Brevet FR2618185A1 — publié le 19890120

La présente invention concerne les pompes à vide et en particulier des pompes à vide de type mécanique et travaillant sans huile. On sait améliorer les performances de ces pompes, sous forme du vide qui peut être obtenu, par disposition d'un certain nombre d'étages de pompage en tandem et incorporation, au niveau de l'étage de sortie et de l'étage immédiatement adjacent à l'étage de sortie, de rotors imbriqués du type à "griffes". Le brevet britannique n 2 111 126 décrit une pompe mécanique à vide ne nécessitant pas d'huile dans laquelle deux paires de rotors au moins du type à "griffes" imbri- qués, sont montés en tandem dans des chambres adjacentes de pompage. Dans la pompe dêcrite et revendiquée dans ce brevet britannique, les paires de rotors placés dans les chambres sont montés sur des arbres entraînés afin qu'ils tournent en sens opposés, les paires de rotors des chambres adjacentes étant montés sur des arbres d'orientations inverses. Une telle construction de pompe présente un avan- tage car, comme les paires de rotors des étages adjacents ont une orientation inverse, le transfert direct du gaz d'un étage au suivant par un orifice de,transfertformé dans les parois de séparation des étages adjacents, peut être réalisé avec un volume minimal entre les étages. La sortie d'un étage placée d'un côté de la cloison sépa- rant les étages devient donc l'entrée de l'étage suivant, de l'autre côté- de la cloison. Habituellement, les pompes mécaniques travaillant sans huile, en particulier du type décrit dans le brevet britannique n 2 111 126, ont des arbres de support de rotor entraînés par accouplement convenable de l'un des arbres, à une première extrémité, à un moteur principal, par exemple un moteur électrique, et par accouplement des arbres, avantageusement à l'extrémité opposée, par un train d'engrenages destiné à assurer la rotation des arbres en sens opposés. Une disposition classique d'entraînement des arbres de ces pompes est représentée sur la figure 1 des dessins annexes. Sur celle-ci, deux arbres 2, 4 d'une pompe méca- nique travaillant sans huile, entraînant des paires de rotors à "griffes" 6, 8 supportés par des arbres ayant des orientations inverses. L'arbre 2 d'entraînement qui est prolongé est cou- plé à un moteur principal., par exemple un moteur élec- trique, de toutes manières convenables (non représentées), alors que les arbres 2, 4 d'entraînement sont couplés à l'autre extrémité à des pignons 10, 12 qui sont en prise afin que les arbres tournent en sens opposés. Les pignons 10, 12 sont- mis en prise de manière que les paires de rotors 6, 8 soient synchronisés conve- nablement et que les rotors ne se touchent pas pendant le fonctionnement. L'utilisation de l'engrenage représenté sur la figure 1 présente un certain nombre d'inconvénients. D'abord,. les pignons doivent être lubrifiés afin que le transfert d'énergie soit efficace et que l'usure soit minimale, et en conséquence que la perte de synchro- nisation due à l'usure soit minimale. La présence d'huile est surtout gênante sans le cas des pompes mécaniques ne travaillant pas dans l'huile car des joints coûteux étanches à l'huile, nécessitant un entretien régulier et coûteux, sont nécessaires pour que l'huile ne par- vienne pas jusqu'aux chambres de pompage. Ensuite, la plupart des pignons métalliques capa- bles de transmettre le couple nécessaire à l'entraînement des pompes mécaniques à vide sont en général très bru- yants et le bruit de l'engrenage s'ajoute au bruit de fonctionnement de la pompe et dépasse souvent les seuils tolérables ou même réglementaires de bruit. La présente invention a pour objet la réalisation d'une pompe mécanique travaillant sans huile dans laquel- le ces inconvénients sont réduits. Dans son aspect le plus large, la présente inven- 3- tion concerne une pompe mécanique travaillant sans huile, du type dans lequel deux arbres supportant au moins deux rotors imbriqués sont couplés afin qu'ils tournent en sens opposés, par une chaîne ou une courroie souple d'en- traînement qui est au contact de poulies ou de pignons montés sur les arbres. La courroie d'entraînement est de préférence une courroie crantée ou entaillée de type connu, comprenant un polymère ou un caoutchouc armé d'un métal ou d'une étoffe et ayant des encoches, des cavités ou des nervures sur l'une au moins des surfaces opposées afin qu'elle puisse coopérer avec des poulies ou pignons coopérants et que ceux-ci puissent être entraînés en sens opposés. Dans une variante, l'entraînement selon l'invention peut être réalisé par une chaîne souple, elle aussi de type connu et comprenant des maillons polymères ou de caoutchouc armé d'un métal ou d'une étoffe. Dans ce cas, la chaîne est en prise avec des pignons montés sur les arbres afin que les rotors de la pompe soient convenable- ment synchronisés. Les rotors qui sont entraînés par des poulies ou des pignons par l'intermédiaire de la courroie ou chaîne souple selon l'invention sont avantageusement des rotors imbriqués du type "à griffes". Dans ce cas, la courroie d'entraînement selon l'invention présente des entailles, des encoches ou des nervures sur ses deux faces opposées afin que le nombre de courbures de la courroie néces- saire à la rotation des arbres des rotors en sens opposés soit minimal. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la pompe est une pompe travaillant sans huile ayant au moins deux rotors du type à "griffes" disposés dans des chambres adjacentes de pompage et montés en sens inverses afin qu'ils tournent en sens opposés. La chaîne ou courroie d'entraînement selon l'inven- tion est aussi avantageusement couplée à un moteur prin- cipal afin que l'entraînement de la pompe et l'entraîne- ment des arbres puissent être réalisés simultanément à une même extrémité de la pompe. De cette manière, la longueur totale de la pompe peut être réduite grace au montage du moteur d'entraînement sur le côté de la pompe ou sous celle-ci plutôt qu'à une extrémité axiale de celle-ci. D'autres caractéristiques et avantages de"l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective des rotors d'une pompe mécanique à vide classique travaillant sans huile, comprenant une disposition connue pour l'accouplement des rotors de la pompe; et la figure 2 est une vue de bout d'une pompe à vide du type représenté sur la figure 1, mais ayant des étages à griffes uniquement et représentant l'accouplement des arbres des rotors selon l'invention. La construction d'une pompe mécanique travaillant sans huile du type que concerne l'invention, est mainte- nant considérée de façon générale en référence à la figure 1. Plus précisément et comme indiqué par la figure 1, des paires 6 et 8 de rotors, disposées, dans des cham- bres indépendantes de pompage de manière bien connue dans la technique, sont montées sur des arbres 2 et 4 qui dépassent par des parois formant des cloisons (non représentées) séparant une première chambre de pompage de l'autre et de l'extérieur de la pompe. Des paires de rotors 6 et 8 sont du type à "grif- fes" et sont montés sur les arbres 2 et 4, avec des orientations inverses, de la manière décrite et revendi- quée dans le brevet britannique n 2 111 126. L'arbre 2 du rotor se prolonge à une première ex- trémité et il est entraîné par un moteur principal, par exemple un moteur électrique, fixé à une première extré- mité axiale du boîtier de la pompe, d'une manière bien connue dans la technique. Les arbres 2 et 4 sont couplés, à leur autre extré- mité, par un engrenage comprenant des pignons métalliques en prise 10 et 12 afin que les paires 6 et 8 de rotors travaillent convenablement sans contact mécanique. Comme décrit précédemment, de tels pignons métalli- ques en prise nécessaires pour la transmission du couple d'entraînement de la pompe posent des problèmes impor- tants, surtout dans le cas d'une pompe mécanique à vide travaillant sans huile. Ces problèmes sont dûs en partie à la nécessité de la suppression de la présence de toute huile et en partie aux propriétés des pignons, concernant le bruit et les vibrations. Les problèmes posés par l'utilisation d'un engre- nage à pignons métalliques sont résolus par le dispositif d'accouplement et d'entraînement d'arbres de la figure 2. Comme représenté sur la figure 2 des dessins, la pompe sèche portant la référence générale 20 est supportée par un socle 22 sur lequel est monté le moteur principal, sous forme d'un moteur électrique 24. Les bouts des arbres 2 et 4 de la pompe représentée sur la figure 2 portent des poulies crantées 26 et 28 destinées à coopérer avec les faces opposées d'une cour- roie crantée ou nervurée d'un autre type. 30, ayant des nervures ou cavités correspondantes dans chacune de ses surfaces opposées de travail. La courroie 30 est d'un type bien connu dans la technique, formé d'un polymère ou d'un caoutchouc armé de métal ou d'étoffe, et elle est choisie afin qu'elle assure un contact maximal et un transfert maximal d'énergie sans glissement, tout en présentant le minimum d'allongement, soit lorsqu'une tension est appliquée, soit à la suite d'une utilisation prolongée. Comme représenté sur la figure 2, la courroie 30 passe en boucle autour des poulies 26 et 28 afin qu'elle assure la rotation des arbres 2 et 4 dans des sens oppo- sés et afin qqe les paires de rotors 6 et 8 montés sur les arbres comme représenté sur la figure 1 tournent dans le sens convenable sans contact mécanique. La courroie 30 passe aussi sur une poulie folle 32 de tension qui peut être crantée et elle est entraînée afin qu'elle fasse tourner les arbres 2 et 4 par passage sur une poulie crantée 34 montée sur l'arbre d'entraine- ment du moteur 24. L'utilisation de la combinaison de poulies et d'une courroie selon l'invention supprime la nécessité d'une lubrification par une huile qui pourrait nuire à la pro- preté de la pompe et en fait de toute pompe mécanique à vide travaillant sans huile, et réduit aussi considé- rablement le bruit et le coût de fonctionnement de ces pompes. Il faut noter que l'invention présente un certain nombre d'avantages par rapport aux pompes à vide travail- lant sans huile qui sont entraînées et couplées de maniè- re classique; par exemple, la longueur totale de la pompe peut être réduite, et ceci est un avantage consi- dérable lorsque l'espace est limité, le risque de fuite ou d'égouttement de lubrifiant dans la pompe est éliminé, et le bruit qui peut être créé pendant le fonctionnement de la pompe est considérablement réduit. Il faut en outre noter que, bien qu.'on ait décrit l'invention en référence à un dispositif d'entraînement par courroie, l'utilisation d'une chaîne souple, compre- nant un polymère ou un caoutchouc armé de métal ou de tissu, entre aussi dans le cadre de l'invention. Il faut noter que, bien que la disposition d'accou- plement et d'entraînement des arbres selon l'invention ait été décrite en référence à des pompes mécaniques à vide travaillant sans huile, ayant des rotors du type à "griffes" qui sont imbriqués, elle s'applique aussi à toute pompe mécanique travaillant sans huile ou même à toute autre pompe dans laquelle l'utilisation d'un transfert d'énergie par des pignons métalliques pose les problèmes précités. REVENDICATIONS 1. Pompe mécanique comprenant deux arbres suppor- tant au moins une paire de rotors imbriqués couplés afin qu'ils tournent en sens opposés, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif souple d'entraînement (30) coopérant avec.un dispositif (26, 28) fixé aux ar- bres (2,4) afin que ceux-ci soient entraînés en rotation. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif souple d'entraînement est une courroie (30) qui est crantée ou nervurée sur une surface destinée à coopérer avec des nervures ou encoches corres- pondantes formées sur des poulies (26, 28) montées sur les arbres (2, 4). 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la courroie (30) est crantée ou nervurée sur ses deux faces de travail. 4. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif souple d'entraînement est une chaîne qui coopère avec des pignons montés sur les arbres (2, 4).