Pour les articles homonymes, voirPompe (homonymie) etvide.
Unepompe à vide est un type depompe permettant de faire levide, c'est-à-dire d'extraire l'air ou tout autregaz contenu dans une enceinte close, afin d'en diminuer lapression[1].
Le vide d’une enceinte est dépendant du nombre demolécules présent dans sonvolume. On exprime généralement le vide à l’aide de la grandeur physique pression, qui est proportionnelle au nombre de molécules présentes dans le volume, selon laloi des gaz parfaits :.
À partir du moment où la pression dans l’enceinte est inférieure à celle de lapression atmosphérique, (c’est-à-dire que le nombre de molécules présentes dans le volume fermé est inférieur au nombre de molécules qui seraient présentes dans le même volume ouvert à pression atmosphérique), on considère que l’installation est dans le domaine du vide[2].
Ainsi, le terme « basse pression » est parfois utilisé à la place de « vide ».
Il existe différents systèmes de pompes à vide, dont le choix dépend entre autres de la qualité du vide désirée.
On différencie tout d'abord lespompes à fixation, qui fixent les molécules sur une paroi solide, et les pompes de transfert ou d'extraction. Ces pompes de transfert ou extraction sont divisés en deux groupes, lespompes volumétriques, dans lesquelles un volume de gaz est cycliquement isolé puis transféré, et lespompes cinétiques, dans lesquelles unequantité de mouvement est donné aux molécules à évacuer. Enfin, ces pompes cinétique peuvent fonctionner à l'aide d'un entraînement mécanique ou par l'utilisation d'un fluide moteur[1].
Les différentes pompes à vide existantes peuvent être classifiées ainsi :
Les technologies les plus courantes sont :
Les gaz à évacuer sont d'une part ceux présents au début de la mise sous vide (généralement à la pression atmosphérique) et d'autre part ceux émanant de phénomènes parasites qui se produisent au cours de la diminution de pression[2].
À unetempérature donnée, si la pression diminue, un matériau présent peut passer sous formegazeuse. Ainsi, lors du processus de pompage, des molécule proches de la surface du matériau (paroi de l’enceinte ou matériau solide ou liquide présent dans l’enceinte) peuvent sevaporiser. Ce phénomène est accentué si la température est élevée.
Si l’enceinte n’est pas à température uniforme, ces vapeurs peuvent se déposer sur une surface froide et retourner à l’état liquide.
Le molécules gazeuses présente à la surface d’un matériau car ayant étéadsorbées ouabsorbées physiquement ou chimiquement peuvent êtredésorbées.
Les molécules gazeuses présentes à l’intérieur d’un matériau peuvent être diffusées du matériau vers l'intérieur de l'enceinte.
Ledégazage est la combinaison de ces phénomènes. Une température élevée favorise ce dégazage. Le dégazage dépend des matériaux utilisés et destraitements de surfaces ayant été réalisés sur ces matériaux.
Laperméation désigne la capacité qu’a un gaz (extérieur à l’enceinte) à pénétrer dans celle-ci en passant à travers les parois. Cette capacité est mesurée grâce aucoefficient de perméabilité, et diffère selon les gaz et les matériaux. Elle détermine souvent la pression limite qu’il est possible d’atteindre dans une installation.
La transporisation désigne l’écoulement d’un gaz dans un solide à travers des canaux capillaires, c'est-à-dire de fins canaux présents dans le matériau. Ce phénomènes est différent de celui de la perméation, car il résulte d’un défaut d’étanchéité de l’enceinte (défaut d’homogénéité dans le métal par exemple).
On distingue les fuites réelles, issues d’un défaut d’étanchéité, et les fuites virtuelles ou fuites internes. Ces fuites virtuelles peuvent avoir une origine structurelles : bulle de gaz occluse lors de l’élaboration du matériau. Cela créera une fuite faible et limitée dans le temps.
On définit la propreté du vide en fonction de la nature chimique des molécules résiduelles dans l’enceinte. Lors du processus de pompage, l’enceinte peut être contaminée par des produits issus des pompes, par exemple par la rétrodiffusion.Ce phénomène est rencontré lors de l’utilisation depompes à diffusion ou depompes turbomoléculaires, lorsque des molécules issues du fluide moteur (dans le cas d’une pompe à diffusion) ou de l’huile de graissage des paliers (dans le cas d’une pompe turbomoléculaire) s’échappent vers l’enceinte à pomper.
Les pompes permettant d’obtenir un vide très poussée ne peuvent pas toujours refouler àpression atmosphérique. Dans cette situation, il peut souvent être nécessaire d’installer deux pompes en série : la première, refoulant à la pression atmosphérique, permettant d’obtenir un vide primaire, en général de l’ordre de grandeur de1 Pa. La seconde, refoulant à pression du vide primaire, permet d’obtenir un vide secondaire plus poussée.
La première pompe permettant d’obtenir le vide primaire, est très importante. Généralement, le vide primaire permet d’évacuer 99,99 % des molécules présentes initialement dans l’enceinte. Dans le domaine du vide primaire, les gaz s’écoulent dans les régimes d’écoulement dits turbulents, visqueux et laminaires, tandis que dans le vide secondaire, le régime d’écoulement est dit moléculaire.
Pour protéger les pompes à vides de certains constituants indésirables de la phase gazeuse, un piège est utilisé. Ce piège peut être unpiège à froid qui fonctionne parcondensation, un piège à sorption qui fonctionne parsorption ou un piège à ions qui fonctionne parionisation[3].
Pour réduire la perte d'huile de la pompe à vide, un séparateur d'huile est utilisé. Pour éliminer les contaminants de l'huile, un purificateur d'huile est utilisé[3].
