FR2746453A1 - Pompe cryogenique, et procede et organe de commande de regeneration de pompe cryogenique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la régénération des pompes cryogéniques. Elle se rapporte à un procédé qui comprend l'ouverture d'un robinet (80) de purge par un gaz de la pompe cryogénique, et le réchauffement des surfaces de pompage cryogénique à des températures élevées nettement supérieures à la température ambiante, le refroidissement de la pompe cryogénique à des températures relativement basses nettement inférieures aux températures élevées, la fermeture du robinet (80) de purge, et, lorsque le robinet (80) de purge est fermé, le maintien des températures relativement basses avec pompage grossier de la pompe cryogénique et exécution d'un test de vide grossier. Application au pomage cryogénique des installations de fabrication de dispositifs à semi-conducteur.
Description
La présente invention concerne une pompe cryogénique ainsi qu'un procédé et un organe de commande atiles pour la régénération d'une pompe cryogénique.
Les pompes cryogéniques à vite, actuellement disponibles, ont un principe commun de réalisation. Un arrangement à basse température, travaillant habituellement entre e et 25 K constitue la surface primaire te pompage. Cette surface est entourée par un blindage rayonnant à plus grande température, fonctionnant habituellement dans la plage de température comprise entre 60 et 130 X, formant un blindage contre le rayonnement pour l'arrangement à plus basse température. Le blindage comporte en générai un boîtier fermé, sauf au niveau d'un arrangement frontal placé entre
a surface primaire de pompage et une chambre de travail qui doit être évacuée.
a surface primaire de pompage et une chambre de travail qui doit être évacuée.
Pendant le fonctionnement, es gaz à température élevée d'ébullition, tels que la vapeur d'eau, se condensent sur l'arrangement frontal. Les gaz à plus faible températurre d'ébullition traversent l'arrangement et pénètrent dans le volume interne au blindage et se condensent sur l'arrangement à plus basse température. ne surface revêtue d'un adsorbant, tel que du charbon actif ou un tamis moléculaire, travaillant à la température de l'arrangement froid ou audessous de cette température, peut aussi être incorporée à ce volume pour l'extraction tes gaz à très casse température d'ébullition, tels que l'hydrogène. Un vide est créé dans la chambre de travail par condensation et/ou adsorption de ces gaz sur les sufaces te pompage.
Dans les systèmes refroidis par des organes de refroidissement travaillant en cycle fermé, l'organe de refroidissement est habituellement in réfrigérateur travaillant avec deux étages, ayant un doigt froid passant par l'arrière ou le côté du blindage. De @ hélium à pression élevée constituant un fluide réfrigérant est transmis de façon générale à l'organe de refroidissement cryogénique par les conduites à pression élevée à partir d'un ensemble compresseur.
L'énergie électrique destinée à un moteur d'entraînement d'un piston mobile tans l'organe de refroidissement est aussi habituellement transmise par 'intermédiaire du compresseur ou d'un ensemble à organe de commande.
L'extrémité froide u second étage le olus froid de l'organe de refroidissement cryogénique se trouve au bout du doigt froid. La surface de pompage primatire ou du panneau cryogénique, est raccordée à un radiateur a l'extrémité la plus froide du second étage du doigt froid. Ce panneau cryogénique peut être une simple cuvette ou plaque métal
ique ou un arrangement te déflecteurs métalliques placés autour du radiateur t second étage et raccordés à celui-ci.
ique ou un arrangement te déflecteurs métalliques placés autour du radiateur t second étage et raccordés à celui-ci.
Ce panneau cryogénique du second étage supporte aussi un adsorbant à basse température ~
Le blindage est raccordée à un radiateur ou station thermique à l'extrémité la plus froide du premier étage du réfrigérateur Le blindage entoure 'e panneau cryogénique du second étage de manière qu'il ~' @ e protège contre la chaleur rayonnée. L'arrangement cranta est refroidi par le radiateur du premier étage par fixaction au blindage ou, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 356 810, par des montants thermiques,
Après quelques Jours ou semaines d'utilisation, les gaz qui se sont condenses sur es panneaux cryogéniques et, en part-culier, es gaz qui sont adsorbés, commencent à saturer
la pompe cryogénique. Une opération de régénération doit alors être exécutée afin que la pompe cryogénique soit échauffée et dégage ainsi tes gaz, et e le retire les gaz du système. Lorsque les gaz s'évaporent, la pression dans la pompe cryogénique augmente, et es gaz sont évacués par une soupape de décharge. Au cours de la régénération, la pompe cryogénique est souvent purgée par te l'azote gazeux tiède.
Le blindage est raccordée à un radiateur ou station thermique à l'extrémité la plus froide du premier étage du réfrigérateur Le blindage entoure 'e panneau cryogénique du second étage de manière qu'il ~' @ e protège contre la chaleur rayonnée. L'arrangement cranta est refroidi par le radiateur du premier étage par fixaction au blindage ou, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 356 810, par des montants thermiques,
Après quelques Jours ou semaines d'utilisation, les gaz qui se sont condenses sur es panneaux cryogéniques et, en part-culier, es gaz qui sont adsorbés, commencent à saturer
la pompe cryogénique. Une opération de régénération doit alors être exécutée afin que la pompe cryogénique soit échauffée et dégage ainsi tes gaz, et e le retire les gaz du système. Lorsque les gaz s'évaporent, la pression dans la pompe cryogénique augmente, et es gaz sont évacués par une soupape de décharge. Au cours de la régénération, la pompe cryogénique est souvent purgée par te l'azote gazeux tiède.
L'azote facilite le réchaufement des panneaux cryogéniques et entraîne aussi Les vapeurs d'eau et autres de la pompe cryogénique. L'azote est e gaz habituel de purge car il est relativement inerte et il est disponible sans vapeur d'eau.
Il est habituellement fourni par une bouteille de stockage d'azote par l'intermédiaire t'une conduite ae transfert et d'un robinet de purge couplé à la pompe cryogénique.
Après la purge de la pompe cryogénique, celle-ci doit subir un pompage grossier su cree un vide autour des surfaces de pompage cryogénique et du doigt froid, réduisant le transfert de chaleur par conduction par le gaz et permettant ainsi à l'organe de refroidissement cryogénique de se refroidir aux températures normales de fonctionnement. La pompe de vide grossier est en général une pompe mécanique couplée par une conduite te fluide à robinet de vide grossier monté sur la pompe cryogénique.
La commande au processus de régénération est facilitée par des capteurs te température couplés au poste thermique du doigt froid. Des manomètres et thermocouples not aussi été utilisés avec tes pompes cryogéniques. 3ien que la régénération puisse entre commandée par mise manuelle de l'organe de refroidissement cryogénique en fonctionnement et tors de fonctionnement et par commande manuelle des robinets de purge et de vite grossier, un organe séparé de commande de régénération est tilisé tans es systèmes plus élaborés.
Les lignes raccordées à l'organe de commande sont couplées à chacun des capteurs, au moteur de l'organe de refroidissement cryogénique et aux robinets à commander. Une pompe cryogénique ayant un organe électronique intégré de commande est représentée tans e brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 918 930.
Une opération habituelle de régénération prend plusieurs heures et, entant ce temps, a fabrication ou autre traitement pour lequel la pompe cryogénique crée un vide est en attente Cn a consacre beaucoup d'efforts a réduire ce temps de régénération.
Selon l'invention, une pompe cryogénique est régénérée par ouverture d'un robinet ie purge pour l'application d'un gaz de purge à la pompe cryogénique et pour le réchauffement des surface ae pompage cryogénique te la pompe à des températures élevées, nettement supérieures à la température ambiante, afin que es gaz de la pompe cryogénique soient dégagés. La pompe cryogénique est alors refroidie à des températures plus basses, nettement inférieures aux zempé- ratures élevées, et elle est maintenue à ces températures plus basses avec pompage grossier de la pompe cryogénique et exécution d'un test grossier.
De préférence, es surfaces de pompage cryogénique sont chauffées par les organes de chauffage, et un robinet de vide grossier ouvre a pompe cryogénique en communication avec une pompe de pompage grossier pendant la purge à haute température. Ensuite, a pompe cryogénique est refroidie aux températures plus basses alors que e robinet de vide grossier reste ouvert et a purge par un gaz se poursuit. La température des surfaces te pompage cryogénique peut être abaissée d'une valeur élevée d'environ 330 K à une température plus basse, de l'ordre de la température ambiante, par mise en fonctionnement tu réfrigérateur de ia pompe cryogénique et par réduction te a chaleur fournie. Ensuite,
e robinet de purge est terme alors que a température relativement basse est maintenue, et e robinet te vide grossier reste ouvert pour le pompage grossier dans la pompe cryogénique à une pression suffisamment basse pour qu'un pompage cryogénique puisse etre exécuté
Selon d'autres aspects de l'invention, si la pompe cryogénique ne remplit pas les conditions du test de vide grossier aux températures relativement basses, elle subit simultanément la purge et le pompage grossier. Le système terme alors le robinet te purge, et opération est suivie du pompage grossier et tu test te a pompe cryogénique. De préférence, la purge et e pompage grossier de la pompe cryogénique lorsque e test la pas donne un résultat satisfaisant ne sonc ectectués qu'à la température relativement basse alors que la pompe zryogénique est en fonctionnement.
e robinet de purge est terme alors que a température relativement basse est maintenue, et e robinet te vide grossier reste ouvert pour le pompage grossier dans la pompe cryogénique à une pression suffisamment basse pour qu'un pompage cryogénique puisse etre exécuté
Selon d'autres aspects de l'invention, si la pompe cryogénique ne remplit pas les conditions du test de vide grossier aux températures relativement basses, elle subit simultanément la purge et le pompage grossier. Le système terme alors le robinet te purge, et opération est suivie du pompage grossier et tu test te a pompe cryogénique. De préférence, la purge et e pompage grossier de la pompe cryogénique lorsque e test la pas donne un résultat satisfaisant ne sonc ectectués qu'à la température relativement basse alors que la pompe zryogénique est en fonctionnement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels
la figure 1 est une nie en élévation latérale d'une pompe cryogénique selon la présente invention
la figure 2 est une coupe de la pompe cryogénique de la figure 1, le module électronique et le boîtier ayant été retirés ;
la figure 3 est une coupe de la pompe cryogénique de la figure 1, tournée ae 90 par rapport a a représentation de la figure
la figure 4 est un ordinogramme d'un exemple de procédure de régénération de la technique antérieure programmée par le moduie électronique et
les figures 5A et 5B représentent un ordinogramme de la procédure de régénération selon la présente invention, programmée par le module électronique.
la figure 1 est une nie en élévation latérale d'une pompe cryogénique selon la présente invention
la figure 2 est une coupe de la pompe cryogénique de la figure 1, le module électronique et le boîtier ayant été retirés ;
la figure 3 est une coupe de la pompe cryogénique de la figure 1, tournée ae 90 par rapport a a représentation de la figure
la figure 4 est un ordinogramme d'un exemple de procédure de régénération de la technique antérieure programmée par le moduie électronique et
les figures 5A et 5B représentent un ordinogramme de la procédure de régénération selon la présente invention, programmée par le module électronique.
La figure 1 représente une pompe cryogénique selon la présente invention. La pompe cryogénique comporte le réservoir habituel de vide 20 ayant une bride 22 pour le montage te la pompe sur un circuit à évacuer, Selon la présente invention, la pompe cryogénique comprend un module électronique 24 placé dans un boîtier 26 à une première extrémité tu reservoir 20. Un panneau de commande 28 est monté de manière pivotante à une extrémité du boîtier 26. Comme indiqué en trait interrompu, le panneau de commande peut pivoter autour d'une broche 32 afin qu'il permette une observation commode. L'équerre 34 de support de ce panneau a des trous supplémentaires 35 à son extrémité opposée afin tue le panneau de commande puisse être retourné lorsque la pompe cryogénique doit être montée avec une position retournée par rapport à celle qui est représentée sur la figure 1.
En outre, un tiet élastomère 38 est caché à la surface supérieure plate ou boîtier électronique 25 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 25 est retire tour tue 'e moteur 40 d'entraînement et un ensemble 42 formant une tête transversale soient exposés. Cette tête transforme la mouvement de rotation du moteur 40 en un mouvement alternatif oui provoque le déplacement d'un piston mobile icre dans le doigt froid 44 à deux étages. A chaque cycle de l'hélium gazeux introduit dans le doigt froid sous pression par une conduite 46 se dilate et est ainsi refroidi afin que le doigt froid soit maintenu à des températures cryogéniques. L'hélium ainsi réchauffé par une matrice d'échange de chaleur dans l'organe ayant le piston mobile est évacué par une conduite 48.
Comme l'indique la figure 2, la plus grande partie de la pompe cryogénique est classique. Sur la figure 2, le boîtier 25 est retire tour tue 'e moteur 40 d'entraînement et un ensemble 42 formant une tête transversale soient exposés. Cette tête transforme la mouvement de rotation du moteur 40 en un mouvement alternatif oui provoque le déplacement d'un piston mobile icre dans le doigt froid 44 à deux étages. A chaque cycle de l'hélium gazeux introduit dans le doigt froid sous pression par une conduite 46 se dilate et est ainsi refroidi afin que le doigt froid soit maintenu à des températures cryogéniques. L'hélium ainsi réchauffé par une matrice d'échange de chaleur dans l'organe ayant le piston mobile est évacué par une conduite 48.
Un poste thermique 50 d'un premier cage est placé 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, Les éléments convenables capteurs de température 58 et 50 sonc montes à l'arrière des postes 50 et 54.
La surface de compage primaire est un arrangement 62 de panneau cryogénique monte sur le radiateur 54. Cet arrangement comporte plusieurs disques comme écrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 555 907. Un adsorbant à basse température est monte sur Les surfaces protégées de l'arrangement 62 afin qu'il adsorbe les gaz incondensables.
Un blindage 64 protégeant contre es rayonnements et en forme de cuvette est monte sur e poste thermique 50 du premier étage. Le second étage du doigt froid passe par une ouverture de ce blindage. Ce blindage 64 entoure l'arrangement primaire à panneau cryogénique à l'arrière et sur les côtés afin que le chauffage de l'arrangement à panneau cryogénique primaire par rayonnement soit minimal. La température du blindage peut être comprise entre une valeur aussi faible que 10 K au niveau du poste ou radiateur 50 et une température aussi élevée que 130 K près de l'ouverture 68 vers une chambre qui doit être évacuée.
Un arrangement frontal à panneau cryogénique 70 est utilisé à la fois comme blindage contre le rayonnement pour ''arrangement à panneau cryogénique primaire et comme surface de pompage cryogénique des gaz à température d'ébulli toon plus élevée, tels que la vapeur d'eau. Ce panneau comporte un arrangement circulaire de chevrons et jalousies concentriques 72 raccordée par une plaque 74 formant des rayons. La configuration te ce panneau cryogénique 70 n'est pas obligatoirement obtenue avec des éléments concentriques circulaires, et elle peut être telle qu'elle forme un blindage protégeant contre le rayonnement et un panneau de pompage cryogénique à temoérature relativemenc élevée, tout en délimitant un trajet pour la circulation des gaz à plus faible température d'ébullition ers e panneau cryogénique primaire.
La figure 2 représente un ensemble 69 à organe de chauffage qui comporte un tube qui terme hermétiquement les unités de chauffage électrique. Ces unités de chauffage chauffent le premier étage par l'intermédiaire d'un organe 71 de montage d'organe de chauffage et le second étage par l'intermédiaire d'un organe 3 de montage d'organe de onauffage.
Comme l'indiquent es figures I et 2, un ensemble 76 à soupape de décharge est couplé au réservoir 20 sous vide par un coude 78. L'ensemble 76 à soupape de décharge comporte une soupape de décharge atmosphérique classique 75, telle que décrite tans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 137 050. Elle s'ouvre lorsque la pression interne au pompage cryogénique est supérieure à la pression ambiante d'environ 0,07 à 0,14 bar.
Un robinet 36 de vide grossier commandé électriquement est placé de l'autre côté tu moteur et du boîtier électronique 25, comme indiqué sur a figure 3, et il relie l'intérieur de la chambre de la pompe cryogénique à une pompe de vide grossier 88 par un coude 90. n tube 82 de gaz te purge qui transmet un gaz te purge d'une source 84 par l'intermédiaire 'un robinet 30 de purge commandé électriquement est placé dans le coude 90 et est monté sur celui ci. Le gaz de purge est par exemple de l'azote tiède à une pression de 4 bar, et i est soufflé dans le tube 32 vers la région du second étage à l'intérieur du blindage 64 pour faciliter la régénération.
Le moteur 40 du réfrigérateur, l'ensemble 59 des organes de chauffage de la pompe cryogénique, le robinet de purge 80 et le robinet de vide grossier 36 sont tous commandés par le module électronique, n outre, le module contrôle la température détectée par les capteurs 58 et 60 de température et la pression détectée par le capteur de pression (non représenté)
Une opération complète classique de régénération est illustrée par la figure 4. Le réfrigérateur cryogénique est mis à l'arrêt en 100 et e robinet de purge 80 est ouvert en 102 afin que la pompe cryogénique soit cnauitee et purgée.
Une opération complète classique de régénération est illustrée par la figure 4. Le réfrigérateur cryogénique est mis à l'arrêt en 100 et e robinet de purge 80 est ouvert en 102 afin que la pompe cryogénique soit cnauitee et purgée.
;es organes ae chauffage peuvent aussi être mis en fonctionnement en 104 afin qu'ils facilitent le réchauffement.
Lorsque le second étage atteint une température élevée par exemple d'environ 31n K, le système reste en cours de purge prolongée en 108 pendant un temps préréglé, par exemple de 60 à 90 min, indiqué en 110. Le robinet de purge est ermé en 112 er Le robinet de vide grossier est ouvert en 1;4. La pompe cryogénique est alors soumise au pompage grossier jusqu'à une pression préréglée de base, par exemple de 10 à 13 Ha Au cours du du pompage grossier, la pression est contrôlée dans un test e vite grossier 115 afin qu'il soit certain que la pompe cryogénique est suffisamment propre après pompage grossier à a pression de base. Les excès de gaz condensables sur es surfaces de pompage cryogénique ralentissent le pompage grossier et si a pression de base n'est pas atteinte acres un temps prédétermine, elle donne une indication du fait que la pompe cryogénique n'est pas suffisamment débarrassée des matières condensables. Au lieu d'attendre pendant tout e temps prévu pour atteindre la pression de base, la vitesse de réduction de la pression est contrôlée et, lorsqu'elle n'atteint pas 2 imin, un défaut des conditions du test de vite grossier est indiqué avant que le temps écoulé ou atteindre la pression de base ne soit atteint. n cas te défaut de pompage grossier, le robinet de purge est à nouveau ouvert en 18 afin que le système soit purgé å nouveau, et le système effectue un nouveau cycle de purge pro cage en 108 et 110. Après ce nouveau cycle de purge, le robinet de purge est à nouveau fermé en 112 et le robinet de vide grossier est ouvert en 114 afin que le pompage grossier et le test de vide grossier soient poursuivis. Un certain nombre de cycles, par exemple égal à 20, est préréglé pour que le nombre de cycles de nouvelle purge soit limité avant que e système n'indique un défaut et ne signaie une erreur.
Lorsque le système a tonné un résultat satisfaisant au test de vide grossier en atteignant la pression de base dans
e temps alloué, le robinet de vide grossier est fermé en 119. La pression est alors contrôlée dans un test 120 de vitesse d'élévation de pression. lorsque la pression s'élève trop rapidement, elle indique qu'une quantité importante de matières condensables des surfaces de pompage cryogénique continue à s'évaporer ou qu'il existe une fuite dans le système. Lorsque le système ne donne pas un résultat satisfaisant au test de vitesse de montée de pression, il subit un recyclage par ouverture du robinet de vide grossier en 114. Le système est par exemple préréglé afin qu'il permette dix nouveaux cycles te pompage grossier et même jusqu'à quarante nouveaux cycles.
e temps alloué, le robinet de vide grossier est fermé en 119. La pression est alors contrôlée dans un test 120 de vitesse d'élévation de pression. lorsque la pression s'élève trop rapidement, elle indique qu'une quantité importante de matières condensables des surfaces de pompage cryogénique continue à s'évaporer ou qu'il existe une fuite dans le système. Lorsque le système ne donne pas un résultat satisfaisant au test de vitesse de montée de pression, il subit un recyclage par ouverture du robinet de vide grossier en 114. Le système est par exemple préréglé afin qu'il permette dix nouveaux cycles te pompage grossier et même jusqu'à quarante nouveaux cycles.
Lorsque le système a tonné une réponse satisfaisante au test de vitesse te montée en 120, les organes de chauffage cessent de tonctionner en 122 et le réfrigérateur cryogénique est mis en fonctionnement en 123.
Pendant e dégazage interne continu, la pression interne de la pompe cryogénique s'élève même lorsque celleci continue à se refroidir, Cette pression ralentit le nouveau refroidissement et peut atteindre une valeur suffisamment élevée pour empêcher e nouveau retroidissement de
a pompe cryogenique. Pour que cette augmentation de pression due au dégazage soit évitée, le robinet 86 de vide grossier a un fonctionnement cyclique entre des iimites proches de la pression de base. Tant que la température du second étage reste supérieure à 100 K en 124, la pression est vérifiée en 125 afin que le fait qu'elle a atteint une certaine limite préréglée, par exemple de 13 Pa au-dessus de
La pression de vide grossier de base, soit déterminé. Si la pression s'élève jusqu'à cette limite, le robinet de vide grossier est ouvert en 128 pour le pompage dans le boîtier de la pompe cryogénique à nouveau jusqu'à la pression de base. L'opération maintien a pression à une valeur acceptable et assure en outre une préparation convenable de l'adsorbant par évacuation d'une quantité supplémentaire de gaz.
a pompe cryogenique. Pour que cette augmentation de pression due au dégazage soit évitée, le robinet 86 de vide grossier a un fonctionnement cyclique entre des iimites proches de la pression de base. Tant que la température du second étage reste supérieure à 100 K en 124, la pression est vérifiée en 125 afin que le fait qu'elle a atteint une certaine limite préréglée, par exemple de 13 Pa au-dessus de
La pression de vide grossier de base, soit déterminé. Si la pression s'élève jusqu'à cette limite, le robinet de vide grossier est ouvert en 128 pour le pompage dans le boîtier de la pompe cryogénique à nouveau jusqu'à la pression de base. L'opération maintien a pression à une valeur acceptable et assure en outre une préparation convenable de l'adsorbant par évacuation d'une quantité supplémentaire de gaz.
Lorsque la température tu second étage tombe au-dessous te 100 K, le robinet de vide grossier reste terme afin qu'il empêche toute circulation en retour depuis la pompe de pompage grossier, pouvant provoquer une détérioration, et le refroidissement est terminé en 130.
Diverses modifications te l'opération fondamentale de régénération ont été utilisées suivant l'application. Par exemple, le récnauffemen: tes surfaces de pompage cryogénique à des températures tus élevées que 330 K a été utilisé lorsque les matières condensables ne s'évaporent pas avant ces températures élevées. Les températures bien supérieures à 330 K sont indésirables car elles ont un effet sur
a résine époxyde utilisée dans une pompe cryogénique classique. L'ouverture du robinet de vide grossier pendant la purge a aussi été suggérée dans quelques applications
imitées.
a résine époxyde utilisée dans une pompe cryogénique classique. L'ouverture du robinet de vide grossier pendant la purge a aussi été suggérée dans quelques applications
imitées.
Les figures 5A et 5B illustrent une nouvelle opération de régénération selon a présente invention. Comme indiqué précédemment, le réfrigérateur cryogénique est arrêté en 100, le robinet de purge est ouvert en 102 et les organes de chauffage sont mis en fonctionnement en 104. Dans ce mode de réalisation, la surtaxe te pompage cryogénique chauffe pendant une période réglée, par exemple de 4 min en 150 avant que le robinet de vide grossier ne soit ouvert en 152.
e système subit a purge de pompage grossier en 154 en se préparant et en maintenant une température élevée qui est par exemple d'environ 330 K. Cette opération de purge par du gaz chaud et de pompage grossier se poursuit pendant un temps préréglé, par exemple te 60 a 90 min, comme indiqué en 156. Contrairement aux opérations antérieures de régénération, l'opératIon considérée appelle une purge à froid et un pompage grossier en 58. Pendant cette opération de purge à froid et de pompage grossier, Le réfrigérateur cryogénique est mis en fonctionnement et e système peut se refroidir.
Les organes de chauffage empêchent a chute de la température des surfaces de pompage cryogénique au-dessous d'une valeur de consigne, de préférence voisine de la température ambiante ou de 295 K. Cette opération de purge à froid et de pompage grossier dure pendant un temps préréglé, par exemple de 15 min comme indiqué en 160.
Le robinet de purge est alors fermé en 152 et le système assure un pompage grossier usqu'à la pression préréglée de base, avec maintien de la température autour de 295 K à l'aide du réfrigérateur et des organes de chauffage.
e test classique de vide grossier est réalisé en 164 et,
orsqu'il ne donne pas le résultat voulu, le robinet de vide grossier est fermé en 166. Le robinet de purge est alors ouvert en 168 et, contrairement aux opérations antérieures, Le robinet de vide grossier es: ouvert en 170 pour assurer une purge et un pompage grossier simultanés pendant le nouveau cycle. 3e préférence, la nouvelle purge et le pompage grossier s'effectuent autour de la température ambiante en 158. . système peu: effectuer une nouvelle purge et un pompage grossier pendant un nombre préréglé de cycles, de préférence pouvant atteindre 10 environ.
orsqu'il ne donne pas le résultat voulu, le robinet de vide grossier est fermé en 166. Le robinet de purge est alors ouvert en 168 et, contrairement aux opérations antérieures, Le robinet de vide grossier es: ouvert en 170 pour assurer une purge et un pompage grossier simultanés pendant le nouveau cycle. 3e préférence, la nouvelle purge et le pompage grossier s'effectuent autour de la température ambiante en 158. . système peu: effectuer une nouvelle purge et un pompage grossier pendant un nombre préréglé de cycles, de préférence pouvant atteindre 10 environ.
Lorsque le système donne enfin un résultat satisfaisant au test de vide grossier en 164, Le robinet de vide grossier est terme en 172, et e système subit le test de vitesse de montée de pression en 174, toujours autour de 295 K. Comme indiqué précédemment, SI e système ne donne pas une réponse satisfaisante au test te vitesse de montée, le robinet de vide grossier est ouvert en 176 et e test te vide grossier est répété. Le robinet ae purge reste fermé pendant ce nouveau pompage grossier parce que l'adsorbant du charbon actif adsorbe suffisamment d'azote pour empêcher</RT préréglé de cycles, de préférence pouvant atteindre 40 environ.
Lorsque le système a donné une réponse satisfaisante au test de vitesse ae montée, les organes de chauffage sont arrêtés en 178 et le système commence à se refroidir. Comme indiqué précédemment, la pression est maintenue au-dessous d'une limite préréglée pour la pression de base en 124 et 125 et 128 par ouverture tu robinet de vide grossier qui peut être nécessaire @usqu'à ce que a température du second étage atteigne une température préréglée, telle que 100 K.
e refroidissemenc est terminé en 130.
Grâce au pompage grossier pendant es opérations de purge, les matières condensables des surfaces de pompage cryogénique se dégagent plus efficacement de ces surfaces et, grâce à l'utilisation des organes te cnauffage, l'énergie thermique fournie habituellement par le gaz de purge n'est pas nécessaire pour e znauffage des surfaces de pompage cryogénique. Avec la circulation étranglée dans le robinet de purge, un débit constant, de préférence d'environ 56 l/min est obtenu indépendamment te la pression en aval.
Ainsi, le pompage grossier pendant la purge n'aspire pas une quantité excessive de gaz de purge dans 'e système.
Les températures utilisées pour la purge élevée et le pompage grossier, te préférence supérieures à 310 K et avantageusement t'environ 330 X, facilitent l'évacuation des matières délicats telles que Les matières de réserve pnotographique et es sous-produits qui existent dans les installations à implantation d'ions. Dans les opérations connues de régénération, on a constaté que l'utilisation des seules températures levées avec un pompage grossier pendant
La purge prolongée, dans des conditions difficiles, par exemple en présence d'installations d'implantation d'ions, ne donnait pas de résultat satisfaisant au test de vide grossier pendant un nombre préréglé de cycles. Grâce au retroidissement des surfaces de pompage cryogénique à peu près à la température ambiante pendant le test de vide grossier, les matières condensables telles que l'eau continuent à s'évaporer et sont retirées du système, mais les matières plus délicates, telles que la matière de réserve photographique provenant d'une opération d'implantation d'ions, peuvent etre retenues dans les panneaux de pompage cryogénique, si elles n'ont pas déjà été retirées pendant la purge à température élevée et le pompage grossier. La température au cours du test de vide grossier et du test de vitesse de montée a été choisie afin qu'elle soit comprise entre 290 et 300 K afin que le dégazage des matières telles que les sous-produics de la matière de réserve photographique soit recuit alors que l'évaporation de l'eau peut se poursuivre. La température particulière choisie dépend de considérations relatives à la propreté obtenue avec La régénération et au temps nécessaire pour la régénération Avec es paramètres particuIers indiqués précédemment, le temps te régénération dans un système comprenant une Installation d'implantation d'ions a été réduit de plus de 8 h, avec intervention manuelle, à moins de 4 h, au cours d'un fonctionnement automatique.
La purge prolongée, dans des conditions difficiles, par exemple en présence d'installations d'implantation d'ions, ne donnait pas de résultat satisfaisant au test de vide grossier pendant un nombre préréglé de cycles. Grâce au retroidissement des surfaces de pompage cryogénique à peu près à la température ambiante pendant le test de vide grossier, les matières condensables telles que l'eau continuent à s'évaporer et sont retirées du système, mais les matières plus délicates, telles que la matière de réserve photographique provenant d'une opération d'implantation d'ions, peuvent etre retenues dans les panneaux de pompage cryogénique, si elles n'ont pas déjà été retirées pendant la purge à température élevée et le pompage grossier. La température au cours du test de vide grossier et du test de vitesse de montée a été choisie afin qu'elle soit comprise entre 290 et 300 K afin que le dégazage des matières telles que les sous-produics de la matière de réserve photographique soit recuit alors que l'évaporation de l'eau peut se poursuivre. La température particulière choisie dépend de considérations relatives à la propreté obtenue avec La régénération et au temps nécessaire pour la régénération Avec es paramètres particuIers indiqués précédemment, le temps te régénération dans un système comprenant une Installation d'implantation d'ions a été réduit de plus de 8 h, avec intervention manuelle, à moins de 4 h, au cours d'un fonctionnement automatique.
Il est possible que différentes températures relativement élevées et relatnvement basses et d'autres paramètres puissent être choisis en conctoon des gaz et matières subissant le pompage cryogénique et des conditions fixées par le système. Pendant le refroidissement d'une température élevée à la température ambiance, le système peut subir un pompage grossier sans purge, mais avec évaporation notable poursuivie aux températures élevées à modérées, la purge facilite l'extraction des gaz évaporés. L'invention peut aussi être appliquée à des systèmes de pompage cryogénique à un seul étage, par exemple aux pompes d'eau.
Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporteur toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.
Claims (15)
1. Procédé de régénération d'une pompe cryogénique, caractérisé en ce qu'il comprend
l'ouverture d'un robinet 50 de purge pour l'exécution d'une purge par un gaz de la pompe cryogénique, et le réchauffement des surfaces de pompage cryogénique de la pompe cryogénique à des températures élevées nettement supé- rieures à la température amoiante afin que es gaz de la pompe cryogénique se dégagent,
le refroidissement de la pompe cryogénique à des températures relativement basses nettement inférieures aux températures élevées,
la fermetue du robinet 80, de purge, et
lorsque le robinet 80 de purge est fermé, le maintien des températures relativement casses avec pompage grossier de la pompe cryogénique et exécution d'un test de vide grossier.
2. procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de refroidissement te a pompe cryogénique comprend l'ouverture d'un robinet 86) de vide grossier relié à une pompe de pompage grossier avec poursuite de l'appli- cation de la purge par un caz et ou refroidissement de la pompe cryogénique à des températures relativement basses.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que a pompe cryogénique est refroidie aux températures relativement basses par mise en fonctionnement d'un réfrigérateur de la pompe cryogénique.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le robinet 86) de vide grossier est ouvert lorsque la purge par un gaz est appliquée aux températures élevées.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température élevée est d'environ 330 K, et la température plus basse correspond à la température ambiante environ.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, lorsque la pompe cryogénique ne donne pas un résultat satisfaisant à l'essai de vide grossier, une purge et un pompage grossier de la pompe cryogéniue de manière simultanée, puis a fermeture tu robinet 30) de purge et le pompage grossier et le test de la pompe cryogénique.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications vrecedentes, caractérisé en ce que a purge et le pompage grossier de la pompe cryogénique lorsque le résultat du test n est pas satisfaisant ne sont effectués qu'aux températures relativement basses.
8. Procédé de régénération d'une pompe cryogénique, caractérisé en ce qu'il comprend
la purge ae a pompe cryogénique par un gaz,
le pompage grossier ~e a pompe cryogénique,
l'exécution d'un test sur la pompe cryogénique pour la détermination du fait que le pompage grossier est satisfaisant, et
lorsque le test de pompe cryogénique ne donne pas un résultat satisfaisant
la purge et le pompage grossier simultanés de la
pompe cryogénique, et
l'arêt de la purge et à nouveau e pompage gros
sier et l'application du test à la pompe cryogénique.
9. Procécé selon a revendication 3, caractérisé en ce que la purge et le pompage grossier de la pompe cryogénique sont réalisées au voisinage de la température ambiante.
10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le réfrigérateur de la pompe cryogénique est mis en fonctionnement pendant la purge et le pompage grossier.
11. Pompe cryogénique, caractérisée en ce qu'elle comprend.
cryogénique et exécution d'un test de vide grossier.
relativement basses avec pompage grossier de la pompe
aux températures élevées, et maintien des températures
températures relativement basses nettement inférieures
refroidissement de la pompe cryogénique à des
gés, et
afin que les gaz de la pompe cryogénique soient déga
élevée nettement supérieure à la température ambiante
réchauffement te a pompe cryogénique à une température
cation d'une purge par un gaz à la pompe cryogénique et
ouverture du robinet (80) de purge pour l'appli
un organe électronique te commande du robinet de gaz de purge et du robinet (86) de vide grossier, l'organe de commande étant programme afin qu'il commande une opération te régénération par
un robinet (86) de vide grossier destiné à coupler la chambre de La pompe cryogénique à une pompe de pompage grossier, et
un robinet de gaz de purge tiède destiné à appliquer un gaz de purge à la chambre de la pompe cryogénique,
une chambre de pompe cryogénique,
12. Pompe cryogénique, caractérisée en ce qu'elle comprend :
une chambre de pompe cryogénique,
un robinet de gaz de purge tiède destiné à appliquer un gaz de purge à la chambre de la pompe cryogénique,
un robinet 8; de vide grossier destiné à coupler la chambre de la pompe cryogénique à une pompe de vide grossier, et
un organe électronique de commande du robinet de gaz de purge et du robinet 86 de vide grossier, l'organe de commande étant programmé afin qu'il commande une opération de régénération par
ouverture du robine de gaz de purge pour la purge
de la pompe cryogénique,
ouverture tu robiner 56 de vide grossier pour le
pompage grossier te a pompe cryogénique, et
exécution d'un test de la pompe cryogénique pour
déterminer si le pompage grossier est satisfaisant et,
lorsque le test ne donne pas un résultat satisfaisant : l'ouverture du r robinet de gaz de purge et du
robinet (86) de e vide grossier simultanément pour la
purge et le pompage grossier de la pompe cryogé
nique, et
la fermeture tu robinet de gaz de purge et à
nouveau le pompage grossier ec le test de la pompe
cryogénique.
13. Pompe cryogénique selon l'une des revendications -- et 12, caractérisée qu'elle met en oeuvre un procédé selon l'une quelconque tes revendications 1 à 10
14. Organe électronique te commande programmé pour la commande de a régénération d'une pompe cryogénique, caractérisé en ce qu'il comprend
un premier dispositif d'ouverture d'un robinet (80) de purge pour l'application d'un gaz de purge à la pompe cryogénique et te réchauffement te a pompe cryogénique à des températures élevées nettement supérieures à la température ambiante afin que les gaz de la pompe cryogénique soient dégagés, et
un second dispositif de refroidissement de la pompe cryogénique à des températures plus casses nettement inférieures aux températures élevées, et le maintien des températures plus basses avec pompage grossier de la pompe cryogénique et exécution tu test de vit de grossier.
15. organe électronique te commande programmé pour la commande de la régénération d'une pompe cryogénique, caractérisé en ce qu'il comprend
un dispositif d'ouverture d'un robinet de gaz de purge pour la purge de la pompe cryogénique,
un dispositif d'ouverture d'un robinet (86) de vide grossier pour e pompage grossier de la pompe cryogénique, et
un dispositif de test de a pompe cryogénique pour la détermination d'un pompage grossier satisfaisant et, lorsque e test de la pompe crvogénique tonne un résultat non satisfaisant :
l'ouverture tu robinet de gaz de purge et du robinet (86) de vide grossier simultanément pour la purge et ie pompage grossier de a a pompe cryogénique, et
la fermeture du robinet de gaz de purge et à nouveau le pompage grossier et e test de la pompe cryogénique.
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