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Auteur(s)
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Jean LECLERC : Ingénieur de l’École supérieure de chimie industrielle de Lyon - Docteur 3 cycle chimie minérale et structurale - Consultant
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Les techniques d’élaboration de produits et de matériaux qui font appel au « vide » sont de plus en plus nombreuses. Ces techniques (comme la distillation sous vide ou la fabrication des tubes de télévision), sorties des laboratoires depuis longtemps, utilisent les basses pressions (terme plus exact que le terme vide qui engendre toujours des difficultés de compréhension entre utilisateurs et constructeurs) car le domaine couvre treize décades de l’atmosphère (103 hPa à 10 −10 hPa). Comme dans tous les domaines industriels, la course au rendement et à l’efficacité de la production a généré des besoins en pompes à vide de plus en plus spécifiques. Les volumes à pomper, les pressions à obtenir pour le bon déroulement des procédés, les débits-volumes des pompes nécessaires à la bonne marche des installations ont amené les constructeurs à améliorer les pompes existantes et à concevoir de nouvelles pompes. Les problèmes posés par l’environnement (rejets) et la qualité des produits (pollution) ont aussi nécessité la création de nouvelles machines dans lesquelles il a fallu prendre en compte les rendements énergétiques toujours marginalisés dans les recherches de laboratoire, ainsi que les problèmes de maintenance, de sûreté et de sécurité. La très grande variété des applications parmi les nombreux utilisateurs engendre un esprit et une culture du « vide » que les fournisseurs ont quelquefois du mal à saisir. Cela fait que chaque système de pompage doit être personnalisé et les pompes à utiliser choisies avec pertinence. Les notions de vide propre et de pompage dit sec nécessitent encore beaucoup d’explication auprès des utilisateurs. Il est impossible d’énoncer ici la multitude des cas d’application et leurs solutions. De plus, les gains obtenus par les nouvelles technologies ne sont pas toujours économiquement chiffrables lors d’une étude théorique.
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Caractérisation des pompes à vide
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2. Classification des pompes à vide
Les pompes à vide ont été classées suivant leur principe physique de fonctionnement. Ce classement (norme NFX 10-501 ou DIN 28400) reste valable malgré l’apparition sur le marché de nouvelles pompes qui se classent dans les sous-rubriques.
La révision des normes est en cours (comité ISO, TC 112) (cf. [3]).
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On distingue deux grands groupes de pompes à vide (figure 4) :
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Les pompes qui, à travers un ou plusieurs étages de compression, extraient les molécules de gaz ou de vapeur des réservoirs à pomper et les refoulent à une pression supérieure. On les appelle pompes de transfert ou pompes d’extraction ;
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les pompes qui fixent les molécules de gaz ou de vapeur sur une paroi solide par la condensation ou la sorption de celles-ci ou par procédé chimique dans des conditions telles que la réémission de la surface piégeante soit extrêmement faible. Ce sont les pompes à fixation. Certaines pompes récentes peuvent utiliser les deux phénomènes (pompes turbo-cryo).
Le premier groupe, de loin le plus important, se divise en deux grands sous-groupes selon des principes physiques conduisant à des systèmes très différents :
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les pompes volumétriques qui sont des pompes dans lesquelles un volume rempli de gaz est isolé cycliquement de l’admission, ce gaz étant ensuite transféré vers un refoulement. Dans la plupart des pompes de ce type, le gaz est comprimé avant son refoulement ;
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les pompes cinétiques dans lesquelles une quantité de mouvement est communiquée aux gaz ou aux molécules de façon telle que le gaz soit transféré de l’admission vers le refoulement. On distingue les pompes cinétiques à fluide moteur et les pompes cinétiques à entraînement mécanique. Nombre de ces pompes ne peuvent fonctionner que reprises par une pompe primaire.
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Pompage par dilution
Parmi les nombreux procédés industriels utilisant les techniques du vide, certains sont très spécifiques : on cherche non pas à faire le vide mais à extraire d’un mélange gazeux (air par exemple) une espèce chimique interdisant le fonctionnement.
La pression partielle d’un gaz actif dans l’air atmosphérique (dioxygène) peut être réduite à une valeur...
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Classification des pompes à vide
ANNEXES
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Dans les Techniques de l’Ingénieur
DESTOOP (T.) - Compresseurs volumétriques. - [B 4 220]. Machines hydrauliques et thermiques (1989).
PERRILLAT-AMÉDÉ (D.) - Mesure du vide. - [R 2 050]. Mesures physiques (1996).
LEGENT (N.) - Normalisation des machines hydrauliques et thermiques. - [BM 4 225]. Machines hydrauliques et thermiques (1997).
ROMMEL (G.) - Gaz à très basse pression. Généralités. - [B 4 020]. Machines hydrauliques et thermiques (1984).
LECLERC (J.) - Nature et qualité du vide. Contamination. - [BM 4 040]. Machines hydrauliques et thermiques (1997).
Garnitures mécaniques. Technologies. - [BM 5 425]. Fonctions et composants mécaniques (2001).
TALLON (J.) - Contrôle de l’étanchéité. - [R 2 055]. Traité Mesures et Contrôle, vol. R5 (1990) (épuisé).
PAULON (J.) - Éjecteurs. - [B 4 250]. Machines hydrauliques et thermiques (1993).
AYEL (J.) - Lubrifiants. Propriétés et caractéristiques. - [B 5 340]. Fonctions et composants mécaniques (1996).
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