Brevet FR2587917A1 — publié le 19870403

Agitateur pneumatique La présente invention concerne un agitateur pneumatique. Elle s'applique en particulier aux agitateurs utilisés à l'intérieur des enceintes blindées ou des boites à gants, sans toutefois être Limitée à ces applications particulières. Les agitateurs utilisés sont généralement des agitateurs à barreaux magnétiques. Ces agitateurs ont notamment pour inconvénient qu'un barreau magnétique doit être introduit dans le récipient à mélanger. Il en résulte qu'ils ne peuvent pas être utilisés lorsque le récipient est un récipient fermé et de petite dimension tel qu'une fiole ou une ampoule scellée. De plus, l'introduction d'un corps étranger à L'intérieur de la solution contenue dans le récipient est parfois incompatible avec sa nature ou son traitement, par suite de l'effet de mémoire du barreau. Les agitateurs à barreaux magnétiques ont de plus pour inconvénients d'être d'une longévité insuffisante et leur encombrement et leur coût sont éLevés. Lorsqu'ils sont utilisés dans des enceintes contenant des produits radioactifs, ils constituent après défaillance des déchets dont le volume important est pénalisant. De plus, en dehors du cas où le barreau magnétique est mû par une turbine à air comprimé, ces agitateurs nécessitent une alimentation électrique, ce qui conduit à des risques d'incendie et d'explosion Lorsque l'appareil est placé dans une enceinte blindée ou dans une boite à gants contenant des produits voLatiLs inflammables. L'invention a précisément pour objet un agitateur d'un type nouveau, fonctionnant à L'air comprimé, qui soit fiable, peu encombrant et peu coûteux, fonctionnant sans courant électrique et en L'absence de tout corps étranger dans le récipient à agiter, et ne comportant aucun mécanisme sensible à l'usure. A cet effet et conformément à L'invention, il est proposé un agitateur pneumatique caractérise en ce qu'il comprend : - un ensemble cylindrique fixe, d'axe vertical, compor tant un orifice d'admission apte à être relié à une source d'air comprimé, et au moins trois gicleurs ré gulièrement répartis autour dudit axe et communiquant avec l'orifice d'admission par un passage, et - un ensemble tournant reposant sur ledit ensemble cy lindrique fixe, cet ensemble tournant comportant un réceptacle pour un récipient à agiter et une série d'ai lettes disposées en couronne autour dudit axe, en vis-à-vis desdits gicleurs, ces derniers formant avec les ailettes un angle tel que l'ensemble tournant est entraîné en rotation autour dudit axe lorsque L'orifi- ce d'admission est relié à ladite source. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les ailettes sont orientées parallèlement à l'axe de L'ensemble cylindrique fixe, les gicleurs entraînant l'ensemble tournant en rotation étant disposés dans un plan horizontal, l'ensemble cylindrique fixe comprenant de plus au moins un quatrième gicleur, dit de sustentation, communiquant également avec L'orifice d'admission par ledit passage, ce quatrième gicleur étant orienté vers le haut paralLèLement à L'axe de l'ensemble cylindrique fixe, en vis-à-vis d'une surface horizontale de l'ensemble tournant. Selon un autre aspect de l'invention, les ailettes sont orientées de préférence radialement, les gicleurs commandant la rotation de l'ensemble tournant étant inclinés dudit angle par rapport à une direction radiale. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, différents modes de réalisation de l'inven- tion en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté, en coupe longitudinale, d'un agitateur pneumatique illustrant un mode de réalisation préféré de L'invention - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de coté et en coupe comparable à la figure 1, illustrant une variante de réalisation de l'agitateur selon l'invention, et - la figure 4 est une vue de côté et en coupe comparable aux figures 1 et 3, illustrant une autre variante de réalisation de l'agitateur selon L'invention. L'agitateur pneumatique selon l'invention représenté sur les figures 1 et 2, comprend essentiellement un ensemble cylindrique fixe, désigné de façon gé nérale par la référence 10, et un ensemble tournant désigné de façon générale par La référence 12. Les ensembles 10 et 12 présentent une symétrie de révolution autour de L'axe vertical de L'agitateur. L'ensemble fixe 10 se compose d'une embase 14, dont la face inférieure plane peut être posée sur une surface horizontale quelconque, et d'un injecteur 16 solidaire de l'embase 14 et faisant saillie vers le haut à partir de celle-ci. En pratique, L'embase 14 et l'injec- teur 16 peuvent être formés de deux pièces séparées emboitées l'une dans l'autre par l'intermédiaire d'un embrèvement. Ces pièces sont solidarisées par exemple par collage lorsqu'elles sont réalisées en une matière plastique telle que du polychlorure de vinyle. L'injecteur 16 présente un diamètre constant inférieur à ce lui de l'embase 14. Sur sa surface circonférentielle, l'embase 14 comporte un orifice d'admission 18 taraudé afin de pouvoir recevoir L'embout 28 d'un tuyau souple 29 relié à une source d'air comprimé 30. Un passage 20 formé à L'intérieur de L'embase 14 fait communiquer l'orifice d'admission 18 avec une chambre centrale de distribution 22 formée à proximité de L'extrémité inférieure de l'injecteur 16. Un trou 24 percé dans L'injecteur 16 selon l'axe vertical de l'agitateur, fait communiquer la chambre centrale 22 avec la face supérieure plane et horizontale 16a de l'injecteur 16. Ce trou 24 constitue un gicleur assurant la sustentation de l'ensemble tournant 12. Comme L'illustre en particulier la figure 2, la chambre centrale 22 communique également avec la surface périphérique 16b de L'injecteur 16 par trois trous 26 disposés dans un même plan horizontal et répartis à 120 les uns des autres autour de L'axe vertical de l'agitateur. Ces trois trous 26 sont orientés tangentiellement à la surface périphérique de la chambre 22, qui présente La forme d'un cylindre de révolution. Ils constituent trois gicleurs qui sont orientés dans le même sens et selon le même angle par rapport à la direction radiale qui leur correspond. Une encoche 26a est usinée sur la surface périphérique 16b de l'injecteur 16, à l'extrémité de chacun des trous 26, afin que ceuxci débouchent sur une surface perpendiculaire à leur axe. Comme l'illustre la figure 1, L'ensemble tournant 12 a une forme telle qu'il coiffe l'injecteur 16. De façon plus précise, L'ensemble tournant 12 comprend une partie tubulaire 32 entourant la surface périphérique 16b de l'injecteur 16 et une partie horizontale 34 en forme de plateau, située au-dessus de la face supérieure horizontale 16a de L'injecteur. Le diamètre de la surface intérieure 32b de ta partie tubulaire 32 est Légèrement supérieur au diamètre de la surface périphérique 16b de l'injecteur 16, alors que le diamètre extérieur de la partie tubulaire 32 est sensiblement égal au diamètre de L'embase 14.Lorsque la face inférieure 32a de la partie tubulaire 32 repose sur la face supérieure 14a de l'embase 14, la face inférieure 34a de la partie 34 de L'ensemble tournant 12 est légèrement espacée de la face supérieure 16a de l'injecteur 16 Un jeu sensiblement uniforme est ainsi formé entre l'injecteur 16 et l'ensemble tournant 12. A son extrémité inférieure, la surface intérieure 32b de la partie tubulaire 32 comporte des cannelures 36 (figure 2) suffisamment rapprochées pour former entre elles des ailettes 38 orientées radialement et pa rallèlement à L'axe vertical de l'agitateur. Ces ailettes 38 sont situées au même niveau que les gicleurs 26 de l'injecteur et en vis-à-vis de ceux-ci. Un évidement cylindrique 40, formé sur la face supérieure de la partie horizontale 34 de L'ensemble tournant 12, est centré sur L'axe vertical de l'agitateur. Cet évidement définit un réceptacle dans lequel peut être reçu un récipient R à agiter. Dans le cas d'un récipient R de forme différente, on peut soit utiliser un adaptateur venant se loger dans l'évidement 40, soit remplacer l'ensemble tournant 12 par un ensemble comparable comportant un évidement de forme différente. L'introduction d'air comprimé par L'orifice d'admission 18 assure, grâce au gicleur 24, la sustentation pneumatique de la partie 12 et, grace aux gicleurs 26 et aux ai Lettes 38 placés en face de ces derniers, l'entraînement en rotation et le centrage de la partie 12 par rapport à la partie fixe 10. Si la pression de l'air introduit par l'orifice 18 est constante, la vitesse de rotation de la partie tournante 12 est régulée automatiquement par la charge (récipient R logé dans le réceptacle 40). Une agitation de la solution contenue dans le récipient R est ainsi obtenue. Si l'on souhaite obtenir un brassage plus efficace, il suffit d'injecter de l'air comprimé de manié re discontinue et à la frequence la mieux adaptée par L'orifice d'admission 18. La rotation de la pièce 12 et du récipient qu'il supporte étant stoppée brutalement à chaque arrêt de l'injection, on comprend que l'agitation ainsi obtenue est plus efficace. Contrairement aux agitateurs à barreau magnétique, l'agitateur qui vient d'être décrit peut être utilisé sans introduire de corps étranger dans la solution, ce qui permet de L'utiliser quelle que soit la nature du liquide à agiter et même dans le cas de petites fioles et d'ampoules scellées. De plus, cet agitateur ne comporte pas de mécanisme de transmission sensible à L'usure et il fonctionne sans courant électrique. Sa simplicité le rend particulièrement approprié pour effectuer des travaux à l'intérieur de boites à gants ou d'enceintes blindées car il est fiable, peu encombrant, et apte à être manipulé à distance. En outre, l'absence d'alimentation électrique supprime tout danger d'incendie ou d'explosion. Lorsque cet agitateur est utilisé en milieu contaminé (contamination biologique, chimique ou radioactive) sa petite taille en fait un objet facile à conditionner après défaillance. De plus, sa conception laisse un grand choix quant aux matériaux nécessaires à sa réalisation et son coût de fabrication est très faible si on le compare à celui d'un agitateur électrique à barreau. Enfin, son utilisation est très souple puisqu'on a vu que la vitesse de rotation ainsi que les cycles arrêt-marche peuvent être facilement contrôlés en régulant l'arrivée de l'air comprimé. Bien entendu, L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple en se référant aux figures 1 et 2, mais en couvre toutes les variantes. En particulier, le nombre, la disposition et l'orientation des gicleurs et des ailettes peuvent être modifiés dans la mesure où L'ensem ble qu'ils constituent permet d'assurer la sustentation, l'entrainement en rotation et le centrage de l'ensemble tournant par rapport à l'ensemble fixe. Afin d'illustrer cette dernière remarque, on a représenté sur La figure 3 un agitateur pneumatique fonctionnant selon le même principe que L'agitateur des figures 1 et 2, mais dans lequel l'orientation des gicleurs et des ailettes est différente. La configuration générale des ensembles fixe 110 et tournant 112 est approximativement la même que dans le mode de réalisation des figures 1 et 2. Les gicleurs 126 débouchent sur la face annulaire supérieure horizontale 114a de L'embase 114, en vis-à-vis de la face inférieure horizontale 132a de la partie tubulaire 132 de L'ensemble tournant 112. Les ailettes 138 sont formées sur cette face inférieure 132a et elles sont orientées radialement et parallèlement à L'axe vertical de L'agitateur, pour former une couronne. Comme dans le lisde de réalisation des figures 1 et 2, les gicleurs 126 sont au moins au nombre de trois et ils sont réguliere- met répartis autour de l'axe de l'agitateur. Les gicleurs 126 sont orientés vers le haut et inclinés d'un même angle déterminé par rapport au plan radial passant par leur extrémité. Par conséquent, l'injection par ces gicleurs 126 d'air comprimé introduit par l'orifice d'admission 118 et par le passage 120 a pour effet d'assurer la sustentation de L'ensemble tournant 112 ainsi que son entrainement en rotation. La fonction de centrage de L'ensemble tournant 112 par rapport à l'ensemble fixe 110 est réalisée en faisant circuler une partie de L'air comprimé injecté par les gicleurs 126 entre les surfaces cylindriques en regard 116b et 132b respectivement de L'injecteur 116 et de la partie tubulaire 132 et en plaçant une restriction 150a en aval de ce passage. Cette restriction 150a est située dans un passage d'évacuation 150 traversant l'ensemble fixe 110 et reliant La face supérieure 116a de l'injecteur à l'extérieur. La section de la restriction 150a peut éventuellement être contrôlée au moyen d'une vis 152. Avantageusement, une vis de réglage de la pression de sustentation est placée dans le passage 120.Le centrage est complété par le fait que Le reste de l'air comprimé injecté par les gicleurs 126 chemine entre une jupe 154 solidaire de L'ensemble tournant 112 et la surface périphérique de l'embase 110. Sur la figure 4, on a représenté une autre variante de réalisation de L'invention constituant un compromis entre les variantes des figures 1 et 3. Dans ce cas, au moins un jeu de trois gicleurs 226 (deux jeux sur la figure 4) régulièrement répartis autour de l'axe vertical de L'agitateur est logé dans la partie fixe 210 et débouche sur une surface tronconique 216b de l'injecteur 216. La parti tournante 212 de L'agitateur comporte alors une surface tronconique 232b en vis-à-vis, dans laquelle sont formées les ailettes 238. Celles-ci sont orientées radialement par rapport à L'axe vertical de l'agitateur. Comme dans les modes de réalisation précédents, l'entraînement en rotation de la partie 212 est obtenu en inclinant les gicleurs 226 d'un angle déterminé par rapport au plan radial passant par leur extrémité. Dans cette configuration, on comprend que la disposition relative des gicleurs et des ailettes assure à la fois la sustentation, l'entraînement en rotation et le centrage de la partie tournante par rapport à la partie fixe de L'agitateur. Cette variante présente toutefois pour inconvénient d'être plus difficile à réaliser que les précédentes, compte tenu des formes tronconiques des surfaces 216b et 232b. De plus, elle peut présenter une certaine instabilité en rotation et conduire à une fragilisation des ailettes qui servent à assurer le re centrage au moment de l'arrêt. L'évacuation de L'air comprimé s'effectue dans ce cas radialement vers l'exte- rieur comme l'illustrent Les flèches sur la figure 4. Une partie de l'air comprimé peut aussi être évacuée par un canal axial 250 ménagé dans la partie fixe 210. Bien entendu, d'autres variantes de réalisation peuvent encore être envisagées sans sortir du cadre de L'invention. En particulier, l'entraînement en rotation de la partie tournante pourrait être obtenu non pas par une inclinaison des gicleurs par rapport à une di- rection radiale comme dans les exemples de réalisation précédemment décrits, mais par une inclinaison des ailettes d'un angle donné par rapport à une direction radiale, chaque gicleur étant alors contenu dans un plan radial par rapport à l'axe de l'agitateur. En variante du mode de réalisation de la figure 1, des gicleurs orientés radialement peuvent aussi être associés avec des ailettes en forme d'hélices, le gicleur de sustentation étant alors supprimé. Bien entendu, les matériaux utilisés pour réaliser l'agitateur selon L'invention peuvent être quelconques. De même, les ailettes peuvent être soit directement usinées dans la masse de l'ensemble tournant, soit rapportées, sans sortir du cadre de l'invention. Enfin, Le caractère complémentaire des formes des ensembles fixe et tournant peut être inversé, l'ensemble tournant comportant alors une partie cylindrique qui vient s'emboîter dans une partie tubulaire de L'ensemble fixe. REVENDICATIONS 1. Agitateur pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend - un ensemble cylindrique fixe (10, 110, 210), d'axe vertical, comportant un orifice d'admission (28) apte à être relié à une source d'air comprimé (30), et au moins trois gicleurs (26, 126, 226) régulièrement ré partis autour dudit axe et communiquant avec l'orifice d'admission par un passage (20, 120) ; et - un ensemble tournant (112) reposant sur ledit ensemble cylindrique fixe, cet ensemble tournant comportant un réceptacle (40) pour un récipient (R) à agiter et une série d'ailettes (38) disposées en couronne autour du dit axe, en vis-à-vis desdits gicleurs (26, 126, 226), ces derniers formant avec les ailettes un angle tel que L'ensemble tournant (12, 112, 212) est entraîné en rotation autour dudit axe lorsque l'orifice d'admis sion (28) est relié à ladite source (30). 2. Agitateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (38) sont orientees paral lèlement audit axe, lesdits au moins trois gicleurs (26) étant disposés dans un plan horizontal, l'ensemble cylindrique fixe (10) comprenant de plus au moins un quatrième gicleur (24), dit de sustentation, communiquant egalement avec L'orifice d'admission (28) par ledit passage (20), ce quatrième gicleur étant orienté vers le haut parallèlement audit axe, en vis-a-vis d'une surface horizontale (34a) de L'ensemble tournant (12). 3. Agitateur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ailettes (38) sont orientées radialement, lesdits au moins trois gicleurs (26) étant inclinés dudit angle par rapport à une direction radiale.