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RÉSUMÉ
Un certain nombre de procédés industriels ou d’expérimentations nécessite "le vide", c’est à dire une pression très inférieure à la pression atmosphérique. Des pompes à vide et des canalisations permettent d' évacuer le gaz pompé. Cet article explique comment déterminer les points de fonctionnement d’une installation pour concevoir une installation sous vide, choisir les pompes et fixer les dimensions des éléments de canalisation.
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Yvan ABBÉ : Ingénieur applications - Pfeiffer Vacuum SAS Annecy France
INTRODUCTION
La conception correcte d’une installation sous vide nécessite la bonne connaissance du besoin à satisfaire, ainsi que des contraintes à prendre en compte. Le besoin peut être une basse pression à atteindre dans un volume en un temps maximal donné. On nomme ce type de besoin par l’expression « pompage en volume ». On peut aussi vouloir maintenir une basse pression dans une enceinte malgré la présence d’un flux donné de gaz. On parle dans ce cas de « pompage en flux ». Les valeurs de ces paramètres de pression, de volume, et de flux sont en général connues, puisqu’il s’agit des spécifications techniques d’une installation. En revanche, il est fréquent que les contraintes à prendre en compte soient mal connues, et c’est une des difficultés dans la conception d’une d’installation. Il faut alors prendre des hypothèses, dont la pertinence est une condition de la justesse de la conception. Ces contraintes peuvent être le taux de désorption des matériaux, les éventuelles conductances internes de composants dont on ne connaît pas la valeur, l’obligation d’utiliser des composants existants qui s’avèrent être sous-dimensionnés. La connaissance des méthodes de dimensionnement des installations permet, en cas de contraintes mal connues ou rédhibitoires, de formuler des recommandations, de borner les incertitudes, de préconiser des mesures, ou de conclure à une impossibilité technique. Cet article présente et met en œuvre tous les paramètres et contraintes que l’on doit prendre en compte dans un calcul d’installation réelle. Cependant, il existe des installations complexes dans leur structure et dans leur mode de fonctionnement, ou présentant des singularités. Il n’est pas toujours possible, pour ces installations, de les décomposer en sous-installations plus simples. Une approche calculatoire traditionnelle telle que décrite dans cet article n'est guère possible dans ces cas extrêmes, et la résolution doit faire appel à des moyens avancés de modélisation numérique qui sortent du cadre de cette étude.
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4. Pompage d’un flux de gaz
Une installation industrielle sous vide est susceptible d’être parcourue par de nombreux flux de gaz qu’il est souvent difficile d’estimer ou de mesurer. C’est une des raisons pour lesquelles on peut considérer que tout calcul d’installation aboutissant à un résultat juste à 30 % peut être considéré comme un très bon calcul.
4.1 Types de flux de gaz
Le flux de désorption, qui devient prépondérant lors d’un pompage en volume dans la gamme du vide poussé, n’est pas toujours le seul flux de gaz à prendre en compte.
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Ce sont les flux utilisés par le procédé de fabrication qui sont en général exprimés en SCCM (standard centimètre cube par minute). Il peut arriver que ces flux soient donnés en litres par minute, ou plus généralement en unité de volume par unité de temps. Dans ce cas, il faut considérer qu’implicitement, cet oubli signifie que l’unité de pression omise est la pression atmosphérique et la température du gaz 0 °C, car c’est sous ces conditions que sont désormais calibrés tous les débitmètres.
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Ils sont le plus souvent négligeables sauf défaut d’installation. Avant toute utilisation d’une nouvelle installation de vide, il faut en principe procéder à un contrôle d’étanchéité.
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Le dégazage permet de gagner du temps sur le temps de descente en pression en vide poussé...
Pompage d’un flux de gaz
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Crane - Flow of Fluids Through Valves, Fittings and Pipe. - Crane (1982).
-
(2) - GRINHAM and CHEW - A Review of Outgassing and Methods for its Reduction. - Appl. Sci. Converg. Technol. (2017).
-
(3) - HUCKNALL (D.J.) - Vacuum technology and applications. - Butterworth-Heinemann (1991).
-
(4) - JOUSTEN (K.) - Handbook of Vacuum Technology. - Wiley-VCH (2017).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Vactran (version pour Windows), [Logiciel] PEC Corp. Livermore, California, USA
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Salon du vide et de traitement des matériaux STVM
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DIN 28401 (2008), Symboles graphiques.
ISO 3529-1 (2019), Vocabulaire et termes généraux.
ISO 3529-2 (2019), Pompes à vide et termes associés.
ISO 21360-1 et 2 (2020), Mesure des performances des pompes à vide.
ISO 2861 (2020), Dimensions et raccords rapides à colliers.
ISO 1609 (2020), Dimensions...
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