Sélectionnez votre pays/région
Région actuelle :
France (FR)
Région actuelle :
France (FR)
How can we help you?
Le vide est utilisé dans un large éventail de processus de fabrication industriels, notamment dans les opérations de conditionnement, de mise en bouteille, de séchage, de dégazage, ainsi que les processus mettant en œuvre des machines bras-transfert pour n’en citer que quelques-uns. Une pompe à vide industrielle est utilisée pour créer, améliorer et maintenir le vide dans ces processus. Il existe de nombreux types de technologies de vide industriel disponibles et cet article explore ces technologies. Pour comprendre le type de pompe à vide le mieux adapté à votre application, il est essentiel de comprendre les caractéristiques, les avantages et le principe de fonctionnement de chaque type de technologie. Cet article passe en revue les types de pompes à vide industrielles les plus courants, leur fonctionnement et les applications qui conviennent le mieux.
Le principe de fonctionnement de base d’une pompe à vide industrielle reste le même, quel que soit le type de technologie utilisée.
Les pompes à vide éliminent les molécules d’air (et d’autres gaz) de la chambre à vide (ou du côté sortie dans le cas d’une pompe produisant un vide poussé et connectée en série). À mesure que la pression dans la chambre diminue, l’élimination des molécules supplémentaires devient de plus en plus difficile. Par conséquent, un système d’aspiration industriel (Fig. 1) doit être capable de fonctionner sur une partie d’une plage de pressions extraordinairement large, pour des pressions comprises entre 1,3 et 13,3 mbar/1 à 10-6 Torr . Dans la recherche et les applications scientifiques, cette plage s’étend jusqu’à 10-9 Torr ou moins. Pour ce faire, différents types de pompes sont utilisés dans un système d’aspiration standard, chacune couvrant une partie de la plage de pressions et fonctionnant en série à certaines périodes.
Les systèmes d’aspiration industriels peuvent être classés en fonction des groupes de plages de pressions suivants :
Les différents types de pompes utilisées pour ces plages de vide peuvent alors être classés en pompes primaires (de réserve), pompes de surpression et pompes secondaires (vide poussé) : Plages de pressions de vide poussé, très poussé et ultra-poussé.
Il existe deux catégories de base de pompes à vide : Pompes de transfert de gaz et pompes de piégeage ou de captage (Figure 1).
Les pompes de transfert assurent le transfert des molécules de gaz, soit par échange de quantité de mouvement (action cinétique), soit par déplacement positif. Le même nombre de molécules de gaz est refoulé de la pompe lorsqu’il y pénètre et la pression du gaz est légèrement supérieure à la pression atmosphérique lorsqu’il est expulsé. Le taux de compression est le rapport de la pression d’échappement (sortie) à la pression la plus basse obtenue (entrée).
Les pompes de transfert cinétique utilisent des aubes conçues pour des vitesses élevées ou de la vapeur introduite pour diriger le gaz vers la sortie, fonctionnant sur le principe du transfert de quantité de mouvement. Ces types de pompes peuvent atteindre des taux de compression élevés à basse pression, mais elles ne comportent généralement aucun volume isolé.
Les pompes qui fonctionnent en piégeant mécaniquement un volume de gaz et en déplaçant celui-ci à travers le corps de la pompe sont appelées des pompes volumétriques. Leur conception implique souvent différents étages de compression sur un unique arbre d’entraînement. Le volume de gaz isolé est comprimé pour obtenir un volume inférieur à une pression plus élevée, puis le gaz comprimé est expulsé dans un espace soumis à la pression atmosphérique ou vers la pompe suivante. Pour fournir un vide plus poussé et un débit plus élevé, deux pompes de transfert sont souvent connectées en série.
Comme indiqué précédemment, les pompes à vide volumétriques sont utilisées pour créer des vides peu poussés. Ce type de pompe à vide opère grâce à l’expansion d’une cavité et permet aux gaz de s’écouler hors de l’environnement ou de la chambre hermétique. La cavité est ensuite isolée et entraîne l’évacuation du gaz dans un espace soumis à la pression atmosphérique. Le principe de la pompe à vide volumétrique est de créer un vide en augmentant le volume d’un conteneur. Dans le cas d’une pompe à eau manuelle par exemple, un mécanisme provoque l’expansion d’une petite cavité isolée pour créer un vide profond. En raison de la pression, une petite quantité de fluide de la chambre est poussée dans la petite cavité de la pompe. La cavité de la pompe est ensuite isolée de la chambre, en communication libre avec un espace soumis à la pression atmosphérique, puis la cavité est comprimée pour atteindre un tout petit volume. Un muscle du diaphragme qui provoque l’élargissement de la cage thoracique et une augmentation du volume des poumons constitue un autre exemple permettant d’illustrer le fonctionnement des pompes à vide volumétriques. Cette détente a pour effet de créer un vide partiel et de réduire la pression interne, en permettant alors à l’air poussé par la pression atmosphérique de venir occuper cet espace libre. Les exemples de pompes à vide volumétriques sont les pompes à vide à anneau liquide et les surpresseurs à lobes qui sont largement utilisés dans divers secteurs pour créer des atmosphères sous vide dans des espaces confinés.
Les pompes qui capturent les molécules de gaz sur les surfaces internes du système d’aspiration sont appelées sans surprise des pompes de captage ou de piégeage. Ces pompes fonctionnent à des débits inférieurs à ceux des pompes à vide telles que les pompes de transfert, mais elles peuvent fournir un vide extrêmement poussé, jusqu’à 10-12 Torr. Les pompes de captage fonctionnent grâce à une condensation cryogénique, une réaction ionique ou une réaction chimique, et elles ne comportent aucune pièce mobile, en permettant ainsi de créer une atmosphère sous vide sans huile.
Les pompes de piégeage qui fonctionnent à l’aide de réactions chimiques opèrent plus efficacement, car elles sont généralement placées à l’intérieur du conteneur dans lequel le vide doit être créé. Les molécules d’air créent un film mince qui est éliminé lorsque le fonctionnement des pompes provoque une réaction chimique sur les surfaces internes de la pompe. Les pompes de piégeage sont utilisées avec les pompes à vide volumétriques et les pompes à vide de transfert pour créer un vide ultra-poussé.
Les technologies des pompes à vide sont considérées comme humides (lubrifiées) ou sèches (fonctionnement sans huile ou à sec), selon que le gaz est exposé ou non à l’huile ou à l’eau au cours du processus de compression.
Les pompes humides se lubrifient et/ou se scellent elles-mêmes à l’aide d’huile ou d’eau ; ce fluide peut en revanche contaminer le gaz pompé. Les pompes à vide sèches ne peuvent quant à elles pas compter sur la présence d’un fluide dans le gaz pompé : leur étanchéité repose sur des jeux d’assemblage précis entre les parties rotatives et statiques de la pompe, des joints en polymère (PTFE) ou un diaphragme pour séparer le mécanisme de pompage du gaz.
Cependant, les pompes à vide sèches ne sont pas complètement exemptes d’huile, car de l’huile ou de la graisse est souvent utilisée pour lubrifier les pignons et les paliers de la pompe. Ceux-ci sont séparés de l’étage de compression sous vide. Les pompes sèches réduisent le risque de contamination et de brouillard d’huile. Elles présentent également des avantages sur le plan de l’environnement en éliminant la nécessité d’éliminer les huiles comme dans le cas des pompes lubrifiées.
Les pompes centrifuges sont des systèmes à commande hydraulique caractérisés par leur capacité à transmettre de l’énergie aux fluides (en particulier aux liquides) sous l’effet d’un champ de forces centrifuges. Leur objectif principal est de transférer des fluides grâce à un accroissement de la pression. Les pompes centrifuges peuvent avoir des structures différentes, mais leur principe de fonctionnement et leurs caractéristiques sont toujours identiques sur le plan de la dynamique des fluides.
En savoir plus sur les pompes centrifuges
Les pompes à vide à anneau liquide sont similaires aux pompes à palettes, la différence étant que les aubes font partie intégrante du rotor et un anneau liquide en rotation est créé pour former le joint de la chambre de compression. De par leur conception, elles engendrent intrinsèquement de faibles frottements, le rotor étant la seule pièce mobile. Le frottement par glissement se limite aux joints de l’arbre. Les pompes à anneau liquide sont généralement alimentées par un moteur à induction.
Les systèmes à anneau liquide peuvent comporter un ou plusieurs étages.
En savoir plus sur la technologie des pompes à vide à anneau liquide
Pompe à vide à anneau liquide Nash
Les pompes à vide à griffes génèrent un vide sans contact de manière efficace et économique. Cette génération repose sur le principe de compression interne des griffes rotatives. Les pompes à vide à griffes s’appuient sur un système de compression statique. Contrairement aux lobes rotatifs, la compression intervient en interne par contraction du volume.
Une pompe à griffes se compose de deux rotors. Ces derniers tournent dans des sens opposés dans le carter du compresseur sans contact, en respectant un jeu très réduit. Ils sont synchronisés via un engrenage de précision. Lorsque la griffe passe au-dessus du raccord d’aspiration et de l’entrée du canal d’aspiration axial, le gaz est aspiré dans la chambre de compression. Le gaz est précomprimé dans la chambre de compression, puis déchargé.
Une pompe à vide à vis comprend deux rotors hélicoïdaux parallèles, l’un étant doté d’un filetage à droite et l’autre d’un filetage à gauche. Ces deux vis tournent dans le carter de compression sans frottement et avec des jeux très réduits.
Elles sont synchronisées via un engrenage de précision. Le carter de compression et les vis de forme spéciale constituent la chambre de compression. Du fait de la rotation opposée des deux vis, la chambre raccordée au port d’aspiration s’étend et le gaz est amené jusque dans la chambre de compression. Ensuite, la chambre se déplace dans une direction axiale du côté aspiration vers le côté pression (flèche).
Dans les modèles à pas variable, le gaz est comprimé à chaque changement de pas et refroidi avant le changement de pas suivant, ce qui améliore encore l’efficacité. Sur le côté pression, la chambre se déplace contre la paroi axiale du carter et le volume est réduit jusqu’à ce que la surface frontale de la vis ouvre le canal de pression. Le gaz précomprimé est alors déchargé à travers le raccord de pression. Le refroidissement est obtenu grâce à une chambre externe refroidie par eau. Pour certaines tailles de pompes, un gaz de refroidissement peut être introduit dans la pompe.
En savoir plus sur les pompes à vis
L’impeller des surpresseurs à canal latéral est monté directement sur l’arbre du moteur pour une compression sans contact. Le gaz est introduit via l’entrée. Lorsqu’il pénètre dans le canal latéral, la turbine en rotation lui donne de la vitesse dans le sens de rotation. La force centrifuge dans les pales de la turbine accélère le gaz vers l’extérieur et la pression augmente.
Chaque rotation ajoute de l’énergie cinétique, ce qui accroît la pression le long du canal latéral. Le canal latéral se rétrécit au niveau du rotor, ce qui expulse le gaz des pales de la turbine et le décharge à travers le silencieux de sortie, d’où il quitte la pompe.
Surpresseur à canal latéral Elmo Rietschle