Brevet FR2642479A1 — publié le 19900803

Pompe à vide du type Roots, multiétagée La présente invention concerne une pompe à vide du typé roots, multiétagée. Pour obtenir de bonnes performances, il est nécessaire que les jeux de fonctionnement entre les rotors et le stator soient les plus faibles possibles. Dans les machines multiétagées à fort taux de compression, les derniers étages sont à une température relativement élevée et les jeux sont calculés en fonction de la température attendue de fonctionnement des rotors et du stator. Cependant, le stator étant en contact direct avec la température extérieure, on doit tenir compte, dans les jeux, des variations de dilatation du stator dues aux variations de température, et selon toute son étendue possible. Ceci est un obstacle à la réalisation de jeux très petits. La demande de brevet européen 0 272 767 décrit une pompe à vide nultiétagee , dans laquelle le passage d'un étage au suivant est effectué par une conduite externe sur le parcours de laquelle est situé un échangeur de chaleur pour le refroidissement avant l'admission dans l'étage suivant. A l'admission d'un étage, une-partie du flux frais d'aspiration est déviée de chaque côté vers des canaux périphériques du stator, d'où il est recyclé par des orifices de préadmission dans l'étage précédent, après traversee de la paroi de séparation avec l'étage précédent par des lumières pratiquées dans cette paroi. Cependant, avec un tel système, il y a un risque de condensation dans les conduites externes conduisant le gaz depuis le refoulement d'un étage jusqu'à l'aspiration de l'étage suivant, dans le cas d'un pompage de gaz condensable. En outre, l'introduction de gaz de recyclage s'effectuant par des canaux internes du stator, le gaz peut se réchauffer au contact des parties chaudes du stator du fait de sa faible inertie thermique, il en résulte un refroidissement moins efficace. Enfin, ces canaux alimentés en gaz refroidis, et entourant les parties tournantes, il y a toujours le risque de dilatation différentielle entre les rotors chauds et le stator froid, ce qui ne permet pas de réduire les jeux. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients, et a pour objet une pompe à vide du type Roots, multiétagée comprenant un stator et un ensemble rotorique, le stator définissant une pluralité de chambres successives de compression séparées axialement les unes des autres par des cloisons de séparation, l'ensemble rotorique étant disposé à l'intérieur du stator et constitué de deux arbres parallèles, chaque arbre comprenant dans chaque chambre de compression un lobe de compression, le stator comportant au droit de chaque chambre de compression un orifice d'admission et un orifice de refoulement, caractérisée en ce que l'orifice de refoulement d'une chambre de compression est relié à l'orifice d'adnission de la chambre suivante par des canaux périphériques internes au stator, et en ce que, au moins pour la dernière chambre de compression, du côté haute pression, l'orifice de refoulement communique en outre avec une conduite extérieure comportant un moyen de réfrigération, et qui se divise ensuite en deux branches de recyclage dont les extrémités aboutissent dans la chambre de compressNon, de part et d'autre de l'orifice de refoulement et en des points tels qu'ils ne sont jamais en comnunication avec l'orifice d'admission. L'invention va maintenant être décrite en se référant au dessin annexé dans lequel - la figure I représente schématiquement en coupe longitudinale, une pompe Roots, multiétagée selon l'invention, - la figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1, - la figure 3 montre une cloison de séparation entre deux chambres de compressicn. En se référant aux figures, on voit une pompe Roots multiétagée qui comporte un stator 1 et un ensemble rotorique 2. Le stator est constitué d'un assemblage de pièces comprenant des couronnes statoriques 3, 4, 5, 6 et 7, des cloisons de séparation 8, 9, 10 et Il et des flasques d'extrémité 12 et 13. Deux carters 14 et 15 ferment les extrémités. Le stator ainsi formé définit cinq chambres de compression 16 délimitées radialement par une couronne statorique et axialement par deux cloisons de séparation ou par une cloison de séparation et un flasque d'extrémité pour les deux chambres d'extrémité. .L'ensemble rotorique est disposé à l'intérieur du stator et il comprend deux arbres parallèles 17 et 18 munis, chacun, dans chaque chambre de compression, d'un lobe de compression : 19 pour l'arbre 18 et 20 pour l'arbre 17. Les arbres 17 et 18 traversent les cloisons 9 à 11 au travers de trous 50 et 51. Des paliers 21 et 22, montés dans les flasques 12 et 13 supportent l'arbre 17 et ses lobes de compression 20. Sur les figures, on ne voit pas les paliers qui supportent l'arbre 18.-Un engrenage, composé d'un pignon 23 monté sur l'arbre 17 et d'un second pignon, non visible, monté sur l'arbre 18, assure la synchronisation en rotation des deux arbres. Ces pignons sont situés dans le carter 15. Un joint à lèvre 24 isole l'intérieur du carter 15, rempli d'huile, des chambres de compression. Le stator comporte au niveau de chaque chambre de compression un orifice d'admission et un orifice de refoulement : orifice d'aspiration 25 pour la première chambre et orifice de refoulement 26. Orifice d'aspiration 27 pour la seconde chambre et orifice de refoulement 28. Orifice d'aspiration 29 pour la troisième chambre et orifice de refoulement 30. Orifice d'aspiration 31 pour la quatrième chambre et orifice de refoulement 32 ; et enfin orifice d'aspiration 33 pour la cinquième chambre et orifice de refoulement 34. L'aspiration de la machine se fait du côté gauche : aspiration 25 et le refoulement du côté droit : refoulement 34 relié à une conduite de sortie 35. - Conformément à l'invention, l'orifice de refoulement d'une chambre de compression est relié à l'orifice d'aspiration de la chambre suivante par deux canaux périphériques internes au stator 36 et 37 visibles sur la figure 2. Ces canaux périphériques 36 et 37 rejoignent les orifices d'aspiration 27, 29, 31 et 33 respectivement en traversant les cloisons 8à 11 par des trous respectivement 38 à 41. En outre, les deux dernières chambres de compression, du côté haute pression, à droite, sont refroidis par un recyclage d'une partie du flux de refoulement. A cet effet, l'orifice de refoulement 32 communique en outre avec une conduite extérieure 42 munie d'un dispositif échangeur 43 à circulation d'eau. Après l'échangeur 43, la conduite se divise en deux branches 44 et 45 aboutissant dans la chambre de compression 16 par des orifices de pré-injection 46 et 47 situés de part et d'autre de l'orifice de refoulement 32 et à une distance telle qu'ils ne sont jamais en communication avec l'orifice d'admission 31 comme on peut le voir sur la figure 2. fl en est de même pour la dernière chambre qui comporte également un flux de recyclage. Les mêmes références ont été utilisées. Ainsi, dans l'invention, les gaz passent d'un étage à l'autre par des conduites internes 36 et 37 évitant tout refroidissement, et donc tout risque de condensation dans le cas de pompage de gaz condensables. Par ailleurs, les gaz qui servent à refroidir les rotors sont recyclés, après passage dans l'échangeur 43, par des conduites extérieures au stator évitant ainsi qu'il ne se réchauffent. On assure ainsi un refroidissement des rotors plus efficace que dans le cas de l'art antérieur cité. Enfin, les rotors sont entoures d'une circulation de gaz chauds par les canaux 36 et 37, il n'y a donc pas de dilatation différentielle entre les rotors et le stator. REVENDICATION Pompe à vide du type Roots, multiétagée comprenant un stator (1) et un ensemble rotorique (17 à 20), le stator définissant une pluralité de chambres (16i successives de compression séparées axialement les unes des autres par des cloisons de séparation (8 à 11), l'ensemble rotorique étant disposé à l'intérieur du stator et constitué de deux arbres parallèles (17, 18), chaque arbre comprenant dans chaque chambre de compression un lobe de compression (19, 20), le stator comportant au droit de chaque chambre de compression un orifice d'admission (25, 27, 29, 31, 33) et un orifice de refoulement (26, 28, 30, 32, 34), caractérisée en ce que l'orifice de refoulement d'une chambre de compression est reliée à l'orifice d'admission de la chambre suivante -par des canaux périphériques internes au stator (36, 37), et en ce que, au moins pour la dernière chambre de compression, du côté haute pression, l'orifice de refoulement (32, 34) communique en outre avec une conduite extérieure (42) comportant un moyen de réfrigération (43), et qui se divise ensuite en deux branches (44, 45) de recyclage dont les extrémités aboutissent dans la chambre de compression (16) de part et d'autre de l'orifice de refoulement (32, 34) et en des points tels (46, 47) qu'ils ne sont jamais en communication avec l'orifice d'admission (31, 33).