Brevet FR2569133A1 — publié le 19860221

I La présente invention se rapporte à une centrifugeuse chauffable pour la séparation de mélanges hétérogènes, pour,i production de réactions entre matières solides et autres ou opéra- tions analogues dans des conditions mécaniques et calorifiques extrêmes. Dans les centrifugeuses conventionnelles, il est connu de chauffer la matière à centrifuger pendant la centrifugation. Ainsi, par exemple, dans des dispositifs connus, on a proposé de chauffer la couche de matière à centrifuger en utilisant la cha- leur de frottement dégagée pendant le fonctionnement de la cen- trifugeuse. Dans un autre type de centrifugeuse avec tambour ou bol ouvert par en dessous, il est connu d'incorporer un tube muni de petits trous ou de fentes par lequel, on peut souffler de la va- peur, de l'air chaud ou un liquide chaud contre la paroi du tam- bour afin de réchauffer la matière à centrifuger. Pour finir, on a également réalisé le tambour sous la forme d'une électrode pour le chauffage électrique à haute fréquence, une contre-électrode en forme de barreau étant disposée à demeure et faisant saillie à l'intérieur du tambour jusqu'au voisinage immédiat de la paroi du tambour en rotation (demande de brevet R.F.A. 1181 135). Dans les modes de réalisation connus, la centrifugation ineeable de la matière est directement entravée par l'introduc- tion d'un caloporteur à l'intérieur du tambour de la centrifugeuse, -25 par exemple par l'injection d'une vapeur chaude ou analogue à l'intérieur du tambours, ou bien le fonctionnement de la centrifu- geuse est tout au moins fortement compromis du fait que l'élec- trode faisant librement saillie à l'intérieur du tambour peut venir au contact de la couche à centrifuger présentant une épais- seur irrégulière, en particulier au début cproeeus de centzifugati-n. La présente invention a, par conséquent, pour objet d'améliorer les dispositifs connus du type précité et de réaliser une centrifugeuse chauffable pour séparer des mélanges hétérogènes ou pour produire des réactions ou analogues, la condition préala- ble à ces opérations étant une action de la force centrifuge conj:- guée à une augmentation simultanée de la température. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que dans la centrifugeuse chauffable, le rotor est constitue par un corps central électriquement et thermiquement isolant et par une partie marginale ou latérale qui, réalisée en un matériau à haute résistance et électriquement conducteur, entoure concentriquement ledit corps et est chauffée par -pport d'énergie. Selon une autre particularité de l'invention, le corps central du rotor présente, en outre, une surface de fond légèrement bombée en forme d'auge et est réalisé en un matériau céramique, par exem- ple en nitrure de silicium (Si3N4). La partie marginale ou latérale externe du rotor peut, par ailleurs, 8tre réalisée en saillie, 9tre chauffée par induction et comporter plusieurs récipients d'essai noyés dans du graphite ou du nitrure de silicium. Grace à la configuration en saillie proposée de la partie mar- ginale ou latérale du bol ou tambour, la force centrifuge agissant sur la matière à centrifuger est considérablement augmentée du lait de l'augmentation du diamètre dudit bol. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le corps central du rotor renferme des récipients d'essai qui s'étendent jusque dans la partie marginale ou latérale. Les récipients d'essai sont donc soumis à des efforts massiques plus importants dans les zones marginales. La configuration en saillie de la partie marginale ou latérale du bol facilite, de plus, le mode de chauffage par induction propo-- sé par l'invention. En donnant, par exemple, une forme en U aux électroaimants disposés concentriquement par rapport à la partie latérale ou marginale du rotor, les récipients d'essai pénétrant dans la zone marginale sont exposés aux flux du champ magnétique et sont, par conséquent, plus efficacer:er.t chauffés par induction. Le rotor peut également être entouré par un élément de chauffage par radiation. Il s'ensuit que lors de la centrifugation de mélanges déter- minésde matières, il est possible d'analyser à nouveau à l'état refroidi, par exemple les gradients de densité qui se produisent à l'état fondu. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 représent schématiquement en coupe le rotor chauffé par induction d'une centrifugeuse; la figure 2 est une vue en plan du rotor selon la figure 1, mais sans son couvercle; la figure 3 est également une vue en plan d'un rotor avec récipients d'essai d'une autre conception. Le rotor 19 de configuration externe en forme d'auge et comportant un couvercle 2, est monté mobile en rotation autour de l'axe 3. Ce rotor est entraîné par l'arbre 4, relié au moteur d'entratnement non représenté, et par des doigts d'entralnement et 6 s'engageant dans des évidements correspondants 7 et 8 d'une garniture métallique 20 encastrée dans la partie inférieure du rotor 1. Au lieu des doigts d'entraînement 5, 6, l'énergie de rotation peut également être transmise au moyen d'un accouplement magnétique ou analogue. Le rotor 1 est essent1ellement constitué par un corps central 9 réalisé en un matériau céramique et présentant un fond bombé en forme d'auge ou d'assiette et par une partie marginale ou latérale réalisée en un matériau à haute résistance, réfractaire et électriquement conducteurs cette partie marginale est disposée parallèlement à l'axe du rotor 3 en faisant saillie vers l'exté= rieur. Sur la figure 1, le corps central 9 renferme des récipients d'essai 11 régulièrement répartis sur la périphérie du rotor lo Ces récipients se prolongent dans la partie marginale ou latérale oh ils sont de préference noyés dans du nitrure de silicium ou dans du graphite 12. Dans le mode de réalisation représenté, les récipients d'essai 11 contiennent des réceptacles cylindriques 13 en feuille de platine ou un autre matériau à haut point de fusion et non réactif oh l'on place les matières à centrifuger pour les en re- tirer ensuite après l'opération terminée. Il est avantageux de réaliser les récipients d'essai ll avec leurs réceptacles 13 en un matériau ayant à peu près le m9me coefficient de dilatation que celui du matériau l'entourant. Les récipients-d'essai peuvent etre réalisés de différentes façons. Ainsi, par exemple, la figure 3 représente des récipients d'essai 16 d'une autre forme et avec surface interne beaucoup plus grande, c'est-à-dire avec capacité accrue et sans réceptacle par- ticulier supplémentaire. Pour Me chauffage par induction de la partie marginale ou laterale 10 du rotor, des électro-aiments 15 (figure 1) ou 15, 18 et 19 (figure 2) munis d'un enroulement 14 traversé par le courant sont répartis concentriquement et symétriquement sur la périphérie dudit rotor. Par le bord du rotor 1, les lignes de force magnétiques sautent d'une branche à l'autre de chaque aimant et provoquent ainsi le chauffage de la partie marginale ou laté- rale 10 du rotor. Pour le passage d'un fluide réfrigérant, par exemple de l'eau, on a prévu, à l'intérieur des électro-aimants 15, 18, 19, des évidements 17 qui ne sont représentés que sur l'aimant 15. L'exemple représente, par ailleurs, l'emploi de trois électro- aimants 15, 18 et 19 (figure 2). Les valeurs de chauffage néces- saires peuvent, toutefois, etre également atteintes avec seulement 9 deux ou avec quatre aun nombre encore plus important d'électro- ainaits. Pour éviter un balourd du rotor 1, il est extrêmement important de prévoir un positionnement symétrique de ces électro- aimants. Le fait de disposer le rotor aussi bien que le chauffage dans le vide ou dans une atmosphère protectrice entre également dans le cadre de la présente invention, bien que cela ne soit pas représenté sur le dessin REVENDICATIONS 1. Centrifugeuse chauffable, caractérisée ar le fait que le rotor est constitué par un corps central électriquement et ther- mique isolant et par une partie marginale ou latérale qui, réali- sée dans un matériau à haute résistance et électriquement conduc- teur, entoure concentriquement ledit corps et est chauffée par apport d'énergie, 2. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le corps central du rotor est réalisé en un matériau céramique, de préférence en nitrure de silicium (Si3N#). 3. Centrifugeuse selon les revendications i et 2, caracté- risée par le fait,'e.-,, -,. xentral du rotor comporte une sur- face de fond légèrement bombée en forme d'auge. 4, Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que dans le corps central du rotor est montée une garniture métallique servant à transmettre l'énergie de rotation. 5. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que dans le corps central du ro- tor sont montés des récipients d'essai s'étendant jusque dans la partie marginale ou latérale dudit rotor. 6 Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que les récipients d'essai sont noyés dans du graphite ou du nitrure de silicium, 7. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la partie marginale ou laté- rale externe du rotor peut être chauffée par induction. 8. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que des électro-aimants sont dis- posés symétriquement et concentriquement par rapport à la partie marginale ou latérale du rotor. 9. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les électro-aimants sont re- froidis,de préférence par de l'eau. 10. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que le rotor est entouré par un éléeent de chauffage par radiation. 11. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que le rotor et le chauffage sont disposes sous vide ou dans une atmosphère protectrice.