Quelles pompes à vide fonctionnent pour pomper des gaz secs ?
Pour les procédés secs dans lesquels un mélange de gaz non condensable (air, par exemple) doit être pompé, la pompe à utiliser est clairement caractérisée par la pression de service requise et la quantité de gaz à pomper. Le choix de la pression de service requise est abordé dans cette section. Le choix de la pompe requise est abordé à la page Choisir la taille de pompe.
Chacune des différentes pompes est associée à une plage de fonctionnement caractéristique dans laquelle elle présente un rendement particulièrement élevé. C'est pourquoi nous décrivons les pompes les mieux adaptées à une certaine utilisation dans les différentes zones de pression suivantes. Pour chaque procédé de vide sec, le réservoir doit d'abord être évacué. Il est tout à fait possible que les pompes utilisées à cette fin soient différentes de celles qui constituent le meilleur choix pour un procédé entrepris à des pressions de service définies. Dans tous les cas, le choix doit être fait en tenant compte de la zone de pression dans laquelle le procédé se déroule principalement.
Vide grossier (1013 - 1 mbar)
La zone de fonctionnement habituelle des pompes rotatives se situe sous 80 mbar. A des pressions plus élevées, ces pompes consomment beaucoup d'énergie (voir Fig. 2.11) et d'huile. Par conséquent, si les gaz doivent être pompés à plus de 80 mbar pendant de longues périodes, il convient d'utiliser, notamment pour des raisons économiques, des pompes à jet, des pompes à anneau liquide ou des pompes à palettes multiples fonctionnant à sec. Les pompes à palettes rotatives et à piston rotatif sont particulièrement bien adaptées au pompage de réservoirs de la pression atmosphérique à des pressions inférieures à 80 mbar, de sorte qu'elles peuvent fonctionner en continu à basse pression. Si de grandes quantités de gaz apparaissent à des pressions d'entrée inférieures à 40 mbar, il est recommandé de raccorder une pompe Roots en série. Ensuite, pour la vitesse de la pompe primaire requise pour le procédé concerné, il est possible d'utiliser une pompe à palettes rotatives ou à piston beaucoup plus petite.
Fig. 2.11 Puissance du moteur d'une pompe à piston rotatif (vitesse de pompage de 60 m3/h) en fonction de la pression d'admission et de la température de fonctionnement. Les courbes des pompes à lest d'air d'autres tailles sont similaires.
1 Courbe de température de fonctionnement 1 - 32 °C (89 °F)
2 Courbe de température de fonctionnement 2 - 40 °C (104 °F)
3 Courbe de température de fonctionnement 3 - 60 °C (140 °F)
4 Courbe de température de fonctionnement 4 - 90 °C (194 °F)
5 Courbe théorique de la compression adiabatique
6 Courbe théorique de la compression isotherme
Vide moyen (1 - 10-3 mbar)
S'il s'agit simplement d'évacuer un réservoir à vide dans la zone de vide moyen, par exemple jusqu'à la pression de refoulement requise pour les pompes à diffusion ou les pompes ioniques à pulvérisation, les pompes rotatives mono-étagées ou bi-étagées conviennent respectivement à des pressions allant jusqu'à 10-1 et 10-3 mbar. Il est beaucoup plus difficile de choisir le type de pompe approprié lorsqu'il s'agit de procédés de vide moyen dans lesquels des gaz ou des vapeurs se dégagent en permanence et doivent être évacués par pompage. Un conseil important peut être donné à ce stade. A proximité de la pression limite pouvant être atteinte, la vitesse de pompage de toutes les pompes rotatives chute rapidement. Par conséquent, la limite inférieure de la zone de pression de service normale de ces pompes doit être celle à laquelle la vitesse de pompage représente encore environ 50 % de la vitesse de pompage nominale.
Entre 1et 10-2 mbar, lors de l'apparition d'importantes quantités de gaz, les pompes Roots combinées à des pompes primaires rotatives offrent des propriétés de pompage optimales. Pour cette plage de pression, une pompe rotative mono-étagée suffit si la zone de fonctionnement principale se situe au-dessus de 10-1 mbar. Si elle se situe entre 10-1 et 10-2 mbar, une pompe primaire bi-étagée est recommandée. Sous 10-2 mbar, la vitesse de pompage des pompes Roots mono-étagées combinées à des pompes primaires rotatives bi-étagées diminue. Cependant, entre 10-2et 10-4 mbar, les pompes Roots bi-étagées (ou deux pompes Roots mono-étagées en série) combinées à des pompes primaires rotatives bi-étagées présentent toujours une vitesse de pompage très élevée. A l'inverse, cette zone de pression correspond à la zone de fonctionnement habituelle des pompes à éjecteur de vapeur. Pour fonctionner dans cette zone de pression, il s'agit des pompes les plus économiques à l'achat. En tant que pompes primaire, les pompes volumétriques rotatives mono-étagées sont bien adaptées. Lorsque l'on recherche des besoins d'entretien minimes et un fonctionnement sans vanne (c'est-à-dire que de petits réservoirs doivent être pompés à environ 10-4 mbar pendant des cycles de fonctionnement courts ou que de grands réservoirs doivent être maintenus à cette pression sans surveillance pendant des semaines), les pompes Roots bi-étagées mentionnées précédemment combinées à des pompes primaires rotatives bi-étagées sont bien adaptées. Bien qu'une telle combinaison ne soit pas aussi économique que la pompe à éjecteur de vapeur correspondante, elle peut fonctionner pendant beaucoup plus longtemps sans entretien.
Vide poussé (10-3 à 10-7 mbar)
Les pompes à diffusion, les pompes ioniques à pulvérisation et les pompes turbomoléculaires fonctionnent généralement dans une zone de pression inférieure à 10-3 mbar. Si la zone de fonctionnement varie au cours d'un procédé, différents systèmes de pompage doivent être installés sur le réservoir. Il existe également des pompes à diffusion spéciales qui combinent les propriétés typiques d'une pompe à diffusion (faible pression limite, vitesse de pompage élevée dans la zone de vide poussé) avec les propriétés exceptionnelles d'une pompe à éjecteur de vapeur (débit élevé dans la zone de vide moyen, pression de refoulement critique élevée). Si la zone de fonctionnement se situe entre 10-2 et 10-6 mbar, ces pompes à diffusion sont, en général, particulièrement recommandées.
Vide très poussé (< 10-7 mbar)
Pour la production de pressions dans la zone de vide très poussé, les pompes ioniques à pulvérisation et les pompes de sublimation, ainsi que les pompes turbomoléculaires et les pompes cryogéniques, sont utilisées en combinaison avec des pompes primaires appropriées. La pompe la mieux adaptée à un procédé de vide très poussé spécifique dépend de diverses conditions (pour plus de détails, consultez la page dédiée au vide sans huile).
Principes fondamentaux de la technologie du vide
Téléchargez notre e-book « Principes fondamentaux de la technologie du vide » pour découvrir les principes et procédés essentiels des pompes à vide.
Références
- Symboles du vide
- Glossaire des unités
- Références et sources
Symboles du vide
Symboles du vide
Glossaire des symboles couramment utilisés dans les schémas en technologie du vide pour représenter visuellement les différents systèmes de pompage, leurs types de pompes et les pièces qui les composent
Glossaire des unités
Glossaire des unités
Aperçu des unités de mesure et des symboles utilisés en technologie du vide, ainsi que des équivalents modernes des unités historiques
Références et sources
Références et sources
Références, sources et autres ouvrages à consulter concernant les connaissances fondamentales sur la technologie du vide
Symboles du vide
Glossaire des symboles couramment utilisés dans les schémas en technologie du vide pour représenter visuellement les différents systèmes de pompage, leurs types de pompes et les pièces qui les composent
Glossaire des unités
Aperçu des unités de mesure et des symboles utilisés en technologie du vide, ainsi que des équivalents modernes des unités historiques
Références et sources
Références, sources et autres ouvrages à consulter concernant les connaissances fondamentales sur la technologie du vide
