Brevet FR2285530A1 — publié le 19760416

La présente invention a pour objet une pompe de sublimation à trappe, laquelle - en cooperation avec une pompe à vide préliminaire - permet d'obtenir un vide de l'ordre de 10 torrs ou plus. La pompe de sublimation aux zéolithes, connue d'après la description du brevet polonais nO 78429, se compose d'un réservoir métallique de la pompe de sublimation, logé à l'intérieur d'un réservoir de pompe aux zéolithes, I'espace entre les parois des réservoirs de ces pompes formant une enceinte remplie de ti- quide de refroidissement. Le réservoir de la pompe de sublimation est muni à sa par tie supérieure d'une bride, permettant le raccordement de cette pompe au système de pompage et - en outre - cette bride sert aussi au raccordement du réservoir de la pompe aux zéolithes à l'aide d'un conduit, dans lequel est située une soupape isolant la pompe aux zéolithes du système de pompage. Dans une autre version de cette pompe, l'enveloppe extérieure du réservoir de la pompe aux zéolithes, est munie d'un conduit, destiné au raccordement de la pompe à vide préliminaire - d'ordinaire une pompe rotative - et à la sortie de ce conduit, à l'intérieur de l'enveloppe, se trouve un volet en forme de demi anneau, qui oriente l'écoulement des gaz et des vapeurs. Les pompes de ce genre fonctionnent convenablement, mais lorsque le réservoir de la pompe aux zéolithes est raccordé à la bride de la pompe de sublimation les couches supérieures des zéolithes ne sont pas exploitées à plein. En outre, le zéolithe dans la pompe aux zéolithes, doit être régénéré après quelques cycles de travail, ce qui peut être réalisé par un traitement thermique du zéolithes dans un four à vide après avoir extrait le zéolithe de la pompe.Afin d'éviter le démontage- de la pompe et l'extraction du zéolithe dans cette version de la pompe, on emploie pour le traitement thermique de ce dernier, un four supplémentaire, monté sur l'enveloppe extérieurede la pompe; lorsque la soupape reliée à la bride de la pompe de sublimation est fermée, le fcuechauffe lezéolithe à travers les parois métalliques de la pompe, faisant libérer la vapeur d'eau et ensuite les hydrocarbures lourds, qui sont évacués à l'extérieur à l'aide de la pompe rotative. Etant donné l'encrassement fréquent du zéolithe, la régénération à l'aide de l'élément de chauffe appliqué de l'extérieur sur la pompe doit être exécutée après quelques cycles de travail de la pompe, ce qui eu égard au travail continu du système de pompage est fastidieux et demande des arrês prolongés du travail de la pompe. Le but de l'invention est d'éliminer ces inconvénients et de mieux utiliser le matériau absorbant, qui peut être constitué non seulement par les zéolithes, mais par n'importe quelle substance ayant des propriétés de sorption, d'ordinaire à structure spongieuse, par exemple le charbon activé ou un autre corps introduit dans le réservoir remplit ce rôle, tels que des copeaux ou de la ouate métallique, ou bien un autre matériau. L'essentiel de l'invention est la pompe de sublimation à trappe, composée d'une part diun réservoir métallique de pompe de sublimation, le réservoir étant muni à sa partie inférieure d'un dispositif de fixation d'un élément de chauffe de l'appareil de sublimation, tandis que à la partie supérieure, il comporte une bride adaptée au raccordement de cette pompe au système de pompage et d'autre part, d'un réservoir métallique de pompe à trappe, rempli de la substance sorbante, muni à l'extérieur d'un raccord pour raccorder la pompe à vide préliminaire et, à l'intérieur, de diaphragmes pour orienter l'écoulement des gaz et des vapeurs; le réservoir de la pompe de sublimation est logé à l'intérieur du réservoir de la pompe à trappe de façon que l'espace compris entre les parois de ces réservoirs forme une enceinte fermée vers le bas, remplie de copeaux métalliques disposés de façon lache, et ayant une bonne conductibilité thermique (par exemple en cuivre ou en aluminium), le réservoir de la pompe à trappe étant raccordé à la partie inférieure de la pompe de sublimation par un conduit, comportant un soufflet ainsi qu'une soupape d'arrêt, isolant la pompe à trappe de la pompe de sublimation. En outre, la partie inférieure du réservoir de la pompe de sublimation est munie d'une bride, adaptée au raccordement d'un vacuomètre. L'enceinte formée entre le réservoir de la pompe de sublimation et le réservoir de la pompe à trappe, remplie de copeaux métalliques, est destinée en principe à l'introduction du liquide de refroidissement et peut être ouverte afin de permettre l'évaporation du liquide de frefroidissement, par exemple de l'air liquide; elle peut aussi être fermée et munie de tubulures ou adaptée de toute autre manière à mettre en circuit le liquide de refroidissement. Les copeaux métalliquesqui ont une bonne conductibilité thermique, placés dans l'enceinte à liquide de refroidissement, après l'évacuation ou l'évaporation du liquide de refroidissement, permettent de chauffer le matériau sorbant dans le réservoir de la pompe à trappe à l'aide de l'élément de chauffe de la pompe de sublimation, facilitant ainsi considérablement le processus de régénération du matériau sorbant. Un autre avantage de ce système est le raccordement du réservoir de la pompe à trappe à la partie inférieure du réservoir de la pompe de sublimation, permettant de réaliser l'écoulement successif des gaz et des vapeurs de l'espace vidé par les deux pompes, leur capacité de sorption étant entièrement utilisée. Le vacuomètre, relié au réservoir de la pompe de sublimation, rend possible l'évaluation du vide et revêt une importance particulière pour le travail correct de la pompe. Le soufflet situé dans le conduit reliant la pompe de sublimation à la pompe à trappe facilite le raccordement étanche au vide de ce conduit aux deux pompes. La construction de la pompe selon l'invention est clairement explicitée, par le dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente schématiquement - en coupe - la pompe selon l'invention avec l'enceinte à liquide de refroidissement ouverte, et - la figure 2 représente - en coupe - une pompe de même type avec l'enceinte à liquide de refroidissement, adaptée au raccordement au circuit du liquide de refroi dissement. La pompe, représentée sur la figure 1 se compose d'un réservoir cylindrique en métal de la pompe de sublimation, dans lequel se trouve l'élément de chauffe 2 - relié de la façon étanche au vide à la partie inférieure du réservoir 1 monté dans le logement isolé 3. L'élément de chauffe 2 peut être revêtu d'un matériau actif, tel que le titane, ou peut rechauffer un appareil de sublimation séparé, non représenté sur le dessin, contenant un matériau actif. Le réservoir 1 est fermé par un couvercle étanche 4, muni d'un raccord tubulaire 5, terminé par la bride 6, et adapté au raccordement étanche avec le système de pompage. Le réservoir 1 est entouré par le réservoir métallique fermé 7 de la pompe à trappe, dans lequel se trouve le matériau sorbant par exemple le charbon activé, le zéolithe ou autre, introduit par l'ouverture 8 à fermeture étanche. L'espace entre la paroi extérieure du réservoir 1 et la paroi intérieure du réservoir 7, fermé en bas, forme l'enceinte 9, dans laquelle sont disposés de façon lâche des copeaux métalliques 10. L'enceinte 9 est ouverte à sa partie supérieure vers l'extérieur, elle est adaptée à l'introduction d'un liquide de refroidissement, par exemple de l'air liquide, qui en s'évaporant vers l'atmosphère refroidit les parois des deux réservoirs. La partie supérieure du réservoir 7 comporte un orifice adapté au raccordement étanche d'un conduit 11, muni d'un soufflet 12, dont l'autre extrémité rejoint une soupape d'arrêt 13, reliée par un conduit 14 à la partie inférieure du réservoir 1. Dansla partie inférieure du réservoir 7, à l'opposé de l'orifice servant au raccordement du conduit 11, se trouve un orifice muni d'une bride 15, adaptée au raccordement de la pompe à vide préliminaire, d'ordinaire d'une pompe rotative. A l'intérieur du réservoir 7, se trouvent des diaphragmes 16 qui orientent l'écoulement des gaz et des vapeurs à travers le matériau sorbant. Dans la partie inférieure du réservoir 1 de la pompe de sublimation, se trouve un orifice muni d'une bride 17, adaptée au raccordement d'un vacuomètre. Une autre version de réalisation de la pompe-selon l'invention, représentée sur la figure 2, se compose aussi d'une part, d'un réservoir 1 de pompe de sublimation, comprenant un élément de chauffe 2, fixé de façon étanche au vide sur une soupape 3, le réservoir étant fermé par un couvercle 4 muni d'un raccord tubulaire 5 et d'une bride 6, et d'autre part, d'un réservoir 7 de pompe à trappe, une enceinte fermée 9, étant délimitée entre le réservoir 1 de la pompe de sublimation et le réservoir 7 de la pompe à trappe; l'enceinte 9 est munie à sa partie supérieure de deux tubulures 18, adaptées au raccordement du circuit du liquide de refroidissement; en outre, un conduit 11 est relié à un orifice 19 dans la partie inférieure du réservoir 7 de la pompe à trappe, tandis qu'une bride 20 destinée au raccordement de la pompe à vide préliminaire, est reliée un orifice 21, situé à l'opposé de l'ori- fice 19 à la partie supérieure du réservoir 7 de la pompe à trappe. Le fonctionnement de la pompe ne s'écarte pas, en principe du fonctionnement de la pompe connue du point de vue technique, néanmoins il dépend des exigences concernant l'état du vide, le rapport du volume de l'espace pompé au volume de la pome selon l'invention et d'autres facteurs.Après avoir raccordé la bride 6 de la pompe selon l'invention au système de pompage et après avoir relié la pompe à vide préliminaire à la bride 15 ou 20 de la pompe selon l'invention ainsi que levacuomètre à la bride 17, on met en marche la pompe à vide préliminaire - d'ordinaire unepomperotative - qui fait abaisser la pression dans le système jusqu'à une pression de l'ordre de 10 torrs et on introduit dans l'enceinte 9 le liquide de refroidissement, ce qui, en règle générale, entraîne l'abaissement de la pression jusqu'à une valeur de l'ordre de 10 torrs, ensuite la pompe rotative étant en mouvement, on enclenche l'élément de chauffe 2 du sublimateur et on met en marche la pompe de sublimation, ce qui permet en principe d'atteindre une pression -7 de l'ordre de 10 7 torrs dans le système de pompage. Dans certains cas, après avoir introduit le liquide de refroidissement et obtenu l'abaissement notable de la pression, on isole d'abord la pompe à trappe par la fermeture de la soupape 13 et on met ensuite en marche la pompe de sublimation par l'enclenchement de l'élément de chauffe 2. Il est aussi possible de monter entre la pompe à vide préliminaire et la pompe selon l'invention une soupape d'arrêt. Dans ce cas, après l'introduction du liquide de refroidissement dans l'enceinte 9, on isole la pompe à vide préliminaire et on met en marche la pompe de sublimation la soupape 13 demeurant ouverte, ce qui permet aussi l'obtention, dans l'espace pompé d'un vide de l'ordre de 10 7 torrs, la pompe à trappe coopérant avec la pompe de sublimation. En cas d'encrassement du matériau sor bant dans le réservoir 7, on évacue de l'enceinte 9 le liquide de refroidissement et ensuite - la soupape 13 étant fermée - on enclenche la pompe de sublimation ainsi que la pompe rotative, raccor dée à la bride 15 ou 20. L'enceinte 9 étant remplie de copeaux métalliques doués d'une bonne conductibilité thermique, la chaleur de l'élément de chauffe 2 dans le réservoir 1 est transmise fac;lement au réservoir 7 et le matériau sorbant restitue facilement la vapeur d'eau et les gaz absorbés qui sont éliminés vers l'extérieur à l'aide de la pompe rotative; de cette façon le sorbant est épuré, après quoi il con vient au travail ultérieur dans la pompe. REVENDICATIONS 1. Pompe de sublimation à trappe, composée d'une part d'un réservoir métallique de la pompe de sublimation, équipé à sa partie inférieure d'un dispositif de fixation pour un élémentde chauffe et à la partie supérieure d'une bride adaptée au raccordement à un système de pompage et d'autre part, d'un réservoir métallique de pompe à trappe, rempli d'un matériau sorbant, le réservoir comportant à l'extérieur une bride adaptée au raccordement à la pompe à vide préliminaire et étant muni à l'intérieur de diaphragmes pour orienter l'écoulement des gaz et des vapeurs le réservoir de la pompe de sublimation étant situé à l'intérieur du réservoir de la pompe à trappe de façon à ce que l'espace entre les parois de ces réservoirs forme une enceinte fermée bas, caractérisé e en ce que l'enceinte 9 formée entre les parois du réservoir 1 de la pompe de sublimation et du réservoir 7 de la pompe à trappe, est remplie de copeaux 10 d'un matériau doué d'une bonne conductibilité thermique, disposés de façon loche, tandis que le réservoir 7 de la pompe à trappe est relié à la partie inférieure du réservoir 1 de la pompe de sublimation par un conduit 11, 14, muni d'un soufflet 12 et d'une soupape 13, isolant la pompe à trappe de la pompe de sublimation. 2. Pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que la partie inférieure du réservoir 1 de la pompe de sublimation est munie d'une bride 17 pour le raccordement d'un vacuomètre. 3. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte 9, formée entre le réservoir 1 de la pompe de sublimation et le réservoir 7 de la pompe à trappe est muni de tubulures pour le raccordement au circuit du liquide de refroidissement.