorrichtungen aufweist, weist erfindungsgemäß nur eine einzige Druck- messvorrichtung in der Medium-Zuführleitung auf, durch die das Kältemedium, vorzugsweise Helium, den Kältevorrichtungen zugeführt wird. In der Medium- Rückführleitung ist somit keine Druckmessvorrichtung vorgesehen. Dement- sprechend findet auch kein Vergleich zwischen den beiden Messvorrichtungen statt. Selbstverständlich kann die Vakuumvorrichtung weitere Druckmessvor- richtungen, beispielsweise zur Messung des Drucks im Speicherbehälter, auf- weisen. Erfindungsgemäß ist jedoch nur eine Druckmessvorrichtung in der Medium-Zuführleitung vorgesehen, um die Druckdifferenz an den Kältevorrich- tungen im Wesentlichen konstant zu halten. Hierbei wird unter konstant eine maximale Schwankung der Druckdifferenz von weniger als 25 %, insbesondere weniger als 20 % verstanden.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist nur in der Medium-Rückführleitung eine Druckmessvorrichtung vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist so- dann in der Medium-Zuführleitung keine Druckmessvorrichtung vorgesehen.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen nur einer einzigen Druckmessvorrich- tung werden die Herstellungs-und Montagekosten einer zweiten Druckmess- vorrichtung eingespart. Dies hat ferner den Vorteil, dass auch die Wartungs- und Erneuerungskosten geringer sind.

Bei den Kältevorrichtungen handelt es sich insbesondere um Kryopumpen oder Kaltköpfe. Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Kryopumpen näher beschrieben, wobei diese durch Kaltköpfe ersetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird somit von der einen oder ggf. von mehreren parallel zueinander angeordneten Kompressoreinrichtungen ein vorzugsweise konstan- ter Medienstrom erzeugt. Dies führt dazu, dass in der Medium-Zuführleitung Druck aufgebaut wird. Sobald dieser Druck einen Schwellenwert, insbesondere einen vorgegebenen maximalen Schwellenwert überschreitet, wird ein Zuführ- ventil, das in der Verbindungsleitung zwischen den Medium-Zuführleitungen und dem Speicherbehälter angeordnet ist, geöffnet, so dass Medium in den Speicherbehälter strömt. Unterschreitet der in der Druckmessvorrichtung ge- messene Druck einen Schwellenwert, insbesondere einen vorgegebenen mini- malen Schwellenwert, wird das Ventil wieder geschlossen, um nicht zu viel Gas in den Speicherbehälter strömen zu lassen und somit die Druckdifferenz zwi- schen Zuführ-und Rückführleitung nicht zu klein werden zu lassen.

Da auch die Medium-Rückführleitung mit dem Speicherbehälter verbunden ist, kann bei einer entsprechenden Druckdifferenz Medium aus dem Speicherbe- hälter in die Medium-Rückführleitung strömen. Hierbei ist es möglich, in der Verbindungsleitung zwischen dem Speicherbehälter und der Medium- Rückführleitung ein Ventil vorzusehen, das über eine Steuereinrichtung ent- sprechend geschaltet werden kann. Es besteht somit die Möglichkeit, bei einer Veränderung der an den Kryopumpen anliegenden Druckdifferenz diese durch Öffnen des Zuführventils oder durch Öffnen des Rückführventils zu korrigieren.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bestimmung des Schaltwertes bzw. des Schaltbereiches, d. h. des maximalen und des minima- len Schaltwertes, zur Steuerung des Zuführ-und/oder Rückführventils in Ab- hängigkeit einer Kälteerzeuger-Kennlinie. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass auf Grund der Bauart der Kryopumpe durch den auf der Hochdruckseite ge- messenen Druck ein Rückschluss auf die Druckdifferenz möglich ist. Dies ist von der Art der Kryopumpe und ggf. weiteren Randbedingungen abhängig.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist sowohl das Zuführventil, das Rück- führventil und die Druckmessvorrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Rückführventil durch eine Düse mit einer vorzugsweise kleinen Öffnung ersetzt. Durch diese Düse strömt, sobald eine entsprechende Druckdifferenz vorhanden ist, Medium aus dem Speicher- behälter in die Medium-Rückführleitungen. Das Vorsehen einer derartigen Dü- se hat den Vorteil, dass das Vorsehen des Rückführventils entfällt. Hierdurch können die Kosten weiter verringert werden. Beispielsweise weist die Düse einen Durchmesser von 0,3 mm auf, wobei ein Hochdruck von ca. 20 bar und ein Niedrigdruck von ca. 5 bar im System auftritt. In dem Behälter herrscht ein Druck von 5-20 bar, je nach Zustand der Vakuumvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Steuerung der vorstehend be- schriebenen Kältevorrichtungen.

Bei einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird bei Überschreiten eines durch die Druckvorrichtungen gemessenen maximalen Schwellenwertes das Zuführventil geöffnet, so dass Medium in den Speicherbehälter strömt. Erfin- dungsgemäß wird bei Unterschreiten eines minimalen Schwellenwertes das Rückführventil geöffnet, so dass Medium aus dem Speicherbehälter in die Rückführleitungen strömt. Hierdurch kann auf einfache Weise eine im Wesent- lichen konstante Druckdifferenz an den Kryopumpen bzw. Kryopumpen auf- rechterhalten werden.

Das zweite erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben der Vakuumvor- richtung, bei der statt des Rückführventils eine Düse vorgesehen ist. Hierbei strömt bei einer entsprechenden Druckdifferenz zwischen dem Speicherbehäl- ter und der Rückführleitung Medium in die Medium-Rückführleitung bis auf Grund der sich an den Kryopumpen ändernden Druckdifferenz der Druck in der Medium-Zuführleitung den maximalen Schwellenwert überschreitet. Hierauf erfolgt sodann ein Wiederholen des ersten Verfahrenschritts, in dem beim Ü- berschreiten des maximalen Schwellenwertes das Zuführventil geöffnet wird, so dass Medium in den Speicherbehälter strömt.

Bei beiden vorstehend beschriebenen Verfahren ist es möglich, dass die eine oder die mehreren Kompressoreinrichtungen konstant Medium fördern. Ein aufwändiges Regeln der Kompressoreinrichtungen ist somit nicht erforderlich.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert : Die Figur zeigt eine schematische Ansicht einer Vakuumvorrichtung. Die Vakuumvorrichtung weist mehrere parallel zueinander angeordnete Kryo- pumpen 10 auf, die über sich verzweigende Medium-Zuführleitungen 12 mit- einander verbunden sind, so dass die einzelnen Kryopumpen parallel zueinan- der angeordnet sind. Der Ausgang der Kryopumpe bzw. Kryopumpen 10 ist über Leitungen zu einer Medium-Rückführleitung 14 zusammengeführt. Die Medium-Zuführleitung 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Kompressoreinrichtungen 16 verbunden, durch die das komprimierte Kälteme- dium, üblicherweise Helium, erzeugt und in Richtung der Pfeile zu den Kryo- pumpen 10 geleitet wird. Über die Medium-Rückführleitung 14 gelangt das in den Kryopumpen 10 expandierte Medium über Leitungen 18 wieder zurück zu den Kompressoreinrichtungen 16. Hierbei kann das Medium ggf. in einer nicht dargestellten Reinigungseinrichtung nach dem Durchströmen der Kompresso- ren 16 gereinigt werden.

Des weiteren weist die Kältevorrichtung einen Speicherbehälter 20 auf. Der Speicherbehälter 20 ist über Verbindungsleitungen 22,24 mit der Medium- Zuführleitung 12 bzw. der Medium-Rückführleitung 14 verbunden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Verbindungsleitung 22 ein steuerbares Ventil 26 und in der Verbindungsleitung 24 eine Düse 28 ange- ordnet. Ferner ist in der Medium-Zuführleitung 12 eine Druckmessvorrichtung 30 angeordnet.

In der Figur ist durch die Pfeile die Strömungsrichtung des Mediums in den einzelnen Leitungen dargestellt.

Des weiteren ist eine Steuereinrichtung 32 vorgesehen, die über die gestri- chelt dargestellten Linien 34,36 mit der Druckmessvorrichtung 30 bzw. dem Ventil 26 verbunden ist.

Im Betrieb der dargestellten Vakuumvorrichtung wird vorzugsweise vor dem Einschalten der Kryopumpe mit Hilfe der Kompressoren 16 ein Druck aufge- baut. Sodann erfolgt durch Einschalten der Kryopumpe das Kühlen eines oder mehrerer mit der Kältevorrichtung über die Kryopumpe 10 verbundenen Kühl- räume. Hierzu wird das Kältemedium, üblicherweise Helium, von den Kom- pressoreinrichtungen 16 in Richtung der Pfeile durch die Medium-Zuführleitung 12 zu den Kryopumpen 10 gepumpt. In den Kryopumpen 10 expandiert das Medium und gelangt sodann durch die Medium-Rückführleitung 14 und die Lei- tungen 18 wieder zu den Kompressoreinrichtungen 16.

Um die an den Kryopumpen anliegende Druckdifferenz möglichst konstant hal- ten zu können, wird der in der Medium-Zuführleitung 12 herrschende Druck über die Druckmessvorrichtung 30 überwacht. Übersteigt der in der Medium- Zuführleitung 12 herrschende Druck einen vorgegebenen maximalen Schwel- lenwert, wird dies an die Steuereinrichtung 32 gemeldet bzw. von dieser de- tektiert und ein entsprechendes Signal über die Leitung 36 an das Zuführventil 26 abgegeben. Hierdurch wird das Zuführventil 26 geöffnet und ein Teil des von den Kompressoreinrichtungen 16 abgegebenen Mediums strömt in den Speicherbehälter 20. Dies führt dazu, dass der Druck in den Medium- Zuführleitungen 12 sinkt.

Sofern der Druck zwischen dem Speicherbehälter und dem Medium- Rückführleitungen 14 eine Druckdifferenz erlangt, strömt durch die Düse 28 Medium in die Rückführleitungen 14 bis hin zu den Auslässen der Kryopumpe 10. Hierdurch folgt eine automatische Regelung der Druckdifferenz an den Kryopumpen 10.

Sobald der Druck in der Medium-Zuführleitung 12 einen minimalen Schwel- lenwert unterschreitet, wird das Ventil 26 über die Steuereinrichtung 32 wie- der geschlossen. Damit die Regelung einwandfrei funktioniert, weist das Ventil 26 einen deutlich höheren Öffnungsquerschnitt auf, als die Düse 28.

Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vakuumvorrich- tung ist die Düse 28 durch ein mit der Steuereinrichtung 32 verbundenes Rückführventil ersetzt.