EP1443214B1 - Stator d'une pompe turbomoléculaire - Google Patents
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- EP1443214B1 EP1443214B1 EP04290163A EP04290163A EP1443214B1 EP 1443214 B1 EP1443214 B1 EP 1443214B1 EP 04290163 A EP04290163 A EP 04290163A EP 04290163 A EP04290163 A EP 04290163A EP 1443214 B1 EP1443214 B1 EP 1443214B1
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
- F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
- F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
- F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
Definitions
- the present invention relates to turbomolecular pumps, adapted for pumping gases and creating a high vacuum in a vacuum chamber, as defined in the preamble of claim 1.
- Such a pump is known from the document DE-A-2,218,615 see the right part of the stator (3) in the single figure of the document.
- Turbomolecular pumps generally have a multi-stage, finned peripheral stator engaged between fins of a multi-stage central rotor.
- a multi-stage turbomolecular pump rotor comprises an axial series of rotor stages each consisting of a central ring of which depart, in a substantially radial direction, rotor fins regularly distributed around the periphery of the central ring.
- the assembly is rotatably mounted along an axis of rotation, and is driven by motor means.
- the multi-stage stator is composed of an axial series of annular stators each forming a stator stage, each stator stage being formed by an annular rim from which, in a substantially radial direction, inclined fins project.
- the inclined fins of a stator stage engage between the inclined fins of two successive rotor stages.
- the turbomolecular pumps comprise means for mounting and disassembling radial elements of the stator around the rotor.
- the stator is made by progressively assembling around the rotor elements or subassemblies intended to constitute the stator.
- a first known turbomolecular pump stator structure is illustrated on the figure 1 .
- a plurality of finned stator sectors are progressively adapted, on the one hand to form annular stator stages, on the other hand to form the plurality of annular stator stages. offset axially to achieve the successive stages of the stator.
- stator sector 1 If we consider a rotor oriented with its vertical axis of rotation, it is positioned a first sector of stator fins 1 between two successive rotor stages with fins, by radial displacement illustrated by the arrow 2, and is engaged a second stator sector 3 by opposite radial displacement according to the arrow 4 to engage it between the same two finned rotor stages, the two stator sectors 1 and 3 forming an annular stator stage.
- annular spacer 5 is axially engaged, by movement according to the arrow 6, the spacer 5 bearing on the periphery of the two stator sectors 1 and 3.
- the spacer 5 has the necessary dimension to separate two successive stator stages. according to the spacing of two successive successive rotor stages.
- stator sectors 7 and 8 are then similarly positioned, then an annular spacer 9, then two stator sectors 10 and 11 and an annular spacer 12, and so on as a function of the number of stages of the stator.
- the figure 2 illustrates a second known turbomolecular pump structure, comprising different means for solving the problem of nesting the stator vanes in the rotor blades.
- the rotor 13 rotatably mounted about its axis of rotation II as illustrated by the arrow 14, and having a series of rotor stages each having inclined fins.
- the stator 15 is formed of the assembly of two half-stators 15a and 15b, each half-stator 15a and 15b consisting of a half-shell half-shell 16a or 16b and from which radially inward stator fins such as that the fins 17a and 17b, arranged in a series of stators stages interlocking with the fins of the rotor stages 13a-13i.
- the presence of the two half-stators 15a and 15b monoblocs allows for insertable pumps, intended to be housed directly in a housing or a predefined system of the customer.
- each half-stator 15a or 15b monobloc is machined in a metal block to form the fins 17a or 17b. Due to the configuration and the convergent radial orientation of the fins protruding from the concave inner face of the peripheral half-shell 16a or 16b, it is not possible to machine fins 17a or 17b whose radial length exceeds a maximum length determined by the possibilities of passage of the milling tools of the fins.
- this known turbomolecular pump structure limits the maximum flow rate of the turbomolecular pump, the flow limit being determined by the radial length of the fins.
- the problem proposed by the present invention is to design a new turbomolecular pump structure which can be produced at a lower cost, avoiding the assembly of too many parts or the production of complex parts, and which makes it possible to produce pumps insertable turbomolecules whose flow rate is greater than that obtained by the structure of the figure 2 .
- Another problem is also to avoid having to make constituent parts whose dimensions are very precise, because it increases the cost of production of the turbomolecular pump.
- the finned stator sectors constitute individual elements that can easily be manufactured by machining metal parts, and the ease of machining makes it possible to produce stators whose fins have a radial dimension greater than that which can be realized in a structure of the figure 2 .
- the constituent parts of such a turbomolecular pump structure can be made with less stringent tolerances than the parts of the structure of the figure 1 because the peripheral hull sector by itself, with the retaining means, a multi-stage spacer which individually positions the stator sectors fins, so that there is not a stack of several parts put some after the others.
- the finned stator sectors comprise a single row of fins, each constituting a single-stage stator sector.
- finned stator sectors comprising two or more rows of fins, each constituting a multi-stage finned partial stator sector, insofar as the machining of the fins on allows.
- the finned stator sectors may thus comprise at least one annular row of fins integral with a rim in the shape of a crown sector.
- the rim can connect the outer ends of the fins, and it is the rim which then forms the peripheral edge of the finned stator sector and which is fixed to the concave inner face of the corresponding peripheral shell sector to form multi-stage stator sector.
- the rim connects the inner ends of the fins.
- this structure achieves a better efficiency of empty performance, and the realization is facilitated by the fact that the machining of the fins is from the outside of the rim in crown sector, on fins in divergent radial orientations. It is then the outer ends of the vanes that form the peripheral edge of the vane stator sector and which attach to the concave inner face of the corresponding peripheral shell sector to form the multistage stator sector.
- the retaining means of the stator fin sectors on the concave inner face of the peripheral shell sector may be of different kinds.
- the concave inner face of the peripheral shell sector comprises a plurality of annular grooves, and the finned stator sectors each comprise at least one peripheral edge which is radially recessed in force in one of the annular grooves of the peripheral hull area.
- stator sectors have a rim which connects the inner ends of the fins
- peripheral edge or edges of the stator fin sectors are constituted by the outer ends of the vanes of said stator sectors which radially fit into force in the corresponding annular grooves of the peripheral shell sector.
- stator sectors have a rim which connects the outer ends of the fins
- peripheral edge or edges of the finned stator sectors are constituted by the rims themselves which are embedded in the annular grooves of the Peripheral shell.
- turbomolecular pumps figures 1 and 2 have been described previously.
- the turbomolecular pump comprises a multistage rotor 18, comprising a series of stages rotors axially offset with respect to each other and identified by the reference numerals 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g, 18h , 18i and 18j.
- Each stage of the rotor 18 is formed of an inner ring such as the ring 19 from which inclined fins such as the fin 18a oriented in a substantially radial direction towards the outside.
- the rotor 18 is rotatably mounted about an axis of rotation I-I as indicated by the arrow 20.
- the stator is formed by the assembly of two subassemblies 21 and 22 each forming a multistage stator sector, which are reported radially around the rotor 18 as indicated by the respective arrows 23 and 23a.
- Each subassembly 21 or 22 is formed of the assembly of a respective circumferential hull sector 24 or 25 and an axial row of finned stator sectors 26 or 27.
- a first axial row of finned stator sectors 26 formed by the stator sectors with fins 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h, 26i and 26j aligned. parallel to the axis of rotation II.
- a second axial row of finned stator sectors formed by the finned stator sectors 27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f, 27g, 27h, 27i and 27j aligned parallel to the axis of rotation.
- the stator finned sectors are of the inner rim type, as seen better on the figure 5 .
- the finned stator sector 26a comprises an annular row of fins 126a integral with a rim 226a itself in the shape of a crown sector.
- the rim 226a connects the inner ends of the fins of the annular row of fins 126a.
- the peripheral edge 326a of the finned stator sector 26a is then formed by the outer ends of the fins of the annular row of fins 126a.
- the invention can also be applied to a second embodiment of a stator fin sector illustrated in FIG. figure 6 .
- a stator fin sector illustrated in FIG. figure 6 .
- the rim 226a connects the outer ends of the fins of the annular row of fins 126a.
- the peripheral edge 326a of the stator winged sector 26a is then constituted by the rim 226a itself.
- each peripheral shell sector 24 or 25 comprises a plurality of annular grooves.
- the annular grooves 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 24g, 24h, 24i and 24j can thus be distinguished.
- Each annular groove 24a-24j is disposed and shaped to receive the peripheral edge of one of the stator sectors 26a-26j, and thus to individually hold said stator sectors 26a-26j in position.
- peripheral hull sector 25 which receives and retains the finned stator sectors 27a-27j.
- the finned stator sectors 26a-26j and 27a-27j are first engaged by radially engaging their peripheral edge (such as the peripheral edge 326a of the stator winged sector 26a) in the corresponding annular grooves 24a-24j. respective peripheral shell sectors 24 and 25, as illustrated for example by arrows 28 and 28a.
- the two multi-stage stator sectors 21 and 22 are thus produced, which can then be assembled radially on the rotor 18 as illustrated by the arrows 23 and 23a of FIG. figure 3 .
- peripheral shell sectors such as the peripheral shell sector 25 may, if necessary, have holes such as the hole 29, to promote degassing of the space located at the periphery of the peripheral shell sectors 24 and 25.
- the stator is made by assembling two multi-stage half-stators 21 and 22 each consisting of a sector of 180 °.
- each peripheral shell area 24 or 25 is a half-cylinder
- each finned stator sector 26a-26j and 27a-27j is a half-ring.
- stator made by assembling three multi-stage stator sectors of 120 ° each, or four multistage stator sectors of 90 ° each, or still multi-stage stator sectors from different angles.
- the illustrated structure minimizes the number of parts to be assembled, which can be advantageous.
- the stator is a single-stage radial assembly of multi-stage stator sectors 21 and 22.
- each peripheral shell sector 24 or 25 covers the entire length of the stator of the turbomolecular pump.
- the stator may be a multi-stage assembly of multistage stator sectors.
- a first stator stage as illustrated on the figure 3 , to which is axially connected a second coaxial stator stage of similar structure, possibly with different fin structures and diameters.
- the stator is then an assembly of several floors of multistage stator sectors.
- the assembly After completing the assembly of the turbomolecular pump as illustrated on the figure 3 , the assembly must be inserted into a housing, to achieve a functionally complete turbomolecular pump. We can then provide a specific housing, with means for attachment to a vacuum chamber.
- an insertable turbomolecular pump that is to say adapted to be inserted into a housing or a customer system such as a vacuum enclosure.
- the pump is then installed closer to the application and optimizes pumping performance.
- the shell sectors 24 and 25 make it possible to enclose the elements of the turbomolecular pump, to constitute an assembly possibly held by temporary assembly means, which can be removed during the introduction of the pump into the system of the turbomolecular pump. customer.
- the hull sectors 24 and 25 should preferably be inserted with little clearance in the crankcase or the customer's system, to ensure a good contact between the hull sectors 24 and 25 and the crankcase or the customer's system. which favors heat exchange.
- turbomolecular pump structure allows all the possible fin geometries in terms of inclination, inside diameter, outside diameter, floor height and thickness.
- This system also makes it possible to simplify the stacking of the spacers and the stators, and to get rid of the chain of dimensions of these different elements.
- this structure improves the heat exchange between the rotor and the ambient environment, through the shell sectors, by promoting thermal contact between the stator fins and the shell sectors, and between the hull sectors and the hull sectors. the casing or peripheral envelope of the pump, and reducing the number of thermal transmission discontinuities due to the one-piece nature of multi-stage hull sectors.
- This structure makes it possible to provide an insertable version for higher volume vacuum pumps.
- the number of precise parts is reduced compared to a conventional assembly.
- the production cost of the pump is thus greatly reduced.
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Description
- La présente invention concerne les pompes turbomoléculaires, adaptées pour pomper des gaz et créer un vide poussé dans une enceinte à vide, comme défini dans le préambule de la revendication 1. Une telle pompe est connue du document
DE-A-2 218 615 voir la partie droite du stator (3) dans la seule figure du document. - Les pompes turbomoléculaires ont généralement un stator périphérique multiétagé à ailettes engagées entre des ailettes d'un rotor central multiétagé.
- Un rotor multiétagé de pompe turbomoléculaire comprend une série axiale d'étages rotors constitués chacun d'une couronne centrale de laquelle partent, en direction sensiblement radiale, des ailettes de rotor réparties régulièrement en périphérie de la couronne centrale. L'ensemble est monté rotatif selon un axe de rotation, et est entraîné par des moyens moteurs.
- Le stator multiétagé est composé d'une série axiale de stators annulaires formant chacun un étage stator, chaque étage stator étant formé d'une jante annulaire de laquelle partent, en direction sensiblement radiale, des ailettes inclinées.
- Les ailettes inclinées d'un étage stator viennent s'engager entre les ailettes inclinées de deux étages rotors successifs.
- On comprend donc que la présence des ailettes imbriquées les unes dans les autres empêche tout mouvement axial du rotor par rapport au stator, soit pour le montage de la pompe turbomoléculaire, soit pour son démontage.
- Par conséquent, les pompes turbomoléculaires comprennent des moyens permettant le montage et le démontage radial d'éléments du stator autour du rotor.
- Après avoir réalisé un rotor monobloc multiétagé, on réalise le stator en assemblant progressivement autour du rotor des éléments ou sous-ensembles destinés à constituer le stator.
- Une première structure connue de stator de pompe turbomoléculaire est illustrée sur la
figure 1 . Autour d'un rotor monobloc, non représenté sur la figure, on vient adapter progressivement une pluralité de secteurs de stator à ailettes, d'une part pour former des étages stators annulaires, d'autre part pour former la pluralité d'étages stators annulaires décalés axialement pour réaliser les étages successifs du stator. - Si l'on considère un rotor orienté avec son axe de rotation vertical, on vient positionner un premier secteur de stator à ailettes 1 entre deux étages rotors successifs à ailettes, par déplacement radial illustré par la flèche 2, et l'on engage un deuxième secteur de stator 3 par déplacement radial opposé selon la flèche 4 pour l'engager entre les mêmes deux étages rotors à ailettes, les deux secteurs de stator 1 et 3 formant un étage stator annulaire.
- Ensuite, on engage axialement une entretoise annulaire 5, par mouvement selon la flèche 6, l'entretoise 5 venant en appui sur la périphérie des deux secteurs de stator 1 et 3. L'entretoise 5 a la dimension nécessaire pour écarter deux étages stators successifs selon l'écartement de deux étages rotors successifs correspondants.
- On positionne ensuite de manière similaire les deux secteurs de stator suivants 7 et 8, puis une entretoise annulaire 9, puis deux secteurs de stator 10 et 11 et une entretoise annulaire 12, et ainsi de suite en fonction du nombre d'étages du stator.
- On comprend que le montage d'une telle structure est fastidieux, et qu'il nécessite de prévoir des composants dont les dimensions sont déterminées de façon suffisamment précise pour que le cumul des tolérances éventuelles de dimension des composants soit inférieur à la tolérance dimensionnelle axiale du rotor, afin d'éviter le contact entre les ailettes du rotor et les ailettes du stator en cours de fonctionnement de la pompe. Il en résulte un coût de réalisation relativement élevé que l'on pourrait trouver avantage à réduire.
- La
figure 2 illustre une seconde structure connue de pompe turbomoléculaire, comportant des moyens différents pour résoudre le problème de l'imbrication des ailettes du stator dans les ailettes du rotor. - Dans cette structure connue, on a illustré le rotor 13, monté rotatif autour de son axe de rotation I-I comme illustré par la flèche 14, et comportant une série d'étages rotors ayant chacun des ailettes inclinées. On distingue ainsi les étages rotors successifs repérés par les références numériques 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g, 13h et 13i. Le stator 15 est formé de l'assemblage de deux demi-stators 15a et 15b, chaque demi-stator 15a et 15b étant constitué d'une demi-coque 16a ou 16b en forme de demi-cylindre et de laquelle partent radialement vers l'intérieur des ailettes de stator telles que les ailettes 17a et 17b, agencées en une série d'étages stators s'imbriquant avec les ailettes des étages rotors 13a-13i.
- La présence des deux demi-stators 15a et 15b monoblocs permet de réaliser des pompes insérables, destinées à se loger directement dans un carter ou un système prédéfini du client.
- Dans cette structure, chaque demi-stator 15a ou 15b monobloc est usiné dans un bloc de métal pour constituer les ailettes 17a ou 17b. A cause de la configuration et de l'orientation radiale convergente des ailettes, dépassant de la face intérieure concave de la demi-coque périphérique 16a ou 16b, il n'est pas possible d'usiner des ailettes 17a ou 17b dont la longueur radiale excède une longueur maximale déterminée par les possibilités de passage des outils de fraisage des ailettes.
- Il en résulte que cette structure connue de pompe turbomoléculaire limite le débit maximal de la pompe turbomoléculaire, la limite de débit étant déterminée par la longueur radiale des ailettes.
- En outre, la réalisation des demi-stators 15a et 15b par usinage est relativement complexe et onéreuse, de sorte que l'intérêt de cette structure de pompe est limité.
- Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de pompe turbomoléculaire qui puisse être réalisée à moindre coût, évitant l'assemblage d'un trop grand nombre de pièces ou la réalisation de pièces complexes, et qui permette de réaliser des pompes turbomoléculaires insérables dont le débit est supérieur à celui obtenu par la structure de la
figure 2 . - Un autre problème est également d'éviter d'avoir à réaliser des pièces constitutives dont les dimensions sont très précises, car cela augmente le coût de production de la pompe turbomoléculaire.
- Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose une pompe turbomoléculaire ayant un stator périphérique multiétagé à ailettes engagées entre des ailettes d'un rotor central multiétagé, dans laquelle :
- le stator comporte plusieurs secteurs de stator à ailettes assemblés autour du rotor,
- les secteurs de stator à ailettes sont répartis en plusieurs rangées axiales de secteurs annulaires de stator à ailettes,
- chaque rangée axiale de secteurs de stator à ailettes est solidaire d'un secteur de coque périphérique et forme ainsi un secteur multiétagé de stator,
- les secteurs de stator à ailettes constituent chacun un élément individuel,
- les secteurs de stator à ailettes d'une même rangée axiale de secteurs de stator à ailettes sont rapportés et solidarisés à la face interne concave du secteur de coque périphérique correspondant, pour former le secteur multiétagé de stator,
- la face interne concave du secteur de coque périphérique comprend des moyens de retenue pour retenir individuellement en position les secteurs de stator à ailettes.
- Dans une telle structure, les secteurs de stator à ailettes constituent des éléments individuels qui peuvent être aisément fabriqués par usinage de pièces métalliques, et la facilité d'usinage permet de réaliser des stators dont les ailettes ont une dimension radiale supérieure à celle qui peut être réalisée dans une structure de la
figure 2 . - Simultanément, le nombre de pièces à assembler lors du montage d'une pompe turbomoléculaire est réduit par rapport à la structure connue de la
figure 1 . - Et simultanément, les pièces constitutives d'une telle structure de pompe turbomoléculaire peuvent être réalisées avec des tolérances moins strictes que les pièces de la structure de la
figure 1 , car le secteur de coque périphérique réalise par lui-même, avec les moyens de retenue, une entretoise multiétagée qui positionne individuellement les secteurs de stator à ailettes, de sorte qu'il n'y a pas un empilement de plusieurs pièces mises les unes à la suite des autres. - Selon un mode de réalisation avantageux, les secteurs de stator à ailettes comprennent une seule rangée d'ailettes, constituant chacun un secteur de stator monoétagé.
- On pourra toutefois, sans sortir du domaine de l'invention, imaginer des secteurs de stator à ailettes comprenant deux ou plusieurs rangées d'ailettes, constituant chacun un secteur de stator partiel à ailettes multiétagé, dans la mesure où l'usinage des ailettes le permet.
- Les secteurs de stator à ailettes peuvent ainsi comprendre au moins une rangée annulaire d'ailettes solidaires d'une jante en forme de secteur de couronne.
- Selon une première possibilité, la jante peut relier les extrémités extérieures des ailettes, et c'est la jante qui forme alors le bord périphérique du secteur de stator à ailettes et qui se fixe à la face interne concave du secteur de coque périphérique correspondant pour former le secteur multiétagé de stator.
- Toutefois, on pourra trouver avantage à prévoir que la jante relie les extrémités intérieures des ailettes. En effet, cette structure réalise une meilleure efficacité des performances vide, et la réalisation est facilitée par le fait que l'usinage des ailettes se fait depuis l'extérieur de la jante en secteur de couronne, sur des ailettes en orientations radiales divergentes. Ce sont alors les extrémités extérieures des ailettes qui forment le bord périphérique du secteur de stator à ailettes et qui se fixent à la face interne concave du secteur de coque périphérique correspondant pour former le secteur multiétagé de stator.
- Les moyens de retenue des secteurs de stator à ailettes sur la face interne concave du secteur de coque périphérique peuvent être de différentes sortes. Selon un mode de réalisation avantageux, la face interne concave du secteur de coque périphérique comprend une pluralité de gorges annulaires, et les secteurs de stator à ailettes comportent chacun au moins un bord périphérique qui vient s'encastrer radialement en force dans l'une des gorges annulaires du secteur de coque périphérique.
- Dans le cas où les secteurs de stator ont une jante qui relie les extrémités intérieures des ailettes, le ou les bords périphériques des secteurs de stator à ailettes sont constitués par les extrémités extérieures des ailettes desdits secteurs de stator qui viennent s'encastrer radialement en force dans les gorges annulaires correspondantes du secteur de coque périphérique.
- Dans le cas où les secteurs de stator ont une jante qui relie les extrémités extérieures des ailettes, le ou les bords périphériques des secteurs de stator à ailettes sont constitués par les jantes elles-mêmes qui viennent s'encastrer dans les gorges annulaires du secteur de coque périphérique.
- D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles:
- la
figure 1 est une vue éclatée en perspective illustrant une première structure de stator de pompe turbomoléculaire connue dans l'état de la technique ; - la
figure 2 illustre en perspective une vue éclatée d'une seconde structure de pompe turbomoléculaire connue dans l'état de la technique ; - la
figure 3 est une vue en perspective éclatée montrant la structure générale d'une pompe turbomoléculaire selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la
figure 4 est une vue en perspective illustrant le montage successif des secteurs de stator à ailettes sur les secteurs de coque périphérique correspondants selon l'invention ; et - les
figures 5 et 6 illustrent deux modes de réalisation de secteurs de stator à ailettes selon l'invention. - Les structures connues de pompes turbomoléculaires des
figures 1 et2 ont été décrites précédemment. - On se réfère maintenant aux
figures 3 et4 illustrant la structure d'une pompe turbomoléculaire selon un mode de réalisation de la présente invention. - Sur la
figure 3 , la pompe turbomoléculaire selon l'invention comprend un rotor 18 multiétagé, comportant une série d'étages rotors axialement décalés les uns par rapport aux autres et repérés par les références numériques 18a, 18b , 18c, 18d, 18e, 18f, 18g, 18h, 18i et 18j. Chaque étage du rotor 18 est formé d'une couronne intérieure telle que la couronne 19 de laquelle partent des ailettes inclinées telles que l'ailette 18a orientée en direction sensiblement radiale vers l'extérieur. - Le rotor 18 est monté rotatif autour d'un axe de rotation I-I comme indiqué par la flèche 20.
- Le stator est formé de l'assemblage de deux sous-ensembles 21 et 22 formant chacun un secteur de stator multiétagé, qui sont rapportés radialement autour du rotor 18 comme indiqué par les flèches respectives 23 et 23a.
- Chaque sous-ensemble 21 ou 22 est formé de l'assemblage d'un secteur de coque périphérique respectif 24 ou 25 et d'une rangée axiale de secteurs de stator à ailettes 26 ou 27.
- On distingue ainsi, dans le mode de réalisation représenté, une première rangée axiale de secteurs de stator à ailettes 26 formée par les secteurs de stator à ailettes 26a ,26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h, 26i et 26j alignés parallèlement à l'axe de rotation I-I. De même, on distingue une seconde rangée axiale de secteurs de stator à ailettes formée par les secteurs de stator à ailettes 27a ,27b, 27c, 27d, 27e, 27f, 27g, 27h, 27i et 27j alignés parallèlement à l'axe de rotation I-I.
- Dans le mode de réalisation de la
figure 3 , les secteurs de stator à ailettes sont du type à jante intérieure, comme on le voit mieux sur lafigure 5 . Dans ce mode de réalisation, le secteur de stator à ailettes 26a comprend une rangée annulaire d'ailettes 126a solidaires d'une jante 226a elle-même en forme de secteur de couronne. La jante 226a relie les extrémités intérieures des ailettes de la rangée annulaire d'ailettes 126a. Le bord périphérique 326a du secteur de stator à ailettes 26a est alors formé par les extrémités extérieures des ailettes de la rangée annulaire d'ailettes 126a. - L'invention peut également s'appliquer à un second mode de réalisation de secteur de stator à ailettes illustré sur la
figure 6 . Dans ce cas, on retrouve une jante 226a et une rangée annulaire d'ailettes 126a. La jante 226a relie les extrémités extérieures des ailettes de la rangée annulaire d'ailettes 126a. Le bord périphérique 326a du secteur de stator à ailettes 26a est alors constitué par la jante 226a elle-même. - Comme on le voit en relation avec le secteur de coque périphérique 24 de la
figure 3 , la face interne concave de chaque secteur de coque périphérique 24 ou 25 comprend une pluralité de gorges annulaires. On distingue ainsi les gorges annulaires 24a ,24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 24g, 24h, 24i et 24j. - Chaque gorge annulaire 24a-24j est disposée et conformée pour recevoir le bord périphérique de l'un des secteurs de stator 26a-26j, et pour tenir ainsi individuellement en position lesdits secteurs de stator 26a-26j.
- Il en est de même du secteur de coque périphérique 25 qui reçoit et retient les secteurs de stator à ailettes 27a-27j.
- Au montage, on commence par engager les secteurs de stator à ailettes 26a-26j et 27a-27j par engagement radial de leur bord périphérique (tel que le bord périphérique 326a du secteur de stator à ailettes 26a) dans les gorges annulaires correspondantes 24a-24j des secteurs de coque périphérique respectifs 24 et 25, comme illustré par exemple par les flèches 28 et 28a. On réalise ainsi les deux secteurs de stator multiétagés 21 et 22, que l'on peut ensuite assembler radialement sur le rotor 18 comme illustré par les flèches 23 et 23a de la
figure 3 . - On remarquera également que les secteurs de coque périphérique tels que le secteur de coque périphérique 25 peuvent si nécessaire comporter des trous tels que le trou 29, pour favoriser le dégazage de l'espace situé en périphérie des secteurs de coque périphériques 24 et 25.
- Dans la réalisation illustrée sur les
figures 3 et4 , le stator est réalisé par l'assemblage de deux demi-stators multiétagés 21 et 22 constitués chacun d'un secteur de 180°. Dans ce cas, chaque secteur de coque périphérique 24 ou 25 est un demi-cylindre, et chaque secteur de stator à ailettes 26a-26j et 27a-27j est un demi-anneau. - Selon l'invention, en fonction des conformations d'ailettes, on pourra trouver avantage à prévoir un stator réalisé par l'assemblage de trois secteurs multiétagés de stator de 120° chacun, ou de quatre secteurs multiétagés de stator de 90° chacun, ou encore de secteurs multiétagés de stator d'angles différents.
- Toutefois, la structure illustrée minimise le nombre de pièces à assembler, ce qui peut s'avérer avantageux.
- Egalement, dans le mode de réalisation illustré sur les
figures 3 et4 , le stator est un assemblage radial d'un seul étage de secteurs multiétagés de stator 21 et 22. Autrement dit, dans ce cas, chaque secteur de coque périphérique 24 ou 25 couvre toute la longueur du stator de la pompe turbomoléculaire. - En alternative, le stator peut être un assemblage de plusieurs étages de secteurs multiétagés de stator. On peut par exemple imaginer un premier étage de stator tel qu'illustré sur la
figure 3 , auquel on raccorde axialement un second étage coaxial de stator à structure similaire, avec éventuellement des structures d'ailettes différentes et des diamètres différents. Le stator est alors un assemblage de plusieurs étages de secteurs multiétagés de stator. - Après avoir réalisé l'assemblage de la pompe turbomoléculaire telle qu'illustrée sur la
figure 3 , l'ensemble doit être inséré dans un carter, pour réaliser une pompe turbomoléculaire fonctionnellement complète. On peut alors prévoir un carter spécifique, avec des moyens de fixation à une enceinte à vide. - Toutefois, selon l'invention, on peut réaliser une pompe turbomoléculaire insérable, c'est-à-dire adaptée pour être insérée dans un carter ou un système du client tel qu'une enceinte à vide. La pompe est alors installée au plus près de l'application et permet d'optimiser les performances de pompage. Les secteurs de coque 24 et 25 permettent d'enfermer les éléments de la pompe turbomoléculaire, pour constituer un ensemble éventuellement tenu par des moyens d'assemblage provisoire, que l'on peut ôter lors de l'introduction de la pompe dans le système du client.
- Dans tous les cas, les secteurs de coque 24 et 25 doivent de préférence s'insérer à faible jeu dans le carter ou le système du client, pour assurer entre les secteurs de coque 24 et 25 et le carter ou système du client un bon contact qui favorise les échanges thermiques.
- La structure de pompe turbomoléculaire selon l'invention autorise toutes les géométries d'ailettes possibles en termes d'inclinaison, de diamètre intérieur, de diamètre extérieur, de hauteur d'étage et d'épaisseur.
- Ce système permet de simplifier également l'empilement des entretoises et des stators, et de s'affranchir de la chaîne de cotes de ces différents éléments.
- En outre, cette structure améliore l'échange thermique entre le rotor et le milieu ambiant, par l'intermédiaire des secteurs de coque, en favorisant le contact thermique entre les ailettes du stator et les secteurs de coque, puis entre les secteurs de coque et le carter ou enveloppe périphérique de la pompe, et en réduisant le nombre des discontinuités de transmission thermique grâce au caractère monobloc des secteurs de coque multiétagés.
- Cette structure permet de proposer une version insérable pour des pompes à vide à plus grand débit.
- Le nombre de pièces précises est réduit par rapport à un assemblage classique. Le coût de production de la pompe est ainsi fortement diminué.
Claims (11)
- Pompe turbomoléculaire ayant un stator périphérique multiétagé à ailettes engagées entre des ailettes d'un rotor central multiétagé (18), dans laquelle :- le stator comporte plusieurs secteurs de stator à ailettes (26a-26j ; 27a-27j) assemblés autour du rotor (18),- les secteurs de stator à ailettes (26a-26j ; 27a-27j) sont répartis en plusieurs rangées axiales de secteurs de stator à ailettes (26, 27),- chaque rangée axiale de secteurs de stator à ailettes (26, 27) est solidaire d'un secteur de coque périphérique (24, 25) et forme ainsi un secteur multiétagé de stator,caractérisée en ce que :- les secteurs de stator à ailettes (26a-26j ; 27a-27j) constituent chacun un élément individuel,- les secteurs de stator à ailettes d'une même rangée axiale de secteurs de stator à ailettes (26, 27) sont rapportés et solidarisés à la face interne concave du secteur de coque périphérique correspondant (24, 25), pour former le secteur multiétagé de stator,- la face interne concave du secteur de coque périphérique (24, 25) comprend des moyens de retenue (24a-24j) pour retenir individuellement en position les secteurs de stator à ailettes (26a-26j).
- Pompe turbomoléculaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les secteurs de stator à ailettes (26a-26j ; 27a-27j) comprennent une seule rangée d'ailettes, constituant chacun un secteur de stator monoétagé.
- Pompe turbomoléculaire selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les secteurs de stator à ailettes (26a-26j ; 27a-27j) comprennent au moins une rangée annulaire d'ailettes (126a) solidaires d'une jante (226a).
- Pompe turbomoléculaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que la jante (226a) relie les extrémités intérieures des ailettes de la rangée annulaire d'ailettes (126a).
- Pompe turbomoléculaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que la jante (226a) relie les extrémités extérieures des ailettes de la rangée annulaire d'ailettes (126a).
- Pompe turbomoléculaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que :- la face interne concave du secteur de coque périphérique (24, 25) comprend une pluralité de gorges annulaires (24a-24j),- les secteurs de stator à ailettes (26a-26j) comportent chacun au moins un bord périphérique (326a) qui vient s'encastrer radialement en force dans l'une des gorges annulaires (24a-24j) du secteur de coque périphérique (24).
- Pompe turbomoléculaire selon la revendication 6, caractérisée en ce que les bords périphériques (326a) des secteurs de stator à ailettes (26a-26j) sont constitués par les extrémités extérieures des ailettes desdits secteurs de stator (26a-26j).
- Pompe turbomoléculaire selon la revendication 6, caractérisée en ce que les bords périphériques (326a) des secteurs de stator à ailettes (26a-26j) sont constitués par des jantes (226a) qui relient les extrémités extérieures des ailettes desdits secteurs de stator à ailettes (26a-26j).
- Pompe turbomoléculaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le stator est un assemblage radial d'un seul étage de secteurs multiétagés de stator (21, 22).
- Pompe turbomoléculaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le stator est un assemblage de plusieurs étages de secteurs multiétagés de stator.
- Pompe turbomoléculaire selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que les secteurs multiétagés de stator (21, 22) sont des secteurs de 180°.
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