FR3128745A1 - Dry vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Pompe à vide (1) sèche comportant un dispositif de refroidissement (10) configuré pour refroidir le stator (2), le dispositif de refroidissement (10) comportant un circuit fluidique (11) et au moins un régulateur de débit (12) agencé dans un conduit de régulation (15) du circuit fluidique (11), le régulateur de débit (12) comportant une plaque à orifice (17) traversée par un orifice (26), et une membrane flexible (20) ayant une ouverture centrale (14) plus petite que ledit orifice (26), la membrane flexible (20) étant positionnée en amont de la plaque à orifice (17) dans le sens d’écoulement du fluide de refroidissement (f2). Figure d’abrégé : figure 1 Dry vacuum pump (1) comprising a cooling device (10) configured to cool the stator (2), the cooling device (10) comprising a fluidic circuit (11) and at least one flow regulator (12) arranged in a regulating conduit (15) of the fluidic circuit (11), the flow regulator (12) comprising an orifice plate (17) through which an orifice (26) passes, and a flexible membrane (20) having a central opening (14 ) smaller than said orifice (26), the flexible membrane (20) being positioned upstream of the orifice plate (17) in the direction of flow of the cooling fluid (f2). Abstract Figure: Figure 1
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne une pompe à vide sèche.The present invention relates to a dry vacuum pump.
Arrière-plan techniqueTechnical background
Les pompes à vide de type sèche comportent un ou plusieurs étages de pompage en série dans lesquels circule un gaz à pomper entre une aspiration et un refoulement. On distingue parmi les pompes à vide connues, celles à lobes rotatifs également connues sous le nom « Roots » avec deux lobes ou plus ou celles à bec, également connues sous le nom « Claw » ou encore celles à vis.Dry-type vacuum pumps comprise one or more pumping stages in series in which a gas to be pumped circulates between a suction and a discharge. A distinction is made among the known vacuum pumps, those with rotary lobes also known under the name “Roots” with two or more lobes or those with claw, also known under the name “Claw” or those with screws.
Ces pompes à vide sont dites « sèches » car en fonctionnement, les rotors tournent à l’intérieur du stator sans aucun contact mécanique entre eux ou avec le stator, ce qui permet de ne pas utiliser d’huile dans l’(es) étage(s) de pompage.These vacuum pumps are called "dry" because in operation, the rotors rotate inside the stator without any mechanical contact between them or with the stator, which means that no oil is used in the stage(s). (s) pumping.
En fonctionnement, la compression des gaz entraine un échauffement important de la pompe à vide. Cette élévation de la température permet d’éviter la condensation ou la solidification en poudre d’espèces gazeuses polluantes à l’intérieur de la pompe à vide. Cependant, dans certaines applications, la température du stator doit être contrôlée de manière à ne pas dépasser un maximum prédéfini au-delà duquel les espèces gazeuses pompées pourraient s’agglomérer dans la pompe et provoquer son grippage. Il peut également être nécessaire de refroidir les paliers ou le moteur des pompes à vide pour éviter tout dysfonctionnement.In operation, the compression of gases leads to significant heating of the vacuum pump. This rise in temperature prevents condensation or the solidification into powder of polluting gaseous species inside the vacuum pump. However, in certain applications, the temperature of the stator must be controlled so as not to exceed a predefined maximum beyond which the gaseous species pumped could agglomerate in the pump and cause it to seize. It may also be necessary to cool the bearings or the motor of the vacuum pumps to avoid any malfunction.
Sur les pompes à vide actuelles, le refroidissement est généralement réalisé par circulation d’eau dans des pavés aluminium en contact thermique avec le stator. Il est en outre possible de différencier la température d’endroits spécifiques de la pompe en utilisant plusieurs branches dans lesquelles circulent différents débits d’eau. Le circuit de refroidissement comporte ainsi généralement deux à quatre branches distribuant l’eau en différents points spécifiques de la pompe à vide, par exemple dans le corps de pompe à une première température et dans les paliers aux deux extrémités de la pompe à vide à une deuxième température.On current vacuum pumps, cooling is generally achieved by circulating water in aluminum blocks in thermal contact with the stator. It is also possible to differentiate the temperature of specific places of the pump by using several branches in which circulate different water flows. The cooling circuit thus generally comprises two to four branches distributing the water to different specific points of the vacuum pump, for example in the pump body at a first temperature and in the bearings at the two ends of the vacuum pump at a second temperature.
Les débits dans chaque branche sont généralement fixés au moyen de buses dont la conductance est choisie de manière à obtenir le refroidissement souhaité. Toutefois, cela suppose une pression d’alimentation en eau, en amont de toutes les branches du circuit, qui soit constante. En effet, le débit d’eau à travers une buse est proportionnel à la pression régnant en amont de la buse. Or celle-ci peut ne pas être la même à tout moment, par exemple du fait de l’utilisation simultanée du réseau d’eau pour différentes applications. De cela résulte une certaine incertitude sur les débits circulant réellement dans le circuit de refroidissement de la pompe à vide.The flow rates in each branch are generally fixed by means of nozzles whose conductance is chosen so as to obtain the desired cooling. However, this assumes that the water supply pressure, upstream of all the branches of the circuit, is constant. Indeed, the flow of water through a nozzle is proportional to the pressure prevailing upstream of the nozzle. However, this may not be the same at all times, for example due to the simultaneous use of the water network for different applications. This results in some uncertainty on the flows actually circulating in the cooling circuit of the vacuum pump.
Également, dans ce type d’installation, la répartition du débit dans les différentes branches n’est généralement mesurée qu’à la première mise en service de la pompe à vide. Cette répartition peut cependant évoluer au fil du temps pour ne plus correspondre aux spécifications initiales après une certaine durée d’utilisation. En outre, la répartition des débits peut ne pas être rigoureusement la même d’une pompe à vide à l’autre en fonction des tolérances géométriques des conductances et du circuit d’eau.Also, in this type of installation, the distribution of the flow in the different branches is generally measured only when the vacuum pump is first commissioned. However, this distribution may change over time to no longer correspond to the initial specifications after a certain period of use. In addition, the flow distribution may not be strictly the same from one vacuum pump to another depending on the geometric tolerances of the conductances and the water circuit.
De tout cela résulte que la pompe à vide peut ne pas être continuellement correctement refroidie.The result of all this is that the vacuum pump may not be continuously properly cooled.
Il est possible de surdimensionner le débit d’alimentation en eau mais cette solution n’est pas économique. Une autre solution peut être de prévoir des vannes régulatrices et des capteurs de température ou débitmètres permettant un asservissement des différents débits d’eau. Cependant, cette autre solution est également couteuse et est de plus encombrante.It is possible to oversize the water supply flow but this solution is not economical. Another solution can be to provide regulating valves and temperature sensors or flowmeters allowing the different water flow rates to be controlled. However, this other solution is also expensive and more cumbersome.
Un des buts de la présente invention est de proposer une pompe à vide sèche résolvant au moins partiellement un inconvénient de l’état de la technique.One of the aims of the present invention is to propose a dry 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 sèche comportant un stator, au moins deux rotors configurés pour tourner dans le stator et un dispositif de refroidissement configuré pour refroidir le stator, le dispositif de refroidissement comportant un circuit fluidique et au moins un régulateur de débit agencé dans un conduit de régulation du circuit fluidique, caractérisée en ce que :
- le conduit de régulation présente au moins un premier conduit et un deuxième conduit de section plus petite que le premier conduit,
- le régulateur de débit comporte une plaque à orifice traversée par un orifice, et une membrane flexible ayant une ouverture centrale plus petite que ledit orifice, la plaque à orifice et la membrane flexible étant positionnées dans le premier conduit, la membrane flexible étant positionnée en amont de la plaque à orifice dans le sens d’écoulement du fluide de refroidissement, ladite membrane flexible pouvant être déviée vers ladite plaque à orifice en réponse à un différentiel de pression de part et d’autre de ladite membrane flexible entre une position de déviation maximale, dans laquelle ladite membrane flexible vient en butée contre ladite plaque à orifice, fermant des orifices circonférentiels de la membrane flexible, l'écoulement de fluide étant restreint par ladite ouverture centrale, et des positions dans lesquelles ladite membrane flexible est espacée de ladite plaque à orifices, permettant ainsi l'écoulement de fluide à travers lesdits orifices circonférentiels, de manière à maintenir un débit constant d’écoulement du fluide en aval de la plaque à orifice.To this end, the subject of the invention is a dry vacuum pump comprising a stator, at least two rotors configured to rotate in the stator and a cooling device configured to cool the stator, the cooling device comprising a fluidic circuit and at least at least one flow regulator arranged in a conduit for regulating the fluidic circuit, characterized in that:
- the control duct has at least a first duct and a second duct of smaller section than the first duct,
- the flow regulator comprises an orifice plate through which an orifice passes, and a flexible membrane having a central opening smaller than said orifice, the orifice plate and the flexible membrane being positioned in the first duct, the flexible membrane being positioned in upstream of the orifice plate in the direction of coolant flow, said flexible membrane being deflectable toward said orifice plate in response to a pressure differential across said flexible membrane between a deflection position maximum, wherein said flexible membrane abuts said orifice plate, closing circumferential orifices of the flexible membrane, fluid flow being restricted by said central opening, and positions wherein said flexible membrane is spaced from said plate with orifices, thereby permitting the flow of fluid through said circumferential orifices, so as to maintain a constant rate of fluid flow downstream of the orifice plate.
En fonctionnement, une diminution de pression différentielle entraine un élargissement des ouvertures et une augmentation de pression différentielle entraine une réduction des dimensions de ces mêmes ouvertures, ce qui permet de stabiliser le débit de manière automatique. La structure est simple, fiable car il n’y a pas de pièce d’usure. Elle est compact et économique en énergie car c’est une solution mécanique, sans alimentation électrique. De plus le montage est simple.In operation, a decrease in differential pressure leads to a widening of the openings and an increase in differential pressure leads to a reduction in the dimensions of these same openings, which makes it possible to stabilize the flow rate automatically. The structure is simple, reliable because there are no wearing parts. It is compact and energy efficient because it is a mechanical solution, without power supply. In addition, assembly is simple.
La pompe à vide sèche peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.The dry vacuum pump may further comprise one or more of the characteristics which are described below, taken alone or in combination.
La membrane flexible comporte par exemple au moins une lame élastique en forme d’étoile, telle qu’une étoile à quatre branches.The flexible membrane comprises for example at least one elastic blade in the shape of a star, such as a four-pointed star.
La membrane flexible peut comporter deux lames élastiques montées en croix et fixées l’une à l’autre dans la zone circonférentielle de l’ouverture centrale.The flexible membrane may comprise two elastic blades mounted in a cross and fixed to each other in the circumferential zone of the central opening.
La plaque à orifice peut présenter une portion en retrait (en retrait par rapport à la membrane flexible), conique.The orifice plate may have a recessed portion (set back from the flexible membrane), conical.
Le circuit fluidique comporte par exemple un conduit commun raccordé à plusieurs branches en dérivation, chacune configurée pour refroidir un élément distinct du stator, tel qu’un support de palier, une partie de motorisation ou un stator d’étage de pompage.The fluidic circuit comprises for example a common duct connected to several branch branches, each configured to cool a separate element of the stator, such as a bearing support, a motorization part or a pumping stage stator.
Le conduit commun est destiné à être relié à une alimentation en fluide.The common conduit is intended to be connected to a fluid supply.
Les canalisations des branches peuvent être au moins partiellement internes ou externes aux éléments de stator. Elles sont par exemple ménagées à l’intérieur des éléments de stator ou dans des pavés conducteurs respectifs, par exemple métalliques, tel qu’en aluminium, en contact thermique avec un élément de stator respectif.The ducts of the branches can be at least partially internal or external to the stator elements. They are for example formed inside the stator elements or in respective conductive blocks, for example metallic, such as aluminum, in thermal contact with a respective stator element.
Le fluide est par exemple un liquide, comme de l’eau liquide, par exemple à température ambiante.The fluid is for example a liquid, such as liquid water, for example at ambient temperature.
Au moins un conduit de régulation peut être agencé dans un conduit commun raccordé à au moins deux branches du circuit fluidique en dérivation, chacune configurée pour refroidir un élément distinct du stator.At least one regulation duct can be arranged in a common duct connected to at least two branches of the bypass fluid circuit, each configured to cool a separate element of the stator.
Au moins un conduit de régulation peut être agencé dans une branche du circuit fluidique configurée pour refroidir un élément du stator. Un débit d’eau suffisant peut alors être assuré en permanence pour refroidir la branche du circuit fluidique sans influence des variations de pression d’alimentation en fluide. Par ailleurs, avec cette solution on peut assurer un refroidissement minimal sur une branche, ce qui permet de disposer de davantage de fluide pour favoriser le refroidissement par les autres branches du circuit fluidique.At least one regulation duct can be arranged in a branch of the fluidic circuit configured to cool an element of the stator. A sufficient flow of water can then be permanently ensured to cool the branch of the fluidic circuit without influence from variations in fluid supply pressure. Moreover, with this solution, it is possible to ensure minimal cooling on one branch, which makes it possible to have more fluid to promote cooling by the other branches of the fluidic circuit.
Le circuit fluidique comporte par exemple plusieurs branches respectivement configurées pour refroidir un élément distinct du stator, le dispositif de refroidissement comprenant un conduit de régulation agencé dans au moins deux desdites branches. La répartition des débits d’eau dans les branches refroidissant les éléments de stator peut ainsi être assurée sans influence des variations de pression d’alimentation en fluide.The fluidic circuit comprises for example several branches respectively configured to cool a distinct element of the stator, the cooling device comprising a regulation duct arranged in at least two of said branches. The distribution of the water flow rates in the branches cooling the stator elements can thus be ensured without the influence of fluid supply pressure variations.
Au moins deux régulateurs de débit agencés dans les conduits de régulation distincts peuvent être configurés pour délivrer des débits constants respectifs distincts.At least two flow regulators arranged in the separate regulation conduits can be configured to deliver separate respective constant flow rates.
Un élément du stator à refroidir peut être un support de palier, un stator d’étage de pompage ou une partie de motorisation de la pompe à vide.An element of the stator to be cooled can be a bearing support, a pumping stage stator or a motorization part of the vacuum pump.
Le au moins un conduit de régulation est par exemple ménagé dans un bloc de connectique du dispositif de refroidissement, le au moins un premier conduit étant ouvert sur l’extérieur du bloc de connectique.The at least one regulating conduit is for example made in a connector block of the cooling device, the at least one first conduit being open to the outside of the connector block.
Lorsque le dispositif de refroidissement comporte plusieurs conduits de régulation, il peut être particulièrement avantageux de prévoir que les conduits de régulation soient ménagés dans un bloc de connectique du dispositif de refroidissement, les premiers conduits étant ouverts sur l’extérieur du bloc de connectique. Cela facilite l’assemblage des régulateurs de débits dans les premiers conduits et réduit l’encombrement du circuit fluidique.When the cooling device comprises several regulation ducts, it may be particularly advantageous to provide for the regulation ducts to be arranged in a connector block of the cooling device, the first ducts being open to the outside of the connector block. This facilitates the assembly of flow regulators in the first conduits and reduces the size of the fluidic circuit.
Le bloc de connectique comporte par exemple :
- au moins un conduit de régulation agencé dans un conduit commun du circuit fluidique dans lequel le fluide est destiné à entrer, et
- au moins deux conduits de régulation agencés dans des branches respectives du circuit fluidique dans lesquelles le fluide est destiné à sortir, le conduit commun étant raccordé auxdites branches par des canalisations ménagées dans ledit bloc de connectique.The connection block includes for example:
- at least one regulating conduit arranged in a common conduit of the fluidic circuit into which the fluid is intended to enter, and
- At least two control ducts arranged in respective branches of the fluidic circuit in which the fluid is intended to exit, the common duct being connected to said branches by pipes made in said connector block.
Cette réalisation est particulièrement compacte car elle ne nécessite pas de raccords fluidiques entre les différents conduits de régulation.This embodiment is particularly compact because it does not require fluidic connections between the various regulation ducts.
Une rainure annulaire peut être ménagée dans le premier conduit d’un conduit de régulation pour recevoir un circlip du dispositif de refroidissement afin de serrer les bords extérieurs du régulateur de débit.An annular groove may be provided in the first conduit of a control conduit to receive a circlip from the cooler to grip the outer edges of the flow controller.
Une partie taraudée peut être ménagée dans le premier conduit d’un conduit de régulation et reçoit une bague filetée du dispositif de refroidissement, pour serrer les bords extérieurs du régulateur de débit.A threaded portion may be provided in the first conduit of a control conduit and receives a threaded ring from the cooler, to grip the outer edges of the flow controller.
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:
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.In these figures, identical elements bear the same reference numbers.
Claims (14)
- le conduit de régulation (15) présente au moins un premier conduit (15a) et un deuxième conduit (15b) de section plus petite que le premier conduit (15a),
- le régulateur de débit (12) comporte une plaque à orifice (17) traversée par un orifice (26), et une membrane flexible (20) ayant une ouverture centrale (14) plus petite que ledit orifice (26), la plaque à orifice (17) et la membrane flexible (20) étant positionnées dans le premier conduit (15a), la membrane flexible (20) étant positionnée en amont de la plaque à orifice (17) dans le sens d’écoulement du fluide de refroidissement (f2), ladite membrane flexible (20) pouvant être déviée vers ladite plaque à orifice (17) en réponse à un différentiel de pression de part et d’autre de ladite membrane flexible (20) entre une position de déviation maximale, dans laquelle ladite membrane flexible (20) vient en butée contre ladite plaque à orifice (17), fermant des orifices circonférentiels (16) de la membrane flexible (20), l'écoulement de fluide étant restreint par ladite ouverture centrale (14), et des positions dans lesquelles ladite membrane flexible (20) est espacée de ladite plaque à orifices (17), permettant ainsi l'écoulement de fluide à travers lesdits orifices circonférentiels (16), de manière à maintenir un débit constant d’écoulement du fluide en aval de la plaque à orifice (17).Dry vacuum pump (1) comprising a stator (2), at least two rotors configured to rotate in the stator (2) and a cooling device (10) configured to cool the stator (2), the cooling device (10 ) comprising a fluidic circuit (11) and at least one flow regulator (12) arranged in a regulating conduit (15) of the fluidic circuit (11), characterized in that:
- the regulation duct (15) has at least a first duct (15a) and a second duct (15b) of smaller section than the first duct (15a),
- the flow regulator (12) comprises an orifice plate (17) through which an orifice (26) passes, and a flexible membrane (20) having a central opening (14) smaller than said orifice (26), the orifice (17) and the flexible membrane (20) being positioned in the first conduit (15a), the flexible membrane (20) being positioned upstream of the orifice plate (17) in the direction of flow of the cooling fluid ( f2), said flexible membrane (20) being deflectable toward said orifice plate (17) in response to a pressure differential across said flexible membrane (20) between a position of maximum deflection, wherein said flexible diaphragm (20) abuts said orifice plate (17), closing circumferential orifices (16) of the flexible diaphragm (20), fluid flow being restricted by said central opening (14), and positions wherein said flexible membrane (20) is spaced from said orifice plate (17), thereby permitting fluid flow through said circumferential orifices (16), so as to maintain a constant rate of fluid flow downstream of the orifice plate (17).
- au moins un conduit de régulation (15) agencé dans un conduit commun (18) du circuit fluidique (11) dans lequel le fluide est destiné à entrer, et
- au moins deux conduits de régulation (15) agencés dans des branches (18a, 18b, 18c) respectives du circuit fluidique (11) dans lesquelles le fluide est destiné à sortir, le conduit commun (18) étant raccordé auxdites branches (18a, 18b, 18c) par des canalisations ménagées dans ledit bloc de connectique (19).Vacuum pump (1) according to the preceding claim, characterized in that the connection block (19) comprises:
- at least one regulation duct (15) arranged in a common duct (18) of the fluidic circuit (11) into which the fluid is intended to enter, and
- at least two regulating conduits (15) arranged in respective branches (18a, 18b, 18c) of the fluidic circuit (11) in which the fluid is intended to exit, the common conduit (18) being connected to said branches (18a, 18b, 18c) by pipes made in said connector block (19).
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| WO (1) | WO2023072720A1 (en) |
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- 2021-10-29 FR FR2111508A patent/FR3128745A1/en active Pending
-
2022
- 2022-10-20 WO PCT/EP2022/079199 patent/WO2023072720A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023072720A1 (en) | 2023-05-04 |
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