Brevet FR2550829A1 — publié le 19850222

i Pompe turbo-moléculaire verticale La présente invention est relative à une pompe turbo moléculaire verticale, et en particulier à une pompe turbo-moléculaire de type vertical, ayant une structure qui permet un montage en série avec une autre pompe turbo-moléculaire ou avec une autre installation à vide. Les pompes turbo-moléculaires conviennent particulièrement pour des systèmes tels que des disposi10 tifs d'évaporation, des accélérateurs de particules et des microscopes électroniques,qui exigent un vide poussé ou un vide ultra poussé,qui ont tendance à être endommagés par la pollution provoquée par les vapeurs d'hydrocarbures et qui doivent avoir de grandes 15 vitesses de refoulement. Comme représenté à la figure 1, ce type de pompe est formé fondamentalement d'une enveloppe de rotor, dont le côté supérieur est relié par une bride au côté inférieur d'une chambre à vide 1 et un socle 3 s'adapte 20 hermétiquement et d'une pièce à la partie inférieure de l'enveloppe 2 du rotor Plusieurs étages de stators (non représentés) sont prévus sur la partie intérieure périphérique de l'enveloppe 2 du rotor et un rotor muni de plusieurs aubes de rotor disposées de manière 25 à venir en alternance avec les stators, est monté à rotation dans l'enveloppe 2 du rotor Le socle du rotor est supporté dans le socle 3 et un conduit de refoulement 4 et un élément de connexion 5 relié à un moteur entrainant le rotor, sont prévus d'une pièce d'un côté du socle 3. En utilisation normale, le côté de la pompe turbo-moléculaire verticale ainsi construite o se trouve le conduit de refoulement 4, est relié à une pompe rotative à vide, étanche à l'huile ou à une installation semblable,par un conduit d'aspira10 tion pour ménager un refoulement auxiliaire. Dans cette pompe turbo-moléculaire verticale, on peut empêcher la diffusion de l'huile à partir de la pompe auxiliaire et on peut obtenir un vide ultrapoussé en reliant l'un à l'autre deux étages de telles 15 pompesturbo-moléculairesverticales. Maisdans des pompes turbo-moléculaires verticlassiques, les éléments de refoulement sont conçus seulement du point de vue de cette liaison avec une pompe auxiliaire,bien que l'ouverture du côté aspira20 tion pour la liaison du côté aspiration de la pompe turbo-moléculaire à la chambre à vide ait une grande surface En conséquence, quand on relie l'une à l'autre des pompes turbomoléculaires telles que décrites cidessus, on ne peut les relier que par le conduit de 25 refoulement 4 comme représenté à la figure 1. Plus particulièrement, un coude 6 est fixé au conduit de refoulement 4 et l'autre extrémité du coude 6 est reliée au côté ouvert de l'autre pompe turbomoléculaire Comme une telle liaison n'assure pas une 30 rigidité suffisante pour supporter la pompe turbomoléculaire inférieure, on a proposé des moyenstels qu'une console 7 formant support,pour en supporter le poids. Mais le diamètre du conduit de refoulement 4 35 n'est pas suffisamment grand,en particulier quand on relie l'une à l'autre deux pompes turbomoléculaires verticales En d'autres termes, la possibilité de passage d'un gaz par le conduit de refoulement 4 est réduite et ainsi le gaz qui a passé dans la pompe turbo-moléculaire formant le premier étage rencontre une grande résistance dans la section du passage avant d'atteindre la pompe turbo-moléculaire formant le second étage Ceci signifie que le rendement de celleci est très bas eten outre, le support de la pompe 10 turbo-moléculaire formant le second étage devient instable Des vibrations et autres se propagent facilement dans une structure dans laquelle on utilise un tel système de liaison, ce qui tend à endommager l'équipementitel qu'un microscope électronique notam15 ment, qui y est très sensible. L'invention vise un dispositif destiné à permettre l'empilement direct de pompes turbo-moléculaires ou d'une pompe et d'une autre installation à vide, en vue de résoudre ces problèmes. Le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce qu'une ouverture, qui met l'intérieur du socle en communication avec l'extérieur et qui mène à un passage pour le gaz aspiré, est ménagée sur le côté inférieur du socle, et une partie de liaison destinée à relier le socle à un couvercle ou à une autre installation à videtavec interposition d'un élément d'étanchéité,est formée sur le côté extérieur inférieur autour du bord périphérique de l'ouverture. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre 30 d'exemple: la figure 1 illustre comment deux étages de pompes turbo-moléculaires verticales classiques sont reliées ensemble; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale 35 de la pompe turbo-moléculaire verticale suivant l'invention; la figure 3 est une vue suivant la flèche AA de la figure 2 et, les figures 4 (A) e 4 ()illustrent des exemples 5 de la liaison de pompes turbo-moléculaires suivant l'invention. Aux figures 2 et 3,une enveloppe 2 de rotor est munie d'un élément cylindrique creux 2 a, d'un élément formant bride 2 b,qui ménage une liaison à bride 10 avec une chambre à vide prévue d'un seul tenant sur le sommet de l'élément creux cylindrique 2 a et qui met en communication une ouverture 2 b de cet élément avec la chambre à vide,et d'un élément formant bride 2 c disposé en-dessous de l'élément cylindrique creux 15 2 a et relié hermétiquement à la périphérie supérieure du bord supérieur du socle 3 Plusieurs étages de stators 10 sont fixés à la partie périphérique intérieure de l'élément cylindrique creux 2 a. Un carter de rotor 20 est disposé dans l'enve20 loppe de rotor et dans le socle 3,plusieurs étages de disques de rotors 22 étant ménagés à la périphérie d'un arbre rotorique 21 faisant saillie du côté supérieur du carter 20 et des aubes de rotor 23;prévues sur le pourtour extérieur de chacun de ces disques, sont disposées de manière à alterner avec les stators 10. Un moteur d'entraînement, relié à un dispositif de liaison 5, et un mécanisme pour commander ce moteur (non représentésaux figures) sont également logés 30 dans le carter du rotor 20. Une partie formant bride 24,ménagée à la partie inférieure du carter de rotor 20,est fixée au bord supérieur du socle 3 par des boulons 22 a. Quatre ouvertures 31 sont ménagées concentrique35 ment dans la surface inférieure du socle 3 et en font communiquer l'intérieur avec l'extérieur. La surface totaledsouverture 531 est bien plus grande que la surface de l'ouverture du conduit de refoulement 4 et,en outre, les ouvertures sont ménagées le long de la ligne droite de passage du gaz,de sorte que le gaz passe facilement dans ces ouvertures. Plusieurs trous taraudés 34 de montage sont ménagés sur le bord périphérique du fond du socle 3 et un couvercle 36 est fixé à la surface inférieure du socle 3,avec interposition d'un élément d'étanchéité 35,et un boulon 37 est introduit dans chaque trou taraudé 34 pour fixer solidement le couvercle 36 à la surface inférieure du socle 3 et rendre hermétiquement étanche l'intérieur du socle 3-. On décrira maintenant l'utilisation de la pompe turbo-moléculaire suivant l'invention En utilisation normale, la pompe est en l'état représenté à la figure 2, un vide normal étant obtenu en reliant le conduit de refoulement 4 à une pompe à vide rotative, étanche 20 à l'huile. Quand les deux étages des pompes turbo-moléculaires sont reliés, on peut utiliser une disposition telle que représentée à la figure 4 (A),suivant laquelle le côté d'aspiration supérieur de la pompe turbo-molé25 culaire formant le premier étage est relié à la chambre à vide 1 et une jauge de vide 40 est reliée au conduit de refoulement 4 de cette pompe L'une des extrémités d'un élément cylindrique creux 41 de liaison est reliée, à la place du couvercle 36,à la surface inférieure du socle 3, de sorte que les deux pompes peuvent être empilées,avec interposition de l'élément 41. Il est également possible;dans ce mode de réalisation, de prévoir une vanne papillon ou une vanne semblable dans l'élément cylindrique creux 41 pour fermer le passage du gaz quand les pompes turbo-molécu- laires sont arrêtées. La figure 4 (B)représente un autre mode de réalisation,dans lequel les trous taraudés de montageiménagés dans le socle de l'une des pompes turbomolécu5 laires,sont adaptés à la forme et aux trous de montage de l'élément formant bride 2 b de l'autre enveloppe de rotor Dans ce mode de réalisation, on peut empiler deux pompes turbo-moléculaires ou plusieurs pompes turbo-moléculaires directement, sans les éléments 10 cylindriques creux mentionnés ci-dessus. Dans ces deux modes de réalisation, on a envisagé le cas o l'on empile des pompes turbo-moléculaires Il faut noter que l'on peut relier n'importe quelle autre pompe auxiliaire,telle qu'une pompe à diffusion d'huile par exemple,à la surface inférieure d'une telle pompe turbo- moléculaire On peut fixer directement n'importe quelle autre installation à vide à l'ouverture ménagée sur la surface inférieure du socle 3 et le conduit de refoulement 4,qui est utilisé 20 d'une manière classique,peut supporter une jauge à vide ou peut être obturé hermétiquement. Dans la pompe turbo-moléculaire verticale suivant l'invention, telle que décrite ci-dessus, on peut faire en sorte que la surface d'une ouverture ménagée 25 dans le socle soit plus grande que dans une pompe classique reliée à une pompe à vide auxiliaire par le conduit de refoulement qui en fait saillie sur le côté En conséquence, la facilité de passage est plus grande que dans le cas o l'on utilise,comme 30 structure de liaison, le conduit de refoulement, la résistance au passage du gaz est diminuée, les canalisations de liaison de ce passage sont beaucoup simplifiées; la rigidité et autres qualitésdes pompes, une fois qu'elles sont reliées,est grande et on est 35 sûr d'une liaison solide En outre, on peut associer des pompes en unités suivant le degré de vide souhaité. La présente invention fournit donc une structure qui convient pour obtenir un degré de vide bien plus poussé qu'une installation classique. REVENDICATION Pompe turbo-moléculaire verticale comprenant une enveloppe ( 2) de rotor, munie de plusieurs stators ( 10) fixés en étages sur sa partie périphérique inté5 rieure et une ouverture supérieure ( 2 d) communiquant avec son côté d'aspiration, un rotor>qui est monté tournant dans l'enveloppe ( 2) et qui est muni à sa périphérie de plusieurs aubes ( 23) de rotor disposées alternativement entre les stators ( 10) adjacents 4 et un socle 10 ( 3),qui est adapté hermétiquement et d'une pièce à la surface intérieure de l'enveloppe ( 2),qui supporte une partie formant socle du rotor et qui est muni, d'un côté,d'un conduit de refoulement ( 4) pour refouler le gaz aspiré par la rotation du rotor, caractérisée en 15 ce qu'une ouverture ( 31),qui met l'intérieur du socle ( 3) en communication avec l'extérieur de celui-ci et qui mène à un passage pour le gaz aspiré, est ménagée sur le côté inférieur du socle ( 3), et une partie de liaison destinée à relier le socle à un couvercle ( 36) à une autre 20 installation à vide ( 1);avec interposition d'un élément d'étanchéité ( 35),est formée sur le côté extérieur inférieur autour du bord périphérique de l'ouverture ( 31).