Brevet FR2656658A1 — publié le 19910705

- Pompe à vide turbomoléculaire mixte, à deux arbres de rotation et à refoulement à la pression atmosphérique Pour atteindre des vides à des pressions inférieures à 1 10 mbar tout en refoulant à la pression atmosphérique, on utilise actuellement un groupe de pompage comprenant une pompe primaire refoulant à l'atmosphère et une pompe secondaire refoulant à la pression d'aspiration de la pompe primaire. C'est également le cas de certains procédés industriels o la pression de l'enceinte, dans laquelle est effectué ledit procédé, peut n'être pas aussi basse mais atteindre quelques mbar mais o il est nécessaire d'extraire, en maintenant cette pression, un certain débit de gaz de procédé, or à cette pression les pompes primaires ont un débit très faible et on utilise donc également un groupe de pompage comprenant une pompe secondaire et une pompe primaire Chaque pompe, primaire et secondaire, possède son propre moteur d'entraînement. La présente invention a pour but de proposer un ensemble de pompage unique et à un seul moteur d'entraînement capable de refouler à l'atmosphère et d'atteindre à l'aspiration des vides limites très élevés jusqu'à 10 mbar. L'invention a ainsi pour objet une pompe permettant d'atteindre un vide moléculaire, comprenant un stator et un ensemble rotorique comportant deux rotors, à axes parallèles, tournant en sens inverse, le stator comportant une entrée d'aspiration et une sortie de refoulement, caractérisée en ce qu'elle se divise en une première zone située du côté de l'aspiration, suivie d'une seconde zone, ladite première zone étant du type turbo moléculaire à deux rotors, ladite seconde zone étant du type à deux pistons rotatifs ou à vis, à deux axes parallèles, l'un des axes étant entraîné par un moteur et l'autre par l'intermédiaire de moyens de transmission. Selon une réalisation préférée de l'invention, chaque axe comporte, dans la zone à pompe du typé turbomoléculaire, une suite de disques à ailettes, la distance séparant les deux axes correspondant environ à la longueur radiale d'une ailette plus le diamètre du moyeu qui la porte, les disques d'un axe étant décalés axialement par rapport aux disques de l'autre axe, le stator étant muni, en aval de chaque disque rotorique -2- des deux rotors, d'un diaphragme à ailettes statoriques, de telle sorte que chaque diaphragme qui succède à un disque porté par un axe se trouve dans le même plan qu'un disque rotorique porté par l'autre axe, ledit diaphragme étant interrompu sur un secteur correspondant à l'espace rotorique commun aux deux stators, situé entre les deux axes. 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 représente schématiquement une pompe à vide moléculaire selon l'invention. La figure 2 est un schéma illustrant la circulation du fluide d'un étage à l'autre dans la zone haute pression de la pompe. La figure 3 est une variante de la figure 1 o la partie haute pression de la pompe est d'un autre type. La figure 4 montre la pompe de la figure 1 ou 3 vue en bout du c 8 té basse pression. La figure 5 représente un disque rotorique à ailettes et un diaphragme statorique à ailettes dans leur position respective. En se référant à la figure 1, on voit une pompe à vide moléculaire qui comprend un stator 1 avec une entrée d'aspiration 2 et une sortie de refoulement 3 A l'intérieur du stator est situé un ensemble rotorique à deux rotors à deux axes 4 et 5 parallèles et tournant en sens inverse. L'axe 4 est entraîné en rotation par un moteur d'entraînement 20 comprenant un stator 6 et un rotor 7 solidaire de l'axe 4 L'axe 5 est entraîné en rotation en sens inverse par un engrenage comportant deux pignons 8 et 9. La pompe est divisée en deux zones: une première zone A située du c 8 té de l'aspiration et une seconde zone B qui suit la zone A. La zone A joue le rôle de pompe secondaire et est du type turbo- moléculaire et la zone B joue le rôle de pompe primaire et est du type Roots Dans la réalisation représentée figure 3, la zone B de la pompe est du type à vis tandis que la zone A est identique à celle de la figure 1. Sur cette figure 1, la zone B, de type pompe Roots, comprend trois étages 10, 11, 12 séparés par des cloisons 13, 14 Chaque étage Roots est tout à fait classique et comprend bien entendu deux pistons rotatifs -3- et 16. Au passage des cloisons 13, 14, ainsi qu'au passage de la cloison séparant la zone A de la zone B, les axes 4, 5 portent des labyrinthes d'étanchéité du type joint dynamique 17 Des roulements 18 montés dans des parois d'extrémité de la zone B supportent l'ensemble des deux rotors. L'aspiration dans le premier étage 10, après le refoulement de la pompe turbomoléculaire, se fait par un conduit interne 19 et le refoulement à la sortie du troisième et dernier étage 12 par un conduit 21 aboutissant à l'orifice de refoulement 3 Le passage du premier étage au second étage 11 et du second étage 11 au troisième étage 12 se fait respectivement par des conduits internes 22 et 23. La figure 2 est un schéma qui illustre deux étages 10 et 11 de la zone B. L'engrenage de synchronisation constitué par les pignons 8, 9 est par exemple un engrenage sec Dans le cas contraire, la chambre d'engrenage 24 est isolée du moteur 20 et du dernier étage 12 par des joints d'étanchéité. Dans la figure 3, la zone B est constituée par une pompe à vis également à trois étages 10, 11, 12 Chaque étage, comporte deux rotors à vis 25 et 26, l'admission et le refoulement étant ici axiaux. La zone A est identique dans les deux figures 1 et 3. Dans cette zone A, la pompe est du type turbomoléculaire à ailettes à deux rotors constitués de disques à ailettes 27 pour le premier rotor sur l'axe 4 et de disques à ailettes 28 pour le second rotor sur l'axe 5. Comme on le voit sur les figures 1 et 3, les disques 27 et 28 sont décalés axialement, car la distance séparant les deux axes 4 et 5 ne permet pas de les mettre dans le même plan En effet, cette distance correspond à environ la longueur radiale d'une ailette d'un disque plus à la valeur du diamètre du moyeu sur Jequel sont ces ailettes. En aval de chaque disque 27 ou 28, le stator 1 est muni d'un diaphragme statorique, 29 du côté de l'axe 4 et 30 du côté de l'axe 5, ces diaphragmes portent des ailettes. Chaque diaphragme 29 est situé dans le même plan qu'un disque -4rotorique 28 et chaque diaphragme 30 est situé dans le même plan qu'un disque rotorique 27 Ces diaphragmes 29 et 30 ne forment pas des disques complets mais sont interrompus de la valeur d'un secteur correspondant à l'espace rotorique commun aux deux stators dans la partie située entre les axes 4 et 5 comme on le voit bien sur la figure 5 Les extrémités des ailettes des diaphragmes 29 et 30 sont solidaires d'un anneau 31 ( 32 pour les diaphragmes 30) permettant leur fixation dans le stator 1. Dans la partie rotorique commune, repérée C dans la figure 4 et située entre les axes 4 et 5, les disques 27 jouent le rôle de stator pour les disques 28 et de même les disques 28, sauf le premier, jouent le rôle de stator pour les disques 27 En réalité, comme ces disques tournent en sens inverse, on obtient dans cette zone C un débit équivalent à une vitesse de rotation double d'une seule série de disques suivie d'un réel stator fixe A l'extérieur de cette zone C, le débit des deux rotors s'ajoute si bien qu'au total on a le débit correspondant à deux pompes, mais avec une réduction d'encombrement. On obtient ainsi une pompe moléculaire capable d'atteindre des vides secondaires très élevés et refoulant à l'atmosphère, n'ayant qu'un seul moteur d'entraînement et permettant d'avoir de gros débits sous un faible encombrement. - REVENDICATIONS 1/ Pompe permettant d'atteindre un vide moléculaire, comprenant un stator ( 1) et un ensemble rotorique comportant deux rotors, à axes parallèles ( 4, 5), tournant en sens inverse, le stator comportant une entrée d'aspiration ( 2) et une sortie de refoulement ( 3), caractérisée en ce qu'elle se divise axialement en une première zone (A) située du côté de l'aspiration, suivie d'une seconde zone (B), ladite première zone étant du type turbomoléculaire à ailettes à deux rotors, ladite seconde zone (B) étant du type à deux pistons rotatifs ou à vis, à deux roues parallèles, l'un ( 4) des axes étant entraîné par un moteur ( 20) et l'autre par l'intermédiaire de moyens de transmission ( 8, 9). 2/ Pompe à vide moléculaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans la zone (A) à pompe du type turbomoléculaire, chaque axe ( 4, 5) comporte une suite de disques à ailettes ( 27, 28), la distance séparant les deux axes ( 4, 5) correspondant environ à la longueur radiale d'une ailette plus le diamètre du moyeu qui la porte, les disques ( 28) d'un axe étant décalés axialement par rapport aux disques ( 27) de l'autre axe, le stator étant muni, en aval de chaque disque rotorique des deux rotors, d'un diaphragme ( 29, 30) à ailettes statoriques, de telle sorte que chaque diaphragme qui succède à un disque porté par un axe se trouve dans le même plan qu'un disque rotorique porté par l'autre axe, ledit diaphragme étant interrompu sur un secteur correspondant à l'espace rotorique commun (C) aux deux stators situés entre les deux axes ( 4, 5).