EP0058610A1 - Method and installation for producing a high vacuum using a single-stage liquid-ring pump - Google Patents

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EP0058610A1
EP0058610A1 EP82400242A EP82400242A EP0058610A1 EP 0058610 A1 EP0058610 A1 EP 0058610A1 EP 82400242 A EP82400242 A EP 82400242A EP 82400242 A EP82400242 A EP 82400242A EP 0058610 A1 EP0058610 A1 EP 0058610A1
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EP
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stage
valve
pump
liquid
vacuum
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Pierre Robert Laguilharre
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F04B23/08—Combinations of two or more pumps the pumps being of different types
    • F04B23/12—Combinations of two or more pumps the pumps being of different types at least one pump being of the rotary-piston positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/005—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of dissimilar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/54—Installations characterised by use of jet pumps, e.g. combinations of two or more jet pumps of different type

Definitions

  • the present invention relates to a method and an installation for the rapid realization of a deep vacuum using two compression stages, the first of which is constituted by a liquid ring vacuum pump.
  • the rise in vacuum is very slow with equal energy consumption compared to the rise in vacuum obtained with a vacuum pump with double stage liquid ring.
  • the energy absorbed during operation after vacuum rise is also important.
  • the present invention therefore aims to remedy all of the above drawbacks, while retaining the main advantages mentioned above.
  • it proposes a process which is characterized in that it consists in first producing an intermediate vacuum by implementing a first compression stage constituted by a liquid ring vacuum pump then, this intermediate vacuum once reached, to continue the rise in vacuum by coupling a second compression stage in series with the first stage, the intermediate vacuum preferably corresponding to the best vacuum that can be obtained using the first stage with optimum efficiency.
  • the present invention also relates to an installation of the type defined in the first paragraph of this description and which is characterized in that means are provided for instantaneously coupling or dissociating the first stage and the second stage.
  • the second stage consists of a liquid jet ejector, the inlet of which is in working liquid is connected to the discharge pipe of a centrifugal pump supplied with this liquid.
  • the second stage of this double-stage liquid ring pump is replaced by a water jet ejector, the operation of which is ensured by pressurized water from the discharge of a centrifugal pump having a yield of approximately 0.75, it will result from this that, to discharge from 28.867.10 3 Pa to 100.10 3 Pa, the water jet ejector must have a water flow of approximately 0.0075 m 3 / s under a pressure of 275.10 3 Pa.
  • the effective power absorbed by the ejector will be approximately 2800 watts, that is to say substantially the effective power absorbed by the second stage of the liquid ring vacuum pump.
  • the rise in vacuum on the first stage of the installation is approximately 2)% faster than. vacuum mounted on the first stage of a double stage liquid ring vacuum pump.
  • the liquid jet ejector is coupled to the single stage liquid ring vacuum pump and from this moment the speed of the vacuum rise and the power absorbed join the characteristics of the double stage liquid ring pump.
  • the means making it possible to instantaneously couple or dissociate the liquid jet ejector and the single-stage liquid ring vacuum pump will for example comprise a device for adjusting the flow rate, such as a valve, arranged on the supply of driving liquid. from the liquid jet ejector or on the discharge pipe of the centrifugal pump. Setting the flow to zero, that is to say closing the valve, corresponds to the dissociation of the two stages of the installation, while opening this valve amounts to associating these two stages.
  • a device for adjusting the flow rate such as a valve, arranged on the supply of driving liquid. from the liquid jet ejector or on the discharge pipe of the centrifugal pump. Setting the flow to zero, that is to say closing the valve, corresponds to the dissociation of the two stages of the installation, while opening this valve amounts to associating these two stages.
  • the means according to the invention, - for coupling or dissociating the two stages of the installation may comprise a device ensuring the connection, preferably automatic, of the centrifugal pump with the vacuum created by the liquid ring vacuum pump, when this vacuum reaches a predetermined value, this predetermined value corresponding to the optimum vacuum can be created by the first stage alone with optimum efficiency. Therefore, as long as this value is not reached, the centrifugal pump remains deactivated during the rise in vacuum of the first stage, the liquid jet ejector is therefore out of operation and therefore, dissociated from the first stage. On the other hand, as soon as the predetermined vacuum is reached, the centrifugal pump is brought into contact with the vacuum created and therefore priming of the latter and putting into operation of the liquid jet ejector, that is to say association of the latter with the first floor.
  • the desired vacuum can be obtained with optimum efficiency, that is to say with a relatively low compression ratio (less than 9)
  • the means ensuring the automatic connection of the centrifugal pump with the vacuum created by the liquid ring pump will then be adjusted so that they are inoperative at this vacuum value. Under these conditions, there will be no priming of this centrifugal pump and it will remain inoperative.
  • said means allowing instantaneous coupling or dissociation of the first and the second stage comprising a valve with instantaneous opening or closing, preferably automatic, arranged on the conduit connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage, a first non-return valve arranged on a bypass leading to the open air and connected to said conduit upstream of the valve and a second non-return valve arranged on a pipe starting from the suction of the first stage and joining the suction of the second stage downstream of the valve, the first valve allowing the circulation of fluids only in the direction going from the first stage towards the open air, the second valve allowing the circulation of fluids only in the direction going from the suction of the first stage towards the suction of the second stage, these two valves opening when the valve closes and closing when the valve s open.
  • This particular arrangement makes it possible, up to the point of attachment, not only to dissociate the liquid jet ejector from the liquid ring pump (result produced by the valve when it is closed), but also to accelerate the high vacuum rise (around 30%) with only a slight excess power absorbed by coupling the two stages in parallel (result produced by the two non-return valves when they are open). By instant opening of the valve, the non-return valves close instantly and the two stages are coupled in series.
  • the liquid jet ejector can be of the single-nozzle type or of the multi-nozzle type.
  • the nozzle (s) advantageously comprise means making it possible to adjust their diameter and in the case of a multi-nozzle ejector, the latter preferably comprises means ensuring the reduction in the number of said nozzles.
  • the centrifugal pump is driven on the same shaft line as that of the liquid ring pump.
  • the centrifugal pump can in particular be driven by the same shaft as that of the liquid ring pump.
  • the centrifugal pump is mounted at the end of the liquid ring pump shaft, either directly or via a multiplier or a speed variator.
  • the interior of the liquid ring pump may be in relation to a coolant supply line, in order to avoid or reduce the heating of said liquid ring pump.
  • the discharge of the liquid ring pump is preferably connected directly to the suction of the liquid jet ejector.
  • the cooling water from the liquid ring pump which is discharged simultaneously with the gas, is introduced into the liquid jet ejector allowing the automatic removal of excess calories.
  • this pumped water may, for the sake of economy, be used, after it leaves the ejector, in whole or in part in the centrifugal pump.
  • the discharge pipe of the liquid jet ejector can lead into a liquid-gas separator comprising means connected to the suction pipe of the centrifugal pump and ensuring the return of all or part of the liquid collected in the separator , towards said centrifugal pump.
  • the separator may be constituted by a tank with two compartments, one supplied with refrigerant and connected to the refrigerant supply pipe, the flow of the refrigerant supplying said compartment being greater than that of the coolant in said supply line, the other receiving on the one hand, the liquid-gas mixture from the liquid jet ejector, and on the other hand, by overflow - full of the other compartment.
  • the coolant supply pipe can be in relation to a continuous source of coolant, such as the water distribution network for example.
  • said pipe carries a valve which closes or opens automatically respectively when the liquid ring pump stops or starts; similarly, the discharge of the centrifugal pump may carry, upstream of the flow adjustment device, a bypass constituted by a duct provided with a diaphragm ensuring the passage of a very low flow rate of liquid in this duct.
  • the second compression stage consists of a single stage liquid ring vacuum pump.
  • the liquid ring vacuum pump constituting the first stage and the liquid ring vacuum pump constituting the second stage can be driven by different motors.
  • the means making it possible to instantaneously couple or dissociate the first stage and the second stage will comprise for example a first non-return valve disposed on the duct connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage and a second non-return valve arranged on a bypass opening into the open air and connected to said pipe upstream of the first non-return valve, the latter allowing the circulation of fluids only in the direction going from the first stage to the second stage and the second valve allowing the circulation of the fluids only in the direction going from the first stage towards the open air.
  • the liquid ring vacuum pump constituting the first stage and the vacuum with liquid ring constituting the second stage can also be driven by the same motor, in which case the means making it possible to couple or dissociate instantaneously the first and the second stage can comprise a valve with instantaneous opening or closing, preferably automatic, arranged on the conduit connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage and a non-return valve arranged on a bypass leading to the open air and connected to said pipe upstream of the valve, the non-return valve not allowing the circulation of the fluids only in the direction going from the first stage towards the open air, this same valve opening when the valve closes and closing when the valve opens.
  • a valve with instantaneous opening or closing preferably automatic, arranged on the conduit connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage and a non-return valve arranged on a bypass leading to the open air and connected to said pipe upstream of the valve, the non-return valve not allowing the circulation of the fluids only in the
  • the means making it possible to instantaneously couple or dissociate the first and the second stage could also be constituted, whether the two liquid ring vacuum pumps are driven by the same motor or not, by an opening or closing valve.
  • the means thus designed are particularly interesting since, thanks to them, it is possible, at the start of the vacuum rise, to dissociate the two liquid ring pumps and to couple them instantly in parallel, which accelerates the vacuum rise in proportions important.
  • a single-stage liquid ring vacuum pump 1 comprises, in a manner known per se, a cylindrical body 2 partially filled with water (or any other low-volatility liquid of low viscosity) and in which an impeller 3 rotates without friction whose hub 4 is fitted onto an eccentric shaft 5 and rotated by a motor 6. This water, set in motion by the impeller 3, is projected against the body 2 and forms a sort of ring 7 which determines a cell 8 with the hub 4.
  • the rotating blades move in this cell 8 by delimiting spaces of variable volume, spaces whose volume increases in zone A (right zone) and decreases in zone B (left zone).
  • the gas or the air to be conveyed is therefore sucked in through a suction pipe 9 which opens into a suction chamber 10 (clear zone in FIG. 1) communicating with zone A, and discharged by a discharge pipe. 11 which opens into a discharge chamber 10a (dark zone in FIG. 1) communicating with zone B.
  • a suction pipe 9 which opens into a suction chamber 10 (clear zone in FIG. 1) communicating with zone A
  • discharge pipe. 11 which opens into a discharge chamber 10a (dark zone in FIG. 1) communicating with zone B.
  • the shaft 5 is extended and passes through the suction and delivery chambers 10, 10a and carries at its end the turbine 12 of a centrifugal pump 13 integral with the liquid ring pump 1.
  • the discharge conduit 11 of the latter is connected to the suction of a water jet ejector 14 provided with a conduit 15 for supplying motive water terminated by a nozzle 15a and connected by a valve 16 to the conduit discharge 17 of the centrifugal pump 13.
  • This nozzle 15a opens, in a manner known per se, into the convergent part of a convergent-divergent 15b, the diverging part of which is extended by a discharge conduit 18 terminating above the compartment 19 constituting one of the two compartments 19, 20 of a tank 21.
  • the two compartments 19, 20 are separated by a vertical partition 22 whose upper end is at the height of the axis of the pump 1.
  • the compartment 20 is supplied with cooling water by a conduit 23 provided with a flow control valve 24, the overflow of this compartment 20 flowing by overflow into the compartment 19 where the water is maintained at a level lower than that in compartment 20, by an overflow device 25 pr seen on the side wall of tank 21.
  • the compartment 20 is provided at its base with a duct 26 provided with a flow control valve 27, in relation to the body of the liquid ring pump 1. Furthermore, the suction duct 28 of the centrifugal pump 13 submerges in the water in compartment 19.
  • the centrifugal pump 13 is connected by a conduit 30 to the suction conduit 9, a valve 29 being disposed on this conduit 30; the valve 29 opens, preferably automatically, when the vacuum created in the conduit 9 reaches a certain threshold, this threshold being chosen to limit the power absorbed by the installation during the rise in vacuum and corresponding to the vacuum that can be obtained with optimum efficiency by the sole use of the liquid ring pump.
  • the centrifugal pump 13 is generally defused; there is therefore no liquid discharged into the conduit 17 and the liquid jet ejector 14 is inoperative. Consequently, when the motor 6 is started, the rise in vacuum only occurs in the liquid ring vacuum pump 1. If at the start of the installation, the centrifugal pump 13 is already primed, the same will be obtained result by completely closing the valve 16. When the vacuum created at the suction 9 of the liquid ring pump 1 reaches the predetermined threshold, the valve 29 is opened, which has the effect of causing the priming of the centrifugal pump 13 and therefore bringing the liquid jet ejector into operation 14. In the case where the centrifugal pump 13 is already primed but the valve 16 is closed, the liquid jet ejector 14 will be brought into operation by simple opening of this valve 16. Then, the rise in vacuum continues until reaching the finally desired vacuum.
  • the gas (air), for example at 8,333.10 3 Pa, sucked in through line 9 is discharged through line 11 (for example at 28,867.10 3 Pa) and then sucked in, together with the entrained fraction of the water refrigeration of the liquid ring pump, by the water jet ejector 14 operating with pressurized water from the discharge pipe 17 of the centrifugal pump 13.
  • the gas (air) -water mixture from the ejector 14 is then discharged through line 18 into compartment 19 (at atmospheric pressure) where there is separation of air (gas) and water.
  • the latter mixed with the cooling water coming from the compartment 20 and optionally from a cooling water make-up pipe (not shown), is then sucked by the suction pipe 28 of the centrifugal pump 13.
  • the flow of refrigeration water circulating in the conduit 26 is adjusted by the valve 27 so as to save the refrigeration water on the one hand, and / or to minimize the power absorbed by the pump. with liquid ring on the other hand.
  • the adjustment of the desired vacuum or the regulation of the power absorbed as a function of the volumetric capacity of the assembly can be carried out very simply using the manual or automatic valve 16 or alternatively by variation, manual or automatic. , of the diameter of the nozzle 15a of the water jet ejector 14.
  • conduit 30 has a very small diameter so that, once the priming of the centrifugal pump 13 has been carried out, it escapes through this conduit only a quantity of water sufficiently small to not not disturb the operation of the installation and in particular of the liquid ring pump.
  • the invention of Figure 3 differs from that of Figure 2 (a) in that the liquid ring vacuum pump 1 is mounted on double ball bearings 31, 32 and is rotated by a motor 6 coupled by a coupling sleeve 33 at one end of the shaft 5 of the liquid ring pump 1, the other end of the shaft 5 being connected by an extension 34 to a multiplier or a variable speed drive 35 which allows increase or decrease the speed of rotation of the centrifugal pump 13 compared to that of the liquid ring pump 1 and therefore easily adjust the pressure of the motive water of the ejector 14 and consequently achieve the best efficiency , this multiplier or variator 35 being for its part connected to the shaft 36 of the centrifugal pump 13, (b) in that the tank 21 is replaced by a single tank 37 connected by its side wall to the suction duct 28 of the centrifugal pump 13 and provided with an overflow 38, this being located at a higher level erieur to that where the suction duct 28 is connected to the side wall of the tank (37), (c) in that the pipe
  • the valve 43 is closed, the valve 27 is opened to supply the pump 1 with coolant sufficiently, the valve 16 and at least one of the shut-off valves 42 and starts the motor 6. Due to the play of pressures prevailing at the various points of the installation, the valves 44 and 46 open, thus coupling the pump 1 and the ejector 14 in parallel, which allows a faster rise in vacuum than that obtained in the installation of FIG. 2.
  • the valve 43 When the vacuum created reaches the predetermined threshold chosen (attachment point of the ejector 14), the valve 43 is opened (or it opens automatically if it has been designed to s '' open when this predetermined vacuum is reached) and this results in the immediate closing of the valves 44 and 46 and the instantaneous coupling in series of the pump 1 and the ejector 14, after which the rise in vacuum continues until obtaining of the final vacuum sought.
  • the opening of the valves 16 and 42 will be adjusted in order to consume the minimum power required.
  • the installation of FIG. 4 comprises, like the previous installations, a first compression stage, constituted by the liquid ring pump 1 actuated by the motor 6 and supplied with cooling water by the conduit 26 carrying the valve 27; on the other hand, the second compression stage is no longer constituted by a liquid jet ejector, but by another pump liquid ring vacuum 48 actuated by a motor 49 and supplied with refrigeration water by a conduit 50 carrying a flow control valve 51 and connected to an external network for distribution of pressurized refrigeration water (not shown).
  • the discharge conduit 11 of the pump 1 is connected by a valve 52 with instantaneous opening or closing, preferably automatic, to the suction 53 of the pump 48, the discharge 54 of the latter opening onto the open air.
  • the discharge conduit 11 carries, upstream of the valve 52, a bypass 55 leading to atmospheric pressure, preferably by means of a water guard intended to form a hydraulic seal and constituted by a tank 56 filled with water open to the open air and into which the end of the conduit 55 plunges.
  • a non-return valve 57 designed so as to allow the circulation of fluids only in the direction going from the conduit 11 towards the guard of water.
  • valve 52 At the start of the rise in vacuum, the valve 52 is closed, the motor 6 is started and the valve 27 is open.
  • the water-air mixture discharged by pump 1 causes the valve 57 to open.
  • a predetermined value which preferably corresponds to the maximum vacuum which can be obtained with optimum efficiency by means of pump 1
  • the motor 49 In operation the motor 49 and opens the valves 51 and 52 (this valve 52 opens automatically if it is designed to open when this predetermined vacuum is reached); this results in the instantaneous closure of the valve 57 and the series coupling of the pumps 1 and 48 which then work in a can until reaching the desired final vacuum.
  • the valve 52 could be replaced by a non-return valve designed so as to allow the circulation of fluids only in the direction going from the pump 1. towards pump 48.
  • the suction duct 9 of the pump 1. to the suction 53 of the pump 48, downstream of the valve 52, by a pipe 58 on which a valve is disposed non-return valve 59 designed so as to allow the circulation of fluids only in the direction going from the duct 9 towards the suction 53.
  • the installation operates in the following manner. At the start of the vacuum rise, the two pumps are separated by closing the valve 52, the motors 6 and 49 are started and the valves 27 and 51 are opened. This results in the opening of the valves 57 and 59 and l coupling in parallel of the two pump, which allows a vacuum rise even faster than previously.
  • valve 52 When the vacuum reaches the predetermined value defined above, the valve 52 is opened or opens automatically; this results in the instantaneous closing of the valves 57 and 59 and, consequently, the series coupling of the pumps 1, and 48 which then work in a can until the desired final vacuum is obtained.
  • the hydraulic efficiency of a liquid ring vacuum pump is all the better as the impeller of this pump rotates more slowly, especially beyond a certain sucked volume.
  • the volume drawn in by pump 1 is 300 m 3 / hour, and if the maximum vacuum is 8,333.10 3 Pa and the intermediate vacuum is 28,867,103 Pa, then the volume drawn in by pump 48 is substantially 3 , 46 times lower, i.e. (300 87 m 3 / h).
  • the pump 1 can rotate at 1400 rpm 3.46 with good efficiency and the pump 48 can rotate at 2800 rpm also with good efficiency.
  • the speed of 2800 rpm allows the dimensions and the cost price of the liquid ring pump constituting the second stage to be reduced in very large proportions.
  • the installation according to the invention which comprises a second stage smaller than the first, is more economical.
  • the two vacuum pumps 1 and 48 can be actuated by the same motor 6; in this case, it suffices simply to remove the motor 49 and to connect the shafts of these two pumps by means of a multiplier or variable speed drive which allows the pump 48, which is smaller than the pump 1, to rotate at a speed higher than that at which the pump turns 1.

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Abstract

An installation for rapidly obtaining a high vacuum, comprising two compression stages, the first of which is a liquid ring vacuum pump, characterized in that means are provided for instantaneously coupling or dissociating the first stage and the second stage. The invention concerns also a process intended to be used in said installation.

Description

La présente invention a pour objet un procédé et une installation pour la réalisation rapide d'un vide profond mettant en oeuvre deux étages de compression dont le premier est constitué par une pompe à vide à anneau liquide.The present invention relates to a method and an installation for the rapid realization of a deep vacuum using two compression stages, the first of which is constituted by a liquid ring vacuum pump.

On sait que les pompes à vide à anneau liquide, simple étage, permettent d'atteindre des taux de compression de 9 environ, sans baisse sensible de la capacité volumétrique. Par contre, des taux de compression plus élevés ne peuvent être obtenus qu'avec une baisse importante de la capacité volumétrique,et partant, du rendement de ces pompes à vide.It is known that the single-stage liquid ring vacuum pumps make it possible to achieve compression rates of approximately 9, without appreciable reduction in the volumetric capacity. On the other hand, higher compression rates can only be obtained with a significant drop in the volumetric capacity, and consequently, in the efficiency of these vacuum pumps.

Pour remédier à ces inconvénients, il est notamment connu d'utiliser une pompe à anneau liquide, double étage, ou une pompe à anneau liquide, simple étage, associée à un éjecteur à vapeur disposé en amont de cette pompe.To overcome these drawbacks, it is known in particular to use a liquid ring pump, double stage, or a liquid ring pump, single stage, associated with a steam ejector disposed upstream of this pump.

Toutefois, bien que ces dispositifs et installations permettent l'obtention de taux de compression élevés, ils présentent d'autres inconvénients.However, although these devices and installations make it possible to obtain high compression ratios, they have other drawbacks.

Ainsi, dans le cas de l'association pompe à vide à anneau liquide simple étage éjecteur de vapeur en amont, la montée en vide est très lente à égalité d'énergie absorbée par rapport à la montée en vide obtenue avec une pompe à vide à anneau liquide double étage. L'énergie absorbée en fonctionnement après montée en vide est également importante.Thus, in the case of the association of a single stage liquid ring vacuum pump with a vapor ejector upstream, the rise in vacuum is very slow with equal energy consumption compared to the rise in vacuum obtained with a vacuum pump with double stage liquid ring. The energy absorbed during operation after vacuum rise is also important.

Dans le cas des pompes à vide à anneau liquide double étage, la montée en vide est plus rapide que dans le cas précédent mais les performances relatives à la rapidité de cette montée en vide restent encore insuffisantes. Cette insuffisance a pour résultat une diminution du travail effectif en particulier dans les installations sous vide nécessitant des montées en vide intermittentes nombreuses. D'autre part, les taux de compression respectifs aux 2 étages sont immuables et ne peuvent subir un changement immédiat qui permettrait une meilleure adaptation soit pendant la montée en vide, soit en marche continue. En outre, il est difficile d'obtenir des jeux axiaux cumulatifs corrects et qui de ce fait se détériorent à la longue avec pour conséquence une baisse de rendement. Enfin, le débit d'eau de réfrigération de ces pompes ne peut subir de variations séparées importantes ou rapides qui permettraient une amélioration du rendement. La présente invention a donc pour but de remédier à l'ensemble des inconvénients susmentionnés, tout en conservant les principaux avantages évoqués ci-dessus. Pour ce faire, elle propose un procédé qui se caractérise en ce qu'il consiste à réaliser d'abord un vide intermédiaire par mise en oeuvre d'un premier étage de compression constitué par une pompe à vide à anneau liquide puis, ce vide intermédiaire une fois atteint, à poursuivre la montée en vide en accouplant un deuxième étage de compression en série avec le premier étage, le vide intermédiaire correspondant de préférence au vide le meilleur pouvant être obtenu à l'aide du premier étage avec un rendement optimum.In the case of double-stage liquid ring vacuum pumps, the rise in vacuum is faster than in the previous case, but the performance relative to the speed of this rise in vacuum is still insufficient. This insufficiency results in a reduction in the actual work, in particular in vacuum installations requiring numerous intermittent vacuum surges. On the other hand, the respective compression rates on the 2 stages are immutable and cannot undergo an immediate change which would allow a better adaptation either during the rise in vacuum, or in continuous operation. In addition, it is difficult to obtain correct cumulative axial clearances and which therefore deteriorate over time with the result of a reduction in efficiency. Finally, the cooling water flow of these pumps cannot be subject to variations large or rapid separations that would improve performance. The present invention therefore aims to remedy all of the above drawbacks, while retaining the main advantages mentioned above. To do this, it proposes a process which is characterized in that it consists in first producing an intermediate vacuum by implementing a first compression stage constituted by a liquid ring vacuum pump then, this intermediate vacuum once reached, to continue the rise in vacuum by coupling a second compression stage in series with the first stage, the intermediate vacuum preferably corresponding to the best vacuum that can be obtained using the first stage with optimum efficiency.

La présente invention concerne également une installation du type de celle définie au premier paragraphe de la présente description et qui se caractérise en ce que des moyens sont prévus pour accoupler ou dissocier instantanément le premier étage et le deuxième étage.The present invention also relates to an installation of the type defined in the first paragraph of this description and which is characterized in that means are provided for instantaneously coupling or dissociating the first stage and the second stage.

Selon une première variante de l'invention, le deuxième étage est constitué par un éjecteur à jet de liquide dont l'arrivée en liquide moteur est reliée au conduit de refoulement d'une pompe centrifuge alimentée en ce liquide.According to a first variant of the invention, the second stage consists of a liquid jet ejector, the inlet of which is in working liquid is connected to the discharge pipe of a centrifugal pump supplied with this liquid.

Pour montrer les avantages apportés par l'installation selon cette première variante de l'invention, nous allons comparer ci-après ses performances à celles d'une pompe à vide à anneau liquide double étage qui est un dispositif des plus employés pour l'obtention de taux de compression élevés.To show the advantages provided by the installation according to this first variant of the invention, we will compare below its performance with that of a double-stage liquid ring vacuum pump which is one of the most widely used devices for obtaining high compression ratios.

Il convient tout d'abord de rappeler que la puissance absorbée par une pompe à vide à anneau liquide double étage est donnée par la formule :

Figure imgb0001
dans laquelle :

  • W désigne la puissance absorbée exprimée en watts,
  • p 1 désigne la pression aboslue à l'aspiration exprimée en Pascals,
  • v1 désigne le volume d'aspiration exprimé en m3/s,
  • P2 désigne la pression absolue de refoulement exprimée en Pascals,
  • Figure imgb0002
     désigne le taux de compression, et
  • a désigne un paramètre dépendant notamment du vide réalisé et des calories évacuées (0,20 en moyenne)
It should first of all be recalled that the power absorbed by a double stage liquid ring vacuum pump is given by the formula:
Figure imgb0001
 in which :
  • W denotes the power absorbed expressed in watts,
  • p 1 denotes the pressure aboslue at the suction expressed in Pascals,
  • v 1 denotes the suction volume expressed in m 3 / s,
  • P 2 denotes the absolute discharge pressure expressed in Pascals,
  • Figure imgb0002
     denotes the compression ratio, and
  • a designates a parameter depending in particular on the vacuum produced and the calories discharged (0.20 on average)

Il est à noter que dans une pompe à vide à anneau liquide double étage, le produit P1 V1 est une constante et en conséquence la puissance absorbée à chaque étage est proportionnelle au log nép des taux de compression respectifs de chaque étage.It should be noted that in a double stage liquid ring vacuum pump, the product P 1 V 1 is a constant and consequently the power absorbed at each stage is proportional to the log nep of the respective compression ratios of each stage.

Supposons à titre d'exemple que l'on veuille avec une pompe à vide à anneau liquide double étage, aspirer un volume d'air de 0,055 m3/s sous une pression absolue de 8,333.103 Pa pour le refouler à la pression atmosphérique (100.103 Pa) c'est-à-dire avec un taux de compression total de

Figure imgb0003
= 12. Suppose, for example, that with a double-stage liquid ring vacuum pump, we want to suck in an air volume of 0.055 m 3 / s under an absolute pressure of 8.333.10 3 Pa to discharge it at atmospheric pressure ( 100.10 3 Pa) i.e. with a total compression ratio of
Figure imgb0003
 = 12.

Supposons des taux de compressions égaux à chaque étage, c'est-à-dire

Figure imgb0004
= 3,46 donnant un vide intermédiaire en sortie du premier étage de 28,867.103 Pa.Suppose equal compression rates on each stage, i.e.
Figure imgb0004
 = 3.46 giving an intermediate vacuum at the outlet of the first stage of 28,867.10 3 Pa.

Le calcul à l'aide de la formule ci-dessus donne une puissance effective absorbée totale de 5700 watts, soit une puissance absorbée de 2850 watts à chaque étage.The calculation using the formula above gives a total effective absorbed power of 5700 watts, that is to say an absorbed power of 2850 watts on each stage.

Si conformément à la première variante de la présente invention on substitue au second étage de cette pompe à anneau liquide double étage un éjecteur à jet d'eau dont le fonctionnement est assuré par de l'eau sous pression issue du refoulement d'une pompe centrifuge ayant un rendement de 0,75 environ, il en résultera que pour refouler de 28,867.103 Pa à 100.103 Pa, l'éjecteur à jet d'eau devra avoir un débit d'eau d'environ 0,0075 m3/s sous une pression de 275.103 Pa.If, in accordance with the first variant of the present invention, the second stage of this double-stage liquid ring pump is replaced by a water jet ejector, the operation of which is ensured by pressurized water from the discharge of a centrifugal pump having a yield of approximately 0.75, it will result from this that, to discharge from 28.867.10 3 Pa to 100.10 3 Pa, the water jet ejector must have a water flow of approximately 0.0075 m 3 / s under a pressure of 275.10 3 Pa.

La puissance effective absorbée par l'éjecteur sera environ de 2800 watts, c'est-à-dire sensiblement la puissance effective absorbée par le deuxième étage de la pompe à vide à anneau liquide.The effective power absorbed by the ejector will be approximately 2800 watts, that is to say substantially the effective power absorbed by the second stage of the liquid ring vacuum pump.

Cependant et conformément à l'invention, il est possible au début de la montée en vide de l'installation, grâce aux moyens prévus à cet effet, de dissocier l'éjecteur à jet de liquide et la pompe à vide à anneau liquide, c'est-à-dire de dissocier le premier étage de compression du second étage de compression, et ainsi de ne réaliser la montée en vide qu'au premier étage de compression jusqu'à atteindre un vide pouvant être obtenu avec un rendement optimum (généralement proche de 24.103 Pa). Dans ces conditions et à égalité de puissance absorbée, la montée en vide au premier étage de l'installation selon l'invention, est approximativement de 2) % plus rapide que la. montée en vide au premier étage d'une pompe à vide à anneau liquide à double étage. Une fois le vide d'environ 24.103 Pa atteint, (vide que nous appellerons par la suite point d'accrochage de l'éjecteur à jet de liquide) et conformément à l'invention, on accouple l'éjecteur à jet de liquide à la pompe à vide à anneau liquide simple étage et à partir de ce moment, la rapidité de montée en vide et la puissance absorbée rejoignent les caractéristiques de la pompe à anneau liquide double étage.However and in accordance with the invention, it is possible at the start of the rise in vacuum of the installation, using the means provided for this purpose, to dissociate the liquid jet ejector and the liquid ring vacuum pump, c that is to say to dissociate the first compression stage from the second compression stage, and thus to achieve the rise in vacuum only in the first compression stage until a vacuum can be obtained with optimum efficiency (generally close to 24.10 3 Pa). Under these conditions and at equal power consumption, the rise in vacuum on the first stage of the installation according to the invention is approximately 2)% faster than. vacuum mounted on the first stage of a double stage liquid ring vacuum pump. Once the vacuum of approximately 24.10 3 Pa has been reached (vacuum which we will call below the attachment point of the liquid jet ejector) and in accordance with the invention, the liquid jet ejector is coupled to the single stage liquid ring vacuum pump and from this moment the speed of the vacuum rise and the power absorbed join the characteristics of the double stage liquid ring pump.

Ce gain de 20 % au niveau de la rapidité de la montée en vide est d'un intérêt évident puisqu'il permet, par rapport aux dispositifs de l'art antérieur, une utilisation effective améliorée de l'installation, ceci étant d'autant plus significatif dans les installations fonctionnant en discontinu et nécessitant par conséquent de fréquentes montées en vide.This 20% gain in terms of the speed of the vacuum rise is of obvious interest since it allows, compared with the devices of the prior art, improved effective use of the installation, this being all the more more significant in installations operating discontinuously and consequently requiring frequent vacuum ascensions.

Les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément l'éjecteur à jet de liquide et la pompe à vide à anneau liquide simple étage, comprendront par exemple un dispositif de réglage du débit, tel une vanne, disposé sur l'arrivée en liquide moteur de l'éjecteur à jet de liquide ou sur le conduit de refoulement de la pompe centrifuge. Le réglage du débit à zéro, c'est-à-dire la fermeture de la vanne, correspond à la dissociation des deux étages de l'installation, alors que l'ouverture de cette vanne revient à associer ces deux étages.The means making it possible to instantaneously couple or dissociate the liquid jet ejector and the single-stage liquid ring vacuum pump, will for example comprise a device for adjusting the flow rate, such as a valve, arranged on the supply of driving liquid. from the liquid jet ejector or on the discharge pipe of the centrifugal pump. Setting the flow to zero, that is to say closing the valve, corresponds to the dissociation of the two stages of the installation, while opening this valve amounts to associating these two stages.

A la place ou de préférence en plus de ce dispositif de réglage du débit, les moyens selon l'invention,- pour accoupler ou dissocier les deux étages de l'installation, peuvent comprendre un dispositif assurant la mise en relation, de préférence automatique, de la pompe centrifuge avec le vide créé par la pompe à vide à anneau liquide, quand ce vide atteint une valeur prédéterminée, cette valeur prédéterminée correspondant au vide optimum pouvant être créé par le premier étage seul avec un rendement optimum. Donc, tant que cette valeur n'est pas atteinte, la pompe centrifuge reste désamorcée pendant la montée en vide du premier étage, l'éjecteur à jet de liquide est donc hors fonctionnement et partant, dissocié du premier étage. Par contre, dès que le vide prédéterminé est atteint, il y a mise en relation de la pompe centrifuge avec le vide créé et donc amorçage de cette dernière et mise en fonctionnement de l'éjecteur à jet de liquide, soit association de ce dernier avec le premier étage.In place of or preferably in addition to this device for adjusting the flow rate, the means according to the invention, - for coupling or dissociating the two stages of the installation, may comprise a device ensuring the connection, preferably automatic, of the centrifugal pump with the vacuum created by the liquid ring vacuum pump, when this vacuum reaches a predetermined value, this predetermined value corresponding to the optimum vacuum can be created by the first stage alone with optimum efficiency. Therefore, as long as this value is not reached, the centrifugal pump remains deactivated during the rise in vacuum of the first stage, the liquid jet ejector is therefore out of operation and therefore, dissociated from the first stage. On the other hand, as soon as the predetermined vacuum is reached, the centrifugal pump is brought into contact with the vacuum created and therefore priming of the latter and putting into operation of the liquid jet ejector, that is to say association of the latter with the first floor.

En outre, le fait de dissocier les deux étages au cours de la montée en vide, notamment par les moyens qui viennent d'être décrits, permet de limiter la puissance absorbée par l'installation pendant la montée en vide.In addition, the fact of dissociating the two stages during the rise in vacuum, in particular by the means which have just been described, makes it possible to limit the power absorbed by the installation during the rise in vacuum.

Par ailleurs, si le vide désiré peut être obtenu avec un rendement optimum, c'est-à-dire avec un taux de compression relativement faible (inférieur à 9), par la seule mise en oeuvre du premier étage, c'est-à-dire de la pompe à anneau liquide, il est évident qu'il est inutile de faire fonctionner l'éjecteur à jet de liquide ; les moyens assurant la mise en relation automatique de la pompe centrifuge avec le vide créé par la pompe à anneau liquide seront alors réglés pour qu'ils soient inopérants à cette valeur du vide. Dans ces conditions, il n'y aura pas amorçage de cette pompe centrifuge et elle restera inopérante.Furthermore, if the desired vacuum can be obtained with optimum efficiency, that is to say with a relatively low compression ratio (less than 9), by the sole use of the first stage, that is to say -to say of the liquid ring pump, it is obvious that there is no point in operating the liquid jet ejector; the means ensuring the automatic connection of the centrifugal pump with the vacuum created by the liquid ring pump will then be adjusted so that they are inoperative at this vacuum value. Under these conditions, there will be no priming of this centrifugal pump and it will remain inoperative.

Toujours dans le cadre de la première variante de l'invention, il est particulièrement avantageux à ce que lesdits moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le second étage comprennent une vanne à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, disposée sur le conduit reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage, un premier clapet anti-retour disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont de la vanne et un deuxième clapet anti-retour disposé sur une tuyauterie partant de l'aspiration du premier étage et rejoignant l'aspiration du deuxième étage en aval de la vanne, le premier clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, le deuxième clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant de l'aspiration du premier étage vers l'aspiration du deuxième étage, ces deux clapets s'ouvrant quand la vanne se ferme et se fermant quand la vanne s'ouvre.Still within the framework of the first variant of the invention, it is particularly advantageous for said means allowing instantaneous coupling or dissociation of the first and the second stage comprising a valve with instantaneous opening or closing, preferably automatic, arranged on the conduit connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage, a first non-return valve arranged on a bypass leading to the open air and connected to said conduit upstream of the valve and a second non-return valve arranged on a pipe starting from the suction of the first stage and joining the suction of the second stage downstream of the valve, the first valve allowing the circulation of fluids only in the direction going from the first stage towards the open air, the second valve allowing the circulation of fluids only in the direction going from the suction of the first stage towards the suction of the second stage, these two valves opening when the valve closes and closing when the valve s open.

Cette disposition particulière permet en effet, jusqu'au point d'accrochage, non seulement de dissocier l'éjecteur à jet de liquide de la pompe à anneau liquide (résultat produit par la vanne quand elle est fermée), mais encore d'accélérer la montée en vide dans de fortes proportions (environ 30 %) avec seulement une légère surpuissance absorbée et ce, par couplage en parallèle des deux étages (résultat produit par les deux clapets anti-retour quand ils sont ouverts). Par ouverture instantanée de la vanne, les clapets anti-retour se ferment instantanément et les deux étages sont couplés en série.This particular arrangement makes it possible, up to the point of attachment, not only to dissociate the liquid jet ejector from the liquid ring pump (result produced by the valve when it is closed), but also to accelerate the high vacuum rise (around 30%) with only a slight excess power absorbed by coupling the two stages in parallel (result produced by the two non-return valves when they are open). By instant opening of the valve, the non-return valves close instantly and the two stages are coupled in series.

Conformément à la présente invention, l'éjecteur à jet de liquide peut être du type à mono-tuyère ou du type à multi-tuyères. La ou les tuyères comportent avantageusement des moyens permettant de régler leur diamètre et dans le cas d'un éjecteur à multi-tuyères, ce dernier comporte de préférence des moyens assurant la diminution du nombre desdites tuyères.According to the present invention, the liquid jet ejector can be of the single-nozzle type or of the multi-nozzle type. The nozzle (s) advantageously comprise means making it possible to adjust their diameter and in the case of a multi-nozzle ejector, the latter preferably comprises means ensuring the reduction in the number of said nozzles.

Grâce à ces moyens, il est possible d'ajuster le vide au niveau du second étage à la valeur désirée et de régler la puissance absorbée en fonction de la capacité volumétrique de l'installation, évitant ainsi une surpuissance absorbée inutile.Thanks to these means, it is possible to adjust the vacuum at the level of the second stage to the desired value and to adjust the absorbed power as a function of the volumetric capacity of the installation, thus avoiding unnecessary absorbed overpower.

Avantageusement, la pompe centrifuge est entraînée sur la même ligne d'arbre que celle de la pompe à anneau liquide.Advantageously, the centrifugal pump is driven on the same shaft line as that of the liquid ring pump.

La pompe centrifuge peut en particulier être entraînée par le même arbre que celui de la pompe à anneau liquide.The centrifugal pump can in particular be driven by the same shaft as that of the liquid ring pump.

Selon l'un des nombreux modes de réalisation possibles, la pompe centrifuge est montée en bout de l'arbre de la pompe à anneau liquide, soit directement soit par l'intermédiaire d'un multiplicateur ou d'un variateur de vitesse.According to one of the many possible embodiments, the centrifugal pump is mounted at the end of the liquid ring pump shaft, either directly or via a multiplier or a speed variator.

Il est à noter que l'intérieur de la pompe à anneau liquide peut être en relation avec une canalisation d'alimentation en liquide de réfrigération et ce, afin d'éviter ou de réduire l'échauffement de ladite pompe à anneau liquide.It should be noted that the interior of the liquid ring pump may be in relation to a coolant supply line, in order to avoid or reduce the heating of said liquid ring pump.

Le refoulement de la pompe à anneau liquide sera de préférence relié directement à l'aspiration de l'éjecteur à jet de liquide. Dans ce cas, l'eau de réfrigération de la pompe à anneau liquide qui est refoulée simultanément avec le gaz, est introduite dans l'éjecteur à jet de liquide permettant l'évacuation automatique des calories excédentaires. En outre, comme on le verra ci-après, cette eau refoulée pourra, dans un souci d'économie, être utilisée, après sa sortie de l'éjecteur, en tout ou partie dans la pompe centrifuge.The discharge of the liquid ring pump is preferably connected directly to the suction of the liquid jet ejector. In this case, the cooling water from the liquid ring pump, which is discharged simultaneously with the gas, is introduced into the liquid jet ejector allowing the automatic removal of excess calories. In addition, as will be seen below, this pumped water may, for the sake of economy, be used, after it leaves the ejector, in whole or in part in the centrifugal pump.

Par ailleurs, le conduit de refoulement de l'éjecteur à jet de liquide peut déboucher dans un séparateur liquide-gaz comportant des moyens reliés au conduit d'aspiration de la pompe centrifuge et assurant le retour de tout ou partie du liquide recueilli dans le séparateur, vers ladite pompe centrifuge.Furthermore, the discharge pipe of the liquid jet ejector can lead into a liquid-gas separator comprising means connected to the suction pipe of the centrifugal pump and ensuring the return of all or part of the liquid collected in the separator , towards said centrifugal pump.

Dans un souci d'économie de liquide, le séparateur pourra être constitué par un bac à deux compartiments, l'un alimenté en liquide de refrigération et relié à la canalisation d'alimentation en liquide de réfrigération, le débit du liquide de refrigération alimentant ledit compartiment étant supérieur à celui du liquide de réfrigération dans ladite canalisation d'alimentation, l'autre recevant d'une part, le mélange liquide-gaz issu de l'éjecteur à jet de liquide, et d'autre part, par surverse le trop-plein de l'autre compartiment.For the sake of economy of liquid, the separator may be constituted by a tank with two compartments, one supplied with refrigerant and connected to the refrigerant supply pipe, the flow of the refrigerant supplying said compartment being greater than that of the coolant in said supply line, the other receiving on the one hand, the liquid-gas mixture from the liquid jet ejector, and on the other hand, by overflow - full of the other compartment.

Le niveau de liquide dans le compartiment relié à la pompe à anneau liquide sera de préférence nettement au-dessus du niveau de liquide dans le compartiment recevant le mélange liquide-gaz issu de l'éjecteur à jet de liquide. Selon un autre mode de réalisation, la canalisation d'alimentation en liquide de réfrigération peut être en relation avec une source continue de liquide de réfrigération, comme le réseau de distribution d'eau par exemple. Dans ce cas toutefois, ladite canalisation porte une vanne qui se ferme ou s'ouvre automatiquement respectivement quand la pompe à anneau liquide s'arrête ou se met en marche ; de même, le refoulement de la pompe centrifuge pourra porter, en amont du dispositif de réglage du débit, une dérivation constituée par un conduit pourvu d'un diaphragme assurant le passage d'un très faible débit de liquide dans ce conduit. Cette disposition particulière trouve tout son intérêt au cours de la montée en vide quand la pompe centrifuge est en action et que l'arrivée en liquide moteur de l'éjecteur est fermée ou que le conduit de refoulement de la pompe centrifuge est fermé ; dans ces conditions, il y a en effet échauffement du liquide de la pompe centrifuge et la dérivation selon l'invention permet l'élimination d'une fraction du liquide échauffé, ce dernier pouvant alors être remplacé par du liquide froid.The level of liquid in the compartment connected to the liquid ring pump will preferably be clearly above the level of liquid in the compartment receiving the liquid-gas mixture coming from the liquid jet ejector. According to another embodiment, the coolant supply pipe can be in relation to a continuous source of coolant, such as the water distribution network for example. In this case, however, said pipe carries a valve which closes or opens automatically respectively when the liquid ring pump stops or starts; similarly, the discharge of the centrifugal pump may carry, upstream of the flow adjustment device, a bypass constituted by a duct provided with a diaphragm ensuring the passage of a very low flow rate of liquid in this duct. This particular arrangement finds all its interest during the rise in vacuum when the centrifugal pump is in action and that the arrival in driving liquid of the ejector is closed or that the delivery duct of the centrifugal pump is closed; under these conditions, there is indeed heating of the liquid of the centrifugal pump and the bypass according to the invention allows the elimination of a fraction of the heated liquid, the latter then being able to be replaced by cold liquid.

Selon une seconde variante de la présente invention, le deuxième étage de compression est constitué par une pompe à vide à anneau liquide simple étage.According to a second variant of the present invention, the second compression stage consists of a single stage liquid ring vacuum pump.

Les avantages apportés par cette seconde variante par rapport aux dispositifs connus, sont sensiblement les mêmes que ceux évoqués précédemment pour la première variante.The advantages provided by this second variant compared to the known devices are substantially the same as those mentioned above for the first variant.

Dans le cadre de cette seconde variante, la pompe à vide à anneau liquide constituant le premier étage et la pompe à vide à anneau liquide constituant le deuxième étage peuvent être entraînées par des moteurs différents. Dans ce cas, les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier étage et le deuxième étage, comprendront par exemple un premier clapet anti-retour disposé sur le conduit reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage et un second clapet anti-retour disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont du premier clapet anti-retour, ce dernier ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers le deuxième étage et le deuxième clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre.In the context of this second variant, the liquid ring vacuum pump constituting the first stage and the liquid ring vacuum pump constituting the second stage can be driven by different motors. In this case, the means making it possible to instantaneously couple or dissociate the first stage and the second stage, will comprise for example a first non-return valve disposed on the duct connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage and a second non-return valve arranged on a bypass opening into the open air and connected to said pipe upstream of the first non-return valve, the latter allowing the circulation of fluids only in the direction going from the first stage to the second stage and the second valve allowing the circulation of the fluids only in the direction going from the first stage towards the open air.

La pompe à vide à anneau liquide constituant le premier étage et la pompe à vide à anneau liquide constituant le deuxième étage peuvent également être entraînées par le même moteur, auquel cas les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le deuxième étage pourront comprendre une vanne à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, disposée sur le conduit reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage et un clapet anti-retour disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont de la vanne, le clapet anti-retour ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, ce même clapet s'ouvrant quand la vanne se ferme et se fermant quand la vanne s'ouvre.The liquid ring vacuum pump constituting the first stage and the vacuum with liquid ring constituting the second stage can also be driven by the same motor, in which case the means making it possible to couple or dissociate instantaneously the first and the second stage can comprise a valve with instantaneous opening or closing, preferably automatic, arranged on the conduit connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage and a non-return valve arranged on a bypass leading to the open air and connected to said pipe upstream of the valve, the non-return valve not allowing the circulation of the fluids only in the direction going from the first stage towards the open air, this same valve opening when the valve closes and closing when the valve opens.

Enfin, les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le deuxième étage pourront également être constitués et ce, que les deux pompes à vide à anneau liquide soient ou non entraînées par le même moteur, par une vanne à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, disposée sur le conduit reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage, un premier clapet anti-retour disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont de la vanne et un deuxième clapet anti-retour disposé sur une tuyauterie partant de l'aspiration du premier étage et rejoignant l'aspiration du deuxième étage en aval de la vanne, le premier clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, le deuxième clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant de l'aspiration du premier étage vers l'aspiration du deuxième étage, ces deux clapets s'ouvrant quand la vanne se ferme et se fermant quand la vanne s'ouvre.Finally, the means making it possible to instantaneously couple or dissociate the first and the second stage could also be constituted, whether the two liquid ring vacuum pumps are driven by the same motor or not, by an opening or closing valve. instantaneous, preferably automatic, arranged on the conduit connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage, a first non-return valve arranged on a bypass leading to the open air and connected to said conduit upstream of the valve and a second non-return valve disposed on a pipe starting from the suction of the first stage and joining the suction of the second stage downstream of the valve, the first valve allowing the circulation of fluids only in the direction going from the first stage towards the open air, the second valve allowing the circulation of fluids only in the direction going from the suction of the first stage towards the suction of the second stage, these two c pins opening when the valve closes and closing when the valve opens.

Les moyens ainsi conçus sont particulièrement intéressants puisque grâce à eux, il est possible, au début de la montée en vide, de dissocier les deux pompes à anneau liquide et de les coupler instantanément en parallèle, ce qui accélère la montée en vide dans des proportions importantes.The means thus designed are particularly interesting since, thanks to them, it is possible, at the start of the vacuum rise, to dissociate the two liquid ring pumps and to couple them instantly in parallel, which accelerates the vacuum rise in proportions important.

Plusieurs modes d'exétion de la présente invention sont décrits ci-après, à titre d'exemples, en référence au dessin annexé dans lequel :

  • la figure 1 est la représentation schématique en coupe d'une pompe à vide à anneau liquide simple étage ;
  • la figure 2 est la représentation schématique d'un groupe à vide comportant une pompe à vide à anneau liquide monobloc (moteur à flasque-bride), cette dernière et la pompe centrifuge étant montées sur le même arbre moteur (première variante de l'invention) ;
  • la figure 3 est la représentation schématique d'un groupe à vide comportant une pompe à vide à anneau liquide (moteur séparé), cette dernière étant sur double palier à billes et la pompe centrifuge étant en bout d'arbre, laditepompeàanneauliquideet l'éjecteur pouvant instantanément être couplés en série ou en parallèle (première variante de l'invention) ; et
  • la figure 4 est la représentation schématique d'un groupe à vide comportant deux pompes à vide à anneau liquide monobloc indépendantes, pouvant instantanément être couplées en série ou en parallèle (deuxième variante de l'invention).
Several modes of removal of the present invention are described below, by way of examples, with reference to the appended drawing in which:
  • Figure 1 is a schematic sectional representation of a single stage liquid ring vacuum pump;
  • FIG. 2 is the schematic representation of a vacuum group comprising a one-piece liquid ring vacuum pump (flange-mounted motor), the latter and the centrifugal pump being mounted on the same motor shaft (first variant of the invention );
  • FIG. 3 is the schematic representation of a vacuum group comprising a liquid ring vacuum pump (separate motor), the latter being on double ball bearing and the centrifugal pump being at the end of the shaft, said liquid year pump and ejector being able to instantly be coupled in series or in parallel (first variant of the invention); and
  • FIG. 4 is the diagrammatic representation of a vacuum group comprising two independent monobloc liquid ring vacuum pumps, which can instantly be coupled in series or in parallel (second variant of the invention).

Une pompe à vide à anneau liquide, simple étage 1 comprend de manière connue en soi, un corps cylindrique 2 partiellement rempli d'eau (ou tout autre liquide peu volatil et de faible viscosité) et dans lequel tourne sans frottement une roue à aubes 3 dont le moyeu 4 est emmanché sur un arbre 5 excentré et mis en rotation par un moteur 6. Cette eau, mise en mouvement par la roue à aubes 3, est projetée contre le corps 2 et forme une sorte d'anneau 7 qui détermine un alvéole 8 avec le moyeu 4.A single-stage liquid ring vacuum pump 1 comprises, in a manner known per se, a cylindrical body 2 partially filled with water (or any other low-volatility liquid of low viscosity) and in which an impeller 3 rotates without friction whose hub 4 is fitted onto an eccentric shaft 5 and rotated by a motor 6. This water, set in motion by the impeller 3, is projected against the body 2 and forms a sort of ring 7 which determines a cell 8 with the hub 4.

Les aubes en rotation se déplacent dans cet alvéole 8 en délimitant des espaces de volume variable, espaces dont le volume augmente dans la zone A (zone de droite) et diminue dans la zone B (zone de gauche).The rotating blades move in this cell 8 by delimiting spaces of variable volume, spaces whose volume increases in zone A (right zone) and decreases in zone B (left zone).

Le gaz ou l'air à véhiculer est de ce fait aspiré par un conduit d'aspiration 9 qui débouche dans une chambre d'aspiration 10 (zone claire sur la figure 1) communiquant avec la zone A, et refoulé par un conduit de refoulement 11 qui débouche dans une chambre de refoulement 10a (zone sombre sur la figure 1) communiquant avec la zone B. A chaque rotation de la roue à aubes 3, il y a ainsi une aspiration suivie d'un refoulement, ce qui permet d'aspirer en continu sous pression réduite une certaine quantité de gaz ou d'air et de le refouler en continu à une pression supérieure.The gas or the air to be conveyed is therefore sucked in through a suction pipe 9 which opens into a suction chamber 10 (clear zone in FIG. 1) communicating with zone A, and discharged by a discharge pipe. 11 which opens into a discharge chamber 10a (dark zone in FIG. 1) communicating with zone B. With each rotation of the impeller 3, there is thus a suction followed by a discharge, which makes it possible to continuously suck in a certain amount of gas or air under reduced pressure and continuously discharge it at a higher pressure.

Comme le montre la figure 2, l'arbre 5 se prolonge et traverse les chambres d'aspiration et de refoulement 10, 10a et porte à son extrémité la turbine 12 d'une pompe centrifuge 13 solidaire de la pompe à anneau liquide 1.As shown in FIG. 2, the shaft 5 is extended and passes through the suction and delivery chambers 10, 10a and carries at its end the turbine 12 of a centrifugal pump 13 integral with the liquid ring pump 1.

Le conduit de refoulement 11 de cette dernière est raccordé à l'aspiration d'un éjecteur à jet d'eau 14 muni d'un conduit 15 d'amenée en eau motrice terminé par une tuyère 15a et relié par une vanne 16 au conduit de refoulement 17 de la pompe centrifuge 13. Cette tuyère 15a débouche, de manière connue en soi, dans la partie convergente d'un convergent-divergent 15b dont la partie divergente se prolonge par un conduit de refoulement 18 aboutissant au-dessus du compartiment 19 constituant l'un des deux compartiments 19, 20 d'un bac 21. Les deux compartiments 19, 20 sont séparés par une cloison verticale 22 dont l'extrémité supérieure se trouve à hauteur de l'axe de la pompe 1. Le compartiment 20 est alimenté en eau de réfrigération par un conduit 23 pourvu d'une vanne de réglage de débit 24, le trop-plein de ce compartiment 20 s'écoulant par surverse dans le compartiment 19 où l'eau est maintenue à un niveau inférieur à celui dans le compartiment 20, par un dispositif de trop-plein 25 prévu sur la paroi latérale du bac 21.The discharge conduit 11 of the latter is connected to the suction of a water jet ejector 14 provided with a conduit 15 for supplying motive water terminated by a nozzle 15a and connected by a valve 16 to the conduit discharge 17 of the centrifugal pump 13. This nozzle 15a opens, in a manner known per se, into the convergent part of a convergent-divergent 15b, the diverging part of which is extended by a discharge conduit 18 terminating above the compartment 19 constituting one of the two compartments 19, 20 of a tank 21. The two compartments 19, 20 are separated by a vertical partition 22 whose upper end is at the height of the axis of the pump 1. The compartment 20 is supplied with cooling water by a conduit 23 provided with a flow control valve 24, the overflow of this compartment 20 flowing by overflow into the compartment 19 where the water is maintained at a level lower than that in compartment 20, by an overflow device 25 pr seen on the side wall of tank 21.

Le compartiment 20 est pourvu à sa base d'un conduit 26 muni d'une vanne de réglage de débit 27, en relation avec le corps de la pompe à anneau liquide 1. Par ailleurs, le conduit d'aspiration 28 de la pompe centrifuge 13 plonge dans l'eau du compartiment 19.The compartment 20 is provided at its base with a duct 26 provided with a flow control valve 27, in relation to the body of the liquid ring pump 1. Furthermore, the suction duct 28 of the centrifugal pump 13 submerges in the water in compartment 19.

Enfin, la pompe centrifuge 13 est reliée par un conduit 30 au conduit d'aspiration 9, une vanné 29 étant disposée sur ce conduit 30 ; la vanne 29 s'ouvre, de préférence automatiquement, quand le vide créé dans le conduit 9 atteint un certain seuil, ce seuil étant choisi pour limiter la puissance absorbée par l'installation lors de la montée en vide et correspondant au vide pouvant être obtenu avec un rendement optimum par la seule mise en oeuvre de la pompe à anneau liquide.Finally, the centrifugal pump 13 is connected by a conduit 30 to the suction conduit 9, a valve 29 being disposed on this conduit 30; the valve 29 opens, preferably automatically, when the vacuum created in the conduit 9 reaches a certain threshold, this threshold being chosen to limit the power absorbed by the installation during the rise in vacuum and corresponding to the vacuum that can be obtained with optimum efficiency by the sole use of the liquid ring pump.

Au démarrage de l'installation, la pompe centrifuge 13 est généralement désamorcée ; il n'y a donc pas de liquide refoulé dans le conduit 17 et l'éjecteur à jet de liquide 14 est inopérant. Par conséquent, lorsque le moteur 6 est mis en route, la montée en vide ne se produit que dans la pompe à vide à anneau liquide 1. Si au démarrage de l'installation, la pompe centrifuge 13 est déjà amorcée, on obtiendra le même résultat en fermant totalement la vanne 16. Lorsque le vide créé à l'aspiration 9 de la pompe à anneau liquide 1 atteint le seuil prédéterminé, on ouvre la vanne 29, ce qui a' pour effet de provoquer l'amorçage de la pompe centrifuge 13 et donc d'amener en fonctionnement l'éjecteur à jet de liquide 14. Dans le cas où la pompe centrifuge 13 est déjà amorcée mais où la vanne 16 est fermée, l'éjecteur à jet de liquide 14 sera amené en fonctionnement par simple ouverture de cette vanne 16. Ensuite, la montée en vide se poursuit jusqu'à atteindre le vide finalement désiré.At the start of the installation, the centrifugal pump 13 is generally defused; there is therefore no liquid discharged into the conduit 17 and the liquid jet ejector 14 is inoperative. Consequently, when the motor 6 is started, the rise in vacuum only occurs in the liquid ring vacuum pump 1. If at the start of the installation, the centrifugal pump 13 is already primed, the same will be obtained result by completely closing the valve 16. When the vacuum created at the suction 9 of the liquid ring pump 1 reaches the predetermined threshold, the valve 29 is opened, which has the effect of causing the priming of the centrifugal pump 13 and therefore bringing the liquid jet ejector into operation 14. In the case where the centrifugal pump 13 is already primed but the valve 16 is closed, the liquid jet ejector 14 will be brought into operation by simple opening of this valve 16. Then, the rise in vacuum continues until reaching the finally desired vacuum.

En fonctionnement normal, le gaz (air), par exemple à 8,333.103 Pa, aspiré par le conduit 9 est refoulé par le conduit 11 (par exemple à 28,867.103 Pa) puis aspiré, en même temps que la fraction entraînée de l'eau de réfrigération de la pompe à anneau liquide, par l'éjecteur à jet d'eau 14 fonctionnant grâce à l'eau sous pression issue du conduit de refoulement 17 de la pompe centrifuge 13. Le mélange gaz (air)-eau issu de l'éjecteur 14 est ensuite refoulé par le conduit 18 jusque dans le compartiment 19 (à la pression atmosphérique) où il y a séparation de l'air (gaz) et de l'eau. Cette dernière, mélangée à l'eau de réfrigération provenant du compartiment 20 et éventuellement d'un conduit d'appoint en eau de réfrigération (non représenté), est ensuite aspirée par le conduit d'aspiration 28 de la pompe centrifuge 13.In normal operation, the gas (air), for example at 8,333.10 3 Pa, sucked in through line 9 is discharged through line 11 (for example at 28,867.10 3 Pa) and then sucked in, together with the entrained fraction of the water refrigeration of the liquid ring pump, by the water jet ejector 14 operating with pressurized water from the discharge pipe 17 of the centrifugal pump 13. The gas (air) -water mixture from the ejector 14 is then discharged through line 18 into compartment 19 (at atmospheric pressure) where there is separation of air (gas) and water. The latter, mixed with the cooling water coming from the compartment 20 and optionally from a cooling water make-up pipe (not shown), is then sucked by the suction pipe 28 of the centrifugal pump 13.

Il est à noter par ailleurs que le débit d'eau de réfrigération circulant dans le conduit 26 est réglé par la vanne 27 de manière à économiser l'eau de réfrigération d'une part, et/ou à minimiser la puissance absorbée par la pompe à anneau liquide d'autre part.It should also be noted that the flow of refrigeration water circulating in the conduit 26 is adjusted by the valve 27 so as to save the refrigeration water on the one hand, and / or to minimize the power absorbed by the pump. with liquid ring on the other hand.

L'ajustement du vide désiré ou la régulation de la puissance absorbée en fonction de la capacité volumétrique de l'ensemble peut être réalisée de manière très simple à l'aide de la vanne 16 manuelle ou automatique ou bien encore par variation, manuelle ou automatique, du diamètre de la tuyère 15a de l'éjecteur à jet d'eau 14.The adjustment of the desired vacuum or the regulation of the power absorbed as a function of the volumetric capacity of the assembly can be carried out very simply using the manual or automatic valve 16 or alternatively by variation, manual or automatic. , of the diameter of the nozzle 15a of the water jet ejector 14.

Il est à noter que le conduit 30 possède un diamètre très faible de manière à ce que, une fois l'amorçage de la pompe centrifuge 13 réalisé, il ne s'échappe par ce conduit qu'une quantité d'eau suffisamment faible pour ne pas perturber le fonctionnement de l'installation et notamment de la pompe à anneau liquide.It should be noted that the conduit 30 has a very small diameter so that, once the priming of the centrifugal pump 13 has been carried out, it escapes through this conduit only a quantity of water sufficiently small to not not disturb the operation of the installation and in particular of the liquid ring pump.

Il est à remarquer enfin qu'il est possible de modifier l'installation qui vient d'être décrite, sans aucunement en affecter les performances, en supprimant le compartiment 20, en reliant le conduit 26 au réseau de distribution d'eau et en disposant une vanne sur cette conduite 26, vanne qui se ferme automatiquement quand la pompe à anneau liquide 1 s'arrête et s'ouvre, toujours automatiquement,quand la pompe à anneau liquide 1 se remet en marche. En plus, ou à la place de cette vanne, on peut prévoir à la base de la pompe à anneau liquide, un conduit d'évacuation du liquide de réfrigération, conduit qui porte une vanne dont l'ouverture se fait automatiquement quand ladite pompe s'arrête et qui se ferme, toujours automatiquement, quand cette pompe se remet en marche.Finally, it should be noted that it is possible to modify the installation which has just been described, without in any way affecting its performance, by removing the compartment 20, by connecting the conduit 26 to the water distribution network and having a valve in this conduit 26, valve which closes automatically when the liquid ring pump 1 stops and opens always at t omatiquement, when the liquid ring pump 1 restarts. In addition, or in place of this valve, there may be provided at the base of the liquid ring pump, a duct for discharging the coolant, a duct which carries a valve, the opening of which is done automatically when said pump s '' stops and closes, always automatically, when this pump starts again.

L'invention de la figure 3 se distingue de celle de la figure 2(a) en ce que la pompe à vide à anneau liquide 1 est montée sur double palier à billes 31, 32 et est entraînée en rotation par un moteur 6 accouplé par un manchon d'accouplement 33 à l'une des extrémités de l'arbre 5 de la pompe à anneau liquide 1, l'autre extrémité de l'arbre 5 étant raccordée par un prolongateur 34 à un multiplicateur ou un variateur de vitesse 35 quipermet d'augmenter ou de diminuer la vitesse de rotation de la pompe centrifuge 13 par rapport à celle de la pompe à anneau liquide 1 et partant, ajuster aisément la pression de l'eau motrice de l'éjecteur 14 et par suite atteindre le meilleur rendement, ce multiplicateur ou variateur 35 étant pour sa part raccordé à l'arbre 36 de la pompe centrifuge 13, (b) en ce que le bac 21 est remplacé par un bac unique 37 raccordé par sa paroi latérale au conduit d'aspiration 28 de la pompe centrifuge 13 et pourvu d'un trop-plein 38, celui-ci étant situé à un niveau supérieur à celui où le conduit d'aspiration 28 se raccorde sur la paroi latérale du bac (37), (c) en ce que le conduit 26 au lieu d'être connecté à la base du bac 37 est relié à un réseau extérieur de distribution d'eau de réfrigération sous pression (non représenté), (d) en ce que le conduit de refoulement 17 de la pompe centrifuge 13 porte, en amont de la vanne 16, une dérivation 39 sur laquelle est disposé un diaphragme 40 permettant dans cette dérivation 39, une faible circulation d'eau qui se déverse dans le bac 37, (e) en ce que le conduit 15 d'amenée en eau motrice se termine par au moins deux tuyères 41 débouchant dans le convergent-divergent 15b, chacune de ces tuyères 41 portant une vanne de sectionnement 42, l'ouverture ou la fermeture de tout ou partie de ces vannes 42 permettant de faire varier le nombre des tuyères opérationnelles et partant, la capacité extractive de l'éjecteur 14 sans baisse de rendement, et (f) en ce qu'une vanne à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique 43, est disposée sur le conduit de refoulement 11 de la pompe 1, un clapet anti-retour 44 est disposé sur une dérivation 45 débouchant sur l'air libre et raccordée sur le conduit 11 en amont de la vanne 43 et un clapet anti-retour 46 est disposé sur une tuyauterie 47 partant du conduit d'aspiration 9 de la pompe 1 et rejoignant le conduit 11 en aval de la vanne 43, le clapet 44 étant conçu pour ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant du conduit 11 vers l'air libre, et le clapet 46 étant conçu de manière à ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant du conduit 9 vers le conduit 11.The invention of Figure 3 differs from that of Figure 2 (a) in that the liquid ring vacuum pump 1 is mounted on double ball bearings 31, 32 and is rotated by a motor 6 coupled by a coupling sleeve 33 at one end of the shaft 5 of the liquid ring pump 1, the other end of the shaft 5 being connected by an extension 34 to a multiplier or a variable speed drive 35 which allows increase or decrease the speed of rotation of the centrifugal pump 13 compared to that of the liquid ring pump 1 and therefore easily adjust the pressure of the motive water of the ejector 14 and consequently achieve the best efficiency , this multiplier or variator 35 being for its part connected to the shaft 36 of the centrifugal pump 13, (b) in that the tank 21 is replaced by a single tank 37 connected by its side wall to the suction duct 28 of the centrifugal pump 13 and provided with an overflow 38, this being located at a higher level erieur to that where the suction duct 28 is connected to the side wall of the tank (37), (c) in that the pipe 26 instead of being connected to the base of the tank 37 is connected to an external network of distribution of pressurized refrigeration water (not shown), (d) in that the discharge conduit 17 of the centrifugal pump 13 carries, upstream of the valve 16, a bypass 39 on which is disposed a diaphragm 40 allowing in this bypass 39, a weak circulation of water which pours into the tank 37, (e) in that the duct 15 for supplying motive water ends in at least two nozzles 41 opening into the convergent-divergent 15b, each of these nozzles 41 carrying a shut-off valve 42, the opening or closing of all or part of these valves 42 making it possible to vary the number of operational nozzles and hence the extractive capacity of the ejector 14 without loss of efficiency, and (f) in that an instantaneous opening or closing valve, preferably automatic 43, is arranged on the discharge pipe 11 of the pump 1, a non-return valve 44 is arranged on a bypass 45 leading to the open air and connected to the pipe 11 upstream of the valve 43 and a non-return valve return 46 is arranged on a pipe 47 starting from the suction pipe 9 of the pump 1 and joining the pipe 11 downstream of the valve 43, the valve 44 being designed to allow the circulation of fluids only in the direction from leads 11 to the open air, and the cl apet 46 being designed so as to allow the circulation of fluids only in the direction going from the conduit 9 towards the conduit 11.

Au début de la montée en vide, la pompe centrifuge 13 étant amorcée et donc opérationnelle, on ferme la vanne 43, ouvre la vanne 27 pour alimenter suffisamment la pompe 1 en liquide de réfrigération, ouvre la vanne 16 et au moins l'une des vannes de sectionnement 42 et met le moteur 6 en route. De par le jeu des pressions qui règnent au niveau des différents points de l'installation, les clapets 44 et 46 s'ouvrent couplant ainsi en parallèle la pompe 1 et l'éjecteur 14, ce qui permet une montée en vide plus rapide que celle obtenue dans l'installation de la figure 2. Quand le vide créé atteint le seuil prédéterminé choisi (point d'accrochage de l'éjecteur 14), on ouvre la vanne 43 (ou elle s'ouvre automatiquement si elle a été conçue pour s'ouvrir quand ce vide prédéterminé est atteint) et il en résulte la fermeture immédiate des clapets 44 et 46 et le couplage instantané en série de la pompe 1 et de l'éjecteur 14, après quoi la montée en vide se poursuit jusqu'à obtention du vide final recherché. Bien entendu, l'ouverture des vannes 16 et 42 sera réglée afin de consommer le minimum de puissance nécessaire.At the start of the vacuum rise, the centrifugal pump 13 being primed and therefore operational, the valve 43 is closed, the valve 27 is opened to supply the pump 1 with coolant sufficiently, the valve 16 and at least one of the shut-off valves 42 and starts the motor 6. Due to the play of pressures prevailing at the various points of the installation, the valves 44 and 46 open, thus coupling the pump 1 and the ejector 14 in parallel, which allows a faster rise in vacuum than that obtained in the installation of FIG. 2. When the vacuum created reaches the predetermined threshold chosen (attachment point of the ejector 14), the valve 43 is opened (or it opens automatically if it has been designed to s '' open when this predetermined vacuum is reached) and this results in the immediate closing of the valves 44 and 46 and the instantaneous coupling in series of the pump 1 and the ejector 14, after which the rise in vacuum continues until obtaining of the final vacuum sought. Of course, the opening of the valves 16 and 42 will be adjusted in order to consume the minimum power required.

L'installation de la figure 4 comprend, comme les installations précédentes, un premier étage de compression, constitué par la pompe à anneau liquide 1 actionnée par le moteur 6 et alimentée en eau de réfrigération par le conduit 26 portant la vanne 27 ; par contre, le deuxième étage de compression n'est plus constitué par un éjecteur à jet de liquide, mais par une autre pompe à vide à anneau liquide 48 actionnée par un moteur 49 et alimentée en eau de réfrigération par un conduit 50 portant une vanne de réglage de débit 51 et raccordé à un réseau extérieur de distribution d'eau de réfrigération sous pression (non représenté). Le conduit de refoulement 11 de la pompe 1 est raccordé par une vanne 52 à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, à l'aspiration 53 de la pompe 48, le refoulement 54 de cette dernière débouchant sur l'air libre. Le conduit de refoulement 11 porte, en amont de la vanne 52, une dérivation 55 débouchant sur la pression atmosphérique, de préférence par l'intermédiaire d'une garde d'eau destinée à faire joint hydraulique et constitué par un bac 56 rempli d'eau ouvert à l'air libre et dans lequel plonge l'extrémité du conduit 55. Sur cette dérivation est disposé un clapet anti-retour 57 conçu de manière à ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant du conduit 11 vers la garde d'eau.The installation of FIG. 4 comprises, like the previous installations, a first compression stage, constituted by the liquid ring pump 1 actuated by the motor 6 and supplied with cooling water by the conduit 26 carrying the valve 27; on the other hand, the second compression stage is no longer constituted by a liquid jet ejector, but by another pump liquid ring vacuum 48 actuated by a motor 49 and supplied with refrigeration water by a conduit 50 carrying a flow control valve 51 and connected to an external network for distribution of pressurized refrigeration water (not shown). The discharge conduit 11 of the pump 1 is connected by a valve 52 with instantaneous opening or closing, preferably automatic, to the suction 53 of the pump 48, the discharge 54 of the latter opening onto the open air. The discharge conduit 11 carries, upstream of the valve 52, a bypass 55 leading to atmospheric pressure, preferably by means of a water guard intended to form a hydraulic seal and constituted by a tank 56 filled with water open to the open air and into which the end of the conduit 55 plunges. On this bypass is arranged a non-return valve 57 designed so as to allow the circulation of fluids only in the direction going from the conduit 11 towards the guard of water.

Au début de la montée en vide, la vanne 52 est fermée, le moteur 6 est mis en marche et la vanne 27 est ouverte. Le mélange eau-air refoulé par la pompe 1 provoque l'ouverture du clapet 57. Quand le vide atteint une valeur prédéterminée (qui correspond de préférence au vide maximum pouvant être obtenu avec un rendement optimum au moyen de la pompe 1), on met en marche le moteur 49 et ouvre les vannes 51 et 52 (cette vanne 52 s'ouvre automatiquement si elle est conçue pour s'ouvrir quand ce vide prédéterminé est atteint) ; il en résulte la fermeture instantanée du clapet 57 et l'accouplement en série des pompes 1 et 48 qui travaillent alors de conserve jusqu'à atteindre le vide final désiré. Il est à noter que dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, la vanne 52 pourrait être remplacée par un clapet anti-retour conçu de manière à ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant de la pompe 1. vers la pompe 48.At the start of the rise in vacuum, the valve 52 is closed, the motor 6 is started and the valve 27 is open. The water-air mixture discharged by pump 1 causes the valve 57 to open. When the vacuum reaches a predetermined value (which preferably corresponds to the maximum vacuum which can be obtained with optimum efficiency by means of pump 1), in operation the motor 49 and opens the valves 51 and 52 (this valve 52 opens automatically if it is designed to open when this predetermined vacuum is reached); this results in the instantaneous closure of the valve 57 and the series coupling of the pumps 1 and 48 which then work in a can until reaching the desired final vacuum. It should be noted that in the embodiment which has just been described, the valve 52 could be replaced by a non-return valve designed so as to allow the circulation of fluids only in the direction going from the pump 1. towards pump 48.

Conformément à la présente invention, il est particulièrement intéressant de raccorder le conduit d'aspiration 9 de la pompe 1.à l'aspiration 53 de la pompe 48, en aval de la vanne 52, par une tuyauterie 58 sur laquelle est disposé un clapet anti-retour 59 conçu de manière à ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant du conduit 9 vers l'aspiration 53. Dans ce cas, l'installation fonctionne de la manière suivante. Au début de la montée en vide, on dissocie les deux pompes en fermant la vanne 52, on met en route les moteurs 6 et 49 et on ouvre les vannes 27 et 51. Il en résulte l'ouverture des clapets 57 et 59 et l'accouplement en parallèle des deux pompe, ce qui permet une montée en vide encore plus rapide que précédemment. Quand le vide atteint la valeur prédéterminée définie précédemment, la vanne 52 est ouverte ou s'ouvre automatiquement ; il en résulte la fermeture instantanée des clapets 57 et 59 et partant, l'accouplement en série des pompes 1,et 48 qui travaillent alors de conserve jusqu'à l'obtention du vide final recherché.According to the present invention, it is particularly advantageous to connect the suction duct 9 of the pump 1. to the suction 53 of the pump 48, downstream of the valve 52, by a pipe 58 on which a valve is disposed non-return valve 59 designed so as to allow the circulation of fluids only in the direction going from the duct 9 towards the suction 53. In this case, the installation operates in the following manner. At the start of the vacuum rise, the two pumps are separated by closing the valve 52, the motors 6 and 49 are started and the valves 27 and 51 are opened. This results in the opening of the valves 57 and 59 and l coupling in parallel of the two pump, which allows a vacuum rise even faster than previously. When the vacuum reaches the predetermined value defined above, the valve 52 is opened or opens automatically; this results in the instantaneous closing of the valves 57 and 59 and, consequently, the series coupling of the pumps 1, and 48 which then work in a can until the desired final vacuum is obtained.

On sait que le rendement hydraulique d'une pompe à vide à anneau liquide est d'autant meilleur que la roue à aubes de cette pompe tourne plus lentement, surtout au-delà d'un certain volume aspiré. Ainsi, si par exemple le volume aspiré par la pompe 1 est de 300 m3/heure, et si le vide maximum est de 8,333.103 Pa et le vide intermédiaire est de 28,867.103 Pa, alors le volume aspiré par la pompe 48 est sensiblement 3,46 fois plus faible, soit (300 87 m3/h). Dans ces conditions, la pompe 1 peut tourner à 1400 tours/mn 3,46 avec un bon rendement et la pompe 48 peut tourner à 2800 tours/mn également avec un bon rendement. La vitesse de 2800 tours/mn permet de réduire dans de très fortes proportions les dimensions et le prix de revient de la pompe à anneau liquide constituant le deuxième étage.It is known that the hydraulic efficiency of a liquid ring vacuum pump is all the better as the impeller of this pump rotates more slowly, especially beyond a certain sucked volume. Thus, if for example the volume drawn in by pump 1 is 300 m 3 / hour, and if the maximum vacuum is 8,333.10 3 Pa and the intermediate vacuum is 28,867,103 Pa, then the volume drawn in by pump 48 is substantially 3 , 46 times lower, i.e. (300 87 m 3 / h). Under these conditions, the pump 1 can rotate at 1400 rpm 3.46 with good efficiency and the pump 48 can rotate at 2800 rpm also with good efficiency. The speed of 2800 rpm allows the dimensions and the cost price of the liquid ring pump constituting the second stage to be reduced in very large proportions.

Donc, par rapport à une pompe à vide à anneau liquide double étage, dans laquelle les deux étages ont les mêmes dimensions, l'installation selon l'invention qui comporte un second étage pluspetit que le premier, est plus économique.Therefore, compared to a double stage liquid ring vacuum pump, in which the two stages have the same dimensions, the installation according to the invention which comprises a second stage smaller than the first, is more economical.

On notera enfin que les deux pompes à vide 1 et 48 peuvent être actionnées par le même moteur 6 ; dans ce cas, il suffit simplement de supprimer le moteur 49 et de relier les arbres de ces deux pompes par l'intermédiaire d'un multipli- cateurou variateur de vitesse qui permet à la pompe 48 plus petite que la pompe 1, de tourner à une vitesse supérieure à celle à laquelle tourne la pompe 1.Finally, note that the two vacuum pumps 1 and 48 can be actuated by the same motor 6; in this case, it suffices simply to remove the motor 49 and to connect the shafts of these two pumps by means of a multiplier or variable speed drive which allows the pump 48, which is smaller than the pump 1, to rotate at a speed higher than that at which the pump turns 1.

Claims (23)

1. Procédé pour l'obtention rapide d'un vide profond, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser d'abord un vide intermédiaire par mise en oeuvre d'un premier étage de compression constitué par une pompe à vide à anneau liquide, puis, ce vide intermédiaire une fois atteint, à poursuivre la montée en vide en accouplant un deuxième étage de compression en série avec le premier étage.1. Method for rapidly obtaining a deep vacuum, characterized in that it consists first of all in producing an intermediate vacuum by implementing a first compression stage consisting of a liquid ring vacuum pump, then, this intermediate vacuum once reached, to continue the rise in vacuum by coupling a second compression stage in series with the first stage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vide intermédiaire correspond au vide le plus profond pouvant être obtenu à l'aide du premier étage de compression avec un rendement optimum.2. Method according to claim 1, characterized in that the intermediate vacuum corresponds to the deepest vacuum that can be obtained using the first compression stage with optimum efficiency. 3. Installation permettant l'obtention rapide d'un vide profond, comprenant deux étages de compression dont le premier est une pompe à vide à anneau liquide (1), caractérisée en ce que des moyens (16 ; 29,30, figure 2) sont prévus pour accoupler ou dissocier instantanément le premier étage (1) et le deuxième étage (14, figure 2).3. Installation enabling rapid obtaining of a deep vacuum, comprising two compression stages, the first of which is a liquid ring vacuum pump (1), characterized in that means (16; 29.30, FIG. 2) are provided to instantly couple or dissociate the first stage (1) and the second stage (14, FIG. 2). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le deuxième étage est constitué par un éjecteur à jet de liquide (14) dont l'arrivée (15) en liquide moteur est reliée au conduit de refoulement (17) d'une pompe centrifuge (13) alimentée en ce liquide.4. Installation according to claim 3, characterized in that the second stage is constituted by a liquid jet ejector (14) whose inlet (15) in driving liquid is connected to the discharge conduit (17) of a pump centrifugal (13) supplied with this liquid. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier étage et le deuxième étage comprennent un dispositif de réglage du débit, tel une vanne (16), prévu sur l'arrivée (15) en liquide moteur de l'éjecteur à jet de liquide (14) ou sur le conduit de refoulement (17) de la pompe centrifuge (13).5. Installation according to claim 4, characterized in that said means making it possible to instantly couple or dissociate the first stage and the second stage comprise a device for adjusting the flow rate, such as a valve (16), provided on the inlet ( 15) in working liquid from the liquid jet ejector (14) or on the discharge pipe (17) of the centrifugal pump (13). 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent un dispositif (29, 30) assurant la mise en relation, de préférence automatique, de la pompe centrifuge (13) avec le vide créé par la pompe à vide à anneau liquide (1) quand ce vide atteint une valeur prédéterminée.6. Installation according to claim 4 or 5, characterized in that said means comprise a device (29, 30) ensuring the connection, preferably automatic, of the centrifugal pump (13) with the vacuum created by the vacuum pump with liquid ring (1) when this vacuum reaches a predetermined value. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que lesdits moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le second étages comprennent une vanne (43) à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, disposée sur le conduit (11) reliant le refoulement du premier étage (1) à l'aspiration du deuxième étage (14), un premier clapet anti-retour (44) disposé sur une dérivation (45) , débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite (11) en amont de la vanne (43) et un deuxième clapet anti-retour (46) disposé sur une tuyauterie (47) partant de l'aspiration (9) du premier étage (1) et rejoignant l'aspiration du deuxième étage (14) en aval de la vanne (43), le premier clapet (44) ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, le deuxième clapet (46) ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant de l'aspiration du premier étage vers l'aspiration du deuxième étage .7. Installation according to any one of claims 4 to 6, characterized in that said means making it possible to couple or dissociate instantly the first and second stages comprise a valve (43) with instantaneous opening or closing, preferably automatic, disposed on the conduit (11) connecting the discharge of the first stage (1) to the suction of the second stage (14), a first non-return valve (44) arranged on a bypass (45), leading to the open air and connected to said pipe (11) upstream of the valve (43) and a second non-return valve (46) disposed on a pipe (47) starting from the suction (9) of the first stage (1) and joining the suction of the second stage (14) downstream of the valve (43), the first valve (44) not allowing the circulation of fluids only in the direction from the first stage towards the open air, the second valve (46) allowing the circulation of the fluids only in the direction going from the suction of the first stage towards the suction of the second stage. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que l'éjecteur à jet de liquide (14) est du type à mono-tuyère (15a) ou du type à multi-tuyères (41).8. Installation according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the liquid jet ejector (14) is of the single-nozzle type (15a) or of the multi-nozzle type (41). 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'éjecteur à jet de liquide (14) comporte des moyens de réglage du diamètre de la ou des tuyères (15a, 41).9. Installation according to claim 8, characterized in that the liquid jet ejector (14) comprises means for adjusting the diameter of the nozzle (s) (15a, 41). 10. Installation selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que l'éjecteur à jet de liquide (14) du type à multi-tuyères comporte des moyens (42) assurant la diminution du nombre de tuyères (41).10. Installation according to claim 8 or 9, characterized in that the liquid jet ejector (14) of the multi-nozzle type comprises means (42) ensuring the reduction in the number of nozzles (41). 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que la pompe centrifuge (13) est entraînée sur la même ligne d'arbre que celle de la pompe à anneau liquide (1).11. Installation according to any one of claims 4 to 10, characterized in that the centrifugal pump (13) is driven on the same shaft line as that of the liquid ring pump (1). 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la pompe centrifuge (13) est entraînée par le même arbre (5) que celui de la pompe à anneau liquide (1).12. Installation according to claim 11, characterized in that the centrifugal pump (13) is driven by the same shaft (5) as that of the liquid ring pump (1). 13. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la pompe centrifuge (13) est montée en bout de l'arbre (5) de la pompe à anneau liquide (1), directement ou par l'intermédiaire d'un multiplicateur ou variateur de vitesse (35).13. Installation according to claim 11, characterized in that the centrifugal pump (13) is mounted at the end of the shaft (5) of the liquid ring pump (1), directly or through a multiplier or dimmer speed (35). 14. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisée en ce que l'intérieur de la pompe à anneau liquide (1) est en relation avec.une canalisation d'alimentation (26) en liquide de réfrigération.14. Installation according to any one of claims 4 to 13, characterized in that the interior of the liquid ring pump (1) is in relation to a supply line (26) for coolant. 15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que le refoulement (11) de la pompe à anneau liquide (1) est relié directement à l'aspiration de l'éjecteur à jet de liquide (14).15. Installation according to claim 14, characterized in that the outlet (11) of the liquid ring pump (1) is connected directly to the suction of the liquid jet ejector (14). 16. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 15, caractérisée en ce que le conduit de refoulement (18) de l'éjecteur à jet de liquide (14) débouche dans un séparateur liquide-gaz (21) comportant des moyens reliés au conduit d'aspiration (28) de la pompe centrifuge (13) assurant le retour de tout ou partie du liquide recueilli dans ce séparateur (21), vers ladite pompe centrifuge (13).16. Installation according to any one of claims 4 to 15, characterized in that the discharge conduit (18) of the liquid jet ejector (14) opens into a liquid-gas separator (21) comprising connected means to the suction duct (28) of the centrifugal pump (13) ensuring the return of all or part of the liquid collected in this separator (21), to said centrifugal pump (13). 17. Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce que le séparateur liquide-gaz (21) est constitué par un bac à deux compartiments, l'un (20) alimenté en liquide de réfrigération et relié à la canalisation d'alimentation (26), le débit du liquide de réfrigération alimentant le compartiment (20) étant supérieur au débit du liquide de réfrigération dans la canalisation (26), l'autre (19) recevant d'une part, le mélange liquide-gaz issu de l'éjecteur à jet de liquide (14) et d'autre part, par surverse le trop-plein de l'autre compartiment (20).17. Installation according to claim 16, characterized in that the liquid-gas separator (21) consists of a tank with two compartments, one (20) supplied with coolant and connected to the supply line (26 ), the flow rate of the coolant supplying the compartment (20) being greater than the flow rate of the coolant in the pipeline (26), the other (19) receiving on the one hand, the liquid-gas mixture from the liquid jet ejector (14) and on the other hand, by overflow the overflow of the other compartment (20). 18. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 16, caractérisée en ce que la canalisation d'alimentation (26) est en relation avec une source continue de liquide de réfrigération.18. Installation according to any one of claims 4 to 16, characterized in that the supply line (26) is in relation to a continuous source of coolant. 19. Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que le refoulement (17) de la pompe centrifuge (13) porte, en amont du dispositif de réglage du débit (16), une dérivation constituée par un conduit (39) pourvu d'un diaphragme (40) assurant le passage d'un très faible débit de liquide dans ce conduit.19. Installation according to claim 18, characterized in that the outlet (17) of the centrifugal pump (13) carries, upstream of the flow control device (16), a bypass constituted by a conduit (39) provided with a diaphragm (40) ensuring the passage of a very low flow rate of liquid in this conduit. 20. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le deuxième étage de compression est constitué par une pompe à vide à anneau liquide simple étage (48).20. Installation according to claim 3, characterized in that the second compression stage consists of a single stage liquid ring vacuum pump (48). 21. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que la pompe à anneauliquide (1) constituant le premier étage et la pompe à anneau liquidee(48) constituant le deuxième étage sont entraînées par des moteurs différents (6, 49) auquel cas les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier étage et le deuxième étage, comprennent un premier clapet anti-retour (52) disposé sur le.conduit (11) reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage et un second clapet anti-retour (57) disposé sur une dérivation (55) débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite (11) en amont du premier clapet anti-retour (52), ce dernier ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premeir étage vers le deuxième étage et le deuxième clapet (57) ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre.21. Installation according to claim 20, characterized in that the liquid ring pump (1) constituting the first stage and the liquid ring pump e (48) constituting the second stage are driven by different motors (6, 49) in which case the means making it possible to instantaneously couple or separate the first stage and the second stage, comprise a first non-return valve (52) disposed on the duct (11) connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage and a second non-return valve (57) disposed on a bypass (55) leading to the open air and connected to said pipe (11) upstream of the first non-return valve (52), the latter allowing the circulation of fluids only in the direction from the first stage to the second stage and the second valve (57) allowing the circulation of fluids only in the direction from the first stage to the open air. 22. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que la pompe à anneau liquide (1) constituant le premier étage et la pompe à anneau liquide (48) constituant le deuxième étage sont entraînées par le même moteur (6) auquel cas les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le deuxième étage, comprennent une vanne à ouverture ou fermeture instantanée (52), de préférence automatique, disposée sur le conduit (11) reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage et un clapet anti-retour (57) disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont de la vanne, le clapet anti-retour ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre. -22. Installation according to claim 20, characterized in that the liquid ring pump (1) constituting the first stage and the liquid ring pump (48) constituting the second stage are driven by the same motor (6) in which case the means allowing instant coupling or dissociation of the first and second stages, comprise an instantaneous opening or closing valve (52), preferably automatic, arranged on the conduit (11) connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage and a non-return valve (57) disposed on a bypass leading to the open air and connected to said pipe upstream of the valve, the non-return valve allowing the circulation of fluids only in the direction going from the first stage towards the open air. - 23. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le deuxième étages comprennent une vanne à ouverture ou fermeture instantanée (52), de préférence automatique, disposée sur le conduit (11) reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage, un premier clapet anti-retour (57) disposé sur une dérivation (55) débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite (11) en amont de la vanne (52) et un second clapet anti-retour (59) disposé sur une tuyauterie (58) partant de l'aspiration (9) du premier étage et rejoignant l'aspiration (53) du deuxième étage en aval de la vanne (52), le premier clapet (57) ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, le deuxième clapet (59) ne permettant la circulation des fluides que dans le seps allant de l'aspiration du premier étage vers l'aspiration du deuxième étage.23. Installation according to claim 20, characterized in that the means making it possible to couple or dissociate instantaneously the first and the second stages comprise a valve with instantaneous opening or closing (52), preferably automatic, arranged on the conduit (11 ) connecting the discharge of the first stage to the suction of the second stage, a first non-return valve (57) disposed on a bypass (55) leading to the open air and connected to said pipe (11) upstream of the valve (52) and a second non-return valve (59) disposed on a pipe (58) starting from the aspira tion (9) of the first stage and joining the suction (53) of the second stage downstream of the valve (52), the first valve (57) allowing the circulation of fluids only in the direction going from the first stage towards the open air, the second valve (59) allowing the circulation of fluids only in the seps going from the suction of the first stage to the suction of the second stage.
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