Brevet FR2774727A1 — publié le 19990813

POMPE A VIDE A FAIBLE BRUIT ET RENDEMENT ELEVE La présente invention concerne une pompe à vide comprenant des premier et second cylindres de même diamètre dans lesquels des premier et second pistons respectifs, dont chacun est mû par un excentrique, délimitent des premier et second volumes respectifs, chaque cylindre étant muni d'une entrée dotée d'un clapet anti-retour d'aspiration et d'une sortie dotée d'un clapet anti-retour de refoulement. Les pompes à vide de ce type, qui ont été largement utilisées dans l'industrie avant la généralisation des pompes rotatives, présentent l'avantage de pouvoir constituer des pompes sèches, ne requérant aucune lubrification. En revanche, ces pompes sont classiquement conçues de façon telle que les pistons travaillent en opposition de phase, c'est-à-dire que la somme instantanée des volumes définis par les pistons dans les cylindres reste à peu près constante. Or, non seulement ce mode de fonctionnement fait apparaître des vibrations indésirables, dues aux masses alternatives en mouvement, difficiles à équilibrer, mais il gêne en outre l'utilisation d'excentriques optimisés, qui augmenteraient les difficultés d'équilibrage. L'invention se situe dans ce contexte et a pour but de proposer une pompe à vide moins génératrice de vibrations que les pompes connues et présentant néanmoins un rendement supérieur. A cette fin, la pompe à vide de l'invention, par ailleurs conforme au préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que les cylindres sont alignés l'un avec l'autre et disposés symétriquement par rapport à un axe principal, en ce que les pistons sont simultanément animés de mouvements d'aspiration respectifs, symétriques par rapport à l'axe principal, et pour lesquels les premier et second volumes croissent, et de mouvements de refoulement respectifs, symétriques par rapport à l'axe principal, et pour lesquels les premier et second volumes décroissent, et en ce que les mouvements d'aspiration et de refoulement ont des première et seconde durées respectives dont la première est supérieure à la seconde. Ces caractéristiques, qui optimisent le processus d'aspiration sans déséquilibrer les charges en mouvement, permettent d'améliorer le rendement de la pompe sans apparition de vibrations gênantes. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, il est possible de prévoir que chaque excentrique soit réalisé sous forme d'un guidage sur une même came animée d'un mouvement de rotation uniforme autour de l'axe principal et acceptant cet axe principal comme axe de symétrie d'ordre pair, que les mouvements d'aspiration des pistons résultent d'une rotation de première amplitude angulaire de la came, que les mouvements de refoulement des pistons résultent d'une rotation de seconde amplitude angulaire de la came, et que la première amplitude angulaire soit supérieure à la seconde amplitude angulaire. Par exemple, la came peut être conformée en une courbe fermée de symétrie axiale d'ordre 2, présentant une dimension radiale de longueur minimale et une dimension radiale de longueur maximale faisant entre elles des angles différents de 90 degrés. Dans ce cas, il est préférable que les angles formés entre les dimensions radiales de longueurs minimale et maximale de la came aient une valeur minimale au moins égale à 70 degrés et une valeur maximale au plus égale à 110 degrés. La came peut avoir une forme dérivée d'une ellipse par anamorphose ou au contraire présenter, parallèlement à sa dimension radiale de longueur minimale, une largeur intermédiaire supérieure à la dimension radiale de longueur minimale et inférieure à la dimension radiale de longueur maximale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique d'une pompe à vide selon l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique d'une première came utilisable dans une pompe à vide selon l'invention; et - la Figure 3 est une vue schématique d'une seconde came utilisable dans une pompe à vide selon l'invention. La pompe à vide de l'invention comprend, de façon connue, des premier et second cylindres 1 et 2, de même diamètre D, dans lesquels des premier et second pistons respectifs 3 et 4 coulissent de façon étanche. Chaque cylindre 1, 2 est muni d'une entrée 11, 21 sur laquelle est installé un clapet anti-retour d'aspiration 13, 23 et d'une sortie 12, 22 sur laquelle est installé un clapet anti-retour de refoulement 14, 24. Les entrées 11, 21 sont reliées à une enceinte 6 que la pompe doit vider de son gaz, et les sorties 12, 22 refoulent par exemple dans l'atmosphère. Les premier et second pistons 3, 4 sont mus par des excentriques respectifs 51, 52, et délimitent des premier et second volumes respectifs V1, V2 dans les cylindres 1 et 2. Selon l'invention, les cylindres 1, 2 sont alignés l'un avec l'autre et sont disposés symétriquement par rapport à un axe principal x, lequel est perpendiculaire au plan des figures. Chacun des pistons 3, 4 est alternativement animé d'un mouvement d'aspiration tel que MA1 et MA2, pour lequel les premier et second volumes V1, V2 croissent, et d'un mouvement de refoulement tel que MRI et MR2, pour lequel les premier et second volumes V1, V2 décroissent. Cependant, les mouvements d'aspiration respectifs MAl, MA2 des premier et second pistons 3 et 4 se produisent de façon à la fois simultanée pour ces deux pistons 3, 4, et symétrique par rapport à l'axe principal X. De même, les mouvements de refoulement respectifs MARI, MR2 des premier et second pistons 3 et 4 se produisent de façon à la fois simultanée pour ces deux pistons 3, 4, et symétrique par rapport à l'axe principal X. En outre, les mouvements d'aspiration et de refoulement MAl, MA2 et MR1, MR2 ont des première et seconde durées respectives différentes tl, t2, chaque mouvement d'aspiration MA1, MA2 ayant une durée tl supérieure à la durée t2 de chaque mouvement de refoulement MR1 et MR2. Dans le mode de réalisation préféré illustré à la figure 1, chaque excentrique 51, 52 est réalisé sous forme d'un guidage sur une même came 5, qui est animée d'un mouvement de rotation uniforme autour de l'axe principal X. Le guidage de chaque piston 3, 4 peut, par exemple, être obtenu en appuyant sur le profil de la came 5 un galet tel que 31, 41 solidaire de ce piston en translation, au moyen de ressorts tels que 7 et 8 travaillant soit en compression, soit en traction comme c'est la cas pour le mode de réalisation illustré à la figure 1. La came 5, qui tourne autour de l'axe X, accepte également cet axe comme axe de symétrie d'ordre pair, c'est-à-dire que le profil de cette came est invariant pour une rotation de 2 x PI/N radians autour de l'axe X, N étant un nombre entier pair. Plus précisément, dans le mode de réalisation illustré, les mouvements d'aspiration MAl, MA2 des pistons 3, 4 résultent d'une rotation de première amplitude angulaire Al de la came 5, alors que les mouvements de refoulement MR1, MR2 des pistons 3, 4 résultent d'une rotation de seconde amplitude angulaire A2 de la came 5, la première amplitude angulaire Al étant supérieure à la seconde amplitude angulaire A2. Pour ce faire, comme le montrent les figures 2 et 3, la came 5, qui est en l'occurrence conformée en une courbe fermée de symétrie axiale d'ordre 2, présente une dimension radiale de longueur minimale L1 et une dimension radiale de longueur maximale L2 faisant entre elles des angles Al, A2 différents de 90 degrés. Autrement dit, la came 5 est totalement recouverte par un cercle centré sur l'axe X et de diamètre L2, et recouvre totalement un cercle centré sur l'axe X et de diamètre L1, les tangentes T1 et T2 ou T1' et T2' à ces cercles, qui sont aussi des tangentes à la came, faisant entre elles des angles Al et A2 complémentaires dont le premier, Ai, est supérieur au second, A2. De préférence, I'angle Al est au plus égal à 110 degrés, I'angle A2 étant donc au moins égal à 70 degrés. La came 5 peut, comme le montre la figure 3, présenter une forme obtenue par anamorphose d'une ellipse. Cependant, il peut être préférable, pour réduire les accélérations transmises aux pistons 3 et 4, d'utiliser une came telle qu'illustrée à la figure 2, et qui présente, parallèlement à sa dimension radiale de longueur minimale L1, une largeur intermédiaire L3 supérieure à la dimension radiale de longueur minimale L1 et inférieure à la dimension radiale de longueur maximale L2. REVENDICATIONS 1. Pompe à vide comprenant des premier et second cylindres (1, 2) de même diamètre (D) dans lesquels des premier et second pistons respectifs (3, 4), dont chacun est mû par un excentrique (51, 52), délimitent des premier et second volumes respectifs (V1, V2), chaque cylindre étant muni d'une entrée (11, 21) dotée d'un clapet anti-retour d'aspiration (13, 23) et d'une sortie (12, 22) dotée d'un clapet anti-retour de refoulement (14, 24), caractérisé en ce que les cylindres (1, 2) sont alignés l'un avec l'autre et disposés symétriquement par rapport à un axe principal (X), en ce que les pistons (3, 4) sont simultanément animés de mouvements d'aspiration respectifs (MA1, MA2), symétriques par rapport à l'axe principal (X), et pour lesquels les premier et second volumes (V1, V2) croissent, et de mouvements de refoulement respectifs (MR1, MR2), symétriques par rapport à l'axe principal (X), et pour lesquels les premier et second volumes (Vl, V2) décroissent, et en ce que les mouvements d'aspiration et de refoulement (MA1, MA2, MRl, MR2) ont des première et seconde durées respectives (tl, t2) dont la première (tl) est supérieure à la seconde (t2). 2. Pompe à vide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque excentrique (51, 52) est réalisé sous forme d'un guidage sur une même came (5) animée d'un mouvement de rotation uniforme autour de l'axe principal (X) et acceptant cet axe principal comme axe de symétrie d'ordre pair, en ce que les mouvements d'aspiration (MA1, MA2) des pistons (3, 4) résultent d'une rotation de première amplitude angulaire (Al) de la came (5), en ce que les mouvements de refoulement (MR1, MR2) des pistons (3, 4) résultent d'une rotation de seconde amplitude angulaire (A2) de la came (5), et en ce que la première amplitude angulaire (Al) est supérieure à la seconde amplitude angulaire (A2). 3. Pompe à vide suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la came (5) est conformée en une courbe fermée de symétrie axiale d'ordre 2, présentant une dimension radiale de longueur minimale (L1) et une dimension radiale de longueur maximale (L2) faisant entre elles des angles (Al, A2) différents de 90 degrés. 4. Pompe à vide suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les angles (Al, A2) formés entre les dimensions radiales de longueurs minimale et maximale (L1, L2) de la came (5) ont une valeur minimale au moins égale à 70 degrés et une valeur maximale au plus égale à 110 degrés. 5. Pompe à vide suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la came (5) présente, parallèlement à sa dimension radiale de longueur minimale (L1) une largeur intermédiaire (L3) supérieure à la dimension radiale de longueur minimale (L1) et inférieure à la dimension radiale de longueur maximale (L2).