Brevet FR2641582A1 — publié le 19900713

Pompe à vide du type à canal de Gaëde La présente invention concerne une pompe à vide du type à canal de Gaëde comprenant un stator et un rotor entraîné en rotation à l'intérieur du stator, le rotor comportant un arbre par lequel il est supporté dans le stator au moyen de paliers, le stator comprenant une entrée d'aspiration et une sortie de refoulement. Des pompes de ce type sont bien connues sous le nom de pompes Holweck ou pompes à canal de Gaëde. Dans ce type de pompes, le rotor a la forme d'un disque ou d'un cylindre de révolution ou encore d'un cône et sa surface est munie d'au moins une rainure hélicoidale et la surface du stator qui lui fait face, est lisse ou alors, ce qui est plus souvent le cas, c'est le contraire, la surface du rotor étant lisse et celle du stator portant les rainures. Parfois encore, les deux surfaces en vis-à-vis portent de telles rainures. Ces rainures ont généralement une profondeur oui décrott en allant dans le sens de l'aspiration vers le refoulement. Pour obtenir de bonnes performances, on a intérêt à diminuer le plus possible le jeu de fonctionnement entre le rotor et le stator ce qui implique la nécessité de réaliser le rotor et le stator avec une très grande précision, or il est difficile d'obtenir une très grande précision de forme avec les pompes connues. La présente invention a pour but de permettre de réaliser le rotor et le stator avec une plus grande précision et donc de diminuer le jeu de fonctionnement. L'invention a ainsi pour'objet une pompe à vide du type à canal de Gaëde comprenant un stator et un rotor entraîné en rotation à l'intérieur du stator, le rotor comportant un arbre par lequel il est supporté dans le stator aux moyens de paliers, le stator comprenant une entrée d'aspiration et une sortie de refoulement, caractérisée en ce que le rotor, dans sa partie active située entre l'aspiration et le refoulement, a une forme hémisphérique disposée à-l'intérieur d'une cavité également hémisphérique du stator, l'axe dudit arbre étant confondu-avec,'axe de révolution du rotor hémisphérique, l'aspiration se faisant du c8té du grand cercle du rotor hémisphérique, par le jeu radial entre le rotor et le stator et le refoulement du c8té du sommet -2- du rotor hémisphérique. L'invention consiste ainsi essentiellement dans le fait que le rotor et la cavité correspondante du stator, aient une forme sphérique. En effet les surfaces sphériques peuvent être réalisées avec une très grande précision supérieure au millième de millimètre, par usinage à la fraise ou meule boisseau, ou par moulage. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel: - La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une pompe à vide selon l'invention. - La figure 2 montre un détail d'un aménagement particulier. - La figure 3 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. En se reportant à la figure 1, on voit une pompe à vide selon l'invention comportant un stator 1 et un rotor 2. Le rotor 2 comporte un arbre 3 par lequel il est supporté dans le stator 1 au moyen de paliers 4 et 5. Le rotor 2 est entraîné en rotation au moyen d'un moteur 6 fixé à l'intérieur du stator par des brides 7 et 8. La partie active du rotor a une forme hémisphérique 9 située dans une cavité 10 également hémisphérique du stator. La surface du rotor est creusée d'une rainure hélicoidale 11 dont la profondeur est décroissante depuis l'aspiration 12 située du côté du grand cercle de l'hémisphère vers le refoulement 13 situé du côté du sommet de l'hémisphère. La pompe représentée sur la figure 1 est un schéma de principe et en réalité, il y a une pluralité de rainures hélicoïdales 11. Ces rainures peuvent par ailleurs être réalisées non pas sur le rotor mais dans la cavité statorique ou encore éventuellement sur le rotor et aussi dans le stator. En outre, le jeu radial j entre le rotor est de l'ordre de deux dizièmes de millimètre. Ce jeu j peut être constant et dans ce cas, les centres 0 et 0' de la cavité hémisphérique du stator et de la partie hémisphérique 9 du rotor sont confondus ou bien alors, comme dans le cas de la figure, ces centres sont décentrés le long de l'axe de révolution à de façon à ajuster le jeu au refoulement: jr par rapport au jeu à l'aspiration: j a' Cet ajustement -3- permet de régler le taux de compression qui est de la forme K R r formule dans laquelle R et r sont respectivement les rayons du rotor à l'aspiration et au refoulement et K une constante dépendant de paramètres tels que notamment le rapport J.. La valeur de K augmentant Ja avec la diminution de ce rapport jr. On peut par exemple donner à ja Ja la valeur de 0,1 à 0,2 mm et à jr environ 1 mm. r 100 La valeur de K est également augmentée par la diminution de la profondeur des rainures hélicoidales 11 depuis l'aspiration vers le refoulement. Une cale 14 permet de déterminer d'une manière précise la position relative des centre O et O'. Un joint dynamique à rainure 15 assure l'étanchéité dynamique entre le stator 10 et l'arbre 3 du rotor 2 en aval du refoulement 13 et en amont du premier palier 4. Un orifice 16 est prévu en aval du joint dynamique. La figure 2 est un détail montrant une réalisation dans laquelle la cale 14 est réglable, permettant d'ajuster le jeu au refoulement Jr Dans ce cas, la cale 14 comporte des rampes inclinées 17 associées à des billes 18 maintenues dans une cage 19. La rotation de la cale, pour son ajustement est réalisée par un moteur 20. La figure 3 montre une variante dans laquelle le rotor 2 est double et donc constitué de deux parties hémisphériques 21 et 22. L'admission 23 est située au milieu et le flux se répartit à droite et à gauche, les refoulements 24 et 25 des deux parties se rejoignent en 26. Cette disposition permet de doubler environ le débit de la pompe. Ici, bien entendu les centres des hémisphères des deux parties 21 et 22 sont confondus avec les centres des deux cavités hémisphériques du stator 1. A titre indicatif, on peut donner les valeurs numériques suivantes pour une pompe correspondant à la figure 1: le taux de compression varie d'environ 25 à 300 selon la valeur du -4- rapport Ja Jr Le débit se situe entre 0,3 l/s et 2,7 1/s pour des rotors dont le grand diamètre est compris entre 100 et 300 mm avec une vitesse de rotation de 24 000 t/mm. Pour augmenter le taux de compression, on peut aisément assembler une pompe à deux étages de compression, ou plus de deux étages. Pour une pompe à deux étages, le taux de compression peut aller jusqu'à 9. 10 On peut également, pour augmenter le débit, doter le rotor d'une avant roue à ailettes. La pompe présente en outre les avantages habituels des pompes sèches. - 5- REVENDICATIONS 1/ Pompe à vide du type à canal de Gaëde comprenant un stator (1) et un rotor (2) entraîné à l'intérieur du stator, le rotor comportant un arbre (3) par lequel il est supporté dans le stator au moyen de paliers (4, 5), le stator comprenant une entrée d'aspiration (12) et une sortie de refoulement (13) caractérisée en ce que le rotor, dans sa partie active située entre l'aspiration et le refoulement, a une forme hémisphérique (9) disposée à l'intérieur d'une cavité (10) également hémisphérique du stator, l'axeé A dudit arbre étant confondu avec l'axe de révolution du rotor hémisphérique, l'aspiration se faisant du côté du grand cercle du rotor hémisphérique, par le jeu radial (j) entre le rotor et le stator et le refoulement du côté du sommet du rotor hémisphérique. 2/ Pompe à vide selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un joint dynamique (15) assure l'étanchéité entre le stator (1) et ledit arbre (3) du rotor, en aval de l'orifice de refoulement (13). 3/. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une cale de réglage (14) positionne axialement le rotor (2) par rapport au stator (1) permettant ainsi un réglage du taux de compression de la pompe. 4/ Pompe à vide selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite cale (14) comporte des moyens (17, 18, 19) de réglage axial de façon à régler le jeu radial (j) entre le stator et le rotor, du côté de l'échappement, par décentrement axial du rotor par rapport au stator. / Pompe à vide selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite cale est mobile en rotation et comporte des rampes inclinées (17) coopérant avec des billes (18). 6/ Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le rotor est double et constitué de deux parties hémisphériques (21, 22), l'admission (23) se faisant par la partie centrale.