FR3127531A1

FR3127531A1 - Turbomolecular vacuum pump

Info

Publication number: FR3127531A1
Application number: FR2110064A
Authority: FR
Inventors: Pierre-Emmanuel Cavarec; Thierry Neel; Romain CRIADO; François Roger; Eric Dulac
Original assignee: Pfeiffer Vacuum SAS
Current assignee: Pfeiffer Vacuum SAS
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-31
Also published as: WO2023046712A1; TW202319650A

Abstract

Pompe à vide (1) turbomoléculaire comportant au moins une tige chauffante (20) comportant au moins une partie de maintien (20a) et une partie chauffante (20b) par effet Joule lorsque la tige chauffante (20) est alimentée électriquement, la partie de maintien (20a) formant une gaine des fils électriques d’alimentation de la partie chauffante (20b), au moins un conduit de connectique (21) étant ménagé au moins en partie dans un stator haute pression (19) de la pompe à vide (1) pour le passage de la partie de maintien (20a), la partie chauffante (20b) étant reçue le long d’au moins une rainure hélicoïdale (14) du stator haute pression (19). Figure d’abrégé : figure 1Turbomolecular vacuum pump (1) comprising at least one heating rod (20) comprising at least one holding part (20a) and one heating part (20b) by Joule effect when the heating rod (20) is electrically powered, the retainer (20a) forming a sheath for the electrical supply wires of the heating part (20b), at least one connection duct (21) being arranged at least in part in a high pressure stator (19) of the vacuum pump ( 1) for the passage of the holding part (20a), the heating part (20b) being received along at least one helical groove (14) of the high pressure stator (19). Abstract Figure: Figure 1

Description

Turbomolecular vacuum pump

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

La présente invention concerne une pompe à vide turbomoléculaire.The present invention relates to a turbomolecular vacuum pump.

Arrière-plan techniqueTechnical background

La génération d’un vide poussé dans une enceinte nécessite l'utilisation de pompes à vide turbomoléculaires composées d'un stator dans lequel un rotor est entraîné en rotation rapide, par exemple une rotation à plus de quatre-vingt-dix mille tours par minute.The generation of a high vacuum in an enclosure requires the use of turbomolecular vacuum pumps composed of a stator in which a rotor is driven in rapid rotation, for example rotation at more than ninety thousand revolutions per minute. .

Dans certains procédés dans lesquels les pompes à vide turbomoléculaires sont utilisées, tels que les procédés de fabrication de semi-conducteurs ou LED, une couche de dépôt peut se former dans la pompe à vide.In some processes in which turbomolecular vacuum pumps are used, such as semiconductor or LED manufacturing processes, a deposit layer can form in the vacuum pump.

Il est connu de chauffer le stator par une ceinture externe chauffante pour éviter la condensation des produits de réaction dans les pompes. Cependant, les nouvelles générations de procédés produisent de plus en plus de sous-produits condensables. Dans certains cas, le chauffage classique ne suffit plus à éviter la formation de sous-produits et il n’est pas possible d’augmenter davantage la température du stator sans risquer de fragiliser mécaniquement le rotor en aluminium. Des dépôts peuvent alors apparaître sur le stator de l’étage de compression haute pression, dit Holweck, où les jeux fonctionnels avec le rotor de quelques dixièmes de millimètres sont relativement faibles, le rotor étant peu exposé car sa rotation empêche l’adhésion des dépôts. Si aucune maintenance préventive n’est faite, le dépôt peut s’épaissir et un contact peut se créer entre le rotor et le stator, entrainant un crash immédiat de la pompe du fait de la grande vitesse de rotation du rotor et de son énergie cinétique. Une telle destruction de la pompe à vide dans une fabrication de semi-conducteur peut conduire, en plus de la destruction complète de la pompe, à la destruction du lot de plaquettes en cours de fabrication et une immobilisation de l’équipement de fabrication sur plusieurs jours. Les pertes financières peuvent être considérables.It is known to heat the stator by an external heating belt to avoid the condensation of the reaction products in the pumps. However, new generations of processes produce more and more condensable by-products. In some cases, conventional heating is no longer sufficient to avoid the formation of by-products and it is not possible to further increase the temperature of the stator without risking the mechanical weakening of the aluminum rotor. Deposits can then appear on the stator of the high pressure compression stage, says Holweck, where the functional clearances with the rotor of a few tenths of a millimeter are relatively small, the rotor being little exposed because its rotation prevents the adhesion of deposits . If no preventive maintenance is done, the deposit can thicken and contact can be created between the rotor and the stator, leading to an immediate failure of the pump due to the high speed of rotation of the rotor and its kinetic energy. . Such destruction of the vacuum pump in semiconductor manufacturing can lead, in addition to the complete destruction of the pump, to the destruction of the batch of wafers being manufactured and the immobilization of the manufacturing equipment over several days. The financial losses can be considerable.

Afin de limiter les risques d’accumulation des dépôts dans ces jeux critiques, une solution pourrait être de chauffer l’étage de compression Holweck à des températures supérieures à 200°C, telles que 300°C ou 400°C, de manière rapide, c’est-à-dire dans un temps inférieur à deux minutes, pour ne pas échauffer l’ensemble du corps de la pompe, avec le minimum d’inertie thermique, en chauffant principalement le dépôt condensable sans chauffer le stator ou le rotor et en évitant de créer des zones froides dans l’étage de compression Holweck.In order to limit the risks of accumulation of deposits in these critical clearances, one solution could be to heat the Holweck compression stage to temperatures above 200°C, such as 300°C or 400°C, quickly, that is to say in a time of less than two minutes, so as not to heat up the entire body of the pump, with the minimum of thermal inertia, by mainly heating the condensable deposit without heating the stator or the rotor and avoiding creating cold zones in the Holweck compression stage.

Le document FR3101115A1 propose ainsi d’agencer un dispositif de chauffage sous vide, dans le chemin des gaz pompés pour mieux localiser le chauffage à l’intérieur de la pompe à vide. Le dispositif de chauffage comprend des résistances chauffantes et des couches isolantes interposées entre le stator Holweck et les résistances chauffantes. Les résistances chauffantes peuvent être alimentées ponctuellement, par exemple une seconde à 500°C, pour ne pas surchauffer le rotor. Ces températures élevées des éléments chauffants permettent de volatiliser ou décomposer les produits de réaction solides qui se sont déposés sur les éléments chauffants ou proche des éléments chauffants, sans pour autant chauffer le rotor. Toutefois, cette technologie nécessitant notamment le dépôt de couches isolantes sur le stator peut s’avérer complexe à réaliser et donc couteuse. Par ailleurs, l’alimentation électrique des éléments chauffants disposés sous vide, dans le chemin d’écoulement des gaz de la pompe à vide turbomoléculaire, peut également s’avérer difficile à réaliser. En effet, les gaines des câbles électriques, l’étain des soudures, voire la résine de protection de la soudure, peuvent être endommagés par l’échauffement infrarouge sous vide produit par les éléments chauffants.The document FR3101115A1 thus proposes arranging a vacuum heating device in the path of the pumped gases to better locate the heating inside the vacuum pump. The heating device comprises heating resistors and insulating layers interposed between the Holweck stator and the heating resistors. The heating resistors can be supplied punctually, for example one second at 500° C., so as not to overheat the rotor. These high temperatures of the heating elements make it possible to volatilize or decompose the solid reaction products which have deposited on the heating elements or close to the heating elements, without however heating the rotor. However, this technology requiring in particular the deposition of insulating layers on the stator can prove to be complex to achieve and therefore expensive. Furthermore, the power supply of the heating elements arranged under vacuum, in the gas flow path of the turbomolecular vacuum pump, can also prove to be difficult to achieve. Indeed, the sheaths of the electric cables, the tin of the welds, even the protective resin of the weld, can be damaged by the infrared heating under vacuum produced by the heating elements.

Un des buts de la présente invention est de proposer une pompe à vide turbomoléculaire résolvant au moins partiellement un inconvénient de l’état de la technique.One of the aims of the present invention is to propose a turbomolecular vacuum pump at least partially solving a drawback of the state of the art.

A cet effet, l’invention a pour objet une pompe à vide turbomoléculaire comportant un stator et un rotor configuré pour tourner dans le stator, des rainures hélicoïdales étant ménagées dans un stator haute pression du stator en regard d’une jupe Holweck du rotor, caractérisée en ce que la pompe à vide comporte en outre au moins une tige chauffante comportant au moins une partie de maintien et une partie chauffante par effet Joule lorsque la tige chauffante est alimentée électriquement, la partie de maintien formant une gaine des fils électriques d’alimentation de la partie chauffante, au moins un conduit de connectique étant au moins en partie ménagé dans le stator haute pression pour le passage de la partie de maintien, la partie chauffante étant reçue le long d’au moins une rainure hélicoïdale du stator haute pression.To this end, the subject of the invention is a turbomolecular vacuum pump comprising a stator and a rotor configured to rotate in the stator, helical grooves being provided in a high pressure stator of the stator facing a Holweck skirt of the rotor, characterized in that the vacuum pump further comprises at least one heating rod comprising at least one holding part and one heating part by Joule effect when the heating rod is electrically powered, the holding part forming a sheath for the electrical wires of power supply to the heating part, at least one connection duct being at least partly arranged in the high pressure stator for the passage of the holding part, the heating part being received along at least one helical groove of the high pressure stator .

En fonctionnement, les parties chauffantes rayonnent dans l’infrarouge à des températures supérieures ou égales à 200°C dans le chemin de pompage des gaz lorsqu’elles sont alimentées électriquement. Les surfaces internes de la pompe à vide dans le chemin des gaz pompés, en général réfléchissantes, réfléchissent la chaleur rayonnée en l’absence de dépôt tandis que les dépôts, en général en matériau organique et de plus forte émissivité, supérieure à 0,5, absorbent la chaleur. Les dépôts absorbent donc plus de chaleur et leur température s’élève plus que les parois de la pompe à vide. La chaleur réfléchie par les parois internes de la pompe à vide revient en outre sur les parties chauffantes des tiges chauffantes ou sur les dépôts. Les dépôts chauffés à haute température peuvent alors être évaporés et entrainés sous forme gazeuse vers l’orifice de sortie sans surchauffe du rotor ou des parois internes du stator. Dès que l’épaisseur du dépôt est suffisamment faible pour ne plus absorber les rayonnements infrarouges, ceux-ci sont réfléchis par les parois de la pompe à vide. L’élimination des dépôts peut donc être réalisée de manière automatique, sans pilotage ou cyclage du chauffage qui peut rester à haute température. Le chauffage est en outre ciblé et donc efficace, sans être nuisible pour l’intégrité du rotor.In operation, the heating parts radiate in the infrared at temperatures greater than or equal to 200°C in the gas pumping path when they are electrically powered. The internal surfaces of the vacuum pump in the path of the pumped gases, generally reflective, reflect the heat radiated in the absence of deposits, while the deposits, generally of organic material and of higher emissivity, greater than 0.5 , absorb heat. The deposits therefore absorb more heat and their temperature rises more than the walls of the vacuum pump. The heat reflected by the internal walls of the vacuum pump also returns to the heating parts of the heating rods or to the deposits. The deposits heated to high temperature can then be evaporated and entrained in gaseous form towards the outlet orifice without overheating the rotor or the internal walls of the stator. As soon as the thickness of the deposit is low enough to no longer absorb infrared radiation, it is reflected by the walls of the vacuum pump. The elimination of deposits can therefore be carried out automatically, without controlling or cycling the heating which can remain at high temperature. The heating is also targeted and therefore efficient, without being detrimental to the integrity of the rotor.

L’agencement des parties chauffantes des tiges chauffantes dans les rainures hélicoïdales permet de réchauffer les dépôts par rayonnement et de les évaporer bien avant l’échauffement du stator haute pression. Les parties chauffantes des tiges chauffantes sont en outre situées du côté haute pression du stator de la pompe à vide dans la direction de circulation des gaz, c’est à dire dans un emplacement où la pression est la plus élevée et où le risque de dépôt est plus grand. Les parties chauffantes prennent peu de place dans les rainures hélicoïdales et ne perturbent pas le pompage moléculaire du fait qu’elles suivent la courbure des rainures hélicoïdales. Seules les parties chauffantes chauffent dans la zone dans laquelle circulent les gaz pompés. Les parties de maintien reçues dans les conduits de connectique ne sont pas chauffées et ne sont donc pas susceptibles d’entrainer la fonte ou l’endommagement des fils électriques d’alimentation du fait des hautes températures. Il est alors possible de garantir une bonne tenue mécanique du stator haute pression et une isolation thermique suffisante pour permettre aux tiges chauffantes de monter en température et de rayonner dans le chemin d’écoulement des gaz pompés.The arrangement of the heating parts of the heating rods in the helical grooves makes it possible to heat up the deposits by radiation and to evaporate them well before the heating of the high pressure stator. The heating parts of the heating rods are also located on the high pressure side of the vacuum pump stator in the direction of gas flow, i.e. in a location where the pressure is highest and where the risk of deposit is bigger. The heating parts take up little space in the helical grooves and do not disturb the molecular pumping because they follow the curvature of the helical grooves. Only the heating parts heat up in the zone in which the pumped gases circulate. The holding parts received in the connector conduits are not heated and are therefore not likely to cause melting or damage to the electrical supply wires due to high temperatures. It is then possible to guarantee good mechanical strength of the high pressure stator and sufficient thermal insulation to allow the heating rods to rise in temperature and to radiate into the flow path of the pumped gases.

La pompe à vide turbomoléculaire peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.The turbomolecular vacuum pump may further comprise one or more of the characteristics which are described below, taken alone or in combination.

La pompe à vide comporte par exemple entre une et douze tiges chauffantes.The vacuum pump comprises for example between one and twelve heating rods.

Chaque tige chauffante est formée d’au moins une partie de maintien à une extrémité, accolée à une partie chauffante. La partie de maintien est « non chauffante », c’est-à-dire qu’elle est configurée pour présenter une température inférieure à 150°C lorsque la tige chauffante est alimentée électriquement. La partie chauffante comporte une résistance électrique configurée pour présenter une température de surface supérieure ou égale à 200°C lorsque la tige chauffante est alimentée électriquement.Each heating rod is formed of at least one holding part at one end, attached to a heating part. The holding part is “non-heating”, that is to say that it is configured to present a temperature lower than 150°C when the heating rod is electrically powered. The heating part comprises an electrical resistor configured to have a surface temperature greater than or equal to 200° C. when the heating rod is electrically powered.

Les tiges chauffantes comportent par exemple une gaine réalisée dans un matériau résistant aux gaz pompés potentiellement corrosifs, tel qu’une gaine en alliage, tel qu’en acier inoxydable ou une gaine en nickel.The heating rods comprise for example a sheath made of a material resistant to potentially corrosive pumped gases, such as an alloy sheath, such as stainless steel or a nickel sheath.

Les fils électriques d’alimentation peuvent être uniquement reliés d’un côté de la tige chauffante, du côté de la partie de maintien. L’extrémité de la partie chauffante est alors laissée libre, ou autrement dit, n’est pas reliée électriquement, la résistance électrique formant une boucle dans la gaine reliée aux fils électriques d’alimentation du côté de la partie de maintien.The electrical supply wires can only be connected on one side of the heating rod, on the side of the holding part. The end of the heating part is then left free, or in other words, is not electrically connected, the electrical resistance forming a loop in the sheath connected to the electrical supply wires on the side of the holding part.

En solution alternative, les fils électriques d’alimentation peuvent être reliés deux côtés de la tige chauffante, chaque extrémité de la tige chauffante comportant une partie de maintien. Dans ce cas, seule la partie chauffante centrale peut chauffer avec efficacité son environnement par rayonnement infrarouge.As an alternative solution, the electrical supply wires can be connected to two sides of the heating rod, each end of the heating rod having a holding part. In this case, only the central heating part can efficiently heat its environment by infrared radiation.

Le(s) conduit(s) de connectique est/sont par exemple ménagé(s) dans une extrémité du stator haute pression, par exemple sur un pourtour annulaire plan du stator haute pression, par exemple du côté de l’entrée du stator haute pression où entrent les gaz à pomper. Lorsqu’il y a plusieurs conduits de connectique, ils sont par exemple régulièrement répartis sur la périphérie de cette extrémité du stator haute pression.The connection conduit(s) is/are for example formed in one end of the high pressure stator, for example on a planar annular periphery of the high pressure stator, for example on the side of the inlet of the high pressure stator. pressure where the gases to be pumped enter. When there are several connection ducts, they are for example regularly distributed over the periphery of this end of the high pressure stator.

Selon un exemple de réalisation, la pompe à vide comporte au moins autant de tiges chauffantes que le stator haute pression comporte de rainures hélicoïdales, au moins une partie chauffante étant reçue dans une rainure hélicoïdale associée respective.According to an exemplary embodiment, the vacuum pump comprises at least as many heating rods as the high-pressure stator comprises helical grooves, at least one heating part being received in a respective associated helical groove.

Selon un autre exemple de réalisation, la partie chauffante est reçue le long d’au moins deux rainures hélicoïdales.According to another exemplary embodiment, the heating part is received along at least two helical grooves.

La partie chauffante s’étend de préférence au-delà de la rainure hélicoïdale du stator haute pression, dans un espace annulaire de refoulement situé entre une sortie du stator haute pression et un orifice de refoulement de la pompe à vide et/ou dans un étage turbomoléculaire de la pompe à vide. Il est alors possible de chauffer également l’espace annulaire de refoulement et/ou l’étage turbomoléculaire, par rayonnement radiatif.The heating part preferably extends beyond the helical groove of the high pressure stator, in an annular discharge space located between an outlet of the high pressure stator and a discharge orifice of the vacuum pump and/or in a stage turbomolecular vacuum pump. It is then possible to also heat the annular discharge space and/or the turbomolecular stage, by radiative radiation.

La pompe à vide peut également comporter au moins une tige chauffante additionnelle comportant au moins une partie de maintien et une partie chauffante par effet Joule lorsque la tige chauffante additionnelle est alimentée électriquement, la partie de maintien formant une gaine des fils électriques d’alimentation de la partie chauffante. La partie de maintien de la tige chauffante additionnelle est située dans au moins un conduit de connectique, la partie chauffante étant reçue dans l’espace annulaire de refoulement situé entre une sortie du stator haute pression et un orifice de refoulement de la pompe à vide et/ou dans un étage turbomoléculaire de la pompe à vide. On prévoit par exemple que les parties de maintien d’au moins une tige chauffante et d’au moins une tige chauffante additionnelle soient reçues dans un même conduit de connectique.The vacuum pump may also comprise at least one additional heating rod comprising at least one holding part and one heating part by Joule effect when the additional heating rod is electrically powered, the holding part forming a sheath for the electrical supply wires of the heating part. The holding part of the additional heating rod is located in at least one connector duct, the heating part being received in the annular discharge space located between an outlet of the high pressure stator and a discharge orifice of the vacuum pump and /or in a turbomolecular stage of the vacuum pump. Provision is made, for example, for the holding parts of at least one heating rod and of at least one additional heating rod to be received in the same connector conduit.

Une gorge peut être ménagée dans un fond de la rainure hélicoïdale pour recevoir la partie chauffante.A groove can be formed in a bottom of the helical groove to receive the heating part.

La tige chauffante peut être préformée à la forme d’un conduit de connectique et d’une rainure hélicoïdale associée. Les tiges chauffantes comportent par exemple des résistances formables à froid. La tige chauffante peut ainsi n’être reliée que par quelques zones d’accroches au stator haute pression (deux ou trois) et ne conduire la chaleur que très peu par conduction au profit du rayonnement infrarouge.The heating rod can be preformed in the shape of a connector pipe and an associated helical groove. The heating rods include, for example, cold-formable resistances. The heating rod can thus be connected by only a few attachment zones to the high pressure stator (two or three) and only conduct heat very little by conduction in favor of infrared radiation.

Le stator peut en outre comporter une première plaque de fixation annulaire fixée à une extrémité du stator haute pression dans laquelle est ménagé au moins en partie le conduit de connectique, pour fermer le(s) conduit(s) de connectique et retenir la(es) partie(s) de maintien, le(s) conduit(s) de connectique étant ménagé(s) dans l’extrémité du stator haute pression fermée par la première plaque de fixation et/ou dans la première plaque de fixation.The stator may further comprise a first annular fixing plate fixed to one end of the high-pressure stator in which the connector duct is formed at least in part, to close the connector duct(s) and retain the connector(s). ) holding part(s), the connection conduit(s) being formed in the end of the high-pressure stator closed by the first fixing plate and/or in the first fixing plate.

Le stator peut en outre comporter une deuxième plaque de fixation annulaire, fixée à l’extrémité opposée du stator haute pression, pour retenir l’(es) extrémité(s) de la (des) partie(s) chauffante(s) ou une(des) autre(s) partie(s) de maintien. L’autre partie de maintien est située à l’autre extrémité de la tige chauffante le cas échéant.The stator may further comprise a second annular fixing plate, fixed to the opposite end of the high pressure stator, to retain the end(s) of the heating part(s) or a other holding part(s). The other holding part is located at the other end of the heating rod if applicable.

Selon un autre exemple, le(s) conduit(s) de connectique est/sont ménagé(s) au moins en partie dans une extrémité du stator haute pression en regard d’un étage d’ailettes du stator, le(s) conduit(s) de connectique étant fermé(s) par une couronne de l’étage d’ailettes et ménagé(s) dans la couronne et/ou dans l’extrémité du stator haute pression.According to another example, the connection conduit(s) is/are provided at least in part in one end of the high-pressure stator facing a stage of fins of the stator, the conduit(s) (s) connectors being closed (s) by a crown of the stage of fins and provided (s) in the crown and / or in the end of the high pressure stator.

La partie chauffante est de préférence maintenue majoritairement sans contact dans la rainure hélicoïdale du stator haute pression.The heating part is preferably maintained mainly without contact in the helical groove of the high pressure stator.

Pour cela, la pompe à vide peut comporter des entretoises isolantes thermiquement agencées dans la rainure hélicoïdale.For this, the vacuum pump may include thermally insulating spacers arranged in the helical groove.

En alternative ou en complément, la partie chauffante peut être maintenue dans la rainure hélicoïdale par deux orifices ménagés dans une paroi latérale de la rainure hélicoïdale.Alternatively or in addition, the heating part can be held in the helical groove by two orifices made in a side wall of the helical groove.

Selon un exemple de réalisation, la pompe à vide comporte en outre une amenée de gaz de purge configurée pour injecter un gaz de purge dans le(s)s conduit(s) de connectique. Le gaz de purge est en surpression dans le conduit de connectique par rapport à l’intérieur du stator haute pression, créant ainsi une barrière dynamique pour les gaz pompés. Le conduit de connectique, ainsi situé entre une zone traversée par les gaz pompés potentiellement agressifs et une zone toujours sous vide, peu étanche en soi mais solide mécaniquement et thermiquement, est protégé des gaz pompés potentiellement corrosifs par le flux de gaz de purge le balayant. La(les) partie(s) de maintien de la(des) tige(s) chauffante(s) est(sont) ainsi protégée(s) des gaz pompés et du rayonnement infrarouge. La pompe à vide peut alors comporter des connecteurs étanches classiques, déportés à distance des zones très chaudes. On évite l’utilisation de passages étanches haute température à réaliser autour de la(des) tige(s) chauffante(s) qui nécessiteraient l’utilisation de matériaux susceptibles de supporter des températures élevées pour les garnitures d’étanchéité, jusqu’à 200°C à proximité de la (des) tige(s) chauffante(s), susceptibles de résister aux dilatations thermiques différentielles entre la(es) tige(s) chauffante(s) et le stator haute pression et susceptibles de résister aux agressions des gaz parfois très corrosifs. Toute la connectique peut être purgée tout en empêchant aux gaz pompés d’entrer.According to an exemplary embodiment, the vacuum pump further comprises a purge gas supply configured to inject a purge gas into the connector conduit(s). The purge gas is under overpressure in the connection duct relative to the interior of the high pressure stator, thus creating a dynamic barrier for the pumped gases. The connection conduit, thus located between a zone crossed by the potentially aggressive pumped gases and a zone still under vacuum, not very airtight in itself but mechanically and thermally solid, is protected from the potentially corrosive pumped gases by the flow of purge gas sweeping it. . The holding part(s) of the heating rod(s) is (are) thus protected from the pumped gases and infrared radiation. The vacuum pump can then include conventional sealed connectors, remote from very hot areas. The use of high temperature sealed passages to be made around the heating rod(s) is avoided, which would require the use of materials capable of withstanding high temperatures for the sealing gaskets, up to 200 °C near the heating rod(s), capable of withstanding differential thermal expansion between the heating rod(s) and the high-pressure stator and capable of withstanding the attacks of sometimes very corrosive gases. All the connections can be purged while preventing the pumped gases from entering.

L’amenée de gaz de purge comporte par exemple un conduit commun en communication avec un espace annulaire entourant le stator haute pression en communication avec le(s) conduit(s) de connectique.The purge gas supply comprises for example a common conduit in communication with an annular space surrounding the high pressure stator in communication with the connection conduit(s).

L’espace annulaire entourant le stator haute pression peut également être relié à une gorge annulaire intercalée entre le stator haute pression et un carter haute pression du stator, le carter haute pression entourant le stator haute pression et raccordant le stator haute pression avec l’orifice de refoulement. La gorge annulaire permet le passage du gaz de purge sur toute la circonférence des deux pièces. Comme dans le(s) conduit(s) de connectique, le gaz de purge injecté dans la gorge annulaire est en surpression par rapport à l’espace annulaire de refoulement, créant ainsi une barrière dynamique pour les gaz pompés, permettant d’éviter l’utilisation de garniture d’étanchéité dans la gorge annulaire.The annular space surrounding the high pressure stator can also be connected to an annular groove interposed between the high pressure stator and a high pressure casing of the stator, the high pressure casing surrounding the high pressure stator and connecting the high pressure stator with the orifice of repression. The annular groove allows the passage of the purge gas over the entire circumference of the two parts. As in the connection pipe(s), the purge gas injected into the annular groove is under overpressure relative to the annular discharge space, thus creating a dynamic barrier for the pumped gases, making it possible to avoid the use of gasket in the annular groove.

L’amenée de gaz de purge peut comporter un conduit additionnel mettant en communication l’espace annulaire avec une gorge de joint d’étanchéité du stator recevant une garniture d’étanchéité. En plus de permettre l’amenée du gaz de purge sur toute la circonférence entre le stator haute pression et le carter haute pression, l’espace annulaire permet d’apporter le gaz de purge dans le conduit additionnel jusqu’à la gorge de joint d’étanchéité. On peut ainsi, à moindre frais, protéger les garnitures d’étanchéité des gaz corrosifs, ce qui permet d’utiliser des matériaux de garniture d’étanchéité moins résistants chimiquement et donc moins couteux.The purge gas supply may comprise an additional duct placing the annular space in communication with a seal groove of the stator receiving a seal. In addition to allowing the supply of the purge gas over the entire circumference between the high pressure stator and the high pressure casing, the annular space allows the supply of the purge gas in the additional pipe up to the seal groove of tightness. It is thus possible, at a lower cost, to protect the seals from corrosive gases, which makes it possible to use seal materials that are less chemically resistant and therefore less expensive.

Par ailleurs, les parois internes du stator et les parois du rotor destinées à être en communication avec les gaz pompés présentent par exemple une émissivité inférieure ou égale à 0,2, dite de faible émissivité. Elles sont par exemple métalliques, en matériau aluminium ou acier inoxydable ou présentent un revêtement de faible émissivité comme comprenant du nickel. Les parois peuvent être polies. Ces surfaces de faible émissivité ont pour avantage de réfléchir les rayonnements infrarouges, ce qui permet d’une part d’éviter de chauffer les parois internes du stator et les parois du rotor destinées à être en communication avec les gaz pompés, et d’autre part de concentrer la chaleur sur les dépôts qui en général sont des dépôts organiques présentant une émissivité supérieure à celle des surfaces de faible émissivité. On profite là du fait que les parois du stator et du rotor en communication avec les gaz pompés, en matériau aluminium, acier inoxydable ou acier ou aluminium revêtu sont réalisées dans des matériaux de faible émissivité pour permettre notamment de résister à la corrosion. Ces propriétés de faible émissivité contribuent à éviter le chauffage de la pompe à vide tout en favorisant le chauffage des dépôts indésirables.Furthermore, the internal walls of the stator and the walls of the rotor intended to be in communication with the pumped gases have for example an emissivity less than or equal to 0.2, called low emissivity. They are for example metallic, in aluminum or stainless steel material or have a low emissivity coating such as comprising nickel. The walls can be polished. These low emissivity surfaces have the advantage of reflecting infrared radiation, which makes it possible on the one hand to avoid heating the internal walls of the stator and the walls of the rotor intended to be in communication with the pumped gases, and on the other part of concentrating the heat on the deposits which in general are organic deposits having a higher emissivity than that of the low emissivity surfaces. Advantage is taken here of the fact that the walls of the stator and of the rotor in communication with the pumped gases, made of aluminum, stainless steel or steel or coated aluminum, are made of low-emissivity materials in order in particular to resist corrosion. These low emissivity properties help prevent heating of the vacuum pump while promoting the heating of unwanted deposits.

La pompe à vide turbomoléculaire peut de plus comporter un dispositif de chauffage externe du stator, tel qu’une ceinture résistive chauffante, pour chauffer le stator à une température de consigne, par exemple supérieure à 80°C, telle que 100°C. Le chauffage par les tiges chauffantes est alors complémentaire au dispositif de chauffage externe du stator.The turbomolecular vacuum pump can also include an external stator heating device, such as a resistive heating belt, to heat the stator to a set temperature, for example greater than 80° C., such as 100° C. The heating by the heating rods is then complementary to the external heating device of the stator.

La pompe à vide turbomoléculaire peut également comporter un dispositif de refroidissement, pour refroidir notamment les premiers étages d’ailettes de l’étage turbomoléculaire. Le dispositif de refroidissement permet par exemple de contrôler la température à une température inférieure ou égale à 75°C, telle qu’à 70°C, par exemple par circulation d’eau à température ambiante.The turbomolecular vacuum pump may also include a cooling device, in particular to cool the first stages of fins of the turbomolecular stage. The cooling device makes it possible, for example, to control the temperature at a temperature less than or equal to 75° C., such as 70° C., for example by circulating water at ambient temperature.

Brève description des figuresBrief description of figures

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 :Other advantages and characteristics will appear on reading the following description of a particular embodiment of the invention, but in no way limiting, as well as the appended drawings in which:

La montre une vue en coupe axiale d’une pompe à vide turbomoléculaire selon un premier exemple de réalisation. There shows a view in axial section of a turbomolecular vacuum pump according to a first embodiment.

La montre une vue en coupe (selon deux plans radiaux) d’éléments de la pompe à vide turbomoléculaire de la avec une première plaque de fixation représentée en pointillés. There shows a sectional view (in two radial planes) of elements of the turbomolecular vacuum pump of the with a first fixing plate shown in dotted lines.

La montre une vue en coupe axiale des éléments de la avec un détail vu en agrandi. There shows an axial sectional view of the elements of the with an enlarged detail.

La montre une vue désassemblée des éléments de la . There shows a disassembled view of the elements of the .

La est une vue en coupe axiale d’une partie de la pompe à vide de la avec un premier et un deuxième détails vus en agrandi. There is an axial sectional view of part of the vacuum pump of the with a first and a second detail seen enlarged.

La montre une vue similaire à la pour un deuxième exemple de réalisation. There shows a view similar to the for a second embodiment.

La montre une vue en coupe d’éléments de la pompe à vide turbomoléculaire pour un troisième exemple de réalisation. There shows a sectional view of elements of the turbomolecular vacuum pump for a third embodiment.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.In these figures, identical elements bear the same reference numbers.

Claims

Turbomolecular vacuum pump (1) comprising a stator (2) and a rotor (3) configured to rotate in the stator (2), helical grooves (14) being formed in a high pressure stator (19) of the stator (2) opposite a Holweck skirt (13) of the rotor (3), characterized in that the vacuum pump (1) further comprises at least one heating rod (20) comprising at least one holding part (20a) and a heating part (20b) by Joule effect when the heating rod (20) is electrically supplied, the holding part (20a) forming a sheath for the electrical supply wires of the heating part (20b), at least one connection conduit ( 21) being at least partly arranged in the high pressure stator (19) for the passage of the holding part (20a), the heating part (20b) being received along at least one helical groove (14) of the stator high pressure (19).

Vacuum pump (1) according to Claim 1, characterized in that the vacuum pump (1) comprises at least as many heating rods (20) as the high-pressure stator (19) comprises helical grooves (14), at least a heating part (20b) being received in a respective associated helical groove (14).

Vacuum pump (1) according to claim 1, characterized in that the heating part (20b) is received along at least two helical grooves (14).

Vacuum pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating part (20b) extends beyond the helical groove (14) of the high-pressure stator (19), in an annular space of discharge (34) located between an outlet of the high pressure stator (19) and a discharge orifice (7) of the vacuum pump (1) and/or in a turbomolecular stage (4) of the vacuum pump (1).

Vacuum pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a groove (22) is formed in a bottom of the helical groove (14) to receive the heating part (20b).

Vacuum pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating rod (20) is preformed in the form of a connection conduit (21) and an associated helical groove (14).

Vacuum pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator (2) comprises a first annular fixing plate (23) fixed to one end of the high-pressure stator (19) in which at least in part the connector conduit (21), to close the connector conduit (21) and retain the holding part (20a).

Vacuum pump (1) according to the preceding claim, characterized in that the stator (2) comprises a second annular fixing plate (24), fixed to the opposite end of the high-pressure stator (19), to retain the end of the heating part (20b) or another holding part (20a).

Vacuum pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating part (20b) is held mostly contactless in the helical groove (14) of the high-pressure stator (19).

Vacuum pump (1) according to the preceding claim, characterized in that it comprises thermally insulating spacers (35) arranged in the helical groove (14).

Vacuum pump (1) according to one of Claims 9 or 10, characterized in that the heating part (20b) is held in the helical groove (14) by two orifices made in a side wall (14a) of the helical groove (14).

Vacuum pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a purge gas supply (27) configured to inject a purge gas into the connector pipe(s) (21 ).

Vacuum pump (1) according to the preceding claim, characterized in that the purge gas supply (27) comprises a common conduit (27a) in communication with an annular space (27b) surrounding the high pressure stator (19) in communication with the connector conduit(s) (21).

Vacuum pump (1) according to Claim 13, characterized in that the annular space (27b) surrounding the high pressure stator (19) is connected to an annular groove (28) interposed between the high pressure stator (19) and a high pressure casing (29) of the stator (2), the high pressure casing (29) surrounding the high pressure stator (19) and connecting the high pressure stator (19) with the discharge port (7).

Vacuum pump (1) according to one of Claims 13 or 14, characterized in that the purge gas supply (27) comprises an additional conduit (32) placing the annular space (27b) in communication with a groove seal (30; 36) of the stator (2) receiving a seal (33).