FR3112578A3 - Pompe à vide à palettes, détecteur et installation de lyophilisation - Google Patents

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Abstract

Pompe à vide à palettes (1) comprenant :- un étage basse pression (2),- un étage haute pression (3),- une cuve (13) destinée à contenir une réserve de lubrifiant liquide (12) dans lequel baignent le stator haute pression (17) et le stator basse pression (4),- un canal d’amenée haute pression (101) destiné à communiquer avec le lubrifiant liquide (12) contenu dans la cuve (13) et qui débouche dans la chambre de compression haute pression (18) pour l’alimenter en lubrifiant liquide (12), caractérisée en ce que la pompe à vide à palettes (1) comporte en outre un canal d’amenée basse pression (105) destiné à communiquer avec le lubrifiant liquide (12) contenu dans la cuve (13) et qui débouche dans la chambre de compression basse pression (5) pour l’alimenter en lubrifiant liquide (12). Figure d’abrégé : Figure 1

Description

Pompe à vide à palettes, détecteur et installation de lyophilisation
La présente invention concerne une pompe à vide à palettes (ou « rotary vane pump » en anglais). L’invention concerne également un détecteur comprenant une telle pompe à vide à palettes, tel qu’un détecteur de fuites. L’invention concerne également une installation de lyophilisation comprenant ladite pompe à vide à palettes.
Une pompe à vide à palettes monoétagée comprend un stator constitué par un corps comprenant une chambre de compression dans laquelle tourne d'une manière excentrée, tangentiellement à une génératrice de la chambre, un rotor également cylindrique. Le rotor porte deux palettes diamétralement opposées appliquées contre le stator par des ressorts et par la force centrifuge. Un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement débouchent du stator. L'orifice de refoulement est muni d’une soupape anti-retour. L'ensemble est placé dans une cuve remplie d'huile. L'orifice d'aspiration est relié à un conduit débouchant hors de ladite cuve tandis que l’orifice de sortie débouche dans la cuve, laquelle comporte elle-même un orifice de refoulement.
L'entrée d'huile dans le stator, pour la lubrification et l'étanchéité entre les palettes et le stator, est réalisée par un orifice d'injection sur un flasque latéral fermant le stator.
Dans une pompe à vide à palettes à deux étages, l’huile est acheminée directement dans la chambre de compression de l’étage haute pression. L’huile se transforme en brouillard et se mélange aux gaz pompés. Une partie de l’huile ressort avec les gaz par la soupape de l’orifice de sortie. Plus il y a de gaz pompé dans l’étage haute pression et plus l’huile a tendance à être emportée par les gaz pompés vers la soupape de l’orifice de sortie.
La partie de l’huile qui reste permet de combler les jeux. Du fait de la faible dimension des jeux, de l’ordre de quelques dizaines de microns, l’huile est pauvre en air. Cette huile passe derrière le rotor et emprunte un canal inter-étage de lubrification pour déboucher dans l’étage basse pression pour le graisser.
La quantité d’air qui revient vers l’étage basse pression avec l’huile détermine la pression à l’aspiration de la pompe à vide. S’il y a peu d’air, la pression de vide limite est basse. S’il y a beaucoup d’air, la pression de vide limite se dégrade.
On obtient donc de bonnes performances de pompage, c’est-à-dire une pression de vide limite basse lorsque d’une part, les jeux sont bien graissés et d’autre part, lorsque la pression dans l’étage haute pression est basse de sorte qu’il y a peu d’air dans l’huile circulant dans le canal inter-étage de lubrification.
On souhaite cependant utiliser l’orifice d’aspiration de l’étage haute pression comme un second orifice d’aspiration principal afin d’utiliser l’étage haute pression comme une pompe à vide monoétagée.
Toutefois, lorsque les gaz à pomper entrant dans l’étage haute pression sont à des pressions élevées, telle que la pression atmosphérique, beaucoup d’huile ressort par la soupape de l’orifice de sortie. De plus, le peu d’huile qui reste est fortement chargé en air. L’étage basse pression est alors peu graissé et il est graissé avec une huile riche en air qui rend l’huile moins homogène. Les films d’huile de l’étage basse pression se déchirent de sorte que le graissage n’est pas réalisé correctement, ce qui entraine une dégradation de la pression de vide limite.
Ce phénomène est de plus amplifié lorsque l’étage basse pression présente un débit de pompage plus petit que celui de l’étage haute pression. L’étage haute pression plus gros, envoie encore moins d’huile à l’étage basse pression et de plus, cette huile est très chargée en air.
Un but de la présente invention est de résoudre au moins partiellement un des inconvénients précités.
A cet effet, l’invention a pour objet une pompe à vide à palettes comprenant :
- un étage basse pression comportant :
- un stator basse pression comprenant une chambre de compression basse pression communiquant avec un orifice d’aspiration principale de la pompe à vide à palettes,
- un rotor basse pression configuré pour tourner de manière excentrée dans le stator basse pression,
- un étage haute pression comportant :
- un stator haute pression comprenant une chambre de compression haute pression communiquant avec un orifice d’aspiration intermédiaire de la pompe à vide à palettes et avec un orifice de sortie du stator basse pression,
- un rotor haute pression configuré pour tourner de manière excentrée dans le stator haute pression,
- une cuve destinée à contenir une réserve de lubrifiant liquide dans lequel baignent le stator haute pression et le stator basse pression,
- un canal inter-étage de lubrification mettant en communication la chambre de compression haute pression avec la chambre de compression basse pression,
- un canal d’amenée haute pression destiné à communiquer avec le lubrifiant liquide contenu dans la cuve et qui débouche dans la chambre de compression haute pression pour l’alimenter en lubrifiant liquide,
caractérisée en ce que la pompe à vide à palettes comporte en outre un canal d’amenée basse pression destiné à communiquer avec le lubrifiant liquide contenu dans la cuve et qui débouche dans la chambre de compression basse pression pour l’alimenter en lubrifiant liquide.
Le lubrifiant liquide apporté par le canal d’amenée basse pression s’ajoute au lubrifiant liquide en provenance de l’étage haute pression via le canal inter-étage de lubrification, ce qui renforce le graissage de l’étage basse pression. Ces deux graissages permettent de garantir l’efficacité de la pompe à vide à palettes quelque soient les pressions à l’orifice d’aspiration principal et à l’orifice d’aspiration intermédiaire. En effet, cette solution permet d’assurer une bonne lubrification même pour des pressions élevées de gaz dans l’orifice d’aspiration intermédiaire, telles que des pressions atmosphériques. Ce graissage complémentaire apporté par le canal d’amenée basse pression renforce les films de lubrifiant, ce qui permet d’éviter qu’ils ne se déchirent. L’étage basse pression peut ainsi conserver une pression basse de vide limite. Les films de lubrifiant sont solides et la pression de vide limite peut être assurée. Il est alors possible de pomper de forts débits à haute pression par l’orifice d’aspiration intermédiaire de l’étage haute pression avec de très bonnes performances de pompage.
La pompe à vide à palettes peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.
La pompe à vide à palettes peut comporter un canal d’amenée de lubrifiant destiné à communiquer avec le lubrifiant liquide contenu dans la cuve, le canal d’amenée de lubrifiant reliant en parallèle le canal d’amenée haute pression et le canal d’amenée basse pression.
La pompe à vide à palettes peut comporter une pompe à huile configurée pour forcer la circulation du lubrifiant liquide de la réserve destinée à être contenue dans la cuve, dans le canal d’amenée de lubrifiant.
La pompe à huile peut comporter un rotor à palettes additionnel configuré pour être entrainé en rotation par un moteur de la pompe à vide qui est configuré pour entrainer en rotation le rotor basse pression et le rotor haute pression.
Le canal d’amenée haute pression débouche par exemple dans un jeu axial de l’étage haute pression.
Le canal d’amenée basse pression débouche par exemple dans un jeu axial de l’étage basse pression.
L’étage basse pression peut être plus grand, axialement et/ou radialement que l’étage haute pression.
L’étage basse pression peut être plus petit, axialement et/ou radialement, que l’étage haute pression. Un étage basse pression plus petit que l’étage haute pression permet de vider un volume depuis la pression atmosphérique en utilisant l’étage haute pression de débit supérieur. On peut ainsi disposer d’une bonne capacité de prévidage tout en restant dans un encombrement de pompe à vide standard.
La pompe à vide à palettes peut comporter un séparateur de brouillard monté sur un orifice de refoulement de la pompe à vide à palettes, le séparateur de brouillard comportant un filtre à huile et un réservoir de récupération de lubrifiant, l’orifice d’aspiration intermédiaire de la pompe à vide à palettes étant raccordé au réservoir via une vanne d’isolation de la pompe à vide à palettes, l’ouverture de la vanne d’isolation permettant de pomper le lubrifiant liquide contenu dans le réservoir pour qu’il soit réinjecté dans la cuve de lubrifiant liquide de la pompe à vide à palettes.
Cet agencement est rendu possible par le double graissage des étages basse et haute pression qui permet que la basse pression atteinte à l’orifice d’aspiration principal soit peu affectée par le pompage du contenu du réservoir. On peut ainsi régénérer le séparateur de brouillard alors même que la pompe à vide à palettes est en fonctionnement, sans risquer d’abaisser les performances de pompage à l’orifice d’aspiration principal. L’étage haute pression, notamment s’il présente un débit supérieur au débit de l’étage basse pression, permet de vider très vite le contenu du réservoir.
L’invention a aussi pour objet un détecteur comportant une pompe à vide turbomoléculaire et un analyseur de gaz raccordé à la pompe à vide turbomoléculaire caractérisé en ce qu’il comporte une pompe à vide à palettes telle que décrite précédemment :
- une sortie de la pompe à vide turbomoléculaire étant raccordée à l’orifice d’aspiration principal de la pompe à vide à palettes, une entrée de la pompe à vide turbomoléculaire étant raccordée à une entrée du détecteur via une première vanne d’isolation du détecteur,
- l’entrée du détecteur étant également raccordée à l’orifice d’aspiration intermédiaire de la pompe à vide à palettes via une deuxième vanne d’isolation du détecteur,
- en aval de la deuxième vanne d’isolation, l’orifice d’aspiration intermédiaire de la pompe à vide à palettes est également raccordé à la sortie de la pompe à vide turbomoléculaire via une troisième vanne d’isolation du détecteur qui est agencée sur une dérivation du raccordement de la sortie de la pompe à vide turbomoléculaire à l’orifice d’aspiration principal,
- le détecteur comportant en outre une unité de commande configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes d’isolation en fonction de la pression dans un objet à tester raccordé à l’entrée du détecteur, selon au moins :
- une configuration haute pression dans laquelle la première et la troisième vanne d’isolation sont fermées et la deuxième vanne d’isolation est ouverte, et
- une configuration basse pression dans laquelle la deuxième et la troisième vanne d’isolation sont fermées et la première vanne d’isolation est ouverte.
Un tel détecteur présente l’avantage de pouvoir réaliser une détection pour de hautes pressions dans l’objet à tester, dès la pression atmosphérique et jusqu’à 30mbars (3000Pa), sans risques d’endommager la pompe à vide turbomoléculaire ou l’analyseur de gaz. On peut alors détecter la présence d’espèces gazeuses au tout début du pompage et identifier de gros flux de gaz.
Le détecteur peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prise seules ou en combinaison.
L’unité de commande peut également être configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes d’isolation selon une configuration de pression intermédiaire dans laquelle la deuxième vanne d’isolation est fermée et la première et la troisième vanne d’isolation sont ouvertes.La plus grande partie du gaz contenu dans l’objet à tester qui est raccordé à l’entrée du détecteur est alors pompée par la pompe à vide à palettes. Un échantillon de gaz peut être détecté par l’analyseur de gaz par rétrodiffusion à travers une partie de la pompe à vide turbomoléculaire sans passer à travers l’étage basse pression. On améliore la sensibilité par rapport à la configuration haute pression.
Le détecteur peut comporter un capteur de pression agencé en aval de l’entrée du détecteur.
Le détecteur est par exemple un détecteur de fuites, l’analyseur de gaz étant configuré pour détecter la présence d’un gaz traceur, tel que l’hélium ou l’hydrogène. On peut alors détecter la présence du gaz traceur au plus tôt de la mise sous vide, ce qui permet notamment de détecter des grosses fuites qui peuvent empêcher d’atteindre les basses pressions ou pression intermédiaires permettant l’ouverture de la vanne d’isolation.
L’invention a aussi pour objet une installation de lyophilisation comprenant une enceinte destinée à contenir des substrats à déshydrater caractérisée en ce qu’elle comporte une pompe à vide à palettes telle que décrite précédemment, l’enceinte étant raccordée à l’orifice d’aspiration principal via une première vanne de l’installation de lyophilisation et à l’orifice d’aspiration intermédiaire via une deuxième vanne de l’installation de lyophilisation.
Le double graissage permet d’abaisser les pressions de vide limite dans les étages et donc de diminuer le cycle de pompage.
On peut de plus utiliser le plus fort débit de pompage de l’étage haute pression en début de pompage, au cours de l’étape de dessiccation primaire lorsque la pompe à vide à palettes présente un étage basse pression plus petit, axialement et/ou radialement, que l’étage haute pression. L’utilisation de ce fort débit permet d’absorber de plus forts lests d’air sans dégradation des performances de la pompe à vide à l’orifice d’aspiration principal. Ce lest d’air plus important permet de mieux pomper la vapeur d’eau.
L’installation peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques décrites ci-après prises seules ou en combinaison.
L’installation de lyophilisation peut comporter un lest d’air configuré pour injecter un gaz sec à la sortie de l’enceinte.
L’installation de lyophilisation peut comporter une unité de commande configurée pour commander la première vanne et la deuxième vanne selon au moins :
- une configuration d’étape de dessiccation primaire dans laquelle la première vanne est fermée et la deuxième vanne est ouverte, et
- une configuration d’étape de dessiccation secondaire, dans laquelle la première et la deuxième vanne sont ouvertes.
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 :
La figure 1 est une vue schématique simplifiée en perspective d’éléments d’une pompe à vide à palettes.
La figure 2 est une autre vue schématique simplifiée de la pompe à vide à palettes de la figure 1, vue de côté.
La figure 3 est un schéma très simplifié d’un mode de réalisation particulier de la pompe à vide à palettes.
La figure 4a est une vue schématique très simplifiée d’un détecteur comprenant la pompe à vide à palettes en configuration haute pression.
La figure 4b est une vue schématique très simplifiée du détecteur de la figure 4a en configuration basse pression.
La figure 4c est une vue schématique très simplifiée du détecteur de la figure 4a en configuration de pression intermédiaire.
La figure 5 est une vue schématique simplifiée d’une installation de lyophilisation comprenant la pompe à vide à palettes.
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 entend par « en amont », un élément qui est placé avant un autre par rapport à la direction d’écoulement du gaz. A contrario, on entend par « en aval », un élément placé après un autre par rapport au sens de circulation du gaz à pomper.
Les figures 1 et 2 montrent un exemple de réalisation d’une pompe à vide à palettes 1 dite à joint d’huile.
La pompe à vide à palettes 1 comprend un étage basse pression 2 et un étage haute pression 3.
L’étage basse pression 2 comporte un stator basse pression 4 comprenant une chambre de compression basse pression 5 formée par un logement cylindrique ayant un orifice d’aspiration 6 et un orifice de sortie 7.
Un rotor basse pression 8 est configuré pour tourner de manière excentrée dans le logement cylindrique, tangentiellement à une génératrice du logement. Le rotor basse pression 8 comporte un rotor cylindrique 9 portant deux palettes 10a, 10b diamétralement opposées, coulissant dans une fente du rotor cylindrique 9 et reliées entre elles par un ou plusieurs ressorts 11, qui, avec l’aide de la force centrifuge, les repousse contre le logement cylindrique, en comprimant les gaz entre le rotor basse pression 8 et le logement cylindrique du stator basse pression 4, puis en les transférant vers l’orifice de sortie 7.
Comme mieux visible sur la vue de côté de la figure 2, le stator basse pression 4 baigne dans un lubrifiant liquide 12, tel que de l’huile, contenu dans une cuve 13 de la pompe à vide à palettes 1. La pression dans la cuve 13, au-dessus de la réserve de lubrifiant liquide 12 est à pression atmosphérique.
En revenant sur la figure 1, on voit que l'orifice d'aspiration 6 communique avec un orifice d’aspiration principal 14 de la pompe à vide 1 par un conduit d’aspiration principale 15 débouchant hors de la cuve 13. L’orifice d’aspiration 6 et l’orifice de sortie 7 du stator basse pression 4 sont situés sur la partie supérieure du stator basse pression 4.
L’étage haute pression 3 comporte un stator haute pression 17 comprenant une chambre de compression haute pression 18 formée par un logement cylindrique ayant un orifice d’aspiration 19 et un orifice de sortie 20.
Un rotor haute pression 21 est configuré pour tourner de manière excentrée dans le logement cylindrique, tangentiellement à une génératrice du logement. Le rotor haute pression 21 comporte un rotor cylindrique 22 portant deux palettes 23a, 23b diamétralement opposées, coulissant dans une fente du rotor 22 et reliées entre elles par un ou plusieurs ressorts 11, qui, avec l’aide de la force centrifuge, les repousse contre le logement cylindrique, en comprimant les gaz entre le rotor haute pression 21 et le logement cylindrique du stator haute pression 17, puis en les transférant vers l’orifice de sortie 20.
Comme mieux visible sur la vue de côté de la figure 2, le stator haute pression 17 baigne dans le lubrifiant liquide 12 contenu dans la cuve 13. Les stators basse et haute pression 4, 17 peuvent être assemblés entre eux et aux autres éléments de stator, formant plus généralement le stator 24 de la pompe à vide à palettes 1.
En revenant sur la figure 1, on voit que le stator haute pression 17 communique avec un orifice d’aspiration intermédiaire 25 de la pompe à vide à palettes 1 et avec l’orifice de sortie 7 du stator basse pression 4. Plus précisément, l'orifice d'aspiration 19 de l’étage haute pression 3 communique par une canalisation de transfert 26 avec d’une part, l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 et d’autre part avec l’orifice de sortie 7 du stator basse pression 4. Ces conduits de circulation de gaz pompés présentent des diamètres relativement larges, par exemple supérieures à 5mm.
L’orifice de sortie 20 est situé sur la partie supérieure du stator haute pression 17 et débouche hors du bain de lubrifiant 12 via une ou plusieurs soupapes anti-retour 27 agencées sur la partie supérieure du stator basse pression 4 (figure 2).
La cuve 13 comporte en outre un orifice de refoulement 16 pour l’évacuation générale des gaz pompés hors de la pompe à vide à palettes 1.
Les rotors basse et haute pression 8, 21 sont configurés pour pouvoir être entrainés en rotation par un moteur (non représenté) de la pompe à vide à palettes 1. Pour cela, les rotors 8, 21 comportent par exemple des éléments d’arbres complémentaires.
En fonctionnement, les gaz pompés (flèches F1) peuvent entrer dans la pompe à vide à palettes 1 par l’orifice d’aspiration principal 14 et s’écouler dans l’étage basse pression 2 puis dans l’étage haute pression 3. Les gaz entrent dans l’étage basse pression 2 par l’orifice d’aspiration 6, sont entrainés et comprimés par la rotation du rotor basse pression 8 et sortent par l’orifice de sortie 7. Ils sont ensuite acheminés par la canalisation de transfert 26 vers l’orifice d’aspiration 19 de l’étage haute pression 3. Les gaz entrent dans l’étage haute pression 3 par l’orifice d’aspiration 19, sont entrainés et comprimés par la rotation du rotor haute pression 21 et sortent par l’orifice de sortie 20 puis sont évacués par la soupape 27 et sortent par l’orifice de refoulement 16 de la pompe à vide à palettes 1.
Les gaz pompés peuvent aussi entrer dans la pompe à vide 1 par l’orifice d’aspiration intermédiaire 25. Les gaz entrent dans l’étage haute pression 3 par l’orifice d’aspiration 19, sont entrainés et comprimés par la rotation du rotor haute pression 21 et sortent par l’orifice de sortie 20 puis sont évacués par la soupape 27 et sortent par l’orifice de refoulement 16 de la pompe à vide à palettes 1.
Le lubrifiant liquide 12 permet notamment la lubrification et l'étanchéité entre les palettes 10a, 10b et le stator basse pression 4 ainsi qu’entre les palettes 23a, 23b et le stator haute pression 17.
Pour assurer cette lubrification, la pompe à vide à palettes 1 comporte un canal d’amenée de lubrifiant 100 communiquant avec le lubrifiant liquide 12 contenu dans la cuve 13 et avec un canal d’amenée haute pression 101 qui débouche dans la chambre de compression haute pression 18 de l’étage haute pression 3 pour l’alimenter en lubrifiant liquide 12. Le canal d’amenée haute pression 101 débouche par exemple d’un flasque latéral du stator 24 dans un jeu axial 102 de l’étage haute pression 3 entre le rotor haute pression 21 et le stator 24.
Le lubrifiant liquide 12 remplit les jeux de l’étage haute pression 3, et notamment le jeu axial 102 entre le rotor haute pression 21 et le stator 24 et créé l’étanchéité entre les palettes 23a, 23b et le stator haute pression 17. Le surplus de lubrifiant liquide 12 est d’une part, évacué par la(es) soupape(s) 27 de l’étage haute pression 3 et d’autre part, injecté dans l’étage basse pression 2 à travers un canal inter-étage de lubrification 103 de la pompe à vide à palettes 1.
Le canal inter-étage de lubrification 103 met en communication le logement cylindrique du stator haute pression 17 avec le logement cylindrique du stator basse pression 4 pour permettre la circulation du lubrifiant liquide 12 de la chambre de compression haute pression 18 vers la chambre de compression basse pression 5. Le diamètre du canal inter-étage de lubrification 103 présente au moins localement de plus faibles dimensions que les conduits de circulation des gaz pompés. Ce canal inter-étage de lubrification 103 peut être ou non muni d’un orifice calibré (ou gicleur) ou d’un conduit de faible diamètre, formant une restriction de la conductance.
Le canal inter-étage de lubrification 103 communique avec le jeu axial 102 séparant le rotor haute pression 21 et le stator 24 et avec le jeu axial 104 séparant le rotor basse pression 8 et le stator 24. Les jeux axiaux 102 et 104 présentent de très faibles dimensions axiales, tel qu’inférieurs à 100microns.
En fonctionnement, le lubrifiant liquide 12 est entrainé depuis l’étage haute pression 3 vers l’étage basse pression 2 grâce à la rotation des palettes 23a, 23b du rotor haute pression 21, notamment du fait de la position des orifices du canal inter-étage de lubrification 103 dans les jeux axiaux 102, 104 dans les dernières positions angulaires de compression des chambres de compression 5, 18. En passant devant le trou du canal inter-étage de lubrification 103, les palettes 23a, 23b entrainent le lubrifiant liquide 12 ainsi que du gaz vers l’étage basse pression 2. L’entrainement est cyclique et s’effectue à chaque rotation des palettes 23a, 23b qui poussent, compriment et relâchent le gaz et le lubrifiant liquide 12 dans l’étage basse pression 2 à haute fréquence.
Le lubrifiant liquide 12 (flèches f2) remplit les jeux de l’étage basse pression 2 et le trop plein est évacué avec les gaz pompés par l’orifice de sortie 7 du stator basse pression 4 dans la canalisation de transfert 26. Le lubrifiant liquide 12 est alors entrainé avec les gaz pompés vers l’orifice d’aspiration 19 de l’étage haute pression 3, puis le gaz et le lubrifiant liquide 12 sortent par l’orifice de sortie 20 et sont évacués par la(es) soupape(s) 27.
Le canal d’amenée de lubrifiant 100 mettant en communication le lubrifiant liquide 12 avec le canal d’amenée haute pression 101 débouchant dans la chambre de compression haute pression 18, met également en communication le lubrifiant liquide 12 avec un canal d’amenée basse pression 105 débouchant dans la chambre de compression basse pression 5 pour l’alimenter en lubrifiant liquide 12. Le canal d’amenée basse pression 105 débouche par exemple d’un flasque latéral du stator 24 dans le jeu axial 104 de l’étage basse pression 2 entre le rotor basse pression 8 et le stator 24 (figure 2).
Le canal d’amenée de lubrifiant 100 relie par exemple en parallèle le canal d’amenée haute pression 101 et le canal d’amenée basse pression 105.
Le lubrifiant liquide 12 apporté par le canal d’amenée basse pression 105 s’ajoute au lubrifiant liquide 12 en provenance de l’étage haute pression 3 via le canal inter-étage de lubrification 103, ce qui renforce le graissage de l’étage basse pression 2. Ces deux graissages permettent de garantir l’efficacité de la pompe à vide à palettes 1 quelque soient les pressions à l’orifice d’aspiration principal 14 et à l’orifice d’aspiration intermédiaire 25. En effet, cette solution permet d’assurer une bonne lubrification même pour des pressions élevées de gaz dans l’orifice d’aspiration intermédiaire 25, telles que des pressions atmosphériques. Ce graissage complémentaire apporté par le canal d’amenée basse pression 105 renforce les films de lubrifiant, ce qui permet d’éviter qu’ils ne se déchirent. L’étage basse pression 2 peut ainsi conserver une pression basse de vide limite. Les films de lubrifiant sont solides et la pression de vide limite peut être assurée. Il est alors possible de pomper de forts débits à haute pression par l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 de l’étage haute pression 3 avec de très bonnes performances en pression.
L’utilisateur peut ainsi utiliser indistinctement l’orifice d’aspiration principal 14 de l’étage basse pression 2 ou l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 de l’étage haute pression 3 selon sa convenance sans risquer d’abaisser les performances de pompage. L’orifice d’aspiration intermédiaire 25 de l’étage haute pression 3 peut être utilisé comme second orifice d’aspiration pour disposer d’une pompe monoétagée bien graissée en plus d’une pompe à deux étages dont l’étage basse pression 2 tient la pression. La pompe à vide à palettes 1 peut aussi être utilisé classiquement en fermant l’orifice d’aspiration intermédiaire 25.
La circulation du lubrifiant liquide 12 dans le canal d’amenée de lubrifiant 100 depuis la cuve 13 vers le canal d’amenée haute pression 101 et vers le canal d’amenée basse pression 105 peut être libre, c’est-à-dire non-forcée, seulement induite par la différence de pression entre les chambres de compression haute et basse pression 18, 5 et la pression dans la cuve 13. La pression dans la cuve 13 à pression atmosphérique étant la plus élevée, le lubrifiant liquide 12 peut naturellement être entrainé vers les chambres de compression haute et basse pression 18, 5.
Selon un autre exemple de réalisation, la pompe à vide à palettes 1 comporte une pompe à huile 29 configurée pour forcer la circulation du lubrifiant liquide 12 de la réserve de la cuve 13 dans le canal d’amenée de lubrifiant 100 (figures 1 et 2). La pompe à huile 29 comporte par exemple un rotor à palettes additionnel 30 configuré pour être entrainé en rotation par le moteur de la pompe à vide 1 qui entraine les rotors basse et haute pression 8, 21. Pour cela, les rotors 8, 21, 30 comportent par exemple des éléments d’arbres complémentaires.
Par ailleurs, le canal d’amenée de lubrifiant 100 peut être muni d’un dispositif anti-retour (non représenté), en aval de la pompe à huile 29 et en amont de la dérivation vers le canal d’amenée haute pression 101 et le canal d’amenée basse pression 105, pour éviter l'introduction de lubrifiant dans les stators haute et basse pression 4, 17 lors des périodes d'arrêt de la pompe à vide à palettes 1.
Le débit de l’étage basse pression 2 et le débit de l’étage haute pression 3 peuvent être de même capacité.
Selon un autre exemple, le débit de l’étage basse pression 2 est supérieur au débit de l’étage haute pression 3. Le débit variant avec la dimension du volume transféré par tour (dimension géométrique des éléments) et avec la vitesse de rotation, les rotors 8, 21 tournant à la même vitesse car entrainés par un même moteur, l’étage basse pression 2 est plus grand, axialement et/ou radialement, que l’étage haute pression 3.
Selon un autre exemple, l’étage basse pression 2 est plus petit, axialement et/ou radialement, que l’étage haute pression 3. Un étage basse pression 2 plus petit que l’étage haute pression 3 permet de vider un volume depuis la pression atmosphérique en utilisant l’étage haute pression 3 de débit supérieur. On peut ainsi disposer d’une bonne capacité de prévidage tout en restant dans un encombrement de pompe à vide 1 standard.
La figure 3 montre un exemple de réalisation particulier dans lequel la pompe à vide à palettes 1 comporte un séparateur de brouillard 40 monté sur l’orifice de refoulement 16.
De manière connue en soi, un séparateur de brouillard 40 permet de piéger le lubrifiant liquide 12 s’échappant de l’orifice de refoulement 16 de la pompe à vide à palettes 1.
Le séparateur de brouillard 40 comporte pour cela un filtre à huile 41 pour filtrer les vapeurs d’huile et un réservoir 42 de récupération de lubrifiant. En fonctionnement, le lubrifiant liquide 12 filtré est piégé par gravité dans le réservoir 42. Un gaz exempt de lubrifiant peut ainsi être évacué de la pompe à vide à palettes 1.
Dans l’invention, le réservoir 42 de récupération du lubrifiant du séparateur de brouillard 40 est raccordé à l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 de la pompe à vide à palettes 1 via une vanne d’isolation 43.
L’ouverture de la vanne d’isolation 43 permet de pomper le lubrifiant liquide 12 contenu dans le réservoir 42 du séparateur de brouillard 40 pour qu’il soit réinjecté dans la cuve 13 de lubrifiant liquide 12 de la pompe à vide à palettes 1. Cela est rendu possible du fait du double graissage des étages basse et haute pression 2, 3 qui permet que la basse pression atteinte à l’orifice d’aspiration principal 14 de l’étage basse pression 2 soit peu affectée par le pompage du contenu du réservoir 42. On peut ainsi régénérer le séparateur de brouillard 40 alors même que la pompe à vide à palettes 1 est en fonctionnement, sans risquer d’abaisser les performances de pompage à l’orifice d’aspiration principal 14. L’étage haute pression 3, notamment s’il présente un débit supérieur au débit de l’étage basse pression 2, permet en outre de vider très vite le contenu du réservoir 42.
La pompe à vide à palettes 1 peut être utilisée dans plusieurs applications.
Selon un premier exemple d’application schématisé sur les figures 4a, 4b et 4c, la pompe à vide à palettes 1 est utilisée dans un détecteur 50.
Le détecteur 50 comporte en outre une pompe à vide turbomoléculaire 51 et un analyseur de gaz 52 raccordé à la pompe à vide turbomoléculaire 51.
L’analyseur de gaz 52 est par exemple un analyseur à spectrométrie de masse.
La sortie de la pompe à vide turbomoléculaire 51 est raccordée à l’orifice d’aspiration principal 14 de la pompe à vide à palettes 1 et une entrée de la pompe à vide turbomoléculaire 51 est raccordée à une entrée 53 du détecteur 50 via une première vanne d’isolation V1 du détecteur 50.
L’entrée 53 du détecteur 50 est également raccordée à l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 de la pompe à vide à palettes 1 via une deuxième vanne d’isolation V2 du détecteur 50.
En aval de la deuxième vanne d’isolation V2 dans la direction de pompage des gaz, l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 de la pompe à vide à palettes 1 est également raccordé à la sortie de la pompe à vide turbomoléculaire 51 via une troisième vanne d’isolation V3 du détecteur 50 qui est agencée sur une dérivation du raccordement de la sortie de la pompe à vide turbomoléculaire 51 à l’orifice d’aspiration principal 14.
Le détecteur 50 comporte en outre une unité de commande 54 configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes d’isolation V1, V2, V3 en fonction de la pression dans un objet à tester raccordé à l’entrée 53 du détecteur 50 au moins selon une configuration dite haute pression et une configuration dite basse pression.
Dans la configuration haute pression, par exemple pour une pression supérieure à 30mbars (3000Pa), la première et la troisième vanne d’isolation V1, V3 sont fermées et la deuxième vanne d’isolation V2 est ouverte (figure 4a). Cette configuration haute pression a lieu par exemple lors de la mise sous vide de l’intérieur de l’objet à tester, c’est-à-dire au cours de la descente en pression dans l’objet à tester initialement à la pression atmosphérique.
Un échantillon de gaz contenu dans l’objet à tester qui est raccordé à l’entrée 53 du détecteur 50, peut être détecté par l’analyseur de gaz 52 par rétrodiffusion à travers l’étage basse pression 2 et à travers la pompe à vide turbomoléculaire 51. L’étage basse pression 2 de la pompe à vide à palettes 1 permet de protéger la pompe à vide turbomoléculaire 51 et l’analyseur de gaz 52 de la haute pression régnant à l’entrée 53 du détecteur 50.
Dans la configuration basse pression, par exemple pour une pression inférieure à 5mbars (500Pa), la deuxième et la troisième vanne d’isolation V2, V3 sont fermées et la première vanne d’isolation V1 est ouverte (figure 4b). Un échantillon de gaz contenu dans l’objet à tester qui est raccordé à l’entrée 53 du détecteur 50 peut être détecté par l’analyseur de gaz 52 par rétrodiffusion à travers une partie de la pompe à vide turbomoléculaire 51. A basse pression, la pompe à vide turbomoléculaire 51 peut être mise en communication directe avec l’intérieur de l’objet à tester sans risques.
L’unité de commande 54 peut également être configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes d’isolation V1, V2, V3 selon une configuration de pression intermédiaire, par exemple entre 5mbars (500Pa) et 30mbars (3000Pa), dans laquelle la deuxième vanne d’isolation V2 est fermée et la première et la troisième vanne d’isolation V1, V3 sont ouvertes (figure 4c). La plus grande partie du gaz contenu dans l’objet à tester qui est raccordé à l’entrée 53 du détecteur 50 est pompée par la pompe à vide à palettes 1. Un échantillon de gaz peut être détecté par l’analyseur de gaz 52 par rétrodiffusion à travers une partie de la pompe à vide turbomoléculaire 51 sans passer à travers l’étage basse pression 2. On améliore la sensibilité par rapport à la configuration haute pression.
Pour basculer entre les différentes configuration en fonction de la pression à l’entrée 53 du détecteur 50, l’unité de commande 54 est reliée à un capteur de pression qui peut être interne au détecteur 50. Le capteur de pression est alors agencé en aval de l’entrée 53 du détecteur 50. Le capteur de pression peut aussi être situé en amont du détecteur 50, en communication avec l’intérieur de l’objet raccordé au détecteur 50 dont on cherche à détecter la présence d’au moins une espèce gazeuse.
Un tel détecteur 50 présente l’avantage de pouvoir permettre de réaliser une détection pour de hautes pressions dans l’objet à tester, dès la pression atmosphérique et jusqu’à 30mbars (3000Pa), sans risques d’endommager la pompe à vide turbomoléculaire 51 ou l’analyseur de gaz 52. On peut alors détecter la présence d’espèces gazeuses au tout début du pompage et identifier de gros flux de gaz.
On peut en outre prévoir que le débit de l’étage basse pression 2 soit inférieur au débit de l’étage haute pression 3. En effet avec un tel détecteur 50, il n’est pas forcément nécessaire que l’étage basse pression 2 ait un débit de pompage élevé. L’étage basse pression 2 a simplement pour objectif d’évacuer le flux gazeux au refoulement de la pompe à vide turbomoléculaire 51. Par contre, l’étage haute pression 3 assure le pompage du fort flux lors de l’étape de mise sous vide de l’objet à tester à pression atmosphérique. Plus le débit de pompage de l’étage haute pression 3 est important, et plus la vitesse de prévidage est importante. Plus l’étage basse pression 2 est de petite dimension, à partir du moment où il est suffisant pour assurer la basse pression de la pompe à vide turbomoléculaire 51, et plus l’encombrement global de la pompe à vide à palettes 1 peut être maitrisé.
Ce détecteur 50 est par exemple un détecteur de fuites. L’analyseur de gaz 52 est alors configuré pour détecter la présence, et éventuellement la quantité, d’un gaz traceur, tel que l’hélium ou l’hydrogène. Lorsqu’on asperge du gaz traceur sur l’objet à tester, la détection de ce gaz par l’analyseur de gaz 52 est révélateur de la présence d’une fuite de l’objet à tester. On peut alors détecter la présence du gaz traceur au plus tôt de la mise sous vide, ce qui permet notamment de détecter des grosses fuites qui peuvent empêcher d’atteindre les basses pressions ou pression intermédiaires permettant l’ouverture de la vanne d’isolation V1.
Ce détecteur 50 peut également être utilisé pour l’analyse de gaz résiduels, par exemple pour des utilisations pharmaceutiques ou de chimie.
La figure 5 montre un autre exemple d’application dans lequel la pompe à vide à palettes 1 est utilisée dans une installation de lyophilisation 60.
La lyophilisation est un procédé basse température qui consiste à éliminer par sublimation, la majeure partie de l’eau contenue dans un substrat comme un produit liquide, pâteux ou solide. Le procédé de lyophilisation comporte deux opérations successives : la congélation et la déshydratation. L’opération de déshydratation comprend deux étapes correspondant à deux phénomènes physiques distincts : d’une part, la sublimation rapide sous vide des cristaux de glace qui se sont formés au cours de la congélation, le plus souvent appelée « dessiccation primaire » et d’autre part, la désorption finale de l’eau non congelée, le plus souvent appelée « dessiccation secondaire ».
L’installation de lyophilisation 60 comporte une enceinte 61 destinée à contenir des substrats à déshydrater, l’enceinte 61 comprenant une source chauffante.
Dans les configurations existantes de l’art antérieur, l’enceinte est raccordée à l’orifice d’aspiration de l’étage basse pression d’une pompe à palettes et un lest d’air est injecté dans l’étage haute pression. L’injection du lest d’air dans l’étage haute pression permet de faciliter le pompage de la vapeur d’eau. Un inconvénient de cette configuration de l’art antérieur est que cette injection d’air dans l’étage haute pression doit être limitée car elle dégrade la pression dans l’étage basse pression. Ce faible lest d’air ne permet pas de bien pomper la vapeur d’eau et comme la vapeur d’eau est mal évacuée, la pression n’est pas très bonne.
Dans la présente invention, le double graissage permet d’abaisser les pressions de vide limite dans les étages 2, 3 et donc de diminuer le cycle de pompage.
On peut de plus utiliser le plus fort débit de pompage de l’étage haute pression 3 en début de pompage, au cours de l’étape de dessiccation primaire lorsque la pompe à vide à palettes 1 présente un étage basse pression 2 plus petit, axialement et/ou radialement, que l’étage haute pression 3. L’utilisation de ce fort débit permet d’absorber de plus forts lests d’air sans dégradation des performances de la pompe à vide 1 à l’orifice d’aspiration principal 14. Ce lest d’air plus important permet de mieux pomper la vapeur d’eau.
Pour cela, l’enceinte 61 est raccordée à l’orifice d’aspiration principal 14 via une première vanne 62 et à l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 via une deuxième vanne 63. L’installation de lyophilisation 60 peut également comporter un lest d’air 64 configuré pour injecter un gaz sec à la sortie de l’enceinte 61, par exemple en amont de la première vanne 62 et de la deuxième vanne 63.
L’installation de lyophilisation 60 peut comporter une unité de commande 65 configurée pour commander la première vanne 62 et la deuxième vanne 63 selon au moins une configuration d’étape de dessiccation primaire dans laquelle la première vanne 62 est fermée et la deuxième vanne 63 est ouverte et une configuration d’étape de dessiccation secondaire, dans laquelle la première et la deuxième vanne 62, 63 sont ouvertes.
Dans l’étape de dessiccation primaire, la pompe à vide à palettes 1 est utilisée pour abaisser la pression à l’intérieur de la chambre de dessiccation primaire 61, par exemple jusqu’à quelques mbars, via l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 de l’étage haute pression 3, en fermant la première vanne 62 et en ouvrant la deuxième vanne 63. Un lest d’air 64 peut également être envoyé dans l’étage haute pression 3, par exemple également par commande de l’unité de commande 65.
Le pompage de l’enceinte 61 par l’orifice d’aspiration intermédiaire 25 associé à l’injection d’un lest d’air 64 dans l’étage haute pression 3, permet de disposer d’un fort débit pour pomper rapidement la vapeur d’eau. Le double graissage permet d'améliorer les performances en pression et ainsi raccourcir le temps de descente en pression. On peut donc pomper plus vite et beaucoup la vapeur d’eau. La pompe à vide à palettes 1 travaille alors comme une pompe monoétagée.
Dans l’étape de dessiccation secondaire, la pompe à vide à palettes 1 est utilisée pour maintenir la pression à des valeurs basses, par exemple inférieures à 10-2mbar (1Pa). On ferme alors le lest d'air 64 et on pompe en parallèle dans les deux étages 2, 3, en ouvrant la première et la deuxième vanne 62, 63.
Pour descendre encore plus bas en pression, on peut commander la fermeture de la deuxième vanne 63 pour utiliser la pompe à vide à palettes 1 classiquement avec les étages 2, 3 en série. Cette configuration de pompage est sans danger de saturation par l'eau car la pression de travail est alors très basse.

Claims (15)

  1. Pompe à vide à palettes (1) comprenant :
    - un étage basse pression (2) comportant :
    - un stator basse pression (4) comprenant une chambre de compression basse pression (5) communiquant avec un orifice d’aspiration principale (14) de la pompe à vide à palettes (1),
    - un rotor basse pression (8) configuré pour tourner de manière excentrée dans le stator basse pression (4),
    - un étage haute pression (3) comportant :
    - un stator haute pression (17) comprenant une chambre de compression haute pression (18) communiquant avec un orifice d’aspiration intermédiaire (25) de la pompe à vide à palettes (1) et avec un orifice de sortie (7) du stator basse pression (4),
    - un rotor haute pression (21) configuré pour tourner de manière excentrée dans le stator haute pression (17),
    - une cuve (13) destinée à contenir une réserve de lubrifiant liquide (12) dans lequel baignent le stator haute pression (17) et le stator basse pression (4),
    - un canal inter-étage de lubrification (103) mettant en communication la chambre de compression haute pression (18) avec la chambre de compression basse pression (5),
    - un canal d’amenée haute pression (101) destiné à communiquer avec le lubrifiant liquide (12) contenu dans la cuve (13) et qui débouche dans la chambre de compression haute pression (18) pour l’alimenter en lubrifiant liquide (12),
    caractérisée en ce que la pompe à vide à palettes (1) comporte en outre :
    - un canal d’amenée basse pression (105) destiné à communiquer avec le lubrifiant liquide (12) contenu dans la cuve (13) et qui débouche dans la chambre de compression basse pression (5) pour l’alimenter en lubrifiant liquide (12).
  2. Pompe à vide à palettes (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comporte un canal d’amenée de lubrifiant (100) destiné à communiquer avec le lubrifiant liquide (12) contenu dans la cuve (13), le canal d’amenée de lubrifiant (100) reliant en parallèle le canal d’amenée haute pression (101) et le canal d’amenée basse pression (105).
  3. Pompe à vide à palettes (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce qu’elle comporte une pompe à huile (29) configurée pour forcer la circulation du lubrifiant liquide (12) de la réserve destinée à être contenue dans la cuve (13), dans le canal d’amenée de lubrifiant (100).
  4. Pompe à vide à palettes (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pompe à huile (29) comporte un rotor à palettes additionnel (30) configuré pour être entrainé en rotation par un moteur de la pompe à vide (1) configuré pour entrainer en rotation le rotor basse pression (8) et le rotor haute pression (21).
  5. Pompe à vide à palettes (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que :
    - le canal d’amenée haute pression (101) débouche dans un jeu axial (102) de l’étage haute pression (3), et
    - le canal d’amenée basse pression (105) débouche dans un jeu axial (104) de l’étage basse pression (2).
  6. Pompe à vide à palettes (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage basse pression (2) est plus grand, axialement et/ou radialement que l’étage haute pression (3).
  7. Pompe à vide à palettes (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l’étage basse pression (2) est plus petit, axialement et/ou radialement, que l’étage haute pression (3).
  8. Pompe à vide à palettes (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte un séparateur de brouillard (40) monté sur un orifice de refoulement (16) de la pompe à vide à palettes (1), le séparateur de brouillard (40) comportant un filtre à huile (41) et un réservoir (42) de récupération de lubrifiant, l’orifice d’aspiration intermédiaire (25) de la pompe à vide à palettes (1) étant raccordé au réservoir (42) via une vanne d’isolation (43) de la pompe à vide à palettes (1), l’ouverture de la vanne d’isolation (43) permettant de pomper le lubrifiant liquide (12) contenu dans le réservoir (42) pour qu’il soit réinjecté dans la cuve (13) de lubrifiant liquide (12) de la pompe à vide à palettes (1).
  9. Détecteur (50) comportant une pompe à vide turbomoléculaire (51) et un analyseur de gaz (52) raccordé à la pompe à vide turbomoléculaire (51) caractérisé en ce qu’il comporte une pompe à vide à palettes (1) selon l’une des revendications précédentes :
    - une sortie de la pompe à vide turbomoléculaire (51) étant raccordée à l’orifice d’aspiration principal (14) de la pompe à vide à palettes (1), une entrée de la pompe à vide turbomoléculaire (51) étant raccordée à une entrée (53) du détecteur (50) via une première vanne d’isolation (V1) du détecteur (50),
    - l’entrée (53) du détecteur (50) étant également raccordée à l’orifice d’aspiration intermédiaire (25) de la pompe à vide à palettes (1) via une deuxième vanne d’isolation (V2) du détecteur (50),
    en aval de la deuxième vanne d’isolation (V2), l’orifice d’aspiration intermédiaire (25) de la pompe à vide à palettes (1) est également raccordé à la sortie de la pompe à vide turbomoléculaire (51) via une troisième vanne d’isolation (V3) du détecteur (50) qui est agencée sur une dérivation du raccordement de la sortie de la pompe à vide turbomoléculaire (51) à l’orifice d’aspiration principal (14),
    le détecteur (50) comportant en outre une unité de commande (54) configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes d’isolation (V1, V2, V3) en fonction de la pression dans un objet à tester raccordé à l’entrée (53) du détecteur (50), selon au moins :
    - une configuration haute pression dans laquelle la première et la troisième vanne d’isolation (V1, V3) sont fermées et la deuxième vanne d’isolation (V2) est ouverte, et
    - une configuration basse pression dans laquelle la deuxième et la troisième vanne d’isolation (V2, V3) sont fermées et la première vanne d’isolation (V1) est ouverte.
  10. Détecteur (50) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’unité de commande (54) est également configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des vannes d’isolation (V1, V2, V3) selon une configuration de pression intermédiaire dans laquelle la deuxième vanne d’isolation (V2) est fermée et la première et la troisième vanne d’isolation (V1, V3) sont ouvertes.
  11. Détecteur (50) selon l’une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu’il comporte un capteur de pression agencé en aval de l’entrée (53) du détecteur (50).
  12. Détecteur (50) selon l’une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que c’est un détecteur de fuites, l’analyseur de gaz (52) étant configuré pour détecter la présence d’un gaz traceur, tel que l’hélium ou l’hydrogène.
  13. Installation de lyophilisation (60) comprenant une enceinte (61) destinée à contenir des substrats à déshydrater caractérisée en ce qu’elle comporte une pompe à vide à palettes (1) selon l’une des revendications 1 à 8, l’enceinte (61) étant raccordée à l’orifice d’aspiration principal (14) via une première vanne (62) de l’installation de lyophilisation (60) et à l’orifice d’aspiration intermédiaire (25) via une deuxième vanne (63) de l’installation de lyophilisation (60).
  14. Installation de lyophilisation (60) selon la revendication 13, caractérisée en ce qu’elle comporte un lest d’air (64) configuré pour injecter un gaz sec à la sortie de l’enceinte (61).
  15. Installation de lyophilisation (60) selon l’une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce qu’elle comporte une unité de commande (65) configurée pour commander la première vanne (62) et la deuxième vanne (63) selon au moins :
    - une configuration d’étape de dessiccation primaire dans laquelle la première vanne (62) est fermée et la deuxième vanne (63) est ouverte, et
    - une configuration d’étape de dessiccation secondaire, dans laquelle la première et la deuxième vanne (62, 63) sont ouvertes.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2569448A1 (fr) * 1984-08-22 1986-02-28 Cit Alcatel Pompe a vide a palettes et a joints d'huile
JPH0436091A (ja) * 1990-05-29 1992-02-06 Shimadzu Corp 油回転真空ポンプ
JP2002070775A (ja) * 2000-08-25 2002-03-08 Tokyo Rika Kikai Kk 油回転真空ポンプ及びその油交換方法
EP1589227A1 (fr) * 2004-04-21 2005-10-26 Alcatel Pompe à vide multi-étagée et installation de pompage comprenant une telle pompe
FR3070489A1 (fr) * 2017-08-29 2019-03-01 Pfeiffer Vacuum Detecteur de fuites et procede de detection de fuites pour le controle de l'etancheite d'objets a tester
CN209820027U (zh) * 2019-03-26 2019-12-20 北京同仁堂(四川)健康药业有限公司 一种冻干机上的真空泵组件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2569448A1 (fr) * 1984-08-22 1986-02-28 Cit Alcatel Pompe a vide a palettes et a joints d'huile
JPH0436091A (ja) * 1990-05-29 1992-02-06 Shimadzu Corp 油回転真空ポンプ
JP2002070775A (ja) * 2000-08-25 2002-03-08 Tokyo Rika Kikai Kk 油回転真空ポンプ及びその油交換方法
EP1589227A1 (fr) * 2004-04-21 2005-10-26 Alcatel Pompe à vide multi-étagée et installation de pompage comprenant une telle pompe
FR3070489A1 (fr) * 2017-08-29 2019-03-01 Pfeiffer Vacuum Detecteur de fuites et procede de detection de fuites pour le controle de l'etancheite d'objets a tester
CN209820027U (zh) * 2019-03-26 2019-12-20 北京同仁堂(四川)健康药业有限公司 一种冻干机上的真空泵组件

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