Brevet FR2611818A1 — publié le 19880909

La présente invention concerne une pompe rotative à vide moléculaire, du type à canal de Gaëde comprenant un rotor entraîné en rotation à l'intérieur d'un stator comportant une entrée d'aspiration et une sortie de refoulement et dont la paroi cylindrique interne est creusée d'au moins un canal hélicoïdal dont la profondeur radiale décroit depuis l'entrée d'aspiration jusqu'à la sortie de refoulement. Les pompes connues de ce type ont un rotor lisse qui est entraîné en rotation à grande vitesse à l'intérieur du stator, par exemple la pompe moléculaire de Holweck. Le taux de compression de ces pompes est très élevé et de l'ordre de dix à cent fois plus élevé, par exemple, que celui des pompes turbomoléculaire à ailettes, en outre elles sont de constitution plus simple : rotor lisse et stator avec simples rainures hélicoidales. Par contre, et pour un même volume de pompe, elles ont une caractéristique de débit plus faible que les pompes à ailettes, de l'ordre de la moitié. La présente invention a pour but d'améliorer le débit des pompes à vide moléculaire du type défini ci-dessus tout en conservant leur très fort taux de compression et sans compliquer considérablement leur construction. L'invention a ainsi pour objet une pompe rotative à vide moléculaire du type à canal de Gaëde comprenant un rotor entraîné en rotation à l'intérieur d'un stator comportant une entrée d'aspiration et une sortie de refoulement et dont la paroi cylindrique interne est creusée d'au moins un canal hélicoidal dont la profondeur radiale décroît depuis l'entrée d'aspiration jusqu'à la sortie de refoulement, caractérisée en ce que le rotor comporte une série de rainures inclinées par rapport à un plan passant par l'axe du rotor, dont la longueur s'étend sur une partie de la longueur du rotor depuis son extrémité située du côté de ladite entrée d'aspiration et dont la profondeur est décroissante depuis ladite extrémité sur toute leur longueur, le sens de l'inclinaison desdites rainures étant opposé à celui dudit canal hélicoidal du stator. Selon une première réalisation de l'invention, l'alésage du stator, du côté de l'entrée d'aspiration, en amont du début dudit canal hélicoïdal a un diamètre correspondant au moins à la profondeur maximale dudit canal, l'extrémité du rotor creusé desdites rainures débutant légèrement en amont du début dudit canal du stator. Selon une autre réalisation, le stator, du côté de l'entrée d'aspiration comporte, en amont du commencement dudit canal hélicoldal une zone lisse dont le diamètre correspond au diamètre interne du stator, ledit canal hélicoldal débutant à partir d'une gorge circulaire dont la profondeur correspond à la profondeur dudit canal à son début, la partie la plus profonde desdites rainures inclinées du rotor étant située en face de ladite zone lisse, tandis que la partie la moins profonde desdites rainures inclinées est située en face de la partie débutante, la plus profonde, dudit canal hélicoidal. On va maintenant donner la description d'un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une pompe à vide moléculaire selon l'invention, montrant sur la demi-vue de droite une première réalisation et sur la demi-vue de gauche une seconde réalisation. La figure 2 est une demi-vue de dessus de la figure 1. En se référant aux figures, on voit une pompe comprenant un stator 1 en deux parties comprenant une première partie externe 2 ou stator proprement dit et une seconde partie interne ou corps 3 et un rotor 4 monté sur un arbre 5 d'entraînement supporté par deux paliers à billes 6 et 7 dans le corps 3. Le rotor 4 est en forme de cloche et pénètre dans le stator 1 entre le corps 3 et la première partie externe 2. L'entrai- nement en rotation du rotor 4 est assuré par un moteur électrique comprenant un stator 8 monté dans le corps 3 et un rotor 9 solidaire de l'arbre 5. Le stator 1 comprend une entrée d'aspiration 10 et une sortie de refoulement 11 reliée à un orifice de sortie 12. Le rotor 1 pénètre dans le stator 2 du côté de l'entrée d'aspiration et les deux parties 2 et 3 du stator 1 sont assemblées du coté de la sortie de refoulement 11 au moyen de vis 20. La paroi interne du stator proprement dit 2 est creusée de canaux hélicoîdaux 13 dont la profondeur radiale décroît depuis l'entrée d'aspiration 10 jusqu'à la sortie de refoulement 11. Pour la simplification de la figure 1, on n'a pas représenté ces canaux 13, mais simplement une ligne interrompue 14 qui donne le profil de la décroissance de la profondeur des canaux hélicoidaux 13 depuis l'entrée 10 jusqu'à la sortie 11. Cette ligne 14 est par contre visible en réalité sur la figure 2 où l'on n'en a représenté que la partie visible et non pas les parties cachées pour ne pas alourdir la figure par des pointillés. En réalité, dans l'exemple particulier décrit, les canaux 13 font, depuis l'entrée 10 jusqu'à la sortie 11 un tour complet, mais ce pourrait être plus ou moins, cela dépendant des pompes. De même dans le cas de la pompe décrite, il y a six canaux hélicoldaux 13. L'extrémité inférieure de la pompe du côté du refoulement est fermée par une tape 15 supportant une prise électrique 16 pour l'alimentation du moteur 8, 9. Le rotor 4 comporte, du côté de l'aspiration 10 une série de rainures 17, inclinées par rapport à un plan passant par l'axe ft du rotor. Ces rainures, au nombre de huit dans l'exemple décrit, sont inclinées en sens inverse de la pente hélicoidale des canaux 13. La longueur de ces rainures s'étend sur une partie de la longueur du rotor, depuis son extrémité située du côté de l'aspiration 10. Leur profondeur est décroissante depuis l'aspiration 10 sur toute leur longueur. La ligne interrompue 18 de la figure 1 donne le profil de la profondeur décroissante de ces rainures 17. Cette ligne 18 est vue réellement sur la vue de dessus figure 2. Ces rainures sont réalisées d'une manière très simple par une passe d'usinage d'une fraise trois tailles dont le diamètre extérieur confère aux rainures le profil lié à la profondeur décroissante nécessaire au bon fonctionnement. Ces rainures 17 permettent de doubler au moins le débit de la même pompe sans rainure. Ces rainures 17 t usinées directement dans le rotor permettent en outre de conserver le diamètre nominal du rotor, et donc d'extraire facilement le stator 2 après le simple démontage de la tape 15 par dévissage des vis de fixation 19, puis des vis 20 d'assemblage du stator proprement dit 2 sur le corps 3 du stator. Comme le montre la demi-vue de droite de la figure 1, l'alésage 21 du stator, côté aspiration 10, en amont du début des canaux hélicoldaux 13 a un diamètre légèrement supérieur à la profondeur maximal desdits canaux à leur début, et l'extrémité du rotor est montée un peu en amont du début des canaux 13. Par contre, dans une seconde réalisation représentée sur la demi-vue de gauche de cette figure 1, le diamètre de l'alésage 22 du stator, au niveau de l'aspiration 10 est le même que sur toute la longueur du stator, les canaux hélicoidaux 13 débutant à partir d'une gorge circulaire 23. Dans cette réalisation, la partie la plus profonde des rainures inclinées 17 est située en face de cette partie lisse 22 du rotor et la partie la moins profonde des rainures 17 est située en face de la partie débutante, c'est-à-dire la plus profonde, des canaux hélicoidaux 13 du stator. REVENDICATIONS 1/ Pompe rotative à vide moléculaire, du type à canal de Gaëde comprenant un rotor (4) entraîné en rotation à l'intérieur d'un stator (1) comportant une entrée d'aspiration (10) et une sortie de refoulement (11) et dont la paroi cylindrique interne est creusée d'au moins un canal hélicoidal (13) dont la profondeur radiale (14) décroît depuis l'extrémité d'aspiration (10) jusqu'à la sortie de refoulement (11), caractérisée en ce que le rotor (4) comporte une série de rainures (17) inclinées par rapport à un plan passant par l'axe & du rotor, dont la longueur s'étend sur une partie de la longueur du rotor depuis son extrémité située du côté de ladite entrée d'aspiration (10) et dont la profondeur (18) est décroissante depuis ladite entrée sur toute leur longueur, le sens de l'inclinaison desdites rainures étant opposé à celui dudit canal hélicoidal du stator. 2/ Pompe rotative à vide moléculaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'alésage (21) du stator, du côté de l'entrée d'aspiration (10), en amont du début dudit canal hélicoïdal (13) a un diamètre correspondant au moins à la profondeur maximale dudit canal, l'extrémité du rotor creusé desdites rainures (17) débutant légèrement en amont du début dudit canal (13) du stator. 3/ Pompe rotative à vide moléculaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le stator, du côté de l'entrée d'aspiration (10) comporte, en amont du commencement dudit canal hélicoidal une zone lisse (22) dont le diamètre correspond au diamètre interne du stator, ledit canal hélicoïdal (13) débutant à partir d'une gorge circulaire (23) dont la profondeur correspond à la profondeur dudit canal à son début, la partie la plus profonde desdites rainures inclinées (17) du rotor (4) étant située en face de ladite zone lisse (22), tandis que la partie la moins profonde desdites rainures inclinées est située en face de la partie débutante, la plus profonde, dudit canal hélicoidal (13). 4/ Pompe rotative à vide moléculaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdites rainures inclinées sont réalisées à l'aide d'une fraise trois tailles. 5/ Pompe rotative selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le stator (1) est réalisé en deux parties comprenant une première partie externe (2) et une seconde partie interne ou corps (3) assemblées du c8té de ladite sortie de refoulement (11) par des moyens de fixation (20), ledit rotor étant en forme de cloche, monté sur un arbre (5) supporté par des paliers (6, 7) dans ledit corps (3), et pénétrant dans le stator (1) entre ledit corps (3) et la première partie externe (2) du stator (1), du côté de l'entrée d'aspiration (10), l'extrémité opposée étant fermée par une tape de fermeture (15), l'extraction de la partie externe (2) étant réalisée après simple démontage de la tape de fermeture (15) et desdits moyens de fixation (20).