EP0415315A1 - Pompe à vide primaire - Google Patents

Abstract

Pompe à vide primaire, comportant un stator et un rotor tournant dans le stator en conservant un jeu de fuite prédéterminé par rapport à celui-ci, caractérisé en ce que le rotor (21, 25) et le stator (22, 26) étant tronconiques ou hémisphériques, le jeu (24) est variable pendant le pompage grâce à un déplacement relatif axial du rotor par rapport au stator et que ce déplacement est obtenu par un moyen de commande.

Description

• La présente invention concerne une pompe à vide primaire, comportant un stator et au moins un rotor tournant dans le stator en conservant un jeu de fuite prédéterminé par rapport à celui-ci.
• Des pompes à vide primaire, seules ou en série, sont capables de créer de pressions totales d'environ 10⁻³ à 10⁻⁴ mbar en refoulant contre la pression atmosphérique. Les molécules d'oxygène et d'azote sont entraînées dans une telle pompe en régime visqueux et/ou turbulent. La caractéristique débit/volumique S/pression P d'une telle pompe, est essentiellement fonction du jeu j existant entre le rotor et le stator. Cette fonction est représentée sur la figure 1 ci-jointe, en prenant la pression p en mbar comme abscisse et le débit S en m³/h en ordonnée. Chacune des cinq courbes représentées en traits pleins correspond à un jeu donné, le jeu augmentant d'une courbe à l'autre en direction de la flèche j.
• Au cours du pompage d'un volume important, vis-à-vis du débit volumique de la pompe, la température du ou des rotors croît beaucoup plus rapidement que la température du stator. Afin d'éviter un grippage éventuel, le constructeur est conduit à imposer le jeu stator-rotor le plus grand, correspondant au maximum de la dilatation différentielle. Ce grand jeu correspond à une caractéristique moyenne débit volumique/pression, qui, au surplus, évolue avec les températures respectives du rotor et du stator.
• Par ailleurs, les gaz tels que l'hydrogène, le propane, le pentane, etc, ont des viscosités absolues 10 fois plus faibles que l'air. Les fuites massiques internes sont donc beaucoup plus grandes qu'avec de l'air, et par conséquent, la caractéristique débit volumique/pression, à jeu constant, est nettement plus faible qu'avec l'air. Il est donc intéressant de pouvoir adapter le jeu en fonction de la viscosité du gaz pur ou du mélange pompé.
• De ce fait, il est impossible de construire des pompes ayant un faible jeu et donc d'excellentes caractéristiques, c'est-à-dire
  - à la pression atmosphérique, un débit élevé et une dérivée dS/dp très faible,
  - au débit nul, une pression basse et une dérivée dS/dp aussi grande que possible.
• En outre, dans certaines applications (fabrication de semiconducteurs, mais aussi en spectrométrie de masse, en détection de fuites par gaz traceur hélium ou néon, en simulation spatiale, etc ...) on désire commander le débit de la pompe indépendamment de la pression. Or, pour ce faire, l'homme de l'art a deux possibilités à sa disposition, à savoir la mise en série avec la pompe d'une conductance variable, ou la réduction de la vitesse de rotation de la pompe.
• Le but de l'invention est de concevoir une pompe qui permet d'atteindre un jeu très faible et une modification rapide de la caractéristique, même en cours de pompage, afin de pouvoir optimiser la variation de pression en fonction du temps dans une enceinte à laquelle la pompe est associée.
• Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le jeu entre stator et rotor est rendu variable pendant le pompage.
• L'invention a ainsi pour objet une pompe à vide primaire comportant un stator et un rotor tournant dans le stator en conservant un jeu de fuite prédéterminé par rapport à celui-ci, caractérisé en ce que le rotor (21, 25) et le stator (22, 26) étant tronconiques ou hémisphériques, le jeu (24) est variable pendant le pompage grâce à un déplacement relatif axial du rotor par rapport au stator et que ce déplacement est obtenu par un moyen de commande.
• L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide de quelques exemples de réalisation et des dessins.
• La figure 1 représente la fonction débit volumique/pression pour de pompes à jeux différents.
• La figure 2 montre schématiquement une pompe à rotor tronconique selon l'invention dont le jeu est modifié par déplacement de ce rotor ou du stator.
• La figure 3 montre une pompe similaire à la précédente, dont le rotor est hémisphérique.
• En se référant à la figure 2, on voit une pompe dont le rotor 21 et le stator 22 ont chacun une forme tronconique et symétrique autour de l'axe 23 de rotation. On peut modifier le jeu 24 entre rotor et stator en déplaçant le rotor axialement dans le stator, ou inversement, par une action qui peut être purement mécanique. Il a été indiqué en pointillés sur cette figure une autre position relative du rotor conduisant à un jeu 24′ plus réduit.
• Le déplacement du rotor dans le stator peut être obtenu par tout moyen d'action convenable, tel que des électro-aimants, des pressions d'un fluide, un électromoteur ou un système de commande purement mécanique.
  Ce principe n'est pas limité à une forme tronconique, mais s'applique aussi à d'autres formes, telles que celles représentées sur la figure 3. Il s'agit ici d'une forme hémisphérique, le rotor tournant dans le stator 26 autour de son axe 27 de symétrie. On voit par cet exemple qu'il n'est pas absolument nécessaire de réduire uniformément le jeu en question, et qu'il suffit d'agir sur ce jeu dans des zones où les fuites de gaz sont particulièrement importantes.

Claims (1)

1. Pompe à vide primaire, comportant un stator et un rotor tournant dans le stator en conservant un jeu de fuite prédéterminé par rapport à celui-ci, caractérisé en ce que le rotor (21, 25) et le stator (22, 26) étant tronconiques ou hémisphériques, le jeu (24) est variable pendant le pompage grâce à un déplacement relatif axial du rotor par rapport au stator et que ce déplacement est obtenu par un moyen de commande.

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