FR3096096A1

FR3096096A1 - Pompe à vide primaire sèche

Info

Publication number: FR3096096A1
Application number: FR1904956A
Authority: FR
Inventors: Yann Olivier; Thibault BOURRILHON; Philippe D'harboulle; Eric MANDALLAZ
Original assignee: Pfeiffer Vacuum SAS
Current assignee: Pfeiffer Vacuum SAS
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2039-05-13
Also published as: FR3096096B1; CN113811668A; DE112020002386T5; TW202108889A; TWI825313B; KR20220007061A; WO2020229163A1

Abstract

L’invention concerne une pompe à vide (1) primaire sèche comportant - un stator (2) comportant au moins une pièce d'extrémité (14, 15) et au moins deux éléments de stator (10, 11, 12), et - deux arbres (7) de rotors (6) configurés pour tourner de façon synchronisée en sens inverse dans les étages de pompage (3a-3f). Chaque élément de stator (10, 11, 12) s’assemble axialement avec un autre élément de stator (10, 11, 12) ou avec une pièce d’extrémité (14, 15) pour former au moins deux étages de pompage (3a-3f) montés en série entre une aspiration (4) et un refoulement (5) de la pompe à vide (1). Au moins un élément de stator (10, 11, 12) est réalisé par l’assemblage de deux demi-coquilles complémentaires (100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b) qui se rejoignent selon une surface d’assemblage (8). Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Pompe à vide primaire sèche

La présente invention concerne une pompe à vide primaire sèche, en particulier une pompe à vide primaire sèche multi-étagée, telle que de type Roots, de type Claw et/ou à vis.

Les pompes à vide primaires de type sèche comportent plusieurs étages de pompage en série dans lesquels circule un gaz à pomper entre une aspiration et un refoulement. On distingue parmi les pompes à vide connues, celles à lobes rotatifs également connues sous le nom « Roots » ou celles à bec, également connues sous le nom « Claw » ou encore celles à vis. Ces pompes à vide sont dites « sèches » car en fonctionnement, les rotors tournent à l’intérieur d’un stator sans aucun contact mécanique entre eux ou avec le stator, ce qui permet de ne pas utiliser d’huile dans les étages de pompage.

Lors du montage des différents composants de la pompe à vide, il n'est pas possible d'engager axialement un rotor entier dans le stator par simple déplacement axial. Il n'est pas possible, non plus, d'envisager l'usinage d'un stator monobloc pour réaliser les cavités constituant les chambres de compression.

Pour permettre à la fois l'usinage et le montage et assurer une bonne étanchéité, les stators de pompes à vide sèches sont par exemple constitués de l'assemblage axial de plusieurs éléments de stator, assemblés selon leurs parois transversales respectives, avec interposition de joints d'étanchéité annulaires respectifs comprimés axialement et isolant chaque chambre de compression par rapport à l'atmosphère extérieure.

Une telle structure de pompe sèche nécessite d'usiner séparément chaque élément de stator, puis d'effectuer une opération d'assemblage longue et délicate consistant à adapter les deux arbres de rotor dans un bâti-support, de régler le positionnement des lobes de la dernière chambre de compression, de positionner le dernier élément de stator avec le joint d'étanchéité annulaire, d'adapter les lobes de l'avant-dernière chambre de compression, d'amener l'avant-dernier élément de stator avec le joint d'étanchéité annulaire, et ainsi de suite jusqu'au premier élément de stator. Sachant que les jeux entre les lobes de rotor et les parois de stator sont très réduits pour assurer une étanchéité de chaque étage de compression de la pompe à vide, on comprend que cet assemblage est particulièrement long et délicat, et on estime qu'il faut plusieurs heures de main d'œuvre pour cette opération effectuée sur une pompe à vide sèche à cinq ou six étages.

Un autre problème, dans ces pompes à vide sèches multi-étagées connues, est la difficulté d'alignement des éléments de stator les uns à la suite des autres, étant observé que les erreurs risquent de se cumuler entre le premier élément de stator et le dernier élément de stator, de sorte qu'il est difficile de maîtriser les jeux entre les rotors et le stator dans une production en série.

On connait également, par exemple du document US6,572,351B2, des structures de pompe à vide ayant un stator en deux demi-coquilles assemblées radialement selon une surface d'assemblage longitudinale généralement parallèle aux axes des rotors, le stator étant fermé de façon étanche à ses extrémités par deux pièces rapportées d'extrémité engagées axialement. Le montage d’une telle pompe est ainsi beaucoup plus rapide.

Cependant, notamment lorsqu’elles sont employées dans des procédés utilisant des gaz corrosifs ou des poudres abrasives, en particulier dans l’industrie du traitement de surface ou du semi-conducteur, il peut s’avérer nécessaire de remplacer fréquemment tout ou partie des pièces statoriques, et plus particulièrement des pièces statoriques situées du côté des plus fortes pressions de gaz. Les pompes à vides sèches ayant une architecture en demi-coquille sont alors désavantagées car l’ensemble de la pompe à vide doit être remplacé alors que seule une partie peut être endommagée.

Un but de la présente invention est de résoudre au moins partiellement au moins un des inconvénients précités.

A cet effet, l’invention a pour objet une pompe à vide primaire sèche comportant :
- un stator comportant au moins une pièce d'extrémité et au moins deux éléments de stator, chaque élément de stator s’assemblant axialement avec un autre élément de stator ou avec une pièce d’extrémité pour former au moins deux étages de pompage montés en série entre une aspiration et un refoulement de la pompe à vide,
- deux arbres de rotors configurés pour tourner de façon synchronisée en sens inverse dans les étages de pompage pour entrainer un gaz à pomper entre l’aspiration et le refoulement caractérisée en ce qu’au moins un élément de stator est réalisé par l’assemblage de deux demi-coquilles complémentaires qui se rejoignent selon une surface d’assemblage.

La surface d’assemblage est par exemple une surface d’assemblage plane, passant par exemple par un plan médian de la pompe à vide primaire sèche. La surface d’assemblage plane contient par exemple les axes des arbres de rotors. Cette surface d’assemblage plane peut être rigoureusement plane ou peut présenter par exemple des formes en relief complémentaires ou des rainures pour joints d’étanchéité au niveau des éléments de stator.

L’assemblage axial des éléments de stator de la pompe à vide a pour avantage de permettre le remplacement d’une partie de la pompe endommagée sans nécessiter le remplacement complet d’un demi-stator. On conserve en outre les avantages d’une architecture en demi-coquille permettant de réduire le temps d’assemblage du fait du nombre d’interfaces à aligner qui est moins important. Cette architecture permet également de réduire les risques de cumul des défauts d’alignements. Le coût de la pompe à vide peut donc être diminué et le montage facilité.

La pompe à vide peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.

Les éléments de stator peuvent s’assembler entre eux ou à la au moins une pièce d’extrémité par assemblage axial de leurs faces transversales, les faces transversales présentant des éléments d’engagement complémentaires. Les éléments d’engagement complémentaires facilitent le montage de la pompe en guidant l’assemblage des éléments de stator et en pré-maintenant les éléments de stator entre eux.

Selon un exemple de réalisation, les éléments d’engagement complémentaires comportent :
- un évidement axial ménagé dans une face transversale d’au moins un élément de stator, et
- un nez axial formé dans une face transversale d’une pièce d’extrémité ou une collerette axiale formée dans une face transversale d’un élément de stator, le nez axial ou la collerette axiale étant conformé pour s’engager dans l’évidement axial.

Selon un exemple de réalisation, au moins un élément de stator peut comporter au moins une paroi transversale de séparation pour former au moins en partie au moins deux étages de pompage. Au moins un élément de stator comporte par exemple deux parois transversales de séparation, parallèles entre elles, pour former au moins en partie deux ou trois étages de pompage. Au moins un élément de stator comporte par exemple trois parois transversales de séparation, parallèles entre elles, pour former au moins en partie trois ou quatre étages de pompage. Le nombre d’éléments de stator est alors inférieur au nombre d’étages de pompage.

Selon un exemple de réalisation, tous les éléments de stator sont réalisés par l’assemblage de deux demi-coquilles respectives.

Selon un autre exemple de réalisation, au moins un élément de stator est monobloc. Par exemple, un élément de stator monobloc forme au moins en partie le premier étage de pompage et/ou le dernier étage de pompage, le premier étage de pompage communiquant avec l’aspiration, le dernier étage de pompage communiquant avec le refoulement. En effet, les éléments de stator situés aux extrémités de la pompe à vide peuvent être plus difficiles à usiner en demi-coquille.

Selon un exemple de réalisation, au moins une face transversale d’un élément de stator comporte au moins deux entretoises de découplage thermique. Les surfaces d’échange entre les éléments de stator peuvent ainsi être réduites et limitées aux seules entretoises. L’air ou une garniture située entre les entretoises, créent une résistance thermique permettant de limiter l’échauffement du stator par conduction. Le découplage thermique entre les éléments de stator permet de faciliter le contrôle de température de chaque élément de stator, ce contrôle pouvant alors par exemple plus facilement être réalisé de manière indépendante pour chaque élément de stator.

Selon un exemple de réalisation, les demi-coquilles sont collées entre elles et les éléments de stator sont collés entre eux. Cette forme de réalisation convient plus particulièrement pour les applications de pompage de gaz neutre, telles que le pompage de sas de transfert permettant la mise sous vide de substrats avant leur introduction dans une chambre de traitement accolée au sas. L’étanchéité de la pompe à vide réalisée par collage permet d’obtenir une pompe compacte au coût maîtrisé.

Selon un exemple de réalisation, la pompe à vide comporte en outre un joint d’étanchéité monobloc comprenant une première et une deuxième parties annulaires d’extrémité, au moins une partie annulaire intercalaire et deux longerons raccordant les parties annulaires d’extrémité et intercalaires, les parties annulaires d’extrémité étant intercalées entre d’une part, une pièce d’extrémité ou un élément de stator monobloc et d’autre part, un élément de stator, les parties annulaires intercalaires étant intercalées entre deux éléments de stator et les longerons étant intercalés entre au moins deux demi-coquilles.

Selon un exemple de réalisation, le nez axial d’au moins une pièce d’extrémité et/ou la collerette axiale d’au moins un élément de stator comporte une gorge annulaire périphérique recevant la partie annulaire d’extrémité ou la partie annulaire intercalaire du joint d’étanchéité. Une bonne étanchéité peut ainsi être obtenue par compression radiale des parties annulaires d’extrémité et intercalaires par les pièces d’extrémité et la succession des éléments de stator qui s’emboitent les uns dans les autres.

Selon un exemple de réalisation, au moins un longeron du joint d’étanchéité comporte au moins une portion à section rectangulaire se logeant dans une gorge longitudinale à section rectangulaire complémentaire.

Selon un exemple de réalisation, le joint d’étanchéité comporte au moins un raccord raccordant la partie annulaire intercalaire à un longeron, le raccord comprenant un pontet droit et un pontet courbe doublant le pontet droit. Le pontet courbe permet d’assurer l’étanchéité entre les demi-coquilles. Le pontet droit permet de rigidifier le raccord.

Au moins le pontet droit présente par exemple une section transversale s’inscrivant au moins partiellement dans un rectangle se logeant dans une gorge à section transversale rectangulaire complémentaire. La portion à section rectangulaire du joint d’étanchéité permet de créer une barrière aux gaz le long de la gorge longitudinale afin de réduire les risques de fuites entre l’étage de pompage de basse pression communiquant avec l’aspiration et l’étage de pompage de haute pression communiquant avec le refoulement.

Le pontet droit d’un raccord est par exemple intercalé entre la partie annulaire d’extrémité située du côté de l’aspiration de la pompe à vide et le pontet courbe dudit raccord.

Présentation des dessins

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l’invention, mais nullement limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :

est une vue schématique éclatée d’éléments d’une pompe à vide primaire sèche selon un premier exemple de réalisation.

est une vue en perspective d’un arbre de rotors de la pompe à vide de la Figure 1.

est une vue similaire à la Figure 1 pour laquelle les arbres de rotors ne sont pas représentés.

est une vue en perspective d’une demi-coquille d’un élément de stator de la pompe à vide de la Figure 1.

est une vue en perspective d’une variante de réalisation d’une demi-coquille d’un élément de stator.

est une vue partielle en perspective de deux demi-coquilles selon le mode de réalisation de la Figure 5A assemblées entre elles.

est une vue en perspective d’un joint d’étanchéité de la pompe à vide de la Figure 1.

est une vue agrandie d’un détail du joint d’étanchéité de la Figure 6.

est une vue similaire à la Figure 6 pour un deuxième exemple de réalisation du joint d’étanchéité.

est une vue agrandie d’un détail du joint d’étanchéité de la Figure 8.

est une vue schématique éclatée d’une pompe à vide primaire sèche selon un deuxième exemple de réalisation.

Sur ces Figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes numéros de référence.

Les Figures ont été simplifiées par soucis de clarté. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l’invention sont représentés.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.

On définit par pompe à vide primaire, une pompe à vide volumétrique, qui est configurée pour, à l’aide de deux arbres de rotors, aspirer, transférer, puis refouler le gaz à pomper à la pression atmosphérique. Les arbres de rotor sont entrainés en rotation par un moteur de la pompe à vide primaire.

On entend par « en amont », un élément qui est placé avant un autre par rapport au sens de circulation du gaz à pomper. A contrario, on entend par « en aval », un élément placé après un autre par rapport au sens de circulation du gaz à pomper, l’élément situé en amont dans la direction de pompage des gaz étant à une pression plus basse que l’élément situé en aval.

On définit la direction axiale comme la direction longitudinale de la pompe dans laquelle s’étendent les axes des arbres de rotor.

La pompe à vide 1 primaire sèche de la Figure 1 comporte un stator 2 formant au moins deux étages de pompage 3a-3f montés en série entre une aspiration 4 et un refoulement 5 (non visible sur la Figure).

La pompe à vide 1 comporte en outre deux arbres 7 de rotors 6 configurés pour tourner de façon synchronisée en sens inverse dans les étages de pompage 3a-3f de sorte que les rotors 6 entrainent un gaz à pomper entre l’aspiration 4 et le refoulement 5.

Les arbres 7 portent des rotors 6 présentant par exemple des lobes de profils identiques, par exemple de type « Roots » (Figure 2) ou de type « Claw » ou sont de type à vis ou d’un autre principe similaire de pompe à vide volumétrique. Les arbres 7 sont entrainés par un moteur situé par exemple à une extrémité de la pompe à vide 1.

La pompe à vide 1 comporte par exemple six étages de pompage 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f dans lesquels un gaz à pomper peut circuler. Chaque étage de pompage 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f est formé par une chambre de compression recevant les rotors 6, les chambres comprenant une entrée et une sortie respectives. Lors de la rotation, le gaz aspiré depuis l’entrée est emprisonné dans le volume engendré par les rotors 6 et le stator 2, puis est entraîné par les rotors 6 vers l’étage suivant.

Comme on le verra plus loin, les étages de pompage successifs 3a-3f sont raccordés en série les uns à la suite des autres par des canaux inter-étages respectifs raccordant la sortie de l'étage de pompage 3a-3e qui précède à l'entrée de l'étage de pompage 3b-3f qui suit. L’entrée du premier étage de pompage 3a communique avec l’aspiration 4 de la pompe à vide 1. La sortie du dernier étage de pompage 3f communique avec le refoulement 5. Les dimensions axiales des rotors 6 sont par exemple égales ou décroissantes avec les étages de pompage, l’étage de pompage 3a situé du côté de l’aspiration 4 recevant les rotors 6 de plus grande dimension axiale.

La pompe à vide 1 est une pompe à vide primaire pouvant être mise en route à pression atmosphérique. Elle est configurée pour refouler les gaz pompés à pression atmosphérique. Ces pompes à vide sont dites « sèches » car en fonctionnement, les rotors 6 tournent à l’intérieur du stator 2 sans aucun contact mécanique entre eux ou avec le stator 2, ce qui permet de ne pas utiliser d’huile dans les étages de pompage 3a-3f.

Le stator 2 comporte au moins deux éléments de stator 10, 11, 12 et au moins une pièce d'extrémité, ici une première et une deuxième pièces d’extrémité 13, 14. Les pièces d’extrémité 13, 14 forment par exemple des supports pour les paliers des arbres 7 de rotor 6, notamment pour les roulements.

Chaque élément de stator 10, 11, 12 s’assemble axialement (c’est-à-dire dans une direction parallèle à l’axe des arbres 7) avec un autre élément de stator 10, 11, 12 ou avec une des deux pièces d’extrémité 13, 14 du stator 2, pour former les chambres de compression des étages de pompage 3a-3f recevant les rotors 6.

Le stator 2 comporte par exemple deux à cinq éléments de stator 10, 11, 12 assemblés axialement, par exemple trois comme illustré sur la Figure 1.

Au moins un élément de stator 10, 11, 12 comporte par exemple au moins une paroi transversale de séparation 15. Des trous sont ménagés dans la paroi transversale de séparation 15 pour le passage des arbres 7 de rotors 6. Ainsi, l’assemblage d’un élément de stator 10, 11, 12 avec un autre élément de stator 10, 11, 12 ou avec une des deux pièces d’extrémité 13, 14 forme au moins en partie au moins deux étages de pompage 3a-3f.

Par exemple, l’élément de stator 10 communiquant avec l’aspiration 4 comporte une seule paroi transversale de séparation 15 formant au moins en partie les deux premiers étages de pompage 3a, 3b avec la première pièce d’extrémité 13. Les deux éléments de stator 11, 12 suivants comportent deux parois transversales de séparation 15 parallèles entre elles, fermant le deuxième étage de pompage 3b et formant les quatre derniers étages de pompage 3c, 3d, 3e, 3f avec la deuxième pièce d’extrémité 14. Le nombre d’éléments de stator 10, 11, 12 est alors inférieur au nombre d’étages de pompage 3a-3f.

Au moins un élément de stator 10, 11, 12 est réalisé par l’assemblage de deux demi-coquilles 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b complémentaires qui se rejoignent selon une surface d’assemblage 8.

La surface d’assemblage 8 est par exemple une surface d’assemblage plane, passant par exemple par un plan médian de la pompe à vide 1 primaire sèche. La surface d’assemblage 8 plane contient par exemple les axes des arbres 7 de rotors 6. Cette surface d’assemblage 8 plane peut être rigoureusement plane ou peut présenter par exemple des formes en relief complémentaires ou des rainures pour joints d’étanchéité au niveau des éléments de stator.

L’assemblage axial des éléments de stator 10, 11, 12 de la pompe à vide 1 a pour avantage de permettre le remplacement d’une partie de la pompe endommagée sans nécessiter le remplacement complet d’un demi-stator. On conserve en outre les avantages d’une architecture en demi-coquille permettant de réduire le temps d’assemblage du fait du nombre d’interfaces à aligner qui est moins important. Cette architecture permet également de réduire les risques de cumul des défauts d’alignements. Le coût de la pompe à vide 1 peut donc être diminué et le montage facilité.

Les éléments de stator 10, 11, 12 s’assemblent entre eux ou aux pièces d’extrémité 13, 14 par assemblage axial de leurs faces transversales 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14a (Figure 3).

Les faces transversales 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b des éléments de stator 10, 11, 12 sont les faces opposées des éléments de stator 10, 11, 12 s’étendant sensiblement transversalement par rapport à la direction axiale. La Figure 4 montre un exemple d’une demi-coquille 110b sur laquelle on peut mieux voir la disposition des deux demi-faces transversales 11a, 11b opposées.

Ces faces transversales 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14b peuvent présenter des éléments d’engagement complémentaires.

Selon un exemple de réalisation, les éléments d’engagement complémentaires sont formés par un évidement axial 16 et un nez axial 17 complémentaire.

Un évidement axial 16 est ménagé dans une face transversale 10a, 11a, 12a, 12b d’au moins un élément de stator 10, 11, 12. L’évidement axial 16 est conformé pour recevoir un nez axial 17 correspondant formé dans une face transversale 13a, 14a d’une pièce d’extrémité 13, 14 ou pour recevoir une collerette axiale 18 correspondante formée dans une face transversale 10b, 11b d’un élément de stator 10, 11.

Le nez axial 17 des pièces d’extrémité 13, 14 et la collerette axiale 18 des éléments de stator 10, 11 font saillie dans la direction axiale et présentent par exemple une forme oblongue qui correspond sensiblement à la forme des sections transversales des chambres de compression des étages de pompage 3a-3f. Le nez axial 17 présente par exemple une forme pleine.

Ainsi selon un exemple de réalisation visible sur la Figure 1, au moins un élément de stator 10, 11, ici les deux premiers, comporte un évidement axial 16 ménagé dans une première face transversale 10a, 11b et une collerette axiale 18 formée sur une deuxième face transversale 10b, 11b opposée. En outre, au moins un élément de stator, ici le dernier 12, comporte un évidement axial 16 ménagé dans une première face transversale 12a et un évidement axial 16 ménagé dans une deuxième face transversale 12b opposée.

Ces éléments d’engagement complémentaires facilitent le montage de la pompe 1 en guidant l’assemblage axial des éléments de stator 10, 11, 12 et en pré-maintenant les éléments de stator 10, 11, 12 entre eux.

On va maintenant décrire en référence aux Figures 5A et 5B, une variante de réalisation des éléments de stator.

Dans cet exemple, au moins une face transversale 11b d’un élément de stator 11 comporte au moins deux entretoises de découplage thermique 19 (Figure 5A). Il y a par exemple quatre entretoises de découplage thermique 19 sur au moins une des deux demi-faces transversales des demi-coquilles 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b.

Les entretoises de découplage thermique 19 sont par exemple formées sur la face transversale portant la collerette axiale 18 des éléments d’engagement complémentaires.

Lorsque les éléments de stator 10, 11, 12 sont emboités les uns dans les autres, les entretoises de découplage thermique 19 d’un élément de stator 11 viennent en contact de la face transversale 12a de l’autre élément de stator 12 (Figure 5B). Un interstice est ménagé entre l’extrémité de la collerette axiale 18 et le fond de l’évidement axial 16 de l’élément de stator adjacent.

Les surfaces d’échange entre les éléments de stator peuvent ainsi être réduites et limitées aux seules entretoises 19. L’air ou une garniture située entre les entretoises 19, créent une résistance thermique permettant de limiter l’échauffement du stator 2 par conduction entre les éléments de stator 10, 11, 12. Le découplage thermique entre les éléments de stator 10, 11, 12 permet de faciliter le contrôle de température de chaque élément de stator, ce contrôle pouvant alors par exemple être facilement réalisé de manière indépendante pour chaque élément de stator 10, 11, 12.

Dans une pompe à vide 1 selon l’invention, les canaux inter-étages raccordant les étages de pompage 3a-3f de la pompe 1 peuvent être réalisés de différentes façons.

Les entrées des chambres des étages de pompage sont généralement réalisées sur un même côté de la pompe à vide 1, généralement sur sa face supérieure, et les sorties sont réalisées sur l’autre côté.

Selon un premier exemple de réalisation, les canaux inter-étages sont situés à l’extérieur des éléments de stator 10, 11, 12. Ils sont par exemple réalisés par des tuyaux, flexibles ou non.

Selon un autre exemple de réalisation, les canaux inter-étages sont ménagés au moins partiellement à l’intérieur des éléments de stator 10, 11, 12.

Dans ce cas, ils peuvent passer au travers des parois transversales de séparation 15. Alternativement, ils s’étendent sur au moins un des côtés des chambres de compression des étages de pompage 3a-3f.

Les canaux inter-étages peuvent être réalisés à l’intérieur des éléments de stator 10, 11, 12 et ouverts sur les faces transversales 10a, 11a, 12a, l’assemblage axial des éléments de stator 10, 11, 12 entre eux ou avec les pièces d’extrémité 13, 14 fermant les canaux inter-étages.

On a représenté à titre illustratif, un exemple de canal inter-étage 9 sur le premier étage de pompage 3a de la pompe à vide 1 de la Figure 10. L’étage de pompage 3a comporte un canal inter-étage 9 s’étendant entre l’entrée et la sortie de la chambre de compression en entourant la chambre de compression. Le canal inter-étage 9 est ouvert sur la face transversale 34a de l’élément de stator 34.

Le canal inter-étage 9 est alors facilement accessible via les faces transversales 10b, 11b, 12b (non représenté), 34a des éléments de stator 10, 11, 12 ; 34. Ils sont alors simples à usiner, reprendre, revêtir ou nettoyer.

Selon un autre exemple de réalisation, les canaux inter-étages traversent les éléments de stator et sont ouverts sur les surfaces extérieures des éléments de stator. Ils peuvent alors être refermés par une ou plusieurs plaques du stator 2 s’assemblant aux surfaces extérieures des éléments de stator. Il y a par exemple deux plaques fermant les surfaces extérieures opposées des éléments de stator. Cette réalisation permet de réaliser ou de reprendre facilement les canaux inter-étages du fait de l’accessibilité des canaux inter-étages. Cette facilité d’accès permet également de nettoyer ou de revêtir l’intérieur des canaux.

Par ailleurs, dans une pompe à vide 1 selon l’invention, l’étanchéité de la pompe à vide 1 assemblée peut être réalisée par différents moyens.

Selon un premier exemple de réalisation, les demi-coquilles 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b sont collées entre elles et les éléments de stator 10, 11, 12 sont collés entre eux et aux pièces d’extrémité 13, 14, par exemple au moyen d’une colle durcissable.

Cette forme de réalisation convient plus particulièrement pour les applications de pompage de gaz neutre, telles que le pompage de sas de transfert permettant la mise sous vide de substrats avant leur introduction dans une chambre de traitement accolée au sas. L’étanchéité de la pompe à vide 1 réalisée par collage permet d’obtenir une pompe 1 compacte et permet de limiter les coûts.

Selon un autre exemple de réalisation mieux visible sur la Figure 6, la pompe à vide 1 comporte en outre un joint d’étanchéité 20 monobloc comprenant une première et une deuxième parties annulaires d’extrémité 21a, 21b, au moins une partie annulaire intercalaire 22a, 22b et deux longerons 23a, 23b raccordant les parties annulaires d’extrémité et intercalaires 21a, 21b, 22a, 22b.

Les parties annulaires d’extrémité 21a, 21b et la au moins une partie annulaire intercalaires 22a, 22b sont parallèles entre elles. Les longerons 23a, 23b raccordent perpendiculairement les parties annulaires d’extrémité et intercalaires 21a, 21b, 22a, 22b. Les parties annulaires d’extrémité 21a, 21b, la au moins une partie annulaire intercalaires 22a, 22b et les longerons 23a, 23b ont par exemple une section transversale sensiblement circulaire.

Les parties annulaires d’extrémité 21a, 21b sont intercalées entre une pièce d’extrémité 14, 15 et un élément de stator 10, 12 situé à une extrémité axiale du stator 2 (Figure 1). Les parties annulaires intercalaires 22a, 22b sont intercalées entre deux éléments de stator 10, 11, 12. Le joint d’étanchéité 20 comprend ainsi deux parties annulaires intercalaires 22a, 22b pour trois éléments de stator 10, 11, 12.

Les longerons 23a, 23b sont intercalés entre les demi-coquilles 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b.

Le nez axial 17 d’au moins une pièce d’extrémité 13, 14 peut comprendre une gorge annulaire périphérique recevant une partie annulaire d’extrémité 21a, 21b du joint d’étanchéité 20.

La collerette axiale 18 d’au moins un élément de stator 10, 11 peut comprendre une gorge annulaire périphérique 24 recevant la partie annulaire intercalaire 22a, 22b du joint d’étanchéité 20.

Une bonne étanchéité peut ainsi être obtenue par compression radiale des parties annulaires d’extrémité 21a, 21b et intercalaires 22a, 22b par les pièces d’extrémité 13, 14 et la succession des éléments de stator 10, 11, 12 qui s’emboitent les uns dans les autres.

En outre, et comme on peut mieux le voir sur les Figures 6 et 7, le joint d’étanchéité 20 peut comporter au moins un raccord 28 raccordant une partie annulaire intercalaire 22a, 22b à un longeron 23a, 23b.

L'une au moins des demi-coquilles 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b peut comprendre dans sa surface d'assemblage 8 deux gorges longitudinales 25 pour recevoir les longerons 23a, 23b du joint d'étanchéité 20 ainsi que des gorges complémentaires recevant les raccords 28.

Le raccord 28 comprend un pontet droit 29 et peut comporter en outre un pontet courbe 30 doublant le pontet droit 29.

Le pontet droit 29 est perpendiculaire au longeron 23a, 23b et radial à la partie annulaire intercalaire 22a, 22b. Le pontet courbe 30 relie également la partie annulaire intercalaire 22a, 22b au longeron 23a, 23b dans le plan de la surface d’assemblage 8, perpendiculairement au longeron 23a, 23b. Le pontet droit 29 d’un raccord 28 est par exemple intercalé entre d’une part, la partie annulaire d’extrémité 21a située du côté de l’aspiration 4 de la pompe à vide 1 et d’autre part, le pontet courbe 30 dudit raccord 28 (Figure 6).

Lorsque le raccord 28 comprend un pontet droit 29 et un pontet courbe 30, le pontet courbe 30 permet d’assurer l’étanchéité entre les demi-coquilles 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b et le pontet droit 29 permet de rigidifier le raccord 28.

Les gorges complémentaires sont adaptées pour recevoir les pontets droit 29 et courbe 30 du raccord 28 du joint d'étanchéité 20.

Chaque partie annulaire intercalaire 22a, 22b est par exemple raccordée aux longerons 23a, 23b par deux raccords 28 agencés à l’opposé l’un de l’autre sur une même direction transversale.

Au moins un longeron 23a, 23b du joint d’étanchéité 20 peut comporter au moins une portion à section rectangulaire 33, c’est-à-dire une portion parallélépipédique, se logeant dans la gorge longitudinale 25 à section transversale rectangulaire complémentaire, ménagée dans l'une au moins des demi-coquilles 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b. La portion à section rectangulaire 33 s’étend par exemple sur une petite distance, telle que la distance séparant le pontet droit 29 du pontet courbe 30. La portion à section rectangulaire 33 du joint d’étanchéité 20 permet de créer une barrière aux gaz le long de la gorge longitudinale 25 afin de réduire les risques de fuites entre l’étage de pompage 3a de basse pression communiquant avec l’aspiration 4 et l’étage de pompage 3f de haute pression communiquant avec le refoulement 5. La portion à section rectangulaire 33 est par exemple interposée entre deux raccords 28 raccordant les longerons 23a, 23b aux parties annulaires intercalaires 22a, 22b.

Excepté pour les portions à section rectangulaire 33, le joint d’étanchéité 20 peut présenter une section transversale sensiblement circulaire.

Selon un autre exemple de réalisation visible sur les Figures 8 et 9, au moins le pontet droit 31 présente une section transversale s’inscrivant au moins partiellement dans un rectangle se logeant dans une gorge à section transversale rectangulaire complémentaire. On renforce ainsi l’étanchéité.

Selon un troisième exemple de réalisation (non représenté), la pompe à vide 1 comporte un joint d’étanchéité comprenant deux parties annulaires d’extrémité parallèles l’une à l’autre et raccordées par deux longerons qui leur sont perpendiculaires. Ce joint d’étanchéité est par exemple monobloc ou discontinu au niveau des longerons.

Les joints d’étanchéité précédemment décrits sont par exemple en caoutchouc. Ils sont par exemple moulés par presse ou injectés.

Sur l’exemple des Figures 1 et 3, tous les éléments de stator 10, 11, 12 sont réalisés par l’assemblage de deux demi-coquilles 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b respectives se rejoignant selon une surface d’assemblage 8.

La Figure 10 montre un autre exemple de réalisation pour lequel au moins un élément de stator 34 est monobloc.

Il y a par exemple un ou deux éléments de stator monoblocs dans la pompe à vide 1.

L’élément de stator 34 monobloc forme par exemple au moins en partie le premier étage de pompage 3a et/ou le dernier étage de pompage 3e. En effet, les éléments de stator situés aux extrémités de la pompe à vide 1 peuvent être plus difficiles à usiner en demi-coquille.

Comme pour l’exemple de réalisation précédent, les canaux inter-étages et l’étanchéité de la pompe à vide 1 peuvent être réalisés par différents moyens.

Lorsque la pompe à vide 1 comporte un joint d’étanchéité 20 monobloc, une partie annulaire d’extrémité 21a est intercalée entre un élément de stator 34 monobloc et un élément de stator 11.

Sur l’exemple illustré en Figure 10, la pompe à vide 1 comporte cinq étages de pompage 3a-3e et trois éléments de stator 34, 11, 12. Le joint d’étanchéité 20 monobloc comprend une première partie annulaire d’extrémité 21a intercalée entre d’une part, un élément de stator 34 monobloc et d’autre part, un élément de stator 11, une deuxième partie annulaire d’extrémité 21b intercalée entre d’une part, une pièce d’extrémité 14 et d’autre part, un élément de stator 12 et une partie annulaire intercalaire 22a intercalée entre les deux éléments de stator 11, 12 à demi-coquilles.

Claims

Pompe à vide (1) primaire sèche comportant :
- un stator (2) comportant au moins une pièce d'extrémité (14, 15), et au moins deux éléments de stator (10 ; 34, 11, 12), chaque élément de stator (10 ; 34, 11, 12) s’assemblant axialement avec un autre élément de stator (10 ; 34, 11, 12) ou avec une pièce d’extrémité (14, 15) pour former au moins deux étages de pompage (3a-3f) montés en série entre une aspiration (4) et un refoulement (5) de la pompe à vide (1),
- deux arbres (7) de rotors (6) configurés pour tourner de façon synchronisée en sens inverse dans les étages de pompage (3a-3f) pour entrainer un gaz à pomper entre l’aspiration (4) et le refoulement (5), caractérisée en ce qu’au moins un élément de stator (10, 11, 12) est réalisé par l’assemblage de deux demi-coquilles (100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b) complémentaires qui se rejoignent selon une surface d’assemblage (8).
Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les éléments de stator (10 ; 34, 11, 12) s’assemblent entre eux ou à la au moins une pièce d’extrémité (13, 14) par assemblage axial de leurs faces transversales (34a ; 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14a), les faces transversales (34a ; 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14a) présentant des éléments d’engagement complémentaires.
Pompe à vide (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les éléments d’engagement complémentaires comportent :
- un évidement axial (16) ménagé dans une face transversale d’au moins un élément de stator (10 ; 34, 11, 12), et
- un nez axial (17) formé dans une face transversale d’une pièce d’extrémité (13, 14) ou une collerette axiale (18) formée dans une face transversale d’un élément de stator (10 ; 34, 11), le nez axial (17) ou la collerette axiale (18) étant conformé pour s’engager dans l’évidement axial (16).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins un élément de stator (10 ; 34, 11, 12) comporte au moins une paroi transversale de séparation (15) pour former au moins en partie au moins deux étages de pompage (3a-3f).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que tous les éléments de stator (10, 11, 12) sont réalisés par l’assemblage de deux demi-coquilles (100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b) respectives.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’au moins un élément de stator (34) est monobloc.
Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’un élément de stator (34) monobloc forme au moins en partie le premier étage de pompage (3a) et/ou le dernier étage de pompage (3e), le premier étage de pompage (3a) communiquant avec l’aspiration (4), le dernier étage de pompage (3e) communiquant avec le refoulement (5).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins une face transversale (34a ; 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b) d’un élément de stator (10 ; 34, 11, 12) comporte au moins deux entretoises de découplage thermique (19).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les demi-coquilles (100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b) sont collées entre elles et les éléments de stator (10 ; 34, 11, 12) sont collés entre eux.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu’elle comporte en outre un joint d’étanchéité (20) monobloc comprenant une première et une deuxième parties annulaires d’extrémité (21a, 21b), au moins une partie annulaire intercalaire (22a, 22b) et deux longerons (23a, 23b) raccordant les parties annulaires d’extrémité et intercalaires (21a, 21b, 22a, 22b), les parties annulaires d’extrémité (21a, 21b) étant intercalées entre d’une part, une pièce d’extrémité (14, 15) ou un élément de stator (34) monobloc et d’autre part, un élément de stator (10, 11, 12), les parties annulaires intercalaires (22a, 22b) étant intercalées entre deux éléments de stator (10, 11, 12) et les longerons (23a, 23b) étant intercalés entre au moins deux demi-coquilles (100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b).
Pompe à vide (1) selon les revendications 3 et 10, caractérisée en ce que le nez axial (17) d’au moins une pièce d’extrémité et/ou la collerette axiale (18) d’au moins un élément de stator (10 ; 34, 11, 12) comporte une gorge annulaire périphérique recevant la partie annulaire d’extrémité (21a, 21b) ou la partie annulaire intercalaire (22a, 22b) du joint d’étanchéité (20).
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu’au moins un longeron (23a, 23b) du joint d’étanchéité (20) comporte au moins une portion à section rectangulaire (31) se logeant dans une gorge longitudinale (25) à section rectangulaire complémentaire.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que le joint d’étanchéité (20) comporte au moins un raccord (28) raccordant la partie annulaire intercalaire (22a, 22b) à un longeron (23a, 23b), le raccord (28) comprenant un pontet droit (29 ; 31) et un pontet courbe (30 ; 32) doublant le pontet droit (29 ; 31).
Pompe à vide (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’au moins le pontet droit (31) présente une section transversale s’inscrivant au moins partiellement dans un rectangle se logeant dans une gorge à section transversale rectangulaire complémentaire.
Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce que le pontet droit (29 ; 31) d’un raccord (28) est intercalé entre la partie annulaire d’extrémité (21a) située du côté de l’aspiration (4) de la pompe à vide (1) et le pontet courbe (30) dudit raccord (28).