FR2952683A1 - Procede et dispositif de pompage a consommation d'energie reduite - Google Patents

Abstract

Le dispositif de pompage comporte une pompe à vide primaire sèche munie d'un orifice d'entrée de gaz relié à une enceinte à vide et d'un orifice de sortie de gaz débouchant dans un conduit, un clapet antiretour de refoulement placé dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, et un éjecteur monté en parallèle par rapport au clapet antiretour de refoulement. Le procédé de pompage comprend les étapes suivantes : - on pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide au moyen de la pompe à vide primaire sèche par l'orifice d'entrée de gaz, - on relie l'orifice de sortie de gaz de la pompe à vide primaire sèche à un éjecteur, - on mesure la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche et la pression des gaz dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, - on met en route l'éjecteur, après une temporisation, lorsque la pression des gaz à la sortie de la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front montant et que la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front montant, - on arrête l'éjecteur lorsque la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front descendant et que la pression des gaz dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front descendant.

Description

Procédé et dispositif de pompage à consommation d'énergie réduite

La présente invention se rapporte à un procédé de pompage permettant de réduire la consommation d'énergie électrique d'une pompe à vide primaire sèche, et le dispositif de pompage pour sa mise en oeuvre. Elle concerne en particulier les pompes à vide primaire de type "sèche à lobes rotatifs", telle qu'une pompe à lobes de type "Boots'", une pompe à becs de type "Claw", une pompe à spirale de type "Scroll", une pompe à vis, une pompe à piston, etc..., en version monoétagées ou multiétagées. Ces pompes à vide sèches sont notamment destinées au pompage des enceintes de type "sas de chargement / déchargement" ("Ioad lock chamber" en anglais), chambre de transfert ou chambre de dépôt sous vide PVD (pour "Physical Vapor Deposition" en anglais) dans les unités de fabrication de composants semiconducteurs, d'écrans plats ou de substrats photovoltaïques. Les étapes de traitement des substrats semiconducteurs sont réalisées sous atmosphère à très basse pression (sous vide) dans une chambre de procédé, dans laquelle l'atmosphère doit être 15 contrôlée pour éviter la présence de toute impureté. Afin d'éviter la pollution, les substrats sont conditionnés et amenés un par un à l'aide de moyens robotisés dans un sas de chargement / déchargement qui communique avec une chambre de transfert, laquelle précède la chambre de procédé. Le sas de chargement / déchargement et la chambre de transfert sont alors mis sous une pression 20 réduite de l'ordre d'un vide primaire (10-1 mbar environ), similaire à celle régnant dans la chambre de procédé, afin d'autoriser le transfert du substrat. On utilise pour cela un système de pompage des gaz comprenant une pompe à vide primaire raccordée par un circuit de pompage à l'enceinte à vider, qui peut être le sas de chargement/déchargement ou la chambre de transfert, afin de pomper les gaz jusqu'à 25 atteindre la pression permettant le transfert du substrat dans l'enceinte, qui est d'environ 10-1 mbar. Pour diminuer la pression dans l'enceinte, depuis a pression atmosphérique jusqu"à une pression de transfert de l'ordre de 10-1 mbar, le système de pompage doit pomper un flux de gaz relativement important au début du pompage. La descente en 30 pression dans l'enceinte est réalisée en deux étapes, la première étape correspondant au passage de la pression atmosphérique à la pression de transfert (10-1 mbar). Lorsque la pression de transfert est atteinte, le système de pompage continue de fonctionner avec un flux de gaz nul. Les cycles de descente et remontée en pression se succèdent à fréquence élevée et consomment une quantité d'énergie importante due en particulier à la remontée à la pression atmosphérique. La réduction de l'énergie consommée par ces systèmes de pompage aurait un impact significatif dans l'économie d'énergie électrique globale d'une unité de fabrication de semiconducteurs. Dans l'industrie des semiconducteurs, les pompes à vide primaire sèches représentent environ 50% du parc de pompes à vide d'une unité fabrication de semiconducteurs, et environ 40% de la consommation électrique globale de l'unité. Dans un souci d'optimisation des coûts de l'énergie dans l'industrie du semiconducteur, la w consommation d'énergie électrique de ces systèmes de pompage doit être diminuée. De nombreux efforts ont été réalisés pour réduire la dépense d'énergie électrique en agissant sur les composants de la pompe à vide. Les actions menées ont porté en particulier sur les pertes par frottement, le dimensionnement des étages de compression, l'utilisation de convertisseur de fréquence sur la motorisation, le concept 1PuPTM 15 (pour "lntegrated Point-of-Use Pump" en anglais) appliqué aux pompes à vide primaires sèches, l'optimisation des cycles de pompage. La puissance électrique nécessaire à la compression des gaz est un des paramètres important dans la consommation énergétique des pompes à vide primaires sèches. Cette puissance de compression est utilisée principalement dans les deux 20 derniers étages de compression dans le cas d'une pompe multiétagée de type "Roots" ou "Claw", et dans les derniers pas dans le cas d'une pompe à vis. Cette puissance électrique, consommée dans les derniers étages de compression, est proportionnelle au taux de compression (différence de pression entre l'entrée et la sortie de l'étage de compression), au volume engendré par cycle de compression (volume cyclique 25 engendré) et au débit massique de gaz pompé. Ces paramètres doivent donc être réduits pour diminuer la consommation énergétique. On entend par "volume cyclique engendré", le débit d'une pompe par rapport au volume de ses composants, car le débit varie avec la dimension du volume transféré par tour (dimension géométrique des éléments) et avec la vitesse de rotation. Pour 30 augmenter le débit volumétrique d'une pompe, faut augmenter le volume cyclique engendré de la pompe ou sa vitesse de rotation, toutes dimensions étant égales par ailleurs.

La réduction de la puissance électrique consommée d'une pompe sèche multiétagée peut être obtenue en sous-dimensionnant le dernier étage de compression de la pompe cependant cette réduction de puissance est limitée. En effet, dans une pompe sèche multiétagée, le gaz subit plusieurs compressions successives dans les différents étages de la pompe depuis la pression d'aspiration à l'entrée du premier étage jusqu'à la pression atmosphérique en sortie du dernier étage. A partir d'une certaine dimension du dernier étage de refoulement, la pompe primaire sèche n'aura plus la capacité de pomper des flux de gaz importants lors de la première étape de pompage de la chambre de procédé. Aussi cette optimisation de dimensionnent ne permet pas d'obtenir la réduction de consommation d'énergie ici recherchée, qui est de l'ordre de 50%. La réduction du débit dans le dernier étage de compression se heurte à des limites imposées par le volume cyclique engendré, la vitesse de pompage, le rapport longueur/diamètre du profil des lobes des pompes "Roots" ou "Claw". 15 L'augmentation de la vitesse de pompage, qui impose un dernier étage d'aspiration de la pompe à vide de grande dimension, est en contradiction avec le souci de réduire l'énergie électrique consommée qui impose au contraire un dimensionnement réduit du dernier étage de compression. Par ailleurs la réalisation d'étages de faibles dimensions impose des technologies d'assemblages ou d'usinages qui peuvent s'avérer complexes 20 et onéreuses. En outre, malgré tous les efforts de réduction, une consommation résiduelle demeure notamment lorsque la pompe à vide a pour charge de maintenir le vide atteint après la phase de descente en pression, dans un sas de chargement par exemple. On connaît également des arrangements permettant de réduire la 25 consommation d'énergie globale du dispositif de pompage en utilisant une pompe à vide primaire sèche principale et une pompe à vide auxiliaire sèche connectée au refoulement de la pompe principale. Les pompes auxiliaires préconisées sont soient des pompes à membrane, des pompes à piston ou des pompes de type "Scroll". Dans le but de réduire la consommation électrique d'un dispositif de vide, le document US-2004/173312 propose d'ajouter une pompe auxiliaire à la pompe à vide sèche multiétagée principale du dispositif. La pompe à vide sèche principale, par exemple de type "Roots", comporte un premier étage de compression reliée à une chambre de procédé par un orifice d'aspiration et un dernier étage de compression dont l'orifice de refoulement est relié à une conduite comportant un clapet antiretour. L'orifice d'aspiration de la pompe auxiliaire est connecté à l'étage terminal de la pompe à vide principale du dispositif et peut être montée parallèlement au clapet antiretour. La pompe auxiliaire est une pompe à vide primaire du type "Gefle", "Scroll", à piston ou à membrane.

Néanmoins la pompe auxiliaire consomme une énergie électrique qui n'est pas négligeable, ce qui limite l'intérêt de cette proposition. En particulier lorsque le volume de gaz pompé par la pompe à vide principale est important, la consommation électrique totale est plus élevée qu'en l'absence de pompe auxiliaire. Pour parvenir cependant à réaliser une diminution de la consommation électrique, il est nécessaire d'optimiser plusieurs paramètres de fonctionnement, tels que la vitesse de pompage de la pompe auxiliaire et la pression d'admission dans la pompe à vide principale. Toutefois en début de pompage, cette économie d'énergie n'est pas atteinte. On propose alors de démarrer le vidage de la chambre de procédé au moyen de la pompe à vide auxiliaire seule jusqu'à un certain seuil de pression, puis de mettre en route la pompe à vide principale. Lorsque la pression souhaitée est atteinte, le vide est entretenu au moyen de la seule pompe à vide auxiliaire. Par ailleurs on a déjà proposé antérieurement des concepts intégrant une pompe à vide auxiliaire, de type "Rapts", "Claw" , "Hook" , péristaltique, à membrane ou à vis, qui peut être placée en sortie de la pompe à vide primaire sèche principale.

Néanmoins la consommation électrique des pompes auxiliaires, induite par un fonctionnement permanent, ne permet pas de réaliser les gains énergétiques substantiels recherchés. La présente invention a pour but de proposer un procédé de pompage d'une enceinte à vide permettant de réduire de façon substantielle (de l'ordre de 50%) et dans 25 un laps de temps très court (quelques secondes), la consommation électrique d'une pompe à vide primaire sèche. L'invention a aussi pour but de proposer un dispositif de pompage comportant une pompe à vide primaire sèche dont la consommation électrique est diminuée. L'invention a encore pour but de proposer un dispositif de pilotage du procédé 30 de pompage permettant une diminution sensible de la consommation électrique d'une pompe à vide primaire sèche. L'objet de la présente invention est un procédé de pompage au moyen d'un dispositif de pompage comportant une pompe à vide primaire sèche munie d'un orifice d'entrée de gaz relié à une enceinte à vide et d'un orifice de sortie de gaz débouchant dans un conduit Le procédé comprend les étapes suivantes : - on pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide au moyen de la pompe à vide primaire sèche par l'orifice d'entrée de gaz, s - on relie l'orifice de sortie de gaz de la pompe à vide primaire sèche à un éjecteur, - on mesure la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche et la pression des gaz dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, - on met en route l'éjecteur, après une temporisation, lorsque la pression des gaz à la sortie de la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front io montant et que la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front montant, - on arrête l'éjecteur lorsque la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front descendant et que la pression des gaz dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche 15 franchie une valeur de consigne en front descendant. Selon un premier aspect de l'invention, la valeur de consigne de la pression des gaz dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche est au plus égale à 200 mbar. Selon un second aspect de l'invention, la valeur de consigne de la puissance 20 électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche est au moins égale à la puissance électrique minimale consommée augmentée de 200%. La pompe à vide primaire sèche est mise en route dès le début du procédé pour faire le vide dans l'enceinte à laquelle elle est raccordée. Le pompage se poursuit jusqu'à atteindre la pression limite de fonctionnement de la pompe à vide primaire qui est 25 d'environ 10-1 mbar. Dès que cette pression est atteinte, l'éjecteur est activé durant un laps de temps très court alors que la pompe à vide primaire continue de fonctionner. L'invention réside dans le fait que le fonctionnement assisté par couplage de la pompe à vide primaire sèche et de l'éjecteur ne va nécessiter que quelques secondes de fonctionnement de l'éjecteur, pour un temps de fonctionnement en mode basse 30 consommation de la pompe à vide primaire sèche pouvant se maintenir indéfiniment tant que la ligne de pompage n'est pas réalimentée avec un nouvel afflux gazeux. La mise en dépression de la pompe à vide primaire sèche par l'éjecteur ne nécessite pas d'énergie électrique, l'éjecteur utilisant un fluide comprimée. Le ratio du fluide consommé par l'éjecteur / gain en énergie électrique sur la pompe à vide primaire sèche peut ainsi varier selon les cas d'utilisation de la pompe à vide de 1/10 à plus de 1/1 000. La présente invention a aussi pour objet un dispositif de pompage comportant une pompe à vide primaire sèche munie d'un orifice d'entrée de gaz relié à une enceinte à vide et d'un orifice de sortie de gaz débouchant dans un conduit. Le dispositif comporte en outre : - un clapet antiretour de refoulement placé dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, - un éjecteur monté en parallèle par rapport au clapet antiretour de refoulement, l'orifice to d'aspiration de l'éjecteur étant relié au conduit par une première canalisation et l'orifice de refoulement de l'éjecteur étant relié au conduit par une deuxième canalisation. Selon une variante, la canalisation reliée à l'orifice d'aspiration de l'éjecteur comporte un clapet antiretour d'aspiration. 15 Selon une autre variante, l'éjecteur est intégré dans une cartouche qui peut être placé dans le capot de la pompe à vide primaire. La pompe à vide primaire sèche peut être choisie parmi une pompe à vide primaire sèche monoétagée et une pompe à vide primaire sèche multiétagée. Afin de s'affranchir des inconvénients de l'art antérieur, la présente invention 20 propose donc de réduire la consommation d'énergie électrique d'une pompe à vide primaire sèche en abaissant la pression dans l'étage final de compression à l'aide d' un éjecteur qui ne consomme pas d'énergie électrique. Pour cela l'invention propose d'utiliser un éjecteur multiétagé, habituellement utilisé dans le domaine de a manutention qui se distingue des pompes à vide utilisées dans le domaine du 25 semiconducteur. Un éjecteur est un appareil statique qui fonctionne à partir du principe de l'effet venturi : phénomène de la dynamique des fluides où les particules gazeuses ou liquides se retrouvent accélérées à cause d'un rétrécissement de leur zone de circulation, l'aspiration se produisant au niveau de l'étranglement. Lorsque le gaz comprimé passe au travers des buses, une aspiration a lieu au travers de chaque étage. 30 Un éjecteur permet l'obtention d'une aspiration sans utiliser des pièces mobiles, donc n'occasionnant ni usure ni entretien, ce qui n'est pas le cas par exemple d'une pompe à membrane ou à piston. Un éjecteur permet de créer le vide à partir d'un fluide comprimé, tel qu'un gaz comme l'azote ou l'air comprimé par exemple, donc sans consommer d'énergie électrique. De plus, cet éjecteur est très petit : sa taille étant légèrement plus volumineuse qu'une allumette, ce qui n'est pas le cas d'une pompe à membrane ou à piston. Ainsi il peut aisément être intégré dans le capot d'une pompe à vide, ce qui permet un gain volumique appréciable. Selon une variante, l'éjecteur est intégré dans une cartouche qui peut être placé à l'intérieur du capot de la pompe à vide primaire sèche. Selon un mode de réalisation, l'orifice de sortie de gaz de la pompe à vide 10 primaire sèche débouche sur un conduit muni d'un clapet antiretour, le clapet antiretour t disposé entre la pompe à vide primaire sèche et l'éjecteur. Ce dispositif de pompage selon l'invention permet d'abaisser la pression en sortie de la pompe à vide primaire réduisant ainsi l'échauffement du dernier étage de compression de la pompe à vide primaire. 15 La présente invention a aussi pour objet un dispositif de pilotage du procédé de pompage précédemment décrit, comportant : - des moyens de mesure de la pression dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, - des moyens de mesure de la puissance électrique consommée par la pompe à vide 20 primaire sèche, - des moyens de pilotage de l'alimentation en fluide moteur de l'éjecteur, - des moyens de sélection de la vitesse de rotation de la pompe à vide primaire sèche. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation, donné bien entendu à titre 25 illustratif et non limitatif, et dans le dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente un mode de réalisation d'un dispositif de vide selon l'invention, - la figure 2 montre schématiquement le fonctionnement d'un éjecteur, - la figure 3 illustre le procédé de pompage selon l'invention, - la figure 4 montre l'évolution de la puissance électrique W consommée par la pompe à vide primaire sèche en watts, qui est représentée en ordonnée, en fonction du temps écoulé T en secondes représenté en abscisse, - la figure 5 représente un mode de réalisation d'un dispositif de pilotage du procédé de pompage selon l'invention. Dans le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 1, un dispositif de pompage 1 comporte une pompe à vide 2 primaire sèche, par exemple une pompe à vide de type "Roots" multiétagée, dont l'orifice d'aspiration est relié par un conduit 3 à une enceinte 4 à vider, telle qu'un sas de chargement, une chambre de transfert ou une 10 chambre de procédé. L'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide 2 est relié à un conduit 5. Un clapet antiretour de refoulement 6 est de préférence placé sur le conduit 5, afin de permettre l'isolation d'un volume 7 compris entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire 2 et le clapet antiretour 6. La pompe à vide 2 primaire aspire les gaz de l'enceinte 4 à son entrée, et les comprime pour les refouler à sa sortie dans le 15 conduit 5 à travers le clapet antiretour de refoulement 6. Lorsque la pression limite de fonctionnement de la pompe primaire 2 est atteinte, le clapet antiretour 6 se ferme afin d'éviter toute remontée de pression, de l'atmosphère vers l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide 2 primaire. Le dispositif de pompage 1 comporte aussi un éjecteur 8 disposé en parallèle 20 clapet antiretour de refoulement 6, et dont l'orifice d'aspiration et l'orifice de refoulement sont respectivement relié au conduit 5 par des première 9 et deuxième 10 canalisations montées en dérivation du conduit 5. Un clapet antiretour d'aspiration 11 placé dans le conduit 9, relié à l'aspiration de l'éjecteur 8, isole l'éjecteur 8 de la pompe à vide 2 primaire sèche. Lorsque le clapet antiretour de refoulement 6 se ferme, 25 l'éjecteur 8 peut alors être déclenché en fonction de la combinaison d'une valeur de consigne Wc de la puissance électrique consommée par la pompe à vide 2 primaire et d'une valeur de consigne Pc de la pression mesurée dans le volume 7 compris entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire 2 et le clapet antiretour 6. Pour fonctionner, l'éjecteur 8 a besoin d'un fluide moteur sous pression. Le 30 fluide moteur, qui peut être par exemple de l'azote ou de l'air comprimé, est envoyé pendant un temps par exemple inférieur à 3 secondes à l'entrée de l'éjecteur 8, ce qui entraîne une dépression au niveau du clapet antiretour d'aspiration 11 qui s'ouvre et permet ainsi le vidage du volume 7 de 2 ce. La pression Pm mesurée dans le volume 7 diminue depuis la valeur de la pression atmosphérique de 1013 mbar jusqu'à une valeur mesurée Pm inférieure à une valeur de consigne Pc, qui est par exemple de l'ordre de 200 mbar. Dès que la mesure de la puissance électrique Wm consommée par la pompe à vide 2 primaire passe en dessous de la valeur de consigne Wc et que la pression Pm mesurée dans le volume 7 tombe en dessous de la valeur de consigne Pc, l'éjecteur 8 s est arrêté. La vanne 11 se referme, isolant ainsi un volume 7 de 2 ce à une pression de valeur Pm inférieure à la valeur de consigne Pc. Cette valeur Pm de la pression peut être maintenue durant 24 heures durant une phase de maintien sous vide, sans qu'il soit nécessaire de réactiver l'éjecteur 8. Si une augmentation de la pression amenant la valeur Pm au-dessus de la valeur de consigne Pc est détectée, l'éjecteur 8 peut être à Io nouveau activé. Le volume 7 compris entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire 2 et le clapet antiretour 6 de refoulement est minimisé par conception, ceci afin de diminuer la taille de l'éjecteur 8 et de raccourcir la durée nécessaire au vidage de ce volume 7. Néanmoins l'éjecteur 8 peut être au choix intégrée dans le corps de la pompe 15 à vide 2 primaire, afin de minimiser le volume total à pomper, ou bien installée sur le conduit 5 relié à l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide 2 et comportant un clapet antiretour 6 de refoulement. La durée moyenne nécessaire pour vider l'enceinte 4 au moyen de la pompe à vide 2 primaire se situe entre 4 et 18 secondes, par exemple lorsqu'on utilise une pompe 20 à vide ayant un débit de l'ordre de 100 m3/h. Le temps moyen se situe autour de 4 secondes pour un volume moyen d'enceinte de 6 litres. Comme représenté sur la figure 2, l'éjecteur 20 est préférentiellement de type multiétagé et composé d'au moins de trois étages afin d'atteindre une pression Pm inférieure à la valeur de consigne Pc (par exemple de l'ordre de 200 mbar) à flux pompé 25 nul dans le délai le plus court possible, ceci afin de réduire au maximum la consommation en fluide comprimé (azote ou air par exemple) nécessaire au fonctionnement de l'éjecteur 20. Néanmoins l'éjecteur pourrait aussi bien être constitué de d'un ou de deux étages suivant la valeur de pression Pm à obtenir. L'éjecteur 20 comprend plusieurs buses 21 assemblées en série formant les 30 étages d'aspiration. Chaque buse 21 comprend des orifices de communication 22 avec l'espace extérieur et des clapets 23 qui permettent d'obturer les orifices de communication 22.

On considérera maintenant les figures 3 et 4 qui illustrent le procédé de pompage selon un mode de réalisation de l'invention. Lorsqu'une enceinte à vide est en phase 30 de maintien sous vide, la pompe à vide 2 primaire fonctionne à faible vitesse de rotation, par exemple 50 Hz, dit "mode stand-by", et la puissance électrique Wm consommée est modérée, de l'ordre de 200W par exemple pour une pompe à vide de type "Roots" multiétagée. Cette puissance électrique Wm consommée est à une valeur minimale Wb qui peut être maintenue pendant une durée qui peut dépasser 20 heures. Si l'enceinte sous vide 4 reçoit un apport de gaz, la pompe à vide 2 accélère sa vitesse de rotation, passant de 50 à 100 Hz, pour atteindre sa vitesse de consigne. Cette phase 31 de montée en vitesse est très consommatrice de puissance électrique car s'agit de vaincre toute les forces d'inertie des pièces en mouvement dans la pompe à vide 2 primaire sèche. La puissance électrique Wm nécessaire à la pompe à vide 2 primaire augmente rapidement jusqu'à atteindre une puissance électrique Ws maximale.

On mesure en continue la puissance électrique Wm consommée par la pompe à vide 2 primaire de manière à détecter le moment précis Tc où la puissance électrique Wm consommée atteint en front montant et dépasse la valeur de la puissance électrique de consigne Wc préalablement fixée. Dans le cas présent cette puissance électrique de consigne Wc est choisie de manière à être la plus éloignée possible de la puissance électrique minimale Wb de la phase 30, soit par exemple Wb + 200%. La détection de la valeur de consigne Wc de la puissance électrique s'effectue par la détection d'un seuil d'intensité sur le sélectionneur de vitesse pilotant le moteur de la pompe à vide 2 primaire, par exemple. La détection de la valeur de consigne Wc de la puissance électrique consommée enclenche une temporisation 32 de A(Tc - Td) différant le moment Td du déclenchement de l'éjecteur 8. La fonction de temporisation permet de mettre en marche l'éjecteur 8 dans la zone optimale de la séquence de pompage, c'est-à-dire à la fin de la première phase 31 du pompage à grande vitesse, et non pas tout le long du cycle de pompage. En effet l'éjecteur 8 n'apporte pas d'économie notable sur la consommation de la pompe à vide 2 en dehors de cette zone optimale. Cette fonction de temporisation permet de prendre en compte une gamme de volume de l'enceinte 4 à vider s'étalant de 3 litres à 25 litres. La temporisation 32 est comprise entre 0,1 et 10 secondes et permet de couvrir la plupart des cas de figures. Dans le même temps, la pression Pm mesurée dans le volume 7 jusqu'à teindre et dépasser en front montant sa valeur de consigne Pc. Le pilotage de la mise en route de l'éjecteur 8 est donc basé sur l'observation conjointe que la pression Pm mesurée dans le volume 7 a dépassé sa valeur de consigne Pc et que la puissance électrique Wm mesurée a aussi dépassé sa valeur de consigne Wc. La combinaison de ces deux critères permet une optimisation de la consommation de fluide moteur dans l'éjecteur 8. La mise en route de l'éjecteur 8 crée une dépression dans le volume 7 du conduit 5 relié à l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire 2. Ceci diminue l'écart de pression entre le dernier étage de la pompe à vide primaire 2 et le conduit 5, réduisant proportionnellement la puissance électrique Wm consommée par la pompe à vide primaire 2. Lors de la phase 33 de pompage assisté, l'éjecteur 8 est enclenché et soulage plus tôt la pompe à vide primaire 2, compensant de ce fait le surcroît de puissance électrique nécessaire pour comprimer les gaz contre la pression atmosphérique de 1013mbar, ce qui entraîne simultanément la diminution de la pression Pm dans le volume 7.

A la fin de la phase 33 de pompage assisté, la puissance électrique Wm franchie de nouveau la valeur de consigne Wc en front descendant. Puis, après un certain temps de fonctionnement 34, l'arrêt 35 de l'éjecteur 8 est déclenché au moment Ta déterminé à partir de la mesure de la pression Pm dans le volume 7 compris entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire 2 et le clapet antiretour 6 de refoulement. Une fois la pression Pm dans le volume 7 situé en sortie de la pompe à vide 2 ayant diminué jusqu'à atteindre la valeur de consigne Pc et la puissance électrique Wm consommée par la pompe à vide 2 primaire étant déjà inférieure à la valeur de consigne Wc, le clapet antiretour 11 d'aspiration est fermé pour isoler le conduit 9 relié à l'aspiration de l'éjecteur 8 et maintenir le volume 7 à une pression Pm inférieure à la valeur de consigne Pc. Consécutivement l'alimentation en fluide moteur de l'éjecteur 8 est stoppée afin d'optimiser la consommation en fluide. Sur la figure 5, on a représenté un dispositif de pilotage de l'éjecteur. Ce dispositif comprend un contact 50 pour la détection de la valeur de consigne de la pression Pc dans le volume 7 et un contact 51 pour la détection de la valeur de consigne de la puissance électrique Wc. Une vanne 52 couplée à un relais 53 contrôle l'alimentation en fluide moteur de l'éjecteur 8. Un contact 55 permet d'activer le sélectionneur de vitesse 56 afin d'ajuster la vitesse de rotation de la pompe à vide primaire 2 dans la plage 50-100Hz.

Le contact 50 et le contact 51 sont représentés normalement ouverts (i.e. non passants) ce qui correspond au cas où la pression Pm est inférieure à la valeur de consigne Pc, de l'ordre de 200 mbar, et où la puissance électrique Wm consommée est inférieure à une valeur de consigne Wc qui peut être égale à Wb + 200%. La vanne 52, qui commande le fluide moteur de l'éjecteur 8, ne peut donc pas être actionnée dans ce cas. Pendant la phase de pompage 31 à grande vitesse, la pression Pm augmente jusqu'à atteindre la pression atmosphérique dans le volume 7 compris entre l'orifice de sortie des gaz de la pompe à vide primaire 2 et le clapet antiretour 6. La puissance to électrique Wm consommée par la pompe à vide 2 primaire sèche augmente aussi. Dans un premier temps, le contact 50 réagissant à la détection de la valeur de consigne de la pression Pc bascule et devient passant. Dans un second temps, l'information du franchissement en front montant de la valeur de consigne de la puissance électrique Wc est reçue, et la temporisation ajustée à une valeur comprise 15 entre 0,1 et 10 secondes est déclenchée. A l'issue de la période de temporisation, se produit la fermeture du contact 51 qui devient passant à son tour. La vanne 52 qui commande le fluide moteur de l'éjecteur 8 est alors activée pour la mise en route de l'éjecteur 8, permettant la mise en dépression du volume 7 situé à la sortie de la pompe à vide 2 primaire sèche.

20 L'alimentation de la vanne 52 se fait conjointement à l'alimentation des relais 53 et 54 auquel la vanne 52 est couplée. Les relais 53 et 54 ont pour fonction d'assurer l'auto-alimentation de la vanne 52 une fois la puissance électrique Wm consommée par la pompe à vide 2 primaire devenue inférieure à sa valeur de consigne Wc franchie en front descendant. Le fonctionnement de l'éjecteur entraîne une diminution de la 25 puissance Wm consommée jusqu'au franchissement de la valeur de consigne Wc, déclenchant l'ouverture du contact 51. Le contact 50 étant toujours fermé, l'alimentation de la vanne 52 s'effectue via les relais 53 et 54. Puis la pression Pm mesurée dans le volume 7 ayant diminué jusqu'à atteindre une valeur inférieure à sa valeur de consigne Pc, l'ouverture du contact 40 agissant sur la vanne 52 provoque la suspension de l'arrivée du fluide moteur dans l'éjecteur 8. La pression Pm dans le volume 7 étant inférieure à la valeur de consigne Pc et la puissance électrique Wm consommée par la pompe à vide 2 étant inférieure à la valeur de consigne Wc, la vitesse de la pompe peut être réduite de 100 Hz à 50 Hz (mode "stand-by") afin d'assurer un gain complémentaire en puissance consommée. Le contact 55 en se fermant permet de piloter directement ce passage en mode "stand-by" sur le sélectionneur de vitesse 56 du moteur de la pompe à vide 2 primaire. Ce contact 55 est lui-même dépendant du relai 53 pilotée parallèlement à la vanne 52 . Le passage de la pompe à vide primaire 2 à une vitesse de rotation élevée, c'est-à-dire de 50 Hz à 100 Hz, s'effectue automatiquement lorsque le contact 55 s'ouvre. Le dispositif de pilotage de la pompe à vide 2 primaire permet le passage en mode "stand-by" de la pompe à vide 2 primaire dès que la valeur de consigne Pc de la pression est atteinte en front descendant. Le mode "stand- by" consiste en une réduction automatique de la vitesse de rotation de la pompe à vide 2 primaire de 100 Hz à 50 Hz. Dans ce mode "stand-by", la réduction de vitesse engendre avantageusement un gain supplémentaire sur la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire. Le fait de conditionner le passage en mode "stand-by" à une pression de consigne Pc à la sortie de la pompe à vide 2 primaire permet de minimiser tout risque de changement 15 significatif de la pression à l'entrée de la pompe à vide 2 primaire. Sur la figure 3, la courbe 36 correspond à un fonctionnement sans mise en route de l'éjecteur et sans utilisation du mode "stand-by", et la courbe 37 serait obtenue sans l'utilisation du mode "stand-by". Le dispositif de pilotage de l'éjecteur 8 permet la mise en route de l'éjecteur 8 20 en fonction de la combinaison de critères relatifs à la puissance électrique Wm consommée par la pompe à vide 2 primaire et à la pression Pm mesurée dans le volume 7, et permet l'arrêt de l'éjecteur 8 en fonction de la combinaison de critères relatifs à la puissance électrique Wm consommée par la pompe à vide 2 primaire et à la pression Pm mesurée dans le volume 7.

25 Si le franchissement en front montant de la pression de consigne Pc était seule prise en compte, le dispositif de pilotage déclencherait inopinément la mise en route de l'éjecteur 8. Si le franchissement en front montant de la puissance électrique de consigne Wc était utilisée seule pour piloter l'éjecteur 8, il suffirait qu'un grippage mécanique de la pompe à vide 2 primaire survienne pour générer une augmentation de 30 la puissance électrique Wm, provoquant la mise en route de l'éjecteur 8. La détection du franchissement de la valeur de consigne Wc de la puissance électrique via le sélectionneur de vitesse 56 du moteur de la pompe à vide 2 primaire permet de d'obtenir une information en front montant. La valeur de la puissance électrique de consigne Wc doit être la plus éloignée possible de la valeur initiale Wb de la puissance électrique afin de retarder au maximum le démarrage de l'éjecteur 8. Afin d'être certain que la mise en route de l'éjecteur 8 se produise uniquement lorsque la pompe à vide primaire 2 fonctionne, le contact 50 pour la détection de la valeur de consigne de la pression Pc de pression, le contact 50 pour la détection de la valeur de consigne de la pression Pc et le contact 51 pour la détection de la valeur de consigne de la puissance électrique Wc sont montés en série. Lors de la phase 36 de pompage assisté, la valeur de consigne Wc de la puissance électrique est de nouveau dépassée dans le sens descendant après l'atteinte d'une seuil maximum Ws de puissance électrique, mais la puissance électrique Wm consommée reste éloignée de la valeur initiale Wb de puissance électrique. La mesure de la puissance électrique Wm basée sur une valeur de puissance électrique de consigne Wc n'est donc pas utilisable seule pour piloter l'éjecteur 8. Au cours d'un cycle de pompage, la pompe à vide 2 primaire sèche équipée d'un sélectionneur de vitesse 56 ralentit lorsqu'elle doit aspirer une charge de gaz importante. Ce ralentissement correspond à un surcroît de puissance électrique Wm consommée par la pompe lors de l'ouverture de la communication avec l'enceinte 4. Ceci témoigne d'une relation existant entre la pression mesurée à l'entrée de la pompe à vide 2 primaire sèche et la puissance électrique Wm consommée. Ce surcroît de puissance électrique est d'autant plus important que la valeur initiale de la vitesse de rotation de la pompe à vide 2 est élevée au moment de l'ouverture de la communication avec l'enceinte 4. En ayant préalablement ralenti la pompe de 100 Hz à 50 Hz, le pic de puissance électrique maximale Ws sera beaucoup moins élevée, optimisant un peu plus la consommation globale de la pompe à vide 2 primaire sur un cycle de pompage.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de pompage au moyen d'un dispositif de pompage comportant une pompe à vide primaire sèche munie d'un orifice d'entrée de gaz relié à une enceinte à vide et d'un orifice de sortie de gaz débouchant dans un conduit, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on pompe les gaz contenus dans l'enceinte à vide au moyen de la pompe à vide primaire sèche par l'orifice d'entrée de gaz, - on relie l'orifice de sortie de gaz de la pompe à vide primaire sèche à un éjecteur, - on mesure la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche et la pression des gaz dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, - on met en route l'éjecteur, après une temporisation, lorsque la pression des gaz à la sortie de la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front montant et que la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front montant, 15 - on arrête l'éjecteur lorsque la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front descendant et que la pression des gaz dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche franchie une valeur de consigne en front descendant. Procédé de pompage selon la revendication 1, dans lequel la valeur de 20 consigne de la pression des gaz dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche est au plus égale à 200 mbar. Procédé de pompage selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la valeur de consigne de la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche est au moins égale à la puissance électrique minimale 25 consommée augmentée de 200%. 4. Dispositif de pompage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant une pompe à vide primaire sèche munie d'un orifice d'entrée de gaz relié à une enceinte à vide et d'un orifice de sortie de gaz débouchant dans un conduit, caractérisé en ce qu'il comprend en outre 1- un clapet antiretour de refoulement placé dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, - un éjecteur monté en parallèle par rapport au clapet antiretour de refoulement, l'orifice d'aspiration de l'éjecteur étant relié au conduit par une première canalisation et l'orifice de refoulement de l'éjecteur étant relié au conduit par une deuxième canalisation. Dispositif de pilotage du procédé de pompage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens de mesure de la pression dans le conduit à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, 20 - des moyens de mesure de la puissance électrique consommée par la pompe à vide primaire sèche, - des moyens de pilotage de l'alimentation en fluide moteur de l'éjecteur, - des moyens de sélection de la vitesse de rotation de la pompe à vide primaire sèche. 5. 10 6. 7. 15 8. Dispositif de pompage selon la revendication 4, dans lequel la canalisation reliée à l'orifice d'aspiration de l'éjecteur comporte un clapet antiretour d'aspiration, Dispositif de pompage selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel l'éjecteur est intégré dans une cartouche qui peut être placé à l'intérieur du capot de la pompe à vide primaire sèche. Dispositif de pompage selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel la pompe à vide primaire sèche est choisie parmi une pompe à vide primaire sèche monoétagée et une pompe à vide primaire sèche multiétagée.