Procédé et installation pour la réalisation d'un vide profond mettant en oeuvre une pompe à anneau liquide simple étage

Abstract

 Procédé et installation permettant l'obtention rapide d'un vide profond, comprenant deux étages de compression dont le premier est une pompe à vide à anneau liquide (1), des moyens (16; 29, 20) étant prévus pour accoupler ou dissocier instantanément le premier étage (1) et le deuxième étage (14).

Description

[0001] La présente invention a pour objet un procédé et une installation pour la réalisation rapide d'un vide profond mettant en oeuvre deux étages de compression dont le premier est constitué par une pompe à vide à anneau liquide.

[0002] On sait que les pompes à vide à anneau liquide, simple étage, permettent d'atteindre des taux de compression de 9 environ, sans baisse sensible de la capacité volumétrique. Par contre, des taux de compression plus élevés ne peuvent être obtenus qu'avec une baisse importante de la capacité volumétrique,et partant, du rendement de ces pompes à vide.

[0003] Pour remédier à ces inconvénients, il est notamment connu d'utiliser une pompe à anneau liquide, double étage, ou une pompe à anneau liquide, simple étage, associée à un éjecteur à vapeur disposé en amont de cette pompe.

[0004] Toutefois, bien que ces dispositifs et installations permettent l'obtention de taux de compression élevés, ils présentent d'autres inconvénients.

[0005] Ainsi, dans le cas de l'association pompe à vide à anneau liquide simple étage éjecteur de vapeur en amont, la montée en vide est très lente à égalité d'énergie absorbée par rapport à la montée en vide obtenue avec une pompe à vide à anneau liquide double étage. L'énergie absorbée en fonctionnement après montée en vide est également importante.

[0006] Dans le cas des pompes à vide à anneau liquide double étage, la montée en vide est plus rapide que dans le cas précédent mais les performances relatives à la rapidité de cette montée en vide restent encore insuffisantes. Cette insuffisance a pour résultat une diminution du travail effectif en particulier dans les installations sous vide nécessitant des montées en vide intermittentes nombreuses. D'autre part, les taux de compression respectifs aux 2 étages sont immuables et ne peuvent subir un changement immédiat qui permettrait une meilleure adaptation soit pendant la montée en vide, soit en marche continue. En outre, il est difficile d'obtenir des jeux axiaux cumulatifs corrects et qui de ce fait se détériorent à la longue avec pour conséquence une baisse de rendement. Enfin, le débit d'eau de réfrigération de ces pompes ne peut subir de variations séparées importantes ou rapides qui permettraient une amélioration du rendement. La présente invention a donc pour but de remédier à l'ensemble des inconvénients susmentionnés, tout en conservant les principaux avantages évoqués ci-dessus. Pour ce faire, elle propose un procédé qui se caractérise en ce qu'il consiste à réaliser d'abord un vide intermédiaire par mise en oeuvre d'un premier étage de compression constitué par une pompe à vide à anneau liquide puis, ce vide intermédiaire une fois atteint, à poursuivre la montée en vide en accouplant un deuxième étage de compression en série avec le premier étage, le vide intermédiaire correspondant de préférence au vide le meilleur pouvant être obtenu à l'aide du premier étage avec un rendement optimum.

[0007] La présente invention concerne également une installation du type de celle définie au premier paragraphe de la présente description et qui se caractérise en ce que des moyens sont prévus pour accoupler ou dissocier instantanément le premier étage et le deuxième étage.

[0008] Selon une première variante de l'invention, le deuxième étage est constitué par un éjecteur à jet de liquide dont l'arrivée en liquide moteur est reliée au conduit de refoulement d'une pompe centrifuge alimentée en ce liquide.

[0009] Pour montrer les avantages apportés par l'installation selon cette première variante de l'invention, nous allons comparer ci-après ses performances à celles d'une pompe à vide à anneau liquide double étage qui est un dispositif des plus employés pour l'obtention de taux de compression élevés.

[0010] Il convient tout d'abord de rappeler que la puissance absorbée par une pompe à vide à anneau liquide double étage est donnée par la formule :

dans laquelle :

W désigne la puissance absorbée exprimée en watts,

^p₁ désigne la pression aboslue à l'aspiration exprimée en Pascals,

v₁ désigne le volume d'aspiration exprimé en m³/s,

P₂ désigne la pression absolue de refoulement exprimée en Pascals,

désigne le taux de compression, et

a désigne un paramètre dépendant notamment du vide réalisé et des calories évacuées (0,20 en moyenne)

[0011] Il est à noter que dans une pompe à vide à anneau liquide double étage, le produit P₁ V₁ est une constante et en conséquence la puissance absorbée à chaque étage est proportionnelle au log nép des taux de compression respectifs de chaque étage.

[0012] Supposons à titre d'exemple que l'on veuille avec une pompe à vide à anneau liquide double étage, aspirer un volume d'air de 0,055 m³/s sous une pression absolue de 8,333.10³ Pa pour le refouler à la pression atmosphérique (100.10³ Pa) c'est-à-dire avec un taux de compression total de

= 12.

[0013] Supposons des taux de compressions égaux à chaque étage, c'est-à-dire

= 3,46 donnant un vide intermédiaire en sortie du premier étage de 28,867.10³ Pa.

[0014] Le calcul à l'aide de la formule ci-dessus donne une puissance effective absorbée totale de 5700 watts, soit une puissance absorbée de 2850 watts à chaque étage.

[0015] Si conformément à la première variante de la présente invention on substitue au second étage de cette pompe à anneau liquide double étage un éjecteur à jet d'eau dont le fonctionnement est assuré par de l'eau sous pression issue du refoulement d'une pompe centrifuge ayant un rendement de 0,75 environ, il en résultera que pour refouler de 28,867.10³ Pa à 100.10³ Pa, l'éjecteur à jet d'eau devra avoir un débit d'eau d'environ 0,0075 m³/s sous une pression de 275.10³ Pa.

[0016] La puissance effective absorbée par l'éjecteur sera environ de 2800 watts, c'est-à-dire sensiblement la puissance effective absorbée par le deuxième étage de la pompe à vide à anneau liquide.

[0017] Cependant et conformément à l'invention, il est possible au début de la montée en vide de l'installation, grâce aux moyens prévus à cet effet, de dissocier l'éjecteur à jet de liquide et la pompe à vide à anneau liquide, c'est-à-dire de dissocier le premier étage de compression du second étage de compression, et ainsi de ne réaliser la montée en vide qu'au premier étage de compression jusqu'à atteindre un vide pouvant être obtenu avec un rendement optimum (généralement proche de 24.10³ Pa). Dans ces conditions et à égalité de puissance absorbée, la montée en vide au premier étage de l'installation selon l'invention, est approximativement de 2) % plus rapide que la. montée en vide au premier étage d'une pompe à vide à anneau liquide à double étage. Une fois le vide d'environ 24.10³ Pa atteint, (vide que nous appellerons par la suite point d'accrochage de l'éjecteur à jet de liquide) et conformément à l'invention, on accouple l'éjecteur à jet de liquide à la pompe à vide à anneau liquide simple étage et à partir de ce moment, la rapidité de montée en vide et la puissance absorbée rejoignent les caractéristiques de la pompe à anneau liquide double étage.

[0018] Ce gain de 20 % au niveau de la rapidité de la montée en vide est d'un intérêt évident puisqu'il permet, par rapport aux dispositifs de l'art antérieur, une utilisation effective améliorée de l'installation, ceci étant d'autant plus significatif dans les installations fonctionnant en discontinu et nécessitant par conséquent de fréquentes montées en vide.

[0019] Les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément l'éjecteur à jet de liquide et la pompe à vide à anneau liquide simple étage, comprendront par exemple un dispositif de réglage du débit, tel une vanne, disposé sur l'arrivée en liquide moteur de l'éjecteur à jet de liquide ou sur le conduit de refoulement de la pompe centrifuge. Le réglage du débit à zéro, c'est-à-dire la fermeture de la vanne, correspond à la dissociation des deux étages de l'installation, alors que l'ouverture de cette vanne revient à associer ces deux étages.

[0020] A la place ou de préférence en plus de ce dispositif de réglage du débit, les moyens selon l'invention,- pour accoupler ou dissocier les deux étages de l'installation, peuvent comprendre un dispositif assurant la mise en relation, de préférence automatique, de la pompe centrifuge avec le vide créé par la pompe à vide à anneau liquide, quand ce vide atteint une valeur prédéterminée, cette valeur prédéterminée correspondant au vide optimum pouvant être créé par le premier étage seul avec un rendement optimum. Donc, tant que cette valeur n'est pas atteinte, la pompe centrifuge reste désamorcée pendant la montée en vide du premier étage, l'éjecteur à jet de liquide est donc hors fonctionnement et partant, dissocié du premier étage. Par contre, dès que le vide prédéterminé est atteint, il y a mise en relation de la pompe centrifuge avec le vide créé et donc amorçage de cette dernière et mise en fonctionnement de l'éjecteur à jet de liquide, soit association de ce dernier avec le premier étage.

[0021] En outre, le fait de dissocier les deux étages au cours de la montée en vide, notamment par les moyens qui viennent d'être décrits, permet de limiter la puissance absorbée par l'installation pendant la montée en vide.

[0022] Par ailleurs, si le vide désiré peut être obtenu avec un rendement optimum, c'est-à-dire avec un taux de compression relativement faible (inférieur à 9), par la seule mise en oeuvre du premier étage, c'est-à-dire de la pompe à anneau liquide, il est évident qu'il est inutile de faire fonctionner l'éjecteur à jet de liquide ; les moyens assurant la mise en relation automatique de la pompe centrifuge avec le vide créé par la pompe à anneau liquide seront alors réglés pour qu'ils soient inopérants à cette valeur du vide. Dans ces conditions, il n'y aura pas amorçage de cette pompe centrifuge et elle restera inopérante.

[0023] Toujours dans le cadre de la première variante de l'invention, il est particulièrement avantageux à ce que lesdits moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le second étage comprennent une vanne à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, disposée sur le conduit reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage, un premier clapet anti-retour disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont de la vanne et un deuxième clapet anti-retour disposé sur une tuyauterie partant de l'aspiration du premier étage et rejoignant l'aspiration du deuxième étage en aval de la vanne, le premier clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, le deuxième clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant de l'aspiration du premier étage vers l'aspiration du deuxième étage, ces deux clapets s'ouvrant quand la vanne se ferme et se fermant quand la vanne s'ouvre.

[0024] Cette disposition particulière permet en effet, jusqu'au point d'accrochage, non seulement de dissocier l'éjecteur à jet de liquide de la pompe à anneau liquide (résultat produit par la vanne quand elle est fermée), mais encore d'accélérer la montée en vide dans de fortes proportions (environ 30 %) avec seulement une légère surpuissance absorbée et ce, par couplage en parallèle des deux étages (résultat produit par les deux clapets anti-retour quand ils sont ouverts). Par ouverture instantanée de la vanne, les clapets anti-retour se ferment instantanément et les deux étages sont couplés en série.

[0025] Conformément à la présente invention, l'éjecteur à jet de liquide peut être du type à mono-tuyère ou du type à multi-tuyères. La ou les tuyères comportent avantageusement des moyens permettant de régler leur diamètre et dans le cas d'un éjecteur à multi-tuyères, ce dernier comporte de préférence des moyens assurant la diminution du nombre desdites tuyères.

[0026] Grâce à ces moyens, il est possible d'ajuster le vide au niveau du second étage à la valeur désirée et de régler la puissance absorbée en fonction de la capacité volumétrique de l'installation, évitant ainsi une surpuissance absorbée inutile.

[0027] Avantageusement, la pompe centrifuge est entraînée sur la même ligne d'arbre que celle de la pompe à anneau liquide.

[0028] La pompe centrifuge peut en particulier être entraînée par le même arbre que celui de la pompe à anneau liquide.

[0029] Selon l'un des nombreux modes de réalisation possibles, la pompe centrifuge est montée en bout de l'arbre de la pompe à anneau liquide, soit directement soit par l'intermédiaire d'un multiplicateur ou d'un variateur de vitesse.

[0030] Il est à noter que l'intérieur de la pompe à anneau liquide peut être en relation avec une canalisation d'alimentation en liquide de réfrigération et ce, afin d'éviter ou de réduire l'échauffement de ladite pompe à anneau liquide.

[0031] Le refoulement de la pompe à anneau liquide sera de préférence relié directement à l'aspiration de l'éjecteur à jet de liquide. Dans ce cas, l'eau de réfrigération de la pompe à anneau liquide qui est refoulée simultanément avec le gaz, est introduite dans l'éjecteur à jet de liquide permettant l'évacuation automatique des calories excédentaires. En outre, comme on le verra ci-après, cette eau refoulée pourra, dans un souci d'économie, être utilisée, après sa sortie de l'éjecteur, en tout ou partie dans la pompe centrifuge.

[0032] Par ailleurs, le conduit de refoulement de l'éjecteur à jet de liquide peut déboucher dans un séparateur liquide-gaz comportant des moyens reliés au conduit d'aspiration de la pompe centrifuge et assurant le retour de tout ou partie du liquide recueilli dans le séparateur, vers ladite pompe centrifuge.

[0033] Dans un souci d'économie de liquide, le séparateur pourra être constitué par un bac à deux compartiments, l'un alimenté en liquide de refrigération et relié à la canalisation d'alimentation en liquide de réfrigération, le débit du liquide de refrigération alimentant ledit compartiment étant supérieur à celui du liquide de réfrigération dans ladite canalisation d'alimentation, l'autre recevant d'une part, le mélange liquide-gaz issu de l'éjecteur à jet de liquide, et d'autre part, par surverse le trop-plein de l'autre compartiment.

[0034] Le niveau de liquide dans le compartiment relié à la pompe à anneau liquide sera de préférence nettement au-dessus du niveau de liquide dans le compartiment recevant le mélange liquide-gaz issu de l'éjecteur à jet de liquide. Selon un autre mode de réalisation, la canalisation d'alimentation en liquide de réfrigération peut être en relation avec une source continue de liquide de réfrigération, comme le réseau de distribution d'eau par exemple. Dans ce cas toutefois, ladite canalisation porte une vanne qui se ferme ou s'ouvre automatiquement respectivement quand la pompe à anneau liquide s'arrête ou se met en marche ; de même, le refoulement de la pompe centrifuge pourra porter, en amont du dispositif de réglage du débit, une dérivation constituée par un conduit pourvu d'un diaphragme assurant le passage d'un très faible débit de liquide dans ce conduit. Cette disposition particulière trouve tout son intérêt au cours de la montée en vide quand la pompe centrifuge est en action et que l'arrivée en liquide moteur de l'éjecteur est fermée ou que le conduit de refoulement de la pompe centrifuge est fermé ; dans ces conditions, il y a en effet échauffement du liquide de la pompe centrifuge et la dérivation selon l'invention permet l'élimination d'une fraction du liquide échauffé, ce dernier pouvant alors être remplacé par du liquide froid.

[0035] Selon une seconde variante de la présente invention, le deuxième étage de compression est constitué par une pompe à vide à anneau liquide simple étage.

[0036] Les avantages apportés par cette seconde variante par rapport aux dispositifs connus, sont sensiblement les mêmes que ceux évoqués précédemment pour la première variante.

[0037] Dans le cadre de cette seconde variante, la pompe à vide à anneau liquide constituant le premier étage et la pompe à vide à anneau liquide constituant le deuxième étage peuvent être entraînées par des moteurs différents. Dans ce cas, les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier étage et le deuxième étage, comprendront par exemple un premier clapet anti-retour disposé sur le conduit reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage et un second clapet anti-retour disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont du premier clapet anti-retour, ce dernier ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers le deuxième étage et le deuxième clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre.

[0038] La pompe à vide à anneau liquide constituant le premier étage et la pompe à vide à anneau liquide constituant le deuxième étage peuvent également être entraînées par le même moteur, auquel cas les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le deuxième étage pourront comprendre une vanne à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, disposée sur le conduit reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage et un clapet anti-retour disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont de la vanne, le clapet anti-retour ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, ce même clapet s'ouvrant quand la vanne se ferme et se fermant quand la vanne s'ouvre.

[0039] Enfin, les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le deuxième étage pourront également être constitués et ce, que les deux pompes à vide à anneau liquide soient ou non entraînées par le même moteur, par une vanne à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, disposée sur le conduit reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage, un premier clapet anti-retour disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont de la vanne et un deuxième clapet anti-retour disposé sur une tuyauterie partant de l'aspiration du premier étage et rejoignant l'aspiration du deuxième étage en aval de la vanne, le premier clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, le deuxième clapet ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant de l'aspiration du premier étage vers l'aspiration du deuxième étage, ces deux clapets s'ouvrant quand la vanne se ferme et se fermant quand la vanne s'ouvre.

[0040] Les moyens ainsi conçus sont particulièrement intéressants puisque grâce à eux, il est possible, au début de la montée en vide, de dissocier les deux pompes à anneau liquide et de les coupler instantanément en parallèle, ce qui accélère la montée en vide dans des proportions importantes.

[0041] Plusieurs modes d'exétion de la présente invention sont décrits ci-après, à titre d'exemples, en référence au dessin annexé dans lequel :

la figure 1 est la représentation schématique en coupe d'une pompe à vide à anneau liquide simple étage ;

la figure 2 est la représentation schématique d'un groupe à vide comportant une pompe à vide à anneau liquide monobloc (moteur à flasque-bride), cette dernière et la pompe centrifuge étant montées sur le même arbre moteur (première variante de l'invention) ;

la figure 3 est la représentation schématique d'un groupe à vide comportant une pompe à vide à anneau liquide (moteur séparé), cette dernière étant sur double palier à billes et la pompe centrifuge étant en bout d'arbre, laditepompeàanneauliquideet l'éjecteur pouvant instantanément être couplés en série ou en parallèle (première variante de l'invention) ; et

la figure 4 est la représentation schématique d'un groupe à vide comportant deux pompes à vide à anneau liquide monobloc indépendantes, pouvant instantanément être couplées en série ou en parallèle (deuxième variante de l'invention).

[0042] Une pompe à vide à anneau liquide, simple étage 1 comprend de manière connue en soi, un corps cylindrique 2 partiellement rempli d'eau (ou tout autre liquide peu volatil et de faible viscosité) et dans lequel tourne sans frottement une roue à aubes 3 dont le moyeu 4 est emmanché sur un arbre 5 excentré et mis en rotation par un moteur 6. Cette eau, mise en mouvement par la roue à aubes 3, est projetée contre le corps 2 et forme une sorte d'anneau 7 qui détermine un alvéole 8 avec le moyeu 4.

[0043] Les aubes en rotation se déplacent dans cet alvéole 8 en délimitant des espaces de volume variable, espaces dont le volume augmente dans la zone A (zone de droite) et diminue dans la zone B (zone de gauche).

[0044] Le gaz ou l'air à véhiculer est de ce fait aspiré par un conduit d'aspiration 9 qui débouche dans une chambre d'aspiration 10 (zone claire sur la figure 1) communiquant avec la zone A, et refoulé par un conduit de refoulement 11 qui débouche dans une chambre de refoulement 10a (zone sombre sur la figure 1) communiquant avec la zone B. A chaque rotation de la roue à aubes 3, il y a ainsi une aspiration suivie d'un refoulement, ce qui permet d'aspirer en continu sous pression réduite une certaine quantité de gaz ou d'air et de le refouler en continu à une pression supérieure.

[0045] Comme le montre la figure 2, l'arbre 5 se prolonge et traverse les chambres d'aspiration et de refoulement 10, 10a et porte à son extrémité la turbine 12 d'une pompe centrifuge 13 solidaire de la pompe à anneau liquide 1.

[0046] Le conduit de refoulement 11 de cette dernière est raccordé à l'aspiration d'un éjecteur à jet d'eau 14 muni d'un conduit 15 d'amenée en eau motrice terminé par une tuyère 15a et relié par une vanne 16 au conduit de refoulement 17 de la pompe centrifuge 13. Cette tuyère 15a débouche, de manière connue en soi, dans la partie convergente d'un convergent-divergent 15b dont la partie divergente se prolonge par un conduit de refoulement 18 aboutissant au-dessus du compartiment 19 constituant l'un des deux compartiments 19, 20 d'un bac 21. Les deux compartiments 19, 20 sont séparés par une cloison verticale 22 dont l'extrémité supérieure se trouve à hauteur de l'axe de la pompe 1. Le compartiment 20 est alimenté en eau de réfrigération par un conduit 23 pourvu d'une vanne de réglage de débit 24, le trop-plein de ce compartiment 20 s'écoulant par surverse dans le compartiment 19 où l'eau est maintenue à un niveau inférieur à celui dans le compartiment 20, par un dispositif de trop-plein 25 prévu sur la paroi latérale du bac 21.

[0047] Le compartiment 20 est pourvu à sa base d'un conduit 26 muni d'une vanne de réglage de débit 27, en relation avec le corps de la pompe à anneau liquide 1. Par ailleurs, le conduit d'aspiration 28 de la pompe centrifuge 13 plonge dans l'eau du compartiment 19.

[0048] Enfin, la pompe centrifuge 13 est reliée par un conduit 30 au conduit d'aspiration 9, une vanné 29 étant disposée sur ce conduit 30 ; la vanne 29 s'ouvre, de préférence automatiquement, quand le vide créé dans le conduit 9 atteint un certain seuil, ce seuil étant choisi pour limiter la puissance absorbée par l'installation lors de la montée en vide et correspondant au vide pouvant être obtenu avec un rendement optimum par la seule mise en oeuvre de la pompe à anneau liquide.

[0049] Au démarrage de l'installation, la pompe centrifuge 13 est généralement désamorcée ; il n'y a donc pas de liquide refoulé dans le conduit 17 et l'éjecteur à jet de liquide 14 est inopérant. Par conséquent, lorsque le moteur 6 est mis en route, la montée en vide ne se produit que dans la pompe à vide à anneau liquide 1. Si au démarrage de l'installation, la pompe centrifuge 13 est déjà amorcée, on obtiendra le même résultat en fermant totalement la vanne 16. Lorsque le vide créé à l'aspiration 9 de la pompe à anneau liquide 1 atteint le seuil prédéterminé, on ouvre la vanne 29, ce qui a' pour effet de provoquer l'amorçage de la pompe centrifuge 13 et donc d'amener en fonctionnement l'éjecteur à jet de liquide 14. Dans le cas où la pompe centrifuge 13 est déjà amorcée mais où la vanne 16 est fermée, l'éjecteur à jet de liquide 14 sera amené en fonctionnement par simple ouverture de cette vanne 16. Ensuite, la montée en vide se poursuit jusqu'à atteindre le vide finalement désiré.

[0050] En fonctionnement normal, le gaz (air), par exemple à 8,333.10³ Pa, aspiré par le conduit 9 est refoulé par le conduit 11 (par exemple à 28,867.10³ Pa) puis aspiré, en même temps que la fraction entraînée de l'eau de réfrigération de la pompe à anneau liquide, par l'éjecteur à jet d'eau 14 fonctionnant grâce à l'eau sous pression issue du conduit de refoulement 17 de la pompe centrifuge 13. Le mélange gaz (air)-eau issu de l'éjecteur 14 est ensuite refoulé par le conduit 18 jusque dans le compartiment 19 (à la pression atmosphérique) où il y a séparation de l'air (gaz) et de l'eau. Cette dernière, mélangée à l'eau de réfrigération provenant du compartiment 20 et éventuellement d'un conduit d'appoint en eau de réfrigération (non représenté), est ensuite aspirée par le conduit d'aspiration 28 de la pompe centrifuge 13.

[0051] Il est à noter par ailleurs que le débit d'eau de réfrigération circulant dans le conduit 26 est réglé par la vanne 27 de manière à économiser l'eau de réfrigération d'une part, et/ou à minimiser la puissance absorbée par la pompe à anneau liquide d'autre part.

[0052] L'ajustement du vide désiré ou la régulation de la puissance absorbée en fonction de la capacité volumétrique de l'ensemble peut être réalisée de manière très simple à l'aide de la vanne 16 manuelle ou automatique ou bien encore par variation, manuelle ou automatique, du diamètre de la tuyère 15a de l'éjecteur à jet d'eau 14.

[0053] Il est à noter que le conduit 30 possède un diamètre très faible de manière à ce que, une fois l'amorçage de la pompe centrifuge 13 réalisé, il ne s'échappe par ce conduit qu'une quantité d'eau suffisamment faible pour ne pas perturber le fonctionnement de l'installation et notamment de la pompe à anneau liquide.

[0054] Il est à remarquer enfin qu'il est possible de modifier l'installation qui vient d'être décrite, sans aucunement en affecter les performances, en supprimant le compartiment 20, en reliant le conduit 26 au réseau de distribution d'eau et en disposant une vanne sur cette conduite 26, vanne qui se ferme automatiquement quand la pompe à anneau liquide 1 s'arrête et s'ouvre, toujours au_tomatiquement,quand la pompe à anneau liquide 1 se remet en marche. En plus, ou à la place de cette vanne, on peut prévoir à la base de la pompe à anneau liquide, un conduit d'évacuation du liquide de réfrigération, conduit qui porte une vanne dont l'ouverture se fait automatiquement quand ladite pompe s'arrête et qui se ferme, toujours automatiquement, quand cette pompe se remet en marche.

[0055] L'invention de la figure 3 se distingue de celle de la figure 2(a) en ce que la pompe à vide à anneau liquide 1 est montée sur double palier à billes 31, 32 et est entraînée en rotation par un moteur 6 accouplé par un manchon d'accouplement 33 à l'une des extrémités de l'arbre 5 de la pompe à anneau liquide 1, l'autre extrémité de l'arbre 5 étant raccordée par un prolongateur 34 à un multiplicateur ou un variateur de vitesse 35 quipermet d'augmenter ou de diminuer la vitesse de rotation de la pompe centrifuge 13 par rapport à celle de la pompe à anneau liquide 1 et partant, ajuster aisément la pression de l'eau motrice de l'éjecteur 14 et par suite atteindre le meilleur rendement, ce multiplicateur ou variateur 35 étant pour sa part raccordé à l'arbre 36 de la pompe centrifuge 13, (b) en ce que le bac 21 est remplacé par un bac unique 37 raccordé par sa paroi latérale au conduit d'aspiration 28 de la pompe centrifuge 13 et pourvu d'un trop-plein 38, celui-ci étant situé à un niveau supérieur à celui où le conduit d'aspiration 28 se raccorde sur la paroi latérale du bac (37), (c) en ce que le conduit 26 au lieu d'être connecté à la base du bac 37 est relié à un réseau extérieur de distribution d'eau de réfrigération sous pression (non représenté), (d) en ce que le conduit de refoulement 17 de la pompe centrifuge 13 porte, en amont de la vanne 16, une dérivation 39 sur laquelle est disposé un diaphragme 40 permettant dans cette dérivation 39, une faible circulation d'eau qui se déverse dans le bac 37, (e) en ce que le conduit 15 d'amenée en eau motrice se termine par au moins deux tuyères 41 débouchant dans le convergent-divergent 15b, chacune de ces tuyères 41 portant une vanne de sectionnement 42, l'ouverture ou la fermeture de tout ou partie de ces vannes 42 permettant de faire varier le nombre des tuyères opérationnelles et partant, la capacité extractive de l'éjecteur 14 sans baisse de rendement, et (f) en ce qu'une vanne à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique 43, est disposée sur le conduit de refoulement 11 de la pompe 1, un clapet anti-retour 44 est disposé sur une dérivation 45 débouchant sur l'air libre et raccordée sur le conduit 11 en amont de la vanne 43 et un clapet anti-retour 46 est disposé sur une tuyauterie 47 partant du conduit d'aspiration 9 de la pompe 1 et rejoignant le conduit 11 en aval de la vanne 43, le clapet 44 étant conçu pour ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant du conduit 11 vers l'air libre, et le clapet 46 étant conçu de manière à ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant du conduit 9 vers le conduit 11.

[0056] Au début de la montée en vide, la pompe centrifuge 13 étant amorcée et donc opérationnelle, on ferme la vanne 43, ouvre la vanne 27 pour alimenter suffisamment la pompe 1 en liquide de réfrigération, ouvre la vanne 16 et au moins l'une des vannes de sectionnement 42 et met le moteur 6 en route. De par le jeu des pressions qui règnent au niveau des différents points de l'installation, les clapets 44 et 46 s'ouvrent couplant ainsi en parallèle la pompe 1 et l'éjecteur 14, ce qui permet une montée en vide plus rapide que celle obtenue dans l'installation de la figure 2. Quand le vide créé atteint le seuil prédéterminé choisi (point d'accrochage de l'éjecteur 14), on ouvre la vanne 43 (ou elle s'ouvre automatiquement si elle a été conçue pour s'ouvrir quand ce vide prédéterminé est atteint) et il en résulte la fermeture immédiate des clapets 44 et 46 et le couplage instantané en série de la pompe 1 et de l'éjecteur 14, après quoi la montée en vide se poursuit jusqu'à obtention du vide final recherché. Bien entendu, l'ouverture des vannes 16 et 42 sera réglée afin de consommer le minimum de puissance nécessaire.

[0057] L'installation de la figure 4 comprend, comme les installations précédentes, un premier étage de compression, constitué par la pompe à anneau liquide 1 actionnée par le moteur 6 et alimentée en eau de réfrigération par le conduit 26 portant la vanne 27 ; par contre, le deuxième étage de compression n'est plus constitué par un éjecteur à jet de liquide, mais par une autre pompe à vide à anneau liquide 48 actionnée par un moteur 49 et alimentée en eau de réfrigération par un conduit 50 portant une vanne de réglage de débit 51 et raccordé à un réseau extérieur de distribution d'eau de réfrigération sous pression (non représenté). Le conduit de refoulement 11 de la pompe 1 est raccordé par une vanne 52 à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, à l'aspiration 53 de la pompe 48, le refoulement 54 de cette dernière débouchant sur l'air libre. Le conduit de refoulement 11 porte, en amont de la vanne 52, une dérivation 55 débouchant sur la pression atmosphérique, de préférence par l'intermédiaire d'une garde d'eau destinée à faire joint hydraulique et constitué par un bac 56 rempli d'eau ouvert à l'air libre et dans lequel plonge l'extrémité du conduit 55. Sur cette dérivation est disposé un clapet anti-retour 57 conçu de manière à ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant du conduit 11 vers la garde d'eau.

[0058] Au début de la montée en vide, la vanne 52 est fermée, le moteur 6 est mis en marche et la vanne 27 est ouverte. Le mélange eau-air refoulé par la pompe 1 provoque l'ouverture du clapet 57. Quand le vide atteint une valeur prédéterminée (qui correspond de préférence au vide maximum pouvant être obtenu avec un rendement optimum au moyen de la pompe 1), on met en marche le moteur 49 et ouvre les vannes 51 et 52 (cette vanne 52 s'ouvre automatiquement si elle est conçue pour s'ouvrir quand ce vide prédéterminé est atteint) ; il en résulte la fermeture instantanée du clapet 57 et l'accouplement en série des pompes 1 et 48 qui travaillent alors de conserve jusqu'à atteindre le vide final désiré. Il est à noter que dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, la vanne 52 pourrait être remplacée par un clapet anti-retour conçu de manière à ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant de la pompe 1. vers la pompe 48.

[0059] Conformément à la présente invention, il est particulièrement intéressant de raccorder le conduit d'aspiration 9 de la pompe 1.à l'aspiration 53 de la pompe 48, en aval de la vanne 52, par une tuyauterie 58 sur laquelle est disposé un clapet anti-retour 59 conçu de manière à ne permettre la circulation des fluides que dans le sens allant du conduit 9 vers l'aspiration 53. Dans ce cas, l'installation fonctionne de la manière suivante. Au début de la montée en vide, on dissocie les deux pompes en fermant la vanne 52, on met en route les moteurs 6 et 49 et on ouvre les vannes 27 et 51. Il en résulte l'ouverture des clapets 57 et 59 et l'accouplement en parallèle des deux pompe, ce qui permet une montée en vide encore plus rapide que précédemment. Quand le vide atteint la valeur prédéterminée définie précédemment, la vanne 52 est ouverte ou s'ouvre automatiquement ; il en résulte la fermeture instantanée des clapets 57 et 59 et partant, l'accouplement en série des pompes 1,et 48 qui travaillent alors de conserve jusqu'à l'obtention du vide final recherché.

[0060] On sait que le rendement hydraulique d'une pompe à vide à anneau liquide est d'autant meilleur que la roue à aubes de cette pompe tourne plus lentement, surtout au-delà d'un certain volume aspiré. Ainsi, si par exemple le volume aspiré par la pompe 1 est de 300 m³/heure, et si le vide maximum est de 8,333.10³ Pa et le vide intermédiaire est de 28,867.103 Pa, alors le volume aspiré par la pompe 48 est sensiblement 3,46 fois plus faible, soit (300 87 m³/h). Dans ces conditions, la pompe 1 peut tourner à 1400 tours/mn 3,46 avec un bon rendement et la pompe 48 peut tourner à 2800 tours/mn également avec un bon rendement. La vitesse de 2800 tours/mn permet de réduire dans de très fortes proportions les dimensions et le prix de revient de la pompe à anneau liquide constituant le deuxième étage.

[0061] Donc, par rapport à une pompe à vide à anneau liquide double étage, dans laquelle les deux étages ont les mêmes dimensions, l'installation selon l'invention qui comporte un second étage pluspetit que le premier, est plus économique.

[0062] On notera enfin que les deux pompes à vide 1 et 48 peuvent être actionnées par le même moteur 6 ; dans ce cas, il suffit simplement de supprimer le moteur 49 et de relier les arbres de ces deux pompes par l'intermédiaire d'un multipli- cateurou variateur de vitesse qui permet à la pompe 48 plus petite que la pompe 1, de tourner à une vitesse supérieure à celle à laquelle tourne la pompe 1.

Revendications

1. Procédé pour l'obtention rapide d'un vide profond, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser d'abord un vide intermédiaire par mise en oeuvre d'un premier étage de compression constitué par une pompe à vide à anneau liquide, puis, ce vide intermédiaire une fois atteint, à poursuivre la montée en vide en accouplant un deuxième étage de compression en série avec le premier étage.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vide intermédiaire correspond au vide le plus profond pouvant être obtenu à l'aide du premier étage de compression avec un rendement optimum.

3. Installation permettant l'obtention rapide d'un vide profond, comprenant deux étages de compression dont le premier est une pompe à vide à anneau liquide (1), caractérisée en ce que des moyens (16 ; 29,30, figure 2) sont prévus pour accoupler ou dissocier instantanément le premier étage (1) et le deuxième étage (14, figure 2).

4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le deuxième étage est constitué par un éjecteur à jet de liquide (14) dont l'arrivée (15) en liquide moteur est reliée au conduit de refoulement (17) d'une pompe centrifuge (13) alimentée en ce liquide.

5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier étage et le deuxième étage comprennent un dispositif de réglage du débit, tel une vanne (16), prévu sur l'arrivée (15) en liquide moteur de l'éjecteur à jet de liquide (14) ou sur le conduit de refoulement (17) de la pompe centrifuge (13).

6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent un dispositif (29, 30) assurant la mise en relation, de préférence automatique, de la pompe centrifuge (13) avec le vide créé par la pompe à vide à anneau liquide (1) quand ce vide atteint une valeur prédéterminée.

7. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que lesdits moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le second étages comprennent une vanne (43) à ouverture ou fermeture instantanée, de préférence automatique, disposée sur le conduit (11) reliant le refoulement du premier étage (1) à l'aspiration du deuxième étage (14), un premier clapet anti-retour (44) disposé sur une dérivation (45) , débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite (11) en amont de la vanne (43) et un deuxième clapet anti-retour (46) disposé sur une tuyauterie (47) partant de l'aspiration (9) du premier étage (1) et rejoignant l'aspiration du deuxième étage (14) en aval de la vanne (43), le premier clapet (44) ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, le deuxième clapet (46) ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant de l'aspiration du premier étage vers l'aspiration du deuxième étage .

8. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que l'éjecteur à jet de liquide (14) est du type à mono-tuyère (15a) ou du type à multi-tuyères (41).

9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'éjecteur à jet de liquide (14) comporte des moyens de réglage du diamètre de la ou des tuyères (15a, 41).

10. Installation selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que l'éjecteur à jet de liquide (14) du type à multi-tuyères comporte des moyens (42) assurant la diminution du nombre de tuyères (41).

11. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que la pompe centrifuge (13) est entraînée sur la même ligne d'arbre que celle de la pompe à anneau liquide (1).

12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la pompe centrifuge (13) est entraînée par le même arbre (5) que celui de la pompe à anneau liquide (1).

13. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la pompe centrifuge (13) est montée en bout de l'arbre (5) de la pompe à anneau liquide (1), directement ou par l'intermédiaire d'un multiplicateur ou variateur de vitesse (35).

14. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisée en ce que l'intérieur de la pompe à anneau liquide (1) est en relation avec.une canalisation d'alimentation (26) en liquide de réfrigération.

15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que le refoulement (11) de la pompe à anneau liquide (1) est relié directement à l'aspiration de l'éjecteur à jet de liquide (14).

16. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 15, caractérisée en ce que le conduit de refoulement (18) de l'éjecteur à jet de liquide (14) débouche dans un séparateur liquide-gaz (21) comportant des moyens reliés au conduit d'aspiration (28) de la pompe centrifuge (13) assurant le retour de tout ou partie du liquide recueilli dans ce séparateur (21), vers ladite pompe centrifuge (13).

17. Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce que le séparateur liquide-gaz (21) est constitué par un bac à deux compartiments, l'un (20) alimenté en liquide de réfrigération et relié à la canalisation d'alimentation (26), le débit du liquide de réfrigération alimentant le compartiment (20) étant supérieur au débit du liquide de réfrigération dans la canalisation (26), l'autre (19) recevant d'une part, le mélange liquide-gaz issu de l'éjecteur à jet de liquide (14) et d'autre part, par surverse le trop-plein de l'autre compartiment (20).

18. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 16, caractérisée en ce que la canalisation d'alimentation (26) est en relation avec une source continue de liquide de réfrigération.

19. Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que le refoulement (17) de la pompe centrifuge (13) porte, en amont du dispositif de réglage du débit (16), une dérivation constituée par un conduit (39) pourvu d'un diaphragme (40) assurant le passage d'un très faible débit de liquide dans ce conduit.

20. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le deuxième étage de compression est constitué par une pompe à vide à anneau liquide simple étage (48).

21. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que la pompe à anneauliquide (1) constituant le premier étage et la pompe à anneau liquide^e(48) constituant le deuxième étage sont entraînées par des moteurs différents (6, 49) auquel cas les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier étage et le deuxième étage, comprennent un premier clapet anti-retour (52) disposé sur le.conduit (11) reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage et un second clapet anti-retour (57) disposé sur une dérivation (55) débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite (11) en amont du premier clapet anti-retour (52), ce dernier ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premeir étage vers le deuxième étage et le deuxième clapet (57) ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre.

22. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que la pompe à anneau liquide (1) constituant le premier étage et la pompe à anneau liquide (48) constituant le deuxième étage sont entraînées par le même moteur (6) auquel cas les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le deuxième étage, comprennent une vanne à ouverture ou fermeture instantanée (52), de préférence automatique, disposée sur le conduit (11) reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage et un clapet anti-retour (57) disposé sur une dérivation débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite en amont de la vanne, le clapet anti-retour ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre. -

23. Installation selon la revendication 20, caractérisée en ce que les moyens permettant d'accoupler ou de dissocier instantanément le premier et le deuxième étages comprennent une vanne à ouverture ou fermeture instantanée (52), de préférence automatique, disposée sur le conduit (11) reliant le refoulement du premier étage à l'aspiration du deuxième étage, un premier clapet anti-retour (57) disposé sur une dérivation (55) débouchant sur l'air libre et raccordée sur ladite conduite (11) en amont de la vanne (52) et un second clapet anti-retour (59) disposé sur une tuyauterie (58) partant de l'aspiration (9) du premier étage et rejoignant l'aspiration (53) du deuxième étage en aval de la vanne (52), le premier clapet (57) ne permettant la circulation des fluides que dans le sens allant du premier étage vers l'air libre, le deuxième clapet (59) ne permettant la circulation des fluides que dans le seps allant de l'aspiration du premier étage vers l'aspiration du deuxième étage.

Dessins