Brevet FR2492475A1 — publié le 19820423

L'invention concerne un procédé pour assembler une pompe à vide turbomoléculaire à simple flux,-comprenant des composants disposés dans un corps de pompe, tels qu'un rotor, un moteur d'entraî- nement et un arbre rotorique monté sur roulements. Elle concerne en outre une pompe à vide turbomoléculaire à simple flux assemblée selon ce procédé. Dans un procédé connu, on commence par assembler tous les composants de la pompe sauf le stator. Ensuite, on prèéquilibre le système tournant à des vitesses allant jusqu'a quelques milliers de tr/min à la pression atmosphérique. Après, on finit l'as- semblage, on équipe la pompe d'une bride d'obturation et on la met en service, de sorte que l'équilibrage du rotor peut être poursuivi dans les conditions du vide et à la vitesse de rotation nominale de la pompe. Cela demande toute une série d'opérations d'équilibrage parce que les balourds des parties tournantes d'une pompe turbomoléculaire complètement assemblée ne se laissent pas toujours bien localiser. La raison en est que le système tournant doit être monté avec une certaine élasticité dans le corps de pompe et que ce montage provoque des déphasages. La pompe doit être arrêtée et ouverte après chaque opération d'équilibrage pour que les balourds puissent être éliminés, par exemple par le perçage de trous dans le système tournant. Les appareils pour mesurer et éliminer les balourds sont en outre complexes, encombrants et co teux, de sorte que les pompes à vide turbomoléculaires ne peuvent être équilibrées que chez le fabricant. Les pompes en service chez un utilisateur et sur lesquelles des travaux d'entretien ou de réparation sont à effectuer doivent donc toujours être retournées au fabricant, ce qui entraîne inévitablement de longues indisponibilités chez l'utilisateur. L'invention vise à changer et à perfectionner le processus d'assemblage de manière que l'équilibrage devienne nettement plus simple et que les longues indisponibilités chez les utilisateurs puissent être évitées. Selon une caractéristique essentielle du procédé de l'invention, on assemble d'abord le rotor, l'arbre rotorique, les roulements et l'induit du moteur en une unité, on équilibre cette unité en dehors du corps de pompe et on l'introduit et on le monte ensuite cure un ensemble d'un seul tenant dans le corps de pompa..Comme les parties 24 9 4 7 5 tournantes peuvent maintenant être équilibrées hors du corps de pompe, l'équilibrage lui-même est nettement plus simple pour commencer. De plus, comme une suspension élastique des parties tournantes n'est pas nécessaire pour l'équilibrage, les balourds se laissent repérer et éliminer plus rapidement. La demanderesse a été étonnée de constater qu'il n'est pas indispensable d'équilibrer le système rotorique sous les conditions du vide. L'équilibrage direct à des vitesses inférieures à la vitesse de rotation nominale est déjà plus précis que l'équili- brage indirect connu de la pompe complète. Si l'on désire quand même Itu équilibrer le système rotorique à la vitesse nominale et sous les conditions du vide, on peut le faire simplement sous une cloche, sans avoir les inconvénients de l'équilibrage du système tournant dans la pompe même. Un autre avantage important apporté par l'invention est que les travaux d'entretien peuvent être exécutés chez le client. S'il faut changer un roulement, par exemple, on peut remplacer l'ensemble du système tournant par un système neuf déjà équilibré. Il n'est plus nécessaire de retourner la pompe au fabricant. Selon une variante de mise en oeuvre avantageuse du procédé ú0 de l'invention, on dispose les roulements dans une douillede support commune, par laquelle le système tournant est maintenu dans l'appareil à équilibrer, on dispose ensuite la douille de support dans une monture appuyée élastiquement sur la douille puis on monte le système tournant dans le corps de Pompe par cette monture. Ainsi, le dispositif d'appui 23 élastique nécessaire au système tournant peut être mis en place plus facilement dans le corps de pompe. Une pompe à vide turbomoléculaire assemblée selon le procédé de l'invention est caractérisée en ce que le rotor, l'arbre rotorique, l'induit du moteur et les roulements forment une unité pouvant être montée comme un ensemble d'un seul tenant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un' exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, montrant une pompe selon l'invention partie en é elévation et partie en coupe axiale. Le dessin représente une pompe à vide turbomoléculaire 1 dont l'admission est désignée par 2, la bride d'admission par 3 et la tubulure de sortie par 4. Du stator 5 et du rotor 6, on ne voit que des parties relativement petites. Le stator 5 est composé d'anneaux à aubes statoriques divisés 7 qui alternant avec des anneaux entretoises 8. Le système statorique formé par les anneaux à aubes 7 et les anneaux entretoises 8 est maintenu ensemble par un carter 9 de forme sensiblement cylindrique qui fait partie du corps de pompe. Le rotor 6 et ses palettes rotoriques Il sont formés d'une seule pièce calés sur l'arbre 12. A partir de l'espace rotorique 13 dans le carter 9, l'arbre 12 s'étend à travers un espace de support 14 dans le carter 15 jusque dans le compartiment à moteur 16 dans le carter 17. L'espace de support 14 contient deux roulements 18 et 19. Les billes de ces roulements circulent dans des chemins de roulement 21 et 22 ménagés dans l'arbre 12. De ce fait, malgré l'utilisation de petits ].5 roulements, le diamètre de l'arbre peut être relativement grand. Les roulements 18 et 19 sont disposés dans une douille de support commune 23, à l'intérieur de laquelle les roulements sont assemblés par des joncs 24 et 25. Le ressort de Belleville 26 sert au positionnement axial des roulements. Un réservoir à lubrifiant 27 de forme sensiblement cylindrique est fixé à la douille de support 23 entre les roulements 18 et 19. Ce réservoir est remplid'o matériau 28 imbibé de lubrifiant. La douille 23 s'appuie par des joints toriques 29 et 30 dans une monture tubulaire 31. Cette dernière est combinée du c8té du compartiment à moteur 16 avec une butée 32 qui assure la position axiale correcte du système tournant. La monture 31 et, partant l'ensemble du système tournant, est fixé en place dans le corps de pompe par des vis sans tête 10 qui sont accessibles par la tubulure de sortie 4. Le compartiment à moteur 16 contient l'induit 33 calé sur l'arbre 12 et le stator 34 du moteur d'entraînement. L'alimentation :'Q électrique de ce moteur s'effectue de façon non représentée par des perçages 35 et 36. Le connecteur 37 représenté schématiquement est réalisé de manière que le compartiment à moteur 16 est fermé de façon étanche au vide. Le carter 15 présente en outre un canal 38 parallèlement à l'espace de support 14. Ce canal replie le compartiment à moteur 16 au côté du vide préliminaire de l'espace rotorique 13 et maintient de ce fait le compartiment 16 à la pression du vide préliminaire. Sans une telle liaison, le compartiment à moteur 16 serait évacué à travers l'espace de support, ce qui produirait l'entraînement nuisible de vapeurs d'huile. Pour assembler la pompe représentée, on réunit tout d'abord le rotor 6, l'arbre 12, le système de support formé des roulements 18, 19 et de la douille commune 23 et l'induit du moteur en un système unitaire. On équilibre ce système dans un appareil à équilibrer puis on monte la monture 31, dans laquelle la douille 23 iiJ s'appuie par les joints toriques 29 et 30. Ensuite, on monte l'ensemble de ce système par la monture 31 dans le corps de pompe, o les vis sans tête 10 empêchent son déplacement axial. La dernière phase de l'assemblage consiste à former le stator des anneaux statoriques 7 et des anneaux entretoises 8 et à enfiler le carter cylindrique 9 sur le stator. Dans l'exemple de réalisation représenté, le rotor, les roulements et l'induit 33 du moteur d'entraînement sont disposés axialement les uns derrière les autres. Pour cette raison, le diamètre extérieur de l'induit 33 a été choisi plus petit que le diamètre zô intérieur de l'espace de support 14, de sorte que l'ensemble du système peut être monté depuis le côté du vide. Il est possible aussi d'inverser les emplacements de l'espace de support et du compartiment à moteur. Cette disposition a cependant l'inconvénient que la zone de support et de montage rotatif du système tournant est très éloignée du 2rV centre de gravité de ce système. Il est également dans le cadre de l'invention de ne pas utiliser une monture 31 particulière. La douille de support 23 pourrait aussi être appuyée directement sur la paroi intérieure de l'espace de support 14, par les joints toriques 29, 30 ou d'autres éléments élas- tiques. REVENDICATIONS 1. Procédé pour assembler une pompe à vide turbomo- léculaire à simple flux, comprenant des composants disposés dans un corps de pompe, tels qu'un rotor, un moteur d'entraînement et un arbre rotorique monté sur roulements, caractérisé en ce que l'on assemble d'abord le rotor (6), l'arbre rotorique (12), les roulements (18, 19) et l'induit (33) du moteur d'entraînement en une unité, on équilibre cette unité en dehors du corps de pompe et on l'introduit et le monte ensuite comme un ensemble d'un seul tenant dans le corps de pompe. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équilibrage s'effectue sous les conditions du vide. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on dispose les roulements (18, 19) dans une douille de support commune (23), par laquelle on maintient le système tournant dans l'appareil à équilibrer, on dispose ensuite la douille de support dans une monture (31) appuyée élastiquement sur la douille puis on monte le système tournant dans le corps de pompe par cette monture. 4. Pompe à vide turbomoléculaire assemblée par le procédé selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisée en ce que le rotor (6), l'arbre rotorique (12), l'induit (33) du moteur d'entraî- nement et les roulements (18, 19) forment une unité pouvant être montée comme un ensemble d'un seul tenant. 5. Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que les roulements (18, 19) sont disposés dans une douille de support commune (23). 6. Pompe selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'une monture (31) commune est prévue pour les roulements (18, 19). 7. Pompe selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le système de montage en rotation comporte un réservoir à lubrifiant (27, 28). 8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que le réservoir possède une forme cylindrique à section annulaire, qui est fixé à la douille de support commune (23) entre les roulements (18, 19) et est rempli d'un matériau (28) imbibé de lubrifiant. 9. Pompe selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, Dû caractérisée en ce que le rotor,(6), le système de support et l'induit (33) du moteur d'entraînement sont disposés axialement les uns derrière les autres et en ce que le diamètre extérieur de l'induit du moteur est plus petit que le diamètre intérieur de l'espace de support (14). 10. Pompe selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce qu'une liaison (38) indépendante de l'espace de support (14) existe entre le compartiment à moteur (16) et le c8té du vide préliminaire de l'espace rotorique (13).