WO2006077328A1 - Pompe a vide a cycle de translation circulaire a plusieurs arbres - Google Patents

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    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
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    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation

Definitions

  • a pump of this type generally comprises a fixed body with a fixed disk having on one of its faces a spiral-shaped projection and a movable disk, facing the fixed disk and having on the fixed disk side a corresponding projection. in the form of a spiral.
  • the two spirals, a fixed and a mobile, are of the same angular amplitude and interposed into one another.
  • a mechanism is provided for driving the mobile disk in a translatory motion relative to the fixed disk.
  • the connection between the mobile disk and the fixed body of the pump is provided by several trees, most often three.
  • Such a pump is for example described in document FR-A-2 141 402. As indicated in this document, such a pump can be an entirely dry and sealed pump. It gives excellent results but has the disadvantage of having many parts and be cumbersome. It is also noted that the pump described in this document uses a coolant to cool the parts.
  • the present invention therefore aims to provide a new vacuum pump, dry, sealed and clean (that is to say without risk of pollution of the pumped fluid), simple structure and also compact.
  • this pump will discharge at atmospheric pressure the gaseous fluid sucked to create the vacuum at atmospheric pressure.
  • the maintenance of this new pump will be facilitated over known pumps of the prior art.
  • the invention proposes a vacuum pump with a circular translation cycle comprising:
  • this link having at least two cranks, each crank comprising two parallel shafts offset by the same eccentricity, - Motor means for driving the mobile disk in a translational movement circular relative to the fixed disk.
  • the motor means comprise a motor having an output shaft parallel to the axes of the fixed and mobile disks; the output shaft of the motor is substantially centered on the axis of the movable disk and drives it with a coupling part having an eccentricity corresponding to the eccentricity of the cranks; the two spiral-shaped projections are non-contacting with each other and have an axial clearance controlled by the mounting of the cranks, and the axial forces exerted on the pump are taken up essentially at the cranks.
  • This new structure of a multi-shaft vacuum pump is very interesting because it allows a better distribution of forces within the pump, especially at the various rolling bearings. Such a pump is clean because a pumped gaseous fluid passing through the pump does not come into contact with any wear part such as a seal or the like.
  • the motor is fixed on a plate parallel to the mobile disk, and this plate has slots for a shaft of each crank.
  • the platen is disposed at the heart of the pump and carries both the motor and the movable disc.
  • the plate forms for example the bottom of a cylindrical tube in which is housed the motor.
  • the fixed body then comprises for example an outer casing connecting the cylindrical tube to the fixed disc.
  • a metal bellows may be used to seal the periphery of the movable disk to the fixed body of the vacuum pump.
  • the metal bellows then preferably surrounds the cylindrical tube. In this way, the bellows can be of relatively large size and the stresses exerted on it are therefore less than for a bellows of reduced size.
  • the invention provides that a second metal bellows, also mounted in a sealed manner between the periphery of the disk mobile and the fixed body, surrounds the first metal bellows.
  • a space is obtained between the two metal bellows.
  • the vacuum pump comprises a cylindrical tube
  • the cylindrical tube receives a fan, and that orifices are provided in the plate to allow ventilation of the housing of the engine.
  • the vacuum pump may also include ventilation means for cooling the face of the fixed disk opposite the mobile disk.
  • At least one spiral protrusion on a disk is recessed near the heart of the spiral.
  • the fixed disk has, for example, substantially in the center of the spiral, a discharge orifice opening on the face opposite to the spiral, and this discharge orifice is optionally provided with a discharge valve.
  • the thickness of the spiral protrusions present at the heart of the spiral increasing thickness so as to form a bulbous spiral end.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vacuum pump according to the invention
  • FIG. 2 is a sectional view along section line II - II of FIG. 1, and
  • FIG. 3 is a sectional view along section line III-III of FIG. figure 1.
  • FIG. 1 a vacuum pump with circular translation cycle.
  • This pump comprises in particular a fixed body 2, a mobile disc 4 and a motor 6.
  • the fixed body 2 consists essentially of three elements: a fixed disc 8, a housing 10, and a cylindrical tube 12.
  • the fixed disc 8 has on its inner face a projection in the form of a spiral 14. The shape of the latter is visible in FIG. 2.
  • the movable disc 4 faces the fixed disc 8.
  • the moving disc On its face facing the fixed disc 8, the moving disc also has a spiral-shaped projection 16.
  • the spiral 16 of the movable disc 4 is interwoven with the spiral 14 of the fixed disc 8, as can also be seen in FIG. 2 (to simplify the view, FIG. 3 does not represent the fixed spiral 14 or the casing 10).
  • the spirals 14 and 16 are separated from each other by constant axial play, regardless of the position of the mobile disc 4 relative to the fixed disc 8. This game is for example of the order of 5/100 th mm.
  • the mobile disk 4 is supported by the fixed body 2 by means of three cranks 18 of equal eccentricity E and coupled and acting synchronously with each other to obtain a circular translational movement of the mobile disk 4 relative to the fixed body 2, and more particularly its fixed disc 8, during operation of the pump.
  • the cranks 18 connect the mobile disk 4 to the fixed disk 8 so that the mobile disk 4 is perfectly guided to obtain almost perfect control of the axial clearance at the spiral projections 14, 16 and on the other hand that the axial forces between these two disks are taken up at the level of these cranks.
  • the axial play referred to here at the spiral projections 14, 16 indicates that between the top of a spiral 14, 16 and the disk 4, 8 facing it is a substantially constant clearance 19 ( of the order of 0.05 mm).
  • the cylindrical tube 12 has a shaft of longitudinal axis parallel to the axis of the fixed discs 8 and mobile 4 and a transverse bottom 20 -and therefore located in a plane parallel to those of the discs.
  • This bottom 20 has three bores 22, each of which receives a crank 18.
  • Each crank 18 comprises a trunnion 24, a lower shaft 26 and an upper shaft 28.
  • the trunnion 24 is in each case disposed at the interface between the bottom 20 and the trunk.
  • the lower shaft 26 of each crank 18 is housed with corresponding bearings in a bore 22 of the bottom 20 while the upper shafts 28 are each housed with corresponding bearings in housings provided for this purpose in the mobile disc 4.
  • the shafts of the lower shafts 26 and upper 28 are parallel and offset by a distance corresponding to the eccentricity E.
  • Each bore 22 has a shoulder against which come to rest ball bearings guiding the lower shaft 26 of a crank 18.
  • the journal 24 is based on these ball bearings on the opposite side to the aforementioned shoulder.
  • a similar arrangement is made at the housings provided in the movable disc 4.
  • Each of these housings has a shoulder against which abut ball bearings receiving the upper shaft 28 of the crank 18 and the opposite side to this shoulder, the trunnion 24 comes to rest on the ball bearings.
  • These bearings are held in their housing, both at the mobile disk 4 and the bottom 20, with the aid of a ring held by screws 29.
  • This type of assembly corresponds to a vacuum pump in which the mobile disk 4 tends to move axially closer to the fixed disc 8.
  • the circular translation movement of the mobile disk 4 relative to the fixed disk 8 is controlled by the motor 6.
  • the latter is disposed inside the cylindrical tube 12 and is fixed on the bottom 20 thereof.
  • the output shaft 30 of the motor 6 is connected to the mobile disc 4 by a coupling piece 32.
  • the latter here has the shape of a sleeve comprising two housings circular cylinders, one in the extension of the other and offset by a value corresponding to the eccentricity E.
  • the cylindrical housing on the motor side receives the output shaft 30 of the engine while the cylindrical housing is located on the side of the movable disc 4 receives a pin 34 protruding from the face of the movable disc 4 opposite the spiral 16 and a needle bearing.
  • crank pin 34 is centered with respect to the movable disc 4.
  • the needle bearing resumes essentially radial forces at the motor shaft.
  • a ball bearing near the output shaft 30. This bearing is only intended to retain the motor shaft when the engine is disassembled to be maintained, repaired or changed.
  • Figures 1 and 3 the presence of a balancing mass 36 around the coupling part 32 at the crankpin 34. This mass is calculated and positioned to achieve a dynamic balance of the pump during the operation of it.
  • the housing 10 of the fixed body connects, in the embodiment shown in Figure 1, the periphery of the fixed disc 8 with the free edge of the cylindrical tube 12, free edge which is opposite the bottom 20.
  • bellows 38, 38 'metal are mounted sealingly on the one hand on a peripheral edge of the movable disc 4 and on the other hand on the housing 10.
  • the fastening bellows 38, 38 ' is for example made by welding.
  • the two bellows 38, 38 'thus surround the cylindrical tube (fixed) inside which is the engine 6, the bellows 38' surrounding the bellows 38.
  • the presence of a single bellows is sufficient to allow proper operation of the vacuum pump according to the invention.
  • the second bellows is provided here for safety reasons.
  • a pressure sensor connected to the free space between the two bellows immediately detects any leakage at one of the bellows, the other bellows still sealing the pump.
  • the casing 10 comprises an inlet opening 42 which makes it possible, in the example shown, to provide a radial admission of gaseous fluid, close to the fixed and movable discs 8.
  • a chamber to be emptied (not shown in the drawings) is connected to the pump (by means not shown) to the inlet opening 42.
  • the gaseous fluid to be pumped is subjected to the continuous and progressive compression effect obtained thanks to the relative movement between the two spirals 14 and 16.
  • the gaseous fluid in the space between the bellows 38 'and the outer casing 10 is driven to a discharge port 44 is located in the center of the spiral 14 of the fixed disk 8.
  • This discharge port 44 is provided with a valve 46 for the discharge of the gaseous fluid at atmospheric pressure.
  • a first ventilation unit 48 shown very schematically in FIG. 1, is disposed on the face of the fixed disk 8 opposite to the face carrying the spiral 14.
  • An arrow 50 represents an example of air movement permitting the ventilation of the fixed disk. 8.
  • a second ventilation group 52 is disposed in the cylindrical tube
  • This second ventilation unit 52 sucks air outside the pump to make it run inside thereof. a path illustrated as an example by arrows 54.
  • orifices are provided on the one hand in the bottom 20 of the cylindrical tube and on the other hand in the fixed body 2 so as to allow outside air to enter between the outer surface of the cylindrical tube 12 and the interior of the inner bellows 38.
  • a recess 56 is formed in each of the spirals 14 and 16, as can be seen in the drawings.
  • the spirals 14 and 16 each have at their ends located substantially in the center of the corresponding disc the shape of a bulb 57 due to the widening of the projection forming the corresponding spiral towards the center of the disc.
  • the air set in motion by the ventilation units can enter the recesses 56 and thereby achieve better cooling of the spirals 14 and 16 and thus the corresponding disks 8 and 4.
  • the vacuum pump described above is an all-dry vacuum pump that operates without oil or coolant. This pump is also completely sealed with, thanks in particular to the two bellows, perfect control of this seal.
  • the pump described here is a so-called clean pump.
  • the pumped fluid encounters no wear parts (seals, etc.) from the inlet opening 42 until it exits through the discharge orifice 44.
  • the control of the axial clearance between the spiral-shaped protrusions 14, 16 makes it possible to eliminate the joints that are usually found between each spiral and the disk facing said spiral .
  • the absence of wearing parts along the path of the pumped fluid allows to preserve it from any pollution.
  • a pump such as the one described above can be used for relatively low flow rates.
  • such a pump may have for example a generated volume of the order of 30 m 3 / h.
  • a vacuum pump according to the invention can find applications for example in the nuclear field, in the manufacture of electronic components, in the pharmaceutical industry, food, etc. This list of applications is of course not exhaustive. This type of pump can be used wherever great care is needed to avoid any pollution of a transported fluid.
  • the described pump can discharge directly to atmospheric pressure.
  • This direct discharge at atmospheric pressure can be achieved here in particular by virtue of the presence of a valve 46 at the outlet but also at the bulb 57 at the ends of the spirals.
  • the good ventilation of the pump also favored by the recesses 56 made at the level of said bulbs, is also an important element to allow such a rejection. Indeed, given the pressure variation, heating in the pump is relatively large and suitable cooling must be provided.
  • the structure of the pump described is simple, even though it has four shafts. In addition, it allows to have a compact pump. In addition, the maintenance of this pump is simplified. The number of seals and wear parts is very limited.
  • An important advantage of the structure presented above with a central motor shaft and peripheral shafts is the recovery of radial forces. These are essentially cashed by the described needle bearing. The bearing load on the peripheral shafts is limited and allows the use of bearings with higher axial stiffness than bearings used with comparable pumps of the prior art.
  • the number of shafts can be modified without departing from the scope of the invention.
  • Other modifications for example concerning the shape of the fixed body, the cooling of the parts (even possibly with a coolant), the mounting of the engine, the bellows, etc. can also be made without departing from the scope of the invention.

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Abstract

Cette pompe à vide comporte : - un disque fixe (8) solidaire d'un corps fixe (2) et présentant une spirale (14), - un disque mobile (4) faisant face au disque fixe (8) et présentant une spirale (16) intercalée avec la spirale (14) du disque fixe (8), - une liaison entre le corps fixe (2) et le disque mobile (4), cette liaison présentant au moins deux manivelles (18) comportant chacune deux arbres (26, 28) décalés d'une même excentricité, - des moyens moteur (6) pour entraîner le disque mobile (4) dans un mouvement de translation circulaire, ces moyens moteur comportant un moteur (6) présentant un arbre de sortie (30) parallèle aux axes des disques, et l'arbre de sortie (30) du moteur (6) étant centré sur l'axe du disque mobile (4) et entraînant celui-ci à l'aide d'une pièce d'accouplement (32) présentant la même excentricité que les manivelles (18).

Description

Pompe à vide à cycle de translation circulaire à plusieurs arbres
La présente invention concerne une pompe à vide à cycle de translation circulaire à plusieurs arbres. Une pompe de ce type comporte généralement un corps fixe avec un disque fixe présentant sur l'une de ses faces une saillie en forme de spirale ainsi qu'un disque mobile, faisant face au disque fixe et présentant du côté du disque fixe une saillie correspondante en forme de spirale. Les deux spirales, une fixe et une mobile, sont de même amplitude angulaire et intercalées l'une dans l'autre. Un mécanisme permet d'entraîner le disque mobile dans un mouvement de translation circulaire par rapport au disque fixe. La liaison entre le disque mobile et le corps fixe de la pompe est assurée par plusieurs arbres, le plus souvent trois.
Une telle pompe est par exemple décrite dans le document FR-A-2 141 402. Comme indiqué dans ce document, une telle pompe peut être une pompe intégralement sèche et étanche. Elle donne d'excellents résultats mais présente l'inconvénient de comporter de nombreuses pièces et d'être encombrante. On remarque également que la pompe décrite dans ce document utilise un liquide de refroidissement pour refroidir les pièces.
La présente invention a alors pour but de fournir une nouvelle pompe à vide, sèche, étanche et propre (c'est-à-dire sans risque de pollution du fluide pompé), de structure simple et qui soit également compacte. De préférence, cette pompe permettra de rejeter à la pression atmosphérique le fluide gazeux aspiré pour créer le vide à la pression atmosphérique. En outre, la maintenance de cette nouvelle pompe sera facilitée par rapport aux pompes de l'art antérieur connues. A cet effet, l'invention propose une pompe à vide à cycle de translation circulaire comportant :
- un disque fixe solidaire d'un corps fixe et présentant sur l'une de ses faces une saillie en forme de spirale,
- un disque mobile faisant face au disque fixe et présentant du côté du disque fixe une saillie en forme de spirale intercalée avec la saillie en forme de spirale du disque fixe,
- une liaison entre le corps fixe et le disque mobile, cette liaison présentant au moins deux manivelles, chaque manivelle comportant deux arbres parallèles mais décalés d'une même excentricité, - des moyens moteur pour entraîner le disque mobile dans un mouvement de translation circulaire par rapport au disque fixe.
Selon l'invention, les moyens moteur comportent un moteur présentant un arbre de sortie parallèle aux axes des disques fixe et mobile ; l'arbre de sortie du moteur est sensiblement centré sur l'axe du disque mobile et entraîne celui-ci à l'aide d'une pièce d'accouplement présentant une excentricité correspondant à l'excentricité des manivelles ; les deux saillies en forme de spirale sont sans contact l'une avec l'autre et présentent un jeu axial maîtrisé par le montage des manivelles, et les efforts axiaux exercés sur la pompe sont repris essentiellement au niveau des manivelles.
Cette nouvelle structure d'une pompe à vide à plusieurs arbres est très intéressante car elle permet d'avoir une meilleure répartition des efforts au sein de la pompe, notamment au niveau des divers paliers de roulement. Une telle pompe est propre car un fluide gazeux pompé traversant la pompe ne vient au contact d'aucune pièce d'usure telle un joint ou similaire.
Dans une forme de réalisation préférée d'une pompe à vide selon l'invention, le moteur est fixé sur une platine parallèle au disque mobile, et cette platine présente des logements pour un arbre de chaque manivelle. De cette manière, Ia platine est disposée au cœur de la pompe et porte à la fois le moteur et le disque mobile. Ceci permet d'une part de simplifier la structure de la pompe et d'autre part de la rendre plus compacte. Dans cette forme de réalisation, la platine forme par exemple le fond d'un tube cylindrique dans lequel est logé le moteur. Le corps fixe comporte alors par exemple un carter extérieur reliant le tube cylindrique au disque fixe. Dans une pompe à vide selon l'invention, un soufflet métallique peut être utilisé pour relier de manière étanche la périphérie du disque mobile au corps fixe de la pompe à vide. Un tel soufflet permet d'assurer une étanchéité entre une pièce mobile en translation (circulaire) et un corps fixe. Dans le cas où la pompe à vide comporte un tube cylindrique, le soufflet métallique entoure alors de préférence le tube cylindrique. De cette manière, le soufflet peut être de relativement grande taille et les contraintes exercées sur celui-ci sont de ce fait moindres que pour un soufflet de taille réduite.
De manière avantageuse, l'invention prévoit qu'un deuxième soufflet métallique, monté également de manière étanche entre la périphérie du disque mobile et le corps fixe, vient entourer le premier soufflet métallique. On obtient de la sorte un espace entre les deux soufflets métalliques. En surveillant la pression régnant dans cet espace, il est possible de détecter immédiatement une défaillance de l'un des soufflets. De la sorte, il est possible d'assurer une parfaite maîtrise de l'étanchéité de la pompe.
Dans la forme de réalisation dans laquelle la pompe à vide comporte un tube cylindrique, on peut prévoir que du côté opposé à la platine, le tube cylindrique reçoit un ventilateur, et que des orifices sont prévus dans la platine pour permettre la ventilation du logement du moteur. La pompe à vide peut également comporter des moyens de ventilation pour refroidir la face du disque fixe opposée au disque mobile.
Lorsque la pompe est équipée de tels moyens de ventilation, il n'est pas nécessaire de prévoir un circuit de liquide de refroidissement pour éviter une surchauffe de la pompe en fonctionnement. Ceci permet d'éviter une source de pollution éventuelle du fluide gazeux pompé par la pompe selon l'invention.
Pour un meilleur refroidissement encore des disques de la pompe, on peut prévoir qu'au moins une saillie formant spirale sur un disque est évidée à proximité du cœur de la spirale.
Pour le refoulement du fluide gazeux pompé à la pression atmosphérique, le disque fixe présente par exemple, sensiblement au centre de la spirale, un orifice de refoulement débouchant sur la face opposée à la spirale, et cet orifice de refoulement est éventuellement muni d'une soupape de refoulement.
Pour favoriser le rejet à la pression atmosphérique du fluide pompé, l'épaisseur des saillies formant spirale présente au niveau du cœur de la spirale une épaisseur croissante de manière à former une extrémité de spirale en forme de bulbe.
Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit, faite en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une pompe à vide selon l'invention,
La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne de coupe II-II de la figure 1 , et
La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne de coupe III-III de la figure 1.
On reconnaît sur la figure 1 une pompe à vide à cycle de translation circulaire. Cette pompe comprend notamment un corps fixe 2, un disque mobile 4 et un moteur 6. Dans la forme de réalisation préférentielle représentée sur la figure 1 , le corps fixe 2 est constitué essentiellement de trois éléments : un disque fixe 8, un carter 10 et un tube cylindrique 12.
Le disque fixe 8 présente sur sa face intérieure une saillie en forme de spirale 14. La forme de cette dernière est visible sur la figure 2. Le disque mobile 4 fait face au disque fixe 8. Sur sa face orientée vers le disque fixe 8, le disque mobile présente lui aussi une saillie en forme de spirale 16. La spirale 16 du disque mobile 4 est imbriquée avec la spirale 14 du disque fixe 8, comme on peut le voir également sur la figure 2 (pour simplifier la vue, la figure 3 ne représente pas la spirale 14 fixe, ni le carter 10). Les spirales 14 et 16 sont séparées l'une de l'autre par un jeu axial constant, quelle que soit la position du disque mobile 4 par rapport au disque fixe 8. Ce jeu est par exemple de l'ordre de 5/100eme de mm. On retrouve également un jeu radial entre les spirales. Ce jeu radial est du même ordre de grandeur que le jeu axial (environ 0,05 mm).
Le disque mobile 4 est supporté par le corps fixe 2 par l'intermédiaire de trois manivelles 18 d'égale excentricité E et accouplées et agissant de manière synchronisée les unes avec les autres pour obtenir un mouvement de translation circulaire du disque mobile 4 par rapport au corps fixe 2, et plus particulièrement son disque fixe 8, lors du fonctionnement de la pompe.
Les manivelles 18 relient le disque mobile 4 au disque fixe 8 de telle sorte d'une part que le disque mobile 4 soit parfaitement guidé pour obtenir une maîtrise quasi parfaite du jeu axial au niveau des saillies en forme de spirale 14, 16 et d'autre part que les efforts axiaux entre ces deux disques soient repris au niveau de ces manivelles. Le jeu axial dont il est question ici au niveau des saillies en forme de spirale 14, 16 indique qu'entre le sommet d'une spirale 14, 16 et le disque 4, 8 qui lui fait face se trouve un jeu 19 sensiblement constant (de l'ordre de 0,05 mm).
Le tube cylindrique 12 présente un fût d'axe longitudinal parallèle à l'axe des disques fixe 8 et mobile 4 ainsi qu'un fond 20 transversal -et donc situé dans un plan parallèle à ceux des disques-. Ce fond 20 présente trois alésages 22, chacun de ceux-ci recevant une manivelle 18. Chaque manivelle 18 comporte un tourillon 24, un arbre inférieur 26 et un arbre supérieur 28. Le tourillon 24 est à chaque fois disposé au niveau de l'interface entre le fond 20 et le disque mobile 4. L'arbre inférieur 26 de chaque manivelle 18 est logé avec des roulements correspondants dans un alésage 22 du fond 20 tandis que les arbres supérieurs 28 sont chacun logés avec des roulements correspondants dans des logements prévus à cet effet dans le disque mobile 4. Les axes des arbres inférieurs 26 et supérieurs 28 sont parallèles et décalés d'une distance correspondant à l'excentricité E. Chaque alésage 22 présente un épaulement contre lequel viennent reposer des roulements à billes guidant l'arbre inférieur 26 d'une manivelle 18. Le tourillon 24 vient reposer sur ces roulements à billes du côté opposé à Pépaulement précité. Un montage similaire est réalisé au niveau des logements prévus dans le disque mobile 4. Chacun de ces logements présente un épaulement contre lequel viennent buter des roulements à billes recevant l'arbre supérieur 28 de la manivelle 18 et du côté opposé à cet épaulement, le tourillon 24 vient reposer sur les roulements à billes. Ces roulements sont maintenus dans leur logement, tant au niveau du disque mobile 4 que du fond 20, à l'aide d'une bague maintenue par des vis 29. Ce type de montage correspond à une pompe à vide dans laquelle le disque mobile 4 tend à se rapprocher axialement du disque fixe 8.
Le mouvement de translation circulaire du disque mobile 4 par rapport au disque fixe 8 est commandé par le moteur 6. Ce dernier est disposé à l'intérieur du tube cylindrique 12 et est fixé sur le fond 20 de celui-ci. Dans la forme de réalisation préférée de l'invention représentée aux dessins, l'arbre de sortie 30 du moteur 6 est relié au disque mobile 4 par une pièce d'accouplement 32. Cette dernière présente ici la forme d'un manchon comportant deux logements cylindriques circulaires, l'un dans le prolongement de l'autre et décalés d'une valeur correspondant à l'excentricité E. Le logement cylindrique se trouvant du côté du moteur reçoit l'arbre de sortie 30 du moteur tandis que le logement cylindrique se trouvant du côté du disque mobile 4 reçoit un maneton 34 faisant saillie de la face du disque mobile 4 opposée à la spirale 16 ainsi qu'un roulement à aiguilles. Dans cette forme de réalisation représentée sur les figures, le maneton 34 est centré par rapport au disque mobile 4. Le roulement à aiguilles reprend essentiellement des efforts radiaux au niveau de l'arbre moteur. On remarque sur la figure un roulement à billes à proximité de l'arbre de sortie 30. Ce roulement a uniquement pour but de retenir l'arbre moteur lorsque le moteur est démonté pour être entretenu, réparé, ou changé. On remarque sur les figures 1 et 3 la présence d'une masse d'équilibrage 36 autour de la pièce d'accouplement 32 au niveau du maneton 34. Cette masse est calculée et positionnée de manière à réaliser un équilibrage dynamique de la pompe lors du fonctionnement de celle-ci.
Le carter 10 du corps fixe relie, dans la forme de réalisation visible sur la figure 1, la périphérie du disque fixe 8 avec le bord libre du tube cylindrique 12, bord libre qui est opposé au fond 20.
On remarque aussi la présence de deux soufflets 38, 38' métalliques sur la figure 1. Chacun de ces soufflets 38, 38' est monté de manière étanche d'une part sur un bord périphérique du disque mobile 4 et d'autre part sur le carter 10. La fixation des soufflets 38, 38' est par exemple réalisée par soudure.
Les deux soufflets 38, 38' entourent ainsi le tube cylindrique12 (fixe) à l'intérieur duquel se trouve le moteur 6, le soufflet 38' entourant le soufflet 38. La présence d'un seul soufflet est suffisante pour permettre un bon fonctionnement de la pompe à vide selon l'invention. Le deuxième soufflet est prévu ici pour des raisons de sécurité. Un capteur de pression relié à l'espace libre entre les deux soufflets permet de détecter immédiatement la moindre fuite au niveau de l'un des soufflets, l'autre soufflet assurant encore l'étanchéité de la pompe.
Les soufflets 38, 38' métalliques sont utilisés pour réaliser une étanchéité intégrale de la pompe. Ils sont protégés contre tout effet de torsion du fait de la cinématique du système d'entraînement. Pour limiter les contraintes exercés sur ces soufflets, ceux-ci s'étendent sur quasiment toute la hauteur de la pompe, comme on peut le voir sur la figure 1. Des soufflets (ou un seul soufflet) de longueur moindre, pourraient également convenir.
Le carter 10 comporte une ouverture d'admission 42 qui permet de réaliser, dans l'exemple représenté, une admission radiale de fluide gazeux, à proximité des disques fixe 8 et mobile 4. Une enceinte à vider (non représentée sur les dessins) est raccordée à la pompe (par des moyens non représentés) à l'ouverture d'admission 42. Dès la mise en service de la pompe, le fluide gazeux à pomper est soumis à l'effet continu et progressif de compression obtenu grâce au mouvement relatif entre les deux spirales 14 et 16. De manière connue (cf. par exemple FR-2 141 402) le fluide gazeux se trouvant dans l'espace entre le soufflet 38' extérieur et le carter 10 est entraîné vers un orifice de refoulement 44 se trouvant au centre de la spirale 14 du disque fixe 8. Cet orifice de refoulement 44 est muni d'une soupape 46 permettant le rejet du fluide gazeux à la pression atmosphérique.
Lors de ce fonctionnement, les spirales ont tendance à s'échauffer. Un premier groupe de ventilation 48, représenté très schématiquement sur la figure 1, est disposé sur la face du disque fixe 8 opposée à la face portant la spirale 14. Une flèche 50 représente un exemple de mouvement d'air permettant la ventilation du disque fixe 8.
Un second groupe de ventilation 52 est disposé dans le tube cylindrique
12 pour assurer le refroidissement du moteur 6 et du disque mobile 4. Ce second groupe de ventilation 52, très schématiquement représenté, aspire de l'air à l'extérieur de la pompe pour le faire cheminer à l'intérieur de celle-ci selon un chemin illustré à titre d'exemple par des flèches 54. Pour permettre un tel passage d'air, des orifices sont prévus d'une part dans le fond 20 du tube cylindrique et d'autre part dans le corps fixe 2 de manière à permettre à de l'air extérieur de pénétrer entre la surface extérieure du tube cylindrique 12 et l'intérieur du soufflet intérieur 38.
Pour favoriser encore le refroidissement des disques fixe 8 et mobile 4, un évidement 56 est réalisé dans chacune des spirales 14 et 16, comme on peut le remarquer sur les dessins. Les spirales 14 et 16 présentent chacune à leur extrémité se trouvant sensiblement au centre du disque correspondant la forme d'un bulbe 57 dû à l'élargissement de la saillie formant la spirale correspondante vers le centre du disque. Ainsi, l'air mis en mouvement par les groupes de ventilation peut pénétrer dans les évidements 56 et réaliser de la sorte un meilleur refroidissement des spirales 14 et 16 et donc des disques 8 et 4 correspondants.
La pompe à vide décrite ci-dessus est une pompe à vide intégralement sèche, qui fonctionne sans huile ni liquide de refroidissement. Cette pompe est aussi entièrement étanche avec, grâce notamment aux deux soufflets, une maîtrise parfaite de cette étanchéité.
La pompe décrite ici est une pompe dite propre. Le fluide pompé ne rencontre aucune pièce d'usure (joints, etc..) depuis l'ouverture d'admission 42 jusqu'à sa sortie par l'orifice de refoulement 44. La maîtrise du jeu axial entre les saillies en forme de spirale 14, 16 permet de supprimer les joints que l'on trouve habituellement entre chaque spirale et le disque faisant face à ladite spirale. L'absence de pièces d'usure tout au long du parcours du fluide pompé permet de préserver celui-ci de toute pollution.
Une pompe telle celle décrite ci-dessus peut être utilisée pour des débits relativement faibles. A titre d'exemple non limitatif mais uniquement illustratif, une telle pompe peut présenter par exemple un volume engendré de l'ordre de 30 m3/h. Une pompe à vide selon l'invention peut trouver des applications par exemple dans le domaine du nucléaire, dans la fabrication de composants électroniques, dans l'industrie pharmaceutique, alimentaire, etc.. Cette liste d'applications est bien entendu non exhaustive. Ce type de pompe peut être utilisé partout où une grande attention est nécessaire pour éviter toute pollution d'un fluide transporté.
Alors que pour les pompes de tailles équivalentes de l'art antérieur il est nécessaire habituellement de prévoir un accouplement à une pompe primaire, la pompe décrite peut refouler directement à la pression atmosphérique. Ce rejet direct à la pression atmosphérique peut être réalisé ici notamment grâce à la présence d'une soupape 46 à la sortie mais aussi à la forme de bulbe 57 aux extrémités des spirales. La bonne ventilation de la pompe favorisée aussi par les évidements 56 réalisés au niveau desdits bulbes, est également un élément important pour permettre un tel rejet. En effet, compte tenu de la variation de pression, réchauffement dans la pompe est relativement important et un refroidissement adapté doit être prévu.
La structure de la pompe décrite est simple, même si elle comporte quatre arbres. De plus, elle permet d'avoir une pompe compacte. En outre, la maintenance de cette pompe est simplifiée. Le nombre de joints et de pièces d'usure est très limité. Un avantage important de la structure présentée ci-dessus avec un arbre moteur central et des arbres périphériques est la reprise des efforts radiaux. Ceux-ci sont encaissés essentiellement par le roulement à aiguilles décrit. La charge des roulements au niveau des arbres périphériques est limitée et permet l'utilisation de roulements à raideur axiale supérieure par rapport aux roulements utilisés avec les pompes comparables de l'art antérieur.
La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférentielle décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif. Elle concerne également toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.
Ainsi par exemple, le nombre d'arbres (manivelles) peut être modifié sans sortir pour autant du cadre de l'invention. D'autres modifications, concernant par exemple la forme du corps fixe, le refroidissement des pièces (même éventuellement avec un liquide de refroidissement), le montage du moteur, les soufflets, etc. peuvent également être apportées sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pompe à vide à cycle de translation circulaire comportant :
- un disque fixe (8) solidaire d'un corps fixe (2) et présentant sur l'une de ses faces une saillie en forme de spirale (14),
- un disque mobile (4) faisant face au disque fixe (8) et présentant du côté du disque fixe (8) une saillie en forme de spirale (16) intercalée avec la saillie en forme de spirale (14) du disque fixe (8),
- une liaison entre le corps fixe (2) et le disque mobile (4), cette liaison présentant au moins deux manivelles (18), chaque manivelle (18) comportant deux arbres (26, 28) parallèles mais décalés d'une même excentricité,
- des moyens moteur (6) pour entraîner le disque mobile (4) dans un mouvement de translation circulaire par rapport au disque fixe (8), caractérisée en ce que les moyens moteur comportent un moteur (6) présentant un arbre de sortie (30) parallèle aux axes des disques fixe (8) et mobile (4), et en ce que l'arbre de sortie (30) du moteur (6) est sensiblement centré sur l'axe du disque mobile (4) et entraîne celui-ci à l'aide d'une pièce d'accouplement (32) présentant une excentricité correspondant à l'excentricité des manivelles (18), en ce que les deux saillies en forme de spirale (14, 16) sont sans contact l'une avec l'autre et présentent un jeu axial maîtrisé par le montage des manivelles (18) et en ce que les efforts axiaux exercés sur la pompe sont repris essentiellement au niveau des manivelles (18).
2. Pompe à vide selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le moteur (6) est fixé sur une platine (20) parallèle au disque mobile (4), et en ce que cette platine (20) présente des logements (22) pour un arbre (26) de chaque manivelle (18).
3. Pompe à vide selon la revendication 2, caractérisée en ce que la platine forme le fond (20) d'un tube cylindrique (12) dans lequel est logé le moteur (6).
4. Pompe à vide selon la revendication 3, caractérisée en ce que le corps fixe (2) comporte un carter (10) extérieur reliant le tube cylindrique (12) au I I disque fixe (8).
5. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un soufflet métallique (38) relie de manière étanche la périphérie du disque mobile (4) au corps fixe (2) de la pompe à vide.
6. Pompe à vide selon les revendications 3 et 5, caractérisée en ce que le soufflet métallique (38) entoure le tube cylindrique (12).
7: Pompe à vide selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce qu'un deuxième soufflet (38') métallique, monté également de manière étanche entre la périphérie du disque mobile (4) et le corps fixe (2), entoure le premier soufflet (38) métallique.
8. Pompe à vide selon la revendication 3, caractérisée en ce que du côté opposé à la platine (20), le tube cylindrique (12) reçoit un groupe de ventilation (52), et en ce que des orifices sont prévus dans la platine (20) pour permettre la ventilation du logement du moteur (6).
9. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que des moyens de ventilation (48) sont prévus pour refroidir la face du disque fixe (8) opposée au disque mobile (4).
10. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le disque fixe (8) présente, sensiblement au centre de la spirale (14), un orifice de refoulement (44) débouchant sur la face opposée à la spirale (14), et en ce que cet orifice de refoulement (44) est muni d'une soupape de refoulement (46).
11. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'au moins une saillie formant spirale (14, 16) sur un disque (8, 4) est évidée à proximité du cœur de la spirale (14, 16).
12. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisée en ce que l'épaisseur des saillies formant spirale (14, 16) présente au niveau du cœur de la spirale (14,16) une épaisseur croissante de manière à former une extrémité de spirale en forme de bulbe (57).
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