CA2961979A1 - Systeme de pompage pour generer un vide et procede de pompage au moyen de ce systeme de pompage - Google Patents
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Abstract
Système de pompage pour générer un vide (SP), comprenant une pompe à vide principale qui est une pompe à ergots (3) ayant une aspiration d'entrée des gaz (2) reliée à une enceinte à vide (1) et un refoulement de sortie des gaz (4) donnant dans un conduit (5) d'évacuation des gaz vers une sortie d'échappement des gaz (8) hors du système de pompage. Le système de pompage comprend un clapet anti-retour (6) positionné entre le refoulement de sortie des gaz (4) et la sortie d'échappement des gaz (8), et une pompe à vide auxiliaire (7) raccordée en parallèle du clapet anti-retour. La pompe à vide principale (3) est mise en marche afin de pomper les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et de refouler ces gaz par son refoulement de sortie des gaz (4), simultanément la pompe à vide auxiliaire (7) est mise en marche et continue de pomper tout le temps que la pompe à vide principale (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à vide principale (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
Description
Système de pompage pour générer un vide et procédé de pompage au moyen de ce système de pompage Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des techniques du vide. Plus précisément, elle concerne à un système de pompage comprenant au moins une pompe à ergots, ainsi qu'un procédé de pompage au moyen de ce système de pompage.
Art antérieur Les objectifs généraux d'augmentation des performances des pompes à vide, de réduction des coûts des installations et de la consommation d'énergie dans les industries comme l'industrie chimique, l'industrie pharmaceu-tique, l'industrie du dépôt sous vide, l'industrie des semi-conducteurs, etc.
ont conduit à 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 par exemple ajouter des étages supplémentaires dans les pompes à vide de type Roots multi-étagées ou Claws (à ergots) 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, en dé-finissant le fonctionnement de la pompe lors des différentes phases se succé-dant au cours du vidage de l'enceinte à vide. Avec les taux de compression in-terne 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 premières phases de pompage, lorsque la pression à l'aspiration se trouve entre la pres-sion atmosphérique et 100 mbar environ, c'est-à-dire lors de fonctionnement à
débit massique fort, serait très élevée si la vitesse de rotation de la pompe ne pouvait être réduite.
Art antérieur Les objectifs généraux d'augmentation des performances des pompes à vide, de réduction des coûts des installations et de la consommation d'énergie dans les industries comme l'industrie chimique, l'industrie pharmaceu-tique, l'industrie du dépôt sous vide, l'industrie des semi-conducteurs, etc.
ont conduit à 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 par exemple ajouter des étages supplémentaires dans les pompes à vide de type Roots multi-étagées ou Claws (à ergots) 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, en dé-finissant le fonctionnement de la pompe lors des différentes phases se succé-dant au cours du vidage de l'enceinte à vide. Avec les taux de compression in-terne 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 premières phases de pompage, lorsque la pression à l'aspiration se trouve entre la pres-sion atmosphérique et 100 mbar environ, c'est-à-dire lors de fonctionnement à
débit massique fort, serait très élevée si la vitesse de rotation de la pompe ne pouvait être réduite.
2 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 ro-tation réduite il y a des baisses de débit à haute pression, le débit étant propor-tionnel à la vitesse de rotation. Aussi, 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 à er-gots (Claws), ou 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 comprend typique-ment des pompes booster de type Roots agencées en amont des pompes prin-cipales 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 ma-nière active, ce qui résulte forcément en une augmentation du nombre de com-posants du système, de sa complexité et de son coût.
Résumé de l'invention La présente invention a pour but de permettre l'obtention d'un vide meilleur que celui (de l'ordre de 0.01 mbar) qu'une seule pompe à ergots est capable de générer dans une enceinte à vide.
La présente invention a aussi pour but de permettre l'obtention d'un débit de vidage qui soit supérieur à basse pression à celui qui peut être obtenu à l'aide d'une seule pompe à ergots lors d'un pompage pour réaliser un vide dans une enceinte à vide.
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 à er-gots (Claws), ou 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 comprend typique-ment des pompes booster de type Roots agencées en amont des pompes prin-cipales 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 ma-nière active, ce qui résulte forcément en une augmentation du nombre de com-posants du système, de sa complexité et de son coût.
Résumé de l'invention La présente invention a pour but de permettre l'obtention d'un vide meilleur que celui (de l'ordre de 0.01 mbar) qu'une seule pompe à ergots est capable de générer dans une enceinte à vide.
La présente invention a aussi pour but de permettre l'obtention d'un débit de vidage qui soit supérieur à basse pression à celui qui peut être obtenu à l'aide d'une seule pompe à ergots lors d'un pompage pour réaliser un vide dans une enceinte à vide.
3 La présente invention a également pour but de permettre une réduc-tion de l'énergie électrique nécessaire pour le vidage d'une enceinte à vide et le maintien du vide, ainsi qu'une baisse de la température des gaz de sortie.
Ces buts de la présente invention sont atteints à l'aide d'un système de pompage pour générer un vide, comprenant une pompe à vide principale qui est une pompe à ergots ayant une aspiration d'entrée des gaz reliée à une en-ceinte à vide et un refoulement de sortie des gaz donnant dans un conduit d'évacuation des gaz vers une sortie d'échappement des gaz hors du système de pompage. Le système de pompage comprend en outre - un clapet anti-retour positionné entre le refoulement de sortie des gaz et la sortie d'échappement des gaz, et - une pompe à vide auxiliaire raccordée en parallèle du clapet anti-retour.
La pompe à vide auxiliaire peut être de différents types, notamment une autre pompe à ergots, une pompe sèche de type à vis, une pompe de type Roots multi-étagé, une pompe à membrane, une pompe sèche à palettes, une pompe à palettes lubrifiées ou également un éjecteur à gaz.
L'invention a également pour objet un procédé de pompage au moyen d'un système de pompage tel que défini précédemment. Ce procédé
comporte des étapes dans lesquelles :
- la pompe à vide principale est mise en marche afin de pomper les gaz contenus dans l'enceinte à vide et de refouler ces gaz par son refoulement de sortie des gaz ;
- de manière simultanée, la pompe à vide auxiliaire est mise en marche ; et - la pompe à vide auxiliaire continue de pomper tout le temps que la pompe à vide principale pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide et/ou
Ces buts de la présente invention sont atteints à l'aide d'un système de pompage pour générer un vide, comprenant une pompe à vide principale qui est une pompe à ergots ayant une aspiration d'entrée des gaz reliée à une en-ceinte à vide et un refoulement de sortie des gaz donnant dans un conduit d'évacuation des gaz vers une sortie d'échappement des gaz hors du système de pompage. Le système de pompage comprend en outre - un clapet anti-retour positionné entre le refoulement de sortie des gaz et la sortie d'échappement des gaz, et - une pompe à vide auxiliaire raccordée en parallèle du clapet anti-retour.
La pompe à vide auxiliaire peut être de différents types, notamment une autre pompe à ergots, une pompe sèche de type à vis, une pompe de type Roots multi-étagé, une pompe à membrane, une pompe sèche à palettes, une pompe à palettes lubrifiées ou également un éjecteur à gaz.
L'invention a également pour objet un procédé de pompage au moyen d'un système de pompage tel que défini précédemment. Ce procédé
comporte des étapes dans lesquelles :
- la pompe à vide principale est mise en marche afin de pomper les gaz contenus dans l'enceinte à vide et de refouler ces gaz par son refoulement de sortie des gaz ;
- de manière simultanée, la pompe à vide auxiliaire est mise en marche ; et - la pompe à vide auxiliaire continue de pomper tout le temps que la pompe à vide principale pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide et/ou
4 tout le temps que la pompe à vide principale maintient une pression définie dans l'enceinte à vide.
Dans le procédé selon l'invention, on fait fonctionner la pompe auxi-liaire en continu tout le temps que la pompe à vide principale à ergots vide l'en-ceinte à vide, mais aussi tout le temps que la pompe à vide principale à
ergots maintient une pression définie (p.ex. le vide final) dans l'enceinte en évacuant les gaz par son refoulement.
Grâce au procédé selon l'invention, le couplage de la pompe à vide principale à ergots et de la pompe auxiliaire peut se faire sans nécessiter de mesures ni d'appareils spécifiques (p.ex. de capteurs de pression, de tempéra-ture, de courant, etc.), ni d'asservissements, ni de gestion de données et sans calcul. Par conséquent, le système de pompage adapté pour la mise en oeuvre de du procédé de pompage selon la présente invention peut ne comprendre qu'un nombre minimal de composants, présenter une grande simplicité et coû-ter nettement moins cher, par rapport aux systèmes existants.
Grâce au procédé selon l'invention, la pompe à vide principale à er-gots peut fonctionner à une seule vitesse constante, celle du réseau électrique, ou bien tourner à des vitesses variables suivant son propre mode de fonction-nement. Par conséquent, la complexité et le coût du système de pompage adapté pour la mise en oeuvre du procédé de pompage selon la présente inven-tion peuvent être réduits davantage.
Par sa nature, la pompe auxiliaire intégrée dans le système de pom-page peut toujours fonctionner suivant le procédé de pompage selon l'invention sans subir des dommages mécaniques. Son dimensionnement est conditionné
par une consommation énergétique minimale pour le fonctionnement du dispo-sitif. Son débit nominal est choisi en fonction du volume du conduit d'évacuation entre la pompe à vide principale à ergots et le clapet anti-retour. Ce débit peut être avantageusement de 1/500 à 1/20 du débit nominal de la pompe à vide principale à ergots, mais peut aussi être inférieur ou supérieur à ces valeurs, notamment de 1/500 à 1/10 ou bien de 1/500 à 1/5u débit nominal de la pompe à vide principale.
Le clapet anti-retour, placé dans le conduit en aval de la pompe à
vide principale à ergots peut par exemple être un élément standard disponible dans le commerce mais il est également imaginable de concevoir un élément dédié à l'application spécifique. Il est dimensionné suivant le débit nominal de la
Dans le procédé selon l'invention, on fait fonctionner la pompe auxi-liaire en continu tout le temps que la pompe à vide principale à ergots vide l'en-ceinte à vide, mais aussi tout le temps que la pompe à vide principale à
ergots maintient une pression définie (p.ex. le vide final) dans l'enceinte en évacuant les gaz par son refoulement.
Grâce au procédé selon l'invention, le couplage de la pompe à vide principale à ergots et de la pompe auxiliaire peut se faire sans nécessiter de mesures ni d'appareils spécifiques (p.ex. de capteurs de pression, de tempéra-ture, de courant, etc.), ni d'asservissements, ni de gestion de données et sans calcul. Par conséquent, le système de pompage adapté pour la mise en oeuvre de du procédé de pompage selon la présente invention peut ne comprendre qu'un nombre minimal de composants, présenter une grande simplicité et coû-ter nettement moins cher, par rapport aux systèmes existants.
Grâce au procédé selon l'invention, la pompe à vide principale à er-gots peut fonctionner à une seule vitesse constante, celle du réseau électrique, ou bien tourner à des vitesses variables suivant son propre mode de fonction-nement. Par conséquent, la complexité et le coût du système de pompage adapté pour la mise en oeuvre du procédé de pompage selon la présente inven-tion peuvent être réduits davantage.
Par sa nature, la pompe auxiliaire intégrée dans le système de pom-page peut toujours fonctionner suivant le procédé de pompage selon l'invention sans subir des dommages mécaniques. Son dimensionnement est conditionné
par une consommation énergétique minimale pour le fonctionnement du dispo-sitif. Son débit nominal est choisi en fonction du volume du conduit d'évacuation entre la pompe à vide principale à ergots et le clapet anti-retour. Ce débit peut être avantageusement de 1/500 à 1/20 du débit nominal de la pompe à vide principale à ergots, mais peut aussi être inférieur ou supérieur à ces valeurs, notamment de 1/500 à 1/10 ou bien de 1/500 à 1/5u débit nominal de la pompe à vide principale.
Le clapet anti-retour, placé dans le conduit en aval de la pompe à
vide principale à ergots peut par exemple être un élément standard disponible dans le commerce mais il est également imaginable de concevoir un élément dédié à l'application spécifique. Il est dimensionné suivant le débit nominal de la
5 pompe à vide principale à ergots. En particulier, il est prévu que le clapet anti-retour se ferme quand la pression à l'aspiration de la pompe à vide principale à
ergots se situe entre 500 mbar absolu et le vide final (p.ex. 100 mbar).
Selon encore une autre variante, la pompe auxiliaire peut être réali-sée en matières et/ou avec des revêtements à résistance chimique élevée aux substances et gaz communément utilisés dans l'industrie des semi-conduc-teurs.
La pompe auxiliaire est de préférence de petite taille.
De préférence, suivant le procédé de pompage employant le sys-tème de pompage selon l'invention, la pompe à vide auxiliaire pompe toujours dans le volume entre le refoulement de sortie des gaz de la pompe à vide prin-cipale à ergots et le clapet anti-retour.
Selon encore une autre variante du procédé de la présente invention, pour répondre à des exigences spécifiques, la mise en route de la pompe à
vide auxiliaire est pilotée de manière tout ou rien . Le pilotage consiste donc à mesurer un ou plusieurs paramètres et suivant certaines règles mettre en route la pompe à vide auxiliaire ou l'arrêter. Les paramètres, fournis par des capteurs adéquats, sont p. ex. le courant du moteur de la pompe à vide princi-pale à ergots, la température ou la pression des gaz à son refoulement, c'est-à-dire dans le volume en amont du clapet anti-retour dans le conduit d'évacua-tion, ou une combinaison de ces paramètres.
Le dimensionnement de la pompe à vide auxiliaire vise une consom-mation d'énergie minimale de son moteur. Son débit nominal est choisi en fonc-tion du débit de la pompe à vide principale à ergots, mais aussi en prenant en compte le volume que le conduit d'évacuation des gaz délimite entre la pompe à vide principale et le clapet anti-retour. Ce débit peut être de 1/500 à 1/20 du
ergots se situe entre 500 mbar absolu et le vide final (p.ex. 100 mbar).
Selon encore une autre variante, la pompe auxiliaire peut être réali-sée en matières et/ou avec des revêtements à résistance chimique élevée aux substances et gaz communément utilisés dans l'industrie des semi-conduc-teurs.
La pompe auxiliaire est de préférence de petite taille.
De préférence, suivant le procédé de pompage employant le sys-tème de pompage selon l'invention, la pompe à vide auxiliaire pompe toujours dans le volume entre le refoulement de sortie des gaz de la pompe à vide prin-cipale à ergots et le clapet anti-retour.
Selon encore une autre variante du procédé de la présente invention, pour répondre à des exigences spécifiques, la mise en route de la pompe à
vide auxiliaire est pilotée de manière tout ou rien . Le pilotage consiste donc à mesurer un ou plusieurs paramètres et suivant certaines règles mettre en route la pompe à vide auxiliaire ou l'arrêter. Les paramètres, fournis par des capteurs adéquats, sont p. ex. le courant du moteur de la pompe à vide princi-pale à ergots, la température ou la pression des gaz à son refoulement, c'est-à-dire dans le volume en amont du clapet anti-retour dans le conduit d'évacua-tion, ou une combinaison de ces paramètres.
Le dimensionnement de la pompe à vide auxiliaire vise une consom-mation d'énergie minimale de son moteur. Son débit nominal est choisi en fonc-tion du débit de la pompe à vide principale à ergots, mais aussi en prenant en compte le volume que le conduit d'évacuation des gaz délimite entre la pompe à vide principale et le clapet anti-retour. Ce débit peut être de 1/500 à 1/20 du
6 débit nominal de la pompe à vide principale à ergots, mais peut aussi être infé-rieur ou supérieur à ces valeurs.
Au départ d'un cycle de vidage de l'enceinte, la pression y est éle-vée, par exemple égale à la pression atmosphérique. Vu la compression dans la pompe à vide principale à ergots, la pression des gaz refoulés à sa sortie est plus haute que la pression atmosphérique (si les gaz à la sortie de la pompe principale sont refoulés directement à l'atmosphère) ou plus haute que la pres-sion 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 la pompe à vide auxiliaire est très faiblement ressentie, puisque la pression à son aspiration est presque égale à celle à son refoulement. En revanche, quand le clapet anti-re-tour se ferme à une certaine pression (parce que la pression dans l'enceinte a baissé entretemps), l'action de la pompe à vide auxiliaire provoque une réduc-tion progressive de la différence de pression entre l'enceinte à vide et le conduit d'évacuation en amont du clapet.
La pression à la sortie de la pompe à vide principale à ergots devient celle à l'entrée de la pompe à vide auxiliaire, celle de sa sortie étant toujours la pression dans le conduit après le clapet anti-retour. Plus la pompe à vide auxi-liaire pompe, plus la pression à la sortie de la pompe à vide principale à
ergots, 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 princi-pale à ergots baisse. Cette faible différence réduit les fuites internes dans la pompe à vide principale à ergots et engendre une baisse de la pression dans l'enceinte, ce qui améliore le vide final.
De plus, la pompe à vide principale à ergots 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 méca-nique cherche à réduire le volume entre le refoulement de sortie des gaz de la
Au départ d'un cycle de vidage de l'enceinte, la pression y est éle-vée, par exemple égale à la pression atmosphérique. Vu la compression dans la pompe à vide principale à ergots, la pression des gaz refoulés à sa sortie est plus haute que la pression atmosphérique (si les gaz à la sortie de la pompe principale sont refoulés directement à l'atmosphère) ou plus haute que la pres-sion 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 la pompe à vide auxiliaire est très faiblement ressentie, puisque la pression à son aspiration est presque égale à celle à son refoulement. En revanche, quand le clapet anti-re-tour se ferme à une certaine pression (parce que la pression dans l'enceinte a baissé entretemps), l'action de la pompe à vide auxiliaire provoque une réduc-tion progressive de la différence de pression entre l'enceinte à vide et le conduit d'évacuation en amont du clapet.
La pression à la sortie de la pompe à vide principale à ergots devient celle à l'entrée de la pompe à vide auxiliaire, celle de sa sortie étant toujours la pression dans le conduit après le clapet anti-retour. Plus la pompe à vide auxi-liaire pompe, plus la pression à la sortie de la pompe à vide principale à
ergots, 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 princi-pale à ergots baisse. Cette faible différence réduit les fuites internes dans la pompe à vide principale à ergots et engendre une baisse de la pression dans l'enceinte, ce qui améliore le vide final.
De plus, la pompe à vide principale à ergots 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 méca-nique cherche à réduire le volume entre le refoulement de sortie des gaz de la
7 pompe à vide principale à ergots et le clapet anti-retour dans le but de pouvoir y faire baisser la pression plus vite.
Brève description des dessins Les particularités et les avantages de la présente invention apparaî-tront 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 pom-page adapté pour la réalisation d'un procédé de pompage selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; et - la figure 2 représente de manière schématique un système de pom-page adapté pour la réalisation d'un procédé de pompage selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
Description détaillée des modes de réalisation de l'invention La figure 1 représente un système de pompage SP pour générer un vide, qui est adapté pour la mise en oeuvre d'un procédé de pompage selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
Ce système de pompage SP comporte une enceinte 1, laquelle est reliée à l'aspiration 2 d'une pompe à vide principale constituée par une pompe à
ergots 3. Le refoulement de sortie des gaz de la pompe à vide principale à er-gots 3 est relié à un conduit d'évacuation 5. Un clapet anti-retour de refoule-ment 6 est placé dans le conduit d'évacuation 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 le refoulement de sor-tie des gaz de la pompe à vide principale à ergots 3 et lui-même.
Brève description des dessins Les particularités et les avantages de la présente invention apparaî-tront 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 pom-page adapté pour la réalisation d'un procédé de pompage selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; et - la figure 2 représente de manière schématique un système de pom-page adapté pour la réalisation d'un procédé de pompage selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
Description détaillée des modes de réalisation de l'invention La figure 1 représente un système de pompage SP pour générer un vide, qui est adapté pour la mise en oeuvre d'un procédé de pompage selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
Ce système de pompage SP comporte une enceinte 1, laquelle est reliée à l'aspiration 2 d'une pompe à vide principale constituée par une pompe à
ergots 3. Le refoulement de sortie des gaz de la pompe à vide principale à er-gots 3 est relié à un conduit d'évacuation 5. Un clapet anti-retour de refoule-ment 6 est placé dans le conduit d'évacuation 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 le refoulement de sor-tie des gaz de la pompe à vide principale à ergots 3 et lui-même.
8 Le système de pompage SP comporte aussi la pompe à vide auxi-liaire 7, branchée en parallèle au clapet anti-retour 6. L'aspiration de la pompe à
vide auxiliaire est reliée au volume 4 du conduit d'évacuation 5 et son refoule-ment est relié au conduit 8.
Dès la mise en route de la pompe à vide principale à ergots 3, la pompe à vide auxiliaire 7 est mise en route elle-aussi. La pompe à vide princi-pale à ergots 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 d'évacuation 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 la pompe à vide auxiliaire 7 fait baisser progressivement la pression dans le volume 4 jusqu'à la valeur de sa pression limite. En parallèle, la puissance con-sommée par la pompe à vide principale à ergots 3 baisse progressivement.
Cela se produit en un court laps de temps, par exemple pour un certain cycle en 5 à 10 secondes en fonction du rapport entre le volume 4 et le débit nominal de la pompe à vide auxiliaire 7, mais peut durer aussi plus longtemps.
Avec un ajustement judicieux du débit de la pompe à vide auxiliaire 7 et de la pression de fermeture du clapet anti-retour 6 en fonction du débit de la pompe à vide principale à ergots 3 et du volume de l'enceinte 1, il est en outre possible de réduire le temps avant la fermeture du clapet anti-retour 6 par rap-port à la durée du cycle de vidage et donc réduire la quantité d'énérgie consom-mée pendant ce temps de fonctionnement de pompe auxiliaire 7, avec l'avan-tage de la simplicité et de la fiabilité du système.
Selon les différentes possibilités de combinaison, la pompe à vide auxiliaire 7 peut être une autre pompe à ergots, une pompe sèche de type à
vis, une pompe Roots multi-étagée, une pompe à membrane, une pompe sèche à
palettes, une pompe à palettes lubrifiée ou même un éjecteur. Dans ce dernier cas, l'éjecteur peut être soit un éjecteur simple dans le sens que le débit de son gaz propulseur vient d'un réseau de distribution sur le site industriel, soit muni d'un compresseur qui fournit à l'éjecteur le débit de gaz propulseur à la pression nécessaire pour son fonctionnement. Plus spécifiquement, ce com-presseur peut être entraîné par la pompe principale ou, alternativement ou en
vide auxiliaire est reliée au volume 4 du conduit d'évacuation 5 et son refoule-ment est relié au conduit 8.
Dès la mise en route de la pompe à vide principale à ergots 3, la pompe à vide auxiliaire 7 est mise en route elle-aussi. La pompe à vide princi-pale à ergots 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 d'évacuation 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 la pompe à vide auxiliaire 7 fait baisser progressivement la pression dans le volume 4 jusqu'à la valeur de sa pression limite. En parallèle, la puissance con-sommée par la pompe à vide principale à ergots 3 baisse progressivement.
Cela se produit en un court laps de temps, par exemple pour un certain cycle en 5 à 10 secondes en fonction du rapport entre le volume 4 et le débit nominal de la pompe à vide auxiliaire 7, mais peut durer aussi plus longtemps.
Avec un ajustement judicieux du débit de la pompe à vide auxiliaire 7 et de la pression de fermeture du clapet anti-retour 6 en fonction du débit de la pompe à vide principale à ergots 3 et du volume de l'enceinte 1, il est en outre possible de réduire le temps avant la fermeture du clapet anti-retour 6 par rap-port à la durée du cycle de vidage et donc réduire la quantité d'énérgie consom-mée pendant ce temps de fonctionnement de pompe auxiliaire 7, avec l'avan-tage de la simplicité et de la fiabilité du système.
Selon les différentes possibilités de combinaison, la pompe à vide auxiliaire 7 peut être une autre pompe à ergots, une pompe sèche de type à
vis, une pompe Roots multi-étagée, une pompe à membrane, une pompe sèche à
palettes, une pompe à palettes lubrifiée ou même un éjecteur. Dans ce dernier cas, l'éjecteur peut être soit un éjecteur simple dans le sens que le débit de son gaz propulseur vient d'un réseau de distribution sur le site industriel, soit muni d'un compresseur qui fournit à l'éjecteur le débit de gaz propulseur à la pression nécessaire pour son fonctionnement. Plus spécifiquement, ce com-presseur peut être entraîné par la pompe principale ou, alternativement ou en
9 addition, de manière autonome, indépendante de la pompe principale. Ce com-presseur 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 indépendant d'une source de gaz comprimé, ce qui peut répondre à certains environnements industriels.
La figure 2 représente un système de pompage SPP adapté pour la mise en oeuvre d'un procédé de pompage selon un deuxième mode de réalisa-tion de la présente invention.
Par rapport au système montré à la figure 1, le système représenté à
la figure 2 représente le système de pompage piloté SPP, comprenant en outre des capteurs adéquats 11, 12, 13 qui contrôlent soit le courant du moteur (cap-teur 11) de la pompe à vide principale à ergots 3, soit la pression (capteur 13) des gaz dans le volume du conduit de sortie de la pompe à vide principale à er-gots, limité par le clapet anti-retour 6, soit la température (capteur 12) des gaz dans le volume du conduit à sortie de la pompe à vide principale à ergots, limité
par le clapet anti-retour 6, soit une combinaison de ces paramètres. En effet, quand la pompe à vide principale à ergots 3 commence à pomper les gaz de l'enceinte à vide 1 les paramètres tels le courant de son moteur, la température et la pression des gaz dans le volume du conduit de sortie 4 commencent à se modifier et atteignent des valeurs de seuil détectées par les capteurs. Après une temporisation cela provoque la mise en marche de la pompe à vide auxi-liaire 7. Quand ces paramètres repassent dans des plages initiales (hors con-signes) avec une temporisation la pompe à vide auxiliaire est arrêtée.
Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention de la figure 2, la pompe à vide auxiliaire peut aussi être de type à ergots, de type sèche à vis, Roots multi-étagé, à membrane, sèche à palettes, à palettes lubrifiées ou un éjecteur (sans ou avec compresseur fournissant son gaz propulseur), comme dans le premier mode de réalisation de l'invention de la figure 1.
Bien que divers modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'exposer de manière exhaustive tous les modes de réalisation possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente in-vention. Toutes ces modifications font partie des connaissances communes d'un homme du métier dans le domaine de la technologie du vide.
La figure 2 représente un système de pompage SPP adapté pour la mise en oeuvre d'un procédé de pompage selon un deuxième mode de réalisa-tion de la présente invention.
Par rapport au système montré à la figure 1, le système représenté à
la figure 2 représente le système de pompage piloté SPP, comprenant en outre des capteurs adéquats 11, 12, 13 qui contrôlent soit le courant du moteur (cap-teur 11) de la pompe à vide principale à ergots 3, soit la pression (capteur 13) des gaz dans le volume du conduit de sortie de la pompe à vide principale à er-gots, limité par le clapet anti-retour 6, soit la température (capteur 12) des gaz dans le volume du conduit à sortie de la pompe à vide principale à ergots, limité
par le clapet anti-retour 6, soit une combinaison de ces paramètres. En effet, quand la pompe à vide principale à ergots 3 commence à pomper les gaz de l'enceinte à vide 1 les paramètres tels le courant de son moteur, la température et la pression des gaz dans le volume du conduit de sortie 4 commencent à se modifier et atteignent des valeurs de seuil détectées par les capteurs. Après une temporisation cela provoque la mise en marche de la pompe à vide auxi-liaire 7. Quand ces paramètres repassent dans des plages initiales (hors con-signes) avec une temporisation la pompe à vide auxiliaire est arrêtée.
Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention de la figure 2, la pompe à vide auxiliaire peut aussi être de type à ergots, de type sèche à vis, Roots multi-étagé, à membrane, sèche à palettes, à palettes lubrifiées ou un éjecteur (sans ou avec compresseur fournissant son gaz propulseur), comme dans le premier mode de réalisation de l'invention de la figure 1.
Bien que divers modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'exposer de manière exhaustive tous les modes de réalisation possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente in-vention. Toutes ces modifications font partie des connaissances communes d'un homme du métier dans le domaine de la technologie du vide.
Claims (27)
1. Système de pompage pour générer un vide (SP), comprenant une pompe à vide principale qui est une pompe à ergots (3) ayant une aspiration d'entrée des gaz (2) reliée à une enceinte à vide (1) et un refoulement de sortie des gaz (4) donnant dans un conduit (5) d'évacuation des gaz vers une sortie d'échappement des gaz (8) hors du système de pompage, le système de pompage étant caractérisé en ce qu'il comprend - un clapet anti-retour (6) positionné entre le refoulement de sortie des gaz (4) et la sortie d'échappement des gaz (8), et - une pompe à vide auxiliaire (7) raccordée en parallèle du clapet anti-retour.
2. Système de pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est choisie parmi une pompe sèche à vis, une pompe à ergots, une pompe Roots multi-étagée, une pompe à membrane, une pompe sèche à palettes, une pompe à palettes lubrifiée et un éjecteur à gaz.
3. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est une pompe sèche à vis.
4. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est une pompe à
er-gots.
er-gots.
5. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est une pompe Roots multi-étagée.
6. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est une pompe à
membrane.
membrane.
7. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est une pompe sèche à palettes.
8. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est une pompe à
pa-lettes lubrifiée.
pa-lettes lubrifiée.
9. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est un éjecteur.
10. Système de pompage selon la revendication 9, caractérisée en ce que le fluide moteur de l'éjecteur (7) est de l'air comprimé et/ou de l'azote.
11. Système de pompage selon la revendication 9 ou 10, caractéri-sée en ce que le débit de gaz à la pression nécessaire pour le fonctionnement de l'éjecteur (7) est fourni par un compresseur.
12. Système de pompage selon la revendication 11, caractérisée en ce que le compresseur est entraîné par la pompe principale (3).
13. Système de pompage selon la revendication 11, caractérisée en ce que le compresseur est entraîné de manière autonome, indépendante de la pompe principale.
14. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est agencée pour pouvoir pomper tout le temps que la pompe à vide principale (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à
vide principale (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
vide principale (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
15. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) comporte un refoulement qui est raccordé en aval du clapet anti-retour (6), au conduit d'éva-cuation des gaz (5).
16. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débit nominal de la pompe à vide auxi-liaire (7) est choisi en fonction du volume que le conduit d'évacuation des gaz (5) délimite entre la pompe à vide principale (3) et le clapet anti-retour (6).
17. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débit nominal de la pompe à vide auxi-liaire (7) est de 1/500 à 1/5 du débit nominal de la pompe à vide principale (3).
18. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pompe à vide auxiliaire (7) est mono-étagée ou multi-étagée.
19. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (6) est configuré
pour se fermer quand la pression à l'aspiration de la pompe à vide principale (3) est inférieure à 500 mbar absolu.
pour se fermer quand la pression à l'aspiration de la pompe à vide principale (3) est inférieure à 500 mbar absolu.
20. Système de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pompe à vide auxiliaire (7) est fabriquée en matières à résistance chimique élevée aux substances et gaz communément utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs.
21. Procédé de pompage au moyen d'un système de pompage (SP) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que - la pompe à vide principale (3) est mise en marche afin de pomper les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et de refouler ces gaz par son refou-lement de sortie des gaz (4) ;
- de manière simultanée, la pompe à vide auxiliaire (7) est mise en marche ; et - la pompe à vide auxiliaire (7) continue de pomper tout le temps que la pompe à vide principale (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à vide principale (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
- de manière simultanée, la pompe à vide auxiliaire (7) est mise en marche ; et - la pompe à vide auxiliaire (7) continue de pomper tout le temps que la pompe à vide principale (3) pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide (1) et/ou tout le temps que la pompe à vide principale (3) maintient une pression définie dans l'enceinte à vide (1).
22. Procédé de pompage selon la revendication 16, caractérisée en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) pompe un débit de l'ordre de 1/500 à
du débit nominal de la pompe à vide principale (3).
du débit nominal de la pompe à vide principale (3).
23. Procédé de pompage selon l'une quelconque des revendications 16 et 17, caractérisée en ce que le clapet anti-retour (6) se ferme quand la pression à l'aspiration de la pompe à vide principale (3) est inférieure à 500 mbar absolu.
24. Procédé de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe à vide auxiliaire (7) est un éjecteur.
25. Procédé de pompage selon la revendication 24 caractérisée en ce que le débit de gaz à la pression nécessaire pour le fonctionnement de l'éjecteur (7) est fourni par un compresseur.
26. Procédé de pompage selon la revendication 25, caractérisée en ce que le compresseur est entraîné par la pompe principale (3).
27. Procédé de pompage selon la revendication 25, caractérisée en ce que le compresseur est entraîné de manière autonome, indépendante de la pompe principale.
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