Brevet FR2682164A1 — publié le 19930409

INSTALLATION DE POMPAGE DE GAZ AVEC REGULATION DE LA VITESSE DE POMPAGE La présente invention concerne une installation de pompage de gaz comprenant le montage en série d'une machine du type ROOTS et d'une pompe primaire, une partie d'entrée d'aspiration de la machine ROOTS étant connectée à une enceinte à vider. Les machines du type ROOTS, telles qu'elles sont employées 1 i O actuellement, sont limitées quant à leur débit dans le domaine des hautes pressions, notamment du fait de leur couplage avec une pompe primaire, dont le débit est plus faible à de hautes pressions d'aspiration, ainsi que du fait de la puissance limitée de leur moteur. On a déjà proposé l'utilisation de systèmes de démarrage asservis à la pression de travail de la pompe primaire et à la différence de pression entre les parties d'aspiration et de refoulement de la machine ROOTS De tels dispositifs sont coûteux et compliqués et, par conséquent, peu fiables D'autre part, les systèmes asservis nécessitant une prise de pression dans la ligne de pompage, présentent des inconvénients majeurs, notamment pour des raisons de sécurité dans le cas du pompage de gaz corrosifs. L'invention vise à fournir une installation du type mentionné au début permettant une régulation automatique de la vitesse de pompage de la machine ROOTS par des moyens simples, peu encombrants, économiques, efficaces et sécurisants. A cet effet, l'installation selon l'invention comporte, dans la partie d'entrée de la machine ROOTS, un dispositif de régulation de la section de passage du gaz en fonction de la différence entre les pressions régnant, respectivement, dans ladite partie d'entrée et une partie de sortie de refoulement de la machine ROOTS, de façon à adapter le débit de cette machine à celui de la pompe primaire. Plus particulièrement, le dispositif de régulation comporte, de préférence, un soufflet de forme générale allongée, disposé transversalement par rapport au flux du gaz dans la partie d'entrée de la machine ROOTS, la section transversale de ce soufflet étant sensiblement égale ou supérieure à la section intérieure de ladite partie d'entrée, une première extrémité du soufflet étant fixée, de façon étanche, dans une paroi de ladite partie d'entrée, la seconde extrémité du soufflet étant fermée et déplaçable dans le sens longitudinal du soufflet de manière à modifier la section de passage du gaz Cette seconde extrémité est soumise, sur son côté extérieur, à la pression régnant dans la partie d'entrée de la machine ROOTS et, sur son côté intérieur, directement ou par l'intermédiaire d'un organe mécanique, à travers une ouverture dans la paroi supportant ladite première extrémité et à travers un canal reliant cette ouverture à la partie de sortie de refoulement de la machine ROOTS, à la pression régnant dans cette partie de sortie Un ressort, tel qu'un ressort hélicoïdal de traction, peut être agencé pour agir sur ladite extrémité déplaçable du soufflet, de manière à compenser la raideur de celui-ci et à le maintenir dans une position d'équilibre, lorsque ladite différence de pression est sensiblement nulle. Le soufflet utilisé a, de préférence, une forme générale cylindrique et possède un diamètre supérieur à la plus grande dimension de la section intérieure de la partie d'entrée de la machine ROOTS, ledit soufflet étant disposé dans un logement cylindrique transversal formé dans ladite partie d'entrée, de façon que le soufflet soit guidé lors de sa déformation et ne permette le passage du gaz qu'à travers l'espace entre les parois dudit logement et la surface extérieure du soufflet L'organe mécanique transmettant la pression à travers ladite paroi de la partie d'entrée de la machine ROOTS, peut être une tige, dont une extrémité est fixée à l'extrémité déplaçable du soufflet et qui traverse ladite ouverture de la paroi de ladite partie d'entrée. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description d'une forme d'exécution particulière donnée à titre d'exemple et illustrée dans le dessin annexe, dans lequel: La Fig 1 est une représentation schématique, en coupe longitudinale, d'une machine ROOTS, comportant un dispositif de régulation de la section de passage du gaz dans sa partie d'entrée. La Fig 2 est une vue en coupe axiale de la partie d'entrée de la machine ROOTS, montrant la position ouverte du dispositif de régulation, et La Fig 3 est une coupe selon le plan 11 I-111 de la Fig 2. La machine ROOTS représentée schématiquement à la Fig 1 comporte une partie d'entrée, désignée dans son ensemble par la référence 1, et une partie de sortie désignée par 2, entre lesquelles est disposée une structure de pompage 3 à pistons rotatifs 4, 5 L'ouverture 6 de la partie d'entrée de la machine est destinée à être mise en communication avec une enceinte à vider L'orifice de sortie de refoulement 7 de la machine ROOTS est connecté à une pompe primaire indiquée schématiquement par un bloc 8. Un soufflet 9 de forme générale cylindrique est disposé transversalement dans la partie d'entrée 1 de la machine ROOTS Une extrémité 10 de ce soufflet est fixée, de façon étanche, dans la paroi de cette partie d'entrée, l'autre extrémité 11 pouvant s'engager dans la position d'allongement maximale du soufflet dans une portion creuse 12 de la paroi de ladite partie d'entrée Dans la position rétractée du soufflet, montrée à la Fig 2, le soufflet est replié dans une partie creuse 13 de la paroi diamétralement opposée à la partie 12. La section transversale de la Fig 3 montre que la partie d'entrée de la machine forme un logement essentiellement cylindrique 14, dans lequel le soufflet est guidé lors de son déplacement Le diamètre de ce logement est légèrement plus grand que le diamètre extérieur du soufflet, et sensiblement plus grand que le diamètre de l'ouverture d'entrée 6, de sorte que dans la position d'allongement maximale du soufflet, le gaz aspiré ne peut passer qu'entre l'espace compris entre la surface extérieure du soufflet et la surface du logement 14 ainsi que, le cas échéant, dans l'espace entre les parties 11 et 12. Comme le montrent les Figures 1 et 2, le soufflet est muni d'une tige d'actionnement 20 traversant une partie de fixation 15 pour pénétrer 1 i O dans une chambre 16, qui est reliée par un canal 17 au volume 18 de la partie de sortie de refoulement de la machine Le soufflet 9 est ainsi soumis à la différence entre les pressions régnant, respectivement, dans la partie d'entrée et dans la partie de sortie de la machine ROOTS Un ressort hélicoïdal de traction 19 peut être 1 5 prévu à l'intérieur du soufflet 9 pour compenser la raideur de ce dernier, et pour le maintenir dans une position d'équilibre lorsque ladite différence de pression est sensiblement nulle. Le fonctionnement de l'installation décrite est le suivant. Lors du démarrage de l'installation, la machine ROOTS et la pompe primaire commencent à fonctionner simultanément et le soufflet est ouvert selon la position de la Fig 2 Etant donné que le débit de la machine ROOTS est supérieur à celui de la pompe primaire, la pression dans la chambre 18 et, par conséquent, dans la chambre 16, devient supérieure à la pression dans la partie d'entrée de la machine, et le soufflet se ferme Par conséquent, le débit de la machine ROOTS diminue et la position du soufflet se stabilise lorsque le débit de la machine ROOTS est compatible avec celui de la pompe primaire, le soufflet étant entrouvert pour ne laisser passer que la quantité de gaz correspondant à ce régime stable. En cas de variation brutale de la pression de gaz à l'entrée de la machine ROOTS, par suite d'une introduction de gaz dans l'enceinte, la pression dans la chambre 18 croît rapidement du fait du débit supérieur de la machine ROOTS par rapport à celui de la pompe primaire Par conséquent le soufflet s'allonge, le cas échéant jusqu'à sa position extrême dans laquelle le gaz ne passera qu'autour du soufflet dans les cannelures de celui-ci L'abaissement de la pression à l'entrée de la machine ROOTS permet de revenir aux conditions de fonctionnement stables décrites précédemment. La raideur du ressort hélicoïdal est choisie de façon à compenser et à être de préférence légèrement supérieure à celle du soufflet lui- même, de sorte qu'au repos le soufflet revienne dans la position 1 i O montrée à la Fig 2. Le dispositif de régulation qui vient d'être décrit est particulièrement simple et ne nécessite aucun dispositif supplémentaire de surveillance ou d'actionnement Le canal 17 ne 1 5 servant qu'à mettre en communication la chambre 18 et la chambre 16, et ne présentant donc pas de débit de gaz, sa section peut être relativement faible, ce qui permet un gain en encombrement de la machine ROOTS par rapport à une machine à by-pass de même débit de pompage Le tarage de la raideur et de la précontrainte du ressort 19 permet d'adapter le débit de la machine ROOTS au débit maximal de la pompe primaire. Un avantage particulier réside dans le fait que l'obturation de la partie d'entrée n'est jamais complète et le fonctionnement de la machine ROOTS n'est pas interrompu, de sorte que le passage du gaz entre les cannelures du soufflet permet d'éviter les dépôts et collages de particules solides contenues dans le gaz Par ailleurs, il ressort de ce qui précède qu' il n'y a pas de recyclage de gaz depuis la chambre 18 vers la partie d'entrée du dispositif ROOTS, ce qui permet d'éviter la pollution de l'enceinte à vider En cas de pompage de produits corrosifs, le soufflet n'est soumis qu'à de la corrosion à basse pression qui est relativement peu agressive En cas de bris de soufflet, l'installation, dans son ensemble, reste étanche, de sorte que les gaz pompés présentent pas de risques pour l'opérateur. La présente invention réalise ainsi des avantages considérables par rapport aux installations usuelles du type mentionné au début. REVENDICATIONS 1 Installation de pompage de gaz comprenant le montage en série d'une machine du type ROOTS et d'une pompe primaire, une partie d'entrée d'aspiration ( 1) de la machine ROOTS étant connectée à une enceinte à vider, caractérisée en ce qu'elle comporte, dans la partie d'entrée ( 1) de la machine ROOTS, un dispositif de régulation de la section de passage du gaz en fonction de la différence entre les pressions régnant, respectivement, dans ladite partie d'entrée, et une partie de sortie de refoulement ( 2) de la machine ROOTS, de façon à adapter le débit de cette machine à celui de la pompe primaire. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de régulation comporte un soufflet ( 9) de forme générale allongée, disposé transversalement par rapport au flux du gaz dans la partie d'entrée ( 1) de la machine ROOTS, la section transversale de ce soufflet étant sensiblement égale ou supérieure à la section intérieure de ladite partie d'entrée, une première extrémité ( 10) du soufflet étant fixée, de façon étanche, dans une paroi de ladite partie d'entrée, la seconde extrémité ( 11) du soufflet étant fermée et déplaçable dans le sens longitudinal du soufflet, de manière à modifier la section de passage du gaz, cette seconde extrémité étant soumise, sur son côté extérieur, à la pression régnant dans la partie d'entrée ( 1) de la machine ROOTS, et, sur son côté intérieur, directement ou par l'intermédiaire d'un organe mécanique, à travers une ouverture dans la paroi supportant ladite première extrémité et à travers un canal ( 17) reliant cette ouverture à la partie de sortie de refoulement ( 2) de la machine ROOTS, à la pression régnant dans cette partie de sortie. 3 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un ressort ( 19) est agencé pour agir sur ladite extrémité déplaçable ( 11) du soufflet ( 9), de manière à compenser la raideur de celui-ci et à le maintenir dans une position d'équilibre lorsque ladite différence de pression est sensiblement nulle. 4 Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit ressort ( 19) est un ressort hélicoïdal de traction. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit soufflet ( 9) est de forme générale cylindrique et possède un diamètre supérieur à la plus grande dimension de la section 1 i O intérieure de la partie d'entrée ( 1) de la machine ROOTS, ledit soufflet ( 9) étant disposé dans un logement cylindrique transversal ( 14) formé dans ladite partie d'entrée, de façon que le soufflet ( 9) soit guidé lors de sa déformation et ne permette le passage du gaz qu'à travers l'espace entre les parois dudit logement et la surface extérieure du soufflet. 6 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit organe mécanique est une tige ( 20), dont une extrémité est fixée à l'extrémité déplaçable du soufflet et qui traverse ladite ouverture de la paroi de la partie d'entrée de la machine ROOTS.