Brevet FR2748219A1 — publié le 19971107

L'invention concerne un appareil rotatif de secouage qui possède deux paires de bandes flexibles, montées perpen- diculairement les unes aux autres et qui obligent le plateau de secouage à se déplacer suivant une orbite circulaire réglée qui donne une action régulière avec une puissance consommée minimale. La littérature décrit quelques tentatives de support de divers mécanismes différents de secouage ayant des organes flexibles. On considère que les documents qui suivent sont des échantillons représentatifs de la technique antérieure. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 183 677, délivré le 15 janvier 1980 sous le titre "Mechanism for effecting orbital motion of a member" décrit un appareil de secouage qui pos- sède quatre ressorts élastiques qui forment collectivement les quatre coins d'un carré. Ces ressorts assurent le support et le réglage du mouvement orbital de l'appareil de secouage. Cependant, le mécanisme paraît modérément compli- qué. Il faut aussi noter le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 147 516, délivré à l'un des inventeurs du brevet pré- cité, décrit un autre mécanisme oscillant ayant des organes verticaux flexibles pour le support d'une plate-forme. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 427 451 déli- vré sous le tire "Mixer with an oscillating drive" décrit un appareil de laboratoire qui comprend un ensemble de ressorts à lame qui supportent et règlent le mouvement oscillant de l'appareil. La structure de l'appareil paraît cependant adaptée essentiellement à une utilisation avec des organes ultrasonores d'entraînement et ne paraît donc pas convenir à des mélangeurs donnant toute une gamme de vitesses différentes. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 060 150 déli- vré le 22 octobre 1991 sous le titre "Speed control for orbital shaker with reversing mode" décrit un autre appareil de secouage de laboratoire qui comprend des éléments verti- caux flexibles destinés à supporter une plate-forme supérieure à l'aide d'une plate-forme inférieure. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 539 156 déli- vré le 10 novembre 1970 sous le titre "Vibrator or shaker" décrit un autre appareil de laboratoire dans lequel un socle comprend un dispositif de support qui est suspendu élas- tiquement par le socle. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 639 404 intitulé "Machine for shaking babcock milk test bottles" délivré le 19 décembre 1899, décrit un mélangeur industriel ayant deux supports qui jouent le rôle de ressorts et qui permettent au tronçon supérieur du mélangeur d'osciller alternativement par rapport au reste du mécanisme de support. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 060 151 délivré le 22 octobre 1991 sous le titre "Speed control for orbital shaker with reversing mode" décrit un mécanisme original de suspension ayant deux bielles flexibles qui permettent à un plateau de support d'osciller entre deux positions différentes. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 422 768 délivré le 27 décembre 1983 sous le titre "Paint can shaker" décrit un autre mécanisme de secouage ayant plusieurs ressorts de support. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 052 812 déli- vré le 1er octobre 1991 sous le titre "Bath shaker" et le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 372 425 délivré le 13 décembre 1974 sous le titre "Cushioned restraining device" sont des exemples d'appareils classiques de secouage de réalisation récente mais ayant des mécanismes de suspension très différents. Les deux brevets des Etats-Unis d'Amérique n 5 052 812 et n 5 372 425 sont cédés à New Brunswick Scientific Company Inc. qui est le cessionnaire de la présente invention. Enfin, les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 5 015 366, 4 176 750 et Re 31 660 sont cités à titre général mais ne paraissent pas concerner la présente invention. Aucun des documents de la technique antérieure ne décrit ni ne suggère un appareil rotatif efficace, simple et peu coûteux de secouage ayant des organes élastiques dont la structure est telle que décrite dans la suite et, en outre, aucun des appareils connus ne paraît décrire ou suggérer de manière originale la fixation des organes élastiques à la partie rigide du châssis de support. En résumé, l'invention concerne un appareil rotatif de secouage qui met en oeuvre deux paires de bandes élastiques et flexibles qui sont dans des plans perpendiculaires afin que le mouvement du plateau de secouage soit obligé de suivre un trajet orbital régulier. Une plaque de base supporte le moteur et une transmission excentrique qui est entraînée par le moteur. La plaque de base supporte aussi une première paire inférieure de bandes flexibles placées sur les côtés opposés de la plaque de base. Quatre montants fixent les extrémités des deux bandes inférieures aux quatre coins de la plaque de base. Une plaque centrale est placée au-dessus de la plaque de base. Elle est fixée par deux pattes raccordant le tronçon intermédiaire des côtés opposés de la plaque centrale aux tronçons intermédiaires de la première paire inférieure de bandes flexibles fixées à la plaque de base. Un premier orifice placé au centre de la plaque centrale permet le passage de la transmission excentrique et un second orifice placé près du coin de la plaque centrale permet le passage du moteur. Une courroie de transmission raccorde la poulie du moteur à une poulie excentrique menée placée entre la plaque centrale et la plaque supérieure. La poulie possède un contrepoids diamé- tralement opposé à la broche excentrique. Une plaque supérieure est placée au-dessus de la plaque centrale et est fixée au centre de celle-ci au mécanisme de transmission excentrique. Une seconde paire supérieure de bandes flexibles est fixée à la plaque centrale par quatre montants supérieurs de support placés aux quatre coins de la plaque centrale. Les deux secondes bandes supérieures flexibles sont supportées par des montants flexibles de support de bande qui fléchissent sans s'allonger. Les bandes flexibles de la première paire inférieure se trouvent dans des plans parallèles, mais perpendiculaires aux plans des secondes bandes flexibles supérieures. La plaque supérieure est fixée par une autre paire de pattes aux tronçons intermédiaires de la seconde paire supérieure de bandes flexibles. La plaque supérieure est supportée par la transmission excentrique et la plaque centrale est pratiquement supportée par la plaque supérieure. Un plateau de support de fioles peut être fixé à la plaque supérieure. La première et la seconde paire de bandes flexibles limitent le mouvement de la plaque supérieure et donc du plateau au plan X-Y. Les fioles, retenues par le plateau, oscillent donc suivant des orbites circulaires régulières. L'appareil rotatif perfectionné de secouage peut être fabriqué de manière relativement peu coûteuse, il réduit au minimum l'utilisation de paliers, il a une durée d'utilisation relativement longue et silen- cieuse, il ne présente pas de jeu et son montage est facile. L'appareil présente aussi un frottement minimal et il peut être mis en fonctionnement et utilisé avec une consommation minimale d'énergie, tout en dégageant une quantité minimale de chaleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de l'appareil rotatif de secouage dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une vue en perspective avec des parties arrachées de l'appareil rotatif de secouage représenté sur la figure 1; la figure 3A est une coupe en plan de l'appareil rotatif de secouage représentant la plaque centrale, suivant la ligne 3A-3A de la figure 4A, et elle représente une poulie excentrique menée comprenant un contrepoids; la figure 3B est une coupe en plan de l'appareil rotatif de secouage, représentant la plaque inférieure de base, suivant la ligne 3B-3B de la figure 4A; la figure 4A est une coupe par un plan vertical de l'appareil rotatif de secouage, suivant la ligne 4A-4A de la figure 2; la figure 4B est une coupe par un plan vertical de l'appareil rotatif de secouage suivant la ligne 4B-4B de la figure 2; la figure 5A représente les trajets circulaires parcourus par les fioles placées sur le plateau avec l'influence correctrice des deux paires de bandes flexibles; la figure 5B représente la distorsion introduite sur les trajets orbitaux des fioles extérieures du plateau lorsque le mouvement de la transmission excentrique n'est pas limité, les traits mixtes représentant la perte de parallélisme; la figure 6A représente l'un des montants de support de bande; et la figure 6B montre comment un montant de support de bande, tel que représenté sur la figure 6A, fléchit lors du déplacement de l'une des bandes. Dans la description qui suit, on utilise des références numériques identiques pour désigner des éléments analogues sur les diverses vues. La figure 1 est une vue en perspective de l'appareil rotatif de secouage 10 dans un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 2 est une vue en perspective avec des parties arrachées de l'appareil 10 de la figure 1, montrant comment les éléments internes coopèrent les uns avec les autres. Les figures 3A à 4B sont diverses coupes de l'appareil 10 du mode de réalisation préféré représenté sur les figures 1 et 2. L'appareil 10 possède une plaque 12 de base supportée par quatre pieds caoutchoutés réglables classiques 14. Un châssis ou revêtement 16 protège les parties internes. Deux premières bandes flexibles infé- rieures 18, placées sur des côtés opposées de la base 12, sont raccordées à celle-ci par quatre montants 20 de support de bande. Chacun des quatre montants inférieurs 20 de support de bande est placé à l'un des quatre coins de la plaque de base 12 et ils sont utilisés pour la connexion des extrémités opposées des deux bandes inférieures flexibles 18 à la base 12. Les détails des montants inférieurs 20 de support et des structures associées de montage sont repré- sentés sur les figures 6A et 6B, comme décrit plus en détail dans la suite. La figure 6A représente une extrémité de la bande flexible 18 raccordée à un montant 20 de support de bande par un boulon 24 et des organes associés 22, 30 et 32. Le boulon 24 passe dans une rondelle flexible 22. La rondelle 22 a un orifice 21 et se loge dans un orifice 23 de la partie verticale du montant 20 de support de bande. Un boulon ou une vis 24 passe dans un trou de la bande flexible 18 et un trou 21 de la rondelle 22 et sort de l'autre côté. Une rondelle 30 et un écrou 32 assurent un blocage robuste de la bande flexible 18 sur le boulon 24. Comme représenté sur la figure 6B, lorsque la bande flexible 18 se déplace, elle provoque une rotation du boulon 24 si bien que la rondelle 22 fléchit. Cette disposition permet à la partie centrale de chacune des bandes 18 de fléchir vers l'intérieur et l'extérieur facilement avec une usure absolue minimale. Une rondelle normale classique 22 peut être utilisée. Dans une variante, d'autres structures élastiques d'élasticité et de configuration analogues peuvent aussi être utilisées. Cette structure permet l'utilisation de l'appareil rotatif de secouage pendant des milliers d'heures sans usure mécanique discernable notable des bandes flexibles ou du mécanisme de support. Des plots supérieurs 58 de support de bande sont fixés à une seconde paire supérieure de bandes flexibles 56, pratiquement de la manière déjà décrite en référence aux figures 6A et 6B et comme indiqué dans la suite. En plus des quatre montants inférieurs 20, la base 12 porte aussi un moteur 34 et une transmission excentrique 36. Le moteur 34 et la transmission 36 passent respectivement par des orifices 48 et 46 de la plaque centrale 38. L'orifice 46 est placé à peu près au centre de la plaque centrale 38 alors que l'orifice 48, qui permet le passage du moteur 34, est plus proche de l'un des coins de la plaque centrale 38. Une poulie 50 de moteur est montée à la partie supérieure de l'arbre d'entraînement du moteur 34 et loge une courroie 54 de transmission qui la relie à une poulie menée 52 formée par moulage et placée sur l'arbre mené de la transmission excentrique 36. La poulie menée 52 possède un contrepoids 53 qui est incorporé en position diamétralement opposée à la broche excentrique. La plaque centrale 38 est raccordée par deux pattes 40, sur ses côtés opposés, aux parties centrales respectives des deux bandes flexibles inférieures 18. Un boulon 42 passe dans la partie centrale de chacune des bandes 18 et par un orifice du jeu inférieur de pattes 40 et est fixé aux côtés opposés par un écrou classique 44. En conséquence, les bandes 18 limitent le mouvement de la plaque centrale à la direction indiquée par la flèche 80. La plaque centrale 38 supporte aussi quatre montants supérieurs 58 dont la structure est pratiquement identique à celle des montants inférieurs 20 représentés sur les figures 6A et 6B comme déjà décrit. Les quatre montants supérieurs 58 sont placés aux quatre coins de la plaque centrale 38 et sont fixés à chacune des extrémités opposées de la paire de bandes supérieures 56. Les bandes 56 sont placées sur les côtés opposés de la plaque 38 et sont parallèles mutuellement. De même, les bandes inférieures 18 sont placées sur les côtés opposés de la plaque 12 de base et sont parallèles mutuellement, mais perpendiculaires aux plans et à la direction des bandes supérieures 56 comme indiqué sur les figures 2, 3A et 3B. La transmission excentrique 36 est fixée à un support supérieur 66 placé sur l'arbre mené et qui passe par une ouverture 64 de la plaque supérieure 62. Deux pattes 60, placées sur les côtés opposés de la plaque 62, raccordent celle-ci à la partie centrale de la paire de bandes supérieures flexibles 56. Un boulon 42 et un écrou 44 fixent les pattes supérieures 60 aux bandes 56 de la même manière que le boulon 42 et l'écrou 44 fixent les pattes inférieures 40 à la partie centrale des bandes inférieures 18. Les bandes supérieures flexibles 56 obligent la plaque supérieure 62 à se déplacer alternativement dans la direction de la flèche 82. De même, les bandes inférieures flexibles 18 obligent la plaque centrale 38 à se déplacer alternativement dans la direction de la flèche 80 qui est perpendiculaire à la flèche 82. La plaque centrale 38 est suspendue en fait à la plaque supérieure 62 par les pattes , les bandes flexibles 56 et les montants 58. Comme la plaque supérieure 62 est obligée de se déplacer dans la direction perpendiculaire 82 qui est elle- même obligée de se déplacer dans la direction perpendiculaire 80, le plateau 68 de support des fioles peut présenter une torsion lorsqu'il est entrains par la transmission excentrique 36 sous la commande du moteur 34. Cet effet souhaitable peut être meilleur comme l'indiquent les figures 5A et 5B. La figure 5A représente les trajets orbitaux 72 de trois fioles 70 entraînés par la transmission excentrique 36 et le moteur 34. Les fioles 70 sont maintenues sur le plateau 68 par des pinces classiques 86 comme représenté sur la figure 1. Comme la plaque supérieure 66 et le plateau 68 sont obligés de se déplacer uniquement dans les directions orthogonales 80 et 82, il est pratiquement impossible que le plateau 68 et les fioles 70 présentent une torsion ou une rotation sous l'influence de la transmission excentrique 36. En conséquence, les trajets 72 des fioles 70 sont circulaires, réguliers, sans à-coup et prévisibles. La figure 5B représente les trajets orbitaux suivis par les fioles 70, en l'absence des effets avantageux des deux paires de bandes flexibles 18 et 56. La fiole centrale décrit une orbite circulaire 76 alors que les deux fioles externes décrivent une orbite elliptique 74. Ce phénomène provoque évidemment un mélange non uniforme des matières et peut avoir un effet négatif important sur la valeur finale des résultats des essais de laboratoire. Les orbites déformées 74 des fioles externes peuvent être attribuées aux mouvements de torsion et de rotation qui sont introduits dans la plaque supérieure 66 lorsqu'aucune contrainte n'est assurée dans les directions X-Y. Ainsi, le rôle principal des bandes 18 et 56 est d'empêcher la rotation sur leur axe de la plaque supérieure 62 et du plateau 68 de support de fioles, c'est-à-dire leur précession. Le moteur 34 et la transmission excentrique 36 sont des dispositifs classiques du commerce. Les organes 84 de réglage de vitesse du moteur et analogue, par exemple fabriqués par New Brunswick Scientific Company Inc. sont aussi disponibles auprès d'autres fabricants, et peuvent être utilisés pour le réglage de la vitesse et de l'intensité de l'appareil de secouage par réglage de la puissance électrique fournie au moteur 34. L'organe 84 de réglage de vitesse et l'alimentation électrique ainsi que le moteur 34 et la transmission excentrique 36 sont des élé- ments classiques et on ne considère pas qu'ils constituent eux-mêmes des parties de l'invention. L'invention décrite précédemment présente plusieurs avantages par rapport aux appareils rotatifs connus de secouage. D'abord, l'appareil a une longue durée de vie due en grande partie au fait que les bandes 18 et 56 peuvent fléchir aisément avec une usure absolue minimale. Des paliers ne sont pas nécessaires autrement que dans la transmission centrale. Un appareil de secouage de ce type peut fonctionner plusieurs milliers d'heures sans réparation ni maintenance spéciale. Ensuite, l'appareil de secouage est très fiable car il existe un nombre minimal de pièces mobiles soumises à l'usure. Ensuite, l'appareil est facilement équilibré à cause de son fonctionnement régulier et il donne une orbite circulaire prévisible. En consé- quence, il ne présente pas de jeu. Ensuite, l'appareil est pratiquement silencieux et la transmission régulière permet l'utilisation d'un couple minimal pour la mise en fonction- nement et la poursuite du fonctionnement de l'ensemble. Ensuite, l'appareil de secouage est relativement peu coûteux o10 pour sa fabrication si bien qu'il peut être utilisé par les laboratoires et étudiants ayant un budget limité. Enfin, l'appareil dégage très peu de chaleur. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. ll REVENDICATIONS 1. Appareil rotatif de secouage, caractérisé en ce qu'il comprend: une base (12), un moteur (34) fixé à la base (12), une transmission excentrique (36) fixée à la base (12), un dispositif (54) de transmission raccordant le moteur (34) à la transmission excentrique (36), un premier dispositif à bandes flexibles (18) fixé à la base (12), un premier dispositif à plaque (38) fixé au premier dispositif à bandes flexibles (18) de manière que le premier dispositif à plaque (38) soit obligé d'osciller dans une première direction par rapport à la base (12), un second dispositif à bandes flexibles (56) fixé au premier dispositif à plaque (38), et un second dispositif à plaque (62) fixé au dispositif de transmission excentrique (36) et fixé aussi au second dispositif à bandes flexibles (56) de manière que le second dispositif à plaque (62) puisse osciller dans une seconde direction pratiquement perpendiculaire à la première direction, et un dispositif à plateau (68) destiné à supporter des récipients de mélange, qui peut être fixé au second dispositif à plaque (62), le dispositif à plateau (68) et le second dispositif à plaque (62) oscillant suivant une orbite déterminée par les premier et second dispositifs à bandes flexibles (18, 56). 2. Appareil selbn la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second dispositif à bandes (18, 56) comprennent des bandes flexibles (18, 56) ayant chacune une première et une seconde extrémité et un tronçon intermédiaire. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: un dispositif de montage de bandes flexibles (18, 56) destiné à la fixation de la première et de la seconde extrémité des bandes flexibles (18, 56) à la base (12) et au premier dispositif à plaque (38) respectivement, le dispositif de montage de bandes flexibles (18, 56) fléchissant avec les bandes flexibles (18, 56) de manière que celles-ci ne présentent pas d'allongement notable lors de la flexion. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier dispositif à bandes flexibles (18) comporte une première paire de bandes flexibles (18) fixées chacune aux côtés opposés de la base (12) par une paire de dispositifs de montage de bandes flexibles. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second dispositif à bandes flexibles (56) comporte une seconde paire de bandes flexibles (56) fixées chacune aux côtés opposés du premier dispositif à plaque (38) par une paire de dispositifs de montage de bandes flexibles, les bandes flexibles (18) de la première paire étant chacune dans un plan parallèle à l'autre et les bandes flexibles (56) de la seconde paire étant également chacune dans un plan parallèle à l'autre mais dans des plans qui sont pratiquement perpendiculaires aux plans des premières bandes flexibles (18). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une première paire de pattes (40) destinées à la fixation du premier dispositif à plaque (38) aux tronçons intermédiaires de la première paire de bandes flexibles (18). 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde paire de pattes (60) destinées à la fixation du second, dispositif à plaque (62) aux tronçons intermédiaires de la seconde paire de bandes flexibles (56). 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de montage de bandes flexibles comprend: un montant (20) destiné à être fixé à la base (12) ou au premier dispositif à plaque (38) et ayant un orifice (23), un dispositif élastique (22) placé dans l'orifice du montant, et un dispositif de fixation (24) passant dans le dispositif élastique (22) et destiné à être fixé à la première ou à la seconde extrémité de chacune desdites bandes flexibles. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif élastique (22) a une structure analogue à celle d'une rondelle élastique (22). 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier dispositif à plaque (38) comporte un premier orifice (48) qui permet le passage d'une partie du moteur (34), et le premier dispositif à plaque (38) a aussi un second orifice (46) pratiquement au centre et qui permet le passage d'une partie de la transmission excentrique (36), et le dispositif de trans- mission (36) comporte une courroie raccordant ladite partie de transmission excentrique (36) qui passe dans le second orifice à la partie du moteur (34) qui passe par le premier orifice du premier dispositif à plaque (38).