Brevet FR2646881A1 — publié le 19901116

L'invention a pour objet une pompe vide A plusieurs étages, destinée - produire un vide fin et très poussé, dont le côté aspiration du premier étage est relié au côté sortie du deuxième étage, par une conduite de liaison. La pompe 5 vide A plusieurs étages peut être utilisée dans l'industrie et les laboratoires; ses domaines d'application préférés sont le séchage sous vide, l'imprégnation sous vide, le traitement thermique sous vide, le dégazage sous vide et la production d'un vide préliminaire pour les pompes A diffusion huile et mercure. On connaît une pompe N vide i plusieurs étages, en particulier une pompe à piston rotatif, constituée de deux étages de vide. Le côté aspiration du premier étage est relié au côté sortie du deuxième étage de vide, par une conduite de liaison. La communication du deuxième étage d'aspiration avec l'enceinte dans laquelle doit être créé le vide, est établie par une tubulure d'aspi- ration (DD-WP 62638). Cette solution a pour inconvénient un pouvoir d'aspiration relativement réduit, dû au fait que la tubulure d'aspiration est disposée d'un seul côté d'un étage de pompe. On connait en outre une pompe vide % plusieurs étages qui est constituée pour l'essentiel d'une enve- loppe, d'un disque de séparation et d'un système % rotor de deux étages de pompe séparés l'un de l'autre (EP-PS 0198936). Par le DE-OS 3710782, on connaît un procédé et un dispositif de pompage de vapeur et/ou de mélanges contenant des vapeurs et/ou des mélanges de gaz et de vapeurs ou des produits similaires; on utilise essentiel- lement pour cela plusieurs pompes ou étages de pompe montés en série. Ces solutions connues % pompes, A plusieurs étages et/ou combinaisons de pompes, résident dans le fait que la capacité, c'est--dire le pouvoir d'absor- ption des pompes i plusieurs étages ou des combinaisons de pompes, est déterminée uniquement par le pouvoir d'aspiration du premier étage. Dans ce cas, la tubulure d'aspiration n'est directement reliée qu'au premier étage et les étages suivants veillent uniquement % ce que le côté de compression du premier étage soit déchargé et qu'ainsi on obtienne une pression finale supérieure. Tous les étages suivants n'ont donc aucune influence sur le pouvoir d'aspiration des pompes ou combinaisons de pompes. Le rapport massecapacité n'est donc pas satisfaisant. L'invention a pour but de créer une pompe à vide A plusieurs étages permettant d'accrol- tre considérablement le pouvoir d'aspiration des pompes % plusieurs étages ou des combinaisons de pompes, sans toutefois accroître ou dans une mesure relativement restreinte, l'encombrement et le coût du matériel et de la main-d'oeuvre. L'invention se propose de développer une pompe vide A plusieurs étages dans laquelle toutes les chambres de travail des étages de pompe sont utilisées pour augmenter le pouvoir d'aspiration, l'énergie d'entrai- nement nécessaire n'étant pas augmentée ou dans une mesure insignifiante. Ce but est atteint suivant l'invention du fait que le côté aspiration du premier étage de pompe et le côté aspiration du deuxième étage de la pompe sont directement reliés à la tubulure d'aspiration, respecti- vement par une première conduite et une deuxième conduite dans laquelle est placée une vanne de surpression. L'aire de la section transversale de la conduite de liaison qui relie le côté compression du premier étage de pompe au côté aspiration du deuxième étage de pompe, est dans ce cas et de préférence, bien inférieure 5 l'aire de la section transversale de la vanne de surpres- sion et l'aire de la section transversale de la tubulure d'aspiration est égale ou supérieure à la somme des aires de section transversale des conduites. Il est intéressant que le côté compression du premier étage de pompe comporte une vanne de surpression, de même que le c8té compression du deuxième étage de pompe, et que la capacité de passage de chaque vanne corresponde à celle de la conduite d'aspiration de l'étage correspondant. Les étages de pompe peuvent être des pompes à palettes, à tiroir tournant, des pompes cellulaires ou à membrane. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet.de l'in- vention est représentées, à titre d'exemples non limita- tifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une vue en coupe schématique d'une pompe à vide A deux étages suivant l'invention, La fig. 2 représente la courbe de la capacité d'aspiration d'une pompe A vide A deux étages suivant l'invention, en comparaison avec l'état de la technique. Seuls les éléments essentiels à l'invention ont été représentés. A la figure 1, on a représenté le premier étage de pompe 1 et le deuxième étage de pompe 2; la tubulure d'aspiration 3 est directement reliée aux côtés aspiration 6; 7, des étages de pompe 1; 2, par les conduites 4; 5. L'aire de la section transversale de la tubulure d'aspiration 3 est au moins égale A la somme des aires de section transversale des conduites 4; 5. Dans la conduite 5 se trouve une vanne de sur- pression 8 qui, à partir d'environ 800 Pa ou une diffé- rence de pression inférieure, est en position ouverte. Le côté compression 9 du premier étage de pompe i comporte une vanne de surpression 10 qui est optimalisée de manière A correspondre à la capacité d'aspiration de l'étage de pompe 1. Le côté compression 11 du deuxième étage de pompe 2 comporte une vanne de surpression 12 qui est optimalisée de manière à correspondre à la capacité d'aspiration de l'étage de pompe 2. Le côté compression 9 du premier étage de pompe 1 est relié en outre, par la conduite 13, au côté aspira- tion 7 du deuxième étage de pompe 2. L'aire de la section transversale de la conduite 13 est bien inférieure à celle de la vanne de surpression 10; elle est par exemple égale à 10 ou 15 %. Le fonctionnement de la pompe est le suivant: Un moteur électrique non représenté entraîne les rotors 14 et 15. Dans leurs fentes glissent les tiroirs 16a; 16b et 17a; 17b qui sont guidés contre les parois intérieures des étages de pompe 1 et 2. Ils partagent ainsi les volumes intérieurs des étages de pompe 1; 2 en côté aspiration 6; 7 et en côté compression 9; 11. A partir d'une pression atmosphérique (101325 Pa) jusqu'à environ 800 Pa ou moins, les deux étages de pompe 1; 2 participent presque à part égale à la mise sous vide de l'installation, c'est-à-dire que l'étage de pompe 2 fonctionne avec une capacité légèrement réduite par rapport à l'étage de pompe 1, étant donné que la conduite 13 constitue une fuite pour l'étage de pompe 2 qui repré- sente 10 à 15 % environ de la capacité de l'étage de pompe 1. Vers la pression finale de la pompe (inférieure à 800 Pa), la vanne de surpression 8 ferme la conduite 5. La pompe continue alors de fonctionner jusqu'à la pres- sion finale, suivant le principe connu des pompes à vide classiques à plusieurs étages (figure 2). La figure 2 compare le processus de mise sous vide d'un volume de 4 m3 avec une pompe à vide à deux étages classique de capacité égale à 4 m3/heure (courbe 1-2-3) à une pompe à vide suivant l'invention (courbe 12-2-3). Les avantages de la pompe à plusieurs étages suivant l'invention apparaissent clairement. A des pressions d'aspiration d'environ 800 Pa, les deux étages fonctionnent en parallèle, c'est-à-dire que la capacité S d'aspiration utile correspond à peu près à la somme des capacités d'aspiration des deux étages: S'W =S1 + S2 - S dans lequel S1 - capacité d'aspiration du premier étage S2 - capacité d'aspiration du deuxième étage as- pertes dues à l'effet de fuite de la conduite 13 S'W- capacité d'aspiration utile de la pompe suivant l'invention, aux pressions supérieures à la pression de commutation. Par pression de commutation, on entend la pres- sion à laquelle se ferme la vanne de surpression 10 (800 Pa ou moins). La dur e de pompage qui est inversement propor- tionnelle à la capacité d'aspiration T = 1 S dans lequel T - durée de pompage S-- capacité d'aspiration, est inférieure, dans la pompe suivant l'invention, à celle de la pompe classique ou d'une combinaison de pompe. Ce rapport est représenté à l'aide d'un exemple, avec des durées concrètes, à la figure 2. Même si la mise sous vide du volume considéré se fait à une pression finale PE inférieure à la pression de commutation, la durée de pompage de la pompe suivant l'invention (T's) est inférieure à celle d'une pompe classique (T"s): T's S S puisque la capacité d'aspiration S'v de la pompe suivant l'invention, supérieure à la capacité d'aspiration S"v de la pompe classique, aux pressions supérieures, S' > S" se traduit par une durée de pompage total inférieure T' T's = T + T2 dans lequel T' - durée de pompage total de la pompe S suivant l'invention T1 durée de pompage pour la portion de courbe 1-2-2 T2 - durée de pompage de la portion de courbe 2-3. Les relations représentées montrent que la pompe à vide suivant l'invention permet, outre un emploi plus universel que les solutions classiques, l'utilisation de I0 petites pompes pour des tâches similaires et par consé- quent rendent possible une économie de matériel, de temps de travail et d'énergie. REVENDICATIONS 1. Pompe à vide A plusieurs étages, destinée produire un vide fin et très poussé dont le c6té aspira- tion du premier étage est relié au c6té sortie du deuxième étage, par une conduite de liaison, caractérisée en ce que le côté aspiration (9) du premier étage (1) de la pompe et le côté aspiration (7) du deuxième étage de la pompe (2) sont directement reliés A la tubulure - d'aspiration (3), respectivement par la-conduite -(4) et la conduite (5) dans laquelle est placée une vanne de surpression (8). 2. Pompe à vide A plusieurs étages selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'aire de la section transversale de la conduite de liaison (13) qui relie le côté compression (9) du premier étage de pompe (1) au côté aspiration (7) du deuxième étage de pompe (2), est nettement inférieure l'aire de la section transversale de la vanne de surpression (10). 3. Pompe à vide à plusieurs étages selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'aire de la section transversale de la tubulure d'aspiration (3) est égale ou supérieure à la somme des aires de section transversale des conduites (4, 5). 4. Pompe à vide a plusieurs étages selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le côté compression (9) du premier étage de pompe (1) comporte une vanne de surpression (10) et le côté de compression (11) du deuxième étage de pompe (2), une vanne de sur- pression (12) et en ce que la capacité de passage de chaque vanne correspond à celle de la conduite d'aspi- ration de l'étage correspondant. 5. Pompe à vide 4 plusieurs étages selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les étages de pompe (1, 2) sont des pompes a palettes, des pompes A tiroir tournant, des pompes multicellulaires ou des pompes A membrane.