CA2943315A1 - Methode de pompage dans un systeme de pompes a vide et systeme de pompes a vide - Google Patents
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Abstract
Système et méthode de pompage comprenant : une pompe à vide primaire sèche à vis (3) avec un orifice d'entrée des gaz (2) relié à une enceinte à vide (1) et un orifice de sortie des gaz (4) donnant dans un conduit (5) avant de déboucher dans la sortie des gaz (8) du système de pompage (SP), un clapet anti-retour (6) positionné dans le conduit (5) entre l'orifice de sortie des gaz (4) et la sortie des gaz (8), et un éjecteur (7) branché en parallèle au clapet anti-retour (6). La pompe à vide primaire sèche à vis (3) est mise en marche afin de pomper les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) par l'orifice de sortie des gaz (4). De manière simultanée, l'éjecteur (7) est alimenté en fluide moteur, et l'éjecteur (7) continue d'être alimenté en fluide moteur tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
Description
Méthode de pompage dans un système de pompes à vide et système de pompes à vide Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à une méthode de pompage permettant d'améliorer les performances en termes de débit et de vide final dans un système de pompes à vide dont la pompe principale est une pompe à
vide sèche de type à vis, tout en réduisant la température des gaz de sortie et sa consommation d'énergie électrique. Egalement, la présente invention se rapporte à un système de pompes à vide qui peut être utilisé pour réaliser la méthode selon la présente invention.
Art antérieur Les tendances générales d'augmentation des performances des pompes à vide, de réduction des coûts des installations et de la consommation d'énergie dans les industries comme la chimie, la pharmaceutique, les dépositions sous vide, les semi-conducteurs, etc. ont apporté des évolutions significatives en termes de performances, d'économie d'énergie, d'encombrement, dans les entrainements, etc.
L'état de la technique montre que pour améliorer le vide final il faut rajouter des étages supplémentaires dans les pompes à vide de type Roots multi-étagées ou Claws multi-étagées. Pour les pompes à vide sèches de type à vis il faut mettre des tours supplémentaires aux vis, et/ou augmenter le taux de compression interne.
La vitesse de rotation de la pompe joue un rôle très important qui définit le fonctionnement de la pompe dans les différentes phases de vidage des enceintes. Avec les taux de compression interne des pompes disponibles sur le marché (dont l'ordre de grandeur se situe par exemple entre 2 et 20), la puissance électrique requise dans les phases de pompage à des pressions d'aspiration entre la pression atmosphérique et 100 mbar environ ou autrement
vide sèche de type à vis, tout en réduisant la température des gaz de sortie et sa consommation d'énergie électrique. Egalement, la présente invention se rapporte à un système de pompes à vide qui peut être utilisé pour réaliser la méthode selon la présente invention.
Art antérieur Les tendances générales d'augmentation des performances des pompes à vide, de réduction des coûts des installations et de la consommation d'énergie dans les industries comme la chimie, la pharmaceutique, les dépositions sous vide, les semi-conducteurs, etc. ont apporté des évolutions significatives en termes de performances, d'économie d'énergie, d'encombrement, dans les entrainements, etc.
L'état de la technique montre que pour améliorer le vide final il faut rajouter des étages supplémentaires dans les pompes à vide de type Roots multi-étagées ou Claws multi-étagées. Pour les pompes à vide sèches de type à vis il faut mettre des tours supplémentaires aux vis, et/ou augmenter le taux de compression interne.
La vitesse de rotation de la pompe joue un rôle très important qui définit le fonctionnement de la pompe dans les différentes phases de vidage des enceintes. Avec les taux de compression interne des pompes disponibles sur le marché (dont l'ordre de grandeur se situe par exemple entre 2 et 20), la puissance électrique requise dans les phases de pompage à des pressions d'aspiration entre la pression atmosphérique et 100 mbar environ ou autrement
2 dit à débit massique fort, serait très élevée. La solution triviale est d'utiliser un variateur de vitesse qui permet la réduction ou l'augmentation de la vitesse et par conséquent de la puissance en fonction des différents critères de type pression, courant maximal, couple limite, température, etc. Mais durant les périodes de fonctionnement en vitesse de rotation réduite il y a des baisses de débit à haute pression, le débit étant proportionnel à la vitesse de rotation.
La variation de vitesse par variateur de fréquence impose un coût et un encombrement supplémentaires. Une autre solution triviale est l'utilisation des clapets de type by-pass à certains étages dans les pompes à vide multi-étagées de type Roots ou Claws, respectivement à certaines positions bien définies le long des vis dans les pompes à vide sèches de type à vis. Cette solution nécessite de nombreuses pièces et présente des problèmes de fiabilité.
L'état de la technique concernant les systèmes de pompes à vide qui visent l'amélioration du vide final et l'augmentation du débit montre des pompes booster de type Roots agencées en amont des pompes primaires sèches. Ce type de systèmes est encombrant, fonctionne soit avec des clapets by-pass présentant des problèmes de fiabilité, soit en employant des moyens de mesure, contrôle, réglage ou asservissement. Cependant, ces moyens de contrôle, réglage ou asservissement doivent être pilotés d'une manière active, ce qui résulte forcément en une augmentation du nombre de composants du système, de sa complexité et de son coût.
Résumé de l'invention La présente invention a pour but de proposer une méthode de pompage dans un système de pompes à vide permettant d'obtenir un meilleur vide que celui qui peut être obtenu à l'aide d'une pompe à vide sèche de type à
vis seule (de l'ordre de 0.0001 mbar) dans une enceinte à vide.
La présente invention a aussi pour but de proposer une méthode de pompage dans un système de pompes à vide permettant d'obtenir un débit
La variation de vitesse par variateur de fréquence impose un coût et un encombrement supplémentaires. Une autre solution triviale est l'utilisation des clapets de type by-pass à certains étages dans les pompes à vide multi-étagées de type Roots ou Claws, respectivement à certaines positions bien définies le long des vis dans les pompes à vide sèches de type à vis. Cette solution nécessite de nombreuses pièces et présente des problèmes de fiabilité.
L'état de la technique concernant les systèmes de pompes à vide qui visent l'amélioration du vide final et l'augmentation du débit montre des pompes booster de type Roots agencées en amont des pompes primaires sèches. Ce type de systèmes est encombrant, fonctionne soit avec des clapets by-pass présentant des problèmes de fiabilité, soit en employant des moyens de mesure, contrôle, réglage ou asservissement. Cependant, ces moyens de contrôle, réglage ou asservissement doivent être pilotés d'une manière active, ce qui résulte forcément en une augmentation du nombre de composants du système, de sa complexité et de son coût.
Résumé de l'invention La présente invention a pour but de proposer une méthode de pompage dans un système de pompes à vide permettant d'obtenir un meilleur vide que celui qui peut être obtenu à l'aide d'une pompe à vide sèche de type à
vis seule (de l'ordre de 0.0001 mbar) dans une enceinte à vide.
La présente invention a aussi pour but de proposer une méthode de pompage dans un système de pompes à vide permettant d'obtenir un débit
3 supérieur à basse pression à celui qui peut être obtenu à l'aide d'une pompe à
vide sèche de type à vis seule lors du pompage d'une enceinte à vide.
La présente invention a également pour but de proposer une méthode de pompage dans un système de pompes à vide permettant de réduire l'énergie électrique nécessaire pour la mise sous vide d'une enceinte à
vide et son maintien, ainsi que la baisse de la température des gaz de sortie.
Ces buts de la présente invention sont atteints à l'aide d'une méthode de pompage qui est réalisée dans le cadre d'un système de pompage dont la configuration consiste essentiellement en une pompe à vide primaire sèche à vis munie d'un orifice d'entrée des gaz relié à une enceinte à vide et d'un orifice de sortie des gaz donnant dans un conduit qui est muni d'un clapet anti-retour avant de déboucher dans l'atmosphère ou dans d'autres appareils.
L'aspiration d'un éjecteur est branchée en parallèle à ce clapet anti-retour, sa sortie allant à l'atmosphère ou rejoignant le conduit de la pompe primaire après le clapet anti-retour.
Une telle méthode de pompage est notamment l'objet de la revendication indépendante 1. Des différents modes de réalisation préférés de l'invention sont en outre l'objet des revendications dépendantes.
La méthode consiste essentiellement à alimenter en fluide moteur et faire fonctionner l'éjecteur en continu tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide par l'orifice d'entrée de gaz, mais aussi tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à
vis maintient une pression définie (p.ex. le vide final) dans l'enceinte en refoulant les gaz remontant par sa sortie.
Selon un premier aspect, l'invention réside dans le fait que le couplage de la pompe à vide primaire sèche à vis et de l'éjecteur ne nécessite pas de mesures et appareils spécifiques (p.ex. de capteurs de pression, de température, de courant, etc.), d'asservissements ou de gestion de données et calcul. Par conséquent, le système de pompes à vide adapté pour la mise en oeuvre de la méthode de pompage selon la présente invention comprend un
vide sèche de type à vis seule lors du pompage d'une enceinte à vide.
La présente invention a également pour but de proposer une méthode de pompage dans un système de pompes à vide permettant de réduire l'énergie électrique nécessaire pour la mise sous vide d'une enceinte à
vide et son maintien, ainsi que la baisse de la température des gaz de sortie.
Ces buts de la présente invention sont atteints à l'aide d'une méthode de pompage qui est réalisée dans le cadre d'un système de pompage dont la configuration consiste essentiellement en une pompe à vide primaire sèche à vis munie d'un orifice d'entrée des gaz relié à une enceinte à vide et d'un orifice de sortie des gaz donnant dans un conduit qui est muni d'un clapet anti-retour avant de déboucher dans l'atmosphère ou dans d'autres appareils.
L'aspiration d'un éjecteur est branchée en parallèle à ce clapet anti-retour, sa sortie allant à l'atmosphère ou rejoignant le conduit de la pompe primaire après le clapet anti-retour.
Une telle méthode de pompage est notamment l'objet de la revendication indépendante 1. Des différents modes de réalisation préférés de l'invention sont en outre l'objet des revendications dépendantes.
La méthode consiste essentiellement à alimenter en fluide moteur et faire fonctionner l'éjecteur en continu tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide par l'orifice d'entrée de gaz, mais aussi tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à
vis maintient une pression définie (p.ex. le vide final) dans l'enceinte en refoulant les gaz remontant par sa sortie.
Selon un premier aspect, l'invention réside dans le fait que le couplage de la pompe à vide primaire sèche à vis et de l'éjecteur ne nécessite pas de mesures et appareils spécifiques (p.ex. de capteurs de pression, de température, de courant, etc.), d'asservissements ou de gestion de données et calcul. Par conséquent, le système de pompes à vide adapté pour la mise en oeuvre de la méthode de pompage selon la présente invention comprend un
4 PCT/EP2014/056938 nombre minimal de composants, présente une grande simplicité et coûte nettement moins cher par rapport aux systèmes existants.
Selon un deuxième aspect, l'invention réside dans le fait que, grâce à la nouvelle méthode de pompage, la pompe à vide primaire sèche à vis peut fonctionner à une seule vitesse constante, celle du réseau électrique, ou tourner à des vitesses variables suivant son propre mode de fonctionnement.
Par conséquent, la complexité et le coût du système de pompes à vide adapté
pour la mise en oeuvre de la méthode de pompage selon la présente invention peuvent être réduits davantage.
Par sa nature, l'éjecteur intégré dans le système de pompes à vide peut toujours fonctionner sans dommages suivant la présente méthode de pompage. Son dimensionnement est conditionné par une consommation de fluide moteur minimale pour le fonctionnement du dispositif. Il est normalement mono-étagé. Son débit nominal est choisi en fonction du volume du conduit de sortie de la pompe à vide primaire sèche à vis limité par le clapet anti-retour.
Ce débit peut être de 1/500 à 1/20 du débit nominal de la pompe à vide primaire sèche à vis, mais peut aussi être inférieur ou supérieur à ces valeurs.
Le fluide moteur pour l'éjecteur peut être de l'air comprimé, mais aussi d'autres gaz, par exemple l'azote.
Le clapet anti-retour, placé dans le conduit à la sortie de la pompe à
vide primaire sèche à vis peut être un élément standard disponible dans le commerce. Il est dimensionné suivant le débit nominal de la pompe à vide primaire sèche à vis. En particulier, il est prévu que le clapet anti-retour se ferme quand la pression à l'aspiration de la pompe à vide primaire sèche à vis se situe entre 500 mbar absolu et le vide final (p.ex. 100 mbar).
Selon une autre variante, l'éjecteur est multi-étagé.
Selon encore une autre variante, l'éjecteur peut être réalisé en matière à résistance chimique élevée aux substances et gaz communément utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs, aussi bien dans la variante éjecteur mono-étagé que dans celle de l'éjecteur multi-étagé.
L'éjecteur est de préférence de petite taille.
Selon une autre variante, l'éjecteur est intégré dans une cartouche qui incorpore le clapet anti-retour.
Selon encore une autre variante, l'éjecteur est intégré dans une
Selon un deuxième aspect, l'invention réside dans le fait que, grâce à la nouvelle méthode de pompage, la pompe à vide primaire sèche à vis peut fonctionner à une seule vitesse constante, celle du réseau électrique, ou tourner à des vitesses variables suivant son propre mode de fonctionnement.
Par conséquent, la complexité et le coût du système de pompes à vide adapté
pour la mise en oeuvre de la méthode de pompage selon la présente invention peuvent être réduits davantage.
Par sa nature, l'éjecteur intégré dans le système de pompes à vide peut toujours fonctionner sans dommages suivant la présente méthode de pompage. Son dimensionnement est conditionné par une consommation de fluide moteur minimale pour le fonctionnement du dispositif. Il est normalement mono-étagé. Son débit nominal est choisi en fonction du volume du conduit de sortie de la pompe à vide primaire sèche à vis limité par le clapet anti-retour.
Ce débit peut être de 1/500 à 1/20 du débit nominal de la pompe à vide primaire sèche à vis, mais peut aussi être inférieur ou supérieur à ces valeurs.
Le fluide moteur pour l'éjecteur peut être de l'air comprimé, mais aussi d'autres gaz, par exemple l'azote.
Le clapet anti-retour, placé dans le conduit à la sortie de la pompe à
vide primaire sèche à vis peut être un élément standard disponible dans le commerce. Il est dimensionné suivant le débit nominal de la pompe à vide primaire sèche à vis. En particulier, il est prévu que le clapet anti-retour se ferme quand la pression à l'aspiration de la pompe à vide primaire sèche à vis se situe entre 500 mbar absolu et le vide final (p.ex. 100 mbar).
Selon une autre variante, l'éjecteur est multi-étagé.
Selon encore une autre variante, l'éjecteur peut être réalisé en matière à résistance chimique élevée aux substances et gaz communément utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs, aussi bien dans la variante éjecteur mono-étagé que dans celle de l'éjecteur multi-étagé.
L'éjecteur est de préférence de petite taille.
Selon une autre variante, l'éjecteur est intégré dans une cartouche qui incorpore le clapet anti-retour.
Selon encore une autre variante, l'éjecteur est intégré dans une
5 cartouche qui incorpore le clapet anti-retour et cette cartouche elle-même est logée dans un silencieux d'échappement, fixé à l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire sèche à vis.
Suivant la méthode de fonctionnement du système de pompes à vide selon l'invention, l'éjecteur pompe toujours dans le volume entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire sèche à vis et le clapet anti-retour.
Selon encore une autre variante de la présente invention, le débit de gaz à la pression nécessaire pour le fonctionnement de l'éjecteur est fourni par un compresseur. De manière notable, ce compresseur peut être entraîné par au moins un des arbres de la pompe primaire sèche à vis ou, alternativement ou en addition, de manière autonome, indépendante de la pompe primaire sèche à vis. Ce compresseur peut aspirer l'air atmosphérique ou des gaz dans le conduit de sortie de gaz après le clapet anti-retour. La présence d'un tel compresseur rend le système de pompes à vis indépendant d'une source de gaz comprimé, ce qui peut répondre à certains environnements industriels.
Au départ d'un cycle de vidage de l'enceinte, la pression y est élevée, par exemple égale à la pression atmosphérique. Vu la compression dans la pompe à vide primaire sèche à vis, la pression des gaz refoulés à sa sortie est plus haute que la pression atmosphérique (si les gaz à la sortie de la pompe primaire sont refoulés directement à l'atmosphère) ou plus haute que la pression à l'entrée d'un autre appareil connecté en aval. Cela provoque l'ouverture du clapet anti-retour.
Quand ce clapet anti-retour est ouvert, l'action de l'éjecteur est très faiblement ressentie, comme la pression de son entrée est presque égale à
celle de sa sortie. En revanche, quand le clapet anti-retour se ferme à une
Suivant la méthode de fonctionnement du système de pompes à vide selon l'invention, l'éjecteur pompe toujours dans le volume entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire sèche à vis et le clapet anti-retour.
Selon encore une autre variante de la présente invention, le débit de gaz à la pression nécessaire pour le fonctionnement de l'éjecteur est fourni par un compresseur. De manière notable, ce compresseur peut être entraîné par au moins un des arbres de la pompe primaire sèche à vis ou, alternativement ou en addition, de manière autonome, indépendante de la pompe primaire sèche à vis. Ce compresseur peut aspirer l'air atmosphérique ou des gaz dans le conduit de sortie de gaz après le clapet anti-retour. La présence d'un tel compresseur rend le système de pompes à vis indépendant d'une source de gaz comprimé, ce qui peut répondre à certains environnements industriels.
Au départ d'un cycle de vidage de l'enceinte, la pression y est élevée, par exemple égale à la pression atmosphérique. Vu la compression dans la pompe à vide primaire sèche à vis, la pression des gaz refoulés à sa sortie est plus haute que la pression atmosphérique (si les gaz à la sortie de la pompe primaire sont refoulés directement à l'atmosphère) ou plus haute que la pression à l'entrée d'un autre appareil connecté en aval. Cela provoque l'ouverture du clapet anti-retour.
Quand ce clapet anti-retour est ouvert, l'action de l'éjecteur est très faiblement ressentie, comme la pression de son entrée est presque égale à
celle de sa sortie. En revanche, quand le clapet anti-retour se ferme à une
6 certaine pression (parce que la pression dans l'enceinte a entretemps baissé), l'action de l'éjecteur provoque une réduction progressive de la différence de pression entre l'enceinte et le conduit après le clapet. La pression à la sortie de la pompe à vide primaire sèche à vis devient celle à l'entrée de l'éjecteur, celle de sa sortie étant toujours la pression dans le conduit après le clapet anti-retour. Plus l'éjecteur pompe, plus la pression à la sortie de la pompe à vide primaire sèche à vis, dans le volume limité par le clapet anti-retour fermé, se réduit et par conséquent la différence de pression entre l'enceinte et la sortie de la pompe à vide primaire sèche à vis baisse. Cette faible différence réduit les fuites internes dans la pompe à vide primaire sèche à vis et engendre une baisse de la pression dans l'enceinte ce qui améliore le vide final. En plus la pompe à vide primaire sèche à vis consomme de moins en moins d'énergie pour la compression et produit de moins en moins de chaleur de compression.
D'un autre côté, il est aussi évident que l'étude du concept mécanique cherche à réduire le volume entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire sèche à vis et le clapet anti-retour dans le but d'y descendre la pression plus vite.
Brève description des dessins Les particularités et les avantages de la présente invention apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif et non limitatif en référence aux dessins ci-annexés qui représentent :
- la figure 1 représente de manière schématique un système de pompes à vide adapté pour la réalisation d'une méthode de pompage selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; et - la figure 2 représente de manière schématique un système de pompes à vide adapté pour la réalisation d'une méthode de pompage selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
D'un autre côté, il est aussi évident que l'étude du concept mécanique cherche à réduire le volume entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire sèche à vis et le clapet anti-retour dans le but d'y descendre la pression plus vite.
Brève description des dessins Les particularités et les avantages de la présente invention apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif et non limitatif en référence aux dessins ci-annexés qui représentent :
- la figure 1 représente de manière schématique un système de pompes à vide adapté pour la réalisation d'une méthode de pompage selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; et - la figure 2 représente de manière schématique un système de pompes à vide adapté pour la réalisation d'une méthode de pompage selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
7 Description détaillée des modes de réalisation de l'invention Figure 1 représente un système de pompes à vide SP adapté pour la mise en oeuvre d'une méthode de pompage selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
Ce système de pompes à vide SP comporte une enceinte 1, laquelle est reliée à l'orifice d'aspiration 2 d'une pompe à vide primaire sèche à vis 3.
L'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire sèche à vis 3 est relié
au conduit 5. Un clapet anti-retour de refoulement 6 est placé dans le conduit 5, qui après ce clapet anti-retour continue en conduit de sortie des gaz 8. Le clapet anti-retour 6, lorsqu'il est fermé, permet la formation d'un volume 4, compris entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire 3 et lui-même. Le système de pompes à vide SP comporte aussi un éjecteur 7, branché en parallèle au clapet anti-retour 6. L'orifice d'aspiration de l'éjecteur est relié au volume 4 du conduit 5 et son orifice de refoulement est relié au conduit 8. Le conduit d'alimentation 9 fournit le fluide moteur pour l'éjecteur 7.
Dès la mise en route de la pompe à vide primaire sèche à vis 3, le fluide moteur pour l'éjecteur 7 est injecté par le conduit d'alimentation 9.
La pompe à vide primaire sèche à vis 3 aspire les gaz dans l'enceinte 1 par le conduit 2 branché à son entrée et les comprime pour les refouler par la suite à
sa sortie dans le conduit 5 par le clapet anti-retour 6. Lorsque la pression de fermeture du clapet anti-retour 6 est atteinte, il se ferme. A partir de ce moment le pompage de l'éjecteur 7 fait baisser progressivement la pression dans le volume 4 jusqu'à la valeur de sa pression limite. En parallèle, la puissance consommée par la pompe à vide primaire sèche à vis 3 baisse progressivement. Cela se produit en un court laps de temps, par exemple pour un certain cycle en 5 à 10 secondes.
Avec un ajustement judicieux du débit de l'éjecteur 7 et de la pression de fermeture du clapet anti-retour 6 en fonction du débit de la pompe à vide primaire sèche à vis 3 et le volume de l'enceinte 1, il est en outre
Ce système de pompes à vide SP comporte une enceinte 1, laquelle est reliée à l'orifice d'aspiration 2 d'une pompe à vide primaire sèche à vis 3.
L'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire sèche à vis 3 est relié
au conduit 5. Un clapet anti-retour de refoulement 6 est placé dans le conduit 5, qui après ce clapet anti-retour continue en conduit de sortie des gaz 8. Le clapet anti-retour 6, lorsqu'il est fermé, permet la formation d'un volume 4, compris entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire 3 et lui-même. Le système de pompes à vide SP comporte aussi un éjecteur 7, branché en parallèle au clapet anti-retour 6. L'orifice d'aspiration de l'éjecteur est relié au volume 4 du conduit 5 et son orifice de refoulement est relié au conduit 8. Le conduit d'alimentation 9 fournit le fluide moteur pour l'éjecteur 7.
Dès la mise en route de la pompe à vide primaire sèche à vis 3, le fluide moteur pour l'éjecteur 7 est injecté par le conduit d'alimentation 9.
La pompe à vide primaire sèche à vis 3 aspire les gaz dans l'enceinte 1 par le conduit 2 branché à son entrée et les comprime pour les refouler par la suite à
sa sortie dans le conduit 5 par le clapet anti-retour 6. Lorsque la pression de fermeture du clapet anti-retour 6 est atteinte, il se ferme. A partir de ce moment le pompage de l'éjecteur 7 fait baisser progressivement la pression dans le volume 4 jusqu'à la valeur de sa pression limite. En parallèle, la puissance consommée par la pompe à vide primaire sèche à vis 3 baisse progressivement. Cela se produit en un court laps de temps, par exemple pour un certain cycle en 5 à 10 secondes.
Avec un ajustement judicieux du débit de l'éjecteur 7 et de la pression de fermeture du clapet anti-retour 6 en fonction du débit de la pompe à vide primaire sèche à vis 3 et le volume de l'enceinte 1, il est en outre
8 possible de réduire le temps avant la fermeture du clapet anti-retour 6 par rapport à la durée du cycle de vidage et donc réduire les pertes en fluide moteur pendant ce temps de fonctionnement de l'éjecteur 7 sans effet sur le pompage. Par ailleurs, ces pertes qui sont infimes, sont prises en compte dans le bilan de la consommation d'énergie. En revanche, l'avantage de la simplicité crédite une excellente fiabilité du système ainsi qu'un prix inférieur de 10% à 20% en comparaison avec des pompes similaires équipées d'automate programmable et ou de variateur, vannes pilotées, capteurs, etc.
Figure 2 représente un système de pompes à vide SP adapté pour la mise en oeuvre d'une méthode de pompage selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
Par rapport au système représenté à la figure 1, le système représenté à la figure 2 comprend en outre un compresseur 10 qui fournit le débit de gaz à la pression nécessaire pour le fonctionnement de l'éjecteur 7.
En effet, ce compresseur 10 peut aspirer l'air atmosphérique ou des gaz dans le conduit de sortie des gaz 8 après le clapet anti-retour 6. Sa présence rend le système de pompes à vide indépendant d'une source de gaz comprimé, ce qui peut répondre à certains environnements industriels. Le compresseur 10 peut être entraîné par au moins un arbre de la pompe primaire sèche à vis 3 ou bien par son propre moteur électrique, donc de manière complètement indépendante de la pompe 3. Dans tous les cas sa consommation d'énergie pour qu'il puisse fournir le débit de gaz à la pression nécessaire afin de faire fonctionner l'éjecteur 7 est largement plus petite (p.ex. de l'ordre de 3% à
5%) par rapport au gain réalisé sur la consommation d'énergie de la pompe principale 3.
Certainement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que divers modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. Toutes ces modifications font partie des connaissances communes d'un homme du métier dans le domaine de la technologie du vide.
Figure 2 représente un système de pompes à vide SP adapté pour la mise en oeuvre d'une méthode de pompage selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
Par rapport au système représenté à la figure 1, le système représenté à la figure 2 comprend en outre un compresseur 10 qui fournit le débit de gaz à la pression nécessaire pour le fonctionnement de l'éjecteur 7.
En effet, ce compresseur 10 peut aspirer l'air atmosphérique ou des gaz dans le conduit de sortie des gaz 8 après le clapet anti-retour 6. Sa présence rend le système de pompes à vide indépendant d'une source de gaz comprimé, ce qui peut répondre à certains environnements industriels. Le compresseur 10 peut être entraîné par au moins un arbre de la pompe primaire sèche à vis 3 ou bien par son propre moteur électrique, donc de manière complètement indépendante de la pompe 3. Dans tous les cas sa consommation d'énergie pour qu'il puisse fournir le débit de gaz à la pression nécessaire afin de faire fonctionner l'éjecteur 7 est largement plus petite (p.ex. de l'ordre de 3% à
5%) par rapport au gain réalisé sur la consommation d'énergie de la pompe principale 3.
Certainement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que divers modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. Toutes ces modifications font partie des connaissances communes d'un homme du métier dans le domaine de la technologie du vide.
Claims (30)
1. Méthode de pompage dans un système de pompes à vide (SP) comprenant:
- une pompe à vide primaire sèche à vis (3) avec un orifice d'entrée des gaz (2) relié à une enceinte à vide (1) et un orifice de sortie des gaz (4) donnant dans un conduit (5) avant de déboucher dans la sortie des gaz (8) du système de pompes à vide (SP), - un clapet anti-retour (6) positionné dans le conduit (5) entre l'orifice de sortie des gaz (4) et la sortie des gaz (8), et - un éjecteur (7) branché en parallèle au clapet anti-retour (6), la méthode étant caractérisée en ce que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) est mise en marche afin de pomper les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) par l'orifice de sortie des gaz (4) ;
de manière simultanée, l'éjecteur (7) est alimenté en fluide moteur ;
et l'éjecteur (7) continue d'être alimenté en fluide moteur tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à
vis (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
- une pompe à vide primaire sèche à vis (3) avec un orifice d'entrée des gaz (2) relié à une enceinte à vide (1) et un orifice de sortie des gaz (4) donnant dans un conduit (5) avant de déboucher dans la sortie des gaz (8) du système de pompes à vide (SP), - un clapet anti-retour (6) positionné dans le conduit (5) entre l'orifice de sortie des gaz (4) et la sortie des gaz (8), et - un éjecteur (7) branché en parallèle au clapet anti-retour (6), la méthode étant caractérisée en ce que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) est mise en marche afin de pomper les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) par l'orifice de sortie des gaz (4) ;
de manière simultanée, l'éjecteur (7) est alimenté en fluide moteur ;
et l'éjecteur (7) continue d'être alimenté en fluide moteur tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à
vis (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
2. Méthode de pompage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la sortie de l'éjecteur (7) rejoint le conduit (5) après le clapet anti-retour (6).
3. Méthode de pompage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est dimensionné afin d'avoir une consommation de fluide moteur minimale.
4. Méthode de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le débit nominal de l'éjecteur (7) est choisi en fonction du volume du conduit de sortie (5) de la pompe à vide primaire sèche à vis (3) qui est limité par le clapet anti-retour (6).
5. Méthode de pompage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le débit de l'éjecteur est de 1/500 à 1/20 du débit nominal de la pompe à
vide primaire sèche à vis (3).
vide primaire sèche à vis (3).
6. Méthode de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le fluide moteur de l'éjecteur (7) est de l'air comprimé et/ou de l'azote.
7. Méthode de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est mono-étagé ou multi-étagé.
8. Méthode de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le clapet anti-retour (6) se ferme quand la pression à l'aspiration de la pompe à vide primaire sèche à vis (3) se situe entre 500 mbar absolu et le vide final.
9. Méthode de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est fabriqué en matière à
résistance chimique élevée aux substances et gaz communément utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs.
résistance chimique élevée aux substances et gaz communément utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs.
10. Méthode de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est intégré dans une cartouche qui incorpore le clapet anti-retour (6).
11. Méthode de pompage selon la revendication 10, caractérisée en ce que la cartouche est logée dans un silencieux d'échappement, fixé à
l'orifice de sortie des gaz (5) de la pompe à vide primaire sèche à vis (3).
l'orifice de sortie des gaz (5) de la pompe à vide primaire sèche à vis (3).
12. Méthode de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le débit de gaz à la pression nécessaire pour le fonctionnement de l'éjecteur (7) est fourni par un compresseur (10).
13. Méthode de pompage selon la revendication 12, caractérisée en ce que le compresseur (10) est entraîné par au moins un des arbres de la pompe primaire sèche à vis (3).
14. Méthode de pompage selon la revendication 12, caractérisée en ce que le compresseur (10) est entraîné de manière autonome, indépendante de la pompe primaire sèche à vis (3).
15. Méthode de pompage selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que le compresseur (10) aspire l'air atmosphérique ou des gaz dans le conduit de sortie de gaz (8) après le clapet anti-retour (6).
16. Système de pompes à vide (SP) comprenant :
- une pompe à vide primaire sèche à vis (3) avec un orifice d'entrée des gaz (2) relié à une enceinte à vide (1) et un orifice de sortie des gaz (4) donnant dans un conduit (5) avant de déboucher dans la sortie des gaz (8) du système de pompes à vide (SP), - un clapet anti-retour (6) positionné dans le conduit (5) entre l'orifice de sortie des gaz (4) et la sortie des gaz (8), et - un éjecteur (7) branché en parallèle au clapet anti-retour (6), le système de pompes à vide (SP) étant caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est agencé pour pouvoir être alimenté en fluide moteur tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
- une pompe à vide primaire sèche à vis (3) avec un orifice d'entrée des gaz (2) relié à une enceinte à vide (1) et un orifice de sortie des gaz (4) donnant dans un conduit (5) avant de déboucher dans la sortie des gaz (8) du système de pompes à vide (SP), - un clapet anti-retour (6) positionné dans le conduit (5) entre l'orifice de sortie des gaz (4) et la sortie des gaz (8), et - un éjecteur (7) branché en parallèle au clapet anti-retour (6), le système de pompes à vide (SP) étant caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est agencé pour pouvoir être alimenté en fluide moteur tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à vide primaire sèche à vis (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
17. Système de pompes à vide selon la revendication 16, caractérisée en ce que la sortie de l'éjecteur (7) rejoint le conduit (5) après le clapet anti-retour (6).
18. Système de pompes à vide selon la revendication 16 ou 17, caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est dimensionné afin d'avoir une consommation de fluide moteur minimale.
19. Système de pompes à vide selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisée en ce que le débit nominal de l'éjecteur (7) est choisi en fonction du volume du conduit de sortie (5) de la pompe à
vide primaire sèche à vis (3) qui est limité par le clapet anti-retour (6).
vide primaire sèche à vis (3) qui est limité par le clapet anti-retour (6).
20. Système de pompes à vide selon la revendication 19, caractérisée en ce que le débit de l'éjecteur est de 1/500 à 1/20 du débit nominal de la pompe à vide primaire sèche à vis (3).
21. Système de pompes à vide selon l'une quelconque des revendications 16 à 20, caractérisée en ce que le fluide moteur de l'éjecteur (7) est de l'air comprimé et/ou de l'azote.
22. Système de pompes à vide selon l'une quelconque des revendications 16 à 21, caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est mono-étagé
ou multi-étagé.
ou multi-étagé.
23. Système de pompes à vide selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, caractérisée en ce que le clapet anti-retour (6) se ferme quand la pression à l'aspiration de la pompe à vide primaire sèche à vis (3) se situe entre 500 mbar absolu et le vide final.
24. Système de pompes à vide selon l'une quelconque des revendications 16 à 23, caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est fabriqué en matière à résistance chimique élevée aux substances et gaz communément utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs.
25. Système de pompes à vide selon l'une quelconque des revendications 16 à 24, caractérisée en ce que l'éjecteur (7) est intégré dans une cartouche qui incorpore le clapet anti-retour (6).
26. Système de pompes à vide selon la revendication 25, caractérisée en ce que la cartouche est logée dans un silencieux d'échappement, fixé à l'orifice de sortie des gaz (5) de la pompe à vide primaire sèche à vis (3).
27. Système de pompes à vide selon l'une quelconque des revendications 16 à 26, caractérisée en ce que le système comprend un compresseur (1) qui fournit le débit de gaz à la pression nécessaire pour le fonctionnement de l'éjecteur (7).
28. Système de pompes à vide selon la revendication 27, caractérisée en ce que le compresseur (10) est entraîné par au moins un des arbres de la pompe primaire sèche à vis (3).
29. Système de pompes à vide selon la revendication 27, caractérisée en ce que le compresseur (10) est entraîné de manière autonome, indépendante de la pompe primaire sèche à vis (3).
30. Système de pompes à vide selon l'une quelconque des revendications 27 à 29, caractérisée en ce que le compresseur (10) aspire l'air atmosphérique ou des gaz dans le conduit de sortie de gaz (8) après le clapet anti-retour (6).
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