FR3106630A1

FR3106630A1 - Pompe à vide sèche

Info

Publication number: FR3106630A1
Application number: FR2000701A
Authority: FR
Inventors: Yann Olivier; Thierry Neel; Lucas REY
Original assignee: Pfeiffer Vacuum Technology AG
Current assignee: Pfeiffer Vacuum SAS
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2040-01-24
Also published as: WO2021148525A1; FR3106630B1; KR20220127266A

Abstract

Pompe à vide (1) sèche dans laquelle les au moins deux étages de pompage (1a-1f) présentent chacun une entrée (7) et une sortie (8) débouchant d’une demi-coquille (9, 10) respective, le stator (2) comportant en outre une enveloppe de stator (15) entourant les demi-coquilles (9, 10) assemblées, au moins une rainure (20) étant ménagée dans l’enveloppe de stator (15) ou dans une surface externe des demi-coquilles (9, 10) pour former au moins un canal de transfert (21) par l’assemblage de l’enveloppe de stator (15) sur les demi-coquilles (9, 10), le au moins un canal de transfert (21) mettant en communication la sortie (8) d’un étage de pompage (1a-1e) avec l’entrée (7) de l’étage de pompage (1b-1f) qui suit. Figure d’abrégé : Figure 2

Description

Pompe à vide sèche

La présente invention concerne une pompe à vide sèche, en particulier une pompe à vide sèche multi-étagée, telle que de type Roots ou de type Claw.

Les pompes à vide multiétagée comportent une pluralité d’étages de pompage montés en série, dans lesquels circule un gaz à pomper entre une aspiration et un refoulement. On distingue parmi les pompes à vide primaire 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 vide sèche 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 le volume engendré par les rotors et le stator, et est entraîné par les rotors vers l’étage suivant puis de proche en proche jusqu’au refoulement de la pompe à vide.

Les étages de pompage successifs sont raccordés en série les uns à la suite des autres par des canaux de transfert raccordant la sortie de l'étage de pompage qui précède à l'entrée de l'étage qui suit. Ces canaux de transfert sont généralement intégrés dans le stator. Ils sont ménagés dans les parois interposées entre les chambres de compression ou sont agencés de part et d’autre des chambres de compression.

Par ailleurs, pour faciliter à la fois l'usinage et le montage de la pompe à vide multiétagée, les stators sont parfois constitués de deux demi-coquilles assemblées selon une surface d'assemblage longitudinale généralement parallèle aux axes des rotors comme décrit par exemple dans le document US6572351. Le stator en demi-coquilles permet d’utiliser des arbres-rotors monoblocs. Le temps d’assemblage peut alors être réduit du fait du nombre d’interfaces à aligner qui est moins important. Cette architecture permet également de réduire les risques de cumul des défauts d’alignements.

Un inconvénient de cette réalisation est qu’il peut s’avérer difficile de réaliser une bonne étanchéité entre les demi-coquilles. En effet, les chambres de compression et les canaux de transferts intégrés dans le stator sont en deux parties, une première partie étant ménagée dans une première demi-coquille et une deuxième partie étant ménagée dans la deuxième demi-coquille. Cela implique la nécessité d’étanchéifier entre elles ces deux parties au niveau de la surface d'assemblage longitudinale.

Une solution consiste à coller les demi-coquilles entre elles par un joint durcissable. Cependant, le matériau des joints durcissable peut ne pas être suffisamment résistant, notamment vis-à-vis des gaz corrosifs de certaines applications.

Une autre solution consiste à utiliser des joints tridimensionnels réalisant l’étanchéité entre l’extérieur et les étages de pompage et entre l’extérieur et les canaux de transfert. De tels joints peuvent toutefois engendrer des coûts supplémentaires non négligeables, notamment du fait de leur forme complexe couteuse à réaliser et de la nécessité additionnelle de les revêtir de matériaux résistants à la corrosion, également couteux.

Un autre inconvénient de la réalisation des demi-coquilles avec des canaux de transfert intégrés dans le stator est que l’intérieur des canaux est difficilement accessible, ce qui complique d’une part, la réalisation des canaux de transfert et d’autre part, leur nettoyage en phase de maintenance.

Un but de la présente invention est de proposer une pompe à vide sèche multiétagée résolvant au moins partiellement un des inconvénients précités.

A cet effet, l’invention a pour objet une pompe à vide sèche comportant :
- un stator comportant deux demi-coquilles complémentaires qui se rejoignent selon une surface d’assemblage pour former au moins deux étages de pompage montés en série entre une aspiration et un refoulement de la pompe à vide,
- deux arbres de rotors configurés pour tourner de façon synchronisée en sens inverse dans les étages de pompage pour entrainer un gaz à pomper entre l’aspiration et le refoulement, caractérisée en ce que :
- les au moins deux étages de pompage présentent chacun une entrée et une sortie débouchant d’une demi-coquille respective,
- le stator comporte en outre une enveloppe de stator entourant les demi-coquilles assemblées, au moins une rainure étant ménagée dans l’enveloppe de stator ou dans une surface externe des demi-coquilles pour former au moins un canal de transfert par l’assemblage de l’enveloppe de stator sur les demi-coquilles, le au moins un canal de transfert mettant en communication la sortie d’un étage de pompage avec l’entrée de l’étage de pompage qui suit.

Le au moins un canal de transfert s’étend ainsi dans le stator, sur les côtés des étages de pompage, à l’extérieur des demi-coquilles. L’intérieur des canaux de transfert est donc accessible lorsque l’enveloppe de stator est retirée des demi-coquilles. Les canaux de transfert sont ainsi facilement accessibles lorsque la pompe à vide est démontée, ce qui facilite leur réalisation et leur nettoyage. Les canaux de transfert sont de plus d’un seul tenant, ce qui permet d’éviter d’avoir à étanchéifier les canaux de transfert au niveau de la surface d’assemblage.

La pompe à vide peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.

La sortie d’un étage de pompage peut être mise en communication avec l’entrée de l’étage de pompage qui suit par deux canaux de transfert respectivement agencés de part et d’autre des étages de pompage.

L’enveloppe de stator peut présenter une section transversale de forme générale oblongue ou cylindrique.

La au moins une rainure peut présenter une portion de forme hélicoïdale. La forme hélicoïdale permet de mettre en communication la sortie d’un étage de pompage avec l’entrée de l’étage de pompage suivant, sans angles vifs mais de manière douce. L’absence de déviation brusque dans le canal de transfert permet de limiter les pertes de charges, ce qui permet d’éviter l’augmentation de la puissance consommée et l’échauffement des gaz pompés et de la pompe à vide. La maitrise des pertes de charges dans les canaux de transfert permet également d’éviter la création de zones mortes propices aux dépôts des espèces condensables et facilite l’entrainement des poudres, le cas échéant.

Les deux portions de forme hélicoïdale des deux canaux de transfert peuvent être reliées entre elles par une première et une deuxième portions droites des canaux de transfert, la première portion droite communiquant avec une entrée et la deuxième portion droite communiquant avec une sortie.

Les entrées des étages de pompage peuvent être ménagées dans une première surface plane d’une première demi-coquille et des sorties peuvent être ménagées dans une deuxième surface plane d’une deuxième demi-coquille, les première et seconde surfaces planes étant parallèles entre elles.

Le stator peut comporter une première et une deuxième plaque d’extrémité s’assemblant aux extrémités axiales de l’enveloppe de stator, la pompe à vide pouvant comporter au moins un premier joint annulaire d’étanchéité intercalé entre l’enveloppe de stator et la première plaque d’extrémité et au moins un deuxième joint annulaire d’étanchéité intercalé l’enveloppe de stator et la deuxième plaque d’extrémité. Les joints annulaires d’étanchéité sont ainsi comprimés entre des surfaces planes et fixes mises en regard. Il en résulte que ces joints peuvent être des joints annulaires d’étanchéité classiques, c’est-à-dire toriques et plans, et donc de technologie simple et par conséquent, de faible coût.

Un canal de refoulement communiquant entre la sortie du dernier étage de pompage et le refoulement peut être ménagé dans une flasque d’extrémité du stator assemblée à la première plaque d’extrémité du stator.

Selon un premier exemple, la pompe à vide est dépourvue de joint d’étanchéité d’une part, entre les demi-coquilles et d’autre part, entre les demi-coquilles et l’enveloppe de stator. Il n’y a dans ce cas ni joint d’étanchéité torique, plan ou tridimensionnel, ni joint durcissable entre les demi-coquilles et entre les demi-coquilles et l’enveloppe de stator. L’étanchéité entre les étages de pompage est assurée par la fixation des demi-coquilles entre elles. L’étanchéité entre les canaux de transfert est réalisée par l’ajustement précis de l’enveloppe de stator sur les demi-coquilles. Ceci est rendu possible notamment par le fait que l’enveloppe de stator peut contenir les éventuelles fuites de gaz des étages de pompage ou des canaux de transfert. L’étanchéité entre les gaz pompés et l’extérieur de la pompe à vide peut être réalisée par l’utilisation des au moins deux joints annulaires d’étanchéité classiques disposés aux deux extrémités axiales de l’enveloppe de stator.

Selon un deuxième exemple, la pompe à vide comporte au moins un joint annulaire d’étanchéité interposé d’une part, entre les demi-coquilles et l’enveloppe de stator et d’autre part, entre deux étages de pompage successifs.

Lorsque la au moins une rainure est ménagée dans l’enveloppe de stator, la pompe à vide peut comporter au moins un canal de dérivation interposé entre deux entrées ou entre une entrée et une sortie et un clapet agencé dans le canal de dérivation pour ouvrir ou fermer le canal de dérivation en fonction de la différence de pression de part et d’autre du clapet.

Lorsque la au moins une rainure est ménagée dans l’enveloppe de stator, au moins canal de circulation de fluide peut être ménagé dans l’enveloppe de stator pour thermaliser le stator ou pour distribuer un fluide dans les étages de pompage.

Lorsque la au moins une rainure est ménagée dans une surface externe des demi-coquilles, le stator peut comporter une enveloppe de stator additionnelle, entourant l’enveloppe de stator, la pompe à vide étant configurée pour faire circuler un fluide dans l’interstice situé entre l’enveloppe de stator et l’enveloppe de stator additionnelle, pour thermaliser le stator.

La surface d'assemblage des demi-coquilles peut passer par un plan médian de la pompe à vide, tel que le plan contenant les axes des arbres de rotors.

Présentation des dessins

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l’invention, mais nullement limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 montre une vue en perspective d’une partie de pompage d’une pompe à vide sèche selon un premier mode de réalisation.

La figure 2 montre une vue en coupe de la partie de pompage de la pompe à vide de la figure 1 selon un plan vertical médian passant entre les arbres de rotor.

La figure 3 montre une vue en perspective des demi-coquilles assemblées et des arbres de rotor de la pompe à vide de la figure 1.

La figure 4A montre une demi-coquille supérieure du stator de la figure 3.

La figure 4B montre une demi-coquille inférieure du stator de la figure 3.

La figure 5 montre une enveloppe de stator, une flasque d’extrémité et une plaque d’extrémité du stator de la pompe à vide de la figure 1.

La figure 6 montre une vue en coupe verticale et longitudinale de l’enveloppe de stator de la figure 5.

La figure 7 est une représentation de deux canaux de transfert de la pompe à vide de la figure 1 mettant en communication la sortie d’un étage de pompage avec l’entrée de l’étage de pompage qui suit.

La figure 8 montre une vue en éclaté d’une variante de réalisation de la partie de pompage.

La figure 9 montre une vue schématique de côté d’une partie de pompage d’une pompe à vide sèche selon un deuxième mode de réalisation, l’enveloppe de stator étant vue en coupe longitudinale.

La figure 10 montre une vue schématique en coupe transversale de la partie de pompage de la figure 9.

La figure 11 montre une vue schématique de dessus de la partie de pompage de la figure 9, l’enveloppe de stator étant vue en coupe longitudinale.

La figure 12 montre une vue similaire à la figure 10 pour une variante de réalisation.

Sur ces figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes numéros de référence.

Les figures ont été simplifiées par soucis de clarté. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l’invention sont représentés.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.

On définit la direction longitudinale, la direction dans laquelle s’étendent les axes des arbres de rotor.

Les figures 1 et 2 montrent un premier exemple de réalisation d’une pompe à vide 1 sèche multiétagée, comportant un stator 2 (ou corps de pompe) formant au moins deux étages de pompage 1a-1f, tel qu’entre deux et dix étages de pompage, ici six 1a-1f, montés en série entre une aspiration 3 et un refoulement 4 de la pompe à vide 1 et dans lesquels un gaz à pomper peut circuler.

L’étage de pompage 1a communiquant avec l’aspiration 3 de la pompe à vide 1 est le premier étage de pompage ou étage de plus basse pression et l’étage de pompage 1f communiquant avec le refoulement 4 est le dernier étage de pompage ou l’étage de plus haute pression.

La pompe à vide 1 comporte en outre deux arbres de rotors 5, 6 (figures 2 et 3) configurés pour tourner de façon synchronisée en sens inverse dans les étages de pompage 1a-1f pour entrainer un gaz à pomper entre l’aspiration 3 et le refoulement 4.

Les arbres portent des rotors présentant par exemple des lobes de profils identiques, par exemple de type « Roots » à deux lobes (figure 8), trois lobes (figure 3) ou plus ou de type « Claw » ou d’un autre principe similaire de pompe à vide volumétrique.

Ces arbres de rotors 5, 6 sont avantageusement monoblocs.

Le stator 2 comporte deux demi-coquilles 9, 10 complémentaires qui se rejoignent selon une surface d’assemblage 11 pour former les au moins deux étages de pompage 1a-1f. La surface d'assemblage 11 des demi-coquilles 9, 10 passe par exemple par un plan médian de la pompe à vide 1, tel que le plan contenant les axes des arbres de rotors 5, 6. La surface d’assemblage 11 est par exemple sensiblement plane ou présente des formes complémentaires entre les demi-coquilles.

Chaque étage de pompage 1a-1f définit une chambre de compression du stator 2 recevant deux rotors conjugués de la pompe à vide 1. Les au moins deux étages de pompage 1a-1f présentent chacun une entrée 7 et une sortie 8 débouchant d’une demi-coquille 9, 10 respective.

Lors de la rotation, le gaz aspiré depuis l’entrée 7 est emprisonné dans le volume engendré par les rotors et le stator 2 de l’étage de pompage 1a-1f, puis est comprimé et entraîné vers la sortie 8 et vers l’étage suivant.

Les étages de pompage 1a-1f présentent un volume engendré, c'est-à-dire un volume de gaz pompé, décroissant (ou égal) avec les étages de pompage 1a-1f, le premier étage de pompage 1a présentant le débit engendré le plus élevé et le dernier étage de pompage 1f présentant le débit engendré le plus faible. Les dimensions axiales des rotors sont par exemple égales ou décroissantes avec les étages de pompage, l’étage de pompage 1a situé du côté de l’aspiration 3 recevant les rotors de plus grande dimension axiale.

En fonctionnement, les arbres de rotors 5, 6 sont entraînés en rotation par une partie de motorisation (non représentée) comprenant un moteur d’entrainement des rotors, des engrenages de synchronisation des rotors et des paliers supportant les arbres des rotors. Le moteur de la pompe à vide 1 est monté sur l’un des arbres 5, 6, par exemple à une extrémité de la pompe à vide 1, tel que du côté du refoulement 4 de la pompe à vide 1. La pompe à vide 1 est dite « sèche » car en fonctionnement, les arbres de rotors 5, 6 tournent à l’intérieur du stator 2 sans aucun contact mécanique entre eux ou avec le stator 2 mais via de très faibles jeux, ce qui permet l’absence d’huile dans les chambres de compression.

Les demi-coquilles 9, 10 assemblées présentent par exemple une section transversale de forme oblongue (figures 3, 4A, 4B). Les entrées 7 des étages de pompage sont par exemple ménagées dans une première surface plane 12 d’une première demi-coquille 9, telle que la demi-coquille supérieure. Les sorties 8 sont par exemple ménagées dans une deuxième surface plane 13 d’une deuxième demi-coquille 10, telle que la demi-coquille inférieure, à l’exception ici de la sortie 8 du dernier étage de pompage 1f. Les première et deuxième surfaces planes 12, 13 sont parallèles entre elles.

Les entrées 7 et sortie 8, à l’exception de celle du dernier étage de pompage 1f, présentent par exemple des sections de forme oblongue. L’entrée 7 et la sortie 8 du premier étage de pompage 1a présentent les plus grandes sections.

Les demi-coquilles 9, 10 sont fixées entre elles par exemple au moyen de deux séries de vis régulièrement serrées dans des trous 14 ménagés sur les demi-coquilles 9, 10, de chaque côté de la surface d’assemblage 11.

Le stator 2 comporte en outre une enveloppe de stator 15 entourant les demi-coquilles 9, 10 assemblées. L’enveloppe de stator 15 est complémentaire aux demi-coquilles 9, 10.

Le stator 2 peut comporter également une première et une deuxième plaques d’extrémité 16, 17 s’assemblant aux extrémités axiales de l’enveloppe de stator 15 par exemple au moyen de vis (figure 1). Les plaques d’extrémités s’étendent ainsi perpendiculairement à la direction longitudinale des arbres de rotor 5, 6.

Egalement, le stator 2 peut comporter une flasque d’extrémité 18 portant par exemple des moyens d’étanchéité aux lubrifiants, interposés entre la partie de motorisation (non représentée) et la partie de pompage sec, au niveau des passages d’arbre. La flasque d’extrémité 18 présente une face plane qui est par exemple fixée à la première plaque d’extrémité 16 au moyen de vis. Des passages d’arbre sont bien entendus ménagés dans les plaques d’extrémité 16, 17 et les chambres de compression des étages de pompage pour le passage des arbres de rotor 5, 6.

Selon un exemple de réalisation, la sortie 8 du dernier étage de pompage 1f ne débouche pas de la surface plane 13 de la demi-coquille 10 inférieure, mais communique avec un canal de refoulement 19 ménagé dans la flasque d’extrémité 18, communiquant avec le refoulement 4 (figure 2). Cet agencement facilite la fabrication d’un refoulement présentant un orifice de diamètre standard classiquement utilisé dans le domaine du vide.

Selon un premier exemple de réalisation de l’invention, au moins une rainure 20 est ménagée dans l’enveloppe de stator 15 pour former au moins un canal de transfert 21 par l’assemblage de l’enveloppe de stator 15 sur les demi-coquilles 9, 10 (figure 5). Le au moins un canal de transfert 21 met en communication la sortie 8 d’un étage de pompage 1a-1e avec l’entrée 7 de l’étage de pompage 1b-1f qui suit. Le au moins un canal de transfert 21 s’étend ainsi dans le stator 2, sur les côtés des étages de pompage 1a-1f, à l’extérieur des demi-coquilles 9, 10 et à l’intérieur de l’enveloppe de stator 15. L’intérieur des canaux de transfert 21 est donc accessible depuis le côté intérieur de l’enveloppe de stator 15 lorsque l’enveloppe de stator 15 est retirée des demi-coquilles 9, 10. Les canaux de transfert 21 sont ainsi facilement accessibles lorsque la pompe à vide 1 est démontée, ce qui facilite leur réalisation et leur nettoyage. Les canaux de transfert 21 sont de plus d’un seul tenant, ce qui permet d’éviter d’avoir à étanchéifier les canaux de transfert 21 au niveau de la surface d’assemblage 11.

Il y a au moins N-1 canaux de transfert 21 pour mettre en communication N étages de pompage 1a-1f.

Dans le cas d’une pompe à vide 1 ayant plus de deux étages de pompage, les largeurs des canaux de transfert 21 peuvent être égales ou décroissantes avec les étages de pompage 1a-1f, le premier canal de transfert 21 reliant le premier étage de pompage 1a au deuxième étage de pompage 1b, présentant la plus grande largeur.

L’enveloppe de stator 15 présente par exemple une section transversale de forme générale oblongue complémentaire aux demi-coquilles 9, 10 assemblées. La même section oblongue s’étend par exemple dans la direction longitudinale pour former un cylindre oblong droit.

Comme cela est mieux visible sur les figures 6 et 7, la au moins une rainure 20 présente par exemple une portion de forme hélicoïdale 20a. La forme hélicoïdale permet de mettre en communication la sortie 8, ici inférieure d’un étage de pompage avec l’entrée 7, ici supérieure, de l’étage de pompage suivant, sans angles vifs mais de manière douce. L’absence de déviation brusque dans le canal de transfert 21 permet de limiter les pertes de charges, ce qui permet d’éviter l’augmentation de la puissance consommée et l’échauffement des gaz pompés et de la pompe à vide. La maitrise des pertes de charges dans les canaux de transfert 21 permet également d’éviter la création de zones mortes propices aux dépôts des espèces condensables et facilite l’entrainement des poudres, le cas échéant.

On prévoit par exemple que la sortie 8 d’un étage de pompage 1a-1e soit mise en communication avec l’entrée 7 de l’étage de pompage 1b-1f qui suit par deux canaux de transfert 21 respectivement agencés de part et d’autre des étages de pompage. Le gaz s’écoule ainsi en parallèle dans les deux canaux de transfert 21 entourant les étages de pompage, ce qui permet d’améliorer l’efficacité du transfert de gaz (figures 5 et 7). Chaque étage de pompage 1a-1e peut ainsi être mis en communication avec l’étage de pompage 1b-1f suivant par deux canaux de transfert 21, les deux portions de forme hélicoïdale 20a étant ici reliées entre elles par une première et une deuxième portions droites 20b des canaux de transfert 21, la première portion droite 20a communiquant avec une entrée 7 et la deuxième portion droite 20b communiquant avec une sortie 8 (figure 7).

On comprend de ce qui vient d’être décrit que l’enveloppe de stator 15 avec les canaux de transfert 21 intégrés pouvant présenter différentes profondeur ou largeur, ne pose pas de problème particulier de réalisation et peut facilement être réalisée par exemple en fonderie, à un coût économique.

Selon un premier exemple de réalisation, la pompe à vide 1 est dépourvue de joint d’étanchéité d’une part, entre les demi-coquilles 9, 10 et d’autre part, entre les demi-coquilles 9, 10 et l’enveloppe de stator 15. Il n’y a dans ce cas ni joint d’étanchéité torique, plan ou tridimensionnel, ni joint durcissable entre les demi-coquilles 9, 10 et entre les demi-coquilles 9, 10 et l’enveloppe de stator 15. L’étanchéité entre les étages de pompage 1a-1f est assurée par la fixation des demi-coquilles 9, 10 entre elles. L’étanchéité entre les canaux de transfert 21 est réalisée par l’ajustement précis de l’enveloppe de stator 15 sur les demi-coquilles 9, 10. Ceci est rendu possible notamment par le fait que l’enveloppe de stator 15 peut contenir les éventuelles fuites de gaz des étages de pompage 1a-1f ou des canaux de transfert 21. L’étanchéité entre les gaz pompés et l’extérieur de la pompe à vide 1 peut être réalisée par l’utilisation d’au moins deux joints annulaires d’étanchéité 22 classiques disposés aux deux extrémités axiales de l’enveloppe de stator 15.

Ainsi par exemple, et comme on peut le voir sur la figure 2, la pompe à vide 1 comporte au moins un premier joint annulaire d’étanchéité 22 intercalé entre la tranche de l’enveloppe de stator 15 et la première plaque d’extrémité 16 et au moins un deuxième joint annulaire d’étanchéité 22 intercalé entre la tranche de l’enveloppe de stator 15 et la deuxième plaque d’extrémité 17. Il y a par exemple un joint annulaire d’étanchéité 22 additionnel qui interposé entre les demi-coquilles 9, 10 et la deuxième plaque d’extrémité 17 située du côté des plus basses pressions, en série du joint annulaire d’étanchéité 22 interposé entre l’enveloppe de stator 15 et les demi-coquilles 9, 10.

Les joints annulaires d’étanchéité 22 sont ainsi comprimés entre des surfaces planes et fixes mises en regard. Il en résulte que ces joints 22 peuvent être des joints annulaires d’étanchéité classiques, c’est-à-dire toriques et plans, et donc de technologie simple et par conséquent, de faible coût. Les joints annulaires d’étanchéité 22 sont par exemple en matériau fluoroélastomère (FKM) relativement économique. Ils peuvent être revêtus par un matériau de type PFA (perfluoroalkoxy) par exemple. Ce matériau résiste à la plupart des chimies agressives.

La figure 8 montre une variante de réalisation pour laquelle la pompe à vide 1 comporte en outre au moins un joint annulaire d’étanchéité 23 interposé d’une part, entre les demi-coquilles 9, 10 et l’enveloppe de stator 15 et d’autre part, entre deux étages de pompage 1a-1f successifs.

Plus précisément par exemple, au moins une demi-gorge d’étanchéité 24 est ménagée sur la surface extérieure de chaque demi-coquille 9, 10 de façon à former une gorge annulaire périphérique lorsque les demi-coquilles 9, 10 sont assemblées. La gorge annulaire périphérique est interposée entre deux entrées 7 et deux sorties 8 de deux étages de pompage successifs pour recevoir le joint annulaire d’étanchéité 23. Il y a ainsi N-1 gorges annulaires périphériques et joints annulaires d’étanchéité 23 associés pour N étages de pompage. Les joints annulaires d’étanchéité 23 peuvent être comme décrit précédemment, des joints classiques. Ils sont plans, parallèles entre eux, l’anneau s’inscrivant dans un plan parallèle aux plans des plaques d’extrémité 16, 17. Ces joints annulaires d’étanchéité 23 permettent de renforcer l’étanchéité relative entre les chambres de compression et entre les canaux de transfert 21.

Par ailleurs, dans les modes de réalisation qui sont décrits, on peut prévoir d’agencer des fonctionnalités classiques du stator dans l’enveloppe de stator 15.

Ainsi, on peut prévoir qu’au moins un canal de circulation de fluide soit ménagé dans l’enveloppe de stator 15 pour thermaliser le stator 2, notamment pour le chauffer ou le refroidir par circulation d’eau.

Egalement, on peut prévoir qu’au moins un canal de circulation de fluide soit ménagé dans l’enveloppe de stator 15 pour la distribution d’un gaz dans les étages de pompage 1a-1f, comme un gaz neutre notamment pour la dilution des gaz pompés ou comme un gaz réactif, par exemple pour réagir avec les gaz pompés.

Ces canaux de circulation de fluide peuvent être réalisés simplement dans l’enveloppe de stator 15 par exemple par perçage.

Par ailleurs, l’enveloppe de stator 15 peut comporter au moins un canal de dérivation interposé entre deux entrées 7 ou entre une entrée 7 et une sortie 8, et la pompe à vide 1 peut comporter un clapet agencé dans le canal de dérivation pour ouvrir ou fermer le canal de dérivation en fonction de la différence de pression de part et d’autre du clapet (non représenté).

De manière connue en soi, le clapet comporte un siège et un obturateur mobile, le clapet pouvant prendre une position de fermeture dans laquelle l’obturateur mobile ferme un passage du siège et une position d’ouverture dans laquelle l’obturateur mobile libère le passage, la différence de pression de part et d’autre de l’obturateur mobile pouvant ouvrir le clapet. L’obturateur mobile peut être sollicité en fermeture au moyen d’un ressort.

Le clapet peut être un clapet de délestage agencé en sortie du premier ou du deuxième étage de pompage, communiquant avec le refoulement 4 de la pompe à vide 1. En position d’ouverture, le clapet de délestage permet de court-circuiter les derniers étages de pompage de la pompe à vide qui pourraient limiter le débit engendré global en cas de pompage d’un fort flux gazeux.

Le clapet peut être un clapet de refoulement agencé en sortie du dernier étage de pompage. Le clapet de refoulement permet d’éviter le retour des gaz pompés dans la pompe à vide.

Le clapet peut être un clapet de recirculation raccordé entre une sortie et une entrée d’un premier étage de pompage. L’ouverture du clapet permet de faire recirculer les gaz à pomper dans le même étage de pompage en cas de pompage de fort flux gazeux.

Les contraintes mécaniques très allégées au niveau de l’enveloppe de stator 15 permettent aisément de réaliser ces différentes configurations. Egalement, ces moindres contraintes permettent que l’enveloppe de stator 15 puisse être réalisée dans un matériau distinct de celui des demi-coquilles 9, 10, généralement en fonte. Par exemple, l’enveloppe de stator 15 peut être réalisée en aluminium. Ce matériau est moins lourd, moins cher et plus facile à usiner. Dans ce dernier cas cependant, on préféra agencer des joints annulaires d’étanchéité 23 entre l’enveloppe de stator 15 et les demi-coquilles 9, 10 afin d’absorber les jeux éventuels entre l’enveloppe de stator 15 et les demi-coquilles 9, 10 du fait des variations de coefficient de dilatation thermique entre les différents matériaux.

Les figures 9 à 12 représentent un deuxième mode de réalisation d’une pompe à vide 1 sèche multiétagée.

Ce mode de réalisation diffère des précédents par le fait qu’ici, la au moins une rainure 20 est ménagée dans une surface externe des demi-coquilles 9, 10 pour former au moins un canal de transfert 21 par l’assemblage de l’enveloppe de stator 25; 26 sur les demi-coquilles 9, 10, le canal de transfert 21 mettant en communication la sortie 8 d’un étage de pompage 1a-1e avec l’entrée 7 de l’étage de pompage 1b-1f qui suit.

Le au moins un canal de transfert 21 s’étend ainsi sur les surfaces externes des demi-coquilles 9, 10, sur les côtés des étages de pompage. L’intérieur des canaux de transfert 21 est donc accessible lorsque l’enveloppe de stator 25; 26 est retirée des demi-coquilles 9, 10. Les canaux de transfert 21 sont ainsi facilement accessibles lorsque la pompe à vide 1 est démontée, ce qui facilite leur réalisation et leur nettoyage. Les canaux de transfert 21 sont de plus d’un seul tenant, ce qui permet d’éviter d’avoir à étanchéifier les canaux de transfert au niveau de la surface d’assemblage 11.

L’enveloppe de stator 25; 26 peut être réalisée par un profilé, tel qu’un tube.

L’enveloppe de stator 25 peut présenter une section transversale de forme générale oblongue (figure 10). L’enveloppe de stator 25 de section transversale oblongue peut être complémentaire à deux demi-coquilles 9, 10 qui présentent elles-mêmes une section transversale de forme oblongue à l’état assemblé.

La pompe à vide 1 peut être dépourvue de joint d’étanchéité d’une part, entre les demi-coquilles 9, 10 et d’autre part, entre les demi-coquilles 9, 10 et l’enveloppe de stator 25; 26. L’enveloppe de stator 25; 26 est par exemple frettée aux demi-coquilles 9, 10, par exemple aux extrémités axiales de l’enveloppe de stator 25; 26.

La figure 12 montre une variante de réalisation pour laquelle l’enveloppe de stator 26 présente une section transversale de forme générale cylindrique. Cette enveloppe de stator 26 peut être complémentaire à deux demi-coquilles 9, 10 présentant une section transversale de forme oblongue à l’état assemblé.

En outre dans cet exemple, le stator 2 comporte une enveloppe de stator additionnelle 28, entourant l’enveloppe de stator 26, les deux enveloppes de stator 26, 28 étant ici cylindriques et coaxiales, la pompe à vide 1 étant configurée pour faire circuler un fluide dans l’interstice 29 situé entre l’enveloppe de stator 26 et l’enveloppe de stator additionnelle 28, pour thermaliser le stator 2, notamment pour le chauffer ou le refroidir par circulation d’eau.

Claims

Pompe à vide (1) sèche comportant :
- un stator (2) comportant deux demi-coquilles (9, 10) complémentaires qui se rejoignent selon une surface d’assemblage (11) pour former au moins deux étages de pompage (1a-1f) montés en série entre une aspiration (3) et un refoulement (4) de la pompe à vide (1),
- deux arbres de rotors (5, 6) configurés pour tourner de façon synchronisée en sens inverse dans les étages de pompage (1a-1f) pour entrainer un gaz à pomper entre l’aspiration (3) et le refoulement (4),
caractérisée en ce que :
- les au moins deux étages de pompage (1a-1f) présentent chacun une entrée (7) et une sortie (8) débouchant d’une demi-coquille (9, 10) respective,
- le stator (2) comporte en outre une enveloppe de stator (15, 25, 26) entourant les demi-coquilles (9, 10) assemblées, au moins une rainure (20) étant ménagée dans l’enveloppe de stator (15, 25, 26) ou dans une surface externe des demi-coquilles (9, 10) pour former au moins un canal de transfert (21) par l’assemblage de l’enveloppe de stator (15, 25, 26) sur les demi-coquilles (9, 10), le au moins un canal de transfert (21) mettant en communication la sortie (8) d’un étage de pompage (1a-1e) avec l’entrée (7) de l’étage de pompage (1b-1f) qui suit.
Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la sortie (8) d’un étage de pompage (1a-1e) est mise en communication avec l’entrée (7) de l’étage de pompage (1b-1f) qui suit par deux canaux de transfert (21) respectivement agencés de part et d’autre des étages de pompage.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’enveloppe de stator (15, 25, 26) présente une section transversale de forme générale oblongue ou cylindrique.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la au moins une rainure (20) présente une portion de forme hélicoïdale (20a).
Pompe à vide (1) selon les revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les deux portions de forme hélicoïdale (20a) des deux canaux de transfert (21) sont reliées entre elles par une première et une deuxième portions droites (20b) des canaux de transfert (21), la première portion droite (20b) communiquant avec une entrée (7) et la deuxième portion droite (20b) communiquant avec une sortie (8).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les entrées (7) des étages de pompage sont ménagées dans une première surface plane (12) d’une première demi-coquille (9) et des sorties (8) sont ménagées dans une deuxième surface plane (13) d’une deuxième demi-coquille (10), les première et seconde surfaces planes (12, 13) étant parallèles entre elles.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le stator (2) comporte une première et une deuxième plaque d’extrémité (16, 17) s’assemblant aux extrémités axiales de l’enveloppe de stator (15, 25, 26), la pompe à vide (1) comportant au moins un premier joint annulaire d’étanchéité (22) intercalé entre l’enveloppe de stator (15, 25, 26) et la première plaque d’extrémité (16) et au moins un deuxième joint annulaire d’étanchéité (22) intercalé l’enveloppe de stator (15, 25, 26) et la deuxième plaque d’extrémité (17).
Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’un canal de refoulement (19) communiquant entre la sortie (8) du dernier étage de pompage (1f) et le refoulement (4) est ménagé dans une flasque d’extrémité (18) du stator (2) assemblée à la première plaque d’extrémité (16) du stator (2).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle est dépourvue de joint d’étanchéité d’une part, entre les demi-coquilles (9, 10) et d’autre part, entre les demi-coquilles (9, 10) et l’enveloppe de stator (15, 25, 26).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un joint annulaire d’étanchéité (23) interposé d’une part, entre les demi-coquilles (9, 10) et l’enveloppe de stator (15, 25, 26) et d’autre part, entre deux étages de pompage (1a-1f) successifs.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, pour laquelle la au moins une rainure (20) est ménagée dans l’enveloppe de stator (15, 25, 26), caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un canal de dérivation interposé entre deux entrées (7) ou entre une entrée (7) et une sortie (8) et un clapet agencé dans le canal de dérivation pour ouvrir ou fermer le canal de dérivation en fonction de la différence de pression de part et d’autre du clapet.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, pour laquelle la au moins une rainure (20) est ménagée dans l’enveloppe de stator (15, 25, 26), caractérisée en ce qu’au moins canal de circulation de fluide est ménagé dans l’enveloppe de stator (15) pour thermaliser le stator (2) ou pour distribuer un fluide dans les étages de pompage (1a-1f).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 1 à 10, pour laquelle la au moins une rainure (20) est ménagée dans une surface externe des demi-coquilles (9, 10), caractérisée en ce que le stator (2) comporte une enveloppe de stator additionnelle (28), entourant l’enveloppe de stator (26), la pompe à vide (1) étant configurée pour faire circuler un fluide dans l’interstice (29) situé entre l’enveloppe de stator (26) et l’enveloppe de stator additionnelle (28), pour thermaliser le stator (2).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface d'assemblage (11) des demi-coquilles (9, 10) passe par un plan médian de la pompe à vide (1), tel que le plan contenant les axes des arbres de rotors (5, 6).