En comparant les paramètres du 2V80 et du V0100, beaucoup ont d’abord l’impression que ce n’est pas rentable : les deux pompes ont un moteur de 3 kW, le V0100 simple étage a une vitesse de pompage de 100 m³/h, le 2V80 double étage seulement 74 m³/h. Vitesse plus faible, puissance identique : pourquoi choisir le double étage.
La réponse se cache dans une autre ligne du tableau des paramètres : le vide limite. Le V0100 est à 0.1 mbar, le 2V80 à 4×10⁻⁴ mbar. Entre ces deux nombres, l’écart n’est pas une simple marge, mais deux ordres de grandeur, et il détermine aussi les procédés dans lesquels une pompe simple étage ne peut pas entrer.
I. Où se situe la différence de structure
Une pompe simple étage n’a qu’une seule chambre de travail : aspiration, compression, échappement, en une seule fois. Le vide limite est limité par le rapport de compression que le dernier étage peut établir, ainsi que par l’influence de la soupape d’échappement, des fuites par jeu et de la pression de vapeur saturante de l’huile ; atteindre 0.1 mbar relève déjà du niveau habituel d’une structure simple étage.
Une pompe double étage est constituée de deux chambres en série : le gaz est d’abord comprimé par le premier étage à une pression intermédiaire, puis envoyé au second étage pour compression et échappement. Chaque étage supporte un rapport de compression plus faible, l’effet relatif des fuites et des retours de flux diminue, et la pression atteinte en fin de course est bien plus basse. Le 2V80 atteint 4×10⁻⁴ mbar sans ballast de gaz, le 2V275 5×10⁻⁴ mbar.
Le prix à payer est direct : à puissance égale, il faut entraîner deux étages, avec en plus un ensemble de passages inter-étages ; à 50 Hz, la vitesse de pompage nominale n’est donc que de 74 m³/h (2V80). Au numérateur, la perte d’efficacité de la compression à deux étages ; au dénominateur, les pertes mécaniques supplémentaires.
II. Les différences entre les deux pompes
| Élément | 2V80 (double étage) | V0100 (simple étage) |
|---|---|---|
| Vitesse de pompage nominale 50/60 Hz | 74 / 90 m³/h | 100 / 110 m³/h |
| Vide limite (sans ballast de gaz) | 4×10⁻⁴ mbar | 0.1 mbar |
| Vide limite (avec ballast de gaz) | 5×10⁻³ mbar | 0.5 mbar |
| Puissance moteur | 3 kW | 3.0 kW |
| Entrée d’aspiration / échappement | ISO40(KF40) / NW25(KF25) | G1 1/4" / G1 1/4" |
| Bruit | 70 dB | voir plaque signalétique de la machine |
| Quantité d’huile | 5 L | 2 L |
| Poids | 125 kg | 75 kg |
Dans le tableau, la ligne du ballast de gaz mérite un examen attentif. Le V0100 simple étage, avec ballast de gaz, voit son vide limite descendre à 0.5 mbar ; le 2V80 double étage conserve encore 5×10⁻³ mbar avec ballast de gaz. Lorsqu’on pompe des matières contenant de la vapeur d’eau ou des solvants, le ballast de gaz doit rester ouvert longtemps ; l’écart de pression que les deux pompes peuvent maintenir atteint deux ordres de grandeur. Sur les procédés de séchage, de dégazage et de pré-pompage de matières humides, ce point compte davantage que la valeur limite sans ballast de gaz.
III. Un exemple de calcul : une chambre de 1.2 m³ pompée jusqu’à 5×10⁻² mbar
Prenons un four de traitement thermique dont la chambre a un volume net de 1.2 m³ (hors volume occupé par les outillages), avec une exigence de procédé de 5×10⁻² mbar et une cadence de 20 minutes pour atteindre la pression.
On utilise l’estimation à vitesse de pompage constante courante en phase de pré-pompage :
t = (V / S) · ln(p₁ / p₂)
où V est le volume de la chambre, S la vitesse de pompage nominale de la pompe (m³/s), p₁ la pression atmosphérique prise à 1013 mbar, p₂ la pression cible.
2V80, vitesse de pompage à 50 Hz 74 m³/h = 0.0206 m³/s :
constante de temps V/S = 1.2 / 0.0206 ≈ 58.4 s rapport de pression ln(1013 / 0.05) ≈ 9.92 t ≈ 58.4 × 9.92 ≈ 579 s, soit environ 9.6 minutes
Le V0100, calculé avec la même formule, a une vitesse de pompage de 0.0278 m³/s, une constante de temps de 43.2 s et un résultat d’environ 7.1 minutes — le calcul est possible, mais à condition que la pompe puisse atteindre 5×10⁻² mbar. Son vide limite est de 0.1 mbar ; elle ne peut pas maintenir cette pression cible, et la seconde partie de la formule n’a pas de sens.
Regardons maintenant la marge. L’estimation ci-dessus suppose une vitesse de pompage constante, une chambre étanche et une absence de dégazage des parois ; dans la pratique, ces trois conditions ne sont pas réunies. En ingénierie, il est plus prudent de prévoir une marge d’environ 1.5 fois : le temps de pompage réel du 2V80 tombe entre 14~15 minutes, encore dans la fenêtre de 20 minutes ; si la chambre comporte une isolation thermique, si la surface des outillages est importante ou si la matière elle-m
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