Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Installation de pompage améliorée et
le procédé de contrôle d'une telle installation de pompage
Domaine technique de l'invention
De manière générale, cette invention se rapporte au domaine tech-
nique des machines volumétriques et des installations comprenant de telles
machines volumétriques. Cette invention intéresse particulièrement les machi-
nes volumétriques destinées à recevoir des fluides compressibles (tels que
l'air) et pouvant être utilisées comme machines de pompage.
Concrètement, mais non exclusivement, cette invention concerne le
domaine des groupes ou installations de pompage comprenant au moins une
première machine volumétrique et une deuxième machine volumétrique, ainsi
que le domaine des procédés de contrôle des installations de pompage de ce
type.
Etat de la technique
Une multitude de procès industriels ou de recherche (p.ex. dans le
domaine de l'alimentation, de la chimie, pharmaceutique, etc.) ont aujourd'hui
besoin d'un vide plus ou moins vigoureux (typiquement dans le domaine entre
1 et 10-4 mbar).
Pour réaliser ce vide, on utilise depuis de nombreuses années déjà
des pompes à vide , c'est-à-dire des machines volumétriques capables
d'extraire plus ou moins complètement l'air (ou un autre gaz, ou également un
mélange de gaz) contenu dans un volume ou enceinte enfermé (p.ex. dans une
chambre blanche utilisée pour la production des circuits imprimés).
Différents types de pompes à vide sont connus à cette date. Parmi
les plus connus et plus répandus, on peut notamment citer les pompes à palet-
tes, les pompes à anneau liquide, les pompes à vis, les pompes à spirale (ou
Scroll) ou aussi les pompes à lobes (ou Roots). Chacun de ces différents types
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de pompes à vide possède certains avantages (et inconvénients) qui le rendent
spécialement adapté à l'utilisation dans des applications particulières. Comme
les caractéristiques des différents types de pompes à vide sont bien connues
des hommes de métier dans ce domaine technique, une longue élaboration
des différentes propriétés ne nous semble pas nécessaire.
Pour améliorer certaines performances des pompes à vide, la créa-
tion de groupes ou installations de pompage est également connue de longue
date, notamment en combinant deux ou plusieurs pompes à vide. Une telle
configuration consiste typiquement en une pompe dite primaire qui est
connectée à l'enceinte qui doit être évacuée et qui réalise d'abord un vide
dit
primaire , donc des pressions comprises approximativement dans la plage
entre 1 bar (103 mbar) et 1 mbar. Par la suite, le vide primaire créé par
cette
pompe primaire est repris par une pompe dite secondaire , connectée en
série à la pompe primaire, qui réalise un vide plus important. Les pressions à
la sortie d'une pompe secondaire sont typiquement comprises entre 1 et 10-4
mbar, même si des pressions plus basses sont également possibles.
Une installation typique comprenant deux pompes est une combinai-
son d'une pompe Roots avec une autre pompe, p.ex. une pompe à vis. Bien
entendu, des arrangements avec trois pompes (ou plus) sont également possi-
bles, de même que les installations avec des pompes connectées en parallèle
ou avec une combinaison des connexions en série et en parallèle.
Outre les pompes, un tel groupe de pompage comprend typiquement
une ou plusieurs soupapes (ou valves), ainsi qu'un module de contrôle électro-
nique et/ou mécanique pour contrôler le flux de gaz entre l'entrée et la
sortie
du système. Les particularités d'installation et de collaboration des
différents
éléments dans un groupe de pompage classique font également partie des
connaissances typiques d'un homme du métier dans le domaine de la techno-
logie du vide de façon qu'une description détaillée ne semble pas être néces-
saire à cet endroit.
Or, toutes les machines volumétriques utilisées comme pompes à
vide ont la caractéristique de se réchauffer pendant leur fonctionnement. D'un
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côté, le principe de fonctionnement de la plupart des pompes à vide fait que
les
gaz pompés se réchauffent entre l'entrée et la sortie du système grâce à la ré-
duction forcée du volume et une augmentation conséquente de leur pression.
Cette augmentation de la température des gaz résulte directement des lois de
la physique et elle ne peut pas être complètement éliminée. D'un autre côté,
les effets secondaires, tels que la friction entre les pièces rotatives dans
la
pompe, résultent également en une augmentation de la température de la
pompe même. Ce réchauffement résulte de nouveau en une augmentation de
la température des gaz à l'intérieur des pompes.
Une température surélevée au sein d'un groupe de pompage n'est
pas souhaitable. Elle peut notamment causer des problèmes sévères de fonc-
tionnement des machines volumétriques dû par exemple aux réactions chimi-
ques et/ou physiques des gaz pompés. Certains gaz contiennent notamment
des éléments qui peuvent sublimer ou se condenser aux températures élevées,
produisant ainsi des résidus à l'intérieur des pompes. Avec le temps, ces rési-
dus peuvent résulter en un grippage ou un autre mauvais fonctionnement des
pompes. Aussi, une température trop élevée à l'intérieur des pompes est très
défavorable pour un rendement optimal des pompes, à cause du fait qu'elle est
capable de causer une dilatation importante des éléments métalliques.
Pour pallier ces inconvénients, différents modes de refroidissement
ont déjà été mis en oeuvre dans les différentes pompes à vide. Ainsi, il
existe
des pompes refroidies à l'air, notamment avec les nervures ou autres éléments
similaires sur leur surface extérieure afin d'augmenter l'aire de la surface
expo-
sée à l'air et afin de favoriser le refroidissement du mécanisme de la pompe
par l'air environnemental. D'autres pompes possèdent un refroidissement à
liquide, notamment à l'eau ou à l'huile. Par exemple, dans une pompe à palet-
tes lubrifiée, les palettes glissent sur une surface lubrifiée à l'huile.
Cette huile
sert à la fois à la lubrification de la surface de contact afin de réaliser un
glis-
sement plus facile et au refroidissement de la pompe.
Cependant, tous ces mécanismes de refroidissement présentent un
désavantage majeur, notamment du fait qu'ils rendent les pompes à la fois plus
complexes, plus chères et plus susceptibles de tomber en panne. En outre, les
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fluides de refroidissement doivent typiquement être filtrés, purifiés et/ou
changés de
temps à autre, ce qui rend la manutention des pompes également plus compliquée
et
plus coûteuse.
Exposé sommaire
La présente invention a donc pour but de proposer une solution à ce
problème de températures surélevées dans des pompes à vide et/ou dans des
groupes de pompage, sans l'utilisation des systèmes de refroidissement
complexes.
Un autre résultat que la présente invention vise à obtenir est une
installation de
pompage dont les performances sont maintenues dans le temps.
A cet effet, selon un aspect englobant, l'invention vise une installation de
pompage comprenant au moins une première machine volumétrique, une deuxième
machine volumétrique et un module de contrôle, où un flux de gaz est évacué
d'un
volume enfermé par le biais de la première machine volumétrique et/ou de la
deuxième machine volumétrique, l'installation de pompage comprenant au moins
une
valve de contrôle contrôlée par le module de contrôle et un capteur de
température
pour capter une température à une sortie de la première machine volumétrique
afin de
régler le flux de gaz entre le volume enfermé et une sortie de l'installation
de
pompage, le module de contrôle étant configuré pour commander la valve de
contrôle
de manière que, lors d'un démarrage de la première machine volumétrique et de
la
deuxième machine volumétrique, pendant qu'une température détectée à la sortie
de
la première machine volumétrique est au-dessous d'une température
prédéterminée,
la valve de contrôle dirige le flux de gaz entre le volume enfermé et la
sortie de
l'installation de pompage selon un parcours parmi deux parcours qui sont un
premier
parcours dans lequel le gaz est pompé uniquement par la première machine
volumétrique et un deuxième parcours dans lequel le gaz est pompé par la
première
machine volumétrique et la deuxième machine volumétrique.
Selon un autre aspect englobant, l'invention vise un procédé de contrôle
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d'une installation de pompage comprenant au moins une première machine
volumétrique, une deuxième machine volumétrique et une module de contrôle,
dans
laquelle installation de pompage un flux de gaz est évacué d'un volume enfermé
par
le biais de la première machine volumétrique et/ou de la deuxième machine
volumétrique, l'installation de pompage comprenant une valve de contrôle
contrôlée
par un module de contrôle qui reçoit des informations d'un capteur de
température
captant une température à une sortie de la première machine volumétrique, où
lors
d'un démarrage de la première machine volumétrique et de la deuxième machine
volumétrique, pendant qu'une température détectée à la sortie de la première
machine volumétrique est au-dessous d'une température prédéterminée, la valve
de
contrôle dirige le flux de gaz entre le volume enfermé et une sortie de
l'installation de
pompage selon un parcours parmi deux parcours qui sont un premier parcours
dans
lequel le gaz est pompé uniquement par la première machine volumétrique et un
deuxième parcours dans lequel le gaz est pompé par la première machine
volumétrique et la deuxième machine volumétrique.
Un des avantages des réalisations de la présente invention réside dans le
fait que l'installation de pompage proposée possède des moyens aptes à
contrôler de
manière précise le flux de gaz à pomper entre l'entrée et la sortie du
système. De
cette manière, la collaboration entre les machines volumétriques peut être
adaptée
aux besoins concrets de la situation, ce qui rend très facile le contrôle des
performances du système. Par conséquent, il est également possible et facile
de
contrôler le réchauffement des machines volumétriques.
Brève description des dessins
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après faite à
titre d'exemple non limitatif en regard des dessins ci-annexés qui
représentent
schématiquement :
- figure 1 : un schéma synoptique d'une installation de pompage selon un
premier mode de réalisation de la présente invention ;
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- figure 2 : un diagramme schématique représentant l'évolution de la
capacité de pompage (également nommée débit ) dans le volume enfermé,
évacué
uniquement avec une première machine volumétrique ;
- figure 3 : un diagramme schématique représentant l'évolution de la
température de la première machine volumétrique, correspondant à l'évolution
de la
capacité de pompage dans la figure 2 ;
- figure 4 : un diagramme schématique représentant l'évolution de la
capacité de pompage dans le volume enfermé, évacué uniquement avec une
deuxième machine volumétrique ;
- figure 5 : un diagramme schématique représentant l'évolution de la
température de la deuxième machine volumétrique, correspondant à l'évolution
de la
capacité de pompage dans la figure 4;
- figure 6 : un diagramme schématique représentant l'évolution de la
capacité de pompage dans le volume enfermé selon la présente invention, évacué
à
la fois avec la première et la deuxième machine volumétrique ;
- figure 7 : un diagramme schématique représentant l'évolution de la
température de la première et de la deuxième machine volumétrique,
correspondant à
l'évolution de la capacité de pompage dans la figure 6;
- figure 8 : un schéma synoptique d'une installation de pompage selon un
deuxième mode de réalisation de la présente invention ;
- figure 9 : un schéma synoptique d'une installation de pompage selon un
troisième mode de réalisation de la présente invention ; et
- figure 10 : un schéma synoptique d'une installation de pompage selon un
quatrième mode de réalisation de la présente invention.
Description détaillée des réalisations
Des variantes, exemples et réalisations préférées de l'invention sont
décrites ci-dessous. La figure 1 représente un schéma synoptique d'une
installation
de pompage IP selon un mode de réalisation de la présente invention. Dans la
figure
1, une première machine volumétrique est représentée d'une manière simplifiée
par
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un rectangle portant le signe de référence 10 et une deuxième machine
volumétrique
est représentée par un autre rectangle portant le signe de référence 20.
Également
représenté d'une manière schématique dans la figure 1 est un volume enfermé VE
qui
est évacué à l'aide de l'installation de pompage IP. Ce volume enfermé VE peut
correspondre à une salle blanche (donc une pièce dans laquelle on contrôle la
température, l'humidité et/ou la pression avec le but de créer et maintenir
les
conditions environnementales nécessaires pour des diverses applications
industrielles
ou de recherche), une enceinte de production (p.ex. dans une machine-outil) ou
tout
autre volume dans lequel la pression doit être contrôlée d'une manière
précise.
Dans l'installation de pompage IP selon la présente invention, la première
machine volumétrique 10 peut notamment être une pompe à vis. Une pompe à vis
est
composée essentiellement de deux vis parallèles qui sont entrainées en
rotation dans
les sens opposés. Grâce à cette rotation, les gaz qui se trouvent à
l'intérieur de la
pompe peuvent être transportés entre l'entrée et
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la sortie de la pompe. Des pompes à vis sont des pompes sèches, donc les
pompes dans lequel les gaz pompés n'entrent jamais en contact avec les li-
quides de lubrification qui pourrait résulter en une contamination. Grâce à
cette
caractéristique, les pompes à vis peuvent être utilisées dans les applications
nécessitant un degré d'hygiène élevé (p.ex. dans l'industrie alimentaire).
Bien
entendu, la machine volumétrique 10 peut être réalisée part tout autre type de
pompe approprié.
Cette première machine volumétrique 10 est connecté au volume
enfermé VE par le biais d'un conduit (ou ligne de pression) LP1. Ce conduit
LP1 peut notamment correspondre à un tuyau classique, en métal ou tout autre
matériau approprié. Bien entendu, d'autres types de conduit LP1 sont égale-
ment possibles. La première machine volumétrique 10 est donc disposée et
arrangée pour évacuer directement l'air (ou tout autre gaz à l'intérieur du
volu-
me enfermé VE) et le dégager à sa sortie qui est typiquement réalisée par un
orifice d'échappement.
Un autre conduit LP2 est connecté à l'orifice d'échappement de la
première machine volumétrique 10. Comme le conduit LP1 qui connecte le vo-
lume enfermé VE à la première machine volumétrique 10, le conduit LP2 peut
être un tuyau classique, mais également réalisé d'une autre façon appropriée.
Le conduit LP2 prend donc les gaz à la sortie de la machine volumétrique 10 et
les canalise par la suite vers la deuxième machine volumétrique 20 via un troi-
sième conduit LP3.
La deuxième machine volumétrique 20 qui reçoit le flux des gaz qui
ont été évacué du volume enfermé par la première machine volumétrique 10
via le conduit LP3 peut notamment être une pompe à palettes. Des pompes à
palettes sont composées d'un stator et un rotor avec des palettes coulissantes
qui tourne tangentiellement au stator. Pendant la rotation, les palettes
restent
en contact avec les parois du stator. Les parois du stator dans une zone sont
recouverte d'un bain d'huile qui assure à la fois l'étanchéité de la pompe et
la
lubrification des pièces mobiles. Les pompes à palettes ne sont donc pas des
pompes sèches, et les gaz pompés peuvent entrer en contact avec les lubri-
fiants. Ces pompes ne sont donc typiquement pas utilisées dans des applica-
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tions ayant des normes d'hygiène plus élevées. Egalement ici, la machine vo-
lumétrique 20 n'est pas forcement une pompe à palettes et elle peut aussi être
réalisée part un autre type de pompe approprié.
La sortie (l'orifice d'échappement) de la deuxième machine volumé-
trique 20 est connectée à un quatrième conduit LP4 qui sert à évacuer les gaz
pompées par la deuxième machine volumétrique 20 à la sortie de l'installation
du pompage IP. Le conduit LP4 peut aussi correspondre à un tuyau classique,
en métal ou tout autre matériau approprié. Bien évidemment, d'autres types de
conduit sont également imaginables, de même qu'une solution dans laquelle le
conduit LP4 n'est pas prévu et les gaz sortant de la machine volumétrique 20
sont directement dirigés ver la sortie de l'installation de pompage IP.
Dans l'installation de pompage IP selon la présente invention, une
valve de contrôle VC est connectée entre les conduits LP2 et LP3, donc entre
la première machine volumétrique 10 et la deuxième machine volumétrique 20.
Cette valve de contrôle VC sert essentiellement à contrôler le flux des gaz et
particulièrement à empêcher le flux des gaz pompés dans la direction en ar-
rière , c'est-à-dire vers la machine volumétrique 10. De telles valves de con-
trôle sont déjà connues dans la technique et leur principe de fonctionnement
peut notamment être basé sur un clapet anti-retour. Bien entendu, tout autre
type de valves de contrôle peut être utilisé si ces autres valves satisfont
aux
conditions précitées.
La valve de contrôle VC peut de sa part être contrôlée par un mo-
dule de contrôle MC externe. Le module de contrôle MC est un dispositif élec-
tronique et/ou mécanique qui permet de diriger le fonctionnement de la valve
de contrôle VC afin de régler le flux des gaz entre le conduit LP1 et le
conduit
LP2 et donc entre le volume enfermé VE et la sortie de l'installation de pom-
page IP. A cette fin, un cinquième conduit LP5 menant directement à la sortie
de l'installation de pompage IP est aussi connecté à la valve de contrôle VC
L'installation de pompage IP selon la présente invention, telle que
représentée à la figure 1, fonctionne de la manière suivante : Lors de la mise
en marche de la première machine volumétrique 10, les gaz sont pompés du
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volume enfermé VE. Figure 2 représente d'une manière schématique un dia-
gramme avec l'évolution de la capacité de pompage (qui est également nom-
mée débit de la pompe) dans le volume enfermé VE qui est évacué uni-
quement avec cette première machine volumétrique 10.
On peut facilement s'apercevoir que la capacité de pompage aug-
mente dans une première plage de fonctionnement pour diminuer dans une
deuxième plage de fonctionnement et finalement reste constante après avoir
atteint une pression limite. En parallèle, figure 3 représente l'évolution de
la
température dans la première machine volumétrique 10 qui correspond direc-
tement à la capacité de pompage de la première machine volumétrique telle
que représentée à la figure 2. En analysant ce diagramme, il est facile de se
rendre compte d'une augmentation franche de la température de la machine
volumétrique 10 à partir d'une pression limite. Comme déjà mentionné dans
l'introduction, une grande augmentation de la température est généralement
désavantageuse.
La figure 4 montre également un diagramme schématique avec
l'évolution de la capacité de pompage dans le volume enfermé VE, mais dans
le cas où ce volume est évacué uniquement avec la deuxième machine volu-
métrique 20. Typiquement, cette deuxième machine volumétrique 20 montre
une évolution plutôt constante. Cependant, la température dans la deuxième
machine volumétrique 20 évolue de manière similaire à celle dans la machine
volumétrique 10, donc montre une augmentation nette de la température au-
delà d'une pression limite.
Pour palier complètement à ce problème, la présente invention pro-
pose de régler la valve de contrôle VC par le biais du module de contrôle MC
afin de commuter le flux de gaz entre un premier parcours dans lequel le gaz
est pompé uniquement par la première machine volumétrique 10 et un deu-
xième parcours dans lequel le gaz est pompé par à la fois par la première ma-
chine volumétrique 10 et la deuxième machine volumétrique 20.
Dans le premier cas, le gaz évacué du volume enfermé VE passe
par le conduit LP1 et la première machine volumétrique 10, arrive à la valve
de
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contrôle VC par le conduit LP2 et est ensuite directement dirigé vers la
sortie
de l'installation du pompage IP par le biais du conduit LP5. Contrairement à
ceci, le gaz évacué du volume enfermé VE dans le deuxième cas passe
d'abord par le conduit LP1, la première machine volumétrique 10 et le deu-
xième conduit LP2 pour arriver à la valve de contrôle VC qui le dirige non pas
vers la sortie mais vers la deuxième machine volumétrique 20. Par la suite, le
gaz pompé par la deuxième machine volumétrique 20 sort de l'installation du
pompage IP par le biais du conduit LP4.
Normalement, cette commutation est contrôlée de manière tempo-
10 Par exemple, l'installation de pompage IP peut dans une première phase
d'opération fonctionner comme dans le premier cas décrit ci-dessus, donc avec
les gaz qui sont pompés par le premier parcours. Par la suite, après un
certain
intervalle de temps, l'installation de pompage IP peut fonctionner comme dans
le deuxième cas décrit ci-dessus, donc avec les gaz qui sont pompés par le
deuxième parcours.
La commutation entre le premier parcours et le deuxième parcours
peut être programmée de manière statique . Il serait p.ex. possible de pro-
grammer une commutation après un fonctionnement dans le premier mode de
fonctionnement (parcours VE -> LP1 -> 10-> LP2 -> VC -> LP5) de 20 ou 30
secondes. Dans ce cas, le module de contrôle compterait le temps écoulé de-
puis la mise en marche de l'installation de pompage et donnerait l'instruction
à
la valve de contrôle après avoir atteint le temps préprogrammé de changer le
parcours de passage des gaz.
Néanmoins, plutôt que d'utiliser une commutation statique, il serait
également possible d'utiliser un capteur de pression CP à la sortie de la pre-
mière machine volumétrique 10 et de commuter le flux de gaz après qu'une
certaine pression à la sortie de la première machine volumétrique 10 ait été
détectée. Cette pression limite pourrait être déterminée de manière pratique
pour chaque application concrète et stockée dans le module de contrôle MC
afin de pouvoir être utilisée dans le réglage de la valve de contrôle VC.
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Les figures 6 et 7 montrent d'une manière schématique l'évolution
de la capacité de pompage dans le volume enfermé VE quant il est évacué à la
fois avec la première machine volumétrique 10 et la deuxième machine volu-
métrique 20, ainsi que l'évolution de la température correspondante.
Finalement, la figure 8 illustre un deuxième mode de réalisation de
la présente invention de manière schématique. Par rapport au premier mode de
réalisation qui a été représenté à la figure 1, ce deuxième mode de
réalisation
de la présente invention comprend une troisième machine volumétrique 30 qui
est intercalée entre le volume enfermé VE et la première machine volumétrique
10. A cette fin, le conduit LP1 est divisé en deux partie, à savoir les
conduits
LP1' et LP1". Bien entendu, d'autres options pour l'interconnexion sont tout à
fait imaginables.
Cette troisième machine volumétrique 30 peut typiquement être une
pompe Roots. Sa fonction correspond à la fonction d'une pompe booster
qui est utilisée da manière classique dans les installations de pompages con-
nues de ce jour. Il serait bien entendu également possible d'utiliser un autre
type de machines volumétriques ou d'en ajouter d'avantages, sans partir de
l'esprit de la présente invention.
Les figures 9 et 10 illustrent respectivement un troisième et un qua-
trième mode de réalisation de la présente invention. Ces deux modes de réali-
sation de la présente invention diffèrent du premier et du deuxième mode de
réalisation de la présente invention en un point significatif qui sera
explicité
plus bas.
Dans le troisième mode de réalisation de la présente invention, re-
présenté à la figure 9, l'installation de pompage IP comprend aussi une pre-
mière machine volumétrique 10 et une deuxième machine volumétrique 20 qui
sont utilisées pour évacuer le volume enfermé VE (notamment une salle blan-
che, une enceinte de production ou tout autre volume dans lequel la pression
doit être contrôlée d'une manière précise). Comme déjà mentionné par rapport
au premier mode de réalisation de la présente invention (représenté à la
figure
1), la première machine volumétrique 10 peut être une pompe sèche, p.ex. une
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pompe à vis, mais également tout autre machine volumétrique appropriée. En
ce qui concerne la deuxième machine volumétrique 20, elle peut notamment
être une pompe à palettes, mais il est bien entendu possible de réaliser cette
deuxième machine volumétrique 20 par le biais d'une autre machine volumé-
trique approprié.
Un conduit ou une ligne de pression LP1, p.ex. un tuyau classique,
connecte cette première machine volumétrique 10 au volume enfermé VE. La
sortie de la première machine volumétrique 10 (alors normalement un orifice
d'échappement de la pompe) est de son côté connectée à un autre conduit LP2
qui peut également être un tuyau classique, mais aussi un autre conduit ap-
proprié. Ce deuxième conduit LP2 prend les gaz à la sortie de la machine vo-
lumétrique 10 et les canalise via une valve de contrôle VC vers la deuxième
machine volumétrique 20. A cette fin, un troisième conduit LP3 est aussi prévu
pour connecter la valve de contrôle VC à la deuxième machine volumétrique
20.
Tout comme dans les installations de pompage selon le premier ou
selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention, la sortie de
la
deuxième machine volumétrique 20 est connectée à un quatrième conduit LP4
qui sert à évacuer les gaz pompées par la deuxième machine volumétrique 20
à la sortie de l'installation du pompage. De nouveau, ce conduit LP4 peut
aussi
correspondre à un tuyau classique, en métal ou tout autre matériau approprié.
Bien évidemment, d'autres types de conduit sont également imaginables, de
même qu'une solution dans laquelle le conduit LP4 n'est pas prévu et les gaz
sortant de la machine volumétrique 20 sont directement dirigés ver la sortie
de
l'installation de pompage IP.
Comme déjà mentionné, la valve de contrôle VC est connectée entre
la première machine volumétrique 10 et la deuxième machine volumétrique 20.
La fonction de cette valve de contrôle VC est, aussi dans ce troisième mode de
réalisation de la présente invention, en premier lieu de contrôler le flux des
gaz
et particulièrement d'empêcher le flux des gaz pompés dans la direction en
arrière , donc vers la machine volumétrique 10. Pour contrôler cette valve de
contrôle VC, l'installation de pompage IP selon ce troisième mode de réalisa-
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tion de la présente invention comprend également un module de contrôle MC.
C'est ce module de contrôle MC qui dirige le fonctionnement de la valve de
contrôle VC pour qu'elle puisse régler le flux des gaz entre le conduit LP1 et
le
conduit LP2 et donc entre le volume enfermé VE et la sortie de l'installation
de
pompage IP. A cette fin, un cinquième conduit LP5 menant directement à la
sortie de l'installation de pompage IP peut également être prévu à la sortie
de
la valve de contrôle VC
Il est donc manifeste que l'installation de pompage IP selon ce troi-
sième mode de réalisation de la présente invention correspond par sa structure
essentiellement à l'installation de pompage IP du premier mode de réalisation
de la présente invention, représenté à la figure 1. Cependant, le fonctionne-
ment de l'installation de pompage IP selon ce troisième mode de réalisation
diffère significativement du fonctionnement de l'installation de pompage IP se-
lon le premier mode de réalisation e la présente invention.
En effet, lors de la mise en marche de l'installation de pompage IP
selon ce troisième mode de réalisation de la présente invention, représenté à
la figure 9, la valve de contrôle VC est fermée, c'est-à-dire, elle est
arrangée
pour ne pas permettre le flux des gaz entre la première machine volumétrique
10 et la deuxième machine volumétrique 20 par le conduit LP3. En ce moment,
la machine volumétrique 10 et la machine volumétrique 20 peuvent être démar-
rées selon les procédures connues. Par conséquent, grâce au fait que la ma-
chine volumétrique 10 est reliée directement au volume enfermé VE, les gaz
enfermés dans le volume enfermés VE peuvent être évacués par le biais de la
machine volumétrique 10. Pendant ce temps, tous ces gaz pompés sortent de
l'installation de pompage IP par le biais du conduit LP5.
Le diagramme représenté à la figure 2 illustre l'évolution de la capa-
cité de pompage (ou bien du débit de la pompe) dans le volume enfermé
VE qui est évacué uniquement avec la première machine volumétrique 10, et
une représentation schématique de l'évolution de la température dans la pre-
mière machine volumétrique 10 qui correspond à la capacité de pompage de
cette première machine volumétrique 10 de la figure 2 est illustrée à la
figure 3.
Ces deux diagrammes correspondent donc également aux données qui sont
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obtenues dans le cas qui a été décrit par rapport au premier mode de réalisa-
tion de la présente invention.
Pour revenir à ces deux diagrammes, on peut s'apercevoir que la
capacité de pompage augmente dans une première plage de fonctionnement,
qu'elle diminue dans une deuxième plage de fonctionnement, et qu'elle reste
constante après avoir atteint une pression limite. En ce qui concerne la
figure 3
et l'évolution de la température dans la première machine volumétrique 10, on
peut facilement se rendre compte d'une augmentation franche de la tempéra-
ture de la machine volumétrique 10 à partir d'une pression limite. Comme déjà
mentionné dans l'introduction, une grande augmentation de la température est
généralement désavantageuse.
Pour palier à ce problème de température, le troisième mode de réa-
lisation de la présente invention, à l'instar du premier mode de réalisation
de la
présente invention, propose aussi de régler la valve de contrôle VC par le
biais
du module de contrôle MC pour commuter le flux de gaz entre un premier par-
cours dans lequel le gaz est pompé uniquement par la première machine volu-
métrique 10 et un deuxième parcours dans lequel le gaz est pompé par à la
fois par la première machine volumétrique 10 et la deuxième machine volumé-
trique 20. Néanmoins, la manière de concrétiser ce réglage dans l'installation
de pompage IP selon le troisième mode de réalisation de la présente invention
diffère de la manière utilisée dans l'installation de pompage IP selon le
premier
mode de réalisation de la présente invention.
Néanmoins, en lieu d'un capteur de pression, l'installation de pom-
page IP selon le troisième mode de réalisation de la présente invention
utilise
un capteur de température TP placé à la sortie de la première machine volumé-
trique 10. Ce capteur de température est capable à mesure la température des
gaz à la sortie de la première machine volumétrique 10 et de transmettre cette
information thermique au module de contrôle MC pour qu'il puisse contrôler la
valve de contrôle VC.
Le contrôle de la valve de contrôle VC fonctionne de la manière sui-
vante : Pendant que la température sensée à la sortie de la première machine
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volumétrique 10 reste au-dessous d'une valeur prédéterminée, la valve de con-
trôle VC reste dans la position initiale, c'est-à-dire avec le conduit LP3
fermé,
et avec le dégagement des gaz pompés depuis le volume enfermé VE par le
conduit LP5. Bien entendu, la température limite peut être choisie d'une ma-
nière dynamique , c'est-à-dire en fonction des gaz pompés, pour garantir
que la température à la sortie de la première machine volumétrique 10 ne dé-
passe la valeur critique qui résulterait en des réactions chimiques et/ou
physi-
ques des gaz pompés et des résidus à l'intérieur de la machine volumétrique
10. Cette température limite peut notamment être déterminée de manière pra-
10 tique pour chaque application concrète et stockée dans le module de
contrôle
MC afin de pouvoir être utilisée dans le réglage de la valve de contrôle VC.
Il faut remarquer à cet endroit que, pendant cette première phase du
fonctionnement de l'installation de pompage IP, la deuxième machine volumé-
trique 20 marche également, même si elle est connecté au conduit LP3 qui ne
15 contient pas de gaz à pomper (étant donné que la valve de contrôle VC ferme
ce conduit-ci). Par conséquent, cette deuxième machine volumétrique 20 tend
à se réchauffer.
Lorsqu'une température au-dessus de la température limite prédé-
terminée est détectée par le biais du capteur de température TP à la sortie de
la première machine volumétrique 10, le module de contrôle MC peut régler la
valve de contrôle VC pour qu'elle ouvre le conduit LP3 au passage des gaz
sortant de la première machine volumétrique 10 et passant par le conduit LP2.
Au même temps, le conduit LP5 est fermé. A partir de ce moment, le gaz est
pompé à la fois par la première machine volumétrique 10 et la deuxième ma-
chine volumétrique 20. Cette deuxième machine volumétrique 20 arrête donc à
pomper contre un conduit LP3 vide et sa température tend à baisser pour at-
tendre la température de travail optimale.
Bien entendu, la deuxième machine volumétrique 20 dans une telle
configuration est susceptible de surchauffage, d'autant plus qu'il est normale-
ment souhaitable d'utiliser une machine petite avec les dimensions qui
sont
réduites au maximum. Pour éviter ce problème, cette deuxième machine volu-
métrique 20 peut comprendre un mécanisme de refroidissement plus ou moins
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sophistiqué. Il est notamment possible d'utiliser un système de
refroidissement
classique à l'air, un système de refroidissement à l'eau (ou un autre
liquide
approprié), ou tout autre système connu. Aussi, ce mécanisme de refroidisse-
ment peut également être dynamique, donc être piloté par un capteur de tem-
pérature (indépendant du capteur TP) pour démarrer le refroidissement seule-
ment si la température de la deuxième machine volumétrique dépasse une va-
leur prédéterminée.
Le résultat de ce réglage en ce qui concerne l'évolution de la capa-
cité de pompage dans le volume enfermé VE peut être observé aux figures 6 et
7 (qui correspondent également au comportement de l'installation de pompage
IP selon le premier mode de réalisation de la présente invention).
Pour compléter cette description, il faut remarque qu'un quatrième
mode de réalisation de la présente invention est représenté à la figure 10.
Par
rapport au troisième mode de réalisation de la présente invention, ce
quatrième
mode de réalisation de la présente invention, à l'instar du deuxième mode de
réalisation de la présente invention (cf. figure 8), comprend aussi une
troisième
machine volumétrique 30 (typiquement une pompe Roots) qui est intercalée
entre le volume enfermé VE et la première machine volumétrique 10. La fonc-
tion de la troisième machine volumétrique 30 correspond à la fonction d'une
pompe booster qui est utilisée da manière classique dans les installations
de pompages connues de ce jour. Il serait bien entendu également possible
d'utiliser un autre type de machines volumétriques ou d'en ajouter
d'avantages,
sans partir de l'esprit de la présente invention.
Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses va-
nations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisations
aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de
manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de
remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la
présente invention. Egalement, il est tout à fait possible de combiner les élé-
ments décrits par rapport aux modes de réalisation particuliers pour créer
ainsi
des nouveaux modes de réalisation de la présente invention. Nous tenons éga-
lement à préciser que les différents modes de réalisation de la présente inven-
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tion peuvent sans doute être combinés pour créer d'autres modes de réalisa-
tion appropriés. En particulier, il est sans autre possible de réaliser une
nou-
velle installation de pompage qui comprend à la fois la caractéristique princi-
pale des deux premiers modes de réalisation (c'est-à-dire un capteur de pres-
sion) avec un capteur de température tel que proposé par les troisième et qua-
trième modes de réalisation de la présente invention.
