FR2709333A1 - Procédé de régénération, pompe cryogénique et module de commande d'une telle pompe. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne la régénération partielle d'une pompe cryogénique. Elle se rapporte à un procédé de régénération d'une pompe ayant au moins un premier et un second étage (52, 56). Le procédé comprend le chauffage du second étage (56) de la pompe cryogénique, et le fonctionnement cyclique entre l'application d'un gaz tiède de purge à la pompe cryogénique et l'ouverture d'une soupape de vide grossier de la pompe cryogénique jusqu'à ce que celle-ci soit suffisamment débarrassée des gaz condensés et adsorbés sur le second étage (56). Application aux installations sous vide poussé.

Description

La présente invention concerne une pompe cryogé-

nique, un organe électronique de commande d'une telle

pompe, ainsi que des procédés de régénération et de com-

mande d'une telle pompe.

Les pompes cryogéniques à vide ou "cryopompes", actuellement disponibles, ont en général un même principe

de réalisation. Un ensemble à basse température, fonction-

nant habituellement entre 4 et 25 K, constitue la surface primaire de pompage. Cette surface est entourée d'un blindage contre le rayonnement à température plus élevée et qui fonctionne habituellement dans la plage de températures comprise entre 60 et 130 K et qui assure un blindage contre le rayonnement de l'ensemble à plus basse température. Le blindage comporte en général un boîtier qui est fermé mis à part un ensemble frontal placé entre la surface primaire de

pompage et une chambre de travail qui doit être évacuée.

Pendant le fonctionnement, des gaz à température

élevée d'ébullition, tels que la vapeur d'eau, se con-

densent dans l'ensemble frontal. Les gaz à plus faible température d'ébullition circulent dans cet ensemble et

pénètrent dans le volume interne du blindage, et se con-

densent sur l'ensemble à plus basse température. Une surface revêtue d'un adsorbant, par exemple du charbon actif ou un tamis moléculaire travaillant à la température de l'ensemble relativement froid ou audessous, peut aussi être disposée dans ce volume afin qu'elle retire les gaz à

très faible température d'ébullition, par exemple l'hydro-

gène. Lorsque les gaz sont ainsi condensés et/ou adsorbés sur les surfaces de pompage, il ne reste que le vide dans

la chambre de travail.

-- Dans les installations refroidies par des refroidis-

seurs à cycle fermé, le refroidisseur est habituellement un réfrigérateur à deux étages ayant un doigt froid qui

pénètre par l'arrière ou le côté du blindage. Un réfrigé-

rant formé d'hélium à haute pression est en général trans-

mis au refroidisseur cryogénique par l'intermédiaire de canalisations à haute pression provenant d'un ensemble compresseur. L'énergie électrique destinée à un moteur d'entrainement d'un piston mobile incorporé au refroidis- seur est aussi habituellement transmise par l'intermédiaire du compresseur.5 L'extrémité froide du second étage le plus froid du refroidisseur cryogénique se trouve à l'extrémité du doigt froid. La surface primaire de pompage, ou panneau cryogé- nique, est raccordée à un radiateur à l'extrémité la plus froide du second étage du doigt froid. Ce panneau cryogé-10 nique peut être une simple plaque ou cuvette métalliques ou un ensemble de déflecteurs métalliques disposés autour du radiateur du second étage et raccordés à celui-ci. Ce

panneau cryogénique du second étage supporte aussi l'adsor-

bant à basse température.

Le blindage contre le rayonnement est raccordé à un radiateur ou un poste de chauffage à l'extrémité la plus froide du premier étage du réfrigérateur. Le blindage entoure le panneau cryogénique du second étage de manière

qu'il le protège contre les rayonnements thermiques.

L'ensemble frontal est refroidi par le radiateur du premier étage par l'intermédiaire du blindage latéral ou, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique

n 4 356 810, par l'intermédiaire de montants thermiques.

Après quelques jours ou semaines d'utilisation, les gaz qui se sont condensés sur le panneau cryogénique et, en particulier, ceux qui sont adsorbés, commencent à saturer la pompe cryogénique. Une procédure de régénération doit

alors être suivie pour le réchauffement de la pompe cryogé-

nique et ainsi le dégagement des gaz et l'extraction de ceux-ci de l'installation. Lorsque les gaz s'évaporent, la pression augmente dans la pompe, et les gaz sont évacués par l'intermédiaire d'une soupape de décharge. Au cours de la régénération, la pompe cryogénique est souvent purgée par de l'azote gazeux tiède. Cet azote gazeux accélère le réchauffement des panneaux cryogéniques et permet aussi l'entraînement de l'eau et d'autres vapeurs de la pompe cryogénique. L'azote constitue le gaz habituel de purge car il est relativement inerte et il est disponible sous une forme dépourvue de vapeur d'eau. Il est habituellement fourni en bouteilles reliées par une canalisation de fluide

avec une soupape de purge raccordée à la pompe cryogénique.

Lorsque la pompe cryogénique a été purgée, elle doit subir un pompage grossier destiné à créer un vide autour des surfaces de pompage cryogénique et du doigt froid, réduisant le transfert de chaleur par conduction par les gaz et permettant ainsi au refroidisseur cryogénique de refroidir aux températures normales de fonctionnement. La pompe de création du vide grossier est en général une pompe mécanique raccordée par une canalisation de circulation du fluide à une soupape de pompage grossier montée sur la

pompe cryogénique.

Le processus de régénération prend habituellement quelques heures pendant lesquelles la fabrication ou d'autres opérations pour lesquelles la pompe cryogénique crée un vide, doivent être en attente. Dans la plupart des

installations, seul le second étage nécessite une régénéra-

tion. En conséquence, les processus de régénération par-

tielle ont été utilisés, et, dans ces processus, le second étage est réchauffé afin qu'il dégage les gaz uniquement de cet étage lorsque le réfrigérateur continue à fonctionner en évitant la libération des gaz du premier étage. Il est primordial que le gaz ne soit pas libéré à partir du premier étage car ce gaz pourrait contaminer le second étage réchauffé et ainsi la contamination nécessiterait un

cycle complet de régénération de la pompe cryogénique.

Comme le réfrigérateur continue à fonctionner et comme les

panneaux cryogéniques restent à une température relative-

ment basse, -le temps de refroidissement, après le processus de régénération partielle, est notablement inférieur à

celui de la régénération complète.

La commande du processus de régénération est facili-

tée par des jauges de température couplées aux postes thermiques à doigt froid. Des jauges de pression à thermocouple ont aussi été utilisées avec des pompes cryogéniques. Bien que la régénération puisse être réglée par commande manuelle par tout ou rien du refroidisseur cryogénique et par commande manuelle des soupapes de purge et de vide grossier, un organe séparé de commande de régénération est utilisé dans les installations plus élaborées. Les fils provenant de l'organe de commande sont couplés à chacun des capteurs, au moteur du refroidisseur

cryogénique et aux soupapes qui doivent être commandées.

Une pompe cryogénique ayant un organe électronique intégré de commande est représentée dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique n 4 918 930.

La présente invention concerne un procédé de régéné-

ration d'une pompe cryogénique, et en particulier, de régénération partielle d'une telle pompe, ainsi que le

circuit électronique de commande de ce processus de régéné-

ration. Une pompe cryogénique comporte au moins un premier et un second étage dans une chambre de pompage. Les étages sont refroidis par un réfrigérateur cryogénique, et un adsorbant est disposé sur le second étage plus froid. Ce second étage est chauffé par un élément de chauffage pendant le processus de régénération partielle. Un gaz tiède de purge peut être appliqué à la chambre de la pompe cryogénique par l'intermédiaire d'une soupape de purge. La chambre de la pompe cryogénique subit initialement un pompage par une pompe de vide grossier par l'intermédiaire

d'une soupape de vide grossier.

Dans le procédé préféré de régénération partielle de

la présente invention, le second étage de la pompe cryogé-

nique est chauffé, et un gaz de purge est appliqué à la chambre de la pompe pour que les gaz du second étage soient dégagés. Pour que la pompe ne subisse pas une surchauffe qui pourrait provoquer une libération des gaz du premier étage tout en assurant une régénération complète du second étage, l'installation présente un fonctionnement cyclique entre l'application de bouffées de gaz de purge à la pompe cryogénique et l'ouverture de la soupape de vide grossier de la pompe cryogénique. L'installation présente un fonctionnement cyclique entre la purge et le pompage

grossier jusqu'à ce que la pompe cryogénique soit déter-

minée comme étant suffisamment débarrassée des gaz conden-

sés et adsorbés du second étage. De préférence, le second étage est déterminé comme étant vide par contrôle de la pression de la pompe cryogénique pendant la mise sous vide grossier et par détermination du fait que la pression de la pompe tombe à un niveau prédéterminé tel qu'environ 1000 pm (133,3 Pa) pendant la création du vide grossier. Si la

pompe cryogénique n'atteint pas un tel niveau, l'installa-

tion présente à nouveau un fonctionnement cyclique entre

les opérations de purge et de formation du vide grossier.

Lorsqu'il a été déterminé que la pompe est suffisam-

ment vide dans l'étape précédente, la soupape de vide grossier est maintenue ouverte afin que la pression soit réduite de façon plus importante. Il est préférable que le

chauffage du second étage se poursuive afin que la tempéra-

ture soit maintenue entre 175 et 200 K et que les gaz

éventuels soient retirés de l'adsorbant. Lorsque la pres-

sion est réduite à un niveau prédéterminé, l'élément de chauffage cesse de fonctionner et le vide grossier continue

à être créé.

Lorsque l'installation se refroidit, la soupape de vide grossier est fermée lorsque la pression subit une

réduction supplémentaire à un niveau de pression de base.

Lorsque la pompe cryogénique est suffisamment froide, elle

continue à réduire la pression avec condensation et adsorp-

tion des gaz sur le panneau cryogénique. Cependant, initia-

lement, après la fermeture de la soupape de vide grossier,

le dégazage dans la pompe cryogénique provoque une augmen-

tation de la pression. Dans un autre aspect de la présente invention, lorsque la pompe cryogénique se refroidit, la soupape de vide grossier est cycliquement ouverte et fermée afin que la pression de la pompe soit maintenue à proximité du niveau de pression de base. De préférence, ce niveau de pression de base est compris entre environ 25 et 250 pm (3,33 et 33,3 Pa). Par exemple, la soupape de vide grossier

peut varier cycliquement afin qu'elle maintienne la pres-

sion entre 50 et 60 pm (6,66 et 8,00 Pa), jusqu'à ce que les panneaux cryogéniques réduisent la pression au-dessous de 50 pm (6,66 Pa). 5 Plusieurs pompes cryogéniques peuvent être couplées par des soupapes respectives de vide grossier à une pompe commune de vide grossier. Dans ce cas, pour que toutes les pompes cryogéniques subissent une régénération rapide, elles sont reliées par les soupapes respectives de vide10 grossier en commun à la pompe de vide grossier. Au cours

d'un cycle de régénération, les pompes cryogéniques respec-

tives maintiennent des pressions presque égales alors que

les soupapes respectives de vide grossier sont ouvertes.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront mieux de la description qui va suivre

d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une pompe cryogénique selon l'invention; la figure 2 est une coupe de la pompe cryogénique de la figure 1, le boîtier et le module électronique ayant été retirés; la figure 3 est une vue de dessus de la pompe cryogénique de la figure 1; la figure 4 est un ordinogramme d'une procédure de

régénération partielle programmée dans le module élec-

tronique; et la figure 5 représente un réseau ayant des groupes à pompe cryogénique couplés à des collecteurs de pompes de

vide grossier.

- - -La figure 1 est une représentation d'une pompe cryogénique selon la présente invention. La pompe cryogé-

nique comprend le récipient habituel 20 sous vide ou chambre qui a une bride 22 pour le montage de la pompe sur35 une installation qui doit être évacuée. Selon la présente

invention, la pompe cryogénique comporte un module électro-

nique 24 placé dans un boîtier 26 à une première extrémité du récipient 20. Un panneau 28 de commande est monté de manière articulée sur une première extrémité du boîtier 26. Comme indiqué par les traits mixtes 30, le panneau de commande peut pivoter autour d'une broche 32 afin qu'il5 permette une observation commode. Le support 34 du panneau a des trous supplémentaires 36 à son extrémité opposée afin que le panneau de commande puisse être retourné lorsque la pompe cryogénique doit être montée avec une orientation inverse de celle qui apparaît sur la figure 1. En outre, un pied élastomère 38 est placé à la surface supérieure plate du boîtier électronique 26 pour le support de la pompe

lorsqu'elle est retournée.

Comme l'indique la figure 2, la plus grande partie de la pompe cryogénique est classique. Sur la figure 2, le boîtier 26 est retiré afin qu'un moteur 40 soit exposé, de même qu'un ensemble 42 de transmisson à crosse. La crosse transforme le mouvement de rotation du moteur 40 en un mouvement alternatif pour l'entraînement d'un piston mobile dans le doigt froid 44 à deux étages. A chaque cycle, de l'hélium gazeux introduit sous pression dans le doigt froid par la canalisation 46 se détend et se refroidit ainsi en

maintenant le doigt froid aux températures cryogéniques.

L'hélium ainsi réchauffé par un régénérateur dans le piston

mobile est évacué par la canalisation 48.

Un poste thermique 50 du premier étage est monté à l'extrémité froide du premier étage 52 du réfrigérateur. De même, un poste thermique 54 est monté à l'extrémité froide du second étage 56. Des éléments convenables 58 et 60 formant capteurs de température sont montés à l'arrière des

postes thermiques 50 et 54.

-- La surface primaire de pompage est un ensemble 62 de

panneaux cryogéniques montés sur le radiateur 54.

L'ensemble comprend plusieurs disques tels que décrits dans

le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 555 907. L'adsor-

bant à basse température est monté sur les surfaces proté-

gées de l'ensemble 62 afin qu'il adsorbe les gaz incondensables. Un blindage 64 contre le rayonnement, ayant une forme de cuvette, est monté sur le poste thermique 50 du premier étage. Le second étage du doigt froid passe par une ouverture formée dans ce blindage. Ce blindage 64 entoure l'ensemble à panneau cryogénique primaire vers l'arrière et les côtés afin que le chauffage de l'ensemble à panneau cryogénique primaire par le rayonnement soit réduit au minimum. La température du blindage peut être comprise

entre une valeur aussi faible que 40 K au niveau du radia-

teur 50 et une valeur aussi élevée que 130 K près de

l'ouverture 68 de la chambre évacuée.

Un ensemble frontal 70 à panneaux cryogéniques est utilisé à la fois comme blindage contre le rayonnement de l'ensemble à panneau cryogénique primaire et comme surface

de pompage cryogénique pour les gaz à température d'ébulli-

tion relativement élevée, tels que la vapeur d'eau. Ce panneau comporte un ensemble circulaire de lattes et de chevrons concentriques 72 raccordés par une plaque 74 en forme de rayon. La configuration de ce panneau cryogénique

70 n'est pas obligatoirement limitée à des éléments circu-

laires concentriques, mais elle doit être telle qu'elle forme un blindage contre le rayonnement thermique et un panneau de pompage cryogénique à température relativement

élevée formant un trajet pour les gaz à température relati-

vement faible d'ébullition vers le panneau cryogénique primaire. Comme l'indiquent les figures 1 et 3, une soupape 76 de décharge de pression est raccordée au récipient sous vide 20 par un coude 78. Une soupape 80 de purge, commandée électriquement et montée sur le boitier 20 par un tube vertical 82, est placée de l'autre côté du moteur et du boîtier électronique 26 comme indiqué sur la figure 3. Une soupape 84 de vide grossier, commandée électriquement, est aussi raccordée au boîtier 20 par le tube 82. La soupape 84 est raccordée au tube 82 par un coude 85. Enfin, une jauge 86 de vide à thermocouple est couplée à l'intérieur de la

chambre 20 par le tube 82.

Un ensemble 69 à organe de chauffage représenté sur

la figure 2 est moins classique dans la pompe cryogénique.

Cet ensemble à organe de chauffage comporte un tube qui

coopère de manière hermétique avec les ensembles de chauf-

fage électrique. Ces ensembles de chauffage réchauffent le premier étage par l'intermédiaire d'un organe 71 de montage et un second étage par l'intermédiaire d'un organe 73 de

montage d'organe de chauffage.

Le moteur 40 de réfrigérateur, l'ensemble 69 à organe de chauffage de panneau cryogénique, la soupape 80 de purge et la soupape 84 de vide grossier sont tous commandés par le module électronique. En outre, le module contrôle la température détectée par les capteurs de température 58 et 60 et la pression détectée par la jauge

de pression à thermocouple 86.

Le module électronique est programmé comme indiqué

sur la figure 4 pour le réglage du processus de régénéra-

tion partielle. Initialement, la pompe cryogénique fonc-

tionne normalement à un état 100 alors que la température du second étage est d'environ 12 K. Lorsque la procédure de régénération partielle commence, l'installation ouvre la soupape de purge pour introduire de l'azote gazeux et tiède de purge et met en fonctionnement les organes de chauffage du premier et du second étage. Le réfrigérateur cryogénique continue à fonctionner, mais son effet de refroidissement est compensé partiellement par la chaleur appliquée. La purge est maintenue pendant une période initiale qui est

par exemple de deux minutes.

Le premier étage est réchauffé et maintenu autour de 110 K afin que la collecte des gaz liquéfiés sur lui soit réduite au minimum après que les gaz ont été libérés par le second étage. La température du premier étage reste suffi- samment faible pour éviter le dégagement de la vapeur d'eau. Le point de consigne de la température du second35 étage est réglé à une valeur comprise entre 175 et 200 K.

Le second étage est chauffé au-delà de 175 K et est main-

tenu à cette valeur pendant la formation du vide grossier afin que la contamination de l'adsorbant par des gaz tels que l'azote et l'argon soit réduite au minimum. Le second étage est maintenu à moins de 200 K afin que le temps d'abaissement de température soit raccourci. Un point préféré de consigne de température est égal à 190 K. La première phase du processus de régénération est une boucle 104 dans laquelle l'organe de chauffage du second étage maintient la température de 190 K, mais la quantité totale de chaleur introduite est rendue périodique par pulsation du gaz de purge. Pour que la régénération partielle soit accomplie pendant le temps le plus court possible, le gaz de purge n'est pulsé que le nombre de fois nécessaire au dégagement du gaz de l'adsorbant. Ainsi, après chaque impulsion, un test de remplissage est réalisé avec ouverture de la soupape de vide grossier. Si le test ne donne pas un résultat positif, une impulsion thermique supplémentaire est appliquée pour la suppression du gaz

restant. Grâce à ce procédé, la quantité de chaleur intro-

duite est juste suffisante et le temps est juste suffisant

pour l'extraction de la quantité de gaz absorbée ou con-

densée sur le second étage hors de la pompe cryogénique.

Suivant la quantité de gaz condensé ou adsorbé sur le second étage, l'installation effectue d'un à six cycles

avant de donner un résultat positif au test de remplissage.

Plus précisément, dans la boucle 104, la purge est interrompue en 106. L'installation repose alors pendant s environ afin qu'un chauffage supplémentaire du second étage soit permis par conduction. Ensuite, en 108, la soupape de vide grossier est ouverte pour l'évacuation de la chambre de la pompe cryogénique. Lorsque la soupape de - vide grossier est ouverte, l'installation vérifie en 110 si la pression est tombée à moins de 1000 pm (133,3 Pa) pendant un temps de formation de vide grossier d'environ s. Si les matériaux restent adsorbés ou condensés sur l'ensemble du second étage, les gaz continuent à se dégager du second étage chauffé et empêchent une réduction rapide

de pression lors du pompage grossier.

En outre, même si toutes les matières ont été libérées du second étage, elles peuvent se rassembler sous forme liquide sur le premier étage et même sur le récipient de la pompe cryogénique. La poursuite du chauffage de l'ensemble du second étage n'affecte pas beaucoup l'évapo- ration de ces liquides mais la présence des liquides retarde le pompage grossier. En fait, grâce à l'ouverture de la soupape de vide grossier, la réduction rapide de pression peut provoquer une nouvelle solidification du liquide refroidi, avec augmentation notable du temps qui serait nécessaire pour que la pompe de vide grossier provoque une sublimation ou une évaporation réduisant la pression. Si le liquide ou la matière solide de l'ensemble du second étage reste sur le second étage ou se rassemble quelque part dans la pompe cryogénique, le pompage grossier reste suspendu à un palier de pression. Le niveau de ce palier dépend du fluide utilisé et peut être supérieur d'un

facteur élevé au niveau du test de 1000 pm (133,3 Pa).

Cependant, le niveau de 1000 pm (133,3 Pa) est manifeste-

ment inférieur à un palier qui pourrait être obtenu et peut être atteint en 150 s de vide grossier lorsque la pompe

cryogénique est suffisamment vide.

Lorsque, au pas 110, la pression n'est pas tombée à

1000 pm (133,3 Pa), il est déterminé que la pompe cryogé-

nique n'est pas suffisamment vide. La soupape de vide grossier est fermée en 112 et la soupape de purge ouverte pendant 20 s. L'introduction du gaz de purge à la pression atmosphérique approximativement facilite une évaporation rapide du liquide qui peut être rassemblé et la libération supplémentaire des gaz condensés et adsorbés. Apres cette bouffée de gaz de purge, l'installation subit un recyclage avec repos thermique en 106 et ouverture de la soupape de vide grossier en 108 et test de remplissage en 110.35 Lorsque l'installation donne un résultat positif au test de remplissage au pas 110, la soupape de vide grossier est laissée ouverte, sans purge supplémentaire. La chaleur continue à être appliquée au second étage afin que la température de celui-ci soit maintenue à 190 K. Cette phase de remise en état du processus de régénération partielle se poursuit jusqu'à ce que le second étage soit chauffé à 190 K et la pression soit réduite à 500 pm (66.6 Pa) comme indiqué par la vérification 114. Lorsque ces limites sont atteintes, les organes de chauffage sont arrêtés au pas 116 et la soupape de vide grossier reste ouverte. Comme les panneaux cryogéniques assurent alors un refroidissement et la soupape de vide grossier une évacuation, l'installation vérifie en 118 une réduction de la pression jusqu'à une pression de base telle que 50 pm (6,66 Pa), de préférence comprise entre 25 et- 250 pm (3,33 et 33,3 Pa). La soupape

de vide grossier est alors fermée au pas 120.

La pression de base à laquelle la soupape de vide grossier est fermée est déterminée par l'installation particulière. De façon générale, la pression est réduite à

un niveau aussi faible que possible sans risque de contami-

nation de l'adsorbant par l'huile qui peut revenir depuis

la pompe de vide grossier.

La température du second étage peut être maintenue à K jusqu'à ce que la pression soit réduite à la pression de base mais une telle approche augmente le temps de refroidissement et ainsi le temps du processus global de régénération partielle. On a constaté qu'une réduction à 500 pm (66,6 Pa) seulement avant arrêt des organes de chauffage constituait un bon compromis. En fait, lors de l'utilisation de la procédure de vide grossier décrite précédemment, dix procédures séquentielles de régénération partielle avaient été réalisées sans aucun changement de la

capacité de pompage d'hydrogène de l'adsorbant.

Etant donné le dégazage interne constant, la pres-

sion interne de la pompe cryogénique s'élève même lorsque la pompe continue à se refroidir. Cette pression ralentit le nouveau refroidissement et peut être suffisamment élevée pour empêcher le nouveau refroidissement de la pompe cryogénique. Pour que cette augmentation de pression due au

dégazage soit empêchée, la soupape de vide grossier fonc-

tionne cycliquement entre des limites proches de la pres-

sion de base en 122. Ainsi, lorsque la pression s'élève à ,m (1,33 Pa) au-dessus de la pression de base, la soupape de vide grossier est ouverte afin que la pression

soit ramenée à la pression de base. Cette opération main-

tient la pression à un niveau acceptable et donne aussi une préparation supplémentaire de l'adsorbant par extraction du gaz supplémentaire. Cette approche pour le fonctionnement cyclique de la soupape de vide grossier peut aussi être

appliquée au pompage grossier après régénération complète.

Lorsque la température du second étage a atteint 17 K, la procédure de régénération partielle est terminée

au pas 124.

La figure 5 représente un réseau de pompes cryogé-

niques, chacune étant du type décrit jusqu'à présent. Les canalisations d'hélium et les canalisations d'alimentation destinées à distribuer l'hélium et l'énergie d'une unité 182 à compresseur sont incorporées aux canalisations 180 qui raccordent les pompes cryogéniques. Des lignes de communication multipoint de commande de transmission synchrone connectant les pompes cryogéniques par des ports de communication de réseau sont aussi incorporées aux

canalisations 180.

Toutes les communications du réseau sont commandées par un terminal à interface de réseau qui peut communiquer par un port RS 232 avec un organe 186 de commande de l'installation. Pendant que le terminal formant l'interface du réseau commande les nombreuses pompes cryogéniques, l'organe 185 de commande de l'installation est responsable

de tout le traitement réalisé par exemple dans une instal-

lation de fabrication de semi-conducteurs. Le terminal peut

aussi communiquer avec un ordinateur hôte par l'intermé-

diaire d'un modem 188. Par l'intermédiaire du modem 188 ou du port RS 232, le terminal peut être utilisé pour le changement de configuration de l'une quelconque des pompes

cryogéniques connectées au réseau.

La figure 9 représente sept pompes cryogéniques raccordées en deux groupes. Les pompes Ai, A2 et A3 sont couplées par un collecteur 190 à une pompe commune de vide grossier 192. Les pompes B1, B2, B3 et B4 sontcouplées par un collecteur 194 à une pompe commune 196 de vide grossier. Lors de la connexion de plusieurs pompes cryogéniques à une seule pompe de vide grossier, il est important que deux soupapes de vide grossier ne soient pas ouvertes en même temps et ne puissent pas raccorder des pompes cryogéniques à des pressions différentes à une pompe commune de vide

grossier. Autrement, le vide obtenu dans une pompe cryogé-

nique disparaît lorsqu'une pompe cryogénique suivante est couplée au collecteur 190, et une contamination mutuelle

peut en résulter.

Dans une installation de commande représentée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 176 004, le terminal 184 formant l'interface du réseau n'a permis l'accès à une pompe de vide grossier qu'à une seule pompe

cryogénique à la fois. Cette disposition a évité la conta-

mination mutuelle des pompes cryogéniques, mais un inconvé-

nient de cette solution est qu'elle ne permet pas la régénération la plus rapide de plusieurs pompes puisque les

pompes ne peuvent pas subir un pompage grossier simultané.

Selon la présente invention, les pompes cryogéniques

peuvent ouvrir leurs soupapes de vide grossier simulta-

nément. Cependant, pour éviter la contamination mutuelle,

le terminal 184 assure la mise de toutes les pompes cryogé-

niques à la même phase du processus de régénération. Ainsi, toutes les pompes cryogéniques sont commandées afin qu'elles commencent un processus de régénération partielle en même temps si bien que les soupapes de vide grossier

sont ouvertes simultanément en 108 pendant la phase ini-

tiale de régénération. Comme les pompes cryogéniques fonctionnent toutes en synchronisme, chacune d'elles est initialement approximativement à la pression atmosphérique lorsque les soupapes de vide grossier s'ouvrent et la pompe de vide grossier assure le pompage dans les trois pompes simultanément. Comme toutes les pompes sont à peu près à la même pression, aucune contamination mutuelle n'existe. Le nombre de fois pendant lequel l'installation parcourt la boucle 104 est déterminé par la pompe cryogénique qui nécessite le plus grand nombre de cycles de purge. Toutes les pompes cryogéniques couplées à un collecteur commun subissent une nouvelle purge et un nouveau vide grossier jusqu'à ce qu'elles donnent toutes une réponse positive au

test de remplissage du pas 110. Ensuite, jusqu'à la ferme-

ture des soupapes de vide grossier en 120, toutes les pompes cryogéniques connectées au collecteur continuent à rester à la même pression. Pendant le fonctionnement cyclique de la soupape de

vide grossier en 122, et afin que la pression soit mainte-

nue à peu près à la pression de base, les soupapes de vide grossier ne sont pas maintenues à l'état bloqué. Les

soupapes qui s'ouvrent pendant cette période font communi-

quer des chambres qui ont des pressions qui diffèrent de moins de 10 pm (1,33 Pa) les unes avec les autres. Une différence de pression de 10 pm (1,33 Pa) ne pose pas de problème de contamination mutuelle car la pompe de vide

grossier continue à assurer l'aspiration.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses

éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

LEGENDE DES FIGURES

FIGURE 4

100: refroidissement cryogénique à 12 K 102: purge en cours, organe de chauffage en fonctionnement 106: arrêt de la purge et attente-repos thermique 108: ouverture de soupape de vide grossier : est-ce que le gaz s'est séparé des ensembles ? P<1000 pm (133,3 Pa) 112: nouvelle purge pendant 20 s 114: T2Ä190 K et P<500 pm (66,6 Pa) ? 116: arrêt des organes de chauffage, début du refroidissement 118: P<pression de base ? : fermer soupape de vide grossier 122: maintenir pression au-dessous de pression de base de 10 pm (1,33 Pa) 124: fin de régénération à 17 K

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de régénération partielle d'une pompe cryogénique ayant au moins un premier et un second étage (52, 56), caractérisé en ce qu'il comprend: le chauffage du second étage (56) de la pompe cryogénique, et le fonctionnement cyclique entre l'application d'un gaz tiède de purge à la pompe cryogénique et l'ouverture d'une soupape (84) de vide grossier de la pompe cryogénique jusqu'à ce que celle-ci soit suffisamment débarrassée des

gaz condensés et adsorbés sur le second étage (56).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pendant le fonctionnement cyclique entre la purge et le vide grossier, le contrôle de la pression de la pompe cryogénique afin que le fait que la pompe cryogénique est suffisamment vidée soit déterminé lorsque la pression tombe d'une amplitude prédéterminée à

chaque période de vide grossier.

3. Procédé selon la revendication 1, mis en oeuvre

dans une installation comprenant plusieurs pompes cryogé-

niques (A1-A3, B1-B4) couplées par des soupapes respectives de vide grossier à une pompe commune de vide grossier (192, 196), caractérisé en ce qu'il comprend l'ouverture des soupapes de vide grossier pour la connexion des pompes cryogéniques à la pompe de vide grossier (192, 196) afin que les pompes cryogéniques gardent des pressions presque égales pendant que les soupapes de vide grossier sont ouvertes.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: le maintien à l'état ouvert de la soupape de vide grossier afin que la pression de la pompe cryogénique soit réduite avec poursuite du chauffage du second étage (56), l'arrêt du chauffage du second étage (56) et la poursuite du pompage grossier de la pompe cryogénique avec ouverture de la soupape (84) de vide grossier de manière que la pression de la pompe cryogénique soit réduite, la fermeture de la soupape (84) de vide grossier à un niveau de pression de base, et l'ouverture et la fermeture cyclique de la soupape (84) de vide grossier lorsque la pompe cryogénique se refroidit afin que la pression de la pompe cryogénique soit maintenue à proximité du niveau de pression de base-.

5. Procédé de régénération d'une pompe cryogénique, caractérisé en ce qu'il comprend: le réchauffement de la pompe cryogénique afin que les gaz soient dégagés de celle-ci, le pompage grossier de la pompe cryogénique par l'intermédiaire d'une soupape (84) de vide grossier afin que la pression de la pompe cryogénique soit portée à un niveau de pression de base, puis la fermeture de la soupape (84) de vide grossier, et l'ouverture et la fermeture cyclique de la soupape (84) de vide grossier lorsque la pompe cryogénique se refroidit, afin que la pression de la pompe cryogénique

soit maintenue à proximité du niveau de pression de base.

6. Pompe cryogénique, caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins un premier et un second étage (52, 56) formés dans une chambre (20) de pompe cryogénique refroidie par un réfrigérateur cryogénique, avec un adsorbant placé sur le second étage (56) relativement froid, un élément (73) de chauffage du second étage (56), une soupape (80) de gaz tiède de purge destinée à transmettre un gaz de purge à la chambre (20) de la pompe cryogénique,

une soupape (84) de vide grossier destinée à raccor-

der la chambre (20) de la pompe cryogénique à une pompe de vide grossier, et un organe électronique (24) de commande de l'élément (73) de chauffage, de la soupape de purge (80) de gaz et de la soupape (84) de vide grossier, l'organe de commande étant programmé afin qu'il commande un processus de régénération partielle avec poursuite du fonctionnement du réfrigérateur cryogénique par: le chauffage du second étage (56) de la pompe cryogénique, le fonctionnement cyclique entre l'application du gaz de purge à la pompe cryogénique et l'ouverture d'une soupape de vide grossier raccordée à la pompe cryogénique jusqu'à ce que celle-ci soit suffisamment débarrassée des gaz condensés et adsorbés sur le second étage (56), et le maintien de la pompe de vide grossier en position d'ouverture pour la réduction de la pression de la

pompe cryogénique.

7. Pompe cryogénique, caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins un premier et un second étage (52, 56) formés dans une chambre (20) de pompe cryogénique refroidie par un réfrigérateur cryogénique, avec un adsorbant placé sur le second étage (56) relativement froid, un élément (73) de chauffage du second étage (56), une soupape de purge (80) de gaz tiède destinée à appliquer un gaz de purge à la chambre (20) de la pompe cryogénique, une soupape (84) de vide grossier destinée à coupler la chambre (20) de la pompe cryogénique à une pompe de vide grossier, et un organe électronique (24) de commande de l'élément (73) de chauffage, de la soupape de purge (80) de gaz et de la soupape de vide grossier, l'organe de commande étant programmé afin qu'il commande un processus de régénération par: le réchauffement de la pompe cryogénique afin que les gaz de celle-ci soient dégagés, le pompage grossier de la pompe cryogénique par l'intermédiaire de la soupape de vide grossier afin que la pression de la pompe cryogénique soit placée à un niveau de pression de base, puis la fermeture de la soupape de vide grossier, et l'ouverture et la fermeture cycliques de la soupape de vide grossier lorsque la pompe cryogénique se refroidit afin que la pression de cette pompe cryogénique

soit maintenue à proximité du niveau de pression de base.

8. Organe électronique (24) de commande d'une pompe cryogénique, l'organe de commande étant caractérisé en ce qu'il est programmé afin qu'il commande un élément (73) de chauffage d'un second étage (56) d'une pompe cryogénique, une soupape de purge (80) de gaz et une soupape de vide grossier dans un processus de régénération partielle avec poursuite du fonctionnement du réfrigérateur cryogénique, par: chauffage du second étage (56) de la pompe cryogénique, et fonctionnement cyclique entre l'application d'un gaz tiède de purge à la pompe cryogénique et ouverture d'une soupape de vide grossier raccordée à la pompe cryogénique jusqu'à ce que la pompe cryogénique soit suffisamment

débarrassée des gaz condensés et adsorbés.

9. Organe électronique (24) de commande d'une pompe cryogénique, caractérisé en ce qu'il est programmé pour la

commande d'un élément (69) de chauffage de la pompe cryogé-

nique, d'une soupape de purge (80) de gaz et d'une soupape de vide grossier dans un processus de régénération, par:

chauffage du second étage (56) de la pompe cryogé-

nique afin que les gaz du second étage (56) se dégagent, pompage grossier de la pompe cryogénique par l'intermédiaire de la soupape (84) de vide grossier de manière que la pression de la pompe cryogénique atteigne un niveau de pression de base, puis la fermeture de la soupape de vide grossier, et ouverture et fermeture cycliques de la soupape (84) de vide grossier lorsque la pompe cryogénique se refroidit de manière que la pression de la pompe cryogénique soit

maintenue à proximité du niveau de pression de base.

10. Procédé de commande de pompes cryogéniques, caractérisé en ce qu'il comprend: le raccordement de plusieurs pompes cryogéniques

(A1l-A3, B1-B4) par des soupapes respectives de vide gros-

sier à une pompe commune de vide grossier, et la commande des pompes cryogéniques (A1l-A3, B1l-B4) afin que les soupapes de vide grossier s'ouvrent et assurent la connexion avec la pompe de vide grossier dans

un processus de régénération tel que les pompes cryogé-

niques (A1l-A3, B1-B4) maintiennent une pression presque identique lorsque les soupapes respectives de vide grossier

sont ouvertes.