Brevet FR3128745A1 — publié le 20230505

Pompe à vide (1) sèche comportant un dispositif de refroidissement (10) configuré pour refroidir le stator (2), le dispositif de refroidissement (10) comportant un circuit fluidique (11) et au moins un régulateur de débit (12) agencé dans un conduit de régulation (15) du circuit fluidique (11), le régulateur de débit (12) comportant une plaque à orifice (17) traversée par un orifice (26), et une membrane flexible (20) ayant une ouverture centrale (14) plus petite que ledit orifice (26), la membrane flexible (20) étant positionnée en amont de la plaque à orifice (17) dans le sens d’écoulement du fluide de refroidissement (f2). Figure d’abrégé : figure 1 Pompe à vide sèche Domaine technique de l’invention La présente invention concerne une pompe à vide sèche. Arrière-plan technique Les pompes à vide de type sèche comportent un ou plusieurs étages de pompage en série dans lesquels circule un gaz à pomper entre une aspiration et un refoulement. On distingue parmi les pompes à vide connues, celles à lobes rotatifs également connues sous le nom « Roots » avec deux lobes ou plus ou celles à bec, également connues sous le nom « Claw » ou encore celles à vis. Ces pompes à vide sont dites « sèches » car en fonctionnement, les rotors tournent à l’intérieur du stator sans aucun contact mécanique entre eux ou avec le stator, ce qui permet de ne pas utiliser d’huile dans l’(es) étage(s) de pompage. En fonctionnement, la compression des gaz entraine un échauffement important de la pompe à vide. Cette élévation de la température permet d’éviter la condensation ou la solidification en poudre d’espèces gazeuses polluantes à l’intérieur de la pompe à vide. Cependant, dans certaines applications, la température du stator doit être contrôlée de manière à ne pas dépasser un maximum prédéfini au-delà duquel les espèces gazeuses pompées pourraient s’agglomérer dans la pompe et provoquer son grippage. Il peut également être nécessaire de refroidir les paliers ou le moteur des pompes à vide pour éviter tout dysfonctionnement. Sur les pompes à vide actuelles, le refroidissement est généralement réalisé par circulation d’eau dans des pavés aluminium en contact thermique avec le stator. Il est en outre possible de différencier la température d’endroits spécifiques de la pompe en utilisant plusieurs branches dans lesquelles circulent différents débits d’eau. Le circuit de refroidissement comporte ainsi généralement deux à quatre branches distribuant l’eau en différents points spécifiques de la pompe à vide, par exemple dans le corps de pompe à une première température et dans les paliers aux deux extrémités de la pompe à vide à une deuxième température. Les débits dans chaque branche sont généralement fixés au moyen de buses dont la conductance est choisie de manière à obtenir le refroidissement souhaité. Toutefois, cela suppose une pression d’alimentation en eau, en amont de toutes les branches du circuit, qui soit constante. En effet, le débit d’eau à travers une buse est proportionnel à la pression régnant en amont de la buse. Or celle-ci peut ne pas être la même à tout moment, par exemple du fait de l’utilisation simultanée du réseau d’eau pour différentes applications. De cela résulte une certaine incertitude sur les débits circulant réellement dans le circuit de refroidissement de la pompe à vide. Également, dans ce type d’installation, la répartition du débit dans les différentes branches n’est généralement mesurée qu’à la première mise en service de la pompe à vide. Cette répartition peut cependant évoluer au fil du temps pour ne plus correspondre aux spécifications initiales après une certaine durée d’utilisation. En outre, la répartition des débits peut ne pas être rigoureusement la même d’une pompe à vide à l’autre en fonction des tolérances géométriques des conductances et du circuit d’eau. De tout cela résulte que la pompe à vide peut ne pas être continuellement correctement refroidie. Il est possible de surdimensionner le débit d’alimentation en eau mais cette solution n’est pas économique. Une autre solution peut être de prévoir des vannes régulatrices et des capteurs de température ou débitmètres permettant un asservissement des différents débits d’eau. Cependant, cette autre solution est également couteuse et est de plus encombrante. Un des buts de la présente invention est de proposer une pompe à vide sèche résolvant au moins partiellement un inconvénient de l’état de la technique. A cet effet, l’invention a pour objet une pompe à vide sèche comportant un stator, au moins deux rotors configurés pour tourner dans le stator et un dispositif de refroidissement configuré pour refroidir le stator, le dispositif de refroidissement comportant un circuit fluidique et au moins un régulateur de débit agencé dans un conduit de régulation du circuit fluidique, caractérisée en ce que : - le conduit de régulation présente au moins un premier conduit et un deuxième conduit de section plus petite que le premier conduit, - le régulateur de débit comporte une plaque à orifice traversée par un orifice, et une membrane flexible ayant une ouverture centrale plus petite que ledit orifice, la plaque à orifice et la membrane flexible étant positionnées dans le premier conduit, la membrane flexible étant positionnée en amont de la plaque à orifice dans le sens d’écoulement du fluide de refroidissement, ladite membrane flexible pouvant être déviée vers ladite plaque à orifice en réponse à un différentiel de pression de part et d’autre de ladite membrane flexible entre une position de déviation maximale, dans laquelle ladite membrane flexible vient en butée contre ladite plaque à orifice, fermant des orifices circonférentiels de la membrane flexible, l'écoulement de fluide étant restreint par ladite ouverture centrale, et des positions dans lesquelles ladite membrane flexible est espacée de ladite plaque à orifices, permettant ainsi l'écoulement de fluide à travers lesdits orifices circonférentiels, de manière à maintenir un débit constant d’écoulement du fluide en aval de la plaque à orifice. En fonctionnement, une diminution de pression différentielle entraine un élargissement des ouvertures et une augmentation de pression différentielle entraine une réduction des dimensions de ces mêmes ouvertures, ce qui permet de stabiliser le débit de manière automatique. La structure est simple, fiable car il n’y a pas de pièce d’usure. Elle est compact et économique en énergie car c’est une solution mécanique, sans alimentation électrique. De plus le montage est simple. La pompe à vide sèche peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison. La membrane flexible comporte par exemple au moins une lame élastique en forme d’étoile, telle qu’une étoile à quatre branches. La membrane flexible peut comporter deux lames élastiques montées en croix et fixées l’une à l’autre dans la zone circonférentielle de l’ouverture centrale. La plaque à orifice peut présenter une portion en retrait (en retrait par rapport à la membrane flexible), conique. Le circuit fluidique comporte par exemple un conduit commun raccordé à plusieurs branches en dérivation, chacune configurée pour refroidir un élément distinct du stator, tel qu’un support de palier, une partie de motorisation ou un stator d’étage de pompage. Le conduit commun est destiné à être relié à une alimentation en fluide. Les canalisations des branches peuvent être au moins partiellement internes ou externes aux éléments de stator. Elles sont par exemple ménagées à l’intérieur des éléments de stator ou dans des pavés conducteurs respectifs, par exemple métalliques, tel qu’en aluminium, en contact thermique avec un élément de stator respectif. Le fluide est par exemple un liquide, comme de l’eau liquide, par exemple à température ambiante. Au moins un conduit de régulation peut être agencé dans un conduit commun raccordé à au moins deux branches du circuit fluidique en dérivation, chacune configurée pour refroidir un élément distinct du stator. Au moins un conduit de régulation peut être agencé dans une branche du circuit fluidique configurée pour refroidir un élément du stator. Un débit d’eau suffisant peut alors être assuré en permanence pour refroidir la branche du circuit fluidique sans influence des variations de pression d’alimentation en fluide. Par ailleurs, avec cette solution on peut assurer un refroidissement minimal sur une branche, ce qui permet de disposer de davantage de fluide pour favoriser le refroidissement par les autres branches du circuit fluidique. Le circuit fluidique comporte par exemple plusieurs branches respectivement configurées pour refroidir un élément distinct du stator, le dispositif de refroidissement comprenant un conduit de régulation agencé dans au moins deux desdites branches. La répartition des débits d’eau dans les branches refroidissant les éléments de stator peut ainsi être assurée sans influence des variations de pression d’alimentation en fluide. Au moins deux régulateurs de débit agencés dans les conduits de régulation distincts peuvent être configurés pour délivrer des débits constants respectifs distincts. Un élément du stator à refroidir peut être un support de palier, un stator d’étage de pompage ou une partie de motorisation de la pompe à vide. Le au moins un conduit de régulation est par exemple ménagé dans un bloc de connectique du dispositif de refroidissement, le au moins un premier conduit étant ouvert sur l’extérieur du bloc de connectique. Lorsque le dispositif de refroidissement comporte plusieurs conduits de régulation, il peut être particulièrement avantageux de prévoir que les conduits de régulation soient ménagés dans un bloc de connectique du dispositif de refroidissement, les premiers conduits étant ouverts sur l’extérieur du bloc de connectique. Cela facilite l’assemblage des régulateurs de débits dans les premiers conduits et réduit l’encombrement du circuit fluidique. Le bloc de connectique comporte par exemple : - au moins un conduit de régulation agencé dans un conduit commun du circuit fluidique dans lequel le fluide est destiné à entrer, et - au moins deux conduits de régulation agencés dans des branches respectives du circuit fluidique dans lesquelles le fluide est destiné à sortir, le conduit commun étant raccordé auxdites branches par des canalisations ménagées dans ledit bloc de connectique. Cette réalisation est particulièrement compacte car elle ne nécessite pas de raccords fluidiques entre les différents conduits de régulation. Une rainure annulaire peut être ménagée dans le premier conduit d’un conduit de régulation pour recevoir un circlip du dispositif de refroidissement afin de serrer les bords extérieurs du régulateur de débit. Une partie taraudée peut être ménagée dans le premier conduit d’un conduit de régulation et reçoit une bague filetée du dispositif de refroidissement, pour serrer les bords extérieurs du régulateur de débit. Brève description des figures D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l’invention, mais nullement limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : La est une représentation schématique d’une pompe à vide selon un premier exemple de réalisation. La montre une vue schématique de face d’un régulateur de débit agencé dans un conduit de régulation d’un dispositif de refroidissement de la pompe à vide de la . La montre une vue de côté et en coupe des éléments de la . La est un graphique montrant le débit de sortie pour un régulateur de débit (courbe A) et pour une vanne régulatrice de l’art antérieur (courbe B) en fonction de la pression d’alimentation en fluide. La montre un schéma similaire à la pour une première variante de réalisation. La montre un schéma similaire à la pour une deuxième variante de réalisation. La est une représentation schématique d’une pompe à vide selon un deuxième exemple de réalisation. La est une représentation schématique d’une pompe à vide selon un troisième exemple de réalisation. La est une représentation schématique d’un bloc de connectique du dispositif de refroidissement. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Pompe à vide (1) sèche comportant un stator (2), au moins deux rotors configurés pour tourner dans le stator (2) et un dispositif de refroidissement (10) configuré pour refroidir le stator (2), le dispositif de refroidissement (10) comportant un circuit fluidique (11) et au moins un régulateur de débit (12) agencé dans un conduit de régulation (15) du circuit fluidique (11), caractérisée en ce que : - le conduit de régulation (15) présente au moins un premier conduit (15a) et un deuxième conduit (15b) de section plus petite que le premier conduit (15a), - le régulateur de débit (12) comporte une plaque à orifice (17) traversée par un orifice (26), et une membrane flexible (20) ayant une ouverture centrale (14) plus petite que ledit orifice (26), la plaque à orifice (17) et la membrane flexible (20) étant positionnées dans le premier conduit (15a), la membrane flexible (20) étant positionnée en amont de la plaque à orifice (17) dans le sens d’écoulement du fluide de refroidissement (f2), ladite membrane flexible (20) pouvant être déviée vers ladite plaque à orifice (17) en réponse à un différentiel de pression de part et d’autre de ladite membrane flexible (20) entre une position de déviation maximale, dans laquelle ladite membrane flexible (20) vient en butée contre ladite plaque à orifice (17), fermant des orifices circonférentiels (16) de la membrane flexible (20), l'écoulement de fluide étant restreint par ladite ouverture centrale (14), et des positions dans lesquelles ladite membrane flexible (20) est espacée de ladite plaque à orifices (17), permettant ainsi l'écoulement de fluide à travers lesdits orifices circonférentiels (16), de manière à maintenir un débit constant d’écoulement du fluide en aval de la plaque à orifice (17). Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la membrane flexible (20) comporte au moins une lame élastique (13a, 13b) en forme d’étoile. Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’étoile est à quatre branches. Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la membrane flexible (20) comporte deux lames élastiques (13a, 13b) montées en croix et fixées l’une à l’autre dans la zone circonférentielle de l’ouverture centrale (14). Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque à orifice (17) présente une portion en retrait conique. Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins un conduit de régulation (15) est agencé dans un conduit commun (18) raccordé à au moins deux branches (18a, 18b, 18c) du circuit fluidique (11) en dérivation, chacune configurée pour refroidir un élément distinct du stator (2). Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins un conduit de régulation (15) est agencé dans une branche (18a, 18b, 18c) du circuit fluidique (11) configurée pour refroidir un élément du stator (2). Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit fluidique (11) comporte plusieurs branches (18a, 18b, 18c) respectivement configurées pour refroidir un élément distinct du stator (2), le dispositif de refroidissement (10) comprenant un conduit de régulation (15) agencé dans au moins deux desdites branches (18a, 18b, 18c). Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’au moins deux régulateurs de débit (12) agencés dans les conduits de régulation (15) distincts sont configurés pour délivrer des débits constants respectifs distincts. Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce qu’un élément du stator (2) à refroidir est un support de palier (8), un stator d’étage de pompage ou une partie de motorisation (3) de la pompe à vide (1). Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le au moins un conduit de régulation (15) est ménagé dans un bloc de connectique (19) du dispositif de refroidissement (10), le au moins un premier conduit (15a) étant ouvert sur l’extérieur du bloc de connectique (19). Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le bloc de connectique (19) comporte : - au moins un conduit de régulation (15) agencé dans un conduit commun (18) du circuit fluidique (11) dans lequel le fluide est destiné à entrer, et - au moins deux conduits de régulation (15) agencés dans des branches (18a, 18b, 18c) respectives du circuit fluidique (11) dans lesquelles le fluide est destiné à sortir, le conduit commun (18) étant raccordé auxdites branches (18a, 18b, 18c) par des canalisations ménagées dans ledit bloc de connectique (19). Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’une rainure annulaire (21) est ménagée dans le premier conduit (15a) d’un conduit de régulation (15) pour recevoir un circlip (22) du dispositif de refroidissement (10) afin de serrer les bords extérieurs du régulateur de débit (12). Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’une partie taraudée (24) est ménagée dans le premier conduit (15a) d’un conduit de régulation (15) et reçoit une bague filetée (25) du dispositif de refroidissement (10), pour serrer les bords extérieurs du régulateur de débit (12).