Brevet FR2002167A1 — publié le 19691017

On a déjà réalisé artérieurement des enceintes à vide qui utilisent des raccords pou appareillage à vide de type standard pour établir une cmmunication entre une chambre qu'on désire vider et une pompe à vide. Be tels raccords standards comprennent des T, des coudes, des Y, des croisillons et des combinaisons de ces ivers éléments. Lorsque ces raccords standards sont utilises dans un ensemble à vide exigeant des débits de passage rela iiçament élevés, par exemple de l'ordre de plusieurs milliers de litres par secorde, il est nécessaire de leur doner des dimensions relativement grandes , par exemple, un diamètre de 20 cm ou même plus. Mes raccords standards relativement grands sont très coûteux, volumineux et lourds. Dans la technique des pressions re fluide élevées, c'est-àdire des pressions de ltorare de plusieurs dizaines ou même de quelques centaines de kg/cm2, il est connu, d'arts le brevet des tats-Unis d'^mérique N 3.186.431 qu'un certain nombre de tubes à haute-pression peuvent être reliés entre eux au moyen d'un collecteur sphérique pour réduire le poids et la complexité de la construction du collecteur. Dans ce cas, le collecteur sphérique était construit en assemblant deux éléments hémisphériques en tôle suivant leurs tranches annulaires planes. Des trous circulai *-s étaient pratiqués dans le collecteur sphérique et les tubes entaient soudés aux bords extérieurs des ouvertures de la sphère. Alors que le collecteur sphérique offre certains avantages par rapport à l'utilisation de raccords de tubes standards, la sphère, avec ses tubes de raccordement, présente certains inconvénients en ce sens que les tubes représentent une utilisatioron optimale d'un matériau pour former une enveloppe à vide; en outre ces tubes, dès qu'ils atteignent une longueur appréciable, tendent à restreindre le passage du gaz à travers eux. L'invention vise principalement à créer un raccord pour appareillage à vide perfectionné et des ensembles à vide utilisant ce type de raccord. Suivant une caractéristicue de l'invention, il est prévu, dans un raccord pour appareillage à vide, des premier et second éléments hémisphériques en tôle disposés de façon que leurs tranches annulaires soient tournées dans des sens opposés, chaque hémisphère présentant une ouverture circulaire. Les ouvertures circulaires sont alignées et il est prévu une liaison étanche au vide reliant entre elles les parois des ouvertures alignées de ma nière à établir un passage de vide entre les hémisphères. La longueur axiale du passage faisant communiquer les hémisphères est choisis inférieure au diamètre des ouvertures de sorte que la conduction des gaz à travers le passage entre les hémisphères n' est pas limitée ce façon appréciable. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'un des hémisphères est assemblé avec un troisième hémisphère, celui-ci étant scellé par sa tranche annulaire sur la tranche annulaire du premier hémisphère de manière à former un agencement de forme gé- nérale sphérique assemblé avec le premier hémisphère. Suivant une- autre- caractéristique de l'invetion, une vanne à papillon est disposée dans le passage de communication entre les ouvertures alignées des premier et second hémisphères pour commander le débit de gaz à travers le raccord. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'agencement de forme générale sphérique contient une vanne à papillon disposé diamétralement et transversalement à l'intérieur de la sphère et sensiblement en regard du joint entre les second et troisième hémisphères pour commander ltécoulement de gaz à travers le raccord composite. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu, en combinaison, une chambre qu'on désire vider et une pompe à vide permettant de procéder à cette évacuation, le raccord pour appareillage à vide étant- branché entre la pompe à vide et la chambre pour établir une liaison de conduite de gaz entre elles. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné umquement à titre d'exemple : la Fig. i est une vue en élévation latérale, en partie sous forme de schéma symbolique, représentant un ensemble à vide présentant les caractéristiques de l'invention; la Fig. 2A est une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie de l'agencement de la Fig. 1, délimitée par la ligne 2-2, la Fig.2B est une vue analogue à celle de la Fig. 2a, représentant une variante de 'l'invention; la Fig.3 est une vue en élévation latérale d'un autre ensemble à vide présentant les caractéristiques de-l'invetion; la Fig. 4 est une vue en coupe transversale à plus grande échelle d'une partie de l'agencement oe la Fig.3 délimitée par la ligne 4-4; les Fig. 5 et 6 sont des vues en élévation latérale de va sentes d'ensembles à vide présentant les caractéristiques de invention Gn va tout d'abord examiner la Fig. 1 sur laquelle est représenté un ensemble à -ide 1 suivant D'invention L9ensembole à vide 7 comprend une cinoche 2 renversée sur une plaque Le base annulaire 3 à laquelle est scellé par sa tranche annulaire un fond hémisphérique en tôle 4. Une pompe à vide mécanique 5 est reliée à la base du fond 4 au moyen d'une tubulure d'évacuation 6 et d'une vanne de commande 7. Une pompe à diffusion 8 est reliée au fond hémisphérique 4 par l'intermédiaire d'un filtre cryogénique sphérique creux 9 et d'une sphère creuse de raccordement 11. La pompe mécanique 5 est branchée de manière à créer une dépression dans la pompe de e fusion 8 par l'intermédiaire dune tubulure d'évacuation 13 et dune vanne de commande 14. Les sphères 9 et 11 établissent une liaison pour les gaz étanche au vide pousse', entre le fond 4 et la pompe 8. La sphère 11 comprend un premier élement hémisphérique 15 en tôle dans lequel est pratiquée une ouverture circulaire 16 (Fig. 2A). Le fond hémisphérique 4 présente également une ouverture circulaire 17 ayant de préférence un diamètre intérieur égal au diamètre de 1' ouverture circulaire 16. Les ouvertures 16 et 17 sont alignées et les hémisphères 4 et 15 sont assemblée au moyen d'un joint soudé circulaire 18 formé sur les parois alignées des ouvertures circulaires 16 et 17. On va maintenant examiner la Fig. 2B sur laquelle est repré- sentée une variante de construction permettant d'assembler de fa çôn hermétique les hémisphères 4-et 15. Dans cette variante, les ouvertures 16 et 17 sont alignées et un col'ier métallique 19 est disposé de manière à entourer les ouvertures 16 et 17 entre les hémisphères 4 et 15. Les bords des ouvertures 16 et 17 sont soudés au bord intérieur du collier 19 pour établir une liaison hermétique reliant entre eux les deux hémisphères 4 et 15. Dans certains modes de réalisation, il est désirable de pouvoir limiter ou interrompre la communication entre l'un des hémisphères, 4, et l'autre, 15. Dans ce cas, une vanne a papillon 21 est non tée dans le collier 19. La vanne à papillon 21 comprend un disque circulaire 22 m-uni d'un joint torique périphérique élastique 23 retenu à l'intérieur d'une rainure périphérique dudit disque. Le disque de la vanne à papillon est monté de manière à pouvoir osciller sur un aze 24 traversant diamétralement le collier 19. Des Joints toriques convenables, non représentés, sont prévus pour rendre étanche l'axe 24 de la vanne à papillon par rapport au collier 19 L'extrémité extérieure de l'axe 24 porte un bouton ou une manette non représenté, permettant de régler la position du disque 22 de la vanne à papillon pour commander le débit de transfert du gaz de l'un des hémisphères à l'hémisphère adjacent à travers l'alésage du collier 19. On va examiner- à nouveau la Fig. 1 où l'on peut voir que la sphère Il comprend un second élément hémisphèrique 25 disposé en regard de l'autre élément hémisphérique 15. Les d-4ux éléments hémisphériques sont assemblés d'une manière étanche au vide par leurs tranches annulaires accolées. A titre de variante, au d t incorporer la vanne à papillon 21 au collier 19 entre le fonde 4 et l'hémisphère 15, cette vanne peut être montée dans le joint entre les hémisphères 15 et 25. Dans ce cas, les tranches annu- laires des parties hémisphériques 15 et 25 sont scellées au collier 19 qui contient la vanne 21, par exemple par soudage ou l'aide de joints toriques convenables, non représentés. Un joint torique convenable permettant de sceller entre eux les hémisphères 15 et 25 est représenté sur la Fig. 4 ou l'on peut voir en 26 un élement annulaire en forme de jante soudé suit le bord extérieur de la partie hémisphérique 25 par un joint desoudure phériphérique 27. L'élément annulaire 26 présente une gorge périphérique 28 destinée à contenir un joint torique élas-. tique 29. Le joint torique 29 est comprimé en contact étanche avec la surface intérieure de la partie marginale de l'autre hémisphère 15 de manière à former un joint étanche au vide entre l'hémisphère 15 et l'anneau 26. L'anneau 26 peut présenter un alésage cylindrique lisse comme le collier 19 et peut contenir la vanne à papillon 21 d'une manière analogue à celle représentée sur la Fig. 2B. Le raccord sphérique 11 est assemblé avec le raccord sphérique 9 de la me maniera que le fond hémisphérique 4 est assemblé avec le raccord sphérique 111. Le raccord sphérique 9 com- prend des première et seconde parties hémsphériques 31 et 32 scellées dans leurs parties marginales conjuguées, au moyen d'un joint @@@ique convenable d'un type qui peut être analogue à celui qui est représenté sur la Fig. 4. Le raccord sphérique 9 contient un filtre cryogénique, non représenté, pour empêcher le reflux d'huile à partir de la pompe à diffusion d'huile 8 dans la cloche 2 par l'intermédiaire des raccords 9 et 11 et du fond 4. Le raccord sphérique 9 est relié à la pompe à diffusion de huile 8 par l'intermédiaire d'un tube cylindrique 33 soudé au bord intérieur d'une ouverture circulaire pratiquée dans la partie hémisphérique inférieure 31. L'extrémité du tube 33 est munie d'une collerette annulaire 34 boulonnée sur une collerette 35 correspondante prévue à l'embouchure de la pompe à diffusion d'huile 8. On va maintenant se référer à la Fig. 3 qui représente une variante d'ensemble à vide présentant les caractéristiques de 1' invention. T'agencement de la Fig. 3 est analogue à celui de la Fig. 1, mais le fond 4 ce la Fig. 1 est remplacé par un fond 36 en tôle, en forme de cylindre droit, qui est relié à un hémisphère intermédiaire 25 comme représenté de façon plus détaillée sur la Fig. 4. L'extrémité du tube 37 présente une rainure périphérique de retenue 38 contenant un joint torique élastique 39 appliqué en contact étanche contre la surface interne de ltélé- ment annulaire 26 de manière à établir un joint hermétique antre le tube 37 et l'hémisphère intermédiaire 25. La tubulure d'évacuation 6 est branchée sur l'hémisphère intermédaire 25 et une vanne à papillon 21, telle que celle de la Fig. 2B, est montée dans le collier 19 entre l'hémisphère intermédiaire 25 et la partie hémisphèrique 31 du filtre cryogénique 9. Sur la Fig. 5 est représentée une autre variante d'ensemble à vide présentant les caractéristiques de l'invention. Cet ensemble à vide est sensiblement identique Enfin, on va maintenant examiner la Fig. 6 qui représente encore une autre variante d'un ensemble à vide suivant l'invention. L'ensemble de la r-ig. 6 est analogue à celui qui a été précédemment décrit en se référant à la Fig. 1, mais il comprend deux cloches 2 avec des plaques de base respectives 3 et des fonds respectifs 4, tous deux reliés à un raccord sphérique il par l'intermédiaire de colliers respectifs 19 contenant chacun une vanne à papillon 21, de la manie décrite ci-dessus à propos de la Pig. 2B. La pompe à vide à diffusion 8 est branchée sur 1' hémisphère inférieur 25 du raccord sphérique 11. Un avantage de l'ensemble de la Fig. 6 réside er ce qu'une seule pompe et un seul raccord sphérique Il peuvent être utilisés pour faire fonctionner deux cloches. Ces cloches peuvent être vidées séparément jusqu'à obtention d'un vide poussé grâce à la préserve des vannes à papillon de commande 21 incorporées aux colliers 19. bans des éléments de raccordement hémisphériques du type suivant l'invention, tels que les éléments 4, 15, 25 et 31, la tôle est généralement de l'acier inoxydable 304 à très faible dégazage, facile à souder. La tôle a généralement une épaisseur comprise entre 1 mm et 1,5 mm. L'avantage d'utiliser les éléments de raccordement hémisphériques dans un ensemble à vide, par rapport à l'utilisation classique de T, coudes, croisillons ou analogues, réside en ce que les parois des éléments hémisphériques peuvent être beaucoup plus minces que l'épaisseur correspondante des parois utilisées pour les raccords de tubes standards. Les dimensions des sections de passage des gaz dans des ensembles à vide poussé de ce type sont généralement comprises dans une gamme dont la limite inférieure est de l'ordre de 125 met des raccords standards ayant ces dimensions sont très coûteux. En outre, les raccords standards exigent des structures de brides relativement lourdes pour leur assemblage et ces brides sont également coûteuses, volumineuses et pesantes. Lorsqu'on utilise les hémisphères suivant 1' invention, ceux-ci peuvent être aisément soudés entre eux sans qu'il soit nécessaire de prévoir une bride spéciale. En outre, les éléments hémisphériques permettent de réaliser un raccord pour appareillage à vide assurant,à longueur égale, une plus grande conduction des gaz que les raccords de tubes standards. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisetion décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes sans s'écarter pour autant de son cadre ou de son esprit. Revendications 1 - Raccord pour appareillage à vide permettant d'établir un passage entre deux dispositifs reliés entre eux, comportant des moyens formant des premier et second éléments en tôle ce for ae générale hémisphérique, une ouverture circulaire étant découpée dans chacun de ces éléments hémisphériques, ledit raccord étant caractérisé en ce que lesdits hémisphères sont disposés de façor/que leurs tranches annulaires soient tournées dans des sens opposes et de façon que lesdites ouvertures soient alignées, des moyens qui forment une liaison étanche au vide reliant entre elles les parois desdites ouvertures alignées de manière à établir un passage de vide entre les premier et second hémisphères à travers lesdites ouvertures, et la liaison précitée entre celles-ci ayant une longueur axiale inférieure à leur diamètre. 2 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu1il comprend un troisième élément en t8le de forme générale hé wisphérique, ce troisième elément hémisphérique étant disposé en opposition avec le second, mais de façon que leurs tranches annulaires soient tournées l'une vers l'autre, et des moyens formant un joint étanche au vide entre les tranches annulaires desdits second et troisième hémisphères, le tout formant un ensemble de forme générale sphérique assemblé avec le premier hémisphère. 3 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens formant vanne i papillon disposée dans le passage de communication entre les ouvertures alignées des premier et second hémisphères pour commander le transfert de gàz entre ceux-ci. 4 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second hémisphères ont des rayons de courbure notablement différents. 5 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième élément de forme générale hémisphérique, ce troisième élément hémisphérique étant pourvu d'une ouverture circulaire et étant disposé de façon que sa tranche annulaire soit tourné dans un sens s'éloignant de la tranche annulaire analogue du second hémisphère, et celui-ci présentant une seconde ouverture alignée avec celle du troisime hémisphère des moyens formant une liaison étanche au vide reliant entre elles les parois des ouvertures alignées des second et troisième hémisphères pour établir un passege travers lesdites ouvertures alignées, et ladite liaison entre les ouvertures alignées des second et troisième hémisphères ayant une longueur axiale inférieure au diamètre desdites.ouvertures. 6 - Raccord suivant la revendication 2, comprenant des mo yeros formant vanne à papillon, disposée diamétralement et trans versalement à i-intérieur de l'ensemble de forme générale sphérique précitée au niveau du joint entre les second et troisième hémisphèresa pour corander le débit de passage de gaz à travers le raccord composite étanche vide. 7 - Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison etanche au vide reliant entre elles les parois des ouvertures alignées comprend un joint soudé entre les parois des ouvertures alignées des premier et second hémisphères. 8 - Appareil à vide comprenant, en combinaison, des moyens formant une chambre destinée à être vidée, et des moye-ns formant une pompe à vide pour assurer l'évacuation de cette chambre, cet appareil étant caractérisé eice qu'il comprend un raccord. suivant la revendication 2, comportant les premier, second et troisième hémisphères, monté entre la pompe à vide et ladite chambre