EP2549112A2 - Pompe à vide multi-étagée de type sèche - Google Patents

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EP2549112A2
EP2549112A2 EP12177089A EP12177089A EP2549112A2 EP 2549112 A2 EP2549112 A2 EP 2549112A2 EP 12177089 A EP12177089 A EP 12177089A EP 12177089 A EP12177089 A EP 12177089A EP 2549112 A2 EP2549112 A2 EP 2549112A2
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EP
European Patent Office
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vacuum pump
discharge
channel
stage
annular seal
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EP12177089A
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EP2549112A3 (fr
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Stéphane Crochet
Patrick Philippe
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Pfeiffer Vacuum SAS
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Adixen Vacuum Products SAS
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Publication date
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Publication of EP2549112A3 publication Critical patent/EP2549112A3/fr
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-stage dry type vacuum pump having load shedding means for discharging a flow of gas from the outlet of a pump stage to the discharge.
  • the invention applies in particular to a dry type vacuum pump comprising two rotary lobes type "Roots” or “Claw", or type spiral or screw or another similar principle.
  • the multi-stage vacuum pumps comprise several series pumping stages in which circulates a gas to be pumped between a suction and a discharge.
  • vacuum pumps rotary lobes also known as “Roots” with two or three lobes or double-billed, also known as "Claw”.
  • the rotary lobe pumps comprise two rotors of identical profiles, rotating inside a stator in opposite directions. During rotation, the gas to be pumped is trapped in the free space between the rotors and the stator, and is driven by the rotor to the next stage or after the last stage discharge outlet. The operation is carried out without any mechanical contact between the rotors and the stator, which allows the total absence of oil in the pumping stages.
  • the last pump stages on the discharge side may have a generated volume, that is to say a volume of pumped gas, smaller than that of the first pump stages, on the suction side.
  • enclosures are evacuated since the atmospheric pressure, to be able to transfer a substrate in a chamber of treatment maintained in low pressure.
  • the vacuum pump must absorb large initial gas flows, which are not admitted by the last pump stages on the discharge side.
  • Some vacuum pumps therefore provide a load shedding means connecting the output of a suction pump stage to unload.
  • the load shedding means makes it possible to evacuate the excess gas flow coming from the outlet of the pumping stage to be discharged directly to the discharge of the vacuum pump.
  • the load shedding means comprises a steel ball resting in a cast iron seat of the channel.
  • Each cycle of evacuation / return to atmospheric pressure of the enclosure requires lowering the pressure in the chamber from the atmospheric pressure, and vice versa.
  • Some cycles are particularly fast, for example of the order of a dozen seconds, which implies that the steel ball drops every six seconds on its seat, which can cause premature wear of the load shedding means.
  • One of the aims of the present invention is to provide a dry type vacuum pump having a load shedding means whose life is increased.
  • the subject of the invention is a dry multistage multi-stage vacuum pump comprising a plurality of pumping stages respectively comprising an inlet and an outlet, the pumping stages being connected in series between a suction and a discharge of the vacuum pump, the vacuum pump further comprising load shedding means comprising a channel connecting the output of a pump stage to be discharged at the discharge.
  • the shedding means comprises at least one annular seal having a radial projection base surmounted by a frustoconical opening, the radial projection being housed in an annular groove of the channel and the frustoconical opening forming a seat for a ball of the unloading means, the annular seal being made in one piece.
  • the radial projection is housed in the annular channel groove to secure the annular seal in the channel.
  • the channel In normal operation of the vacuum pump, that is to say for pumping a permissible gas flow for the vacuum pump, the channel is closed by the ball.
  • the ball is supported in the frustoconical opening of the annular seal, sealingly closing the mouth of the channel, thereby preventing the pumped gas from short-circuiting the next pump stages.
  • the gas stream raises the ball of its seat, which opens the channel and allows to evacuate the surplus gas from the pumping stage to offload to the discharge.
  • the load shedding means thus bypasses the following pumping stages.
  • the figures 1 and 2 illustrate an exemplary embodiment of a dry type multi-stage vacuum pump 1.
  • the vacuum pump 1 comprises two rotary lobe shafts of "Roots” type.
  • the invention also applies to other types of multistage dry type vacuum pumps, such as "Claw” type or another similar principle.
  • the multi-stage vacuum pump 1 comprises several pumping stages, six in this example, TA, T1, T2, T3, T4, TR, connected in series between a suction 2 and a delivery 3 of the vacuum pump 1 and in which a gas to be pumped can circulate.
  • the rotating shafts extend into the pumping stages by rotary lobe rotors (not visible) and are driven on the discharge stage side by a motor M of the vacuum pump 1.
  • the pump in vacuum 1 is called “dry” because in operation, the rotors rotate inside the stator 4 of the vacuum pump 1 in opposite directions without any mechanical contact between the rotors and the stator 4, which allows the total absence oil.
  • the vacuum pump has a flow rate of 180m 3 / h.
  • the six pumping stages are successively connected in series between the suction 2 and the discharge 3, respectively TA, T1, T2, T3, T4, TR. Each floor has an entrance and an exit.
  • the successive stages are connected in series one after the other by respective inter-stage lines connecting the output of the preceding pumping stage to the input of the next stage.
  • the first pump stage TA whose input communicates with the suction 2 of the vacuum pump 1 is also called the "suction stage”.
  • the last pump stage TR whose output 18 communicates with the discharge 3 of the vacuum pump 1 is also called “discharge stage”.
  • the pump stages T1, T2, T3 and T4 connected in series between the suction stage TA and the discharge stage TR are also called intermediate stages.
  • the vacuum pump 1 comprises a means for unloading a pumping stage.
  • the first intermediate pumping stage T1 has a greater generated volume than that of the next pumping stage T2, which limits the flow rate of the vacuum pump 1. This is therefore the first stage of intermediate pumping T1 (also called second pumping stage) which comprises a means for offloading the surplus gas flow.
  • the load shedding means comprises a channel 5 connecting the outlet 6 of the second pump stage T1 to the discharge 3 of the vacuum pump 1.
  • the load shedding means makes it possible to evacuate the possible excess of gas flows coming from the outlet 6 of the second pump stage T1 to discharge 3 of the vacuum pump 1.
  • the channel 5 is for example made in a discharge housing 8 of the vacuum pump 1.
  • the discharge housing 8 is disposed under the pumping stages TA, T1, T2, T3, T4, TR. It is fixed to the stator 4 by conventional fastening means 9.
  • the discharge housing 8 is for example made in one piece, cast iron as the stator 4 of the vacuum pump 1.
  • the channel 5 has two mouths 7a, 7b arranged in shunt.
  • the mouths 7a, 7b have a frustoconical portion 10a, 10b formed over a throat annular 11a, 11b.
  • the unloading means also comprises two annular seals 12a, 12b and two balls 13a, 13b.
  • each annular seal 12a, 12b has a radial projection base 14a, 14b surmounted by a frustoconical opening 15a, 15b.
  • the radial projection 14a or 14b is housed in the annular groove 11a, 11b of a respective mouth 7a, 7b of the channel 5 in order to secure the respective annular seal 12a, 12b in the channel 5.
  • the base of the annular seal 12a, 12b presents for example a toric shape.
  • the annular groove 11a, 11b has for example a cylindrical shape, which allows to leave a game around the toric base of the seal 12a, 12b allowing its interlocking elastic in the groove.
  • the balls 13a, 13b rest on the annular seals 12a, 12b and are partially housed in blind cavities 16a, 16b formed in the casing 4 of the vacuum pump 1 vis-à-vis the mouths 7a, 7b of the channel 5.
  • the balls 13a, 13b are for example steel.
  • the annular seals 12a, 12b are made in one piece, for example by molding. They are elastomeric, for example silicone, which improves their mechanical strength and resistance to the high temperatures of the heated pump.
  • the balls 13a, 13b close the mouths 7a, 7b of the channel 5 sealingly.
  • the frustoconical openings 15a, 15b of the annular seals 12a, 12b also allow self centering of the ball 13a, 13b and its damping at the moment when the balls fall on the seat of the respective annular seal 12a, 12b.
  • the annular seal 12a, 12b has an external frustoconical portion received in the complementary frustoconical portion 10a, 10b of the mouth 7a, 7b of the channel 5.
  • the frustoconical outer portion of the seal 12a, 12b matches the complementary shape of the portion frustoconical 10a, 10b of the mouth 7a, 7b respective channel 5.
  • the reinforcement provided by the frustoconical mouth of the channel 5 improves the mechanical strength of the annular seal 12a, 12b and its attachment in the mouth 7a, 7b .
  • a discharge pipe 17 is also provided in the discharge box 8, for connecting the outlet 18 of the last pump stage TR (or discharge stage) to the discharge 3 of the vacuum pump 1.
  • the discharge pipe 17 has a housing 19 to receive a muffler 20 of the vacuum pump 1, interposed between the outlet 18 of the last pumping stage TR and the discharge 3.
  • the muffler 20 is for example a "quarter-wave tube”.
  • the discharge housing 8 also comprises a clearance 21 placing the housing 19 in communication with the mouths 7a, 7b of the channel 5 when the balls 13a, 13b are raised ( figures 3 , 4 and 5 ).
  • the mouths 7a, 7b are closed.
  • the two balls 13a, 13b are supported in the frustoconical openings 15a, 15b of the respective annular seals 12a, 12b, sealingly closing the mouths 7a, 7b of the channel 5, thus preventing the pumped gas from short-circuiting the pumping stages.
  • the pumped gas follows the path represented by the dashed arrows on the figure 4 the gas to be pumped is sucked by the six pumping stages and leaves at the outlet 18 of the discharge stage TR. Then, the gas enters the discharge pipe 17, and passes through the housing 19, via the silencer 20, up to the discharge 3 of the vacuum pump 1.
  • the excess gas lifts the balls 13a, 13b of their respective seat against the bottom of the blind cavities 16a, 16b, clearing the openings of the channel 5 (see for example the mouth 7a on the figure 3 ).
  • the gas is then evacuated from the second pump stage T1 to the discharge 3.
  • the unloaded gas follows the path represented by the arrows in solid lines on the figure 4 at the outlet 6 of the second pump stage T1, the gas passes under the balls 13a, 13b in the shoulder 21, then in the housing 19, through the silencer 20, and rejoins the discharge 3 of the vacuum pump 1
  • the load-shedding means thus makes it possible to short-circuit the last four pump stages T2, T3, T4 and TR.
  • the channel 5 is open, everything happens as if the vacuum pump 1 had only its first two active pumping stages, respectively the suction stage TA and the first intermediate stage T1.
  • the figure 3 shows for purposes of illustration, a first mouth 7b closed and a second mouth open 7a. In reality, these open and close almost simultaneously since they are arranged in derivation.
  • the unloading means comprises two assemblies associating a mouthpiece 7a, 7b, an annular seal 12a, 12b and a ball 13a, 13b.
  • the vacuum pump may have only one assembly with a single mouth of the channel, receiving an annular seal and a ball (not shown).
  • Two bypass assemblies are used in the example illustrated to off-load a larger gas flow while maintaining a small footprint.
  • the second intermediate stage T2 has a smaller generated volume than the previous intermediate stage T1. It is therefore this third pump stage T2 which limits the flow rate of the vacuum pump 1.
  • the gas at the outlet of the first intermediate stage T1 is therefore unloaded.
  • the choice of the pumping stage to be unloaded depends on the geometry of the vacuum pump and more particularly on the volume generated in the pumping stages. It is the pumping stage with the highest compression ratio that will be shed. Thus according to other configurations not shown, the pumping stage to be off is the first pumping stage. As the generated volume decreases with increasing pressure, the pumping stages to be off-loaded are most often the first or the second pumping stage. It is also conceivable to unload several pumping stages, such as for example the first two pumping stages.

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Abstract

L'invention concerne une pompe à vide multi-étagée de type sèche comportant une pluralité d'étages de pompage (TA, T1, T2, T3, T4, TR) comportant respectivement une entrée et une sortie, les étages de pompage étant montés en série entre une aspiration (2) et 5un refoulement (3) de la pompe à vide, la pompe à vide comportant en outre un moyen de délestage comportant un canal (5) raccordant la sortie (6) d'un étage de pompage à délester (T1) au refoulement (3), caractérisée en ce que le moyen de délestage comporte un joint annulaire (12a, 12b) présentant une embase formant saillie radiale (14a, 14b) surmontée d'une ouverture tronconique (15a, 15b), la saillie radiale (14a, 14b) étant logée dans une gorge annulaire (11a, 11b) du canal (5) et l'ouverture tronconique (15a, 15b) formant un siège pour une bille (13a, 13b) du moyen de délestage, le joint annulaire (12a, 12b) étant réalisé en une seule pièce.

Description

  • La présente invention concerne une pompe à vide multi-étagée de type sèche présentant un moyen de délestage pour délester un flux de gaz provenant de la sortie d'un étage de pompage vers le refoulement. L'invention s'applique notamment à une pompe à vide de type sèche comportant deux arbres à lobes rotatifs de type « Roots » ou « Claw », ou encore de type à spirale ou à vis ou d'un autre principe similaire.
  • Les pompes à vides multi-étagées comportent plusieurs étages de pompage en série dans lesquels circule un gaz à pomper entre une aspiration et un refoulement. On distingue parmi les pompes à vide connues, celles à lobes rotatifs également connues sous le nom « Roots » avec deux ou trois lobes ou celles à double bec, également connues sous le nom « Claw ». Les pompes à lobes rotatifs comprennent deux rotors de profils identiques, tournant à l'intérieur d'un stator en sens opposé. Lors de la rotation, le gaz à pomper est emprisonné dans l'espace libre compris entre les rotors et le stator, et est entraîné par le rotor vers l'étage suivant ou après le dernier étage en sortie de refoulement. Le fonctionnement s'effectue sans aucun contact mécanique entre les rotors et le stator, ce qui permet l'absence totale d'huile dans les étages de pompage.
  • Pour réduire leur consommation d'énergie, les derniers étages de pompage côté refoulement, peuvent présenter un volume engendré, c'est-à-dire un volume de gaz pompé, plus petit que celui des premiers étages de pompage, côté aspiration.
  • Au cours de certaines applications, par exemple pour le pompage de sas de chargement/déchargement (ou « load lock » en anglais), des enceintes sont mises sous vide depuis la pression atmosphérique, pour pouvoir transférer un substrat dans une chambre de traitement maintenue à basse pression. Pour diminuer la pression dans l'enceinte depuis la pression atmosphérique, la pompe à vide doit absorber d'importants flux de gaz initiaux, qui ne sont pas admis par les derniers étages de pompage côté refoulement.
  • Certaines pompes à vide prévoient donc un moyen de délestage raccordant la sortie d'un étage de pompage d'aspiration à délester. Le moyen de délestage permet d'évacuer le surplus de flux de gaz provenant de la sortie de l'étage de pompage à délester directement au refoulement de la pompe à vide.
  • Pour cela, le moyen de délestage comporte une bille d'acier en appui dans un siège en fonte du canal.
  • Chaque cycle de mise sous vide/remise à la pression atmosphérique de l'enceinte nécessite d'abaisser la pression dans l'enceinte depuis la pression atmosphérique, puis inversement. Certains cycles sont particulièrement rapides, par exemple de l'ordre d'une douzaine de secondes, ce qui implique que la bille d'acier retombe toutes les six secondes sur son siège, ce qui peut provoquer une usure prématurée du moyen de délestage.
  • Un des buts de la présente invention est de proposer une pompe à vide de type sèche ayant un moyen de délestage dont la durée de vie est augmentée.
  • A cet effet, l'invention a pour objet une pompe à vide multi-étagée de type sèche comportant une pluralité d'étages de pompage comportant respectivement une entrée et une sortie, les étages de pompage étant montés en série entre une aspiration et un refoulement de la pompe à vide, la pompe à vide comportant en outre un moyen de délestage comportant un canal raccordant la sortie d'un étage de pompage à délester au refoulement.
  • Le moyen de délestage comporte au moins un joint annulaire présentant une embase formant saillie radiale surmontée d'une ouverture tronconique, la saillie radiale étant logée dans une gorge annulaire du canal et l'ouverture tronconique formant un siège pour une bille du moyen de délestage, le joint annulaire étant réalisé en une seule pièce.
  • Selon une ou plusieurs caractéristiques de la pompe à vide, prise seule ou en combinaison,
    • le joint annulaire présente une portion tronconique externe reçue dans une portion tronconique complémentaire de l'embouchure du canal, ménagée au-dessus de la gorge annulaire,
    • l'embase du joint annulaire présente une forme torique,
    • le joint annulaire comporte un matériau élastomère,
    • le joint annulaire comporte un matériau silicone,
    • le joint annulaire est constitué de silicone,
    • le canal raccorde la sortie du deuxième étage de pompage au refoulement,
    • le moyen de délestage comporte :
      • ○ deux joints annulaires dont l'embase est logée dans une gorge annulaire respective de deux embouchures du canal agencées en dérivation, et
      • ○ deux billes reçues dans une ouverture tronconique d'un joint annulaire respectif.
    • la pompe à vide comporte un boîtier de refoulement dans lequel sont ménagés :
      • ○ une conduite de refoulement agencée pour raccorder la sortie du dernier étage de pompage au refoulement de la pompe à vide, ladite conduite de refoulement présentant un logement pour recevoir un silencieux de la pompe à vide interposé entre la sortie du dernier étage de pompage et le refoulement, et
      • ○ le canal débouchant en au moins une embouchure en communication avec ledit logement,
    • le boîtier de refoulement est réalisé en une seule pièce,
    • le boîtier de refoulement est réalisé en fonte.
  • La saillie radiale est logée dans la gorge annulaire du canal afin de solidariser le joint annulaire dans le canal.
  • En fonctionnement normal de la pompe à vide, c'est-à-dire pour le pompage d'un flux de gaz admissible pour la pompe à vide, le canal est obturé par la bille. La bille est en appui dans l'ouverture tronconique du joint annulaire, fermant de manière étanche l'embouchure du canal, empêchant ainsi le gaz pompé de court-circuiter les étages de pompage suivant.
  • Lors d'un surplus de flux de gaz, c'est-à-dire lorsque le flux de gaz devient trop important pour les capacités de pompage de la pompe à vide, par exemple, lors d'un pompage à partir de la pression atmosphérique, le flux de gaz soulève la bille de son siège, ce qui ouvre le canal et permet d'évacuer le surplus de gaz de l'étage de pompage à délester vers le refoulement. Le moyen de délestage court-circuite ainsi les étages de pompage suivants.
  • Puis, lorsque le flux de gaz diminue et peut être absorbé par la pompe à vide, la bille retombe sur l'ouverture tronconique qui la guide au centre de l'embouchure en amortissant sa chute.
  • Les retombées successives de la bille dans le siège du joint annulaire ne provoquent pas d'usure, ni du joint annulaire rapporté, ni de l'embouchure tronconique du canal. En outre, l'ouverture tronconique du joint annulaire garantit l'étanchéité de l'obturation du canal tout en permettant l'auto centrage de la bille avec un amortissement de réception souple.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels:
    • la figure 1 est une vue en perspective et de côté d'une pompe à vide multi-étagée en partie désassemblée,
    • la figure 2 représente la pompe à vide de la figure 1 vue sensiblement de dessous,
    • la figure 3 est une vue en coupe d'une portion de la pompe à vide de la figure 1 à l'état assemblé dans laquelle on a représenté une première embouchure du canal ouverte et une deuxième embouchure du canal fermée,
    • la figure 4 est une vue en perspective d'un boîtier de refoulement de la pompe à vide de la figure 1, et
    • la figure 5 représente une vue de dessus du boîtier de refoulement de la figure 4.
  • Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
  • Les figures 1 et 2 illustrent un exemple de réalisation d'une pompe à vide multi-étagée de type sèche 1.
  • La pompe à vide 1 comporte deux arbres à lobes rotatifs de type « Roots ». Bien entendu, l'invention s'applique également à d'autres types de pompes à vide multi-étagées de type sèche, telles que de type « Claw » ou d'un autre principe similaire.
  • La pompe à vide multi-étagée 1 comprend plusieurs étages de pompage, six dans cet exemple, TA, T1, T2, T3, T4, TR, montés en série entre une aspiration 2 et un refoulement 3 de la pompe à vide 1 et dans lesquels un gaz à pomper peut circuler. A l'intérieur, les arbres rotatifs s'étendent dans les étages de pompage par des rotors à lobes rotatifs (non visibles) et sont entraînés du côté de l'étage de refoulement par un moteur M de la pompe à vide 1. La pompe à vide 1 est dite « sèche » car en fonctionnement, les rotors tournent à l'intérieur du stator 4 de la pompe à vide 1 en sens opposé sans aucun contact mécanique entre les rotors et le stator 4, ce qui permet l'absence totale d'huile. Dans cet exemple, la pompe à vide présente un débit de 180m3/h.
  • Les six étages de pompage sont montés successivement en série entre l'aspiration 2 et le refoulement 3, respectivement TA, T1, T2, T3, T4, TR. Chaque étage comprend une entrée et une sortie. Les étages successifs sont raccordés en série les uns à la suite des autres par des canalisations inter-étages respectives raccordant la sortie de l'étage de pompage qui précède à l'entrée de l'étage qui suit. Le premier étage de pompage TA dont l'entrée communique avec l'aspiration 2 de la pompe à vide 1 est aussi nommé « étage d'aspiration ». Le dernier étage de pompage TR dont la sortie 18 communique avec le refoulement 3 de la pompe à vide 1 est aussi nommé « étage de refoulement ». Les étages de pompage T1, T2, T3 et T4 montés en série entre l'étage d'aspiration TA et l'étage de refoulement TR sont aussi nommés étages intermédiaires.
  • Pour réduire la consommation d'énergie de la pompe à vide 1, on prévoit par exemple que les trois derniers étages intermédiaires T2, T3, T4 et de refoulement TR, présentent un volume engendré, c'est-à-dire un volume de gaz pompé, plus petit que celui des premiers étages, respectivement TA et T1.
  • Pour absorber les forts flux de gaz provenant notamment du début d'une mise sous vide d'une enceinte à pression atmosphérique, on prévoit que la pompe à vide 1 comporte un moyen de délestage d'un étage de pompage. Dans cet exemple d'illustration, le premier étage de pompage intermédiaire T1 présente un volume engendré plus grand que celui de l'étage de pompage suivant T2, qui limite le débit de la pompe à vide 1. C'est donc le premier étage de pompage intermédiaire T1 (également appelé deuxième étage de pompage) qui comporte un moyen de délestage du surplus de flux gazeux.
  • Le moyen de délestage comprend un canal 5 raccordant la sortie 6 du deuxième étage de pompage T1 au refoulement 3 de la pompe à vide 1. Le moyen de délestage permet d'évacuer le surplus éventuel de flux de gaz provenant de la sortie 6 du deuxième étage de pompage T1 vers le refoulement 3 de la pompe à vide 1.
  • Le canal 5 est par exemple réalisé dans un boîtier de refoulement 8 de la pompe à vide 1. Le boîtier de refoulement 8 est disposé sous les étages de pompage TA, T1, T2, T3, T4, TR. Il est fixé au stator 4 par des moyens de fixation classiques 9. Le boîtier de refoulement 8 est par exemple réalisé d'une seule pièce, en fonte comme le stator 4 de la pompe à vide 1.
  • Le canal 5 présente deux embouchures 7a, 7b agencées en dérivation. Les embouchures 7a, 7b présentent une portion tronconique 10a, 10b ménagée au-dessus d'une gorge annulaire 11a, 11b. Le moyen de délestage comporte également deux joints annulaires 12a, 12b et deux billes 13a, 13b.
  • Mieux visible sur la figure 3, chaque joint annulaire 12a, 12b présente une embase formant saillie radiale 14a, 14b surmontée d'une ouverture tronconique 15a, 15b.
  • La saillie radiale 14a ou 14b est logée dans la gorge annulaire 11a, 11b d'une embouchure respective 7a, 7b du canal 5 afin de solidariser le joint annulaire 12a, 12b respectif dans le canal 5. L'embase du joint annulaire 12a, 12b présente par exemple une forme torique. La gorge annulaire 11a, 11b présente par exemple une forme cylindrique, ce qui permet de laisser un jeu autour de l'embase torique du joint 12a, 12b permettant son emboîtement élastique dans la gorge.
  • Lorsque les embouchures 7a, 7b du canal sont fermées (voir par exemple l'embouchure 7b sur la figure 3), les billes 13a, 13b reposent sur les joints annulaires 12a, 12b et sont partiellement logées dans des cavités borgnes 16a, 16b ménagées dans le carter 4 de la pompe à vide 1 en vis-à-vis des embouchures 7a, 7b du canal 5.
  • Les billes 13a, 13b sont par exemple en acier.
  • Les joints annulaires 12a, 12b sont réalisés en une seule pièce par exemple par moulage. Ils sont en élastomère, par exemple en silicone, ce qui permet d'améliorer leur tenue mécanique et leur résistance vis-à-vis des hautes températures de la pompe chauffée.
  • En appui dans les ouvertures tronconiques 15a, 15b, les billes 13a, 13b ferment les embouchures 7a, 7b du canal 5 de manière étanche. Les ouvertures tronconiques 15a, 15b des joints annulaires 12a, 12b permettent en outre l'auto centrage de la bille 13a, 13b et son amortissement au moment où les billes retombent sur le siège du joint annulaire respectif 12a, 12b.
  • Selon une forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 5, le joint annulaire 12a, 12b présente une portion tronconique externe reçue dans la portion tronconique complémentaire 10a, 10b de l'embouchure 7a, 7b du canal 5. Ainsi, la portion tronconique externe du joint 12a, 12b épouse la forme complémentaire de la portion tronconique 10a, 10b de l'embouchure 7a, 7b respective du canal 5. Le renfort procuré par l'embouchure tronconique du canal 5 permet d'améliorer la tenue mécanique du joint annulaire 12a, 12b et sa fixation dans l'embouchure 7a, 7b.
  • On prévoit également une conduite de refoulement 17 dans le boîtier de refoulement 8, pour raccorder la sortie 18 du dernier étage de pompage TR (ou étage de refoulement) au refoulement 3 de la pompe à vide 1. La conduite de refoulement 17 présente un logement 19 pour recevoir un silencieux 20 de la pompe à vide 1, interposé entre la sortie 18 du dernier étage de pompage TR et le refoulement 3. Le silencieux 20 est par exemple un « tube quart d'onde ». Le boîtier de refoulement 8 comprend également un dégagement 21 mettant en communication le logement 19 avec les embouchures 7a, 7b du canal 5 lorsque les billes 13a, 13b sont soulevées (figures 3, 4 et 5).
  • En fonctionnement normal de la pompe à vide 1, c'est-à-dire pour le pompage d'un flux de gaz dimensionné pour la capacité de pompage de la pompe à vide 1, les embouchures 7a, 7b sont fermées. Les deux billes 13a, 13b sont en appui dans les ouvertures tronconiques 15a, 15b des joints annulaires respectifs 12a, 12b, obturant de manière étanche les embouchures 7a, 7b du canal 5, empêchant ainsi le gaz pompé de court-circuiter les étages de pompage suivant. Le gaz pompé suit le chemin représenté par les flèches en pointillés sur la figure 4 : le gaz à pomper est aspiré par les six étages de pompages et sort à la sortie 18 de l'étage de refoulement TR. Puis, le gaz entre dans la conduite de refoulement 17, et traverse le logement 19, via le silencieux 20, jusqu'au refoulement 3 de la pompe à vide 1.
  • Lors d'un surplus de flux de gaz, c'est-à-dire lorsque le flux de gaz devient trop important pour les capacités de pompage de la pompe à vide 1, par exemple, lors d'un pompage à partir de la pression atmosphérique, le surplus de gaz soulève les billes 13a, 13b de leur siège respectif à l'encontre du fond des cavités borgnes 16a, 16b, dégageant les ouvertures du canal 5 (voir par exemple l'embouchure 7a sur la figure 3). Le gaz est alors évacué du deuxième étage de pompage T1 vers le refoulement 3. Le gaz délesté suit le chemin représenté par les flèches en trait plein sur la figure 4 : à la sortie 6 du deuxième étage de pompage T1, le gaz passe sous les billes 13a, 13b dans l'épaulement 21, puis dans le logement 19, à travers le silencieux 20, et rejoins le refoulement 3 de la pompe à vide 1. Le moyen de délestage permet ainsi de court-circuiter les quatre derniers étages de pompage T2, T3, T4 et TR. Lorsque le canal 5 est ouvert, tout se passe comme si la pompe à vide 1 n'avait plus que ses deux premiers étages de pompage actifs, respectivement l'étage d'aspiration TA et le premier étage intermédiaire T1.
  • La figure 3 montre à des fins d'illustration, une première embouchure 7b fermé et une deuxième embouchure ouverte 7a. En réalité, celles-ci s'ouvrent et se referment quasiment simultanément puisqu'elles sont agencées en dérivation.
  • Puis, lorsque le flux de gaz diminue et peut être absorbé par la pompe à vide 1, les billes 13a, 13b retombent sur les ouvertures tronconiques 15a, 15b des joints annulaires 12a, 12b qui les guident au centre des embouchures 7a, 7b en amortissant leur chute.
  • Les retombées successives des billes 13a, 13b dans le siège du joint annulaire 12a, 12b respectif ne provoquent pas d'usure, ni du joint annulaire 12a, 12b rapporté, ni de l'embouchure tronconique du canal 5. En outre, l'ouverture tronconique 15a, 15b des joints annulaires 12a, 12b garantissent l'étanchéité de l'obturation du canal 5 tout en permettant l'auto centrage des billes 13a, 13b avec un amortissement de réception souple.
  • Dans l'illustration réalisée, le moyen de délestage comporte deux montages associant une embouchure 7a, 7b, un joint annulaire 12a, 12b et une bille 13a, 13b. Cependant, selon les dimensions et/ou capacités de pompage de la pompe à vide, celle-ci peut ne comporter qu'un seul montage avec une unique embouchure du canal, recevant un joint annulaire et une bille (non représenté). On utilise deux montages en dérivation dans l'exemple illustré pour délester un flux de gaz plus important en conservant un encombrement réduit.
  • Egalement, dans cet exemple d'illustration, le deuxième étage intermédiaire T2 présente un volume engendré plus petit que l'étage intermédiaire T1 précédent. C'est donc ce troisième étage de pompage T2 qui limite le débit de la pompe à vide 1. On déleste donc le gaz en sortie du premier étage intermédiaire T1. Le choix de l'étage de pompage à délester dépend de la géométrie de la pompe à vide et plus particulièrement, du volume engendré dans les étages de pompage. C'est l'étage de pompage ayant le plus fort taux de compression qui sera délesté. Ainsi selon d'autres configurations non représentées, l'étage de pompage à délester est le premier étage de pompage. Le volume engendré diminuant avec l'augmentation de la pression, les étages de pompage à délester sont le plus souvent le premier ou le deuxième étage de pompage. Il est également envisageable de délester plusieurs étages de pompage, comme par exemple les deux premiers étages de pompage.

Claims (11)

  1. Pompe à vide multi-étagée de type sèche comportant une pluralité d'étages de pompage (TA, T1, T2, T3, T4, TR) comportant respectivement une entrée et une sortie, les étages de pompage étant montés en série entre une aspiration (2) et un refoulement (3) de la pompe à vide, la pompe à vide comportant en outre un moyen de délestage comportant un canal (5) raccordant la sortie (6) d'un étage de pompage à délester (T1) au refoulement (3), caractérisée en ce que le moyen de délestage comporte au moins un joint annulaire (12a, 12b) présentant une embase formant saillie radiale (14a, 14b) surmontée d'une ouverture tronconique (15a, 15b), la saillie radiale (14a, 14b) étant logée dans une gorge annulaire (11a, 11b) du canal (5) et l'ouverture tronconique (15a, 15b) formant un siège pour une bille (13a, 13b) du moyen de délestage, le joint annulaire (12a, 12b) étant réalisé en une seule pièce.
  2. Pompe à vide selon la revendication 1, dans laquelle le joint annulaire (12a, 12b) présente une portion tronconique externe reçue dans une portion tronconique (10a, 10b) complémentaire de l'embouchure du canal (5), ménagée au-dessus de la gorge annulaire (11a, 11b).
  3. Pompe à vide selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'embase du joint annulaire (12a, 12b) présente une forme torique.
  4. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le joint annulaire (12a, 12b) comporte un matériau élastomère.
  5. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le joint annulaire (12a, 12b) comporte un matériau silicone.
  6. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le joint annulaire (12a, 12b) est constitué de silicone.
  7. Pompe à vide selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le canal (5) raccorde la sortie (6) du deuxième étage de pompage (T1) au refoulement (3).
  8. Pompe à vide selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de délestage comporte :
    - deux joints annulaires (12a, 12b) dont l'embase est logée dans une gorge annulaire (11a, 11b) respective de deux embouchures (7a, 7b) du canal (5) agencées en dérivation, et
    - deux billes (13a, 13b) reçues dans une ouverture tronconique d'un joint annulaire (12a, 12b) respectif.
  9. Pompe à vide selon l'une des revendications précédentes, comportant un boîtier de refoulement (8) dans lequel sont ménagés :
    - une conduite de refoulement (17) agencée pour raccorder la sortie (18) du dernier étage de pompage (TR) au refoulement (3) de la pompe à vide (1), ladite conduite de refoulement (17) présentant un logement (19) pour recevoir un silencieux (20) de la pompe à vide (1) interposé entre la sortie (18) du dernier étage de pompage (TR) et le refoulement (3), et
    - le canal (5) débouchant en au moins une embouchure en communication avec ledit logement (19).
  10. Pompe à vide selon la revendication 9, dans laquelle le boîtier de refoulement (8) est réalisé en une seule pièce.
  11. Pompe à vide selon la revendication 10, dans laquelle le boîtier de refoulement (8) est réalisé en fonte.
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