Pompes à vide

Une pompe à vide se caractérise par deux paramètres clés : La pression la plus basse pouvant être atteinte - également appelée vide limite - et la vitesse de pompage. En fonction de la plage de pression respective, différentes technologies de pompe sont utilisées pour générer le vide. Alors que la plage de vide grossier (~ 1000 mbar à 1 mbar) peut être couverte le plus efficacement par des pompes à membrane, les pompes à palettes sont souvent utilisées pour générer un vide fin (1 mbar à 10^-3 mbar). Des pompes à vis spécialisées peuvent être utilisées à la fois pour le vide grossier et le vide fin.

D'autres différences essentielles sont la résistance chimique aux milieux agressifs et la nécessité d'utiliser des fluides de fonctionnement tels que l'huile ou l'eau. Les pompes à fonctionnement sec, telles que les pompes à membrane ou les pompes à vis, présentent l'avantage de ne pas interrompre le processus en cas de changement de liquide de fonctionnement et de ne pas être contaminées par des vapeurs d'huile, par exemple. Ces deux types de pompes sont également disponibles dans des versions résistantes aux produits chimiques.

En raison de leur technologie, les pompes à palettes nécessitent l'utilisation d'huile comme fluide de fonctionnement. Il convient également de noter la moindre résistance aux produits chimiques, car de nombreuses pièces de la pompe sont en métal et peuvent se corroder au contact de produits chimiques. La pompe HYBRID de VACUUBRAND constitue une bonne alternative dans ce cas. La combinaison unique d'une pompe à palettes étanche à l'huile et d'une pompe à membrane « chimie » offre une meilleure protection contre la corrosion qu'une simple pompe à palettes.

Les éléments de raccordement appropriés et un raccordement aussi étanche que possible sont importants pour atteindre les spécifications indiquées de la pompe. Utilisez un tuyau à vide approprié qui offre une stabilité suffisante et ne devient pas poreux. Le tuyau doit être le plus court possible et avoir la plus grande section possible. Le choix des éléments de raccordement dépend du modèle de votre pompe et du raccord à vide de l'application. Nous vous conseillons volontiers à ce sujet.

Des caractéristiques telles que le point d'ébullition, le risque de corrosion et la quantité de solvant à évaporer jouent un rôle important dans le choix et le dimensionnement des appareils. Par exemple, le fait de devoir évaporer à une certaine température du méthanol, du diméthylsulfoxyde (DMSO) ou un mélange de plusieurs composants est décisif, car ces substances ont toutes des points d'ébullition différents. Selon le domaine d'application, les exigences en matière de production, de mesure et de régulateur du vide sont donc différentes.

En fonction de l'application et des substances utilisées, il est important d'utiliser des pompes résistantes à la corrosion. Ceci est principalement assuré par l'utilisation de plastiques résistants aux produits chimiques dans la zone mouillée (composants en contact avec les milieux du processus tels que les liquides, les gaz ou l'air). En outre, lorsqu'il est question de produits chimiques, il s'agit généralement de solvants, c'est-à-dire de substances inflammables. La plupart des pompes à membrane chimie VACUUBRAND sont donc équipées d'une homologation ATEX de la catégorie d'appareil 3 (adaptée à la zone 2) dans la zone interne en contact avec le produit, de sorte que presque tous les solvants courants peuvent être utilisés sans hésitation dans des quantités standard de laboratoire.

Le vide limite est la pression la plus basse possible, souvent exprimée en millibars (mbar). Plus la valeur est basse, plus le vide est fort, profond et efficace. Le débit maximal est indiqué en mètres cubes par heure [m³/h] ou en litres par minute [l/min] (1 m³/h ≙ 16,7 l/min). Plus la vitesse maximale de pompage est élevée, plus la pompe peut évacuer rapidement un certain volume.

Toutefois, lors du choix de la pompe à vide appropriée et de la comparaison des vitesses de pompage de deux pompes différentes, il convient de prêter attention non seulement à la vitesse de pompage maximale, mais surtout à la vitesse de pompage à la pression réelle du processus. La vitesse de pompage varie en fonction de la pression et diminue en direction du vide limite. L'importance de cette perte de performance varie d'un type de pompe à l'autre et dépend également, entre autres, de détails liés à la conception.

À la pression de service, la vitesse maximale de pompage doit être suffisante pour atteindre et maintenir la pression du processus. Les fuites dans l'ensemble du système jouent parfois un rôle important à cet égard. En particulier dans la plage de pression du procédé, la pompe à vide doit fournir une puissance suffisante pour compenser les fuites potentielles du système en plus des exigences réelles du procédé. Dans le cas contraire, le vide limite maximal réalisable peut s'écarter considérablement des spécifications techniques.

Il est donc utile pour l'utilisateur de jeter un coup d'œil à la courbe de débit maximale. Celle-ci indique le débit maximal en fonction de la pression. La forme de cette courbe permet de reconnaître facilement la puissance de la pompe dans la zone du vide souhaité.

Le vide limite et le débit maximal d'une pompe dépendent de la connexion modulaire des cylindres. Le montage en parallèle des cylindres augmente la vitesse maximale de pompage, tandis que le montage en série permet d'obtenir un meilleur vide - c'est-à-dire une pression limite plus basse. VACUUBRAND monte jusqu'à quatre étages en série dans ses pompes à membrane et atteint des vides limites entre 100 mbar (un étage) et 0.3 mbar (quatre étages). Un maximum de deux étages est utilisé dans les pompes à palettes, qui permettent d'obtenir un vide limite de l'ordre de 10^-3 mbar.

La vitesse de pompage des pompes à membrane est influencée par le montage en parallèle des cylindres ainsi que par le nombre de cylindres et le volume de la chambre de pompage. En revanche, la vitesse maximale des pompes à palettes dépend uniquement du volume de la chambre de pompage.

Tant les pompes individuelles que les solutions de réseau vide peuvent être utilisées pour l'alimentation en vide dans les laboratoires. Le choix entre une alimentation par un seul utilisateur et une solution en réseau dépend de plusieurs facteurs. Il s'agit par exemple du nombre de postes de travail, des applications utilisées ou des exigences en matière de régulateur de vide. Il est donc vivement recommandé de discuter au préalable des conditions-cadres et des différentes options avec un expert.

Dans un réseau maison, tous les postes de travail d'un bâtiment sont alimentés par une grande pompe à vide centralisée. Les réseaux internes présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients dans le travail quotidien. Il est difficile d'éviter les interférences mutuelles et la contamination par des gaz refoulés dans ces systèmes. Cela perturbe non seulement le déroulement du processus, mais peut également entraîner des risques pour la sécurité, tels que la formation de mélanges explosifs ou la libération de matériel infectieux. En outre, ces pompes sont souvent surdimensionnées car elles doivent être conçues pour fonctionner au maximum. Si l'on tient compte du fait que la pompe fonctionne 24 heures sur 24, il en résulte des coûts d'investissement et d'énergie inutilement élevés.

Les réseaux locaux, comme le système VACUU-LAN® de VACUUBRAND, constituent donc une meilleure alternative. Une pompe à vide décentralisée n'alimente qu'un certain nombre de postes de travail dans une pièce. Par rapport à une alimentation individuelle des postes de travail, où chaque poste est équipé d'une pompe à vide séparatrice, les coûts de maintenance et la consommation d'énergie peuvent être réduits en plus des coûts d'achat. Dans le même temps, les émissions sonores et l'encombrement sont moindres, car il faut beaucoup moins de pompes pour le travail quotidien.

Le régulateur de vide dans l'enceinte de réaction peut être obtenu de trois manières différentes :

• en modifiant manuellement le débit
• par la commutation électronique des vannes
• en régulant la vitesse de rotation.

Avec une simple modification manuelle du débit, le vide peut être influencé grossièrement sans nécessiter d'aides supplémentaires. Cependant, une régulation active et précise du vide ne peut se faire que par voie électronique, via la commutation des vannes, ou par la régulation de la vitesse de rotation du moteur.

Dans le cas de la commutation de vannes, également souvent appelée régulation tout ou rien, une vanne électromagnétique placée dans la conduite d'aspiration entre la pompe et l'application est ouverte et fermée. Le vide fluctue alors entre deux valeurs de tolérance librement définissables. Cela crée une hystérésis.

En revanche, les pompes à membrane dont le moteur est régulé en vitesse permettent un réglage infini de la capacité d'aspiration et peuvent atteindre une précision extrême dans la régulation du vide. Comme, dans ce cas, la pompe ne tourne que le temps nécessaire, l'utilisateur réalise d'énormes économies d'énergie (jusqu'à 90 % par rapport aux systèmes non régulés). En outre, l'usure, les émissions sonores et les vibrations sont considérablement réduites.

Les régulateurs de vide modernes comme VACUU·SELECT de VACUUBRAND permettent également de déterminer automatiquement la pression d'ébullition. En combinaison avec une pompe à membrane à vitesse variable de VACUUBRAND, la régulation VARIO® trouve non seulement la pression d'ébullition, mais réagit également aux changements de celle-ci grâce à un système unique de suivi de la pression de vapeur. Ainsi, le vide est suivi en permanence à l'aide de la pression de vapeur et optimisé en permanence en fonction des exigences du processus. De cette manière, les résultats peuvent être obtenus dans les plus brefs délais en appuyant simplement sur un bouton, sans nécessiter de surveillance ni d'intervention.