« Pompe à diffusion » : différence entre les versions
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[[Image:M6 Diffusion Pump.jpg|thumb|Pompe à diffusion M6]] |
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Une '''pompe à diffusion''', ou '''pompe à jets de vapeur''', est une [[pompe à vide]]. Il s’agit en particulier d’une [[Pompe cinétique|pompe de transfert cinétique]] à [[fluide (matière)|fluide]] moteur. |
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Une '''pompe à diffusion''' est une pompe de transfert cinétique à [[fluide (matière)|fluide]] moteur. Elle se compose d'un corps de pompe refroidi par une circulation d'eau à l'intérieur duquel sont placés des cônes formant des [[tuyère]]s à leur partie supérieure. Le fluide moteur (généralement une huile de [[silicone]]) est situé dans la partie inférieure de l'appareil. Une [[résistance chauffante]] permet de vaporiser le fluide. La vapeur monte axialement et sort dans la partie supérieure des cônes sous forme de jets supersoniques dirigés vers le bas et dans lequel diffusent les gaz de l'enceinte à vide. En arrivant au contact des parois refroidies, les jets formés des gaz pompés et de la vapeur d'huile sont fractionnés : l'huile se condense et retombe dans la chaudière, alors que les gaz se trouvent à la partie inférieure de la pompe au niveau d'un [[ajutage]] où ils sont repris par une pompe primaire ([[pompe à palettes]] qui les refoule à l'extérieur). |
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Le rôle d’une pompe à diffusion est d’évacuer les molécules de gaz d’une enceinte afin de créer le [[Vide (physique)|vide]] et diminuer la [[pression]] de cette enceinte. Pour ce faire, une certaine [[quantité de mouvement]] va être communiquée aux [[Molécule|molécules]] présentes dans l’enceinte. Cette quantité de mouvement est fourni par l’intermédiaire d’un fluide moteur. Ce fluide moteur est généralement une huile de silicone sous forme de vapeur<ref name=":0">{{Lien web |langue=fr |titre=Pompes à transfert de gaz |url=https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mecanique-th7/technologies-du-vide-42175210/pompes-a-transfert-de-gaz-bm4272/ |doi=10.51257/a-v1-bm4272 |consulté le=2024-05-14}}</ref>. |
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Une pompe à diffusion ne peut pomper que dans une enceinte ou règne une pression inférieure à une pression appelée pression d'amorçage. Elle ne peut refouler les gaz que dans une canalisation où la pression est inférieure à une pression appelée pression maximale de refoulement. C'est pour ces deux raisons que l'on associe une pompe à palettes à une pompe à diffusion. |
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Les gammes de pression mises en œuvre par les pompes à diffusion sont situées entre 10<sup>-3</sup> ([[Vide (physique)#Qualité|vide poussé]]) et 10<sup>-9</sup> ([[Vide (physique)#Qualité|ultravide]])<ref>{{Article|langue=fr|prénom1=Jean|nom1=Leclerc|titre=Production du vide|périodique=Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques|date=1999-04|doi=10.51257/a-v1-bm4270|lire en ligne=https://www.techniques-ingenieur.fr/doi/10.51257/a/v1/bm4270|consulté le=2024-05-14}}</ref>. |
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| ⚫ | Parallèlement à la diffusion de l'air de l'enceinte dans l'huile de la pompe à diffusion, il y a diffusion de la vapeur d'huile vers l'enceinte, c'est la rétrodiffusion. Cette rétrodiffusion, et la pression de vapeur d'huile qui en résulte, peuvent être limitées par la présence de baffles réfrigérés et par le choix d'une huile à faible tension de vapeur à la température du baffle. |
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== Fonctionnement == |
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[[Fichier:Schéma pompe diffusion FR.png|vignette|Schéma d'une pompe à diffusion]] |
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Le fluide moteur est envoyé dans l’enceinte à vider par le biais de [[Tuyère|tuyères]] dirigées vers le refoulement de la pompe. Les molécules de gaz présentes dans l’enceinte sont entraînées par ce fluide moteur, dont la vitesse est [[supersonique]]. Le fluide atteint ensuite les parois de la pompe, qui sont refroidies par circulation d’eau. En arrivant au contact des parois refroidies, les jets formés des gaz pompés et de la vapeur d'huile sont fractionnés : le fluide se [[Condensation|condense]] et retombe dans la chaudière, alors que les gaz se trouvent à la partie inférieure de la pompe au niveau d'un [[ajutage]] où ils sont repris par une pompe primaire ([[pompe à palettes]] qui les refoule à l'extérieur). Le fluide étant retombé au fond de la pompe, il est chauffé à environ 200°C par une [[résistance chauffante]], se [[Vaporisation|vaporise]] à nouveau et est renvoyé dans les tuyères. |
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=== Type de fluide moteur === |
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Historiquement, de la vapeur de [[Mercure (chimie)|mercure]] a été utilisée<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Nature et qualité du vide |url=https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mecanique-th7/technologies-du-vide-42175210/nature-et-qualite-du-vide-bm4040/ |doi=10.51257/a-v1-bm4040 |consulté le=2024-05-14}}</ref>, mais aujourd'hui, les fluides moteurs sont des [[Ester|esters]], des [[Huile minérale|huiles minérales]] ou plus fréquemment des [[huiles silicones]]<ref>{{Article|langue=fr|prénom1=Guy|nom1=Rommel|titre=Gaz à très basse pression - Formules et tables|périodique=Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques|date=1985-08|doi=10.51257/a-v1-b4110|lire en ligne=https://www.techniques-ingenieur.fr/doi/10.51257/a/v1/b4110|consulté le=2024-05-14}}</ref>. L’huile choisie est de [[masse moléculaire]] élevée (supérieure à 250 g/molécule)<ref name=":0" />. |
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=== Caractéristiques techniques === |
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Une pompe à diffusion fonctionne en [[régime moléculaire]]. |
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Le débit-volume de la pompe dépend des gaz à pomper hors de l’enceinte. En effet, plus un gaz est léger (faible [[masse molaire]]), plus il sera facile de lui communiquer la quantité de mouvement du fluide moteur et de l’évacuer. Ainsi, la vitesse de pompage est inversement proportionnelle à la racine carrée de la masse molaire du gaz<ref name=":0" />. |
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== Association avec une pompe primaire == |
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Les pompes à diffusion peuvent pomper jusqu’à des valeurs très poussées ([[Vide (physique)#Qualité|domaine du vide et de l’ultra-vide]]), mais ne peuvent pomper que dans une enceinte ou règne une pression inférieure à une pression appelée pression d'amorçage. Les pompes à diffusion sont donc des [[Pompe à vide#Vides primaires et secondaires.|pompes secondaires]] qui doivent être associées à une [[Pompe à vide#Vides primaires et secondaires.|pompe dite primaire]], pouvant elle refouler à [[pression atmosphérique]]. C'est pour ces deux raisons que l'on associe une [[pompe à palettes]] à une pompe à diffusion. |
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== Rétrodiffusion == |
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Dernière version du 14 mai 2024 à 13:23
Pour les articles homonymes, voir Pompe (homonymie).
Une pompe à diffusion, ou pompe à jets de vapeur, est une pompe à vide. Il s’agit en particulier d’une pompe de transfert cinétique à fluide moteur.
Le rôle d’une pompe à diffusion est d’évacuer les molécules de gaz d’une enceinte afin de créer le vide et diminuer la pression de cette enceinte. Pour ce faire, une certaine quantité de mouvement va être communiquée aux molécules présentes dans l’enceinte. Cette quantité de mouvement est fourni par l’intermédiaire d’un fluide moteur. Ce fluide moteur est généralement une huile de silicone sous forme de vapeur[1].
Les gammes de pression mises en œuvre par les pompes à diffusion sont situées entre 10-3 (vide poussé) et 10-9 (ultravide)[2].
Fonctionnement[modifier | modifier le code]
Le fluide moteur est envoyé dans l’enceinte à vider par le biais de tuyères dirigées vers le refoulement de la pompe. Les molécules de gaz présentes dans l’enceinte sont entraînées par ce fluide moteur, dont la vitesse est supersonique. Le fluide atteint ensuite les parois de la pompe, qui sont refroidies par circulation d’eau. En arrivant au contact des parois refroidies, les jets formés des gaz pompés et de la vapeur d'huile sont fractionnés : le fluide se condense et retombe dans la chaudière, alors que les gaz se trouvent à la partie inférieure de la pompe au niveau d'un ajutage où ils sont repris par une pompe primaire (pompe à palettes qui les refoule à l'extérieur). Le fluide étant retombé au fond de la pompe, il est chauffé à environ 200°C par une résistance chauffante, se vaporise à nouveau et est renvoyé dans les tuyères.
Type de fluide moteur[modifier | modifier le code]
Historiquement, de la vapeur de mercure a été utilisée[3], mais aujourd'hui, les fluides moteurs sont des esters, des huiles minérales ou plus fréquemment des huiles silicones[4]. L’huile choisie est de masse moléculaire élevée (supérieure à 250 g/molécule)[1].
Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]
Une pompe à diffusion fonctionne en régime moléculaire.
Le débit-volume de la pompe dépend des gaz à pomper hors de l’enceinte. En effet, plus un gaz est léger (faible masse molaire), plus il sera facile de lui communiquer la quantité de mouvement du fluide moteur et de l’évacuer. Ainsi, la vitesse de pompage est inversement proportionnelle à la racine carrée de la masse molaire du gaz[1].
Association avec une pompe primaire[modifier | modifier le code]
Les pompes à diffusion peuvent pomper jusqu’à des valeurs très poussées (domaine du vide et de l’ultra-vide), mais ne peuvent pomper que dans une enceinte ou règne une pression inférieure à une pression appelée pression d'amorçage. Les pompes à diffusion sont donc des pompes secondaires qui doivent être associées à une pompe dite primaire, pouvant elle refouler à pression atmosphérique. C'est pour ces deux raisons que l'on associe une pompe à palettes à une pompe à diffusion.
Rétrodiffusion[modifier | modifier le code]
Parallèlement à la diffusion de l'air de l'enceinte dans l'huile de la pompe à diffusion, il y a diffusion de la vapeur d'huile vers l'enceinte, c'est la rétrodiffusion. Cette rétrodiffusion, et la pression de vapeur d'huile qui en résulte, peuvent être limitées par la présence de baffles réfrigérés ou par un piège à diazote liquide, et par le choix d'une huile à faible tension de vapeur à la température du baffle.
Références[modifier | modifier le code]
- « Pompes à transfert de gaz » (DOI 10.51257/a-v1-bm4272, consulté le )
- Jean Leclerc, « Production du vide », Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques, (DOI 10.51257/a-v1-bm4270, lire en ligne, consulté le )
- « Nature et qualité du vide » (DOI 10.51257/a-v1-bm4040, consulté le )
- Guy Rommel, « Gaz à très basse pression - Formules et tables », Machines hydrauliques, aérodynamiques et thermiques, (DOI 10.51257/a-v1-b4110, lire en ligne, consulté le )
