▶ プファイファー・ヴァキューム・テクノロジー・アクチエンゲゼルシャフトの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022075494
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】真空ポンプを運転する方法
(51)【国際特許分類】
F04D 19/04 20060101AFI20220511BHJP
【ＦＩ】
F04D19/04 A
F04D19/04 H
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021127232
(22)【出願日】2021-08-03
(31)【優先権主張番号】20205911
(32)【優先日】2020-11-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】520415627
【氏名又は名称】プファイファー・ヴァキューム・テクノロジー・アクチエンゲゼルシャフト
(74)【代理人】
【識別番号】100069556
【弁理士】
【氏名又は名称】江崎 光史
(74)【代理人】
【識別番号】100111486
【弁理士】
【氏名又は名称】鍛冶澤 實
(74)【代理人】
【識別番号】100191835
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 真介
(74)【代理人】
【識別番号】100221981
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 大成
(74)【代理人】
【識別番号】100208258
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 友子
(72)【発明者】
【氏名】ヘルベルト・シュタムラー
【テーマコード（参考）】
3H131
【Ｆターム（参考）】
3H131AA02
3H131BA09
3H131BA11
3H131BA14
3H131CA11
3H131CA13
(57)【要約】 （修正有）
【課題】安全軸受についての摩耗が可能な限り僅かになるように構成される、真空ポンプを運転する方法を提供する。
【解決手段】真空ポンプについての運転設定値のセットを用意し、運転設定値のセットは、真空ポンプの、トラブル事象のときに達成されるべき少なくとも１つの運転状態を有する。さらに、トラブル事象を検出し、トラブル事象のとき、ロータは、ステータに対して、ロータに対して設定された空間領域から離反し、安全軸受に摩耗が発生する。検出されたトラブル事象に基づいて、安全軸受２１５についての摩耗増加量を推定し、摩耗増加量を、安全軸受２１５の総摩耗についての変数に加える。真空ポンプ１１１についての運転設定値のセットに基づいて、及び安全軸受２１５の総摩耗についての変数に基づいて、最終的に、ロータ１４９を安定化させる手段を実行するか判定する。
【選択図】図３
【解決手段】真空ポンプについての運転設定値のセットを用意し、運転設定値のセットは、真空ポンプの、トラブル事象のときに達成されるべき少なくとも１つの運転状態を有する。さらに、トラブル事象を検出し、トラブル事象のとき、ロータは、ステータに対して、ロータに対して設定された空間領域から離反し、安全軸受に摩耗が発生する。検出されたトラブル事象に基づいて、安全軸受２１５についての摩耗増加量を推定し、摩耗増加量を、安全軸受２１５の総摩耗についての変数に加える。真空ポンプ１１１についての運転設定値のセットに基づいて、及び安全軸受２１５の総摩耗についての変数に基づいて、最終的に、ロータ１４９を安定化させる手段を実行するか判定する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロータ（１２、１４９）と、ステータと、ロータ（１２、１４９）を軸支する能動制御型の磁気軸受（２０、２２）と、ロータ（１２、１４９）用の安全軸受（２１５）とを有する真空ポンプ（１０、１１１）を運転する方法において、
方法は、
真空ポンプ（１０、１１１）についての運転設定値のセット（３３０）を用意し、運転設定値のセット（３３０）は、真空ポンプ（１０、１１１）の、トラブル事象のときに達成されるべき少なくとも１つの運転状態を有し、
トラブル事象を検出し、トラブル事象のとき、ロータ（１２、１４９）は、ステータに対して、ロータ（１２、１４９）に対して設定された空間領域から離反し、安全軸受（２１５）に摩耗が発生し、
検出されたトラブル事象に基づいて、安全軸受（２１５）についての摩耗増加量（３１５－１）を推定し、
摩耗増加量（３１５－１）を、安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）に加え、
真空ポンプ（１０、１１１）についての運転設定値のセット（３３０）に基づいて、及び安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）に基づいて、ロータ（１２、１４９）を安定化させる手段を実行するか判定する、
ことを有する、方法。
方法は、
真空ポンプ（１０、１１１）についての運転設定値のセット（３３０）を用意し、運転設定値のセット（３３０）は、真空ポンプ（１０、１１１）の、トラブル事象のときに達成されるべき少なくとも１つの運転状態を有し、
トラブル事象を検出し、トラブル事象のとき、ロータ（１２、１４９）は、ステータに対して、ロータ（１２、１４９）に対して設定された空間領域から離反し、安全軸受（２１５）に摩耗が発生し、
検出されたトラブル事象に基づいて、安全軸受（２１５）についての摩耗増加量（３１５－１）を推定し、
摩耗増加量（３１５－１）を、安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）に加え、
真空ポンプ（１０、１１１）についての運転設定値のセット（３３０）に基づいて、及び安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）に基づいて、ロータ（１２、１４９）を安定化させる手段を実行するか判定する、
ことを有する、方法。
【請求項2】
ロータ（１２、１４９）を安定化させる手段を実行しないと判定するときには、真空ポンプ（１０、１１１）をシャットダウンする、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
ロータ（１２、１４９）を安定化させる手段が成功したかチェックし、次に、この手段が失敗したとき、所定の待機時間（３９０）の後に、ロータ（１２、１４９）を安定化させる手段を新たに実行するか判定し、その際、別の摩耗増加量（３１５－２、３１５－３）を特定し、別の摩耗増加量（３１５－２、３１５－３）を、安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）に加える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）が、特定の閾値より上回ると、真空ポンプ（１０、１１１）をシャットダウンする、及び／又はエラー通知を出力する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
摩耗増加量（３１５－１、３１５－２、３１５－３）の値を、実験データに基づいて及び／又は経験値に基づいて推定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
摩耗増加量（３１５－１、３１５－２、３１５－３）の値を、トラブル事象の間に特定される、少なくとも１つのセンサ（２６、２８）の測定値に基づいて推定する、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
摩耗増加量（３１５－１、３１５－２、３１５－３）の値を、トラブル事象が始まるときのロータ（１２、１４９）の回転数に依存して、及び／又は真空ポンプ（１０、１１１）の設置姿勢に依存して推定する、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
摩耗増加量（３１５－１、３１５－２、３１５－３）は、少なくとも２つの部分を含み、そのうちの第１の部分は、トラブル事象が始まるときの安全軸受（２１５）の初期の加速度に基づき、第２の部分は、ロータ（１２、１４９）の安定化の間に又はロータ（１２、１４９）が停止するまでのロータ（１２、１４９）の停止作動の間に予想される安全軸受（２１５）の摩耗に基づく、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
真空ポンプ（１０、１１１）についての運転設定値のセット（３３０）は、トラブル事象のときに達成されるべき真空ポンプ（１０、１１１）の少なくとも２つの運転状態を有し、運転状態は、真空ポンプ（１０、１１１）内の真空の維持と真空ポンプ（１０、１１１）のシャットダウンとを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
トラブル事象のときに達成されるべき運転状態を、真空ポンプ（１０、１１１）のユーザによって及び／又は学習アルゴリズムによって優先付ける、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
検出されたトラブル事象に基づいて推定された、安全軸受（２１５）についての摩耗増加量（３１５－１）を、ロータ（１２、１４９）を安定化させる手段の間に又は真空ポンプ（１０、１１１）のシャットダウンの間に更新し、更新された摩耗増加量（３１５－２、３１５－３）を、以前に推定された摩耗増加量（３１５－１）に代えて、安全軸受（３２５）の総摩耗についての変数（３２５）に加える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
安全軸受（２１５）は、複数の軸受箇所を有し、方法は、各軸受箇所についての各々の摩耗増加量（３１５－１、３１５－２、３１５－３）を特定し、各々の軸受箇所における総摩耗についての各々の変数（３２５）に加えることを更に有する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
真空ポンプ（１０、１１１）において、
ロータ（１２、１４９）と、
ステータと、
ロータ（１２、１４９）を軸支する能動制御型の磁気軸受（２０、２２）と、
ロータ（１２、１４９）用の安全軸受（２１５）と、
トラブル事象を検出する少なくとも１つの手段であって、トラブル事象のとき、ロータ（１２、１４９）が、ステータに対して、ロータ（１２、１４９）に対して設定された空間領域から離反し、安全軸受（２１５）に摩耗が生じる、トラブル事象を検出する少なくとも１つの手段と、
制御装置と、
安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）を含むメモリ（３２０）と、
を備え、
制御装置は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されている、真空ポンプ（１０、１１１）。
ロータ（１２、１４９）と、
ステータと、
ロータ（１２、１４９）を軸支する能動制御型の磁気軸受（２０、２２）と、
ロータ（１２、１４９）用の安全軸受（２１５）と、
トラブル事象を検出する少なくとも１つの手段であって、トラブル事象のとき、ロータ（１２、１４９）が、ステータに対して、ロータ（１２、１４９）に対して設定された空間領域から離反し、安全軸受（２１５）に摩耗が生じる、トラブル事象を検出する少なくとも１つの手段と、
制御装置と、
安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）を含むメモリ（３２０）と、
を備え、
制御装置は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されている、真空ポンプ（１０、１１１）。
【請求項14】
メモリ（３２０）は、安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）に、安全軸受（２１５）についての摩耗増加量を加えることだけが可能であり、そうでないとき、安全軸受（２１５）の総摩耗についての変数（３２５）を、安全軸受（２１５）の総耐用期間の間、不変に維持するように構成されている、請求項１３に記載の真空ポンプ（１０、１１１）。
【請求項15】
トラブル事象を検出する少なくとも１つの手段は、ロータ（１２、１４９）の空間位置を検出するように構成されたセンサ（２６、２８）及び／又はステータに取り付けられた振動センサ及び／又は加速度センサを有する、請求項１３又は１４に記載の真空ポンプ（１０、１１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空ポンプを運転する方法、及びそのような方法を実行するように構成された制御装置を備える真空ポンプに関する。
【0002】
多くのタイプの真空ポンプ、例えばターボ分子ポンプ及び／又はジークバーンポンプ段を有する真空ポンプは、能動型の磁気軸受部を有するロータを備える。能動型の磁気軸受部は、非接触式であり潤滑剤を使用しないので、能動型の磁気軸受部を有するそのような真空ポンプの通常運転は、ほとんど摩耗せずメンテナンスフリーで行われる。
【0003】
しかし、一般的な運転負荷、例えば電気的、機械的、熱的及び／又は電気化学的な作用並びに腐食の作用による、及び／又は主にポンプ媒体及び／又は補助媒体による並びに周囲雰囲気から導入され得る材料の堆積又は閉塞による、全般的な構成部材の劣化は、能動型の磁気軸受部を有する真空ポンプの耐用期間を制限するように働く。
【0004】
さらに、あらゆる形態の運転トラブルが、能動型の磁気軸受部を有する真空ポンプの耐用期間を制限し得る。そのような運転トラブルは、例えば供給電圧の喪失、又は許容範囲を超えて作用する衝撃的な又は持続的で機械的な外部影響である。これらの影響は、例えば地震、衝突、振動、共鳴事象、又は電場、磁場若しくは他の高エネルギ場又は放射に起因する。さらに、プロセス影響による運転トラブルが生じ得る。プロセス影響は、例えば通気中、排気中又はプロセス開始時若しくはプロセス停止時に、ポンピングされるべき媒体及び／又は補助媒体の流量の突発的な変化を引き起こす。そのような運転トラブルは、多くのケースで、真空ポンプの能動型の磁気軸受部の過負荷及び／又は故障を招いてしまうおそれがある。
【0005】
能動型の磁気軸受部のそのような過負荷又は故障のケースにおいて、通常、二次的な機械軸受システムが設けられている。二次的な機械軸受システムは、通常運転では、真空ポンプのロータ又は対応するステータにしか係合せず、能動型の磁気軸受部の非作動状態又はトラブルのときにしかロータとステータとの間の確実な機械接触を形成せず、その際、この接触は、引き続き真空ポンプのステータに対するロータの回転を許容する。能動型の磁気軸受部の過負荷又は故障の期間にわたって、二次機械軸受システムは、非常用軸支と、ステータ内のロータの十分なセンタリングとを保証する。二次機械軸受システムは、非常用軸受、安全防護軸受、保護軸受、着地軸受、支持軸受、接触軸受又は安全軸受としても広く知られている。その最後の用語を以下に用いる。１つ又は複数の安全軸受を使用する非常用軸受部の動作状態は、以下、安全軸受動作と称される。
【0006】
通常、安全軸受は、ステータの側で又はステータに固く緊締されていて、通常運転時には完全に停止している。しかも、安全軸受は、ロータの側で又はロータに固く緊締されていて、真空ポンプの通常運転時に、完全にロータと一緒に回転してもよい。上記関連において、「完全に停止する」及び「完全に一緒に回転する」とは、それぞれ、安全軸受の全ての構成要素が、軸受に掛かる荷重の影響なく、通常運転中に、互いにほとんど相対運動を行わず、ひいては通常運転中に回転軸受部の役割を満たさないことを意味する。
【0007】
真空ポンプ用の安全軸受は、通常、持続的に動作するようには設定されていない。むしろ、安全軸受の動作中の安全軸受の耐用期間は、通常、わずか数分から数時間である。したがって、真空ポンプ用の安全軸受は、「時間耐久性」しか有しないといわれている。たとえ安全軸受が総玉軸受として構成されていても、安全軸受は、提供される構造空間内で、持続的に動作するのに十分な耐久性を有しない。さらに、安全軸受を有する真空ポンプの運転には、安全軸受を潤滑剤なしに又は少なくとも有機潤滑剤及び／又は揮発性潤滑剤なしに保持するという条件がある。したがって、安全軸受は、潤滑剤なく動作させられる、又は少量の、例えば黒鉛又は二硫化モリブデン等の特別な無機乾式潤滑剤でもって湿潤、含浸又は浸潤される。
【0008】
真空ポンプを運転する公知の方法では、一方では、安全軸受動作の開始又は能動型の磁気軸受部の故障を様々な手段によってできるだけ遅らせる又は事前に阻止する試行がなされる。その際、潜在的な後のトラブルを予防するために、例えば安全軸受の動作範囲について較正が実行されることによって、例えば通気ガス量制限又は通気ガス量制御等のプロセス制限手段が実行されることによって、又は予測される状態の特定が行われることによって、運転条件を最適化できる。
【0009】
他方では、真空ポンプを運転する公知の方法において、安全軸受動作の開始後に又は能動型の磁気軸受部が故障すると、例えば真空ポンプのロータを制動する補助媒体を真空システム全体に通気させることによって、又は電力回生による、真空ポンプのモータの直接的な短絡による電気的な制動によって、又は真空ポンプのモータ内に生じる発電制動エネルギを提供される負荷抵抗へ導出することによって、真空ポンプのロータを可能な限り迅速に再び通常運転にする又は停止させるように設定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の課題は、真空ポンプのトラブルのコントロール不能な始まりから真空ポンプの通常運転の再開まで又は停止し始めるまでの期間を含む安全軸受動作が、安全軸受についての摩耗が可能な限り僅かになるように構成される、真空ポンプを運転する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する方法によって解決される。
【0012】
方法は、ロータと、ステータと、ロータを軸支する能動制御型の磁気軸受と、ロータ用の安全軸受とを有する真空ポンプを運転するように設定されている。方法によれば、まず真空ポンプについての運転設定値のセットを用意し、運転設定値のセットは、真空ポンプの、トラブル事象時に達成されるべき少なくとも１つの運転状態を有する。さらに、トラブル事象を検出し、その際、ロータは、ステータに対して、ロータに対して設定された空間領域から離反し、安全軸受に摩耗が発生する。
【0013】
検出されたトラブル事象に基づいて、安全軸受についての摩耗増加量を推定し、摩耗増加量を、安全軸受の総摩耗についての変数に加える。真空ポンプについての運転設定値のセットに基づいて、及び安全軸受の総摩耗についての変数に基づいて、最終的に、ロータを安定化させる手段を実行するか判定する。
【0014】
トラブル事象に際して達成されるべきであって、運転設定値のセットに含まれる、真空ポンプの運転状態は、例えば、できるだけ迅速に達成されるべき真空ポンプのロータの停止状態であってよい、又はその逆に、ロータが安定化によって、所定の空間領域内での回転を伴う通常運転に戻されることによる、真空の維持であってよい。さらに、運転設定値のセットは、これらの極限の間の、つまりロータの停止とロータが安定化された状態での真空の維持との間の他の運転状態を含んでよい。
【0015】
トラブル事象は、例えば、少なくとも１つのセンサを用いて検出できる。センサは、ロータの空間的な姿勢を監視するように構成されている。具体的には、磁気軸受位置センサを使用でき、その際、二対のそのような位置センサが、ロータの回転軸線に対して半径方向に、互いに垂直に配置されていて、単一の対又は更に別の対の位置センサが、軸方向に、つまりロータの回転軸線に沿って配置されている。代替的に又は追加的に、真空ポンプのトラブル事象を検出するために振動センサ及び／又は加速度センサを使用してよい。
【0016】
安全軸受の摩耗増加量及び総摩耗についての変数は、具体的には、安全軸受の許容される摩耗の百分率として定量化でき、その際、許容される総摩耗は、経験値に基づき、安全軸受が完全に摩耗したとみなされ、真空ポンプの保守に際して交換しなければならない状態に対応する。摩耗増加量を特定するために、前述のセンサの測定値を使用でき、測定値に、較正されたテーブルに基づいて摩耗増加量を割り当ててよい。例えば、磁気軸受位置センサの測定値は、ロータと安全軸受との間の接触の期間及び強さを表し得、安全軸受とロータとの間の接触の期間及び強さは、許容される総摩耗の百分率として摩耗増加量に割り当ててよい。
【0017】
ロータを安定化させる手段は、特に、ロータが、能動型の磁気軸受部によって、再び設定された空間位置又は目標位置に戻されることを含み、空間位置又は目標位置は、真空ポンプの通常運転に対して設定されていて、例えば磁気軸受位置センサによってチェックできる。手段がトラブル事象前に既に安定化されていたロータの新たな安定化をもたらすので、この新たな安定化は、ロータの「再安定化」とも称される。
【0018】
ロータを安定化させる手段を実行するか否かを判定する又は決定するとき、方法によれば、真空ポンプについての運転設定値のセットと安全軸受の総摩耗についての変数との間で「仲介」が行われる。例えば、真空ポンプの運転について、真空を必ず維持するべきであると設定されていると、安全軸受の総摩耗についての変数が所定の閾値より下回る場合には、トラブル事象の発生時にロータを安定化させる手段を常に実行できる。総摩耗についての変数がこの閾値に達すると、その逆に、ロータを安定化させる手段が実行されず、その代わりに、真空ポンプの運転安全性が損なわれないように、ロータが停止されることを決定できる。その逆に、たとえ達成されるべき運転状態が、真空ポンプのロータの停止であっても、真空ポンプのロータが停止するまでの完全停止動作の間に予想される摩耗増加量に基づいて総摩耗が過度に増加するようだと、ロータを安定させる手段を最初に実行することを決定できる。
【0019】
したがって、安全軸受の摩耗は、運転設定値のセットと総摩耗についての変数との間の「仲介」によって最小化できる。というのも、この仲介が、ロータの安定化を伴う通常運転と、停止するまでの真空ポンプのロータの完全停止動作との間の妥協を達成できるからである。安全軸受の摩耗の最小化に基づいて、真空ポンプの保守中に安全軸受の交換が必要となるまでの期間を最大化できる。
【0020】
本発明の有利な発展形態は、従属請求項、明細書及び図面に記載されている。
【0021】
ロータを安定化させる手段を実行しないと判定するときには、真空ポンプをシャットダウンできる。ロータを安定化させる手段なしでは、真空ポンプの確実な運転は、場合によってはもはや保証されない。したがって、ロータの完全停止動作に基づいて安全軸受の総摩耗が増加するけれども、停止するまでの真空ポンプ又はロータのシャットダウンが行われる。しかも、真空ポンプのシャットダウンによって、安全軸受の外側で、例えばステータディスク及びロータディスク等のポンピング作用を奏する要素の領域で真空ポンプの損傷の可能性を回避できる。
【0022】
一実施形態によれば、付加的に、ロータを安定化させる手段が成功したかチェックされる。ロータを安定させる手段が失敗すると、所定の待機時間の後に、ロータを安定化させる手段を新たに実行するか判定できる。その際、他の摩耗増加量を特定してよく、これは、安全軸受の総摩耗についての変数に加えられる。
【0023】
ロータを安定化させる手段を新たに実行するかの判定は、同様に、真空ポンプについての運転設定値のセットに基づいて、及び安全軸受の総摩耗についての変数に基づいて行える。したがって、ロータを安定させる手段が失敗すると、この手段は、本実施形態では反復的に繰り返され、その際、安定化試行同士の間の待機時間は、反復の回数と共に増加し得る。ステータを安定化させる試行の反復によって、安全軸受の摩耗を更に最小化できる。というのも、総じて、真空ポンプのロータが安定化によって安全軸受に接触することなく再び通常運転に戻る確率が高まるからである。
【0024】
このことは、特に、最初にロータの安定化を妨げる短時間のトラブル事象だけが存在するとき、重要であり得る。トラブル事象の終了後は、ロータを安定化させる手段は、トラブル事象中よりもはるかに高い確率で成功し得る。その際、特に、最初に検出され、摩耗増加量に割り当てられるトラブル事象が引き続き継続するか、すなわちロータを安定化させる手段の間に及び／又は後に引き続き継続するかチェックできる。このチェックに依存して、さらに、真空ポンプについての運転設定値のセットが、達成されるべき２つ以上の運転状態を含むとき、真空ポンプについての運転設定値のセットの中で達成されるべき１つの運転状態を選択できる。
【0025】
ロータを安定化させる手段を新たに実行するか判定する又は決定するとき、さらに、ロータの現在の回転数及び／又は真空ポンプの他の運転パラメータに依存してロータの新たな安定化についての確率を含む特性マップを用いてよい。特性マップは、同様に経験値に基づいていてよい。
【0026】
さらに、安全軸受の総摩耗についての変数が、所定の閾値より上回ると、真空ポンプをシャットダウンできる、及び／又はエラー通知を出力できる。閾値は、安全軸受の予想される耐用期間に依存し得る。したがって、総摩耗についての変数による摩耗の記録によって、場合によっては欠陥のある安全軸受を適時交換することを確保できる。
【0027】
摩耗増加量の値は、実験データ及び／又は経験値に基づいて推定され得る。この場合、摩耗増加量の値の推定は、特に、トラブル事象の間に判定される、少なくとも１つのセンサの測定値に基づいて行われる。これにより、摩耗増加量の値は、例えばセンサの実験データに反映されるトラブル事象の強さに依存し得る。
【0028】
摩耗増加量の値は、さらに、トラブル事象が始まるときのロータの回転数に依存して、及び／又は真空ポンプの設置姿勢に依存して推定され得る。この場合、摩耗増加量の値は、特にロータの回転数の二乗に比例し得る。したがって、ロータの回転エネルギも同様にロータの回転数の二乗に比例するので、摩耗増加量の値は、ロータの回転エネルギに比例して増加し得る。したがって、総じて、ロータの回転数及び真空ポンプの設置姿勢に依存して、摩耗が記録されるときのトラブル事象の様々な評価が行われる。
【0029】
別の一実施形態によれば、摩耗増加量は、少なくとも２つの部分を含んでよい。そのうちの第１の部分は、トラブル事象が始まるときの安全軸受の初期の加速度に基づいてよく、一方、第２の部分は、ロータの安定化の間に又はロータが停止するまでのロータの停止動作の間に予想される安全軸受の摩耗に基づいてよい。さらに、ロータの安定化が成功したときの摩耗増加量は、付加的に、ロータの安定化の後の安全軸受の停止動作に基づいてよい第３の部分を含み得る。３つの部分の各々は、同様に、ロータを安定化させる手段の経過に依存して様々な値を有し得る。摩耗増加量の３つの部分に基づいて、トラブル事象及び安全軸受の摩耗に対するトラブル事象の影響を詳細に評価できる。
【0030】
真空ポンプについての運転設定値のセットは、トラブル事象のときに達成すべき真空ポンプの少なくとも２つの運転状態を有してよく、これらの運転状態は、真空ポンプ内の真空の維持と真空ポンプのシャットダウンとを含む。この場合、トラブル事象のときに達成されるべき運転状態は、真空ポンプのユーザによって及び／又は学習アルゴリズムによって優先付けできる。したがって、トラブル事象のときに達成されるべき少なくとも２つの運転状態を設定できるだけでなく、これらの運転状態を、真空ポンプのユーザによって及び／又は学習アルゴリズムによって動的に評価でき、これにより、好ましくは達成されるべき運転状態は、真空ポンプ又は真空ポンプが中に存在する真空設備のそれぞれの運転形式に適合される。
【0031】
別の一実施形態によれば、検出されたトラブル事象に基づいて推定される、安全軸受についての摩耗増加量は、ロータを安定化させる手段の間に又は真空ポンプのシャットダウンの間に更新できる。更新された摩耗増加量は、以前に推定された摩耗増加量に代えて、安全軸受の総摩耗についての変数に加えてよい。したがって、摩耗増加量の初期の推定は、ロータの安定化又は真空ポンプのシャットダウンを惹起する手段の経過に適合される。これにより、安全軸受の実際の摩耗は、総摩耗についての変数によってより正確な形で記録できる。
【0032】
更に別の一実施形態によれば、安全軸受は、複数の軸受箇所を有してよい。方法によれば、この場合、各軸受箇所についての各々の摩耗増加量を特定でき、各々の軸受箇所における総摩耗についての各々の変数に加えてよい。したがって、本実施形態では、全体としての安全軸受についてではなく、安全軸受内での軸受箇所ごとの安全軸受の摩耗の更に詳細な記録が行われる。その際、軸受箇所のうちの１つにおける総摩耗についての変数のうちの少なくとも１つが所定の閾値より上回ると、真空ポンプのシャットダウン及び／又はエラー通知の出力を行える。
【0033】
本発明の更なる対象は、ロータと、ステータと、ロータを軸支する能動制御型の磁気軸受と、ロータ用の安全軸受とを備える真空ポンプである。真空ポンプは、トラブル事象を検出する少なくとも１つの手段を更に備え、トラブル事象のとき、ロータが、ステータに対して、ロータに対して設定された空間領域から離反し、安全軸受に摩耗が生じる。さらに、真空ポンプは、制御装置とメモリとを備え、メモリは、安全軸受の総摩耗についての変数を含む。制御装置は、前述したように方法を実行するように構成されている。
【0034】
したがって、本発明に係る方法及びその実施形態について述べている前述の利点及び開示は、本発明に係る真空ポンプにも合理的に適用される。
【0035】
したがって、安全軸受の総摩耗についての変数を含むメモリは、安全軸受に直接に割り当てられていて、すなわち、メモリは、安全軸受と共に１つのユニットを形成し、ユニットは、真空ポンプの保守に際して安全軸受と一緒に交換できる。メモリは、安全軸受に組み込まれてよく、又は別の装置をなしてよく、別の装置は、他方、例えば安全軸受と共に空間的に１つのユニットを形成する。しかも、両方のケースでは、メモリは、制御装置に対して別個のユニットであり、制御装置によって、真空ポンプの運転及び特にロータの磁気軸受部が制御され、別個のユニットは、真空ポンプの保守に関して、安全軸受と、総摩耗の変数についてのメモリとに関係なく取り扱われるべきである。
【0036】
したがって、メモリは、安全軸受の摩耗の記録を、例えば安全軸受の総耐用期間にわたって、及び真空ポンプの残りの制御エレクトロニクスとは関係なく実現できる。この場合、メモリは、安全軸受の総摩耗についての変数に安全軸受についての摩耗増加量を加えることだけを可能にし、そうでないときには安全軸受の総摩耗についての変数を、安全軸受の総耐用期間の間に不変に維持するように構成されてよい。
【0037】
トラブル事象を検出する少なくとも１つの手段は、ロータの空間姿勢を取得するように構成されたセンサ、及び／又はステータに取り付けられた振動センサ及び／又は加速度センサを有してよい。そのようなセンサを用いて、トラブル事象が始まる手掛かりを早期に得ることが可能である。このことは、特に、センサが振動センサ及び／又は加速度センサとして真空ポンプのステータに取り付けられているときに当てはまる。
【0038】
さらに、真空ポンプは、ターボ分子ポンプ又はジークバーンポンプ段を有する真空ポンプであってよく、この場合、ロータは、能動制御型の磁気軸受によって軸支されている。
【0039】
以下、本発明を、添付された図面を参照して、例としての有利な実施形態に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】ターボ分子ポンプを概略的に斜視図で示す。
【図6】能動制御型の磁気軸受部を有する真空ポンプを概略的に示す。
【図7】ラジアルセンサアセンブリを概略的に示す。
【図8】本発明による、真空ポンプを運転する方法のフローチャートを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0041】
図１に示されたターボ分子ポンプ１１１は、吸気口フランジ１１３により取り囲まれたポンプ吸気口１１５を有する。ポンプ吸気口１１５には、それ自体公知の形で、図示されていないレシピエントを接続できる。レシピエントから到来する気体は、ポンプ吸気口１１５を介してレシピエントから吸引され、そしてポンプを通してポンプ排気口１１７へと圧送できる。ポンプ排気口１１７には、例えばロータリベーンポンプ等の補助真空ポンプを接続できる。
【0042】
吸気口フランジ１１３は、図１の真空ポンプの向きでは、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上端部を形成する。ハウジング１１９は、下部分１２１を有する。下部分１２１には、側方にエレクトロニクスハウジング１２３が配置されている。エレクトロニクスハウジング１２３内には、例えば真空ポンプ内に配置された電動モータ１２５を作動させるための、真空ポンプ１１１の電気的及び／又は電子的な構成要素が収容されている（図３も参照）。エレクトロニクスハウジング１２３には、アクセサリに対する複数の接続部１２７が設けられている。さらに、データインタフェース１２９（例えばＲＳ４８５規格に準拠するもの）及び電流供給接続部１３１が、エレクトロニクスハウジング１２３に配置されている。
【0043】
取り付けられたこの種のエレクトロニクスハウジングを有さずに、外部の駆動エレクトロニクスに接続されるターボ分子ポンプも存在する。
【0044】
ターボ分子ポンプ１１１のハウジング１１９には、通気用吸気口１３３が、特に通気弁の形態で設けられている。通気用吸気口１３３を介して、真空ポンプ１１１に通気を行える。下部分１２１の領域には、その上さらに、シールガス接続部１３５（パージガス接続部とも称される）が配置されている。シールガス接続部１３５を介して、パージガスを、ポンプによって圧送される気体に対して電動モータ１２５（例えば図３参照）を防護するために、モータ室１３７内に送り込める。モータ室１３７内で、真空ポンプ１１１に、電動モータ１２５が収容されている。下部分１２１には、その上さらに、２つの冷却剤接続部１３９が配置されている。この場合、一方の冷却剤接続部は、冷却剤用の吸気口として、そして他方の冷却剤接続部は、排気口として設けられている。冷却剤は、冷却目的で真空ポンプ内に導入可能である。存在する別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）は、専ら空冷式に運転される。
【0045】
真空ポンプの下面１４１は、ベースとして使用できるので、真空ポンプ１１１は、下面１４１を基準に縦置きで運転できる。しかも、真空ポンプ１１１は、吸気口フランジ１１３を介してレシピエントに固定してもよく、これにより、いわば懸架した状態で運転できる。さらに、真空ポンプ１１１は、図１に示されたのとは別の向きで整向されているときにも運転できるように構成してもよい。下面１４１を下向きではなく、横向きに、又は上向きに配置してよい真空ポンプの形態も実現可能である。その際、原則として、任意の角度が実現できる。
【0046】
特に図示されたポンプよりも大きな、存在する別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）は、縦置きでは運転できない。
【0047】
図２に示された下面１４１には、さらに、種々のねじ１４３が配置されている。これらのねじ１４３によって、ここでは詳細には特定されない真空ポンプの構成部材が互いに固定されている。例えば、軸受カバー１４５が下面１４１に固定されている。
【0048】
下面１４１には、さらに固定孔１４７が配置されている。固定孔１４７を介して、ポンプ１１１を、例えば設置面に固定できる。このことは、特に図示されたポンプよりも大きな、存在する別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）では、不可能である。
【0049】
【0050】
図３から図５の断面図に示されているように、真空ポンプは、複数のプロセスガスポンプ段を有する。プロセスガスポンプ段は、ポンプ吸気口１１５に作用するプロセスガスをポンプ排気口１１７へ圧送するためのものである。
【0051】
ハウジング１１９内には、ロータ１４９が配置されている。ロータ１４９は、回転軸線１５１を中心に回転可能なロータシャフト１５３を有する。
【0052】
ターボ分子ポンプ１１１は、ポンピング作用を及ぼすように互いに直列に接続された複数のターボ分子ポンプ段を有する。ターボ分子ポンプ段は、ロータシャフト１５３に固定された半径方向の複数のロータディスク１５５と、ロータディスク１５５同士の間に配置され、そしてハウジング１１９内に固定されたステータディスク１５７とを有する。この場合、１枚のロータディスク１５５とこれに隣り合う１枚のステータディスク１５７とが、それぞれ１つのターボ分子ポンプ段を形成する。ステータディスク１５７は、スペーサリング１５９によって、互いに所望の軸方向の間隔を置いて保持されている。
【0053】
真空ポンプは、さらに、半径方向で互いに内外に配置され、そしてポンピング作用を及ぼすように互いに直列に接続されたホルベックポンプ段を有する。ホルベックポンプ段を有しない別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）が存在する。
【0054】
ホルベックポンプ段のロータは、ロータシャフト１５３に配置されたロータハブ１６１と、ロータハブ１６１に固定され、そしてこのロータハブ１６１によって支持される円筒側面状の２つのホルベックロータスリーブ１６３、１６５を有する。ホルベックロータスリーブ１６３、１６５は、回転軸線１５１に対して同軸に配向されていて、そして半径方向で互いに内外に係合している。さらに、円筒側面状の２つのホルベックステータスリーブ１６７、１６９が設けられている。ホルベックステータスリーブ１６７、１６９は、同様に、回転軸線１５１に対して同軸に配向されていて、そして半径方向で見て互いに内外に係合している。
【0055】
ホルベックポンプ段の、ポンピング作用を奏する表面は、側面によって、つまりホルベックロータスリーブ１６３、１６５及びホルベックステータスリーブ１６７、１６９の半径方向の内側面及び／又は外側面によって形成されている。外側のホルベックステータスリーブ１６７の半径方向の内側面は、半径方向のホルベック間隙１７１を形成しつつ、外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向の外側面に対向していて、そしてこの外側面と共に、ターボ分子ポンプに後続する第１のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向の内側面は、半径方向のホルベック間隙１７３を形成しつつ、内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向の外側面に対向していて、そしてこの外側面と共に、第２のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向の内側面は、半径方向のホルベック間隙１７５を形成しつつ、内側のホルベックロータスリーブ１６５の半径方向の外側面に対向していて、そしてこの外側面と共に、第３のホルベックポンプ段を形成する。
【0056】
ホルベックロータスリーブ１６３の下側端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられてよい。チャネルを介して、半径方向外側に位置するホルベック間隙１７１が、中央のホルベック間隙１７３に接続されている。さらに、内側のホルベックステータスリーブ１６９の上側端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられてよい。チャネルを介して、中央のホルベック間隙１７３が、半径方向内側に位置するホルベック間隙１７５に接続されている。これにより、互いに内外に係合する複数のホルベックポンプ段が、互いに直列で接続される。半径方向内側に位置するホルベックロータスリーブ１６５の下側端部には、さらに、排気口１１７に通じる接続チャネル１７９が設けられてよい。
【0057】
ホルベックステータスリーブ１６７、１６９の、上述したポンピング作用を奏する表面は、それぞれ、回転軸線１５１を中心に螺旋状に周回しつつ軸方向に延びる複数のホルベック溝を有する。他方、ホルベックロータスリーブ１６３、１６５の、これに対向する側面は、滑らかに形成されていて、そして真空ポンプ１１１の運転のための気体をホルベック溝内にて前方へ送り出す。
【0058】
ロータシャフト１５３の回転可能な軸支のために、ポンプ排気口１１７の領域に転がり軸受１８１が設けられていて、ポンプ吸気口１１５の領域に永久磁石式の磁気軸受１８３が設けられている。
【0059】
転がり軸受１８１の領域には、ロータシャフト１５３に、円錐形のスプラッシュナット１８５が設けられている。スプラッシュナット１８５は、転がり軸受１８１の方へ増大する外径を有する。スプラッシュナット１８５は、作動媒体貯蔵部の少なくとも１つの掻落とし部材と滑り接触している。存在する別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）では、スプラッシュナットの代わりに、スプラッシュねじが設けられてよい。これにより、様々な構成が実現可能であるので、上記関係において、「スプラッシュ尖端部」との用語も用いられる。
【0060】
作動媒体貯蔵部は、上下にスタックされた吸収性の複数のディスク１８７を有する。これらディスク１８７には、転がり軸受１８１用の作動媒体、例えば潤滑剤が含浸されている。
【0061】
真空ポンプ１１１の運転時、作動媒体は、毛管現象によって、作動媒体貯蔵部から掻落とし部材を介して、回転するスプラッシュナット１８５へと伝達され、そして、遠心力に基づいて、スプラッシュナット１８５に沿って、スプラッシュナット１８５の、増大していく外径の方へと、転がり軸受１８１に向かって送られる。そこでは、例えば潤滑機能が満たされる。転がり軸受１８１及び作動媒体貯蔵部は、真空ポンプ内にて槽状のインサート１８９と軸受カバー１４５とによって囲繞されている。
【0062】
永久磁石式の磁気軸受１８３は、ロータ側の軸受半部１９１と、ステータ側の軸受半部１９３を有する。これらは、それぞれ１つのリングスタックを有し、リングスタックは、軸方向に上下にスタックされた永久磁石の複数のリング１９５、１９７からなる。リング磁石１９５、１９７は、互いに半径方向の軸受間隙１９９を形成しつつ、対向していて、この場合、ロータ側のリング磁石１９５は、半径方向外側に、そしてステータ側のリング磁石１９７は、半径方向内側に配置されている。軸受間隙１９９内に存在する磁界は、リング磁石１９５、１９７の間に磁気的反発力を引き起こす。その反発力は、ロータシャフト１５３の半径方向の軸支を実現する。ロータ側のリング磁石１９５は、ロータシャフト１５３の支持部分２０１によって支持されている。支持部分２０１は、リング磁石１９５を半径方向外側で取り囲む。ステータ側のリング磁石１９７は、ステータ側の支持部分２０３によって支持されている。支持部分２０３は、リング磁石１９７を通って延びていて、そしてハウジング１１９の半径方向の支材２０５に懸架されている。回転軸線１５１に対して平行に、ロータ側のリング磁石１９５が、支持部分２０３と連結されたカバー要素２０７によって固定されている。ステータ側のリング磁石１９７は、回転軸線１５１に対して平行に１つの方向で、支持部分２０３に結合された固定リング２０９と支持部分２０３に結合された固定リング２１１とによって固定されている。さらに、固定リング２１１とリング磁石１９７との間には、皿ばね２１３が設けられてよい。
【0063】
磁気軸受内に、非常用軸受又は安全軸受２１５が設けられている。非常軸受又は安全軸受２１５は、真空ポンプの通常運転時には、非接触で空転し、そしてロータ１４９がステータに対して相対的に半径方向に過剰に変位するとようやく係合し、これにより、ロータ側の構造とステータ側の構造との衝突が阻止されるように、ロータ１４９に対する半径方向のストッパが形成される。安全軸受２１５は、非潤滑式の転がり軸受として構成されていて、そしてロータ１４９及び／又はステータと共に半径方向の間隙を形成する。間隙によって、安全軸受２１５は、通常のポンプ運転時には係合しないようになる。安全軸受２１５が係合する半径方向の変位は、十分に大きく寸法付けられているので、安全軸受２１５は、真空ポンプの通常運転時は係合せず、そして同時に十分に小さいので、ロータ側の構造とステータ側の構造との衝突があらゆる状況で阻止される。
【0064】
真空ポンプ１１１は、ロータ１４９を回転駆動する電動モータ１２５を有する。電動モータ１２５の電機子は、ロータ１４９によって形成されている。ロータ１４９のロータシャフト１５３は、モータステータ２１７を通って延びる。ロータシャフト１５３の、モータステータ２１７を通って延びる部分には、半径方向外側に又は埋入して、永久磁石アセンブリが配置されてよい。モータステータ２１７と、ロータ１４９の、モータステータ２１７を通って延びる部分との間には、中間室２１９が配置されている。中間２１９は、半径方向のモータ間隙を有する。モータ間隙を介して、モータステータ２１７と永久磁石アセンブリとは、駆動トルクを伝達するために、磁気的に影響し合える。
【0065】
モータステータ２１７は、ハウジング内で、電動モータ１２５に対して設けられたモータ室１３７内に固定されている。シールガス接続部１３５を介して、シールガス（パージガスとも称され、これは例えば空気や窒素であってよい）が、モータ室１３７内へと到達し得る。シールガスを介して、電動モータ１２５を、プロセスガス、例えばプロセスガスの腐食性の部分に対して保護できる。モータ室１３７は、ポンプ排気口１１７を介して真空引きすることもできる。つまりモータ室１３７に、少なくとも近似的に、ポンプ排気口１１７に接続された補助真空ポンプによって実現される真空圧が作用する。
【0066】
ロータハブ１６１と、モータ室１３７を画成する壁部２２１との間には、さらに、それ自体公知のいわゆるラビリンスシール２２３が設けられてよい。これにより、特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対するモータ室２１７のより良好なシールが達成される。
【0067】
前述の、図１から図５に示された例示的なターボ分子ポンプ１１１は、受動型で永久磁石式の磁気軸受１８３と安全軸受２１５とを有する。図８に一実施例が示された、本発明に係る方法は、ロータの能動型の磁気軸受部又は能動制御型の磁気軸受を有する真空ポンプに関し、これに、例えば安全軸受２１５（図３参照）のような安全軸受が設けられているので、図６には、付加的に、能動型の磁気軸受部を有するそのような真空ポンプ１０が示されていて、これは、以下に説明される。この真空ポンプ１０は、ロータ１４９を軸支するための構成要素を除いて、前述の真空ポンプ１１１の全ての特徴を含んでよい。
【0068】
図６は、真空ポンプ１０を、模式的に著しく簡略化した図で示している。真空ポンプ１０は、ロータ１２を有し、ロータ１２は、複数のターボロータディスク１４を支持し、そしてモータ１６によって、ロータ軸線１８を中心として回転駆動可能であるので、図示されていないステータディスクに対して相対的に回転するターボロータディスク１４が、ポンピング作用を生じさせる。図６では、ポンピング作用は、上から下へ進行する。
【0069】
ロータ１２は、複数の磁気軸受によって軸支されている。ロータ１２に対する第１のラジアル軸受２０が、ロータ１２の、排気口側の端部に配置されている。同一のロータ端部に、スラスト軸受２２が配置されている。ロータ１２の、吸気口側の端部には、第２のラジアル軸受２４が配置されている。
【0070】
第１のラジアル軸受２０とスラスト軸受２２とは、能動制御型に構成されている。要するに、これらの軸受は、例えば電磁石を介して、ロータ１２の理想位置からのロータ１２の半径方向又は軸方向の変位に能動的に対抗できる。そのために、ラジアル軸受２０の傍に、ラジアルセンサアセンブリ２６が配置されていて、ラジアルセンサアセンブリ２６によって、ロータ軸線１６に対して直交する２つの空間方向で、第１の軸方向領域におけるロータ１２の半径方向の変位が測定可能である。スラストセンサアセンブリも同様に設けられているが、ここでは単純化のために図示されていない。
【0071】
第２のラジアル軸受２４は、受動型に構成されていて、つまりロータ１２に影響を与えるアクチュエータを有しない。というより、第２のラジアル軸受２４は、例えばロータ側及びステータ側に複数の永久磁石を有する。
【0072】
第２のラジアルセンサアセンブリ２８が設けられていて、第２のラジアルセンサアセンブリ２８によって、第２の軸方向領域におけるロータ１２の変位が測定可能である。本実施形態において、第２のラジアルセンサアセンブリ２８は、第１のラジアル軸受２０と第２のラジアル軸受２４との間にも、モータ１６と第２のラジアル軸受２４との間にも配置されている。そのために、第２のラジアルセンサアセンブリ２８は、モータ１６のモータ室３２を画定する構成部材３０に固定されている。
【0073】
第１のラジアルセンサアセンブリ２６と第２のラジアルセンサアセンブリ２８とは、軸方向で互いに大きく離間されている。これらのラジアルセンサアセンブリによって、対応する軸方向領域でロータ１２のそれぞれ異なる変位が測定されると、ロータ１２が傾斜している、つまりロータ１２のロータ軸線１８がゼロ軸線とも称されてよい理想的なロータ軸線に対して非平行であると推測できる。傾斜が認識されると、直ちに、能動型の第１のラジアル軸受２０がこれに対抗できる。そのために、第１のラジアル軸受２０は、例えば、ロータ１２をある程度その直立した姿勢へと押し戻すために、ロータ１２に衝撃による影響を及ぼすことができる。この種の制御は、倒立振子のそれと比較可能である。ロータ１２の上側の領域が傾倒し始めると、下側で衝撃がロータ１２に導入され、この衝撃は、傾倒に対抗し、最良のケースでは、ロータ１２を、直接に又は徐々にその直立した姿勢へと戻すので、ロータ軸線１８は、ゼロ軸線に対して平行となっている。しかも例えば、同時に、傾斜だけが制御されるのではなく、ロータ１２の半径方向の位置も同様に制御される。傾斜制御と位置制御とは、特に互いに重畳される。
【0074】
例えば能動型の磁気軸受部のトラブルに際して、ロータ１２と図示されていないステータとの接触を回避するために、ラジアル軸受２０、２４及びスラスト軸受２２に、図示されていない安全軸受、例えば図３に示されたような安全軸受２１５がそれぞれ設けられている。
【0075】
例示的なラジアルセンサアセンブリ３４が、図７に示されている。第１及び第２のラジアルセンサアセンブリ２６、２８の一方又は両方が、相応に構成されてよい。
【0076】
ラジアルセンサアセンブリ３４は、複数のコイル３８が取り付けられたリング状のボード３６を有する。変位を測定されるべきロータは、このリングを通って延びていて、そのロータ軸線は、図平面に対して垂直に延びるはずである。ロータが変位されると、つまり図７において図平面に沿って摺動すると、これにより、コイル３８における誘導電圧が変化して、測定信号の変化が生じる。つまりこの測定信号から、変位を推測できる。この場合、各移動方向ｘ、ｙにおいて２つのコイルがそれぞれ反対側に設けられている。
【0077】
例えば図１から図６に示された真空ポンプ１０、１１１等の真空ポンプについて、原則として、能動型の磁気軸受部の様々な態様及び配置を有する様々な軸受構成が実現可能である。５軸の能動型の磁気軸受部を実現でき、５軸の能動型の磁気軸受部は、回転軸線を除いてロータ１２、１４９を完全に能動制御し、そして非接触式に軸支する。さらに、１本又は２本の軸受軸線及び／又は１つの軸方向の又は２つのうちの１つの半径方向の２軸の軸受平面が、能動的ではなく受動的に作用する永久磁石式の磁気軸受で、接触式の尖頭形の滑り軸受で又は例えば玉軸受である転がり軸受で構成されてよい。受動的に作用する永久磁石式の磁気軸受は、典型的には、安全軸受（図３の安全軸受２１５参照）をも有するが、これに対して、接触式の滑り軸受又は転がり軸受を有しないことが多い。以下、「安全軸受」という用語は、常に、単軸、３軸、４軸又は５軸で作用する安全軸受の考えられる様々な実現可能な構成の全てを意味する。
【0078】
真空ポンプ１０、１１１の安全軸受２１５は、空間的に分離された複数の軸受箇所を有する。軸受箇所は、単列の総玉軸受として、又は対をなす、つまり最小の軸受間隙を置いて相互に調整される又は選定される、Ｏ字形又はＸ字形配置の総玉軸受対として構成されている。単列の玉軸受は、とりわけ純粋に半径方向に作用する軸受箇所に対して使用される。安全軸受２１５の耐久性及び／又は僅かな軸受荷重に対する要求が低いとき、純粋に軸方向の軸受箇所又は半径方向と軸方向との作用が組み合わされた軸受箇所に対して単列の玉軸受の使用も可能である。軸方向の軸受箇所又は半径方向と軸方向との作用が組み合わされた軸受箇所に対する高い要求は、調整された玉軸受対の使用により満たせる。
【0079】
玉軸受の構成部材は、様々な材料からなる。玉軸受の内輪及び外輪は、鋼、特殊鋼又は転がり軸受に使用するための特殊な高いグレードの調質鋼から作製されている。転動体は、同様に、特殊な高いグレードの調質鋼又はセラミック材料からなってもよい。場合により存在する軸受保持器は、同様に、特殊な高いグレードの調質鋼、又は強度を向上させるための繊維成分を有する又は有しない、自己潤滑特性を有する耐摩耗性のプラスチックからなってよい。あらゆるケースで、鋼成分は、様々なタイプの熱処理によって、部分的に又は部分ごとに、完全に又は個々の表面に集中的に硬化されてよい。
【0080】
総玉軸受は、例えば軸受保持器又は他の形態の転動体スペーサ等の、転動体に対するガイド要素を有しない。玉軸受には、できるだけ多くの玉が装填される。軸受輪壁部における特別な装填用切欠きは、玉を装填する動作を補助できる。考えられる転動体の数が、軸受保持器を有する構成に対してより多いと、一定の構成サイズで、軸受のより高い絶対耐荷重を実現できる。さらに、軸受保持器は、通常は、使用中に軸受の高い加速度に支障なく耐えるのに十分なロバスト性を有しない。
【0081】
安全軸受２１５は、ステータの側で又はステータに固く緊締されていて、真空ポンプ１０、１１１の通常運転時には完全に停止している。しかも、安全軸受２１５は、代替的に、ロータ１４９の側で又はロータ１４９に固く緊締されてもよく、真空ポンプ１０、１１１の通常運転時に完全にロータ１４９と一緒に回転できる。「完全な停止」及び「完全な一緒の回転」とは、それぞれ、安全軸受２１５の全ての構成要素が、真空ポンプ１０、１１１の通常運転中に、軸受荷重が作用しないと、相互に相対運動をほとんど行わないことを意味する。
【0082】
安全軸受２１５がロータ側で緊締されているか又はステータ側で緊締されているかにかかわらず、安全軸受２１５の他方の自由回転可能な半部は、相手側に対して間隙を残して配置されていて、能動型の磁気軸受の通常動作で一般的な程度を超えてロータ１２、１４９が変位するときにだけ、安全軸受２１５とステータにおける接触面との間で接触が形成され、ひいては変位を機械式に制限する非常用軸受部が形成される。安全軸受動作時にのみ、安全軸受２１５の内輪と外輪との間の回転が行われ、回転により、安全軸受２１５の摩耗が引き起こされる。接触面同士の間に残る遊びは、安全軸受遊びと称される。通常、安全軸受遊びは、一運動軸線又は一運動平面内でのシステムの絶対的な全体遊びと見なされる。ラジアル軸受では、これは、２つの接触面の直径の絶対差であり、２つの半径の間の差ではなく、これは、通常動作時に平均的に接触面の周りに作用する、実際の周方向の絶対的な間隙の大きさを表すだろう。このことは、同様に、接触面同士の間に相応の直線的な寸法が存在するスラスト軸受にも当てはまる。
【0083】
能動型の磁気軸受２０、２２の動作時に、寄生連行作用によって、安全軸受２１５の自由回転可能な半部が、自動的に、安全軸受２１５の自由に離間した相手側と一緒に回転し始めるおそれがある。寄生連行作用は、例えば、安全軸受２１５の半部同士の間の電磁相互作用に起因する、又は安全軸受２１５の半部同士の間の回転数差又は速度差が極めて大きいときの狭い間隙でのガス摩擦に起因する。ロータ１２、１４９に固定されていて、これと一緒に回転する安全軸受２１５の場合には、寄生連行作用は逆になり、安全軸受２１５の自由回転可能な半部は、全体的な基準系で見ると、ステータ側で停止したままに見える。
【0084】
所望されない同時回転が継続的に生じるとき、これに、安全軸受２１５の不要な摩耗が伴う。この不要な摩耗に対抗するために、所望されない同時回転が抑制される又は十分に阻止されるような作用が、安全軸受２１５の自由回転可能な半部にもたらされる。この作用は、例えば機械式に接触し電磁式に作用する制動要素によって、又は例えばクランプされて装着された転動体又は意図的に非円形に構成された若しくは不完全な軸受要素等の独特な軸受構成によって行われる。
【0085】
所望されない同時回転とは異なり、磁気軸受部のトラブル又は故障のとき、所定の運動範囲を越えるロータ１２、１４９の変位が行われる。この変位は、安全軸受２１５の自由回転可能な半部と相手側との接触によって、空間的に制限されている。滑り摩擦効果及び静止摩擦効果によって、安全軸受２１５における自由回転可能な半部とその相手側との回転速度の極めて迅速でほぼ完全な均一化がもたらされる。これによって生じる非常用軸受部は、ロータ要素とステータ要素との間の所望されない接触による真空ポンプ１０、１１１の大規模の損傷を阻止する。真空ポンプ１０、１１１は、安全軸受動作状態にある。
【0086】
トラブルの種類に応じて、安全軸受動作が、能動型の磁気軸受部の再開によって終了する、又はポンプが、ロータ１２、１４９が停止するまで安全軸受動作を維持する。能動型の磁気軸受部の再開は、再始動、再稼働又は再安定化とも称される。安全軸受動作中に停止するまでの、特に真空ポンプ１０、１１１の動作回転数から静止するまでの、ロータ１２、１４９の停止動作、減速又は回転数低下のプロセスは、総じて、完全停止動作と称される。ロータ１２、１４９が停止に至る前に、安全軸受動作中に再安定化が行われるとき、これは、特定の初期回転数及び終了回転数を有する部分停止動作と称される。部分停止動作は、例えば、真空ポンプ１０、１１１の動作回転数から、動作回転数よりも低いがこれとほぼ同一である再安定化回転数まで行われる。これらの全てのプロセスは、安全軸受動作での実行時間とも称される、安全軸受動作の、開始時点と終了時点との間にある様々な長さの期間を含む。
【0087】
トラブルの種類は、真空ポンプ１０、１１１の表面で、真空ポンプ１０、１１１の内部で又は真空ポンプ１０、１１１の付近で、付加的なセンサの観察によって、例えば１つ又は複数の作用方向を検出する１つ又は複数の振動センサ及び／又は加速度センサによって、詳細に特定できる。真空ポンプ１０、１１１のステータにおいてトラブル事象がそのようなセンサを用いて検出されると、トラブルの始まりは、能動型の磁気軸受部内でロータ１２、１４９に対するラジアルセンサアセンブリ２６、２８の位置信号の監視だけによるよりも早期に認識可能である。機械的なトラブルは、通常、設備側又はステータ側に起因し、空間的なステータの変位をもたらす。変位が始まると、ロータ１２、１４９は、安定化されたジャイロとして、能動型の磁気軸受部によって、位置が遅れてステータに追従する。ステータの、外部で作用する加速度及び運動の迅速で全周にわたる認識を、能動型の磁気軸受部によって、一方では、軸受制御を最適化するために利用できる。他方では、この認識は、生じる安全軸受摩耗の予測及びトラブルの継続時間の予測を可能にする。
【0088】
磁気軸受部のトラブルについて起こり得る原因は、供給電圧の喪失である。この場合、安全軸受動作は、様々な形で回避又は遅延できる。一方では、真空ポンプ１０、１１１又は能動型の磁気軸受部の要素又は制御部は、エネルギ貯蔵部、例えば能動型の磁気軸受部への非常用供給を確保する高容量のワンウェイ使用のバッテリ又は一次電池及び／又はアキュムレータ及び／又はコンデンサを有してよい。他方では、真空ポンプ１０、１１１に設けられる駆動部が、駆動できるだけではなく、発電作用もできるように構成されてよい。これにより、回転エネルギは、電気エネルギへと戻るように変換され、その際、電気エネルギは、能動型の磁気軸受部への非常用供給を可能にする。
【0089】
１つの安全手段又はそのような様々な安全手段の組合わせが存在すると、最後の安全手段が機能停止するまで、安全軸受が作動しない。しかし、ロータ１２、１４９は、供給電圧が喪失するとそれ以上駆動できないので、ロータ１２、１４９は、能動的に軸支されて自由に又は発電制動されて停止するまで停止動作する。ロータ１２、１４９のそのような停止動作は、数秒から数時間の間継続し得、これは、真空ポンプ１０、１１１内の真空の質及び維持と、例えば渦電流及び磁気反転損失によって引き起こされる構成要素の電磁損失の程度と、能動型の磁気軸受部のエネルギ消費量と、付加的な負荷抵抗による任意選択的な能動的な制動とに依存する。ロータ１２、１４９が停止する前に、能動型の磁気軸受部の電圧供給を維持するための全ての安全手段が機能停止すると、安全軸受動作が導入される。このことは、一般的に、ロータ１２、１４９が停止するまで、最終的な回転数の１５％から２０％未満の中速から低速までの回転数の再安定化を試みる可能性なしに、部分停止動作として行われる。
【0090】
安全軸受動作時に生じる、安全軸受２１５の摩耗は、複数の要因に依存し、そのうちの、安全軸受動作時におけるロータ１２、１４９の動作時間及び回転数が、主要な影響の要因をなす。別の１つの影響の要因は、安全軸受動作の開始時の、つまり安全軸受の半部の接触の瞬間の、安全軸受の自由回転可能な半部とその相手側との間の相対速度である。というのも、接触の瞬間に、安全軸受の即座の急激な加速が行われるからである。加速の極端に短い期間では、安全軸受２１５の自由回転可能な半部及びその相手側は、ロータ１２、１４９と共に、カオス的で安定しない動作段階にある。
【0091】
著しく簡略化すると、この動作段階は、複数のステップに分けられる。まず、接触する相手側が、安全軸受２１５の、自由回転する輪を連行し、次いで、この輪が、安全軸受２１５の転動体を連行する。その間、滑り摩擦を伴うその都度の相対運動が、全ての要素の間で、つまり相手側と、安全軸受の自由回転する輪と、安全軸受２１５の転動体と、安全軸受２１５の固定の輪との間で行われる。これに続いて、全ての要素は、安定した動作状態に至る。この動作状態では、大体においてカオス的ではない要素の転動、ひいては要素の設定通りの機能が行われる。安全軸受と相手側との間だけではなく安全軸受内における要素同士の間の短時間のカオス的な動作状態の間に、様々な摩擦状態、剥離力及び耐荷重の負荷ピークが生じる。耐荷重は、発生する加速度が高くなるほどより高くなっている。
【0092】
安全軸受の動作の安定した動作状態に至った後でも、カオス的な挙動の一部が残存する。というのも、ロータ１２、１４９が、安全軸受動作中に必然的に存在する安全軸受遊びの範囲内で自由に可動であって、安全軸受２１５内のその位置又はその接触点をいつでも変位できるからである。これは、典型的には、ロータ１２、１４９の様々な固有運動モード及びジャイロ力によって行われるとともに、ロータ１２、１４９の幾何学的な例えば慣性の主軸に対する、安全軸受２１５とロータ１２、１４９とからなるシステムの、安全軸受動作中に安全軸受遊びによって変位される機械的な回転軸線の結果でもある。安全軸受遊びの運動範囲内で、不規則に、真空ポンプ１０、１１１の構成及び／又は設置配向に応じて、つまり安全軸受位置に対するロータ１２、１４９の重心の位置に依存して、及び／又は重力に対するロータ１２、１４９の空間配向に依存して、様々な頻度で、安全軸受２１５内におけるロータの傾倒、揺動又は一般的にカオス的で不規則な変位が行われる。
【0093】
安全軸受遊びによって、真空ポンプ１０、１１１の構成及び／又は設置配向に依存して、安全軸受２１５の自由回転する半部及びその相手側が、安全軸受動作中に、一時的に又は持続的に、相互に転動を行うことも引き起こされる。回転軸受技術の分野において、軸受箇所が誤って設計されるときのこの事象は知られている。そこでは、このような構成は、内輪における隙間嵌めと周方向荷重とを有する回転軸といわれる。この場合、安全軸受２１５の自由回転する輪又は自由回転する半部の回転数は、ロータ１２、１４９の回転数に一致せず、わずかに逸脱する。というのも、互いに対する転動が、付加的な伝達比を及ぼすからである。
【0094】
さらに、安全軸受動作の全ての段階の間の高い動作負荷による安全軸受２１５、ロータ１２、１４９及びステータの弾性変形も、付加的な影響要因として生じ得、そして前述の様々な作用を増強する。このような変形の固有振動数は、変形によって共振が発生せず、ひいては真空ポンプ１０、１１１の構成要素の損傷がもたらされないように選択されるべきである。動的に生じる変形によって、場合によっては、ロータ１２、１４９とステータとの間の予期されないかつ所望されない接触箇所も生じ、ロータ１２、１４９とステータとは、一連の寸法の純粋に静的な公差を考慮すると、いずれにしても互いに対して十分な遊び又は間隔を有するが、動的な場合には、接触箇所を形成し、真空ポンプ１０、１１１の構成要素の損傷を招いてしまう恐れがある。
【0095】
安全軸受２１５は、持続的に動作するようには設計されていない、そして安全軸受動作中の安全軸受２１５の耐用期間は、通常、数分から数時間にすぎないので、安全軸受動作は、可能な限り短時間に維持されるべきである。あらゆる安全軸受動作によって、接触面同士の間のみならず安全軸受２１５内でも個々の要素、つまり転動体と内輪及び外輪との間で安全軸受２１５の摩耗がもたらされる。極端なケースでは、真空ポンプ１０、１１１は、既に安全軸受動作に伴う重大なトラブル事象の後で、もはや動作可能ではなく、次の運転開始間に修理しなければならない。
【0096】
図８には、ロータ１２、１４９を軸支する能動制御型の磁気軸受２０、２２と、これに対応する安全軸受２１５とを有する真空ポンプ１０、１１１（図１から図６参照）を運転するように設定された、本発明に係る方法の概略的なブロック図が示されている。方法は、しかも、能動制御型の磁気軸受部と安全軸受とを有する他の真空ポンプで用いてもよい。例えば、方法は、ジークバーン（Ｓｉｅｇｂａｈｎ）ポンプ段を有する真空ポンプで用いてよい。
【0097】
方法３００は、３０１で、トラブル事象が検出されることによって始まる。トラブル事象に際して、ロータ１２、１４９が、ステータに対して、通常動作ではロータ１２、１４９に対して設定された空間範囲から離脱する。トラブル事象は、例えば磁気軸受位置センサ２６、２８によって検出される。磁気軸受位置センサ２６、２８は、ロータ１２、１４９の半径方向及び軸方向の位置を取得する。
【0098】
トラブル事象によって安全軸受２１５に摩耗が生じ得る。したがって、方法によれば、３１０で、検出されたトラブル事象に割り当てられた摩耗増加量３１５－１が推定される。推定される摩耗増加量３１５は、例えば磁気軸受位置センサ２６、２８の測定データに基づいて推定できる。磁気軸受位置センサ２６、２８は、どの程度ロータ１２、１４９がこの通常動作に対して設定された位置から離反したのか示す。摩耗増加量３１５－１は、これらの測定データと、これらの測定値に割り当てられた経験値とに基づいて推定される。
【0099】
摩耗増加量３１５－１は、続いて、メモリ３２０へ伝送される。メモリ３２０は、安全軸受２１５の総摩耗についての変数を有し、したがって、安全軸受２１５の摩耗を記録するように設定されている。したがって、メモリ３２０は、真空ポンプ１０、１１１に属し、安全軸受２１５の傍に配置されてよい（図３参照）。
【0100】
摩耗増加量３１５－１は、安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５に加えられる又は加算される。安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５は、真空ポンプ１０、１１１が設置される又は初動されるときにゼロで初期化される。摩耗増加量３１５－１及び安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５は、それぞれ、安全軸受２１５の最大許容摩耗に関する百分率として表される。最大許容摩耗のとき、安全軸受２１５の交換を伴う真空ポンプ１０、１１１の保守が必要とされる。換言すると、摩耗増加量３１５－１及び安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５は、それぞれ、安全軸受２１５の全耐用期間の百分率に関する。
【0101】
方法によれば、さらに、真空ポンプ１０、１１１についての運転設定値のセット３３０が用意される。運転設定値のセット３３０は、３１０で検出されるトラブル事象の発生時に達成されるべき真空ポンプ１０、１１１の運転状態を含む。達成されるべき運転状態は、例えば「真空を必ず維持する」及び「ターボ分子ポンプのロータをできるだけ迅速に停止させる」というものである。しかも、真空ポンプ１０、１１１についての運転設定値のセット３３０は、「極端な状態」同士の間に、つまり「真空を維持する」と「ロータの停止」との間に分類されるべき、真空ポンプ１０、１１１の達成されるべき別の運転状態を含んでよい。
【0102】
３４０で、エレクトロニクスハウジング１２３（図１から図３参照）内に収容された、真空ポンプ１０、１１１の制御装置が、真空ポンプ１０、１１１のロータ１２、１４９についてのトラブル事象が検出されたとの情報を、ステップ３１０から取得する。さらに、制御装置は、３４０で、メモリ３２０から安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５を取得し、真空ポンプ１０、１１１についての運転設定値のセット３３０を取得する。３４０では、さらに、安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５と真空ポンプ１０、１１１についての運転設定値のセット３３０との間で「仲介」が行われる。具体的には、安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５の値に基づいて、どのセット３３０の運転設定値を実行すべきか、つまり存在するトラブル事象に対してどのセット３３０の運転状態が達成されるべきか決定される。選定された達成されるべき運転状態に基づいて、さらに、３５０で、ロータ１２、１４９を安定化させる手段を実行するか判定される。そのような手段は、ロータ１２、１４９が能動型の磁気軸受部によって再び真空ポンプ１０、１１１の通常運転のための所定の空間位置へ戻されることを含む。
【0103】
３５０で、ロータ１２、１４９を安定化させる手段を実行するべきではないと判定されると、真空ポンプ１０、１１１は、３６０でシャットダウンされ、その際、停止するまでロータ１２、１４９の完全停止動作が行われる。ロータ１２、１４９の完全停止動作のために、３６０で、別の摩耗増加量３１５－２が特定される。別の摩耗増加量３１５－２は、完全停止動作の開始時におけるロータの回転数と完全停止動作時の摩耗についての経験値とに依存する。完全停止動作についての摩耗増加量３１５－２は、メモリ３２０へ伝送され、推定された摩耗増加量３１５－１に代えて、安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５に加えられる。したがって、推定された摩耗増加量３１５－１は、完全動作停止について特定された摩耗増加量３１５－２によって更新され、その際、例えば、摩耗増加量３１５－２と摩耗増加量３１５－１との間の差分が、安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５に加えられる。
【0104】
３５０で、ロータ１２、１４９を安定化させる手段を実行するべきであると判定されると、この手段は実際に実行される。したがって、手段は、３１０で検出されたトラブル事象以前に安定していたロータ１２、１４９の前述の「再安定化」をもたらすはずである。３７０では、ロータ１２、１４９を安定化させる又は再安定化させる手段が成功しているかチェックされる。該当するとき、ロータ１２、１４９が再び通常運転のための所望の空間位置にあるので、真空ポンプ１０、１１１は、３８０で、通常運転に戻される。
【0105】
３７０で、ロータ１２、１４９の安定化が成功していないと判定されると、３９０で、方法が３４０へ戻される前に、ロータ１２、１４９を安定化させる手段を再び実行するべきか判定するために、特定の待機時間、待機される。同時に、３９０で、更新された摩耗増加量３１５－３が特定される。更新された摩耗増加量３１５－３は、失敗したロータ１２、１４９を安定化させる試行に割り当てられている。摩耗増加量３１５－２と同様に、更新された摩耗増加量３１５－３は、推定された摩耗増加量３１５－１に代えて、真空ポンプ１０、１１１の総摩耗についての変数３２５に加えられる。その際、同様に摩耗増加量３１５－３と摩耗増加量３１５－１との間の差分だけが、後から、つまり推定された摩耗増加量３１５－１が真空ポンプ１０、１１１の総摩耗についての変数３２５に予め加えられた後で、真空ポンプ１０、１１１の総摩耗についての変数３２５に加えられ得る。
【0106】
３９０での待機時間の後に、ステップ３４０から３８０が繰り返され、つまりまず３４０で、ロータ１２、１４９を安定化させる再度の新たな試行を行うべきか判定される。方法ステップ３４０から３８０が新たに実行されるとき、付加的に、３１０で検出されたトラブル事象が依然として存在するかチェックされる。該当しないとき、ロータ１２、１４９の安定化が成功する確率が大幅に増加する。したがって、この場合、３５０で、ロータ１２、１４９の安定化を実行するべきと判定される。しかし、ロータ１２、１４９の安定化が再び失敗すると、これは３７０で判定されるが、ステップ３９０、３４０、３５０、３７０を反復的に繰返し可能で、その際、３９０での待機時間は、ロータ１２、１４９を安定化させる試行が失敗するごとに長くなる。
【0107】
付加的に、メモリ３２０における安全軸受２１５についての摩耗記録によって、つまり真空ポンプ１０、１１１の総摩耗についての変数３２５によって、矢印３９５によって示唆されているように、ターボ分子ポンプについての運転設定値のセット３３０に影響を及ぼすことが可能である。例えば、トラブル事象のとき、真空ポンプ１０、１１１の達成されるべき複数の運転状態の間の優先付けは、真空ポンプ１０、１１１の総摩耗についての変数３２５の値に基づいて変更できる。この場合、真空ポンプ１０、１１１についての運転設定値のセット３３０は、達成されるべき運転状態自体の他に、ロータ１２、１４９を安定化させる手段を実行するべきか決定するために、３４０及び３５０で使用可能な、これらの運転状態の間の優先付けのための値も含む。
【0108】
以下、安全軸受２１５についての摩耗の記録を、摩耗増加量３１５－１及び総摩耗についての変数３２５の数値例に基づいて詳説する。数値は、ターボ分子ポンプである真空ポンプ１０、１１１にとって代表的なものである。ただし、数値は、真空ポンプのタイプに応じて異なり得、記載の値以外をとってよい。
【0109】
前述のように、摩耗増加量３１５－１及び安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５は、それぞれ、安全軸受２１５の全耐用期間の百分率に関連している。摩耗の記録は、安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５が最初にゼロで初期化され、これに続いて、トラブル事象が検出されるたびに（図８のステップ３１０参照）摩耗増加量３１５－１の分だけ増加されるように行われる。安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５が１００％の値に達すると、エラー通知が出力される。したがって、総摩耗についての１００％の値は、安全軸受２１５の予想耐用期間に相当する。
【0110】
安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５が、例えば真空ポンプ１０、１１１の停止動作中にこの１００％の値に達するとき、それにもかかわらず、安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５は、安全軸受２１５の摩耗をできるだけ完全に記録するために、真空ポンプ１０、１１１の停止状態まで、引き続き摩耗増加量３１５－１の分だけ増加される。これにより、変数３２５は、真空ポンプ１０、１１１の停止時に、１００％より大きい値、例えば１３０％をとってよい。
【0111】
しかもその逆に、安全軸受２１５の総摩耗についての変数３２５を１００％の値で初期化することも可能である。この場合、変数３２５は、トラブル事象ごとに、それぞれ摩耗増加量３１５－１の分だけ減少される。エラー通知は、摩耗増加量のこの「負のカウント方法」では、変数３２５が０％の値に達すると出力される。完全な摩耗記録のために、変数３２５は、前述の例に相応して、真空ポンプ１０、１１１の停止まで、負の値、例えば－３０％をとってよい。
【0112】
図８において看取されるように、様々なプロセス又は方法ステップ３１０、３６０、３９０が、様々な摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３をもたらす。例えば、ステップ３６０において、真空ポンプ１０、１１１の運転回転数、つまり真空ポンプ１０、１１１の到達可能な終了回転数から停止状態までの完全停止動作は、真空を維持しつつ、４１％の摩耗増加量３１５－２をもたらす。この摩耗増加量３１５－２は、簡単に表すと、２つの成分からなる。第１の成分は、安全軸受２１５の自由回転部分の初期加速度から生じ、本例では１％であり、他方、第２の成分は、停止状態までの安全軸受動作におけるロータ１２、１４９の実際の停止動作から生じ、本例では４０％である。しかし、ロータ１２、１４９の停止動作の時間は、真空ポンプ１０、１１１が存在する真空設備の通気によって又は真空ポンプ１０、１１１の発電制動によって、例えば半分にされ得るとき、最初の近似で、摩耗増加量３１５もまた約２０％の値へと半分になる。この場合、ロータの完全停止動作は、２つの成分を合計すると、２１％の摩耗増加量３１５－２となる。
【0113】
ステップ３１０（図８参照）で安全軸受動作をもたらすトラブル事象は、短時間で又は持続的に作用し得る。トラブル事象が短時間後になくなると、ロータ１２、１４９の完全な完全停止動作は実行されない。というのも、能動型の磁気軸受部及びロータ１２、１４９を再安定化させる、直後に実行される試行が即刻成功し得るからである。再安定化を伴う極めて短時間の安全軸受動作のそのようなケースにおいて、摩耗増加量３１５－３は、典型的には、３つの成分からなる。第１の成分は、ここでも安全軸受２１５の初期加速度から生じ、１％であり、他方、第２の成分は、再安定化の実際のプロセスから生じ、約１．５％の摩耗増加量３１５－３となる。第３の成分は、約０．５％の摩耗増加量３１５－３となる値で、停止するまでの安全軸受２１５の自由な停止動作に関連している。したがって、数秒の期間の短時間の安全軸受動作を伴うまれに生じる短時間のトラブルは、能動型の磁気軸受によるロータ１２、１４９の再安定化が直ちに成功する最適なケースでは、総じて、３％の摩耗増加量３１５－３をもたらす。
【0114】
ロータ１２、１４９を再安定化するこの最初の試行が、例えば引き続き継続するトラブルに基づいて不成功であるならば、安全軸受動作の進行中に、更なる又は他の態様の摩耗増加量３１５－３が生じる。不成功の再安定化試行に、ロータ１２、１４９の完全停止動作が続くとき、この完全停止動作は、前述のように、ロータが停止するまでの持続時間に応じて、摩耗増加量３１５－２について２０％から４０％の値をもたらす。しかし、他方、再安定化の終了後の安全軸受２１５の停止動作についての値が、この停止動作が行われないので、生じない。したがって、要約すると、より長く続くトラブルの間では、再安定化試行が不成功であり、これに続いて、真空ポンプ１０、１１１の運転回転数から停止するまで真空ポンプ１０、１１１の通気を伴う完全停止動作が行われ、より長く続くトラブルについての摩耗増加量３１５－２は、以下の成分、ｉ）安全軸受２１５の加速度に基づいて１％と、ｉｉ）再安定化試行に基づいて１．５％と、ｉｉｉ）真空ポンプ１０、１１１の通気を伴う迅速な完全停止動作に基づいて２０％とからなる。したがって、合計では、摩耗増加量３１５－２は、本例では２２．５％である。
【0115】
しかも、真空ポンプ１０、１１１の通気を伴う完全停止動作の代わりに、所定の期間の後に、又は真空ポンプ１０、１１１が徐々に停止動作している間に所定の回転数を下回ると、再安定化の別の試行を行ってよい。所定の期間は、例えば、安全軸受動作の開始から２分、１分又は０．５分であり、他方、所定の回転数は、例えば、半分の運転回転数である。ロータ１２、１４９の再安定化の新たな試行は、成功し得る。というのも、トラブルがその間に漸減している、又はロータ１２、１４９が、低い回転数が維持されるとき、より低いジャイロ力に基づいてより良好に再安定化され得るからである。新たな再安定化の成功にかかわらず、新たな安定化は、例えば０．９％の摩耗増加量３１５－２又は３１５－３となる別の値を伴う。両方の再安定化試行が失敗すると、３１０（図８参照）で検出されるトラブルは、総じて、２２．５％の代わりに２３．４％の摩耗増加量をもたらし、これは、単一の再安定化試行とこれに続く真空ポンプ１０、１１１の完全停止動作とを伴う前述の例について特定された。これに対して、第２の再安定化試行が成功すると、ロータ１２、１４９の半分の動作回転数から停止状態までの部分停止動作の値は生じず、これは、約６％の摩耗増加量３１５－３の減少につながる。しかし、安全軸受２１５の自由な停止動作についての値が加えられ、この値は、ロータ１２、１４９の既に低下された回転数に基づいて約０．２％である。トラブル後に第１の再安定化試行が失敗し、第２の再安定化試行が成功する場合において、摩耗増加量３１５－３は、結果として合計約１７．６％である。
【0116】
摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３の値は、真空ポンプ１０、１１１の運転パラメータ、例えば真空ポンプ１０、１１１のロータ１２、１４９の現在の回転数と、真空ポンプ１０、１１１の設置姿勢と、安全軸受２１５の状態とに依存する。前述のように、真空ポンプ１０、１１１の運転回転数で、摩耗増分量３１５－３に対する再安定化試行の値は、約１．５％であり、他方、半分の運転回転数では、対応する値は、約０．９％にすぎない。安全軸受動作に入るときの初期加速度の値は、真空ポンプ１０、１１１の運転回転数で約１．０％、半分の運転回転数で０．４％である。安全軸受２１５の自由停止動作については、値は、真空ポンプ１０、１１１の運転回転数で約０．５％、半分の運転回転数で０．２％である。
【0117】
さらに、図８の方法ステップ３１０で検出される、トラブル事象の種類によって、安全軸受２１５の半部同士の接触ひいては安全軸受動作を引き起こす、ロータ１２、１４９とステータとの、相互に接近する運動形態が認められる。これにより、トラブル事象の種類は、摩耗増分量３１５－１、３１５－２に対する、安全軸受の初期加速時に生じる値と、成功する再安定化を行う確率とに影響を及ぼす。運動形態がゆっくり増大する又は少なくとも連続して定常であるのみならず場合によっては持続するとき、最初の安全軸受接触は、遅く進行しがちである。これにより、安全軸受２１５は、軸受荷重がさらに低いとき、初期加速を完全に行うのにより多くの時間を得る。これに対して運動形態がカオス的で衝撃的であり、高い勾配及び場合によっては正負符号の変化を伴うとき、能動型の磁気軸受部の反応も複雑であり、カオス的な全体像に対応する。この場合、最初の安全軸受接触は、強い衝撃の間にランダムに行われがちであり、相応して、高い耐荷重を伴う迅速な安全軸受接触につながる。これは、ゆっくりとしたロータ１２、１４９とステータとのカオス的ではない相互に接近する運動形態が続くトラブルと比較して、増加した摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３を引き起こす。
【0118】
近似的に、摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３は、一次的にロータ１２、１４９の回転エネルギに依存し、ひいては二次的にその回転数に依存すると仮定される。詳細には、摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３に対する値は、様々なプロセスによって、ロータ１２、１４９のその都度の回転数に依存して、及び／又は直接にそのときに存在する各々の回転エネルギに、若しくは安全軸受動作による、回転エネルギの所定の期間にわたって生じる損失に依存して特定できる。安全軸受動作による以外の態様でロータ１２、１４９から取り出される又はロータに供給されるエネルギ量を考慮してもよい。そのようなエネルギ量は、例えばロータ１２、１４９の駆動部への駆動エネルギ及び／又はロータ１２、１４９の駆動部からの制動エネルギ、又はその都度存在する既知の真空圧及び／又は通流する気体量で、発生するロータ１２、１４９のガス摩擦に基づく仮想計算された値である。
【0119】
安全軸受動作を伴うトラブルの開始時における安全軸受の初期の加速によって生じる、摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３に対する値は、パラメータとしてロータ１２、１４９の回転数及び／又は回転エネルギを伴うまれに生じる事象として推測できる。トラブルの開始後に生じ、ある程度の期間継続する前述の別のプロセスでは、この期間と、期間の開始及び終了時のロータ回転数と、場合によっては期間にわたるロータ回転数の経過とが、摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３に対する値の算定要素である。例えば、トラブルの終了後における安全軸受２１５の自由な動作停止の既知の期間が、安全軸受２１５のその都度残っている相対回転数又は回転残数を推定するために用いられる。安全軸受動作を伴う複数のトラブルが短時間で連続して発生すると、必要な加速度、ひいては安全軸受と相手側との間の速度差を考慮することによって、適合された減少した摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３を特定できる。数秒どころか数分の十分に長い期間を有するプロセスによって生じる、摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３に対する値は、パラメータとして、ロータ１２、１４９の回転数及び／又は回転エネルギを用いてより正確に特定でき、そのとき、摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３についての時間及び／又は回転数に依存する計算式が存在し、計算式では、その都度のプロセスの期間及び／又は回転数範囲に関して積分される。
【0120】
摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３に関与するプロセスは、様々な形で、ロータ１２、１４９及び安全軸受２１５の構成要素の回転数及び／又は回転エネルギ、及び／又は目下発生している軸受荷重に依存する。プロセスは、例えば開始回転数及び終了回転数、又は各々の構成要素の回転数の経過、及びその間に作用する軸受荷重及び／又は存在する回転エネルギ、並びにその都度のプロセスの間のこれらのパラメータの連続的な経過に依存する。
【0121】
その都度存在する軸受荷重は、単純化して示すと、同様に一次的に回転エネルギに依存し、したがって二次的に回転速度に依存する。構成及び／又は設置配向に応じて、通常、様々な軸受箇所の間に様々な軸受荷重又は部分軸受荷重の関係が存在し得る。例えば、真空ポンプ１０、１１１の全ての設置配向において全ての軸受箇所の外側に重心を有するロータ１２、１４９の片持ち式の軸受部によって、とりわけロータ１２、１４９の回転軸線が、大体において空間内で水平に、つまり重力に対して直交方向に配置されているとき、ロータ１２、１４９の回転軸線の方向に相互に離間された少なくとも２つの軸受箇所に、相互に逆向きに作用する高められた軸受力を生じさせ得る。
【0122】
真空ポンプ１０、１１１のロータ１２、１４９及びステータの幾何学パラメータ、例えば軸受箇所からの距離、重心、質量慣性モーメントや固有振動数及び／又は曲げ臨界モードが知られていると、軸受箇所ごとの摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３の関係の特定が可能である。さらに、空間内の真空ポンプ１０、１１１の向き、つまり真空ポンプ１０、１１１の構成要素に作用する重力の方向が知られていると、摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３を相応に適合できる。というのも、例えば特定の向きで、標準の向きに対してより高い又はより低い、個々の軸受箇所の負荷が存在し得るからである。
【0123】
安全軸受２１５の摩耗がそれぞれ異なる軸受箇所で大きく異なることが予想されるとき、安全軸受摩耗は、代替的に、総摩耗についての単一の変数３２５を用いてではなく、個々の軸受箇所ごとに、軸受箇所作用方向ごとに、それどころか軸受箇所部分セグメントごとに特定されて、記録される。例えば安全軸受動作中に回転軸線が空間内で水平に配置されるとき、固定の軸受箇所は、高いラジアル荷重を受け、これに伴う摩耗にさらされ得る一方、これに対して、軸方向の荷重及びこれに伴う摩耗は、最小限である。というのも、ロータ重量が、真空ポンプ１０、１１１のこの空間配向に軸方向の耐荷重を生成しないからである。
【0124】
能動型の磁気軸受部の全軸の能動的な位置検出（図６及び図７参照）によって、１つ又は複数の軸受箇所における接触の順序及び／又は真空ポンプ１０、１１１の周における位置に関する１つの若しくは複数の最初の接触箇所を特定することがさらに可能である。順序に応じて、様々な摩耗増加量を軸受箇所ごとに特定して記録できる。軸受輪走行面の、局所的に制限された摩耗増加量は、安全軸受２１５の固定側の周において常に同じ位置に留まる最初の接触位置について、ひいては完全な耐荷重の最初の作用方向について空間分解して記憶できる。
【0125】
摩耗増加量３１５及び安全軸受２１５ごとの結果として生じる総摩耗の、軸受箇所及び／又は軸受軸線に関連するそのような記憶は、ユーザに直接通信しても、数式に基づく計算によって、総摩耗値又は複数の部分摩耗値に計算し直してもよい。例えば、純粋に最大値又は最小値を考慮すると、安全軸あたりの全ての摩耗値の最大値又は最小値、つまり全ての部分値の最悪値又は最良値のみを、総摩耗と定義し、通信できる。さらに、総摩耗は、様々な部分値の重み付けによって、よりバランスのとれた形で計算し、通信できる。
【0126】
摩耗についての境界値を上回るときのエラー通知及び／又は真空ポンプの確実な停止は、相応に、総摩耗の高さに基づいて行うだけではなく、個々の部分値又は部分値のうちの１つに基づいて行ってもよい、又は専ら個々の部分値又は部分値のうちの１つに基づいて行ってよい。様々な部分値の内部記憶は、一般的に、真空ポンプ１０、１１１の後の時点での点検に際して、サービス技術者が、実際に摩耗した要素及び／又は最も強く摩耗にさらされた要素だけを交換し、隣り合う又は通常の範囲で摩耗にさらされた構成部材をより入念にコントロール下に置くことを可能にし、これにより、点検又は保守の品質及び効率が最適化される。
【0127】
真空ポンプ１０、１１１の供給電圧が喪失するとき、前述の非常用供給部は、少なくとも限られた期間にわたって、能動型の磁気軸受部の継続動作を確保できる。供給電圧の喪失によって、メモリ３２０内の各々の摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３の記憶が場合によっては妨害される又は阻止される。しかし、供給電圧の前述の喪失は、例示的には、ダイオードによってエネルギが逆流しないように確保された中間記憶装置、例えばコンデンサより手前の供給電圧の低下の始まりを観察することによって、適時認識できる。例えば発電供給によって、非常用供給部の起動が可能であるとき、起動は、供給電圧の喪失直後に行える。この場合、安全軸受動作が起こらない。
【0128】
非常用供給の間に、又は既に供給電圧の喪失の開始時に、ロータ１２、１４９の残っている回転残数又は例えば非常用バッテリの充電残量等の他の運転パラメータは、場合によっては非常用供給及び能動型の磁気軸支の維持にとってもはや十分ではない。そのような状態を解消するために、喪失中のあらゆる時点で、能動型の磁気軸受部にとって不要な電気負荷の部分スイッチオフを、例えば残っている回転残数又は現在の発電フィードバック電圧等の運転パラメータに依存して行える。部分スイッチオフについて考慮される電気負荷は、例えばインタフェースモジュール又はアクセサリ構成部材である。個々の要素の順序、ひいては重要性は、予め又は動的に運転パラメータに基づいて確定できる。例えば、インタフェースモジュールは、能動的なデータ接続を有するとき、後でスイッチオフできる。
【0129】
能動型の磁気軸受部の機能停止を遅らせるあらゆる可能性が利用されると、非常用供給の喪失前に、能動型の磁気軸受部の規則通りのスイッチオフ、例えば安全軸受２１５内へのロータ１２、１４９のコントロールされたゆっくりとした穏やかな移動、及び／又は摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３の最終的な記憶を実行できる。この場合、ロータ１２、１４９の残りの停止動作について、予め設定された又は既知の運転パラメータに基づいて動的に適合された摩耗増加量が、まだ停止動作の実際の終了前に記憶される、又は少なくとも不揮発性バッファメモリに格納されるので、最終的な記憶を、供給電圧の再利用又は復帰に際して後から行える。
【0130】
真空ポンプ１０、１１１又は能動型の磁気軸受部の制御装置は、さらに、供給電圧の復帰ごとに、ロータ１２、１４９の静止状態で能動型の磁気軸受部の以前のスイッチオフが行われていたかチェックできる。そのために、データ識別子が不揮発性メモリに設けられてよく、不揮発性メモリに、ロータ１２、１４９が停止動作するとき、能動型の磁気軸受部の通常動作で、通常動作時のシャットダウン事象についての第１の値が割り当てられる。データ識別子は、ロータが回転し始めるたびに第２の値にリセットされる。データ識別子が、供給電圧の復帰に際して最初の値を有しないとき、おそらく、最後のシャットダウンが通常動作で行われていないだろう。
【0131】
真空ポンプ１０、１１１の運転パラメータが、継続的に又は少なくとも規則的に特定の時間間隔で不揮発式に記憶されるとき、供給電圧の喪失後に、後から摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３を算定し、メモリ３２０において、総摩耗についての変数３２５に追加できる。しかし、このプロセスは、一方では不揮発式に、他方では常に又は少なくとも極めて頻繁にデータを記憶しなければならないメモリ３２０に高い要求を課す。したがって、メモリ３２０の予想耐用期間は、これが真空ポンプ１０、１１１の総耐用期間を、安全軸受摩耗又は真空ポンプ１０、１１１の他の構成要素の劣化よりも強く制限することがないように、十分に長くなければならない。
【0132】
方法３００を実行するとき、安全軸受摩耗に関与する前述の各プロセスについて、それぞれ個々の部分摩耗増加量は、可能な限り直接にメモリ３２０に記憶され得る。これにより、あらゆる時点で、総安全軸受摩耗の現在の状態が記憶されていて、これは、通信可能である。このことは、実際の安全軸受動作に加えて供給電圧の完全な喪失が生じるとき、例えばユーザが設備の非常停止によって所望されないトラブルシューティングを施し、次いで、場合によってはロータ１２、１４９の十分な運転時間が残っていない、又は現在の摩耗増加量を記憶するための十分なエネルギが残っていないときでも有利である。
【0133】
以下、図８の方法ステップ３４０、３５０、３７０及び３９０の反復的な実行を、一例に基づいて詳説する。これらの方法ステップの反復的な実行は、再安定化試行の繰り返しの実行に対応し、その間、ステップ３９０で生じる待機時間が反復ごとに増加する。
【0134】
真空ポンプ１０、１１１の制御装置は、付加的に、再安定化試行の反復的な実行の制御において使用される２つのカウンタを有する。第１のカウンタは、２つの再安定化試行の間の待機時間３９０を確定し、他方、第２のカウンタは、トラブル事象（図８のステップ３１０）の検出後の再安定化試行の回数を反映する数値を得る。真空ポンプ１０、１１１の通常運転時に、つまりトラブル事象が発生しない限り、第１のカウンタ及び第２のカウンタは、まずは０で初期化される。
【0135】
第１のカウンタに、第１のポンプ固有値が割り当てられている。各再安定化試行の開始時に、第１のポンプ固有値に第２のカウンタの現在値が乗算され、第１のカウンタに割り当てられる。第２のカウンタは、再安定化試行の回数を反映するので、これにより、後で詳説するように、再安定化試行の間の期間又は遅延が漸次延長される。
【0136】
第１のポンプ固有値は、例えば１０から９９の範囲にあり、本数値例では１０である。したがって、本例では、再安定化試行の間の待機時間は、第２の再安定化試行以降、１０の倍数だけ漸次延長される。
【0137】
増加後に、第１のカウンタは、毎秒１ずつ減少され、原則的に、第１のカウンタが０に等しいときにのみ再安定化試行が行われる。これにより、第１のカウンタは、再安定化試行の間の遅延又は待機時間３９０を制御する。
【0138】
３１０（図８参照）においてトラブル事象が検出されると、直ちに、制御装置は、それぞれの短い期間の後で、例えば毎秒、再安定化試行を実行しようとする。しかし、その都度の再安定化試行は、第１のカウンタが０に等しいときにのみ実行されるので、その都度の再安定化試行は、第１のカウンタによって遅延できる。
【0139】
第２のカウンタは、０で初期化されていて、第１のカウンタに、第１のポンプ固有値と第２のカウンタの値との積が割り当てられるので、第１のカウンタは、第１の再安定化試行の後でなお０に等しい。したがって、第１の再安定化試行の直後に第２の再安定化試行を行える。
【0140】
これに続いて、第２のカウンタは、第２のポンプ固有値で増加され、この値は、例えば１から９の範囲にあり、本数値例では１である。したがって、本例では、第２のカウンタは、トラブル事象後に再安定化試行をカウントし、したがって、第１の再安定化試行後では１に等しい。
【0141】
第１の再安定化試行が成功すると、真空ポンプ１０、１１１は、通常運転に移行し、その際、第１のカウンタ及び第２のカウンタは、再び０にセットされる。しかし、第１の再安定化試行が失敗すると、１秒後に第２の再安定化試行が行われる。というのも、第１のカウンタが、依然として０に等しいからである。第２の再安定化試行の開始時に、本例では、まず第１のカウンタに値１０が割り当てられ、つまり第２のカウンタの現在値１に第１のポンプ固有値１０が乗算され、続いて、第２のカウンタが２に増加される。
【0142】
第２の再安定化試行が成功すると、真空ポンプは、再び通常運転に移行し、一方、第１のカウンタ及び第２のカウンタは、再び０にセットされる。しかし、第２の再安定化試行が失敗すると、第３の安定化試行までの待機時間は、１０秒である。というのも、第１のカウンタの値１０が毎秒１ずつ減少され、第１のカウンタが再び０に等しいとき、ようやく次の再安定化試行が行われるからである。
【0143】
トラブル事象が１０秒後に依然として継続するとき、第３の再安定化試行が行われ、その際、第１のカウンタに、値２０が割り当てられ、第２のカウンタは、第３の再安定化試行が失敗したときには値３を得る。その他の場合には、両方のカウンタは、再び０に等しい。
【0144】
第３の再安定化試行が失敗した後では、第１のカウンタが０に等しく、更なる再安定化試行を行えるまで２０秒かかる。したがって、２つの更なる再安定化試行の間の待機時間３９０は、再安定化試行が失敗するごとに、第１のポンプ固有値に対応する数の秒数だけ延長される。換言すると、新たな再安定化試行は、再安定化試行が失敗するごとに「魅力がなくなる」。
【0145】
前述した複数の再安定化試行を反復して実行するとき、真空ポンプ１０、１１１についての運転設定値の特定のセット３３０（図８参照）が用いられる。セット３３０には、例えば運転設定値「真空ポンプの運転を維持する」及び「再安定化試行を漸次遅らせる」が含まれる。これに対応して、再安定化試行は、ロータ１２、１４９の完全停止動作をまずは阻止するために、反復的に実行され、しかも、次の再安定化試行までの待機時間は、再安定化試行が失敗するごとに長くなる。
【0146】
１つ又は複数の静的な運転設定値、例えば「安全軸受動作をできるだけ長く回避する、安全軸受動作の期間をできるだけ短く維持する」に対して代替的に又は付加的に、運転設定値のセット３３０は、動的に適合可能で動作状態に反応する複数の運転設定値又は規則のセットを含んでよい。これらの運転設定値は、予め固定に設定されてよく、真空ポンプ１０、１１１の運転状態又はユーザ設定値による優先順位に応じて変更してよい。さらに、運転設定値は、適応アルゴリズム又は自己学習アルゴリズムによって実行及び適合できる。
【0147】
安全軸受動作の開始時には、真空ポンプ１０、１１１の制御装置又は能動型の磁気軸受部の制御について、トラブル事象の保持及び経過が不明である。しかし、どの摩耗増加量３１５－２が、ロータ１２、１４９の完全停止動作の最悪の場合に生じるか知られている。さらに、前述したように、再安定化試行によってそれぞれ付加的に生じる摩耗増加量３１５－３を推定できる。安全軸受動作を引き起こしたトラブルの種類及び重大度も、センサデータに基づいて知ることができる。
【0148】
例えばユーザの設定値として、運転設定値のセット３３０には、さらに、真空ポンプ１０、１１１の通気、ひいては迅速な外部の制動が可能であるか、又は設備電圧供給部へのエネルギフィードバックが可能であるか、ひいてはロータ１２、１４９の発電制動が組み込まれた負荷抵抗なしで又は負荷抵抗を介して行えるかも含まれる。運転設定値のセット３３０の一部は、さらに、真空ポンプ１０、１１１がその中に位置する真空設備の性質によって、又は直接にユーザによって設定されてよい。例えば相反する設定値「真空ポンプの運転を必ず維持する」又は「安全軸受摩耗を最小限に抑える」が含まれてよく、これらの設置値は、ユーザによって及び／又は真空設備又は真空ポンプ１０、１１１の現在の運転状態に応じて優先付けられる。
【0149】
運転設定値「真空ポンプの運転を必ず維持する」については、通常のように安全軸受動作で一般的にロータ１２、１４９の駆動を停止させるのではなく、例えばプロセスバッチの中断、及びこれにより生じるその後のコストを回避するために、ロータを必要な限りできるだけ長く運転回転数で維持することが合理的であり得る。さらに、設備制御部は、場合により予備真空ポンプを運転回転数にする、及び／又は予備真空ポンプの弁スライダを真空設備へ向けて開き、これと同時に該当する真空ポンプを遮断するための時間を必要とし、これにより、真空システム内で安定維持される真空圧が保証される。トラブル事象が持続するとき、運転設定値「真空ポンプの動作を必ず維持する」は、特定の期間の後ではあまり重要でなくなり、別の運転設定値、例えば「設備及び真空ポンプをできるだけ迅速に停止させる」が、より高い優先度を有する。
【0150】
運転設定値「真空ポンプをできるだけ迅速に停止させる」は、再安定化が行われないことを前提としている。その代わり、安全軸受動作と、これによりロータ１２、１４９から取出し可能な回転エネルギは、安全軸受摩耗を犠牲にして、ロータ１２、１４９における制動効果を最大化し、真空ポンプ１０、１１１の停止を可能な限り短時間で行う可能性をなす。
【0151】
極端な例をなす前述の運転設定値の他に、複数の別の運転設定値、例えば「絶対に可能な限り迅速に再安定化する」又は「安全軸受摩耗を最小限に抑えながらロータ回転数の少なくとも半分を維持する」が可能である。しかし、特別な周辺条件が存在しないとき、通常、運転設定値のセット３３０について「最適化された標準状態」が設定され、その主要目標は、僅かな安全軸受摩耗である。以下、そのような運転設定値のセット３３０の詳細を記載する。
【0152】
トラブル事象が生じると、まず、トラブル事象が継続しているか又は収束しているかチェックされる。トラブル事象をもはや認識できないとき、再安定化試行が行われる。その際、再安定化試行の摩耗増加量３１５－３が、潜在的な完全停止動作の摩耗増加量３１５－２よりも小さくなければならないという規則が適用される。ロータ１２、１４９の回転数が既に極めて低いとき、例えば真空システムがスイッチオフされ、誤って真空ポンプ１０、１１１が停止する前に既に動かされる間は、ロータ１２、１４９の完全停止動作は、安全軸受摩耗に関してより好ましい。これに対して、再安定化試行は、極めて低い回転数では、安全軸受動作を伴う更なるトラブル事象を再び招くおそれがあり、これは、更なる摩耗増加量３１５－１、３１５－２、３１５－３を生成する。
【0153】
再安定化が成功しなかったとき、以前の試行から経過した時間が少ないほど、次の試行も失敗する確率が高くなる。というのも、例えばトラブル事象がまだ収束していない、又はロータ１２、１４９が真空ポンプ１０、１１１の不都合な設置姿勢で過度に多くの回転エネルギを有し、したがって、能動型の磁気軸受部の既存の手段による安定化が実行できないからである。両方のケースで、トラブル事象の終了を待つ、又は回転数又は回転エネルギの減少を待つのが好ましい。
【0154】
トラブル終了は、例えば前述したセンサを用いて能動的に検出される。さらに、例えば所定の値又は運転回転数の一部として特定される値の分だけ、回転数、ひいては回転エネルギの減少を待ってよい。さらに、再安定化試行中の待機時間３９０を設定できる、又は運転回転数に依存して特定できる。前述の事象の１つ又は組合せが、新たに再安定化試行を惹起し、これは、今度は、この時点で予期される摩耗増加量３１５－３が、ロータ１２、１４９の残りの停止動作についての摩耗増加量３１５－２より小さいときにのみ行える。代替的に、再安定化試行は、真空設備の運転状況によって又はユーザによって相応の要求が行われると、直ちに惹起される。
【符号の説明】
【0155】
１０ 真空ポンプ
１２ ロータ
１４ ターボロータディスク
１６ モータ
１８ ロータ軸線
２０ 第１のラジアル軸受
２２ スラスト軸受
２４ 第２のラジアル軸受
２６ 第１のラジアルセンサアセンブリ
２８ 第２のラジアルセンサアセンブリ
３０ 構成部材
３２ モータ室
３４ ラジアルセンサアセンブリ
３６ ボード
３８ コイル
１１１ ターボ分子ポンプ
１１３ 吸気口フランジ
１１５ ポンプ吸気口
１１７ ポンプ排気口
１１９ ハウジング
１２１ 下部分
１２３ エレクトロニクスハウジング
１２５ 電動モータ
１２７ アクセサリ接続部
１２９ データインタフェース
１３１ 電流供給接続部
１３３ 通気用吸気口
１３５ シールガス接続部
１３７ モータ室
１３９ 冷却剤接続部
１４１ 下面
１４３ ねじ
１４５ 軸受カバー
１４７ 固定孔
１４８ 冷却剤管路
１４９ ロータ
１５１ 回転軸線
１５３ ロータシャフト
１５５ ロータディスク
１５７ ステータディスク
１５９ スペーサリング
１６１ ロータハブ
１６３ ホルベックロータスリーブ
１６５ ホルベックロータスリーブ
１６７ ホルベックステータスリーブ
１６９ ホルベックステータスリーブ
１７１ ホルベック間隙
１７３ ホルベック間隙
１７５ ホルベック間隙
１７９ 接続チャネル
１８１ 転がり軸受
１８３ 永久磁石式の磁気軸受
１８５ スプラッシュナット
１８７ ディスク
１８９ インサート
１９１ ロータ側の軸受半部
１９３ ステータ側の軸受半部
１９５ リング磁石
１９７ リング磁石
１９９ 軸受間隙
２０１ 支持部分
２０３ 支持部分
２０５ 半径方向の支柱
２０７ カバー要素
２０９ 支持リング
２１１ 固定リング
２１３ 皿ばね
２１５ 非常用軸受又は安全軸受
２１７ モータステータ
２１９ 中間室
２２１ 壁部
２２３ ラビリンスシール
３００ 真空ポンプを運転する方法
３１０ 検出されたトラブル事象
３１５－１ 推定された摩耗増加量
３１５－２ 初期化された摩耗増加量
３１５－３ 初期化された摩耗増加量
３２０ メモリ
３２５ 安全軸受の総摩耗についての変数
３３０ 真空ポンプについての運転設定値のセット
３４０ 総摩耗についての変数と運転設定値のセットとの間の仲介
３５０ ロータの安定化？
３６０ 真空ポンプシャットダウン
３７０ 安定化成功？
３８０ 真空ポンプの通常運転
３９０ 待機時間
３９５ 矢印
１２ ロータ
１４ ターボロータディスク
１６ モータ
１８ ロータ軸線
２０ 第１のラジアル軸受
２２ スラスト軸受
２４ 第２のラジアル軸受
２６ 第１のラジアルセンサアセンブリ
２８ 第２のラジアルセンサアセンブリ
３０ 構成部材
３２ モータ室
３４ ラジアルセンサアセンブリ
３６ ボード
３８ コイル
１１１ ターボ分子ポンプ
１１３ 吸気口フランジ
１１５ ポンプ吸気口
１１７ ポンプ排気口
１１９ ハウジング
１２１ 下部分
１２３ エレクトロニクスハウジング
１２５ 電動モータ
１２７ アクセサリ接続部
１２９ データインタフェース
１３１ 電流供給接続部
１３３ 通気用吸気口
１３５ シールガス接続部
１３７ モータ室
１３９ 冷却剤接続部
１４１ 下面
１４３ ねじ
１４５ 軸受カバー
１４７ 固定孔
１４８ 冷却剤管路
１４９ ロータ
１５１ 回転軸線
１５３ ロータシャフト
１５５ ロータディスク
１５７ ステータディスク
１５９ スペーサリング
１６１ ロータハブ
１６３ ホルベックロータスリーブ
１６５ ホルベックロータスリーブ
１６７ ホルベックステータスリーブ
１６９ ホルベックステータスリーブ
１７１ ホルベック間隙
１７３ ホルベック間隙
１７５ ホルベック間隙
１７９ 接続チャネル
１８１ 転がり軸受
１８３ 永久磁石式の磁気軸受
１８５ スプラッシュナット
１８７ ディスク
１８９ インサート
１９１ ロータ側の軸受半部
１９３ ステータ側の軸受半部
１９５ リング磁石
１９７ リング磁石
１９９ 軸受間隙
２０１ 支持部分
２０３ 支持部分
２０５ 半径方向の支柱
２０７ カバー要素
２０９ 支持リング
２１１ 固定リング
２１３ 皿ばね
２１５ 非常用軸受又は安全軸受
２１７ モータステータ
２１９ 中間室
２２１ 壁部
２２３ ラビリンスシール
３００ 真空ポンプを運転する方法
３１０ 検出されたトラブル事象
３１５－１ 推定された摩耗増加量
３１５－２ 初期化された摩耗増加量
３１５－３ 初期化された摩耗増加量
３２０ メモリ
３２５ 安全軸受の総摩耗についての変数
３３０ 真空ポンプについての運転設定値のセット
３４０ 総摩耗についての変数と運転設定値のセットとの間の仲介
３５０ ロータの安定化？
３６０ 真空ポンプシャットダウン
３７０ 安定化成功？
３８０ 真空ポンプの通常運転
３９０ 待機時間
３９５ 矢印
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【外国語明細書】