EP0148069B1 - Perfectionnement aux installations du type pompe à vide alimentée par un liquide de réfrigération sous pression constante - Google Patents
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- EP0148069B1 EP0148069B1 EP84402596A EP84402596A EP0148069B1 EP 0148069 B1 EP0148069 B1 EP 0148069B1 EP 84402596 A EP84402596 A EP 84402596A EP 84402596 A EP84402596 A EP 84402596A EP 0148069 B1 EP0148069 B1 EP 0148069B1
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- 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
- F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
- F04C28/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
- F04C19/004—Details concerning the operating liquid, e.g. nature, separation, cooling, cleaning, control of the supply
Definitions
- the present invention relates to an installation for producing a reduced pressure in an enclosure, which comprises at least one liquid ring vacuum pump, the suction chamber of which is provided with a gas suction duct, the chamber of which discharge is provided with a suction gas discharge conduit conveying driven coolant and whose cylindrical body containing the impeller is provided with a coolant inlet disposed on the suction side of the pump body.
- the coolant is constituted by water, it being understood that it can in fact be made up of any low-volatility liquid of low viscosity .
- the first drawback is due to the absence of vacuum at start-up in the suction compartment of the vacuum pump, a vacuum which contributes to the admission of cooling water into the pump body.
- a vacuum which contributes to the admission of cooling water into the pump body.
- the second drawback is due to the significant variation, during the rise in vacuum, of the flow of cooling water sucked into the body of the pump, flow which tends towards zero at the start of the rise in vacuum and gradually increases to stabilize at final vacuum, this progressive increase in the flow rate being linked to the increase in the vacuum prevailing in the enclosure during the rise in vacuum.
- US-A-2 044 867 describes a rotary vacuum pump such as a vane pump, the gas suction conduit of which includes means for reducing the power absorbed at start-up.
- the object of the present invention is to remedy the drawbacks mentioned above and to do this, it proposes an installation of the type defined in the first paragraph of this description, which is characterized in that the gas suction pipe is connected by at least a first means of communication to said enclosure, the coolant supply cooperates with a coolant coolant supply circuit at constant pressure and a means generating a pressure drop is arranged in the conduit gas suction or in said first communication means, the means generating a pressure drop being constituted by a diaphragm with constant opening section chosen to create almost instantaneously at pump start-up a reduced pressure in the pressure chamber aspiration of said pump, and therefore, to obtain, when the pump is started, the instantaneous formation of the liquid ring in the pump and the almost immediate compensation of the liquid refrigeration rejected by the discharge pipe.
- the flow rate of the suctioned refrigerating liquid is constant until the pressure in the enclosure to be evacuated reaches the predetermined reduced pressure existing downstream of the means for creating the pressure drop. This results in a perfectly regular vacuum rise during this first phase.
- the means for creating the pressure drop can be of any design.
- it could be a diaphragm whose opening is suitably sized to create the desired predetermined reduced pressure almost instantaneously.
- It could also be a valve with two opening positions, a position of small opening suitable for the almost instantaneous creation of said reduced pressure and a position of greatest opening; this valve will preferably be of the automatic servo-controlled valve type so that it is brought from the position of small opening to the position of largest opening when the pressure in the enclosure changes from a value greater than said reduced pressure predetermined value equal to or less than the latter.
- valves and its mode of slaving to the pressure prevailing in the chamber to be evacuated are perfectly known to those skilled in the art and a more detailed description of these means is unnecessary. It is also possible that the automatic valve is slaved to the power absorbed by the pump, the transition from the position of small opening to the position of largest opening being obtained when the power absorbed by the pump increases at the time of the passage of the first vacuum phase to the second vacuum phase.
- the coolant in the tank may, in accordance with invention, to be in a horizontal plane located indifferently at the height of the longitudinal axis of the pump, below or even above this axis.
- the discharge chamber of the pump is provided at its base with an outlet for refrigeration liquid discharged by said pump.
- This outlet through which all or part of the rejected refrigerant can be evacuated, makes it possible to increase the pressure of the refrigerant in the refrigerant supply circuit without disadvantage, and in particular to raise the level of the refrigerant in the constant level tank.
- said outlet cooperates with a means for creating between this outlet and the atmosphere a column of liquid of variable height
- this means can for example be constituted by a U-shaped tube, one of the branches of which is connected to the liquid outlet. refrigeration rejected and the other branch of which is open to the atmosphere and of variable height. Thanks to this means, it is possible to adjust the water level in the cylindrical body of the stopped pump in order to prime the pump more easily and safely.
- the outlet of the rejected coolant or the means for creating a column of liquid is provided with a diaphragm for metering the flow rate of the coolant released by the pump, so that the latter is free of gas. repressed.
- the supply of coolant is in a horizontal plane located above the longitudinal axis of the cylindrical body containing the impeller, that is to say at a level desirable for good performance, this being made possible by the characteristics of the invention, even if for example the water level in the coolant tank is in a horizontal plane located below this axis.
- suction gas discharge pipe can cooperate via a third means of communication with the coolant supply circuit at constant pressure with a view to recycling all or part of the coolant carried by the gas sucked.
- the liquid ring vacuum pump 1 represented by FIGS. 1 and 2 comprises, in a manner known per se, a cylindrical body 2 partially filled with water and in which rotates a paddle wheel 3 whose hub 4 is wedged on a 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 water ring 7 which determines a cell 8 with the hub 4.
- the rotating vanes move in this cell 8 by delimiting spaces whose volume increases in the zone situated to the right of the vertical plane of symmetry of FIG. 2 and decreases in the zone situated to the left of said vertical plane of symmetry.
- the pump 1 also furthermore comprises, in a manner known per se, an enclosure 9 adjoining the front wall 10 of the body 2, this enclosure being divided by a partition 11 into a suction chamber 12 and a discharge chamber 13.
- the chamber suction 12 communicates with the cell 8 through an opening 14 and the delivery chamber 13 communicates with this same cell through an opening 15 smaller than the opening 14, the openings 14 and 15 being formed in the wall 10.
- the chamber 12 is provided on its cylindrical wall with a gas suction duct 16 and the chamber 13 is provided on its cylindrical wall with a duct 17 for discharging the sucked gas and the discharged refrigeration water by the pump 1.
- the cylindrical body 2 is provided with an inlet 18 for cooling water disposed on the suction side of the pump body 2 and situated in a horizontal plane extending above the longitudinal axis of the pump.
- the gas to be conveyed is sucked in through line 16 and discharged through line 17.
- the suction duct 16 is connected to the enclosure where it is desired to create the vacuum (not shown) by a tube 19 equipped with a check valve 20 which allows to isolate the pump enclosure when the pump stops.
- a tube 19 equipped with a check valve 20 which allows to isolate the pump enclosure when the pump stops.
- the installations which are the subject of FIGS. 3 and 4 each comprise means 31 generating a pressure drop arranged in the tube 19, this means being constituted in the present case by a diaphragm whose opening is dimensioned for instantly create, when the pump 1 starts, a reduced pressure in the suction chamber 12, in the body of the pump 2 (suction side) and in the tube 19 downstream of said diaphragm 31 and, consequently, an instant suction of the cooling water from the tank 21 through the inlet 18 and therefore compensation for the rejected water carried by the pumped gas.
- the discharge chamber 13 of the pump 1 is provided at its base with an outlet 32 through which all or part of the said discharged water carried by the discharged gas can be discharged.
- the possible balance of this rejected water is evacuated with the gas discharged through the discharge pipe 17 extended by a pipe 33 ending in a three-way valve 34 allowing said pipe 33 to be put in connection either with a pipe 35 ending for example in a tank (not shown) for receiving the discharged water, or with a pipe 36 opening into the tank 21 above the constant level, in which case there is recycling of the balance of rejected refrigeration water.
- the outlet 32 can cooperate with a means creating a water column between said outlet 32 and the atmosphere.
- this means is constituted by a U-shaped tube 38, one 39 of the branches 39, 40 is connected to the outlet 32 and the other branch 40 is open to the atmosphere, the branches 39, 40 being connected together by a horizontal branch 41 and the branch 40 opening into the tank 21 above the constant level in the case of the installation in FIG. 4.
- the invention can vary the height of the water column in the means 38, for example by pivoting of the branch 40 around the branch 41 and in a vertical plane, means 42 allowing this pivoting being provided for this purpose between the branch 40 and the branch 41.
- the free end of the branch 40 in the high position is situated in the horizontal plane passing through the longitudinal axis of the pump and in the installation of FIG. 4, the free end of this branch 40 in the high position is located in the horizontal plane passing through l hub axis 4.
- a diaphragm 43 is disposed in the outlet 32 or in the U-shaped tube 38, with a diaphragm allowing the quantity of water evacuated by this channel to be measured so that there is no gases escaping simultaneously via this same route.
- a diaphragm 44 can be placed on the tubing 26, 28 the latter having the function of regulating the quantity of water admitted into the pump body 2.
- the valve 24 being in the open position, the water in the tank 21 is located at level I.
- This water flows by gravity into the pump body 2 via from the tubing 26 and is immediately evacuated from the pump by the outlet 32 and the U-shaped tube 38.
- the water in the pump body 2 is located between the level II (which is located in the horizontal plane passing through the base of the openings 14, 15) and level IV (which is in the horizontal plane passing through the longitudinal axis of the pump 1) according to the pivoting position of the branch 40, this is that is to say always at a level not likely to cause damage to the blades when the pump starts.
- the valve 24 is in the closed position when stopped, the water level in the body 2 is established in the same manner as above between position II and position IV, the water in the tank 21 stabilizing at level III located in the horizontal plane passing through the arrival 18.
- the valve 30 being in the open or closed position, the water is situated at level V (outlet level of the overflow 27).
- level VI located in the horizontal plane passing through the axis of the hub 4, this level being as previously adjustable as a function of the pivoting position of branch 40, the lowest level being level II.
- the water stabilizes in the body 2 at a level which presents no danger for the pump 1.
- the cooling water is, as soon as this pump is started, sucked into the body 2, the valve 30 being in the open position, thanks to the presence of the diaphragm 31.
- pump 1 establishes a flow rate of aspirated gas of approximately 100 m 3 / h under a vacuum of in the enclosure to be evacuated.
- This leak can be symbolized and replaced by an opening made on the enclosure, for example having a diameter of 5 mm.
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Description
- La présente invention concerne une installation pour la réalisation d'une pression réduite dans une enceinte, qui comprend au moins une pompe à vide à anneau liquide dont la chambre d'aspiration est pourvue d'un conduit d'aspiration de gaz, dont la chambre de refoulement est pourvue d'un conduit de refoulement du gaz aspiré véhiculant du liquide de réfrigération entraîné et dont le corps cylindrique renfermant la roue à aubes est pourvu d'une arrivée de liquide de réfrigération disposée du côté aspiration du corps de pompe.
- Pour la facilité de l'exposé de l'état antérieur de la technique, on considérera que le liquide de réfrigération est constitué par de l'eau, étant entendu qu'il peut en fait être constitué par tout liquide peu volatil et de faible viscosité.
- Les installations connues de ce type, décrites par exemple dans UA-A-3 108 738, présentent essentiellement deux inconvénients, à savoir d'une part, celui d'un amorçage difficile de la pompe à vide notamment quand la pression constante d'admission de l'eau de réfrigération est faible et d'autre part, celui d'une montée en vide irrégulière.
- Le premier inconvénient est dû à l'absence de vide au démarrage dans le compartiment aspiration de la pompe à vide, vide qui contribue à l'admission de l'eau de réfrigération dans le corps de pompe. Il y a en effet au démarrage un retard dans l'aspiration de l'eau de réfrigération formant l'anneau liquide, par rapport au rejet normal de cette eau accompagnant le refoulement du gaz aspiré provenant de l'enceinte à mettre sous vide, ce retard étant particulièrement accentué dans le cas ou la pompe à vide est alimentée en eau de réfrigération au moyen d'un bac dont le niveau constant d'eau est bas, c'est-à-dire est dans un plan horizontal situé à hauteur ou nettement au-dessous de l'axe de la pompe.
- Pour pallier à ce premier inconvénient, on a cherché à relever le niveau d'eau constant, mais cette manière de procéder fait naître au démarrage de la pompe une brusque puissance supplémentaire absorbée et un risque de rupture des aubes de la roue par suite de l'engorgement de l'eau entre les aubes prenant en partie ou en totalité la place du gaz devant être refoulé. Ce relèvement du niveau constant devant donc nécessairement être limité, il ne peut résoudre de manière satisfaisante les problèmes évoqués ci-dessus. En outre, lorsque le niveau d'eau est trop bas dans ledit bac niveau constant, l'introduction d'eau de réfrigération dans le corps de la pompe ne peut être réalisée au point le plus favorable avec un bon rendement et notamment dans la partie supérieure dudit corps et ce, par suite de la difficulté de l'amorçage de la pompe.
- Le second inconvénient est dû à la variation importante, durant la montée en vide, du débit d'eau de réfrigération aspirée dans le corps de la pompe, débit qui tend vers zéro au début de la montée en vide et augmente progressivement pour se stabiliser au vide final, cette augmentation progressive du débit étant liée à l'augmentation de la dépression régnant dans l'enceinte pendant la montée en vide.
- Par ailleurs, US-A-2 044 867 décrit une pompe à vide rotative telle qu'une pompe à palettes, dont le conduit d'aspiration de gaz comporte des moyens pour réduire la puissance absorbée au démarrage.
- La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus et pour ce faire, elle propose une installation du type de celle définie au premier paragraphe de cette description, qui se caractérise en ce que le conduit d'aspiration de gaz est relié par au moins un premier moyen de communication à ladite enceinte, l'arrivée de liquide de réfrigération coopère avec un circuit d'alimentation en liquide de réfrigération à pression constante et un moyen générateur d'une perte de charge est disposé dans le conduit d'aspiration de gaz ou dans ledit premier moyen de communication, le moyen générateur d'une perte de charge étant constitué par un diaphragme à section d'ouverture constante choisie pour créer quasi-instantanément au démarrage de la pompe une pression réduite dans la chambre d'aspiration de ladite pompe, et partant, pour obtenir au démarrage de la pompe, la formation instantanée de l'anneau liquide dans la pompe et la compensation quasi-immédiate du liquide de réfrigération rejeté par le conduit de refoulement.
- On comprendra aisément que, du fait de la création quasi-instantanée de cette pression réduite stable pendant un temps prédéterminé et indépendante de la pression régnant dans l'enceinte à mettre sous vide, il y a dès le démarrage de la pompe, une aspiration importante de liquide de réfrigération dans le corps de la pompe qui permet la compensation quasi-immédiate du liquide de réfrigération rejeté; il s'ensuit la formation instantanée et irréversible de l'anneau liquide et par suite amorçage de la pompe.
- Par ailleurs, pendant une première phase de montée en vide, le débit du liquide de réfrigération aspiré est constant jusqu'au moment où la pression dans l'enceinte à mettre sous vide atteint la pression réduite prédéterminée existant en aval du moyen de création de la perte de charge. Il en résulte une montée en vide parfaitement régulière pendant cette première phase.
- La montée en vide de la pression réduite prédéterminée jusqu'au vide final désiré n'est pas davantage perturbée, car durant cette seconde phase de montée en vide, il n'y a qu'une faible variation du débit de liquide de réfrigération aspiré.
- Le moyen permettant de créer la perte de charge peut être de conception quelconque. Ainsi par exemple, il pourra s'agir d'un diaphragme dont l'ouverture est convenablement dimensionnée pour créer quasi-instantanément la pression réduite prédéterminée désirée. Il pourra s'agir également d'une vanne à deux positions d'ouverture, une position de faible ouverture appropriée à la création quasi-instantanée de ladite pression réduite et une position de plus grande ouverture; cette vanne sera de préférence du type vanne automatique servo-commandée de telle manière qu'elle soit amenée de la position de faible ouverture à la position de plus grande ouverture quand la pression dans l'enceinte passe d'une valeur supérieure à ladite pression réduite prédéterminée à une valeur égale ou inférieure à cette dernière. Ce type de vanne et son mode d'asservissement à la pression régnant dans l'enceinte à mettre sous vide, sont parfaitement connus de l'Homme de métier et une description plus détaillée de ces moyens est inutile. Il est possible également que la vanne automatique soit asservie à la puissance absorbée par la pompe, le passage de la position de faible ouverture à la position de plus grande ouverture étant obtenu quand la puissance absorbée par la pompe augmente au moment du passage de la première phase de montée en vide à la seconde phase de montée en vide.
- On comprendra par ailleurs que plus la section d'ouverture du diaphragme ou de la vanne en position de faible ouverture est élevée, plus la montée en vide sera rapide; inversement, plus cette section est faible et plus la facilité d'amorçage et la stabilité de montée en vide sont grandes.
- Quand le circuit d'alimentation en liquide de réfrigération à pression constante comprend un bac à niveau constant de liquide de réfrigération relié par un deuxième moyen de communication à ladite arrivée de liquide de réfrigération, le liquide de réfrigération dans le bac peut, conformément à l'invention, être dans un plan horizontal situé indifféremment à hauteur de l'axe longitudinal de la pompe, au-dessous ou encore au-dessus de cet axe.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre de refoulement de la pompe est pourvue à sa base d'une sortie de liquide de réfrigération rejeté par ladite pompe. Cette sortie, par laquelle peut être évacuée tout ou partie du liquide de réfrigération rejeté, permet d'augmenter sans inconvénient la pression du liquide de réfrigération du circuit d'alimentation en liquide de réfrigération et notamment d'élever le niveau du liquide de réfrigération dans le bac à niveau constant.
- Avantageusement, ladite sortie coopère avec un moyen pour créer entre cette sortie et l'atmosphère une colonne de liquide de hauteur variable, ce moyen pouvant par exemple être constitué par un tube en U dont l'une des branches est reliée à la sortie de liquide de réfrigération rejeté et dont l'autre branche est ouverte sur l'atmosphère et de hauteur variable. Grâce à ce moyen, il est possible de régler le niveau d'eau dans le corps cylindrique de la pompe à l'arrêt afin d'amorcer plus facilement la pompe et ce, en toute sécurité.
- Avantageusement, la sortie de liquide de réfrigération rejeté ou le moyen pour créer une colonne de liquide est pourvu d'un diaphragme de dosage du débit d'écoulement du liquide de réfrigération rejeté par la pompe, de telle manière que ce dernier soit exempt de gaz refoulé.
- Selon une autre caractéristique encore de l'invention, l'arrivée de liquide de réfrigération est dans un plan horizontal située au-dessus de l'axe longitudinal du corps cylindrique contenant la roue à aubes, c'est-à-dire à un niveau souhaitable pour un bon rendement, ceci étant rendu possible grâce aux caractéristiques de l'invention, même si par exemple le niveau d'eau dans le bac de liquide de réfrigération est dans un plan horizontal situé au-dessous de cet axe.
- Enfin, le conduit de refoulement du gaz aspiré peut coopérer par l'intermédiaire d'un troisième moyen de communication avec le circuit d'alimentation en liquide de réfrigération à pression constante en vue du recyclage de tout ou partie du liquide de réfrigération véhiculé par le gaz aspiré.
- On illustrera ci-après l'invention en faisant référence aux dessins annexés dans lesquels:
- - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'une pompe à anneau liquide, effectuée suivant la ligne I-I de la figure 2,
- - la figure 2 est une coupe schématique suivant la ligne II-II de la figure 1,
- - la figure 3 est la représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention, le circuit d'alimentation en liquide de refrigération à pression constante comprenant un bac à niveau constant, ce niveau étant dans un plan horizontal situé au-dessus de l'axe longitudinal de la pompe à anneau liquide, et
- - la figure 4 est la représentation schématique d'un second mode de réalisation de l'invention, le circuit d'alimentation en liquide de réfrigération à pression constante comprenant un bac à niveau constant, ce niveau étant dans un plan horizontal situé nettement au-dessous de l'axe longitudinal de la pompe à anneau liquide.
- La pompe à vide à anneau liquide 1 représentée par les figures 1 et 2 comprend de manière connue en soi, un corps cylindrique 2 partiellement rempli d'eau et dans lequel tourne sans frottement une roue à aubes 3 dont le moyeu 4 est calé 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 un anneau d'eau 7 qui détermine un alvéole 8 avec le moyeu 4.
- Les aubes en rotation se déplacent dans cet alvéole 8 en délimitant des espaces dont le volume augmente dans la zone située à droite du plan de symétrie vertical de la figure 2 et diminue dans la zone située à gauche dudit plan de symétrie vertical.
- La pompe 1 comprend par ailleurs également de manière connue en soi, une enceinte 9 attenante à la paroi frontale 10 du corps 2, cette enceinte étant divisée par une cloison 11 en une chambre d'aspiration 12 et une chambre de refoulement 13. La chambre d'aspiration 12 communique avec l'alvéole 8 par une ouverture 14 et la chambre de refoulement 13 communique avec ce même alvéole par une ouverture 15 plus petite que l'ouverture 14, les ouvertures 14 et 15 étant pratiquées dans la paroi 10.
- Par ailleurs, la chambre 12 est pourvue sur sa paroi cylindrique d'un conduit d'aspiration de gaz 16 et la chambre 13 est pourvue sur sa paroi cylindrique d'un conduit 17 de refoulement du gaz aspiré et de l'eau de réfrigération rejeté par la pompe 1. Enfin, le corps cylindrique 2 est pourvu d'une arrivée 18 d'eau de réfrigération disposée du côté aspiration du corps de pompe 2 et située dans un plan horizontal s'étendant au-dessus de l'axe longitudinal de la pompe.
- Le gaz à véhiculer est aspiré par le conduit 16 et refoulé par le conduit 17.
- A chaque rotation d'une aube de la roue 3, il y a ainsi une aspiration suivie d'un refoulement et l'ensemble des aubes permet une aspiration et un refoulement pratiquement continus.
- Comme le montrent les figures 3 et 4, le conduit d'aspiration 16 est relié à l'enceinte où l'on désire réaliser le vide (non représentée) par une tubulure 19 équipée d'un clapet de retenue 20 qui permet d'isoler l'enceinte de la pompe quand cette dernière s'arrête. Ces mêmes figures montrent par ailleurs que la pompe 1 est accouplée avec un bac 21 à niveau constant d'eau.
- Dans le cas de la figure 3, où le bac 21 est équipé d'un robinet à flotteur 22 (permettant le maintien d'un niveau constant dans ledit bac) alimenté en eau par un conduit 23 portant une vanne 24 et d'un trop-plein 25 situé au-dessus du flotteur dans sa position haute, le niveau constant déterminé par ledit robinet à flotteur étant dans un plan horizontal situé au-dessus de l'axe de la pompe 1, cet accouplement est plus précisément realisé en reliant par une tubulure 26, l'arrivée 18 d'eau de réfrigération au bac 21, au-dessous du niveau constant et notamment au fond dudit bac 21.
- Dans le cas de la figure 4, où un niveau constant est maintenu dans le bac 21 par un trop-plein 27, ce niveau constant étant dans un plan horizontal situé au-dessous de l'axe de la pompe 1, l'accouplement entre cette dernière et le bac 21 est réalisé en reliant, par une tubulure 28, l'arrivée 18 à la base dudit bac 21, dans cette tubulure 28 débouchant une arrivée 29 d'eau de réfrigération, sur laquelle est montée une vanne 30.
- Conformément à l'invention, les installations objet des figures 3 et 4 comprennent chacune un moyen 31 générateur d'une perte de charge disposé dans la tubulure 19, ce moyen étant constitué dans le cas présent par un diaphragme dont l'ouverture est dimensionnée pour créer instantanément, au démarrage de la pompe 1, une pression réduite dans la chambre d'aspiration 12, dans le corps de la pompe 2 (côté aspiration) et dans la tubulure 19 en aval dudit diaphragme 31 et, partant, une aspiration instantanée de l'eau de réfrigération du bac 21 par l'arrivée 18 et donc compensation de l'eau rejetée véhiculée par le gaz refoulé.
- Toujours conformément à l'invention, la chambre de refoulement 13 de la pompe 1 est pourvue à sa base d'une sortie 32 par laquelle peut être évacuée tout ou partie de ladite eau rejetée véhiculée par le gaz refoulé. Dans le cas de l'installation de la figure 3, le solde éventuel de cette eau rejetée est évacué avec le gaz refoulé par le conduit de refoulement 17 prolongé par une tubulure 33 se terminant par une vanne trois voies 34 permettant de mettre ladite tubulure 33 en relation soit avec un conduit 35 se terminant par exemple dans un réservoir (non représenté) de réception de l'eau rejetée, soit avec un conduit 36 débouchant dans le bac 21 au-dessus du niveau constant, auquel cas il y a recyclage du solde de l'eau de réfrigeration rejetée.
- Dans le cas de l'installation de la figure 4, l'eau rejetée et non évacuée par la sortie 32, est refoulée avec le gaz aspiré, par le conduit de refoulement 17 prolongé par un conduit 37 débouchant dans le bac 21 au-dessus du niveau constant.
- Par ailleurs, la sortie 32 peut coopérer avec un moyen créant une colonne d'eau entre ladite sortie 32 et l'atmosphère. Comme le montrent les figures 3 et 4, ce moyen est constitué par un tube en U 38 dont l'une 39 des branches 39, 40 est raccordée à la sortie 32 et l'autre branche 40 est ouverte sur l'atmosphère, les branches 39, 40 étant reliées entre elles par une branche horizontale 41 et la branche 40 débouchant dans le bac 21 au-dessus du niveau constant dans le cas de l'installation de la figure 4. D'autre part, selon l'invention, on peut faire varier la hauteur de la colonne d'eau dans le moyen 38, par exemple par pivotement de la branche 40 autour de la branche 41 et dans un plan vertical, des moyens 42 permettant ce pivotement étant prévus à cet effet entre la branche 40 et la branche 41. Dans l'installation de la figure 3, l'extrémité libre de la branche 40 en position haute est située dans le plan horizontal passant par l'axe longitudinal de la pompe et dans l'installation de la figure 4, l'extrémité libre de cette branche 40 en position haute est située dans le plan horizontal passant par l'axe du moyeu 4.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, un diaphragme 43 est disposé dans la sortie 32 ou dans le tube en U 38, de diaphragme permettant de doser la quantité d'eau évacuée par cette voie pour qu'il n'y ait pas de gaz s'échappant simultanément par cette même voie.
- Enfin, on peut disposer un diaphragme 44 sur la tubulure 26, 28 celui-ci ayant pour fonction de régler la quantité d'eau admise dans le corps de pompe 2.
- Il est essentiel dans toute pompe à vide à anneau liquide qu'au démarrage le niveau d'eau dans le corps de pompe ne dépasse pas une valeur seuil au-delà de laquelle il y a risque de rupture des aubes de la pompe. Ceci implique que, pour les installations connues, le niveau d'eau dans le bac d'eau de réfrigération ne soit pas trop élevé mais, comme nous l'avons vu précédemment, cette condition est, pour les installations connues, très souvent incompatible avec un amorçage aisé de la pompe en raison de la faible pression d'admission de l'eau de réfrigération dans le corps de pompe. Dans les installations selon l'invention qui viennent d'être décrites, il est possible au contraire d'avoir, dès le démarrage de la pompe 1, un débit d'écoulement d'eau de réfrigération par l'entrée 18 approprié à un amorçage instantané de la pompe, que le niveau d'eau dans le bac 21 soit très élevé ou très bas, et sans, qu'à l'arrêt, le niveau d'eau dépasse pour autant un seuil dangereux dans le corps de pompe.
- En effet dans l'installation objet de la figure 3, la vanne 24 étant en position ouverte, l'eau dans le bac 21 se situe au niveau I. Cette eau s'écoule par gravité dans le corps de pompe 2 par l'intermédiaire de la tubulure 26 et est immédiatement évacuée hors de la pompe par la sortie 32 et le tube en U 38. A l'arrêt de la pompe, l'eau dans le corps de pompe 2 se situe entre le niveau Il (qui se trouve dans le plan horizontal passant par la base des ouvertures 14, 15) et le niveau IV (qui se trouve dans le plan horizontal passant par l'axe longitudinal de la pompe 1) selon la position de pivotement de la branche 40, c'est-à-dire toujours à niveau non susceptible de provoquer un endommagement des aubes au démarrage de la pompe. Si la vanne 24 est en position fermée à l'arrêt, le niveau de l'eau dans le corps 2 s'établit de la même manière que précédemment entre la position Il et la position IV, l'eau dans le bac 21 se stabilisant au niveau III situé dans le plan horizontal passant par l'arrivée 18.
- Par ailleurs dans l'installation objet de la figure 4, la vanne 30 étant en position ouverte ou fermée, l'eau se situe au niveau V (niveau de sortie du trop-plein 27). A l'arrêt de la pompe 1, l'eau se stabilise dans le corps de pompe 2 au niveau VI situé dans le plan horizontal passant par l'axe du moyeu 4, ce niveau étant comme précédemment réglable en fonction de la position de pivotement de la branche 40, le niveau le plus bas étant le niveau Il. Ici encore à l'arrêt, l'eau se stabilise dans le corps 2 à un niveau ne présentant aucun danger pour la pompe 1. Par ailleurs, en dépit du fait que le niveau de l'eau dans le bac 21 soit situé dans un plan horizontal passant très en-dessous de l'axe longitudinal de la pompe, l'eau de réfrigération est, dès la mise en route de cette pompe, aspirée dans le corps 2, la vanne 30 étant en position ouverte, et ce grâce à la présence du diaphragme 31.
- Il est donc clair que ces installations sont capables de redémarrer en toute sécurité avec un amorçage instantané de la pompe et une montée en vide stable.
- Supposons à titre d'exemple que la pompe 1 établisse un débit de gaz aspiré de 100 m3/h environ sous un vide de dans l'enceinte à mettre sous vide. Le fait que le vide maximum atteint dans l'enceinte soit inférieur à celui pouvant normalement être atteint compte tenu des caractéristiques de la pompe, est la preuve de l'existence d'une fuite de gaz au niveau de ladite enceinte. Cette fuite peut être symbolisée et remplacée par une ouverture pratiquée sur l'enceinte, ayant par exemple un diamètre de 5 mm. Le taux de compression de la pompe est, dans les conditions définies ci-dessus, de 188 = 7,6, le débit de gaz aspiré en amont de ladite ouverture étant de IN = 13 m2/h mesuré à la pression atmosphérique.
- En plaçant dans le conduit 16 ou la tubulure 19 un diaphragme 31 ayant une ouverture d'un diamètre de 15 mm (correspondant à une surface 9 fois plus importante que celle de l'ouverture de 5 mm de diamètre), on crée instantanément dans la chambre d'aspiration 12 ou dans la partie aspiration du corps 2, une pression réduite de l'ordre de IV Pa correspondant à un débit théorique de gaz aspiré de 50 m3/h (80 m3/h en pratique).
- Cette pression réduite reste inchangée jusqu'au moment où la pression dans l'enceinte en amont du diaphragme 31 atteint cette même pression réduite de Pa. Ensuite, la montée en vide dans l'ensemble chambre d'aspiration 12 (corps 2) - tubulure 19 - enceinte se fait normalement jusqu'à Pa sans perturbation notable.
- Si l'on veut augmenter la facilité d'amorçage de la pompe, il conviendra de diminuer le diamètre de l'ouverture du diaphragme 31 et d'élever le niveau d'eau IV (ou VI) à l'arrêt en agissant sur la branche 40. Inversement, si on veut accélérer la montée en vide dans l'enceinte, il conviendra d'augmenter ce diamètre et de rester par sécurité dans une juste limite dans le relèvement du niveau IV (ou VI) à l'arrêt.
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