Brevet FR2135135A1 — publié le 19721215

i 2135135 : L'invention concerne une centrifugeuse, en particulier une ultracentrifugeuse pourvue d'une enceinte à vide raccordée à une tubulure d'aspiration, d'un rotor monté dans l'enceinte, relié à un arbre rotatif et agencé de manière à pouvoir recevoir le produit à centrifuger, de moyens 5 d'entraînement pour l'arbre rotatif ainsi que d'une pompe à vide. Dans de telles centrifugeuses on emploie, jusqu'à présent, le plus souvent, une pompe à vide par diffusion pour faire le vide dans l'enceinte de centrifugeuse. Une telle pompe à diffusion nécessite un temps d'échauffement non négligeable et n'est donc pas inmédiatement en état de service. En outre, de 10 telles ponpes à diffusion utilisent souvent de l'huile; il faut donc prendre des mesures particulières pour tenir le plus possible à l'abri de vapeurs d'huile l'enceinte dans lequel est monté le rotor. L'invention a pour objectif de réaliser une combinaison d'une centrifugeuse et d'une ponç>e à vide connue en soi, combinaison qui constitue 15 une unité compacte, peu encombrante. Conformément & l'invention, cet objectif est atteint du fait que, sur l'arbre rotatif sont montées, à distance les unes des autres, plusieurs couronnes mobiles & aubes d'une turbo-pompe moléculaire connue en soi, et que sur l'enceinte sont montées à distance les unes des autres plusieurs 20 couronnes fixes à aubes alternant chacune avec une des couronnes mobiles de cette pompe. De préférence, les* couronnes mobiles et les couronnes fixes sont disp osées les unes par rapport aux autres de telle sorte que chaque couronne fixe à aubes pénètre dans l'intervalle entre deux couronnes mobiles voisines à aubes. 25 Deux modes de réalisation particulièrement avantageux de l'inven tion sont décrits en détail. Selon le premier exemple de réalisation, le moteur d'entraînement se trouve à l'extérieur de l'enceinte de centrifugeuse susceptible ' d'Être mise sous vide, et comportant un passage d'arbre étanche au vide. Selon le deuxième mode de réalisation, par contre le moteur de commande ou d'entrai-30 nement est monté à l'intérieur de l'enceinte de centrifugeuse. Les deux modes de réalisation de l'invention présentent en commun, l'avantage que le rotor de centrifugeuse et la turbo-pompe moléculaire sont montés dans une enceinte commune et possèdent un entraînement commun, de sorte que l'on obtient une construction compacte de cet ensemble et l'on peut, de ce 35 fait, produire dans la chambre de rotor de la centrifugeuse un vide d'autant plus élevé qu'est plus élevé le nombre de tours de l'arbre rotatif sur lequel sont montés aussi bien le rotor ou couronne mobile de pompe que le rotor de centrifugeuse. Un autre avantage de la disposition conforme à l'invention est la mise immédiate en état de service. Cette disposition n'exige pas, comme 72 09460 2 2135135 c'est le cas des pompes à diffusion, de temps supplémentaire d'échauffement, et elle n'exige non plus aucune des mesures nécessaires, dans les pompes à diffusion, pour éviter la pénétration de vapeurs d'huile de la pompe dans la chambre à vide du rotor de centrifugeuse. Les avantages de l'entraînement direct, conforme à l'invention, sont évidents. Selon une autre caractéristique de l'invention, le rotor de centrifugeuse, la turbo-pompe moléculaire et le moteur d'entraînement sont montés dans une enceinte commune où l'on peut faire le vide, de telle sorte que le rotor de centrifugeuse se trouve au-dessus des couronnes mobiles à aubes de la turbo-pompe moléculaire et que le moteur d'entraînement se trouve au-dessous dé celle-ci. Ceci donne la possibilité d'unir par construction les couronnes mobiles à aubes de la turbo-pompe moléculaire au moteur d'entraînement, en particulier si cette pompe est reliée directement à l'arbre rotatif et si l'entraînement est constitué par un moteur à hystérésis muni d'un rotor en forme de disque qui est également monté sur l'arbre rotatif. De ce fait, on obtient une disposition d'ensemble particulièrement compacte et peu encombrante. Erarbre rotatif peut, conformément à 11 invention, sot être mcxté flottait dans des paliers prévus dans l'enceinte, soit passer à travers l'enceinte de façon étanche au vide, en vue de son accouplement avec le dispositif d'entraînement. On obtient ainsi, pour le mode respectif d*entraînement, l'installation la plus favorable. Selon une autre caractéristique de l'invention, on prévoit sur l'enceinte une tubulure de pompe à laquelle est raccordée une pompe à vide préliminaire. Ce raccordement d'une pompe à vide préliminaire permet un fonc- ■ tionnement plus économique du système destiné à faire le vide dans la chambre de l'enceinte, chambre dans laquelle tourne le rotor de centrifugeuse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation, description se référant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation de la centrifugeuse conforme & l'invention, munie d'une enceinte dans laquelle on peut faire le vide, et, la figure 2 représente schématiquement une variante d'une centrifugeuse suivant la figure 1. Comme le montre la figure 1, la centrifugeuse conforme à l'invention comprend une enceinte où l'on peut faire le vide 1 et dans laquelle est monté le rotor de centrifugeuse 2 destiné à recevoir le produit à centrifuger. 72 09460 3 2135135 L'enceinte 1 est pourvue d'une tubulure de pompe 3 qui est raccordée à une pompe à vide préliminaire. Le rotor de centrifugeuse est monté sur un arbre rotatif 4 qui passe en 5jî, de façon étanche au vide, à travers l'enceinte 1. L'arbre rotatif est relié à un moteur d'entraînement, par exemple, à un moteur 5 asynchrone ou à hystérésis, ou à un moteur à pôles fendus de préférence de forme tubulaireô, et est directement entraîné par celui-ci. Suivant la figure 1 sont fixées, sur l'arbre 4, à distance les unes des autres, des couronnes dites mobiles à aubes en forme de disques d'une turbo-pompe (à vide) moléculaires, de telle sorte que chaque couronne fixe à aubes 8 solidaire de la paroi 10 intérieure de l'enceinte et également constituée par un disque pénètre dans l'intervalle compris entre deux couronnes mobiles à aubes. L'ouverture d'aspiration est constituée par la couronne supérieure à aubes. La disposition est telle que le dispositif d'entraînement est monté au-dessous des couronnes mobiles à aubes 7 de la turbo-pompe molécu-15 laire. Le rotor de centrifugeuse 2 est monté également sur l'arbre rotatif 4, au-dessus des couronnes mobiles à aubes 7 de la turbo-pompe moléculaire. Dans cette disposition suivant la figure 1, la turbo-pompe moléculaire agit en tant que pompe axiale et produit un vide élevé dans l'enceinte de centrifugeuse au voisinage du rotor de centrifugeuse. 20 Les aubes des couronnes mobiles et des couronnes fixes sont disposées de façon analogues à celles d'un compresseur axial. Comme cela ressort de la figure 2 dans laquelle les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes éléments, le rotor du dispositif d'entraînement 6 est également monté à l'intérieur de l'enceinte 1. Au lieu de 25 traverser l'enceinte de façon étanche au vide, en 5a, suivant la figure 1, l'arbre rotatif 4, dans cet exemple de réalisation de l'invention, est monté flottant par rapport au rotor 2, dans un palier 5b prévu à l'intérieur de l'enceinte 1. Les couronnes mobiles à aubes 7 de la turbo-pompe moléculaire sont disposées sur le même arbre rotatif 4 que le rotor de centrifugeuse 2 et le rotor 30 du moteur électrique 6. Dans le cas de ce dispositif conforme à l'invention, il est particulièrement avantageux d'employer un moteur à hystérésis muni d'un rotor en forme de disque qui tourne par rapport à un anneau de stator disposé de préférence à l'extérieur de l'enceinte 1. On peut cependant employer aussi d'autres moteurs d'entraînement comme, en particulier, des moteurs asynchrones. 35 Bien entendu, on peut, dans le cadre de l'invention, apporter des modifications, en particulier en ce qui concerne le dispositif d'entraînement et la structure de la turbo-pompe moléculaire. Lorsque l'on utilise l'invention pour des ultra-centrifugeuses, les couronnes mobiles à 72 09460 4 213513S aubes sont directement entraînées à cause du nombre élevé de tours que l'on désire. On peut, de façon particulièrement simple et précise, munir le moteur à hystérésis proposé d'un réglage de vitesse électrique ou électronique. Il a l'avantage d'accélérer de façon asynchrone, et de se comporter, à sa 5 vitesse nominale, comme un moteur synchrone. La disposition ou l'association représentée du rotor de centrifugeuse, de la turbo-pompe à vide moléculaire et de leur moteur d'entraînement fournit un mode de construction compact et simple de l'ensemble de l'installation. Elle permet un fonctionnement exempt d'huile et une mise immédiate en état de service. 10 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'invention. 72 09460 5 2135135 REVENDICATION s 1. Centrifugeuse, en particulier ultra-centrifugeuse, comportant une enceinte & vide munie d'une tubulure d'aspiration, un rotor monté dans ladite enceinte, relié & un arbre rotatif, et agencé de manière à pouvoir recevoir le produit à centrifuger, des moyens d'entraînement pour l'arbre rotatif ainsi '5 qu ' une pompe à vide, caractérisée en ce que, sur l'arbre rotatif, sont montées à distance les unes des autres plusieurs couronnes mobiles à aubes d'une turbo-pompe moléculaire connue en soi, et que sur l'enceinte sont montées à distance les unes des autres plusieurs couronnes fixes à aubes alternant chacune avec une des couronnes mobiles. 10 2. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractériséeen ce que les couronnes mobiles et les couronnes fixes sont disposées les unes par rapport aux autres, de telle sorte que chaque couronne fixe à aubes pénètre dans l'intervalle situé entre deux couronnes mobiles à aubes voisines. 3. Centrifugeuse selon une des revendications 1 et 2, caractérisée 15 en ce que le rotor de centrifugeuse est monté sur l'arbre rotatif, au-dessus des couronnes mobiles à aubes de la turbo-pompe moléculaire. 4. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement sont disposés au-dessous des couronnes mobiles à aubes de la turbo-pompe moléculaire. 20 5. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement sont reliés directement à l'arbre rotatif. 6. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les couronnes mobiles à aubes sont unies par construction avec l'arbre rotatif. 25 7. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement sont constitués par un moteur électrique, tel qu'un moteur à hystérésis ou un moteur asynchrone. 8. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'arbre rotatif est monté flottant dans des paliers prévus à l'intérieur 30 de 1'enceinte. 9. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'arbre rotatif passe, de façon étanche au vide, à travers l'enceinte et est accouplé aux moyens d'entraînement prévus à l'extérieur de ladite enceinte. 35 10. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'une pompe à vide est raccordée à la tubulure de pompe.