BE1000045A6 - Pompe a vide moleculaire, notamment du type turbomoleculaire. - Google Patents

Abstract

Pompe à vide turbomoléculaire, dans laquelle la partie à vide poussé (1) est réalisée en tant que pompe turbomoléculaire avec disques rotoriques (2) et statoriques (3). La partie tournée vers le vide préliminaire constitue un genre de pompe moléculaire de type Hollweck. Son rotor (7) est en forme de cone ou de tronc de cone sur lequel se trouvent des rainures (8) en spirale. Le stator conjugué est constitué par un cone (9) de forme adaptée. Le palier (11) fixant la position axiale du rotor se trouve à l'extrémité pointue (10) du cone ou, selon le cas, à la pointe imaginaire (10) du tronc de cone. Le domaine de travail atteint de plus hautes pressions. L'interstice rotor-stator est insensible aux dilatations thermiques du rotor.

Description

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 i'OK R A VIPE. KOLCCULAiEB, NOTAKHENT DU TYPE IURBDHOLECULAIRE. 



  L'invention concerne une pompe a vide moléculajre, notamment du type   turbomoleculaire.)  
Les pompes moléculaires engendrent, dans le domaine de l'écoulement moléculaire, un rapport de pression constant et, dans le domaine de l'écoulement laminaire, une différence de pression constante. Dans les pompes moléculaires dont la construction est, par exemple. du type Gaede, Hollweck ou Siegbahn, dotées d'interstices   particu11èrement     troits,   le rapport des pressions est particulièrement élevé   dans le domaine molculaire   et la difference des pressions est particulièrement grande dans le domaine laminaire.

   En tant que développement des pompes moléculaires du type de construction plus ancien, les pompes turbomoléculaires produisent, tout en ayant des 
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 interstices plus grands, un rapport de pression tres élevé dans le domaine moleculaire, mais ne produisent toutefois qu'une faible différence de pression dans le domaine laminaire. 



   Une pompe moléculaire du type Hollweck est represented, par exemple, dans le brevet suisse CH 222 288. La construction de principe etlefonctionnementd'unepompeturbomoléculairesontdécritsdansla publication périodique "Vakuumtechnik", cahier   9/10,     1956,   sous le titre "La pompe turbomoléculaire" ("Die Turbomolecularpumpe"), par W. Becker. 



   Dans le cas de ces deux types de pompes. 11 s'agit de pompes moléculaires, c'est-a-dire de pompes travaillant dans le domaine d'écoulement moléculaire, et le transport du gaz s'effectue par transfert d'impulsion des parois mobiles aux molécules du gaz ä transporter. 



   Le domaine de travail des pompes turbomoléculaires est toutefois limite vers les pressions plus élevees, car elles na sont pleinement efficaces que dans le damaine d'écoulement moléculaire. Le domaine   d'écoulement moleculaire   est   limité par 18   pression pour laquelle le libre parcours moyen des molécules devient de l'ordre de grandeur des 
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 dimensions du rbcipiont. 



   11 en résulte que les pompes   turbomoléculaires ne   travaillent qu'en combinaison avec des pompes a vide   préliminaire. 11 s'agit   en 

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 general de pompes à palettes tournantes, à deux étages. Si l'on parvenait Åa étendre vers de plus hautes pressions le domaine de travail des pompes turbomoléculaires, la dépense necessaire pour produire le vide préliminaire pourrait alors être reduite. Par exemple, des pompes nono-etagees à palettes pourraient être suffisantes. 



   Dans d'autres cas, les pompes à palettes avec   étanchéité   par 
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 huile pourraient être remp1acés, pr exemple. par des pompes a sec, du type à membrane. 



  Le domaine de travail d'une pompe turbomoleculaire peut être porte à de plus fortes pressions en agençant, b la suite de l'etage de vide préliminaire, une pompe moléculaire à la manière d'une pompe Hollweck. De telles combinaisons sont décrites, par exemple, dans le brevet allemand DE--AS 2409 857 et dans le brevet suropéen EP 01 29 709. 



   11 est essentiel, pour le fonctionnement d'une telle pompe   HoU weck,   que l'intervalle entre rotor et   stator soit tres falble.   Ce n'est qu'ainsi qu'une telle pompe opere,   none a   des pressions plus   eievees, en   tant que pompe turbomoléculaire fonctionnant encore dans 
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 le domaine d'écoulement moléculaire, et developpe un rapport de pression élevé, ce qui porte le domaine de travail Åa des pressions plus élevées. La theorie et 1'expérience montrent qu'il faut un intervalle de quelques centleises de millimetre entre rotor et stator. 



   Une autre condition préliminaire à l'obtention d'un rendement élevé d'une pompe moléculaire est une grande vitesse de rotation du rotor. 
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  Ce5 deux impératifs sévères, à savoir grande vitesse de rotation et interstices etroits, impliquent, pour la constructian d'une pompe moleculaire, deux conditions difficilement conciliables. L'itervalle minimal entre partes tournantes et parties fixes   doit etre d'autant   plus grand que la vitesse de rotation est plus grande,   afin d'eviter   une amorce de frottement. Toutes les constructions connues de pompes moléculaires, à l'exception des pompes   turbomaléculaires,   présentent des composants extrémement critiques en présence de   tres   grandes vitesses de rotation et d'interstices très étroits.

   Cela s'applique particulièrement au cas ou la dilatation thermique du rotor, due à 

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 l'entrRin s't olctriq'-'c, . : x p5rt= p ? r frottcjuent; cu trcvad. ! de compression. a pour effet de réduire \encore l'interstice. Le rotor vient alors facilement au contact du stator, ce qui aboutit souvent   ä   la destruction de la pompe. 



   L'invention a pour but de construire une pompe moléculaire, constituée d'une   pompe turbomoléc : ulire   et d'un étage de vide 
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 pur linaire en tant que pompe moléculaire construite la manier d'une pompe Hollweck. La pompe moléculaire servant d'etage de vlde préliminaire devra être construite de façon garantir un fonctionnement sur, dans les conditions extrêmes inhérentes à des interstices très étroits entre rotor et stator et à de grandes vitesses de rotation. même en cas de dilatation du rotor due. par exemple, ä une élévation de température. 



   La   presente   invention a donc pour objet une pompe à vide turbomoléculaire, carctérisée en ce qu'elle comporte un premier étage constitue d'une pompe   turbomoleculaire     à d1sques rotorlques   et statoriques et un second tage accolé au premier   jetage,   muni d'un rotor de forme conique ou tronconique sur lequel se trouvent des rainures en forme de spirale et d'un stator conjugué constitué par un cône adaptä à ladite forme conique du rotor, un palier fixant axialement le rotor 
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 se trouvant à l'extrémité pointue du cone ou, selon le cas, à la pointe imaginaire du tronc de cône. 



   Parmi les divers modes de réalisation possibles, l'invention prévoit notamment que : - l'extrémité pointue du cone cu, selon le cas, du tronc de cone se trouve du côté du rotor qui est éloigné de l'étage de pompe 
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 turbomoleculaire ; - l'extrémité pointue du cone ou, selon le cas, du tronc de cone se trouve du côté du rotor qui est tourné vers l'etage de pompe turbomoleculaire. 



   La présente invention englobe également une pompe   moleculaire   considérée isolement, caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor de forme conique   DU   tronconique sur lequel se trouvent des rainures en forme de spirale et un stator conjugué constitué par un cône adapté à ladite forme conique du rotor, un palier fixant axialement le rotor se 

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 trouvant ä l'e : trémite pointue du cône ou. selon le cas, 1s pointe imaginaire du tronc de cdne. 



  Le fait que. dans cette combinaison, le palier fixant axialement le rotor se trouve rextfmit pointue du cone ou, selon le cas, a la pointe   Imaginaire   d'un tronc de cÏne a pour conséquence que l'intervalle entre rotor et stator de l'étage de pompe ainsi constitue 
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 reste constant en cas de dilatation du rotor. L'intervalle entre reste constant en cas de dilata4, 1 disques rotoriques et statoriques de l'etage de pompe turbomoléculaire peut varier, taut comme dans les constructions connues de pompes turbomoléculaires, à l'intérieur de limites de tolérances qui sont d'environ un facteur 10 plus grandes que dans le cas d'une pompe moleculaire construite à la manière d'une pompe Hollweck. 



   La figure 3 montre que la largeur d'interstice dans 1a pompe   moleculaire   conique reste constante en cas de dilatation du rotor, si le cone est fixe   à 5a   pointe. En cas de dilatation thermique isotrope du rotor. an a : 
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 Ainsi, l'angle   (X   reste constant et un point P sur le rotor se déplace parallèlement ä l'enveloppe du cone, vers P'. 



   Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, la pointe du cone se trouve du côté du rotor tourné vers l'étage de pompe turbomoleculaire. Dans cette construction. les   mêmes conditlons sont   valables pour la largeur d'interstice a. Toutefois, an dispose ici de cet avantage   supplementaire   que la force centrifuge engendre un effet de pompage supplementaire. Lorsqu'il sort de la pompe   turbomoleculaire,   
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 le gaz est reçu, sous un petit rayon, dans l'etage de pompage préliminaire et est expulse sous un rayon important. 



  Bien entendu, l'étage de pompe moléculaire conique peut aussi être utilise, avec avantage, séparément ou en combinaison avec une pompe & vide pousse d'un autre type. 



   On décrira maintenant plus en detail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie b titre d'exemple et qu'elle 

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 n'est nullement limitative.

   Sa description est   Illustres   par les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une pompe turbomoléculaire selon l'invention, dans laquelle la pointe du cone est   taurle   non pas vers 
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 l'etage de pompe turbomoléculaire mais dans le sens appose ; - la figure 2 représente une pompe turbomoleculaire selon l'invention, dans laquelle la pointe du cône est tournée vers l'étage de   pompe turbomoléculaire;   - la figure 3 représente schématiquement un extrait de la figure1. 



   Sur les figures 1 et 2, on a représenté deux formes de 
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 réalisat10n différentes qui diffèrent essentiellement en ceci que. sur la figure l, la pointe du cône de la pompe moléculaire est tDurnée vers le côté vide preliminaire alors que, sur la figure 2, elle est tournée vers le côte ou se trouve laitage de pompe turbomoléculaire. 



   Ainsi, dans l'exemple   de realisation selon la figure 2. la   force centrifuge peut être utilisée de façon à apporter une contribution supplementaire ä l'effet de pompage,
Des disques rotoriques 2 et statoriques 3 se trouvent dans le corps ou carter 1 de   1'étage   de pompe turbomoleculaire. La partie située du côté vide poussé est terminee par une bride 4. Un palier 5, qui peut etre par exemple réalisé sous la forme de palier magnétique, , sert au guidage radial du rotor. Ce palier 5 ne doit pas forcément 
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 être situe du cote vide poussé.

   Si l'on utilise un palier ä roulement ä billes lubrifié à l'huile, il est alors préférable que celui-ci soit agence du   côté vide   de l'étage de pompe turbomoléculaire,
La référence 6 désigne la partie   cote   vide de la combinaison de pompas. Le rotor de cet etage de pompe est constitue par un tronc de 
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 cône 7 dote de rainures 8 en forme da spirale. Li : ! stator conjugué est constitue par un cone 9 de forme conique adaptee. La pointe imaginaire du tronc de cone 7- se trouve en 10. A cet endroit est également agencé un palier 11 qui fixe axialement le rotor. Le raccord de vide preliminaire est   désigné   par la référence 12, et le moteur electrique d'entraînement est désigné par la référence 13. 
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  La figure 3 illustre les conditions gèom8triques dans le cas t 

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 d'upe dilctation therniquss du rotor. Lorsque le rotor est axialement ä l'endroit de la pointe du cone ou, selon le cas, ä l'endroit de la pointe imaginaire 10 du trane de cÏne, 1a 1argeur de l'interstice & entre rotor et stator reste constante dans le cas d'une dilatation isotrope du rotor. 



   Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont   été     spécifiées   dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées la 
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 réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et a ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.

Claims (1)

1. EMI7.1

   REVENDICATIONS tu,-bomo14culaire l. Pon) pe ä vide turbomoleculaire caracterise en ce qu'elle comporte un premier, étage conGtitué d'une pampe turbamolécula1re Åa disques rotoriques (2) et statoriques (3) et un second etage accole au premier étage, muni d'un rotor (7) de forme conique ou tronconique sur lequel se trouvent des rainures (8) en forme de spirale et d'un stator EMI7.2 conjugué (6) constitua par un cone (9) adapté à ladite forme conique du rotor, un palier (l U fixant axialement le rotor se trouvant à l'extremité pointue (10) du cÏne au. selon 1e cas. b la pointe imaginalre (10) du tronc de cone.

   2. Pompe à vide turbomoléculaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité pointue (10) du cône ou, selon le EMI7.3 cas, du tronc da cone, se trouve du cÏté du rotor qui est éloigné de l'étage de pompe turbomolé. : ulaire.

   Pompe ä vide turbomo1écula1re selon la revendication 1, caracterlsee en ce que l'extrémité pointue (10) du cone ou, selon le cas du tronc de cÏne, se trouve du côté du rotor qui est tourne vers l'etasse de pompe turbomoléculaire.

   4. Pompe moléculaire. caractérisée en ce qu'elle comporte un rotor (7) de forme conique ou tronconique sur lequel se trouvent des EMI7.4 rainures (8) en forme de spirale et un stator conJugue (6) constitue par un cone (9) adapté à lad1te forme conique du rotor, un palier (11) fixant axialement lie rotor se trouvant à l'extrémité pointue (10) du cone ou, selon le cas, à 1a pointe imaginaire (10) du tronc de cône.