Brevet FR2605104A1 — publié le 19880415

DISPOSITIF D'EQUILIBRAGE DYNAMIQUE D'UN APPAREIL CENTRIFUGEUR. La présente invention concerne un dispositif d'équilibrage dynamique pour un appareil de centrifugation. Comme on le sait, tout dispositif centrifugeur doit, avant sa mise en rotation être équilibré, c'est à dire, que, par rapport à un axe correspondant au diamètre de l'organe rotatif constitutif du dispositif de centrifugation, les moments des forces de gravité qui s'exercent en tout point du dit organe rotatif, doivent s'annuler . En d'autres termes, l'organe rotatif doit respecter les conditions de non rotation par rapport à chacun de de ses diamètres. En effet, si ces conditions ne sont pas réalisées, d'une part,la centrifugation ne s'effectue pas de manière régulière, et d'autre part,on soumet l'ensemble mécanique à des vibrations qui tendent à la longue à déteriorer les paliers de l'organe rotatif. Enfin, la vitesse de centrifugation n'est pas constante A ce jour un moyen connu pour équilibrer un dispositif centrifugeur, consiste à équilibrer deux à deux les différents postes de centrifugation,lorsque ceux-ci correspondent à un nombre pair. Par exemple,lorsque les dits postes de centrifugation sont des receptacles escamotables, on pèse les receptacles opposés par rapport à l'axe central de l'organe rotatif, munis de l'élément à centrifuger, et l'on fait coïncider les deux valeurs obtenues pour chacune des paires ainsi formées, en augmentant la masse du plus léger, par exemple, au moyen d'eau, ou de billes de plomb, etc. Si le nombre de postes de centrifugation est impair, on doit procéder à un équilibrage simultané de l'ensemble des postes, en les ajustant à la même masse. Toutefois, lorsque l'élément à centrifuger est de masse négligeable par rapport au receptacle, on tend, lorsque l'on utilise qu'une partie des postes de centrifugation, à laisser tous les receptacles en place sur leur poste respectif, la variation des moments par rapport au diamètre de l'organe rotatif étant alors elle-même négligeable. I1 ressort donc, de l'utilisation de ces méthodes de notables inconvénients, parmi lesquels on peut citer - des méthodes particulièrement fastidieuses , qui engendrent une perte de temps importante,et qui sont difficilement automatisables - des méthodes consommatrices d'énergie , lors du maintien des receptacles en place sur leur poste. La présente invention vise à pallier ces inconvénients .Elle propose un dispositif d'équilibrage dynamique d'un appareil centrifugeur, du type comportant - un premier plateau support rotatif présentant sur sa périphérie des réceptacles destinés à recevoir un élément à centrifuger - un moyen destiné à entrainer le dit plateau en ro tation L'invention se caractérise en ce que le dispositif comprend également - un second plateau; dit d'équilibrage, parallèle au premier, entrainé en rotation par le même moyen, et au sein duquel sont ménagées des rampes radiales ascendantes du centre vers la périphérie, destinées à recevoir des billes d d'équilibrage - un troisième plateau, dit de verrouillage,parallè le aux deux autres plateaux, et intercalé entre eux, présentant d'une part, sur la face dirigée vers le pla teau support, un moyen apte à le faire coopé rer temporairement avec les réceptacles du dit plateau support , lorsque les réceptacles ne reçoivent pas d'éléments à centrifuger d'autre part,sur la face dirigée vers le pla teau d'équilibrage, un moyen apte à maintenir les billes d'équilibrage au voisinage du cen tre de rotation du plateau d'équilibrage,lors de la rotation du dit plateau En d'autres termes, l'invention se caractérise en ce qu'au moyen de différents organes positionnés suivant une architecture bien définie,on procède à l'équilibrage d'un appareil centrifugeur en utilisant la force centrifuge développée par celui-ci. Avantageusement, en pratique - à chaque réceptacle du plateau support, correspond une paire de rampes ascendantes et de billes d'équilibrage - chaque rampe constitutive d'une même paire est disposée de part et d'autre d'un organe destiné à faire pivoter l'élément à centrifuger, correspondant à la dite paire de rampes, dans le réceptacle du plateau support - les rampes ascendantes présentent une inclinaison par rapport à l'horizontale, comprise entre dix (10) et quinze (15) degrés, de préférence au voisinage de douze (12) degrés - le plateau de verrouillage se présente sous forme d'une corolle, dont le nombre de pétales coïncide avec le nombre de réceptacles - le plateau de verrouillage sous forme de corolle est réalisé en matière plastique souple à effet de mémoire, l'extrémité de chaque pétale présentant un ergot destiné à coopérer avec une fente prévue à cet effet dans chaque réceptacle, et qui s'escamote lorsque l'on met en place dans le dit réceptacle l'élément à centrifuger - l'envers de chaque pétale constitutif de la corolle du plateau de verrouillage présente au vo-isinage du centre du dit plateau une butée, venue du moulage, destinée à retenir la bille d'équilibrage au voisinage du centre du dit plateau d'équilibrage lorsque le réceptacle correspondant reçoit un élément à centrifuger, qui par conséquent, exerce une pression sur le dit ergot placé à l'extrémité du pétale considéré La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une vue en perspective partielle éclatée d'un appareil centrifugeur muni d'un dispositif d'équilibrage selon l'invention. La figure 2 est une coupe transversale du même appareil, l'un des réceptacles étant muni d'un élément à centrifuger Les figures 3 et 4 sont des coupes transversales illustrant le dispositif selon l'invention et sans élément à centrifuger, respectivement en phase d'arrêt et en phase de centrifugation Les figures 5 et 6 représentent des coupes transversales du dispositif selon l'invention et muni d'un élément à centrifuger, respectivement en phase d'arrêt et en phase de centrifugation Comme on peut le voir au sein de la figure 1 l'appareil centrifugeur, portant la référence générale (1) , comporte essentiellement un plateau support rotatif (2), présentant sur sa périphérie des réceptacle (3), destinés à recevoir un élément à centrifuger (4).En outre,il présente un plateau fixe (5), sur lequel vient se fixer le moteur (6) d'entrainement du plateau support (2), ce dernier venant s'emmancher sur l'axe (7) du dit moteur (6). Parallèlement au plateau support (2), on peut observer deux autres plateaux, respectivement un plateau dit d'équilibrage (8) et, intercallé entre ce dernier et le plateau support (2), un plateau dit de verrouillage (9). Ces deux plateaux (8,9) sont entrainés en rotation, solidairement avec le plateau support (2) au moyen du moteur (6), par l'intermédiaire de son axe (7), comme on peut mieux le voir au sein des figures 2 et 3. Le plateau d'équilibrage comprend une pluralité de paires de rampes (10) ascendantes,du centre vers la périphérie,chacune de ces rampes étant radiale.Dans l'exemple décrit, le nombre de réceptacles (4) présents est égal à cinq, donc le nombre de paires de rampes (10) également. Chaque paire de rampes (10) est disposée, au voisinage de la périphérie du plateau d'équilibrage (8), de part et d'autre d'un orifice (11), permettant le passage d'un organe (non représenté) assurant le pivotement des éléments à centrifuger dans les réceptacles (3) du plateau support (2). Chacune des dites rampes (10) reçoit une bille (12), réalisée en acier, et dont le diamètre est fonction de la masse de la bille désirée. Du fait que les rampes sont ascendantes du centre vers la périphérie du plateau (8), l'angle d'inclinaison étant de douze degrés (12 ) par rapport à lthorizontale,lorsque le dit plateau ne tourne pas, les billes sont situées au voisinage du centre du dit plateau (8), au contact d'une couronne (13) de limitation du parcours inférieur des billes, la dite couronne entourant un insert conique (14), de fixation sur l'axe (7) du moteur (-6). Par contre,' lorsqu'aucun organe ne limite leur course ascensionnelle, si le plateau (8) tourne,les dites billes (12) sont soumises à la force centrifuge, qui,si la vitesse de rotation est suffisante, provoque la montée des billes (12) jusqu'en haut des rampes (10).Pour cela,il suffit que les moments des forces centrifuges s'appliquant sur les billes (12) par rapport à l'axe central vertical (7) du moteur, soient supérieurs aux moments des forces de gravité s'appliquant également sur les billes, par rapport au même axe. Le plateau de verrouillage (9) se présente sous la forme d'une corolle, dont le nombre de pétales (14) coïncide avec le nombre de réceptacle (3) du plateau support (2), cinq en l'occurence. Chacun de ces pétales (15) est terminé, à son extrémité libre, par un ergot (16), s'étendant vers le plateau support (2), et destiné à coopérer avec une fente (17), ménagée au sein de la base (18) de chacun des receptacles (3) du dit plateau (2), et ce, uniquement dans le cas où le receptacle (3) considéré ne contient pas d'élément (4) à centrifuger. En outre chaque pétale (15) présente sur sa face envers, c'est à dire,du coté du plateau d'équilibrage (8), une butée (19) venue du moulage, et située au voisinage de la base (20) du pétale (15).Cette butée (19) est destinée à retenir la bille (12) vers la couronne (13')1lorsque le réceptacle (3) correspondant reçoit un élément (4) à centrifuger, lors des phases de centrifugation. Chacun des pétales (15) est soumis à une contrainte transmise par l'intermédiaire de l'ergot (16), lorsqu'un réceptacle (3) reçoit un élément à centrifuger (4),du fait que le plateau (9) est réalisé en un matériau plastique souple à effet de mémoire élastique, et que le moulage lui donne une forme telle,qu'il tend naturellement à provoquer la coopération de l'ergot (16) avec la fente (17). Ainsi, tout abaissement de l'ergot (16) provoque de façon inéluctable, l'abaissement concomitent de la butée (19) de rétention des billes (12) . Les dieux positions extrêmes du plateau (9) sont visibles respectivement sur les figures 2 et 3. Ainsi,lorsque l'on désire réaliser la centrifugation d'éléments (4), on positionne ces éléments au sein des réceptacles (3), qui sont munis d'ergots de positionnement (non représentés), et on peut immédiatement procéder aux différentes phases de centrifugation,sans s'inquiéter de l'équilibrage du dispositif .En effet, la masse des éléments (4) à centrifuger étant connue, on adapte la masse des billes (12) d'équilibrage, en utilisant des billes de diamètre connu (la masse volumique des billes restant constante, le seul paramètre pouvant faire varier la masse est le diamètre), de façon à ce que la somme des moments par rapport à l'axe (7) des forces centrifuges s'appliquant sur les billes (12) en position basse et sur l'élément (4) à centrifuger correspondant, soit égale aux moments par rapport au même axe des forces centrifuges s'appliquant sur les billes en position haute d'une même paire de rampes (10) Ainsi, c'est par la seule utilisation de la force centrifuge générée par la rotation des plateaux que l'on réalise un équilibrage dynamique automatique .De plus,il est tout à fait possible de n'employer qu'une partie des réceptacles (3) du plateau support (2), sans pour autant perturber l'équilibrage. En effet, lorsque l'on place sur un réceptacle (4) un élément (3) à centrifuger, ce dernier appuie sur l'ergot (16) qui faisait saillie au niveau de la fente (17) de la base (18), provoquant ainsi un abaissement du pétale (16), donc de la butée (19), ayant pour conséquence la rétention des deux billes (12) correspondantes en position basse . Par contre,les réceptacles vides n'entrainent pas d'abaissement des pétales (16) du plateau (9) , donc n'empêchent pas l'ascension des billes au sommet des rampes correspondantes. Comme il est bien connu, qu'à forces égales, plus le rayon du cercle décrit par l'objet sur lequel s'appuient les dites forces est grand,et plus grand est son moment,par rapport à l'axe passant par le centre du dit cercle, on peut , en calculant au préalable la masse des billes (12) nécessaire pour réaliser l'équilibrage, obtenir un équilibrage dynamique et automatique. Ainsi, il ressort de la présente invention des avantages que ne procuraient pas les dispositifs centrifugeurs connus à ce jour . On peut citer - la réalisation d'un équilibrage dynamique et automatique, mettant en oeuvre une méthode simple - un gain de temps considérable - l'utilisation de matériaux simples et peu couteux; - la possibilité de n'utiliser qu'une partie des réceptacles avec la même facilité de réalisation de l'équi librage REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'équilibrage dynamique d'un appareil centrifugeur (1), du type comportant - un premier plateau support rotatif -(2) présentant sur sa périphérie des réceptacles (3) destinés à recevoir un élément (4) à centrifuger - un moyen (6,7) destiné à entrainer le dit plateau en rotation caractérisé en ce que le dispositif comprend également - un second plateau (8),dit d'équilibrage, parallèle au premier, entrainé en rotation par le même moyen (6,7), et au sein duquel sont ménagées des rampes radiales (10) ascendantes du centre vers la périphérie, destinées à recevoir des billes d'équilibrage (12) - un troisième plateau (9) , dit de verrouillage parallèle aux deux autres plateaux (2,8), et intercalé entre eux, présentant d'une part, sur la face dirigée vers le pla teau support (2) , un moyen (16) apte à le faire coopérer temporairement avec les récep tacles (3) du dit plateau support (2),lorsque les réceptacles (3) ne reçoivent pas d'élé ments à centrifuger (4) d'autre part,sur la face dirigée vers le pla teau d'équilibrage (8) , un moyen (19) apte à maintenir les billes d'équilibrage (12) au voisinage du centre de rotation du plateau d'équilibrage (8), lors de la rotation du dit plateau 2/ Dispositif d'équilibrage dynamique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à chaque réceptacle (3) du plateau support (2),correspond une paire de rampes radiales ascendantes (10) et de billes d'équilibrage (12). 3/ Dispositif d'équilibrage dynamique selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque rampe (10) constitutive d'une même paire ~ est disposée de part et d'autre d'un organe (11) destiné à faire pivoter l'élé- ment à centrifuger (4), correspondant à la dite paire de rampes (10),dans le réceptacle (3) du.plateau support (2). 4/ Dispositif d'équilibrage dynamique selon l'une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que les rampes radiales ascendantes (10) présentent une inclinaison par rapport à l'horizontale, comprise entre dix (10) et quinze degrés, de préférence au voisinage de douze degrés. 5/ Dispositif d'équilibrage dynamique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le plateau de verrouillage (9) se présente sous forme d'une corolle, dont le nombre de pétales (15) coïncide avec le nombre de réceptacles (3) 6/ Dispositif d'équilibrage dynamique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le plateau de verrouillage (9) sous forme de corolle est réali sé en matière plastique souple à effet de mémoire élastique l'extrémité de chaque pétale (15) présentant un ergot (16), destiné à coopérer avec une fente (17) prévue à cet effet dans chaque réceptacle (3), et qui s'escamote lorsque l'on met en place dans le dit réceptacle (3) l'élément à centrifuger (4) 7/ Dispositif d'équilibrage dynamique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'envers de chaque pétale (15) constitutif de la corolle du plateau de verrouillage (9) présente au voisinage du centre du dit plateau une butée (19), venue du moulage, destinée à retenir la bille- d'équilibrage (12) au voisinage du centre du dit plateau d'équilibrage (8) lorsque le réceptacle (3) correspondant reçoit un élément à centrifuger (3), qui par conséquent, exerce une pression sur le dit ergot (16) placé à l'extrémité du pétale (15) considéré