FR3119209A1 - Pompe à vide de type sèche et groupe de pompage - Google Patents
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Abstract
Pompe à vide (1 ; 100) comportant au moins un dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile (12) configuré pour injecter un gaz de purge dans le carter d’huile (6) et au moins un dispositif de pompage des gaz du carter d’huile (6) configuré pour aspirer les gaz dans le carter d’huile (6) de manière à simultanément injecter un gaz de purge et pomper les gaz dans ledit carter d’huile (6). Figure d’abrégé : figure 1
Description
La présente invention concerne une pompe à vide de type sèche et un groupe de pompage. L’invention concerne plus particulièrement l’étanchéité entre la chambre de pompage et le(s) carter(s) d’huile de la pompe à vide.
Les pompes à vide volumétriques comportent un ou plusieurs étages de pompage en série dans lesquels circule un gaz à pomper entre une aspiration et un refoulement. On distingue les pompes à vide primaire à lobes rotatifs également connues sous le nom « Roots » avec deux lobes ou plus ou celles à bec, également connues sous le nom « Claw » ou encore celles à vis. On connait également les pompes à vide de type compresseurs Roots (ou « Roots Blower » en anglais) qui sont utilisées en amont des pompes à vide primaire, pour augmenter la capacité de pompage en situation de fort flux. Ces pompes à vide sont dites « sèches » car en fonctionnement les rotors tournent à l’intérieur du 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.
La rotation des rotors est synchronisée par des engrenages. Les rotors sont guidés en rotation par des roulements à billes généralement situés de part et d’autre de la chambre de pompage. Ces engrenages et paliers sont lubrifiés par de l’huile ou de la graisse contenue dans des carters d’huile qui sont isolés de la chambre de pompage par un moyen d’étanchéité au travers duquel les arbres sont toujours susceptibles de tourner. Les moyens d’étanchéité comprennent principalement des barrières physiques aux lubrifiants comme des joints à lèvres frottant, des disques éjecteurs, des purges de gaz ou des obstacles comme des labyrinthes et chicanes.
Toutefois en fonctionnement, les pressions mises en œuvre dans les pompes à vide fluctuent de manière importante, en particulier dans les applications où un volume de gaz est cycliquement mis sous vide comme dans le domaine des applications de pompage de panneaux photovoltaïques. Bien que l’atmosphère des carters d’huile ne soit pas mise sous vide mais laissée à pression atmosphérique, celle-ci subit également dans une moindre mesure, les variations de pression ayant lieu dans la partie pompage. En effet les moyens d’étanchéité, relativement efficaces vis-à-vis des lubrifiants, ne sont pas parfaitement étanches aux gaz puisqu’ils doivent permettre la rotation des arbres. Il s’ensuit que des différences de pression peuvent apparaitre entre le carter d’huile et la chambre de pompage, générant notamment une fuite des gaz pompés vers le carter d’huile. Ces gaz parfois corrosifs ou pouvant entrainer avec eux des particules contaminantes, telles que des particules abrasives et dures, par exemple à base de silice, pénètrent alors dans le carter d’huile. Cette contamination gazeuse ou solide peut entrainer une dégradation prématurée des propriétés des lubrifiants ou une mauvaise lubrification des roulements, ce qui peut conduire à plus ou moins long terme à une usure prématurée des roulements à billes, voire leur casse, réduisant la durée de vie des pompes à vide. Ce phénomène est accéléré pour les applications de pompage cycliques où les vidages et remplissages successifs des carters d’huile favorisent ces transferts de gaz et donc la contamination des lubrifiants.
Un but de la présente invention est donc de proposer une pompe à vide de type sèche résolvant au moins partiellement les inconvénients de l’état de la technique.
A cet effet, l’invention a pour objet une pompe à vide de type sèche comportant :
- au moins un carter d’huile,
- au moins un étage de pompage,
- deux arbres rotatifs configurés pour entrainer en rotation des rotors dans l’étage de pompage entre une entrée et une sortie de la pompe à vide, les arbres étant guidés en rotation dans des paliers lubrifiés par un lubrifiant contenu dans le carter d’huile,
- au moins un dispositif d’étanchéité aux lubrifiants interposé entre le carter d’huile et l’étage de pompage au niveau de chaque passage d’arbre,
caractérisée en ce que la pompe à vide comporte en outre au moins un dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile configuré pour injecter un gaz de purge dans le carter d’huile et au moins un dispositif de pompage des gaz du carter d’huile configuré pour aspirer les gaz dans le carter d’huile de manière à simultanément injecter un gaz de purge et pomper les gaz dans ledit carter d’huile.
- au moins un carter d’huile,
- au moins un étage de pompage,
- deux arbres rotatifs configurés pour entrainer en rotation des rotors dans l’étage de pompage entre une entrée et une sortie de la pompe à vide, les arbres étant guidés en rotation dans des paliers lubrifiés par un lubrifiant contenu dans le carter d’huile,
- au moins un dispositif d’étanchéité aux lubrifiants interposé entre le carter d’huile et l’étage de pompage au niveau de chaque passage d’arbre,
caractérisée en ce que la pompe à vide comporte en outre au moins un dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile configuré pour injecter un gaz de purge dans le carter d’huile et au moins un dispositif de pompage des gaz du carter d’huile configuré pour aspirer les gaz dans le carter d’huile de manière à simultanément injecter un gaz de purge et pomper les gaz dans ledit carter d’huile.
L’injection d’un gaz de purge permet d’une part, la dilution des gaz pompés se retrouvant dans le carter d’huile, ce qui réduit les pressions partielles d’espèces gazeuses réactives, et permet d’autre part d’élever la pression dans le carter d’huile pour limiter la différence de pression provoquant la fuite entrante dans le carter d’huile. Le pompage des gaz du carter permet d’une part, d’éviter une surpression trop élevée qui pourrait provoquer une fuite trop importante vers la chambre de pompage et d’autre part, permet de faire circuler les gaz contenus dans le carter d’huile. En empêchant la stagnation des gaz dans le carter d’huile, on réduit la possibilité qu’ils ont de pouvoir réagir avec les lubrifiants et donc de les détériorer. A défaut de pouvoir créer des moyens d’étanchéité parfaitement étanches, l’invention propose de diluer et d’évacuer les gaz pompés simultanément, avant que ces derniers ne puissent polluer les lubrifiants. C’est la combinaison de la dilution et du pompage du carter d’huile qui permet de réduire les risques de contamination des lubrifiants du carter d’huile.
La pompe à vide peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.
Le dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile comporte par exemple un conduit d’injection débouchant dans le volume gazeux du carter d’huile. Le conduit d’injection débouche au-dessus du niveau de lubrifiant liquide lorsque le lubrifiant contenu dans le carter d’huile est liquide.
Le gaz de purge injecté est par exemple de l’azote.
Le dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile peut comporter une restriction et un clapet anti-retour montés en série dans le conduit d’injection. Le clapet anti-retour permet d’éviter que les gaz du carter d’huile pénètrent dans le conduit d’injection lorsque la différence de pression entre le carter d’huile et le conduit d’injection est supérieure à un seuil de tarage du clapet anti-retour. La restriction (également appelée orifice calibré ou gicleur) permet de fixer un débit d’injection maximum de gaz de purge. La restriction et le clapet anti-retour permettent ainsi un contrôle mécanique du flux de gaz injecté, simple à mettre en œuvre et peu couteux.
Le débit d’injection maximum du gaz de purge est par exemple 2slm (environ 3,6 Pa.m3/s).
Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile peut comporter un conduit de pompage communiquant avec un volume gazeux du carter d’huile. L’entrée du conduit de pompage est située au-dessus du niveau de lubrifiant liquide lorsque le lubrifiant contenu dans le carter d’huile est liquide.
Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile peut comporter un clapet anti-retour et une restriction montés en série dans le conduit de pompage. Le clapet anti-retour permet d’éviter que des gaz pompés par la pompe à vide primaire pénètrent dans le conduit de pompage lorsque la différence de pression entre l’étage de pompage et le conduit de pompage est supérieure à un seuil de tarage du clapet anti-retour. La restriction (également appelée orifice calibré ou gicleur) permet de déterminer un débit de pompage maximum. La restriction et le clapet anti-retour permettent ainsi un contrôle mécanique du flux de gaz pompé, simple à mettre en œuvre et peu couteux.
Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile peut comporter un déflecteur agencé dans le carter d’huile à l’entrée du conduit de pompage pour limiter l’entrée des lubrifiants dans le conduit de pompage.
Un même type de déflecteur peut être agencé dans le carter d’huile à la sortie du conduit d’injection pour limiter l’entrée des lubrifiants dans le conduit d’injection.
Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile peut comporter un séparateur d’huile agencé dans le conduit de pompage, par exemple en amont du clapet anti-retour ou de la restriction. Le séparateur d’huile permet séparer l’huile du gaz pour ne pas aspirer l’huile du carter. Il comporte par exemple un filtre tel qu’un filtre en acier inoxydable fritté.
Le débit de pompage maximum est par exemple 10slm (environ 18Pa.m3/s).
La pompe à vide peut comporter deux carters d’huile, un carter d’huile étant agencé de part et d’autre du au moins un étage de pompage. La pompe à vide peut comporter un dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile et un dispositif de pompage des gaz du carter d’huile pour chaque carter d’huile sans communication fluidique entre les dispositifs de pompage des gaz du carter d’huile.
Le conduit de pompage peut mettre en communication un volume gazeux du carter d’huile avec la sortie d’un étage de pompage d’une pompe à vide. Ainsi, le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile ne nécessite pas de dispositif de pompage supplémentaire. Il est donc facile à implémenter, peu couteux, autonome et compact.
L’invention a aussi pour objet un groupe de pompage comportant une pompe à vide primaire comportant une pluralité d’étages de pompage caractérisé en ce qu’il comporte une pompe à vide telle que décrite précédemment, agencée en série et en amont de la pompe à vide primaire, le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile comportant un conduit de pompage mettant en communication un volume gazeux du carter d’huile de la pompe à vide avec la sortie d’un des étages de pompage de la pompe à vide primaire. On a alors le choix entre plusieurs étages de pompage de débit de pompage différents de la pompe à vide primaire. L’étage de pompage choisi permet d’optimiser le dispositif de pompage des gaz en fonction du niveau de surpression souhaité dans le carter d’huile notamment afin de limiter l’impact sur les performances de la pompe à vide et les risques de fuites d’huile vers la chambre de pompage. Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile est alors « réglable » en fonction de l’étage de pompage choisi.
Le conduit de pompage met par exemple en communication le volume gazeux du carter d’huile avec la sortie du deuxième étage de pompage de la pompe à vide primaire.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :
- à l’aspiration ou en amont d’une pompe à vide (courbe A),
- dans le carter d’huile d’une première pompe à vide de l’art antérieur (courbe B) dont la pression d’entrée varie selon la courbe A,
- dans le carter d’huile d’une deuxième pompe à vide de l’art antérieur (courbe C) dont la pression d’entrée varie selon la courbe A, et
- d’une pompe à vide selon l’invention (courbe D) dont la pression d’entrée varie selon la courbe A.
- dans le carter d’huile d’une deuxième pompe à vide de l’art antérieur (courbe C) dont la pression d’entrée varie selon la courbe A, et
- d’une pompe à vide selon l’invention (courbe D) dont la pression d’entrée varie selon la courbe A.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Les dessins des figures sont simplifiés pour faciliter leur compréhension.
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 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’invention s’applique à tout type de pompe à vide sèche, c’est-à-dire comportant un ou au moins deux étages de pompage, telle que comprenant un à dix étages de pompage. Cette pompe à vide peut être une pompe à vide 100 primaire comportant une pluralité d’étages de pompage et configurée pour refouler les gaz pompés à pression atmosphérique ou une pompe à vide 1 sèche, dite Roots ou compresseur Roots, de un à trois étages de pompage qui en utilisation, est raccordée en série et en amont d’une pompe à vide primaire et dont la pression de refoulement est celle obtenue par la pompe à vide primaire.
La montre un exemple de groupe de pompage 101 comportant une pompe à vide 1 Roots et une pompe à vide 100 primaire, l’entrée 2 de la pompe à vide 1 Roots étant destinée à être raccordée à une enceinte à pomper via une vanne d’isolation. La sortie 3 de la pompe à vide 1 Roots est raccordée à l’entrée 4 de la pompe à vide primaire 100 dont la sortie 5 est configurée pour refouler à la pression atmosphérique ou au-delà.
La pompe à vide 1, 100, primaire ou Roots, comporte au moins un carter d’huile 6, une chambre de pompage comportant au moins un étage de pompage T1-T5, deux arbres 7 rotatifs (un seul est représenté sur chacune des deux pompes à vide du groupe de pompage 101 de la ) et au moins un dispositif d’étanchéité 8 aux lubrifiants interposé entre le carter d’huile 6 et un étage de pompage au niveau de chaque passage d’arbre.
Dans l’exemple illustratif, la pompe à vide 1 Roots comporte un seul étage de pompage T1.
La pompe à vide 100 primaire comporte plusieurs étages de pompage T1-T5, tel que cinq, montés en série entre l’entrée 4 et la sortie 5. Les étages de pompage T1, T5 jouxtant les dispositifs d’étanchéité 8 sont ici le premier et le dernier étage de pompage.
Chaque étage de pompage T1-T5 comprend une entrée et une sortie respectives. Lorsque la pompe à vide 1, 100 comporte plusieurs étages de pompage, les étages de pompage successifs 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 qui précède à l'entrée de l'étage qui suit. Les débits de pompage des étages de pompage T1-T5 sont décroissants ou égaux avec leur position entre l’entrée et la sortie de la pompe à vide, le débit engendré par le premier étage de pompage T1 à plus basse pression correspondant au débit de pompage le plus grand.
Les arbres 7 entrainent des rotors 9 en rotation dans les étages de pompage T1-T5 pour entrainer un gaz à pomper de l’entrée à la sortie de la pompe à vide 1, 100. Les rotors 9 de la pompe à vide 100 primaire sont entrainés en rotation par au moins un moteur M1 de la pompe à vide 100 primaire. Les rotors 9 de la pompe à vide 1 Roots sont entrainés en rotation par au moins un moteur M2 de la pompe à vide 1 Roots.
Lors de la rotation, le gaz aspiré depuis l’entrée est emprisonné dans le volume engendré par les rotors 9 et le stator, puis est entraîné par les rotors 9 vers l’étage suivant. Les rotors 9 de la pompe à vide primaire 100 présentent par exemple des lobes de profils identiques, par exemple de type « Roots » (section en forme de « huit » ou de « haricot ») ou de type « Claw » ou sont de type à vis ou d’un autre principe similaire de pompe à vide volumétrique.
Les arbres 7 portant les rotors 9 sont guidés en rotation dans des paliers lubrifiés par un lubrifiant contenu dans le carter d’huile 6. Le lubrifiant, tel que de l’huile ou de la graisse, permet de lubrifier notamment les roulements à billes 10 des paliers et les engrenages de synchronisation 11 des arbres.
La pompe à vide 1, 100 comporte par exemple deux carters d’huile 6 agencés de part et d’autre du au moins un étage de pompage, un dispositif d’étanchéité 8 aux lubrifiants étant interposé entre le carter d’huile 6 et un étage de pompage au niveau de chaque passage d’arbre de part et d’autre des étages de pompage.
Le dispositif d’étanchéité 8 peut comporter au moins un joint annulaire d’étanchéité comme par exemple un joint « dynamique », c’est-à-dire non frottant, tel qu’un joint à segments, un joint labyrinthe ou une chicane ou un « mur » de gaz, ou un joint annulaire frottant, tel qu’un joint à lèvres ou une combinaison de ces réalisations. Le joint annulaire d’étanchéité crée une conductance très faible autour des arbres 7 rotatifs, ce qui permet de limiter fortement le passage des fluides lubrifiants depuis le carter 6 vers les étages de pompage secs et vice-versa tout en permettant aux arbres 7 de tourner. Le dispositif d’étanchéité 8 peut également comporter un disque-déflecteur présentant une forme générale de disque monté solidairement en rotation sur l’arbre 7. La force centrifuge créée par la rotation rapide du disque-déflecteur limite la progression de l’huile vers le joint annulaire d’étanchéité. Un canal de récupération d’huile agencée en regard du disque-déflecteur de chaque arbre dans une partie inférieure du stator peut être ménagé dans le stator pour renvoyer les lubrifiants projetés vers le carter d’huile 6.
La pompe à vide 1 ; 100 comporte en outre au moins un dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile 12 configuré pour injecter un gaz de purge dans le carter d’huile 6 et au moins un dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 configuré pour aspirer les gaz dans le carter d’huile 6 de manière à simultanément injecter un gaz de purge et pomper les gaz dans ledit carter d’huile 6.
L’injection d’un gaz de purge permet d’une part, la dilution des gaz pompés se retrouvant dans le carter d’huile 6, ce qui réduit les pressions partielles d’espèces gazeuses réactives, et permet d’autre part d’élever la pression dans le carter d’huile 6 pour limiter la différence de pression provoquant la fuite entrante dans le carter d’huile 6. Le pompage des gaz du carter 6 permet d’une part, d’éviter une surpression trop élevée qui pourrait provoquer une fuite trop importante vers la chambre de pompage et d’autre part, permet de faire circuler les gaz contenus dans le carter d’huile 6. En empêchant la stagnation des gaz dans le carter d’huile 6, on réduit la possibilité qu’ils ont de pouvoir réagir avec les lubrifiants et donc de les détériorer. A défaut de pouvoir créer des moyens d’étanchéité parfaitement étanches, l’invention propose de diluer et d’évacuer les gaz pompés simultanément, avant que ces derniers ne puissent polluer les lubrifiants. C’est la combinaison de la dilution et du pompage du carter d’huile 6 qui permet de réduire les risques de contamination des lubrifiants du carter d’huile 6.
Le dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile 12 comporte par exemple un conduit d’injection 14 débouchant dans le volume gazeux 20 du carter d’huile 6. Le conduit d’injection 14 débouche au-dessus du niveau de lubrifiant liquide (pointillés sur la ) lorsque le lubrifiant contenu dans le carter d’huile 6 est liquide. L’entrée du conduit d’injection 14 est raccordée à une source de gaz de purge, par exemple via un débitmètre (ou « mass flow controller » en anglais). Le gaz de purge injecté est par exemple de l’azote.
Le dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile 12 peut comporter une restriction 15 et un clapet anti-retour 16 montés en série dans le conduit d’injection 14.
Le clapet anti-retour 16 permet d’éviter que les gaz du carter d’huile 6 pénètrent dans le conduit d’injection 14 lorsque la différence de pression entre le carter d’huile 6 et le conduit d’injection 14 est supérieure à un seuil de tarage du clapet anti-retour 16. La restriction 15 permet de fixer un débit d’injection maximum de gaz de purge. La restriction 15 et le clapet anti-retour 16 permettent ainsi un contrôle mécanique du flux de gaz injecté, simple à mettre en œuvre et peu couteux.
Le débit d’injection maximum du gaz de purge est par exemple 2slm (environ 3,6 Pa.m3/s).
Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 comporte par exemple un conduit de pompage 17 communiquant avec le volume gazeux 20 du carter d’huile 6. L’entrée du conduit de pompage 17 est située au-dessus du niveau de lubrifiant liquide lorsque le lubrifiant contenu dans le carter d’huile 6 est liquide.
Le conduit de pompage 17 met par exemple en communication le volume gazeux 20 du carter d’huile 6 avec la sortie d’un étage de pompage d’une pompe à vide. Ainsi, le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 ne nécessite pas de dispositif de pompage supplémentaire. Il est donc facile à implémenter, peu couteux, autonome et compact.
Dans le cas d’une pompe à vide 1 Roots, le conduit de pompage 17 met par exemple en communication le volume gazeux 20 d’un carter d’huile 6 de la pompe à vide 1 Roots avec la sortie d’un des étages de pompage de la pompe à vide 100 primaire agencée en série et en aval de la pompe à vide 1 Roots ( ). On a alors le choix entre plusieurs étages de pompage de débit de pompage différents de la pompe à vide primaire. L’étage de pompage choisi permet d’optimiser le dispositif de pompage des gaz 13 en fonction du niveau de surpression souhaité dans le carter d’huile 6 notamment afin de limiter l’impact sur les performances de la pompe à vide et les risques de fuites d’huile vers la chambre de pompage. Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 est alors « réglable » en fonction de l’étage de pompage choisi. Le conduit de pompage 17 met par exemple en communication le volume gazeux du carter d’huile 6 avec la sortie du deuxième étage de pompage T2 de la pompe à vide 100 primaire.
Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 peut comporter un clapet anti-retour 16 et une restriction 15 montés en série dans le conduit de pompage 17.
Le clapet anti-retour 16 permet d’éviter que des gaz pompés par la pompe à vide 100 primaire pénètrent dans le conduit de pompage 17 lorsque la différence de pression entre l’étage de pompage T2 et le conduit de pompage 17 est supérieure à un seuil de tarage du clapet anti-retour 16. La restriction 15 (également appelée orifice calibré ou gicleur) permet de déterminer un débit de pompage maximum. La restriction 15 et le clapet anti-retour 16 permettent ainsi un contrôle mécanique du flux de gaz pompé, simple à mettre en œuvre et peu couteux.
Le débit de pompage maximum est par exemple 10slm (environ 18Pa.m3/s).
Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 peut également comporter un séparateur d’huile 18 agencé dans le conduit de pompage 17, par exemple en amont du clapet anti-retour ou de la restriction 15. Le séparateur d’huile 18 permet séparer l’huile du gaz pour ne pas aspirer l’huile du carter 6 et ainsi ne pas le vider de son huile. Il comporte par exemple un filtre tel qu’un filtre en acier inoxydable fritté.
Un autre avantage du dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 ainsi réalisé est que la fermeture automatique du clapet anti-retour 16 provoqué par la surpression de l’étage de pompage T2, en général cyclique car provoquée par les cycles de pompage dans l’enceinte mise sous vide par le groupe de pompage 1, provoque un soufflage dans le filtre chassant l’huile, permettant ainsi son auto-nettoyage. On a donc une régénération cyclique et automatique du filtre.
Le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 peut en outre comporter un déflecteur 19 agencé dans le volume gazeux 20 du carter d’huile 6, à l’entrée du conduit de pompage 17 pour limiter l’entrée des lubrifiants dans le conduit de pompage 17.
Un exemple de réalisation est visible sur la vue en coupe du stator de carter d’huile de la . On voit sur cette figure qu’un séparateur d’huile 18 formé par un filtre en acier inoxydable fritté est agencé dans le conduit de pompage 17. Un déflecteur 19 est agencé devant l’entrée de ce même conduit 17. Le déflecteur 19 comporte ici une plaque sensiblement en forme de « L ». Une première portion verticale du L du déflecteur 19 est agencée face à l’entrée du conduit 17 et à l’écart de celle-ci de manière à former un écran empêchant aux lubrifiants d’entrer frontalement dans le conduit 17, mais permettant aux gaz d’y pénétrer en passant entre l’écran et la paroi du stator du carter d’huile 6. Une deuxième portion du L s’étend en saillie de la paroi de manière à former un abri pour l’entrée du conduit 17, tel un porche.
Un même type de déflecteur peut être agencé dans le carter d’huile 6 à la sortie du conduit d’injection 14 pour limiter l’entrée des lubrifiants dans le conduit d’injection 14.
Les avantages de la présente invention peuvent être mieux compris en référence au graphique de la montrant des courbes de pression dans le carter d’huile pour différentes pompes à vide pour une application de pompage cyclique d’un volume de gaz à pression atmosphérique dans le domaine des applications de pompage de panneaux photovoltaïques.
La courbe A montre un exemple d’évolution de la pression à l’aspiration ou en amont d’une pompe à vide 1 Roots d’un groupe de pompage. On constate des fluctuations importantes et cycliques de la pression entre la pression atmosphérique 1000mbar (105Pa) et 5mbar (5.102Pa).
La courbe B montre l’évolution de la pression dans le carter d’huile d’une première pompe à vide Roots d’un groupe de pompage de l’art antérieur où il n’y a ni injection de gaz de purge, ni pompage des gaz du carter d’huile et dont la pression à l’aspiration ou en amont varie comme selon la courbe A. On voit qu’à chaque ouverture de la vanne d’isolation en amont du groupe de pompage, l’entrée brutale des gaz pompés dans la pompe à vide engendre une montée de la pression dans le carter d’huile. La pression monte rapidement jusqu’à 100mbars (104Pa) puis décroit sur plusieurs dizaines minutes jusqu’à 5mbars (500Pa) environ et ce cycle est réitéré toutes les 40 minutes. Les montées cycliques en pression dans le carter d’huile sont provoquées par l’entrée des gaz pompés de la chambre de pompage dans le carter d’huile à travers les dispositifs d’étanchéité. Il s’ensuit des risques élevés de contamination du lubrifiant du carter d’huile.
La courbe C montre la pression dans le carter d’huile d’une deuxième pompe à vide d’un groupe de pompage de l’art antérieur dont la pression à l’aspiration ou en amont varie selon la courbe A, et pour laquelle on injecte un gaz de purge dans le carter d’huile en surpression, sans pompage simultané. La surpression est de l’ordre de 2bars (2.105Pa). Dans ce cas, la pompe à vide est moins sujette aux « respirations » du carter d’huile. De plus, la fuite de gaz est orientée du carter d’huile vers la chambre de pompage, ce qui limite les risques de contamination du lubrifiant par les gaz pompés ou particules provenant de la chambre de pompage. Toutefois, cette surpression engendre une fuite importante du gaz de purge du carter d’huile vers la chambre de pompage, ce qui peut risquer d’entrainer du lubrifiant dans la chambre de pompage et donc d’ impacter la lubrification des paliers et polluer la chambre de pompage.
La courbe D montre l’évolution de la pression dans le carter d’huile 6 d’une pompe à vide 1 selon l’invention dont la pression à l’aspiration ou en amont varie selon la courbe A. On constate que les fluctuations de pression dans le carter d’huile 6 sont fortement atténuées. Elles varient autour de 100mbars (104Pa) environ, plaçant le carter d’huile 6 en légère suppression par rapport à la chambre de pompage. On limite ainsi les risques de fuites d’huile vers la chambre de pompage et on limite l’impact sur les performances de pompage.
Bien que la illustre un dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile 12 et un dispositif de pompage des gaz du carter d’huile 13 pour un seul des deux carters d’huile 6, l’invention peut s’appliquer pour chacun des deux carters d’huile 6 de la pompe à vide 1. On peut en outre prévoir qu’il n’y ait pas de communication fluidique entre les deux dispositifs de pompage des gaz des carters d’huile 13 de la pompe à vide 1 pour éviter tout risque de pollution mutuelle.
Également, l’invention peut s’appliquer pour l’un ou les deux carters d’huile 6 d’une pompe à vide 100 primaire, que celle-ci soit ou non raccordée en aval d’une pompe à vide Roots. On peut également prévoir qu’il n’y ait pas de communication fluidique entre les deux dispositifs de pompage des gaz des carters d’huile 13 de la pompe à vide 100 primaire ou entre les dispositifs de pompage des gaz des carters d’huile 13 de la pompe à vide 1 Roots et de la pompe à vide 100 primaire.
Claims (9)
- Pompe à vide (1 ; 100) de type sèche comportant :
- au moins un carter d’huile (6),
- au moins un étage de pompage (T1 ; T1-T5),
- deux arbres (7) rotatifs configurés pour entrainer en rotation des rotors (9) dans l’étage de pompage (T1 ; T1-T5) entre une entrée (2 ; 4) et une sortie (3 ; 5) de la pompe à vide (1 ; 100), les arbres (7) étant guidés en rotation dans des paliers lubrifiés par un lubrifiant contenu dans le carter d’huile (6),
- au moins un dispositif d’étanchéité (8) aux lubrifiants interposé entre le carter d’huile (6) et l’étage de pompage (T1 ; T1-T5) au niveau de chaque passage d’arbre,
caractérisée en ce que la pompe à vide (1 ; 100) comporte en outre au moins un dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile (12) configuré pour injecter un gaz de purge dans le carter d’huile (6) et au moins un dispositif de pompage des gaz du carter d’huile (6) configuré pour aspirer les gaz dans le carter d’huile (6) de manière à simultanément injecter un gaz de purge et pomper les gaz dans ledit carter d’huile (6). - Pompe à vide (1 ; 100) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile (12) comporte un conduit d’injection (14) débouchant dans un volume gazeux (20) du carter d’huile (6), une restriction (15) et un clapet anti-retour (16) montés en série dans le conduit d’injection (14).
- Pompe à vide (1 ; 100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile (13) comporte un conduit de pompage (17) communiquant avec un volume gazeux (20) du carter d’huile (6), un clapet anti-retour (16) et une restriction (15) montés en série dans le conduit de pompage (17).
- Pompe à vide (1 ; 100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile (13) comporte un conduit de pompage (17) communiquant avec un volume gazeux (20) du carter d’huile (6) et un déflecteur (19) agencé dans le carter d’huile (6) à l’entrée du conduit de pompage (17) pour limiter l’entrée des lubrifiants dans le conduit de pompage (17).
- Pompe à vide (1) selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile (13) comporte un séparateur d’huile (18) agencé dans le conduit de pompage (17).
- Pompe à vide (1 ; 100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte deux carters d’huile (6), un carter d’huile (6) étant agencé de part et d’autre du au moins un étage de pompage (T1 ; T1-T5), la pompe à vide (1 ; 100) comportant un dispositif d’injection d’un gaz de purge dans le carter d’huile (12) et un dispositif de pompage des gaz du carter d’huile (13) pour chaque carter d’huile (6) sans communication fluidique entre les dispositifs de pompage des gaz du carter d’huile (13).
- Pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile (13) comporte un conduit de pompage (17) mettant en communication un volume gazeux (20) du carter d’huile (6) avec la sortie d’un étage de pompage d’une pompe à vide.
- Groupe de pompage (101) comportant une pompe à vide (100) primaire comportant une pluralité d’étages de pompage (T1-T5) caractérisé en ce qu’il comporte une pompe à vide (1) selon l’une des revendications précédentes, agencée en série et en amont de la pompe à vide (100) primaire, le dispositif de pompage des gaz du carter d’huile (13) comportant un conduit de pompage (17) mettant en communication un volume gazeux (20) du carter d’huile (6) de la pompe à vide (1) avec la sortie d’un des étages de pompage (T1-T5) de la pompe à vide (100) primaire.
- Groupe de pompage (101) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le conduit de pompage (17) met en communication le volume gazeux du carter d’huile (6) avec la sortie du deuxième étage de pompage (T2) de la pompe à vide (100) primaire.
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