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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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Aspects énergétiques de la mise en vide
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4. Mesures des caractéristiques d’une pompe à vide
4.1 Mesure du débit-volume
La mesure des caractéristiques des différentes pompes à vide a fait l’objet d’une codification précise de l’association Pneurop, association des constructeurs de compresseurs, pompes à vide et outils à air comprimé formée par douze pays européens. Ces normes ont été reprises par l’Association Française de Normalisation (AFNOR) et sont à l’heure actuelle en cours de révision par l’International Organization for Standardization (ISO) (cf. [3] et [Doc. BM 4 270]).
Le principe de la mesure des débits-volumes est à peu près toujours le même quel que soit le type de pompe.
La pompe dont on veut mesurer le débit est coiffée d’un dôme de forme et de dimensions normalisées (figure 18) qui dépendra du débit-volume à mesurer.
On introduit un flux gazeux à pression atmosphérique au moyen d’un robinet à fuite réglable. Il est mesuré par un débitmètre qui mesure un débit qG ; il se détend dans le dôme et on mesure la pression p en un point parfaitement défini par un manomètre. On écrit alors que le débit-volume recherché de la pompe à la pression p est égal à :
On réduit ensuite le débit par l’intermédiaire du robinet à fuite et l’on mesure la nouvelle pression.
On comprendra tout de suite, en considérant la formule précédente, que l’incertitude de la mesure sur le débit-volume S ou sur qpv est fonction de l’incertitude sur la pression p. Or on sait que l’incertitude des manomètres (surtout pour des pressions inférieures à 10−3 hPa) est importante.
On peut alors utiliser une méthode plus sophistiquée basée sur la connaissance de la conductance d’un orifice en paroi mince (figure 19). Dans ce cas nous avons :
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Mesures des caractéristiques d’une pompe 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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