Brevet FR2781695A1 — publié le 20000204

1- 2781695 La présente invention concerne un malaxeur pour la préparation d'échantillons de matière solide et/ou nutritive et/ou végétale, en vue d'effectuer des analyses et/ou des tests microbiologiques, par exemple bactériologiques. D'une manière générale, on sait qu'en vue d'effectuer ce type de préparation, les échantillons sont disposés à l'intérieur de sacs plats en matière plastique transparent compartimentés à l'aide de cloisons filtrantes délimitant des chambres de dimensions réduites servant à effectuer les prélèvements. Habituellement, on ajoute à la matière à analyser du sérum physiologique et on soumet l'ensemble à une action mécanique de manière à délaver la matière solide de l'échantillon. La séparation de la phase liquide et de la phase solide est ensuite obtenue en prélevant la phase liquide dans la chambre de prélèvement, la phase solide étant alors retenue par le filtre. L'analyse chimique et/ou bactériologique du liquide prélevé peut être alors exécutée, par exemple dans un "ensemenceur spiral" dans lequel il est injecté dans un milieu nutritif rotatif selon un trajet en spirale. L'action mécanique précédemment évoquée est habituellement assurée par un malaxeur comportant une chambre de broyage équipée de moyens d'appui tels qu'une platine contre laquelle les sacs sont disposés et deux mâchoires mobiles perpendiculairement à la platine et dotées chacune d'un mouvement alternatif -2 2781695 en opposition de phase par rapport au mouvement de l'autre. Ces deux mâchoires effectuent un martèlement du sac contre la paroi, étant entendu qu'un espace est laissé libre entre la paroi et la mâchoire, en fin de course de martèlement de celle-ci, de manière à éviter la détérioration du sac. Il s'avère que dans de nombreux cas, la température des échantillons que l'on veut analyser doit être contrôlée: certaines analyses exigent un maintien à une température relativement basse, tandis que d'autres nécessitent des températures plus élevées que la température ambiante. Or, en raison de la présence des mâchoires mobiles et du fait que les échantillons sont contenus dans des sacs, il est difficile de mesurer la température de la matière renfermée dans les sacs et d'effectuer une action thermique sur ces derrniers (chauffage-refroidissement) pour les maintenir à une température de consigne. En outre, compte tenu de la structure du broyeur, un chauffage et/ou un refroidissement de la chambre de broyage, effectué à partir du compartiment technique du broyeur o se trouve le mécanisme d'actionnement des mâchoires, ne donne pas de bons résultats: du fait que l'écart entre la température des moyens de chauffage et/ou de refroidissement et la température de consigne est relativement important par suite de l'absence de contact direct entre le sac et lesdits moyens de chauffage/refroidissement, il en résulte de fortes déperditions thermiques par le boîtier de l'appareil, (généralement métallique). Pour supprimer ces inconvénients, l'invention part de la constatation que le sac poussé par les mâchoires reste constamment appliqué à la fois sur les mâchoires et sur les moyens d'appui. 3 2781695 Elle propose donc un malaxeur du type susdit dans lequel des moyens de chauffage et/ou de refroidissement des sacs contenant les échantillons à analyser sont associés aux susdites mâchoires et aux susdits moyens d'appui. Ces moyens de chauffage et/ou de refroidissement peuvent consister en un échangeur thermique dans lequel circule (en circuit ouvert ou fermé), un fluide caloporteur. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à cette solution: les moyens de chauffage pourront comprendre des résistances chauffantes intégrées aux moyens d'appui; les moyens de refroidissement pourront quant à eux consister en des cellules à effet Peltier. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'invention, le malaxeur comprend un boîtier renfermant la chambre de broyage et le compartiment technique, et des moyens d'appui consistant en une porte ou une porte-fenêtre d'accès à la chambre de broyage. Dans ce cas, les moyens de chauffage et/ou de refroidissement sont intégrés à ladite porte. Ainsi, en prévoyant un système d'articulation déconnectable de la porte sur le boîtier, il est possible de proposer des portes interchangeables présentant des propriétés ou des fonctions différentes, chauffage/refroidissement, maintien à la température ambiante, éclairage, etc... Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un malaxeur selon l'invention avec contrôle thermique par fluide caloporteur; 4 2781695 La figure 2 est une coupe schématique d'une porte de malaxeur avec le circuit de fluide caloporteur qui lui est associé; La figure 3 est une coupe schématique d'une porte équipée d'une cellule à effet Peltier; La figure 4 est une coupe schématique d'une porte équipée d'une résistance chauffante; La figure 5 est une coupe axiale verticale schématique d'un mode d'exécution avantageux d'un malaxeur selon l'invention; La figure 6 est une vue schématique de dessus, partiellement en coupe du malaxeur représenté figure 5; La figure 7 est une coupe axiale verticale partielle d'une variante d'exécution du malaxeur: Les figures 8 à 11 sont des vues schématiques illustrant le principe de montage des mâchoires du malaxeur, les figures 8 et 11 étant des perspectives droite et gauche d'une mâchoire, la figure 9 étant une coupe axiale d'un pion de verrouillage de la mâchoire sur son axe, et la figure 10 étant une coupe axiale de la mâchoire; La figure 12 est une vue schématique en perspective d'une feuille intercalaire repliée destinée à s'interposer entre les mâchoires, les moyens d'appui et le sac renfermant l'échantillon. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le malaxeur comprend tout d'abord un boîtier 1 de forme parallélépipédique allongé selon un axe longitudinal. Ce boîtier, réalisé par exemple en acier inoxydable, est monté sur des patins 2781695 absorbant les vibrations 2. Il comprend une face supérieure 3, une face inférieure 4, deux faces latérales 5, 6 et un fond 7. La face antérieure est constituée par une porte 8 articulée autour d'un axe A/A' sur le fond autour d'un axe horizontal. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à cette disposition: La porte 8 pourrait tout aussi bien basculer autour d'un axe vertical solidaire d'une face latérale 5,6 du boîtier. Dans cet exemple, la porte 8 présente dans sa partie centrale une double paroi P1, P2 délimitant un volume V dans lequel peut circuler un fluide caloporteur provenant d'un circuit de fluide connecté à une buse d'admission BA et à une buse de retour BR. Ce fluide caloporteur pourra consister par exemple en de l'eau provenant d'un circuit d'eau. Dans ce cas, la température de l'échantillon soumis au malaxeur sera maintenue à une température voisine de la température de l'eau. Dans le cas o l'on souhaite maintenir l'échantillon à une température inférieure à la température ambiante, les buses BA et BR pourront être connectées à un circuit de refroidissement tel que celui qui est représenté sur la figure 2 qui comprend: * un circuit de refroidissement primaire CP de type classique (groupe motocompresseur détendeur/évaporateur) dont l'échangeur primaire EP baigne dans un liquide de refroidissement contenu dans une cuve CU, et * un circuit de refroidissement secondaire comprenant un circuit d'admission CA reliant la partie inférieure de la cuve CU à la buse d'admission BA et un circuit de retour CR muni d'une motopompe MP qui relie la buse de retour BR à la partie supérieure de la cuve CU. -6- 2781695 La température du liquide de refroidissement est réglée à une valeur de consigne réglable grâce à un circuit d'asservissement CT qui mesure l'écart entre la température de consigne TC et la température du liquide de refroidissement mesuré grâce à une sonde de température ST plongée dans la cuve CU, et qui commande le circuit de refroidissement primaire CP de manière à réduire cet écart à zéro. En variante à cette solution, la porte pourrait être équipée d'une cellule à effet Peltier PE pilotée par un circuit électronique de régulation CER recevant une information de la température de la paroi de la porte sur laquelle vient en appui le sac contenant l'échantillon, cette température étant mesurée par un capteur DT en contact thermique avec la paroi intérieure PI de la porte P. Dans le cas o l'on souhaite porter la température de l'échantillon à une valeur supérieure à la température ambiante, il est également possible de prévoir, à l'intérieur de la porte, une résistance électrique chauffante REC associée à des moyens classiques de régulation (non représentés). Avantageusement, l'articulation AR de la porte pourra être déconnectable de manière à pouvoir équiper le malaxeur d'une porte 8 correspondant à ses besoins (chauffage/refroidissement/maintien à température ambiante,...). Dans le mode d'exécution illustré sur les figures 5 à 12, à l'intérieur du boîtier 1, est montée axialement coulissante une structure mobile schématisée ici par un boîtier parallélépipédique 10 dont la section transversale est sensiblement égale à la section intérieure du boîtier 1 mais qui présente une longueur inférieure à ce dernier. Le boîtier 10 est mobile axialement dans le boîtier 1 et est guidé dans ce dernier par des glissières 11 hautes et basses. 7 2781695 Ce boîtier 10 renferme un mécanisme d'entraînement de deux mâchoires verticales 12, 13 mobiles en translation axiale, en regard de la porte 8 lorsque celle-ci est en position fermée. Ces mâchoires 12, 13 qui s'étendent dans l'espace compris entre la porte 8 et la face antérieure 14 du boîtier 10, présentent chacune la forme d'une plaque verticale dont la face antérieure présente des reliefs, par exemple des nervurations en dents de loup 15 destinées à favoriser les déplacements des matières solides contenues dans le sac 16 renfermant l'échantillon à analyser et à empêcher un colmatage du filtre par les produits contenus dans le sac. Chacune de ces mâchoires 12, 13 est fixée en bout d'un axe 17, 18 monté coulissant axialement dans un palier équipant un orifice de la face antérieure 14. Cet axe 17, 18 vient s'articuler par son autre extrémité sur un maneton 19, 20 d'un vilebrequin 21 entraîné en rotation par un moteur électrique M. La connexion entre les arbres 17, 18 et le vilebrequin 21 comprend une liaison élastique 22, 23 constituée par une structure télescopique sollicitée par un ressort et comprenant éventuellement des moyens d'amortissement. Le réglage et le blocage en position du boîtier mobile 10 dans le boîtier fixe 1 est ici assuré par une vis 25 dont la tête est solidaire de la face supérieure 26 du boîtier 10 et qui passe au travers d'un perçage oblong 27 orienté selon l'axe longitudinal du boîtier 1. Sur cette vis 25 vient se visser un écrou moleté 28. Une graduation peut être prévue le long du perçage oblong 27 pour indiquer la largeur de l'espace e compris entre les mâchoires 12, 13 à l'état déployé et la porte 8 à l'état fermé. 8 2781695 Dans cet exemple, le verrouillage de la porte 8 est assuré par un levier en forme de crochet 30 monté pivotant autour d'un axe horizontal solidaire de la bordure latérale de la porte 8 opposée à l'axe d'articulation A/A'. Ce levier 30 est destiné à venir en prise avec un ergot 31 passant au travers d'un perçage 32 réalisé au travers de la face latérale 6 du boîtier 1 pour assurer le verrouillage de la porte 8 en position fermée. Cet ergot 31, axialement mobile contre l'effet d'un moyen élastique non représenté, porte un aimant permanent 34 qui coopère avec un relais magnétique 33 de type "relais Reed" qui commande l'alimentation du malaxeur en courant électrique. Il s'agit là d'une sécurité permettant d'interdire le fonctionnement du malaxeur tant que la porte n'est pas verrouillée. Dans l'exemple représenté sur la figure 7, les mâchoires 12', 13' ne sont pas montées fixement sur leurs arbres d'actionnement respectifs 17', 18' mais sont articulées ou montées folles sur ces derniers de manière à améliorer le malaxage. En outre, ces mâchoires 12', 13' sont articulées au niveau de l'une de leurs bordures, sur l'extrémité d'un axe 37, 38 parallèle à l'axe longitudinal du boîtier 1 et qui est monté coulissant au travers d'orifices prévus dans la paroi 14. Les extrémités de ces axes, opposées aux mâchoires 12', 13', comprennent des butées respectives 39, 40 soumises à l'action de ressorts 41, 42 retenus par la paroi 14. Grâce à ces dispositions, sous l'effet de leur arbre d'actionnement 17', 18' les mâchoires effectuent des mouvements de basculement autour des articulations AI, A2. 9 2781695 Toutefois, lorsqu'un effort résistant est appliqué sur le bord de la mâchoire 13' opposé à l'articulation A2, la mâchoire 13' tend à reprendre sa position verticale en comprimant le ressort 42 (position indiquée en traits interrompus sur la figure 7). Avantageusement, les mâchoires 12, 13 pourront être montées de façon amovible sur leur arbre d'actionnement 17, 18 de manière à pouvoir les rendre rotatives, de les changer par d'autres mâchoires de formes et de reliefs différents, et de les ôter afin de pouvoir les nettoyer et les autoclaver. Comme précédemment mentionné, les susdites mâchoires pourront être équipées de moyens de chauffage et/ou de refroidissement similaires à ceux équipant la porte 8. Les figures 8 à 11 illustrent un mode d'exécution de mâchoires amovibles réalisées à l'aide d'une plaque de tôle pliée à angle droit dont une face F constitue la face d'application de la mâchoire, tandis que le repli R est utilisé pour la fixation démontable de la mâchoire 12-13 sur l'arbre d'actionnement 17, 18. Cette fixation fait intervenir un étrier E de section en forme de U réalisé à l'aide d'une bande de tôle repliée. Les extrémités libres des ailes 40, 41 de cet étrier E comprennent des languettes destinées à s'engager et se fixer par exemple par soudure dans des fentes 42, 43 réalisées dans le repli R parallèlement à la face F. Les ailes parallèles 40, 41 de l'étrier E sont munies de deux perçages coaxiaux Tl, T2 dans lesquels vient s'engager l'extrémité de l'arbre 17, 18 qui présente à cet effet un diamètre correspondant. Le blocage de l'arbre 17, 18 est alors obtenu au moyen d'un pion de positionnement P à sertir ou à visser qui comprend une douille D dans laquelle - 10- - 10- 2781695 vient se visser un pointeau PU au moyen d'une tête moletée TM. L'extrémité de la douille D opposée à la tête TM comprend un rétreint ou un filetage destiné à venir s'engager en force ou se visser dans un perçage réalisé dans le repli R au droit de l'arbre 17, 18. Grâce à ces dispositions, en fin de vissage, la tête de la vis pointeau PU vient s'engager dans un perçage T3 réalisé préalablement dans l'arbre 17, 18 en un emplacement approprié. Bien entendu, au lieu d'une vis pointeau PU, il serait possible d'utiliser un cliquet sollicité par un ressort de manière à pouvoir s'engager dans le perçage T3 ou dans une gorge circulaire (dans ce dernier cas, la mâchoire sera montée folle autour de l'arbre 17, 18). Avantageusement, il sera possible d'interposer entre les mâchoires 12, 13 et la porte 8 une feuille intercalaire FT transparente ou non, par exemple en caoutchouc ou en matière plastique comprenant ou non des incrustations ou reliefs I améliorant le malaxage tout en permettant la vision du sac par la fenêtre 9 de la porte 8 (figure 12). Avantageusement, cette feuille intercalaire, qui vient en contact direct avec les sacs contenant les échantillons, sera équipée des susdits moyens de chauffage et/ou de refroidissement. - 11- 2781695 Revendications 1. Malaxeur pour la préparation d'échantillons en vue d'effectuer des analyses et/ou des tests, ce malaxeur comportant des moyens d'appui (8) contre lesquels un sac (16) contenant un échantillon peut être disposé et au moins une mâchoire (12, 13) mobile en regard des moyens d'appui (8) selon un mouvement alternatif, de manière à exercer un martèlement du sac contre les moyens d'appui, caractérisé en ce que des moyens de chauffage et/ou de refroidissement et/ou de maintien en température des sacs contenant les échantillons à analyser sont associés aux susdites mâchoires et/ou aux susdits moyens d'appui. 2. Malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdits moyens de chauffage et/ou de refroidissement et/ou de maintien en température comprennent un échangeur thermique dans lequel circule un fluide caloporteur. 3. Malaxeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le susdit fluide caloporteur consiste en de l'eau provenant d'un circuit de distribution. 4. Malaxeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le susdit fluide caloporteur est un liquide réfrigérant d'un circuit de refroidissement secondaire thermiquement couplé à un circuit de refroidissement primaire. 5. Malaxeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les susdits moyens de chauffage comprennent des résistances chauffantes intégrées aux susdits moyens d'appui. -12 - 2781695 - 12- 6. Malaxeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdits moyens de refroidissement consistent en des cellules à effet Peltier. 7. Malaxeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier renfermant une chambre de broyage et un compartiment technique et des moyens d'appui consistant en une porte ou une porte-fenêtre d'accès à la chambre de broyage, les moyens de chauffage et/ou de refroidissement et/ou de maintien en température étant intégrés à la susdite porte. 8. Malaxeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la porte présente une double paroi (Pl. P2) délimitant un volume (V) dans lequel peut circuler un fluide caloporteur. 9. Malaxeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux structures mobiles l'une par rapport à l'autre, à savoir: 20. une structure support fixe (1) portant lesdits moyens d'appui (8), une structure mobile (10) rigide ou déformable guidée par la structure fixe (1) de manière à pouvoir se déplacer par rapport aux moyens d'appui (8), cette structure mobile (10) incluant la mâchoire (12, 13) ainsi que son mécanisme d'actionnement, et 25. des moyens de verrouillage/déverrouillage en position (25, 26, 27) de la structure mobile (10) sur la structure fixe (1). 10. Malaxeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la susdite mâchoire (12, 13) est montée sur le mécanisme d'actionnement par l'intermédiaire d'une liaison élastique (22, 23) éventuellement associée à des moyens d'amortissement. - 13 - 2781695 11. Malaxeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la mâchoire (12, 13) comprend une face antérieure présentant des nervurations en dent de loup (15). 12. Malaxeur selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la susdite mâchoire (12, 13) est montée fixement sur un arbre d'actionnement (17, 18) par l'intermédiaire de moyens de fixation éventuellement déconnectables. 13. Malaxeur selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la susdite mâchoire (12, 13) est montée folle sur son arbre d'actionnement (pour améliorer l'effet de malaxage). 14. Malaxeur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les susdits moyens de fixation comprennent un étrier (E) fixé sur la mâchoire (12, 13) et dont deux ailes opposées (40, 42) sont munies de perçages coaxiaux (Tl, T2) dans lesquels s'engage l'extrémité de l'arbre d'actionnement (17, 18). 15. Malaxeur selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit étrier (E) est fixé sur une portion de la mâchoire (12, 13) repliée à angle droit. 16. Malaxeur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de fixation déconnectables comprennent une vis pointeau (PU) ou un cliquet s'engageant dans un perçage (T3) ou une gorge pratiquée dans l'arbre d'actionnement (17, 18). -14- 2781695 17. Malaxeur selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la mâchoire (12, 13) est articulée sur l'arbre d'actionnement (17, 18). 18. Malaxeur selon la revendication 17, caractérisé en ce que la mâchoire (12, 13) est articulée à la structure fixe (1). 19. Malaxeur selon l'une des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que la mâchoire (12, 13) est articulée, au niveau de l'une de ses bordures, sur l'extrémité d'un axe (38) monté coulissant sur la structure fixe (1) et sollicité par des moyens élastiques (42). 20. Malaxeur selon l'une des revendications 9 à 19, caractérisé en ce que la structure fixe est constituée par un premier boîtier de forme parallélépipédique (1) dont la face antérieure comprend une porte (8) articulée sur le boîtier (1) autour d'un axe vertical (A/A') ou horizontal et qui constitue les susdits moyens d'appui, et en ce que la structure mobile consiste en un boîtier (10) renfermant le mécanisme d'actionnement de la mâchoire (12, 13), ce second boîtier (10) étant mobile longitudinalement dans le premier boîtier (1) et qui peut être bloqué en position dans ce dernier grâce à des moyens de blocage (25, 26) passant au travers de l'une des parois (3) du premier boîtier (1). 21. Malaxeur selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de verrouillage (30, 31, 32) de la porte (8) commandant l'alimentation du malaxeur en courant électrique. 22. Malaxeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre les susdits moyens d'appui (8) et la susdite mâchoire (12, 13) est disposée une feuille intercalaire transparente (FT) ou non comprenant ou non des incrustations (I) ou des reliefs améliorant le malaxage -15- 2781695 tout en permettant la vision du sac par la fenêtre (9) ménagée dans les moyens d'appui (8). 23. Malaxeur selon la revendication 22, caractérisé en ce que la susdite feuille intercalaire est équipée des susdits moyens de chauffage et/ou de refroidissement.