Brevet FR2638788A1 — publié le 19900511

Pompe à vide du type Roots multiétagé La présente invention concerne une pompe à vide du type roots multiétagé, comprenant un stator définissant une pluralité de chambres successives de compression, séparées axialement les unes des autres par des flasques latéraux, un ensemble rotorique disposé à l'intérieur du stator et constitué de deux arbres parallèles supportés par des paliers dans des flasques d'extrémité du stator, chaque arbre étant équipé dans chaque chambre d'un lobe de compression, chaque chambre contenant ainsi deux lobes, conjugués, de compression, l'un des deux arbres étant entraîné en rotation par un moteur et l'autre arbre étant entraSné en sens inverse par l'intermédiaire d'un engrenage situé dans un carter fixé au flasque d'extrémité correspondant du stator, les deux arbres traversant chacun ledit flasque à travers un joint d'étanchéité à lèvres. Dans une pompe de ce type, il n'y a pas de joint d'huile entre les lobes de compression et les chambres de compression, il s'agit d'une pompe dite "sèche". Cependant le carter dans lequel est situé l'engrenage contient de l'huile pour la lubrification de l'engrenage, et bien que le carter soit séparé de la chambre de compression la plus proche par un joint à lèvre autour de chaque arbre, l'étanchéité qui en résulte est insuffisante lorsque l'on utilise une telle pompe en pompe primaire o l'on veut que les chambres de compression soient exemptes d'huile absolument. En effet, la pression dans la chambre de compression la plus proche du carter, qui constitue l'étage haute pression peut, selon la valeur de la pression à l'aspiration de la pompe, être supérieure à la pression dans le carter, c'est-à-dire à la pression atmosphérique, d'o un risque de soulèvement de la lèvre du joint à lèvre. Pour remédier à ce problème, on pourrait équilibrer la pression de part et d'autre du joint par une tubulure de communication entre le carter et la chambre de compression, mais alors on risquerait de faciliter le passage de vapeurs d'huile par cette tubulure, du carter vers la chambre de compression et retrouver dans cette dernière des traces de condensation d'huile. L'utilisation d'un joint à deux lèvres montées tête-bêche est aussi à proscrire, car la lèvre c8té chambre de compression ne peut être lubrifiée d'o son usure et une durée de vie très courte. Par ailleurs, la chambre de compression adjacente au carter est très chaude du fait de la compression des gaz, et cette haute température se transmet à l'huile, ce qui a pour effet, d'une part de diminuer sa viscosité, avec pour conséquence des fuites plus importantes, et d'autre part d'entraîner une vaporisation plus importante de l'huile rendant le piégeage des vapeurs plus difficile. Enfin, les gaz pompés, s'ils sont corrosifs, peuvent rapidement endommager le joint d'étanchéité et provoquer des fuites. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et a pour objet une pompe à vide du type roots multiétagé comme définie cidessus, caractérisée par le fait qu'un module d'étanchéité est interposé entre ledit flasque d'extrémité situé du c8té dudit carter, et la chambre de compression adjacente audit carter, ledit module constituant une cloison, équipée autour de chaque arbre de la partie. fixe d'un joint labyrinthe, chaque arbre étant muni de la partie complémentaire mobile du joint labyrinthe, lesdites parties mobiles de joints labyrinthes étant situées dans une cavité commune dudit module relié, par l'intermédiaire d'une soupape, avec le canal de refoulement de ladite chambre de compression adjacente audit carter, ladite soupape permettant un passage de fluide dans le sens de ladite cavité vers ledit canal de refoulement. Selon une autre caractéristique, ledit module d'étanchéité comprend une chambre de circulation d'eau de refroidissement. Selon une autre caractéristique, un gaz inerte est injecté en faible quantité dans ladite cavité. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue extérieure générale, très schématique, d'une pompe à vide selon l'invention. La figure 2 montre la pompe selon l'invention en élévation en coupe partielle. La figure 3 est une vue de dessus en coupe partielle de la pompe selon l'invention. - 3 - En se référant aux figures, on voit une pompe à vide du type roots multiétagé. Cette pompe 40 est composée d'un stator et d'un ensemble rotorique. Le stator est réalisé par un assemblage par empilement de galettes comprenant des flasques latéraux 1 et d'extrémités 2 et 3, et des couronnes statoriques 4. Ce stator définit ainsi une pluralité de chambres de compression 5 successives délimitées radialement par les couronnes statoriques et axialement par les flasques. Les extrémités du stator sont fermées par deux couvercles 6 et 7. L'ensemble rotorique, disposé à l'intérieur du stator comprend deux arbres parallèles 8 et 9 supportés par des paliers à roulements 11 et 12 dans le flasque d'extrémité 2 et aussi dans le flasque d'extrémité 3. Dans chaque chambre de compression 5, l'arbre 8 est équipé d'un lobe de compression 13 et l'arbre 9 est équipé d'un lobe de compression 14. Chaque chambre de compression 5 reçoit donc deux lobes de compres- sion: 13 et 14. Ces lobes ont des profils conjugués et sont bien connus en eux-mêmes. L'arbre 8 est entraîné en rotation par un moteur d'entraÂnement 15 par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement 16. L'arbre 9 est entraîné en rotation en sens inverse par un engrenage comprenant un pignon 17 monté sur l'arbre 8 et un pignon 18 monté sur l'arbre 9. Cet engrenage 17- 18 est situé dans le couvercle 6 servant de carter. Ce couvercle-carter 6 est fixé au flasque d'extrémité 2. En fonctionnement, le carter 6 contient de l'huile de lubrification de l'engrenage 17-18. L'arbre 8 traverse le flasque d'extrémité 2 à travers un joint d'étanchéité à lèvre 19 et de même, l'arbre 9 traverse le flasque d'extrémité 2 à travers un joint d'étanchéité à lèvre 20. Sur la figure 1, on voit en 21 l'entrée d'aspiration et en 22 la sortie de refoulement reliée au canal de refoulement 23 (figure 2) par différents organes dont un silencieux 24. Le canal de refoulement 23 traverse la dernière couronne statorique 4 située du côté du carter 6. La haute pression, pression atmosphérique en régime établi, est donc située du côté de l'engrenage 17-18. Au démarrage de la pompe, il se crée des surpressions dans les chambres de compression avales, la pompe agissant comme un compresseur 4 - avec un rapport de compression; ainsi, lorsque l'aspiration 2 démarre à la pression atmosphérique, on peut arriver à la dernière chambre 5 à une pression notablement supérieure à la pression atmosphérique régnant dans le carter 6 provoquant, en l'absence de mesures, le soulèvement des joints à lèvres 19 et 20. Ainsi, selon l'invention, on prévoit un module d'étanchéité 24 interposé entre le flasque d'extrémité 2 et la dernière chambre de compression 5, c'est-à-dire entre le flasque 2 et la dernière couronne statorique 4 la plus proche du carter 6. Ce module d'étanchéité 24 constitue une cloison traversée par les arbres 8 et 9; la cloison étant équipée autour de chaque arbre, de la partie fixe 25, 26 d'un joint labyrinthe dont la seconde partie complémentaire, mobile, 27, 28 est portée par les arbres 8 et 9. Les parties mobiles 27 et 28 des joints labyrinthes sont montées sur les arbres par l'intermédiaire d'un joint torique 29, 30 et sont situées dans une cavité commune 31 du module. Cette cavité commune 31 est reliée au canal de refoulement 23 par une soupape constituée d'une bille 32 poussée par un ressort 33. Ainsi, en cas de surpression dans la cavité commune 31, celle-ci est mise en communication avec le canal de refoulement 23. Il n'y a donc plus de risque de soulèvement du joint à lèvres 19. En outre, le module d'étanchéité 24 comprend une chambre 341deI circulation d'eau de refroidissement. Cette circulation permet d'évacuer les calories générées dans la chambre de compression voisine, et de maintenir l'huile du carter 6 à la température ambiante. On réalise ainsi une barrière thermique. Les conduites d'amenée et d'évacuation d'eau n'ont pas été représentées sur le dessin. On prévoit également d'injecter en faible quantité dans la cavité commune 31 un gaz inerte tel que de l'azote qui permet de diluer les éventuels gaz corrosifs aspirés, évitantainsi l'agression et la destruction du joint à lèvres 19. Le module d'étanchéité 24 joue en outre un r8le de piège à huile: en effet, s'il se produit néanmoins une fuite par les joints à lèvre 19 et 20 sous forme de vapeur, elle est projetée, par les parties mobiles 27, 28 des joints labyrinthes agissant comme déflecteur, contre la paroi - 5 froide, et condensée. Si la fuite est sous forme liquide, les joints toriques 29, 30 empêchent la migration de l'huile le long des arbres. Elle est recueillie dans la cavité commune 31 d'o elle peut être évacuée par un trou de vidange. Bien entendu, mais cela ne fait pas partie de l'invention, chaque chambre de compression comporte une entrée et une sortie, et la sortie d'une chambre est reliée à l'entrée de la suivante en passant par des canaux des flasques latéraux 1. Ces dispositions sont connues et n'ont pas été représentées pour ne pas surcharger le dessin. -6- REVENDICATIONS 1/ Pompe à vide du type roots multiétagé, comprenant un stator définissant une pluralité de chambres (5) successives de compression, séparées axialement les unes des autres par des flasques latéraux (1), un ensemble rotorique disposé à l'intérieur du stator et constitué de deux arbres parallèles (8, 9) supportés par des paliers (11, 12) dans des flasques d'extrémité (2, 3) du stator, chaque.arbre (8, 9) étant équipé dans chaque chambre (5) d'un lobe de compression (13, 14), chaque chambre (5) contenant ainsi deux lobes (13, 14), conjugués, de compression, l'un (8) des deux arbres étant entraîné en rotation par un moteur (15) et l'autre arbre (9) étant entraîné en sens inverse par l'intermédiaire d'un engrenage (17-18) situé dans un carter (6) fixé au flasque d'extrémité (2) correspondant du stator, les deux arbres (8, 9) traversant chacun ledit flasque (2) à travers un joint d'étanchéité à lèvres (19, 20), caractérisée en ce qu'un module d'étanchéité (24) est interposé entre ledit flasque d'extrémité (2) situé du c8té dudit carter (6), et la chambre de compression adjacente audit carter, ledit module (24) constituant une cloison, équipée autour de chaque arbre (8, 9) de la partie fixe (25, 26) d'un joint labyrinthe, chaque arbre étant muni de la partie complémentaire mobile (27, 28) du joint labyrinthe, lesdites parties mobiles de joints labyrinthes étant situées dans une cavité commune (31) dudit module reliée, par l'intermédiaire d'une soupape (32, 33), avec le canal de refoulement (23) de ladite chambre de compression adjacente audit carter, ladite soupape permettant un passage de fluide dans le sens de ladite cavité (31) vers ledit canal de refoulement. 2/ Pompe à vide selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit module d'étanchéité (24) comprend une chambre (34) de circulation d'eau de refroidissement. 3/ Pompe à vide selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un gaz inerte est injecté en faible quantité dans ladite cavité commune (31).