WO2010066988A2 - Pompe a vide de type seche et procede de montage associe - Google Patents

Pompe a vide de type seche et procede de montage associe Download PDF

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WO2010066988A2
WO2010066988A2 PCT/FR2009/052396 FR2009052396W WO2010066988A2 WO 2010066988 A2 WO2010066988 A2 WO 2010066988A2 FR 2009052396 W FR2009052396 W FR 2009052396W WO 2010066988 A2 WO2010066988 A2 WO 2010066988A2
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vacuum pump
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clamp
shaft
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François HOUZE
Albert Cacard
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Alcatel Lucent
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/0078—Fixing rotors on shafts, e.g. by clamping together hub and shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0852—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft
    • F16D1/0864—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft due to tangential loading of the hub, e.g. a split hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2220/00—Application
    • F04C2220/10—Vacuum
    • F04C2220/12—Dry running

Definitions

  • the present invention relates to a dry type vacuum pump comprising two rotors able to rotate synchronously in opposite directions and without contact to drive a gas to be pumped from an intake to a discharge of said pump, said pump comprising a gear comprising two synchronous gears respectively mounted on two respective shafts of said rotors, for synchronizing the rotation of said rotors.
  • the present invention also relates to a method of mounting a pair of synchronous gears in an associated dry type vacuum pump.
  • a dry type vacuum pump comprises one or more stages placed in series, comprising a pumping chamber in which a gas to be pumped circulates between a gas inlet inlet and a gas discharge outlet.
  • “Claw” double-nose pumps also include two lobe rotors, rotating in opposite directions in a cylinder, sucking the gas and compressing it.
  • the shape of the lobes is particular to ensure dry compression.
  • the helical compressor vacuum pumps use two helical rotors able to rotate synchronously in the opposite direction and without contact to drive a gas to be pumped from an intake to a discharge of the pump.
  • the vacuum pumps conventionally comprise a gear comprising two synchronous gears integrally mounted on two respective shafts cooperating to synchronize the rotation of the rotors.
  • the adjustment of the games on the one hand, between the synchronization gears and on the other hand, between the shafts and the synchronization gears, is fundamental. These adjustments ensure that in operation, the rotors rotate synchronously without contact between them, without contact with the stator and with play between the rotors of the order of a few tens of microns so that the vacuum pump can reach the specified low pumping limit pressure.
  • the adjustment of the clearance between the rotors is based on the synchronization operation of the gears. This operation requires the radial clamping of the gears on the respective shafts. In existing systems, the tightening is delicate because it depends on several parts. In addition, the parts involved in the synchronization of the gears, such as shafts, rotors, gears, must be machined to the hundredth of a millimeter. As a result, the cost of parts is high.
  • vacuum pump gears formed of two gears mounted on the two shafts respectively, provided with keys fitted on the shaft are known.
  • the pinions include corresponding notches at the central bore. The keys thus make it possible to secure the pinion to the shaft.
  • Gears are also known in which each pinion is secured to an intermediate piece by clamping screws and the intermediate piece is keyed on the respective shaft.
  • the gear has the advantage of not requiring the precise machining of notches at the gears.
  • precise machining of the grooves in the shafts is always necessary.
  • An angular adjustment of the gears is possible to adjust the clearance between the gears, but this adjustment is particularly delicate because of the mobility of the different parts forming the gear.
  • Another type of known gear comprises two pinions assembled to the respective shafts by locking conical rings.
  • the pinion has a notch at the bore shaped to receive two complementary conical rings, clamped to the shaft by a clamp screwed to the pinion.
  • the conical ring locking system allows remove the use of keys while ensuring a safe assembly.
  • this assembly requires the use of additional parts for which very precise machining is required.
  • the pinion also requires special machining.
  • the clamping flange comprises a plurality of screws to be tightened around its periphery, which increases the assembly time, the cost of manufacture and the size of the gear.
  • the object of the present invention is therefore to propose a vacuum pump having a gear which solves the problems of the state of the art, in particular by having a reduced number of parts to manufacture and assemble, for which the machining tolerances. are greatly increased, thus reducing the cost and duration of machining and facilitating assembly of the gears on the shaft.
  • the subject of the invention is a dry type vacuum pump comprising two rotors able to rotate synchronously in the opposite direction and without contact in order to drive a gas to be pumped from an inlet to a discharge of said pump, said pump comprising a gear comprising two synchronous gears each having a gear wheel mounted on a respective shaft of said rotors for synchronizing the rotation of said rotors, characterized in that at least one synchronization gear is provided with a clamping clamp secured to said toothed wheel of said pinion for clamping said pinion to said shaft.
  • the gearing no longer requires additional intermediate pieces for clamping the pinion on the shaft. This avoids the accumulation of precise machining dimensions of the parts involved in the synchronization of the gears. As a result, the machining tolerances of the timing pinion attachment area are increased and can be realized by general mechanical techniques, which substantially reduces the total cost of the vacuum pump. It is also possible to use two identical pinions on the drive shaft and the driven shaft, their positioning being undifferentiated, which facilitates machining and assembly. Thus, each pinion can be positioned and adjusted independently of one another.
  • said toothed wheel and said gripper are formed in one piece, so as to increase the robustness of the pinion and to reduce the costs of production
  • said pinion comprises deformation means disposed at less partially in the circumference between the gear wheel and said clamp for allow a circumferential deformation of said clamp to the shaft passage by limiting the deformation of the toothed wheel
  • the deformation means comprise a section coaxial with said clamp and said toothed wheel forming a narrowing between said clamp and said toothed wheel
  • the means deformation are disposed between said toothed wheel and clamping ends of said clamp
  • the deformation means comprise a transverse deformation slot in a plane perpendicular to the axis of the pinion at said clamping ends, a clamping slot of said gripper, parallel to the axis of said pinion, extends perpendicularly to the deformation means
  • said clamping slot extends to the middle of said transverse deformation slit forming a "T"; thus it is very easy to obtain, by
  • the invention also relates to a method for mounting a pair of synchronization gears in a dry type vacuum pump comprising a first and a second rotor each having a shaft, characterized in that it comprises the following successive steps a first synchronous pinion is placed as described above at the end of a first shaft of said first rotor, said first pinion is clamped and fixed to said corresponding shaft, and then said first rotor carrying said pinion is tightened, said second rotor is positioned in rotation with respect to said first rotor with a predetermined clearance between said two rotors, a second synchronization pinion is placed as described above at the end of said second shaft of said second rotor and said clamp is clamped and fixed second gear.
  • FIG. 1 is a schematic view of elements of a dry type vacuum pump
  • FIG. 2b is a similar view of said pinion of FIG. 2a turned about 180 ° about its axis of rotation
  • FIG. 2c is a view of FIG. 2a is a perspective view of a variant of the pinion of FIG. 2a meshing with a portion of a gear wheel of a second similar gear
  • FIG. is a schematic side sectional view of the pinion of FIG. 3a, mounted and clamped on a shaft
  • FIG. 1 is a schematic view of elements of a dry type vacuum pump
  • FIG. 2b is a similar view of said pinion of FIG. 2a turned about 180 ° about its axis of rotation
  • FIG. is a schematic side sectional view of the pinion of FIG. 3a,
  • FIG. 3c is a diagrammatic view in AA cross-section of the pinion mounted and tightened on the shaft of FIG. 3b;
  • FIG. 4 is a diagrammatic perspective view of a synchronization pinion according to a second embodiment and
  • Figure 5 is a schematic perspective view of a synchronization pinion according to a third embodiment.
  • the identical elements bear the same reference numbers.
  • the invention is applicable to any type of dry type vacuum pump comprising one or more stages, such as a "Roots" vacuum pump, a double-spout vacuum pump, or a vacuum pump with compressors. helical.
  • the pump 1 comprises five stages Ia, Ib, Ic, Id and the, of which only three quarters of the stator of the pump body 2 of the first stage are shown.
  • the stages Ia-Ie are placed in series and comprise a pumping chamber 3 in which a gas to be pumped flows from a gas inlet inlet 4 to an intermediate discharge outlet of the gases 5 (the direction of circulation of the gases is illustrated by the arrows G in Figure 1).
  • the pump 1 comprises two rotors 6, 7 respectively comprising a shaft 8, 9, the shafts 8, 9 being mounted on ball bearings carried by flanges located at the ends of the vacuum pump 1 (not shown).
  • the shafts 8, 9 are mounted in parallel and rotate along respective axes of rotation I-I and U-II.
  • Each shaft 8, 9 comprises two rotary lobes 10a, 10b, 11a, 11b in each stage Ia-Ie.
  • the rotary lobes 10a, 10b, 11a, 11b are for example reported and fixed on the respective shafts 8, 9, by means of assembly screws 11.
  • the rotary lobes 10a, 10b, 11a, 11b have identical profiles offset by about 90 ° to rotate synchronously in the opposite direction.
  • the sucked gas is trapped in the free space included in the pumping chamber 3, between the rotors 6, 7 and the inside of the stator 2, then is forced towards the intermediate outlet 5 to be driven to the suction of the next stage up to the general discharge of the pump 1.
  • the operation of the dry pump 1 is carried out without any mechanical contact between the rotors 6, 7 and the interior of the stator 2, which allows the absence of oil in the pumping chambers 3 stages Ia-Ie.
  • the pump 1 comprises a synchronization gear consisting of two synchronization gears mounted respectively at the ends of shafts 8, 9.
  • a driving shaft is rotated by a motor not shown and the teeth of the synchronization gear mounted on this shaft meshing with the teeth of the pinion mounted on the driven shaft, to transmit the rotational movement of the drive shaft to the driven shaft.
  • This gear is located inside a housing 12 fixed to the end flange of the pump 1.
  • the housing 12 comprises lubricating oil and is isolated from the pump chambers by seals.
  • the stators of stages Ia-Ie are isolated from each other by seals.
  • FIG. 1 shows a seal 14 between the stator 2 of the first stage 1a and the end flange carrying the ball bearings (not shown).
  • the pinions 20 each comprise a toothed wheel 22 having a central bore 23 for the passage of the shaft along the axis I-I or II-II. Synchronization gears are shown in Figures 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c, 4 and 5.
  • At least one synchronous gear 20 is provided with a collet 24 for clamping the pinion 20 to the shaft, the toothed wheel 22 and the collet 24 being integral and coaxial.
  • the clamp 24 has at least one clamping through slot 30 forming first and second clamping ends 32, 33.
  • the gearing no longer requires additional intermediate pieces for clamping the pinion on the shaft. This avoids the accumulation of precise machining dimensions of the parts involved in the synchronization of the gears. As a result, the machining tolerances of the timing pinion attachment area are increased and can be realized by general mechanical techniques, which substantially reduces the total cost of the vacuum pump.
  • the pinion is formed of several parts joined together but preferably, the pinion 20 comprising the toothed wheel 22 and the collet 24, is formed in one piece.
  • the robustness of the pinion 20 is greatly increased and the realization costs are reduced.
  • each pinion 20 of the gear comprise such a collet 24
  • the two pinions 20 are then identical and their positioning on the driving shaft or the driven shaft is undifferentiated, which facilitates machining and assembly.
  • each pinion 20 can be positioned and adjusted independently of one another.
  • the pinion 20 advantageously comprises deformation means arranged at least partially in the circumference between the toothed wheel 22 and the clamp 24, in the zone connecting the clamp 24 to the toothed wheel 22, to allow a circumferential deformation of the clamp 24 to the passage by limiting the deformation of the toothed wheel 22.
  • the gearing and fixing functions are decoupled so that the clamping of the gripper 24 does not generate additional mechanical stresses to the toothed wheel 22.
  • the deformation means are preferably arranged between the gear wheel 22 and the clamping ends 32, 33 of the clamp 24.
  • the deformation means comprise a section 26 coaxial with the clamp 24 and the toothed wheel 22, forming a narrowing between the clamp 24 and the wheel 22.
  • the deformation means comprise a transverse deformation slot in a plane perpendicular to the axis II of the pinion 20, at said clamping ends. The transverse deformation slot makes it possible to further reduce the mechanical stresses on the pinion gear wheel.
  • the clamping slot of the clamp may extend perpendicularly to the deformation means.
  • the clamping slot of the clamp extends to the middle of the transverse deformation slot to form a "T". It is thus very easy to obtain, by machining two perpendicular "T" slots in a central cylindrical surface of the bore 23 of a pinion, a synchronization pinion 20 comprising a clamping clip 24 decoupled from the gear wheel 22.
  • a first embodiment is illustrated in Figures 2a, 3b and 3c.
  • the deformation means comprise a section 26 coaxial with the clamp 24 and the toothed wheel 22 and further comprise a transverse deformation slot 28 in the section 26, at the ends 32, 33.
  • the transverse slot 28 may be through and have, as in FIGS. 3b and 3c, an almost semi-cylindrical shape whose thickness is substantially equal to half the total thickness e of the section 26. It is also possible to envisage a through transverse slot 28 having, as in FIG. 2a, a substantially quarter-arc-shaped shape of the section 26.
  • clamping slot 30 of the clamp 24 extends perpendicularly to the transverse deformation slot 28, substantially in the middle.
  • the clamping ends 32, 33 of the clamp 24 are advantageously configured to receive a clamping and fixing means 34, such as a clamping and fixing screw.
  • a threaded through hole 35 is formed in the first clamping end 32 and a coaxial through-hole 36 to said tapped hole 35 is formed in the second clamping end 33.
  • the second end 33 further comprises a recess 38 for the passage of a screw head 40 of the clamping and fixing means 34.
  • At least one balancing hole 41 is formed in the clamp 24 to balance the weight of the clamping and fixing means 34 (in the first embodiment illustrated in FIG. 2a, the clamp 24 has three 41 consecutive balancing holes to compensate for the weight of the clamping and fastening screw).
  • the pinions 20 are configured so that the toothed wheel 22 is positioned on the side of the pumping chambers 3, so that the clamping and fixing means of the clamp 24 is more easily accessible to the mounting operator. .
  • the clamp 24 has an extension 27 of the central cylindrical bearing surface of the bore 23, opposite the gear wheel 22, so that to allow a better grip of the clamp 24 with the shaft.
  • Figures 4 and 5 illustrate two other embodiments of the pinion 20, the representation of the gear teeth 22 has been simplified.
  • the deformation means of the pinion 20 comprise a deformation slot 42, parallel to the axis I-I of the pinion 20, at the level of the clamp 24.
  • the deformation slot 42 has for example a thickness less than half the thickness of the clamp 24 and fits in the bore 23 of the pinion 20, for example diametrically opposite the clamping slot 30.
  • FIG. 5 shows a third embodiment of the pinion 20 for which the clamp 24 is formed of a collar having two clamping through slots 30a, 30b parallel to the axis II of the pinion 20 and diametrically opposite.
  • the clamp 24 then comprises two first and two second corresponding clamping ends, configured to receive a respective clamping and fixing means.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate deformation means which do not have a transverse deformation slot 28, it is also possible to provide such a slot at the section 26.
  • a first synchronous gear 20 is positioned at the end of a first shaft 8 of a first rotor 6, for example on the drive shaft.
  • the first clamping and fixing screw is placed in the housing 36 and the coaxial orifice 32 provided for this purpose in the clamp 24 and a tightening torque is applied to the screw to tighten the clamp 24 and fix the first pinion 20 to the corresponding tree. Then, it immobilizes the rotor 6 carrying the pinion 20 tight.
  • the second rotor 7 is then positioned in rotation with respect to the first rotor 6 with a predetermined clearance between said two rotors 6, 7 so as to obtain a clearance between the rotors 6, 7 in operation to guarantee a minimum acceptable pumping pressure at the intake inlet 4 of the vacuum pump 1.
  • a second synchronous gear 20 is placed at the end of the second driven shaft 9 of the second rotor 7 and the second clamping and fixing screw is placed in the housing 36 and the coaxial orifice 32 provided for this purpose in the gripper 24.
  • a clamping torque is applied to the clamping and securing screw to clamp the clamp 24 and secure the second gear 20 to the corresponding shaft 9.

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Abstract

L'invention concerne une pompe à vide de type sèche comportant deux rotors(6,7) aptes à tourner de façon synchronisée en sens inverse et sans contact pour entraîner un gaz à pomper d'une admission (4) vers un refoulement de ladite pompe (1), ladite pompe(1) comportant un engrenage comportant deux pignons de synchronisation (20) présentant chacun une roue dentée (22) montée sur un arbre (8, 9) respectif desdits rotors (6, 7) pour synchroniser la rotation desdits rotors (6, 7), caractérisée en ce qu'au moins un pignon de synchronisation (20) est pourvu d'une pince de serrage (24) solidarisée à ladite roue dentée(22) dudit pignon (20) pour le serrage dudit pignon (20) audit arbre (8, 9). L'invention concerne également un procédé de montage d'un couple de pignons de synchronisation (20) dans une pompe à vide de type sèche (1) telle que décrite précédemment.

Description

Pompe à vide de type sèche et procédé de montage associé
La présente invention concerne une pompe à vide de type sèche comportant deux rotors aptes à tourner de façon synchronisée en sens inverse et sans contact pour entraîner un gaz à pomper d'une admission vers un refoulement de ladite pompe, ladite pompe comportant un engrenage comprenant deux pignons de synchronisation montés respectivement sur deux arbres respectifs desdits rotors, pour synchroniser la rotation desdits rotors. La présente invention concerne également un procédé de montage d'un couple de pignons de synchronisation dans une pompe à vide de type sèche associé.
Généralement, une pompe à vide de type sèche comporte un ou plusieurs étages placés en série, comportant une chambre de pompage dans laquelle un gaz à pomper circule entre une entrée d'admission des gaz et une sortie de refoulement des gaz.
On distingue parmi les pompes à vide connues, celles à lobes rotatifs également connues sous le nom « Roots » avec deux ou trois lobes (bi-lobes, tri-lobes) ou celles à double bec, également connues sous le nom « Claw ». De façon générale, les pompes à lobes rotatifs « Roots » comprennent deux rotors de profils identiques, tournant à l'intérieur d'un stator (corps de pompe) en sens opposé. Lors de la rotation, le gaz aspiré est emprisonné dans l'espace libre compris entre les rotors et le stator, puis il est refoulé par l'échappement. Dans les pompes à vide de type sèche, le fonctionnement s'effectue sans aucun contact mécanique entre les rotors et le stator, ce qui permet l'absence d'huile dans la chambre de pompage.
Les pompes double bec « Claw » comprennent également deux rotors à lobes, tournant en sens contraire dans un cylindre, en aspirant le gaz et le comprimant. Toutefois, la forme des lobes est particulière pour assurer une compression sèche.
Egalement, les pompes à vide à compresseurs hélicoïdaux utilisent deux rotors hélicoïdaux aptes à tourner de façon synchronisée en sens inverse et sans contact pour entraîner un gaz à pomper d'une admission vers un refoulement de la pompe.
Etant donné que le fonctionnement de ces pompes s'effectue sans contact mécanique entre le stator et les rotors, mais via de très faibles jeux, ces pompes nécessitent un réglage fin de leur mouvement de synchronisation. Pour cela, les pompes à vide comportent classiquement un engrenage comprenant deux pignons de synchronisation montés solidairement sur deux arbres respectifs coopérant pour synchroniser la rotation des rotors. L'ajustage des jeux d'une part, entre les pignons de synchronisation et d'autre part, entre les arbres et les pignons de synchronisation, est fondamental. Ces ajustages permettent de garantir qu'en fonctionnement, les rotors tournent de façon synchronisée sans contact entre eux, sans contact avec le stator et avec des jeux entre les rotors de l'ordre de quelques dizaines de microns pour que la pompe à vide puisse atteindre la pression limite basse de pompage spécifiée.
L'ajustage des jeux entre les rotors repose sur l'opération de synchronisation des pignons. Cette opération nécessite le serrage radial des pignons sur les arbres respectifs. Dans les systèmes existants, le serrage est délicat car il dépend de plusieurs pièces. En outre, les pièces qui participent à la synchronisation des pignons, telles que les arbres, les rotors, les pignons, doivent être usinées au centième de millimètres. De ce fait, le coût des pièces est élevé. On connaît par exemple des engrenages de pompe à vide formés de deux pignons montés respectivement sur les deux arbres, munis de clavettes rapportées sur l'arbre. Les pignons comprennent des encoches correspondantes au niveau de l'alésage central. Les clavettes permettent ainsi de solidariser le pignon à l'arbre. Toutefois, l'assemblage claveté des pignons nécessite un usinage très précis (de l'ordre de quelques microns), et donc très coûteux des rainures dans l'arbre et l'alésage du pignon. Par ailleurs, il n'est pas possible de régler l'ajustement des rotors lors du montage.
On connaît également des engrenages dans lesquels chaque pignon est solidarisé à une pièce intermédiaire par des vis de serrage et la pièce intermédiaire est clavetée sur l'arbre respectif. L'engrenage présente l'avantage de ne pas nécessiter l'usinage précis d'encoches au niveau des pignons. Toutefois, l'usinage précis des rainures dans les arbres est toujours nécessaire. Un réglage angulaire des pignons est possible pour ajuster le jeu entre les pignons, mais cet ajustement reste particulièrement délicat du fait de la mobilité des différentes pièces formant l'engrenage.
Un autre type d'engrenage connu comporte deux pignons assemblés aux arbres respectifs par blocage de bagues coniques. Le pignon comporte une encoche au niveau de l'alésage conformé pour recevoir deux bagues coniques complémentaires, serrées à l'arbre par une bride de serrage vissée au pignon. Le système de blocage par bagues coniques permet de supprimer l'usage de clavettes tout en garantissant un montage sûr. Toutefois, ce montage nécessite l'emploi de pièces supplémentaires pour lequel un usinage très précis est demandé. En outre, le pignon nécessite également un usinage particulier. Par ailleurs, la bride de serrage comporte une pluralité de vis à serrer sur son pourtour, ce qui augmente le temps de montage, le coût de fabrication et l'encombrement de l'engrenage.
Le but de la présente invention est donc de proposer une pompe à vide présentant un engrenage qui résout les problèmes de l'état de la technique, notamment en comportant un nombre réduit de pièces à fabriquer et à assembler, pour lesquelles les tolérances d'usinage sont largement augmentées, réduisant ainsi le coût et la durée de l'usinage et facilitant l'assemblage des pignons sur l'arbre.
A cet effet, l'invention a pour objet une pompe à vide de type sèche comportant deux rotors aptes à tourner de façon synchronisée en sens inverse et sans contact pour entraîner un gaz à pomper d'une admission vers un refoulement de ladite pompe, ladite pompe comportant un engrenage comportant deux pignons de synchronisation présentant chacun une roue dentée montée sur un arbre respectif desdits rotors pour synchroniser la rotation desdits rotors, caractérisée en ce qu'au moins un pignon de synchronisation est pourvu d'une pince de serrage solidarisée à ladite roue dentée dudit pignon pour le serrage dudit pignon audit arbre.
Ainsi, l'engrenage ne nécessite plus de pièces intermédiaires supplémentaires pour le serrage du pignon sur l'arbre. On évite ainsi l'accumulation de cotes précises d'usinage des pièces qui participent à la synchronisation des pignons. Par conséquent, les tolérances d'usinage de la zone de fixation des pignons de synchronisation sont augmentées et peuvent être réalisées par des techniques de mécanique générale, ce qui réduit considérablement le coût total de la pompe à vide. On peut également utiliser deux pignons identiques sur l'arbre menant et l'arbre mené, leur positionnement étant indifférencié, ce qui facilite l'usinage et le montage. Ainsi, chaque pignon peut être positionné et ajusté indépendamment l'un de l'autre. Suivant d'autres caractéristiques de la pompe à vide, ladite roue dentée et ladite pince sont formées d'une seule pièce, de manière à augmenter la robustesse du pignon et à réduire les coûts de réalisation, ledit pignon comporte des moyens de déformation disposés au moins partiellement dans la circonférence entre la roue dentée et ladite pince pour permettre une déformation circonférentielle de ladite pince au passage d'arbre en limitant la déformation de la roue dentée, les moyens de déformation comportent un tronçon coaxial à ladite pince et à ladite roue dentée formant un rétrécissement entre ladite pince et ladite roue dentée, les moyens de déformation sont disposés entre ladite roue dentée et des extrémités de serrage de ladite pince, les moyens de déformation comportent une fente transversale de déformation dans un plan perpendiculaire à l'axe du pignon au niveau desdites extrémités de serrage, une fente de serrage de ladite pince, parallèle à l'axe dudit pignon, s'étend perpendiculairement jusqu'au moyen de déformation, ladite fente de serrage s'étend jusqu'au milieu de ladite fente transversale de déformation formant un « T »; ainsi il est très facile d'obtenir, par l'usinage de deux fentes perpendiculaires en « T » dans une portée cylindrique centrale de l'alésage d'un pignon, un pignon comportant une pince de serrage découplée de la roue dentée, ladite pince est formée d'un collier présentant deux fentes de serrage parallèles à l'axe dudit pignon et diamétralement opposées, une première et une deuxième extrémités de serrage de ladite pince sont configurées pour recevoir un moyen de serrage et de fixation, un trou taraudé est ménagé dans la première extrémité de serrage et un logement traversant coaxial audit trou taraudé est ménagé dans la deuxième extrémité de serrage, ladite deuxième extrémité comportant en outre un décrochement pour le passage d'une tête de vis du moyen de serrage et de fixation, au moins un orifice d'équilibrage est ménagé dans ladite pince pour équilibrer le poids du moyen de serrage et de fixation, la pompe à vide comporte un pignon de synchronisation comportant une pince de serrage et des moyens de déformation sur l'arbre menant et un pignon de synchronisation comportant une pince de serrage et des moyens de déformation sur l'arbre mené. L'invention a encore pour objet un procédé de montage d'un couple de pignons de synchronisation dans une pompe à vide de type sèche comportant un premier et un deuxième rotors comportant chacun un arbre, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes : - on place un premier pignon de synchronisation tel que décrit précédemment en bout d'un premier arbre dudit premier rotor, on serre et on fixe ladite pince dudit premier pignon sur ledit arbre correspondant, puis on immobilise ledit premier rotor portant ledit pignon serré, on positionne en rotation ledit deuxième rotor par rapport audit premier rotor avec un jeu prédéterminé entre lesdits deux rotors, on place un deuxième pignon de synchronisation tel que décrit précédemment en bout dudit deuxième arbre dudit deuxième rotor et, on serre et on fixe ladite pince dudit deuxième pignon.
Ainsi, l'ajustage des pignons sur les arbres respectifs est facilité car il ne dépend plus des jeux entre plusieurs pièces intermédiaires mobiles. En outre, on diminue considérablement le temps de montage qui n'est plus que de quelques secondes au lieu de plusieurs minutes avec les procédés de montage de l'art antérieur. De plus, le jeu entre les rotors est parfaitement maîtrisé.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'éléments d'une pompe à vide de type sèche, la figure 2a est une vue de face d'un pignon de synchronisation selon un premier mode de réalisation, la figure 2b est une vue similaire dudit pignon de la figure 2a tourné d'environ 180° autour de son axe de rotation, la figure 2c est une vue de côté d'un détail du pignon de la figure 2a, la figure 3a est une vue en perspective d'une variante du pignon de la figure 2a, engrenant avec une partie d'une roue dentée d'un deuxième pignon similaire, la figure 3b est une vue schématique en coupe de côté du pignon de la figure 3a, monté et serré sur un arbre, la figure 3c est une vue schématique en coupe AA de face du pignon monté et serré sur l'arbre de la figure 3b, la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un pignon de synchronisation selon un deuxième mode de réalisation et, - la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un pignon de synchronisation selon un troisième mode de réalisation. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
L'invention s'applique à tout type de pompe à vide de type sèche comportant un ou plusieurs étages, telle qu'une pompe à vide de type « Roots », une pompe à vide à double bec, ou une pompe à vide à compresseurs hélicoïdaux.
On a représenté sur la figure 1, une pompe à vide 1 sèche de type Roots multiétagée. Pour faciliter la compréhension, seuls les éléments nécessaires au fonctionnement de la pompe ont été représentés.
Sur cette figure, la pompe 1 comporte cinq étages la, Ib, Ic, Id et le, dont seuls les trois quarts du stator du corps de pompe 2 du premier étage la sont représentés. Les étages Ia-Ie sont placés en série et comportent une chambre de pompage 3 dans laquelle un gaz à pomper circule depuis une entrée d'admission des gaz 4 vers une sortie intermédiaire de refoulement des gaz 5 (le sens de circulation des gaz est illustré par les flèches G sur la figure 1). En outre, la pompe 1 comporte deux rotors 6, 7 comportant respectivement un arbre 8, 9, les arbres 8, 9 étant montés sur paliers à billes portés par des flasques situés aux extrémités de la pompe à vide 1 (non représentées).
Les arbres 8, 9 sont montés en parallèles et tournent selon les axes de rotation respectifs I-I et U-II. Chaque arbre 8, 9 comporte deux lobes rotatifs 10a, 10b, lia, 11b dans chaque étage Ia-Ie. Les lobes rotatifs 10a, 10b, lia, 11b sont par exemple rapportés et fixés sur les arbres respectifs 8, 9, par des vis d'assemblage 11.
Les lobes rotatifs 10a, 10b, lia, 11b présentent des profils identiques décalés d'environ 90° pour tourner de façon synchronisée en sens inverse. Lors de la rotation, le gaz aspiré est emprisonné dans l'espace libre compris dans la chambre de pompage 3, entre les rotors 6, 7 et l'intérieur du stator 2, puis est refoulé vers la sortie intermédiaire 5 pour être entraîné à l'aspiration de l'étage suivant jusqu'au refoulement général de la pompe 1. Le fonctionnement de la pompe sèche 1 s'effectue sans aucun contact mécanique entre les rotors 6, 7 et l'intérieur du stator 2, ce qui permet l'absence d'huile dans les chambres de pompage 3 des étages Ia-Ie.
La pompe 1 comporte un engrenage de synchronisation composé de deux pignons de synchronisation montés respectivement en bout d'arbres 8, 9. Ainsi, un arbre menant est entrainé en rotation par un moteur non représenté et les dents du pignon de synchronisation monté sur cet arbre engrènent avec les dents du pignon monté sur l'arbre mené, afin de transmettre le mouvement de rotation de l'arbre menant à l'arbre mené.
Cet engrenage est situé à l'intérieur d'un carter 12 fixé au flasque d'extrémité de la pompe 1. Le carter 12 comporte de l'huile de lubrification et est isolé des chambres de pompage par des joints d'étanchéité. De même, les stators des étages Ia-Ie sont isolés les uns des autres par des joints d'étanchéité. On distingue sur la figure 1, un joint d'étanchéité 14 entre le stator 2 du premier étage la et le flasque d'extrémité portant les roulements à billes (non représenté).
Les pignons 20 comportent chacun une roue dentée 22 présentant un alésage central 23 pour le passage de l'arbre selon l'axe I-I ou II-II. Des pignons de synchronisation sont représentés sur les figures 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c, 4 et 5.
Au moins un pignon de synchronisation 20 est pourvu d'une pince de serrage 24 pour le serrage du pignon 20 à l'arbre, la roue dentée 22 et la pince de serrage 24 étant solidaires et coaxiales. La pince 24 présente au moins une fente traversante de serrage 30 formant une première et une deuxième extrémités de serrage 32, 33.
Ainsi, l'engrenage ne nécessite plus de pièces intermédiaires supplémentaires pour le serrage du pignon sur l'arbre. On évite ainsi l'accumulation de cotes précises d'usinage des pièces qui participent à la synchronisation des pignons. Par conséquent, les tolérances d'usinage de la zone de fixation des pignons de synchronisation sont augmentées et peuvent être réalisées par des techniques de mécanique générale, ce qui réduit considérablement le coût total de la pompe à vide.
On peut envisager que le pignon soit formé de plusieurs pièces solidarisées ensemble mais de préférence, le pignon 20 comportant la roue dentée 22 et la pince de serrage 24, est formé d'une seule pièce. Ainsi, la robustesse du pignon 20 est largement accrue et les coûts de réalisation sont réduits.
On peut également avantageusement prévoir que les deux pignons 20 de l'engrenage comportent une telle pince de serrage 24, les deux pignons 20 sont alors identiques et leur positionnement sur l'arbre menant ou l'arbre mené est indifférencié, ce qui facilite l'usinage et le montage. Ainsi, chaque pignon 20 peut être positionné et ajusté indépendamment l'un de l'autre.
Le pignon 20 comporte avantageusement des moyens de déformation disposés au moins partiellement dans la circonférence entre la roue dentée 22 et la pince 24, dans la zone raccordant la pince 24 à la roue dentée 22, pour permettre une déformation circonférentielle de la pince 24 au passage d'arbre en limitant la déformation de la roue dentée 22.
Ainsi, les fonctions d'engrenage et de fixation sont découplées de sorte que le serrage de la pince 24 n'engendre pas de contraintes mécaniques supplémentaires à la roue dentée 22. Pour cela, les moyens de déformation sont disposés de préférence entre la roue dentée 22 et les extrémités de serrage 32, 33 de la pince 24.
Par exemple et comme mieux visible sur les figures 2c ou 3b, les moyens de déformation comportent un tronçon 26 coaxial à la pince 24 et à la roue dentée 22, formant un rétrécissement entre la pince 24 et la roue 22. Alternativement ou en complément, les moyens de déformation comportent une fente transversale de déformation dans un plan perpendiculaire à l'axe I-I du pignon 20, au niveau desdites extrémités de serrage. La fente transversale de déformation permet de réduire encore les contraintes mécaniques sur la roue dentée du pignon.
La fente de serrage de la pince peut s'étendre perpendiculairement jusqu'au moyen de déformation. Par exemple, la fente de serrage de la pince s'étend jusqu'au milieu de la fente transversale de déformation pour former un « T ». Il est ainsi très facile d'obtenir, par l'usinage de deux fentes perpendiculaires en « T » dans une portée cylindrique centrale de l'alésage 23 d'un pignon, un pignon de synchronisation 20 comportant une pince de serrage 24 découplée de la roue dentée 22. Un premier mode de réalisation est illustré sur les figures 2a, 3b et 3c. Dans ce mode de réalisation, les moyens de déformation comportent un tronçon 26 coaxial à la pince 24 et à la roue dentée 22 et comportent en outre une fente transversale de déformation 28 dans le tronçon 26, au niveau des extrémités 32, 33.
La fente transversale 28 peut être traversante et présenter comme sur les figures 3b et 3c, une forme quasi semi-cylindrique dont l'épaisseur est sensiblement égale à la moitié de l'épaisseur totale e du tronçon 26. On peut également envisager une fente transversale 28 traversante présentant comme sur la figure 2a, une forme sensiblement en quart de bande d'arc de cercle du tronçon 26.
En outre, la fente de serrage 30 de la pince 24 s'étend perpendiculairement jusqu'à la fente transversale de déformation 28, sensiblement en son milieu. Les extrémités de serrage 32, 33 de la pince 24 sont avantageusement configurées pour recevoir un moyen de serrage et de fixation 34, tel qu'une vis de serrage et de fixation.
Par exemple et comme réalisé sur les figures, un trou taraudé 35 traversant est ménagé dans la première extrémité de serrage 32 et un logement traversant coaxial 36 audit trou taraudé 35 est ménagé dans la deuxième extrémité de serrage 33. La deuxième extrémité 33 comporte en outre un décrochement 38 pour le passage d'une tête de vis 40 du moyen de serrage et de fixation 34.
On peut également prévoir qu'au moins un orifice d'équilibrage 41 soit ménagé dans la pince 24 pour équilibrer le poids du moyen de serrage et de fixation 34 (dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 2a, la pince 24 comporte trois trous 41 consécutifs d'équilibrage pour compenser le poids de la vis de serrage et de fixation).
Pour faciliter le montage, les pignons 20 sont configurés de manière que la roue dentée 22 soit positionnée du côté des chambres de pompage 3, afin que les moyens de serrage et de fixation de la pince 24 soit plus facilement accessibles à l'opérateur de montage.
En outre dans la variante du premier mode de réalisation représenté sur les figures 2a, 2b et 2c, la pince 24 présente un prolongement 27 de la portée cylindrique centrale de l'alésage 23, à l'opposé de la roue dentée 22, de manière à permettre une meilleure prise de la pince 24 avec l'arbre.
Les figures 4 et 5 illustrent deux autres modes de réalisation du pignon 20 dont la représentation des dents de roue dentée 22 a été simplifiée. Dans le deuxième mode de réalisation représenté par la figure 4, les moyens de déformation du pignon 20 comportent une fente de déformation 42, parallèle à l'axe I-I du pignon 20, au niveau de la pince 24.
La fente de déformation 42 présente par exemple une épaisseur inférieure à la moitié de l'épaisseur de la pince 24 et s'inscrit dans l'alésage 23 du pignon 20, par exemple de manière diamétralement opposée à la fente de serrage 30. La figure 5 représente un troisième mode de réalisation du pignon 20 pour lequel la pince 24 est formée d'un collier présentant deux fentes traversantes de serrage 30a, 30b, parallèles à l'axe I-I du pignon 20 et diamétralement opposées.
La pince 24 comporte alors deux premières et deux deuxièmes extrémités de serrage correspondantes, configurées pour recevoir un moyen de serrage et de fixation respectif.
Bien que les figures 4 et 5 illustrent des moyens de déformation qui ne présentent pas de fente transversale de déformation 28, il est également possible de ménager une telle fente au niveau du tronçon 26.
On va maintenant décrire le procédé de montage d'un couple de pignons de synchronisation 20 dans une pompe à vide 1 comportant deux rotors 6, 7 sur lesquels les lobes rotatifs 10a, 10b, lia, 11b, sont déjà montés.
On commence par positionner un premier pignon de synchronisation 20 en bout d'un premier arbre 8 d'un premier rotor 6, par exemple sur l'arbre menant.
On dispose la première vis de serrage et de fixation dans le logement 36 et l'orifice 32 coaxial prévus à cet effet dans la pince 24 et on applique un couple de serrage à la vis pour serrer la pince 24 et fixer le premier pignon 20 sur l'arbre correspondant. Puis, on immobilise le rotor 6 portant le pignon 20 serré.
On positionne ensuite le deuxième rotor 7 en rotation par rapport au premier rotor 6 avec un jeu prédéterminé entre lesdits deux rotors 6, 7 de manière à obtenir un jeu entre les rotors 6, 7 en fonctionnement permettant de garantir une pression de pompage minimale acceptable à l'entrée d'admission 4 de la pompe à vide 1.
Puis, on place un deuxième pignon de synchronisation 20 en bout du deuxième arbre mené 9 du deuxième rotor 7 et on dispose la deuxième vis de serrage et de fixation dans le logement 36 et l'orifice 32 coaxial prévus à cet effet dans la pince 24. On applique un couple de serrage à la vis de serrage et de fixation pour serrer la pince 24 et fixer le deuxième pignon 20 sur l'arbre 9 correspondant. On obtient ainsi deux rotors 6, 7 parfaitement synchronisés avec un jeu maîtrisé entre les rotors 6, 7.
Ainsi l'ajustage des pignons 20 sur les arbres 8, 9 respectifs est facilité car il ne dépend plus des jeux entre plusieurs pièces intermédiaires mobiles. En outre, on diminue considérablement le temps de montage qui n'est plus que de quelques secondes au lieu de plusieurs minutes. De plus le jeu entre les rotors 6, 7 est parfaitement maîtrisé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pompe à vide de type sèche comportant deux rotors (6, 7) aptes à tourner de façon synchronisée en sens inverse et sans contact pour entraîner un gaz à pomper d'une admission (4) vers un refoulement de ladite pompe (1), ladite pompe (1) comportant un engrenage comportant deux pignons de synchronisation (20) présentant chacun une roue dentée (22) montée sur un arbre (8, 9) respectif desdits rotors (6, 7) pour synchroniser la rotation desdits rotors (6, 7), caractérisée en ce qu'au moins un pignon de synchronisation (20) est pourvu d'une pince de serrage (24) solidarisée à ladite roue dentée (22) dudit pignon (20) pour le serrage dudit pignon (20) audit arbre (8, 9).
2. Pompe à vide selon la revendication 1, dans laquelle ladite roue dentée (22) et ladite pince (24) sont formées d'une seule pièce.
3. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle ledit pignon (20) comporte des moyens de déformation disposés au moins partiellement dans la circonférence entre la roue dentée (22) et ladite pince (24) pour permettre une déformation circonférentielle de ladite pince (24) au passage d'arbre en limitant la déformation de la roue dentée (22).
4. Pompe à vide selon la revendication 3, dans laquelle les moyens de déformation comportent un tronçon (26) coaxial à ladite pince (24) et à ladite roue dentée (22) formant un rétrécissement entre ladite pince (24) et ladite roue dentée (20).
5. Pompe à vide selon l'une des revendications 3 ou 4, dans laquelle les moyens de déformation sont disposés entre ladite roue dentée (22) et des extrémités de serrage (32, 33) de ladite pince (24).
6. Pompe à vide selon la revendication 5, dans laquelle les moyens de déformation comportent une fente transversale de déformation (28) dans un plan perpendiculaire à l'axe (I-I) du pignon (20), au niveau desdites extrémités de serrage (32, 33).
7. Pompe à vide selon l'une des revendications 3 à 6, dans laquelle une fente de serrage (30) de ladite pince (24), parallèle à l'axe (I-I) dudit pignon (20), s'étend perpendiculairement jusqu'au moyen de déformation.
8. Pompe à vide selon la revendication 7, prise ensemble avec la revendication 6, dans laquelle ladite fente de serrage (30) s'étend jusqu'au milieu de ladite fente transversale de déformation (28) pour former un « T ».
9. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle ladite pince (24) est formée d'un collier présentant deux fentes de serrage (30a, 30b) parallèles à l'axe (I-I) dudit pignon (20) et diamétralement opposées.
10. Pompe à vide selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle une première et une deuxième extrémités de serrage (32, 33) de ladite pince (24) sont configurées pour recevoir un moyen de serrage et de fixation.
11. Pompe à vide selon la revendication 10, dans laquelle un trou taraudé (35) est ménagé dans la première extrémité de serrage (32) et en ce qu'un logement traversant (36) coaxial audit trou taraudé (35) est ménagé dans la deuxième extrémité de serrage (33), ladite deuxième extrémité (33) comportant en outre un décrochement (38) pour le passage d'une tête de vis (40) du moyen de serrage et de fixation.
12. Pompe à vide selon l'une des revendications 10 ou 11, dans laquelle au moins un orifice d'équilibrage (41) est ménagé dans ladite pince (24) pour équilibrer le poids du moyen de serrage et de fixation (34).
13. Procédé de montage d'un couple de pignons de synchronisation dans une pompe à vide de type sèche selon l'une des revendications précédentes comportant un premier et un deuxième rotors comportant chacun un arbre, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes : - on place un premier pignon de synchronisation en bout d'un premier arbre dudit premier rotor, on serre et on fixe ladite pince dudit premier pignon sur ledit arbre correspondant, puis on immobilise ledit premier rotor portant ledit pignon serré, on positionne en rotation ledit deuxième rotor par rapport audit premier rotor avec un jeu prédéterminé entre lesdits deux rotors, on place un deuxième pignon de synchronisation en bout dudit deuxième arbre dudit deuxième rotor et, on serre et on fixe ladite pince dudit deuxième pignon.
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