Brevet FR2471498A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne une cryopompe avec des surfaces de pompage et des moyens de régénération des surfaces de pompage. Dans les cryopompes, les surfaces de condensation ou de refroidissement sont refroidies pour la production d'un effet de pom- page aux basses températures. Le refroidissement des surfaces peut provenir d'un refroidissement par bain ou par évaporation. Ces temps derniers, il prédomine une mise en oeuvre de réfrigérateursqui peuvent être constitués d'un ou de deux étages, suivant la température désirée. La source de froid est constituée généralement - indépendamment du type de refroidissement par une tête de refroidissement avec laquelle les surfaces de condensation ont une liaison conduisant bien la cha- leur. Les surfaces de condensation sont couramment garnies d'un pro- duit adborbant (par exemple charbon activé ou zéolite), ce qui aug- mente considérablement la surface disponible. Pendant le fonctionnement de la cryopompe, les gaz à pomper se condensent ou s'absorbent sur les surfaces de condensation ou surface d'adsorption et ils y sont fixés. Au fur et a mesure de l'augmentation de la couche refroidie ou de la quantité de gaz adsor- bée, l'effet de pompage des surfaces de condensation ou surfaces d'adsorption diminue, de sorte que leur régénération devient néces- saire. Cela se produit par exemple par interruption du refroidisse- ment jusqu'à ce que la température des surfaces de condensation ou d'adsorption soit suffisamment remontée pour que les gaz solidifiés ou adsorbés se dégagent. Le procédé de refroidissement est alors remis en route et les surfaces de pompage reprennent la température désirée. Un cycle de régénération de ce type présente l'inconvénient que le fonctionnement proprement dit de la pompe doit être longue- ment interrompu. En outre, on a constaté que même après la régénéra- tion de panneaux enduits de charbon activé par réchauffement jusqu'à la température normale, le nombre des cycles de pompages possibles jusqu'à la nouvelle régénération nécessaire devient de plus en plus petit, donc il se produit une sorte de processus d'empoisonnement. On a déjà proposé de réchauffer les surfaces de pompage d'une cryopompe à une température plus élevée, à l'aide de fils chauf- fant qui sont introduits de l'extérieur dans l'enceinte dans laquelle 2 471498 se trouvent les surfaces de condensation et une partie des disposi- tifs servant à la production du froid. L'inconvénient est que ce cycle de régénération connu prend toujours un temps relativement long. Le but de l'invention est de réaliser une cryopompe avec surfaces de pompage et moyens de régénération des surfaces de pompage, dans laquelle une régénération soit possible dans un temps sensiblement plus court que dans les cryopompes connues. Le moyen d'atteindre ce but selon l'invention consiste en ce qu'on a prévu des fils chauffants directement sur les surfaces de condensation ou d'adsorption ou dans leur voisinage immédiat. Dans une cryopompe ainsi constituée, la régénération des surfaces de pom- page peut se produire "in situ" à une température plus élevée. Etant donné que dans un cycle de régénération, on ne chauffe et on ne refroi- dit ensuite que les surfaces de pompage, les temps de chauffage et de refroidissement peuvent être maintenus très faibles, de sorte que le cycle de régénération est raccourci de façon optimale. L'invention présente des avantages importants, surtout dans les cryopompes munies de réfrigérateurs. Si par exemple le réfrigérateur est à deux étages, et si les surfaces de pompage sont reliées avec la tête de refroidissement du réfrigérateur formant le second étage, la régénération peut être entreprise pendant le fonc- tionnement du réfrigérateur. Le chauffage servant à réchauffer les surfaces de pompage est rapporté soit sur-la tête de refroidissement soit sur les surfaces de pompage elles-mêmes. La puissance de chauf- fage doit être choisie suffisamment importante pour qu'elle soit capable de chauffer les surfaces de pompage à la température supé- rieure désirée pendant le fonctionnement du réfrigérateur. Celles-ci libèrent les gaz condensés ou adsorbés. Après l'arrêt du chauffage, les surfaces froides reprennent très rapidement la basse température désirée. Un rôle essentiel est joué par le fait que dans les condi- tions de température se présentant pendant un cycle de régénération, il existe une résistance thermique très élevée entre le deuxième étage et le premier étage d'un réfrigérateur. Le premier étage est donc à peine influencé par le chauffage du deuxième étage, de sorte qu'après arrêt du chauffage, on dispose très rapidement de toute la puissance de refroidissement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris A la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant au dessin unique annexé qui représente un exemple de réalisation. La cryopompe représentée comporte une enveloppe 1 avec une ouverture d'entrée 2 pour les gaz à pomper. Dans l'enveloppe 1 pénètre par en bas un réfrigérateur à deux étages 3. Sur le premier étage 4 du réfrigérateur 3 est maintenue, avec une bonne conductibi- lité thermique, une autre enveloppe 5 en forme de peau, servant prin- cipalement d'écran, dont l'ouverture 6 sensiblement parallèle à l'ou- verture 2 de l'enveloppe 1 est recouverte de baffles métalliques 7 servant également d'écran. Le deuxième étage 8 du réfrigérateur 3 pénètre dans l'enveloppe 5 et y constitue une tête de refroidisse- ment 9 qui porte les surfaces de pompage 10. Pour augmenter la sur- face et pour améliorer le pompage des gaz légers, les surfaces de pompage 10 sont enduites d'un matériau adsorbant 11. On n'entrera pas dans le détail des surfaces de pompage, car celles-ci ne font pas partie de l'invention. Dans le cadre de l'invention, les surfaces de pompage 10 elles-mêmes ou la tête 9 sont munies d'un chauffage se composant de préférence de fils chauffants. Dans l'exemple de réalisation repré- senté, on a soudé sur les surfaces 10, au voisinage de l'emplacement de liaison de la tête 9 avec les surfaces 11, un fil chauffant 12 qui peut être alimenté en tension électrique par la ligne 13 sortant des enceintes 5 et 1. La mise en route du chauffage provoque un réchauf- fage des surfaces 10, de sorte qu'elles libèrent les gaz condensés ou adsorbés. Comme il existe entre le premier étage 4 et le deusième étage 8 une résistance thermique élevée, le réfrigérateur n'a pas besoin d'être coupé. Les gaz évaporés ou désorbés des surfaces 10 sont pompés par une pompe intermédiaire non représentée qui reste également en fonctionnement. La liaison avec des enceintes également non représentées est interrompue systématiquement pendant le cycle de régénération. Bien entendu diverses modifications peuvent être appor- t6es par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'ixre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. -4 RE V END I CA T O N S 1.. Cryopompe avec surfaces de pompage et moyens de régénéra- tion des surfaces, caractérisée en ce qu'on a prévu des fils chauffants directement sur les surfaces de condensation ou d'adsorption ou dans leur voisinage immédiat. 2. Cryopompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces de pompage (10) sont maintenues d'une façon connue en soi sur la tête de refroidissement (9) d'une machine frigorifique (3) et en ce que le fil chauffant (12) est placé au voisinage de la tête de refroidissement. 3. Cryopompe selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'on utilise comme machine frigorifique un réfrigérateur (3) dont le deuxième étage (8) est constitué de la tête de refroidissement (9) portant les surfaces de pompage (10). 4. Procédé de régénération d'une cryopompe actionnée par un réfrigérateur à deux étages, dans laquelle les surfaces de pompage sont en liaison conductrices de la chaleur avec le deuxième étage du réfrigérateur, caractérisé en ce que la chaleur nécessaire à la régé- nération des surfaces de pompage (10) est produite seulement au niveau du deuxième étage (8) du réfrigérateur (3).