Essentiellement, une pompe à vide à palettes rotatives scellée à l'huile peut généralement atteindre un niveau de vide ultime aussi bas que 2 x 10⁻³ mbar, ce qui correspond approximativement à 1 milliTorr. Cette capacité la place fermement dans la plage de vide moyen, la rendant très efficace pour une grande variété d'applications industrielles et de laboratoire. Le niveau spécifique dépend de sa conception à un ou deux étages.
Le niveau de vide d'une pompe à palettes rotatives est le résultat direct de son mécanisme à déplacement positif scellé à l'huile. Bien que cette conception soit robuste et efficace pour créer un vide moyen, comprendre le rôle et les limites de l'huile est le facteur le plus critique pour déterminer si cette pompe convient à votre application.
Comment une pompe à palettes rotatives crée un vide
Une pompe à palettes rotatives fonctionne sur un principe mécanique simple et efficace pour déplacer les molécules de gaz hors d'un volume scellé.
Le principe mécanique de base
La pompe se compose d'un boîtier cylindrique (stator) avec un rotor monté excentriquement à l'intérieur. Ce rotor contient des fentes avec des palettes coulissantes qui sont poussées vers l'extérieur par des ressorts ou la force centrifuge.
Lorsque le rotor tourne, les palettes glissent continuellement le long de la paroi intérieure du boîtier. Cela crée des chambres en expansion et en contraction entre les palettes, le rotor et la paroi du boîtier.
Le cycle à déplacement positif
Le gaz du port d'entrée est aspiré dans une chambre à mesure que son volume augmente. Au fur et à mesure que le rotor continue de tourner, cette chambre est isolée de l'entrée.
Le gaz capturé est ensuite comprimé à mesure que le volume de la chambre diminue en raison du placement excentrique du rotor. Enfin, le gaz comprimé est expulsé par le port d'échappement.
Le rôle critique de l'huile d'étanchéité
Le "vide ultime" n'est pas seulement fonction de la mécanique ; il dépend fortement de l'huile spécialement formulée utilisée dans la pompe.
Créer le joint parfait
L'huile à basse pression de vapeur remplit les interstices microscopiques entre les pointes des palettes et la paroi du boîtier. Cela crée un joint étanche à l'air qui est essentiel pour prévenir les fuites et atteindre un vide profond.
Lubrification et refroidissement
Au-delà de l'étanchéité, l'huile remplit deux autres fonctions vitales. Elle lubrifie toutes les pièces mobiles pour prévenir l'usure et assure un fonctionnement en douceur.
Elle aide également à dissiper la chaleur générée pendant le cycle de compression des gaz, empêchant la pompe de surchauffer.
Facteurs déterminant le vide ultime
Toutes les pompes à palettes rotatives ne sont pas égales. Le niveau de vide final est principalement déterminé par la configuration de la pompe.
Pompes à un étage
Une pompe à un étage possède un seul ensemble de rotor et de palettes. Elle comprime le gaz de la pression d'entrée à la pression atmosphérique en une seule rotation, ce qui en fait un choix robuste et courant pour les applications de dégrossissage.
Pompes à deux étages
Une pompe à deux étages est essentiellement deux pompes à un étage connectées en série dans le même boîtier. L'échappement du premier étage devient l'entrée du second étage.
Cette conception permet au second étage de commencer à comprimer du gaz qui est déjà à une pression réduite. Cela améliore considérablement le niveau de vide ultime que la pompe peut atteindre, souvent d'un ordre de grandeur ou plus.
Comprendre les compromis
Bien qu'efficace, la conception scellée à l'huile présente des limitations inhérentes qu'il est essentiel de prendre en compte pour toute application sensible.
Rétrodiffusion d'huile et contamination
Le plus grand inconvénient est le potentiel de la vapeur d'huile de remonter de la pompe vers la chambre à vide. Ce phénomène, connu sous le nom de rétrodiffusion, peut contaminer des échantillons ou des processus sensibles.
Exigences d'entretien
L'huile de la pompe se dégrade avec le temps et doit être changée périodiquement. Ne pas le faire entraînera de mauvaises performances de vide et des dommages potentiels à la pompe.
Adaptation en tant que pompe de "dégrossissage"
En raison de ces limitations, les pompes à palettes rotatives sont le plus souvent utilisées comme pompes de dégrossissage ou pompes de soutien. Elles effectuent le travail initial de ramener un système de la pression atmosphérique à la plage de vide moyen.
À partir de là, un autre type de pompe à vide poussé (comme une pompe turbomoléculaire ou à diffusion), qui ne peut pas fonctionner à pression atmosphérique, prend le relais pour atteindre un vide beaucoup plus profond.
Faire le bon choix pour votre application
Le choix de la bonne technologie de vide commence par la compréhension de votre objectif ultime.
- Si votre objectif principal est un dégrossissage rentable : Une pompe à palettes rotatives à un étage est un excellent outil pour amener un système à un niveau de vide moyen ou pour soutenir une pompe à vide poussé.
- Si votre objectif principal est d'atteindre un vide moyen plus profond : Une pompe à palettes rotatives à deux étages est le choix supérieur, mais vous devez toujours tenir compte de l'huile dans votre système.
- Si votre objectif principal est un environnement propre et sans huile : Vous devez soit utiliser un piège à ligne d'aspiration pour atténuer la rétrodiffusion d'huile, soit choisir une technologie de pompe "sèche" entièrement différente, telle qu'une pompe à diaphragme ou à spirale.
Comprendre le mécanisme de cette pompe et sa dépendance fondamentale à l'huile est la clé pour la déployer avec succès dans votre travail.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Pompe à un étage | Pompe à deux étages |
|---|---|---|
| Vide ultime | ~1 x 10⁻² mbar | ~2 x 10⁻³ mbar (1 milliTorr) |
| Utilisation principale | Applications de dégrossissage | Vide moyen plus profond |
| Dépendance à l'huile | Élevée (étanchéité, lubrification) | Élevée (étanchéité, lubrification) |
| Considération clé | Rentable pour l'évacuation initiale | Meilleur vide ultime, mais potentiel de contamination par l'huile |
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