Brevet FR2857277A1 — publié le 20050114

L'invention concerne un appareil de laboratoire présentant un dispositif de travail entraîné par un mécanisme d'entraînement et générant un balourd pendant son fonctionnement. Des appareils de laboratoire de ce type peuvent être employés en particulier lors de la préparation d'échantillons à l'échelle d'un laboratoire, un broyeur planétaire, tel qu'il est décrit dans DE 197 12 905 Al devant être nommé ici à titre d'exemple. La problématique soulevée dans le cas d'appareils de laboratoire de ce type et l'invention à retenir pour la résolution de cette problématique sont donc présentées à l'aide de l'exemple de réalisation d'un broyeur planétaire. Un broyeur planétaire de ce type répond à une conception comportant un dispositif formant support monté rotatif autour d'un axe central, et un logement pour bol de broyage monté rotatif par rapport au dispositif formant support autour d'un axe planétaire et entraîné par celui-ci, pour au moins un bol de broyage placé dans celui-ci et contenant des corps de broyage, le dispositif formant support et le logement pour bol de broyage étant entraînés au moyen d'au moins un mécanisme d'entraînement et un dispositif d'équilibrage des masses réglable étant associé au dispositif formant support. Sur un broyeur planétaire de ce type, décrit dans DE 197 12 905 Al, un dispositif d'équilibrage des masses est déjà prévu pour obtenir une parfaite circularité de rotation, présentant un contrepoids qui est réglable sur un rail afin de pouvoir compenser les différentes forces d'inertie liées par exemple à l'emploi de bols de broyage de tailles différentes. II est par ailleurs indiqué dans ce fascicule, qu'en fonction de la variation de la position en hauteur du centre de gravité, avec des bols de broyage de tailles différentes, une adaptation de la position en hauteur du centre de gravité du dispositif d'équilibrage des masses doit également être possible. Par cette mesure, un équilibrage suffisant des masses est en principe possible à des plages de vitesses de rotation moyennes de broyeurs planétaires connus. Dans le cas toutefois de broyeurs planétaires contenant des corps de broyage, les mouvements rotatifs des bols de broyage dans le sens contraire du dispositif formant support tournant également, se traduisent par le fait que, sous l'effet de la force centrifuge qu'ils subissent, les corps de broyage contenus dans les bols de broyage sont tout d'abord entraînés par la paroi du bol de broyage dans le sens de rotation du bol de broyage; ce faisant, des différences de vitesse apparaissent entre les corps de broyage et la paroi du 2857277 2 bol de broyage, de sorte qu'un frottement élevé en conséquence s'exerce sur les particules de produit à broyer situées entre. En raison des forces de Coriolis agissant sur les corps de broyage, lorsque le mouvement rotatif se poursuit, les corps de broyage se détachent de la paroi du bol de broyage. Les corps de broyage se déplacent à travers le bol de broyage et rencontrent le produit à broyer avec une énergie de choc considérable, au voisinage de la paroi du bol de broyage située en vis-à-vis. Dans le cas de grands bols de broyage et/ou de diamètres assez grands des corps de broyage en particulier, il se produit ainsi des inégalités variant en permanence selon la répartition des masses des corps de broyage dans le bol de broyage, qui ne peuvent plus être maîtrisées avec le dispositif d'équilibrage des masses connu, en particulier avec les vitesses de rotation élevées aujourd'hui courantes des broyeurs haute performance récents. Les inégalités ainsi produites ont des effets négatifs en particulier sur les broyeurs planétaires réalisés en modèles à poser sur table. Avec leurs pieds fixés verticalement et le broyeur planétaire déposé sur leur plateau, les tables constituent un système masse-ressort qui est excité en fréquence propre, donnant des vibrations considérables, par les forces d'inertie qui se produisent librement en fonction de la vitesse de rotation du broyeur. Les vibrations des tables de laboratoire se produisant ainsi peuvent conduire à gêner dans leur fonctionnement des appareils de laboratoire voisins sur les tables ou à ce que le broyeur planétaire complet se déplace de lui-même sur la table, selon la nature de la surface du plateau de la table. Ces déplacements possibles des broyeurs s'accompagnent de risques considérables en matière de sécurité, en particulier lorsque l'on tient compte du fait que des broyeurs de ce type doivent pouvoir démarrer automatiquement, sans surveillance, à des moments de démarrage programmables. L'invention se préoccupe donc du problème, sur un appareil de laboratoire présentant les caractéristiques de l'art antérieur, de compenser pour les annuler les vibrations de masse qui se produisent et de créer un positionnement vertical stable de l'appareil de laboratoire. La solution à ce problème résulte du contenu des revendications, qui font suite à la présente description, y compris de modes de réalisation et de développements avantageux de l'invention. Dans son idée fondamentale, l'invention prévoit qu'au moins un dispositif de glissement, permettant uniquement des déplacements dans le 2857277 3 plan horizontal s'étendant parallèlement à la surface d'appui soit intercalé entre le mécanisme d'entraînement et la surface d'appui de l'appareil de laboratoire. L'idée de l'invention vise ainsi, l'appareil de laboratoire étant posé, à n'autoriser que des mouvements de glissement horizontaux, parce que l'agencement d'éléments également élastiques dans le sens vertical, conduirait à la formation de nouveaux systèmes masseressort, qui ne peuvent pas écarter voire peuvent renforcer l'inconvénient décrit. Étant donné que l'appareil de laboratoire selon l'invention est librement mobile dans le plan horizontal, en raison du dispositif de glissement ou des dispositifs de glissement intercalés, il se crée des vibrations circulaires de l'appareil de laboratoire, dont le rayon, par exemple dans le cas du broyeur planétaire mentionné comme exemple de réalisation, se comporte proportionnellement au rayon d'action de la masse de balourd multiplié par le rapport de la masse de balourd à la masse de la machine. Étant donné que la masse de la machine est bien supérieure à ce que peut devenir la masse de balourd, même en cas de réglage imprécis de la masse d'équilibrage, seules se produisent de faibles mouvements vibratoires du broyeur planétaire, les forces transmises dans ce cas par le broyeur à la table étant quasiment égales à zéro ou de l'ordre de grandeur des forces de friction produites. Selon un exemple de réalisation de l'invention, il est prévu que le mécanisme d'entraînement soit fixé sur une plaque montée mobile à l'intérieur du carter de l'appareil de laboratoire et que le au moins un dispositif de glissement soit disposé entre la plaque et une partie de carter formant support; ici, les forces créées par la masse de balourd sont absorbées à l'intérieur même du carter de l'appareil de laboratoire. A titre d'alternative, il peut être prévu qu'un dispositif de glissement soit intégré dans chacun des pieds d'appui du carter; dans ce cas, les pieds d'appui du carter sont respectivement aménagés pour absorber les forces de balourd. II peut dans ce cas être prévu que le dispositif de glissement soit constitué d'une plaque de glissement disposée mobile horizontalement dans un carter du pied d'appui et maintenue sur le carter. De manière correspondante, la plaque de glissement peut donc également être la plaque portant le mécanisme d'entraînement, ou bien des plaques de 2857277 4 glissement correspondantes sont réalisées en support du fond du carter dans le cadre des pieds d'appui du carter. Dans la mesure où le dispositif de glissement est réalisé dans un pied d'appui, il peut être prévu que, pour maintenir la plaque de glissement sur le carter un élément de maintien réalisé en un matériau élastique soit disposé entre la plaque de glissement et le carter et soit relié fermement respectivement au carter et à la plaque de glissement. II peut en l'occurrence être prévu que l'élément de maintien fixe la plaque de glissement au carter, avec une précontrainte, de façon à ce que les différentes pièces du pied d'appui soient maintenues conjointement avec le dispositif de glissement. Selon un exemple de réalisation de l'invention, il est prévu que l'élément de maintien soit réalisé en forme de tige, avec la possibilité d'une déviation latérale. Pour réaliser le dispositif de glissement il est prévu selon un exemple de réalisation de l'invention que le carter soit réalisé en forme d'auge avec un évidement central pour loger l'élément de maintien, les parois latérales du carter étant pourvues dans leur zone supérieure, orientée vers la plaque de glissement, d'un logement pour les éléments de glissement supportant la plaque de glissement. Dans un premier mode de réalisation, il peut dans ce cas être prévu que les éléments de glissement soient constitués de billes de roulement disposées dans le logement, de façon à ce que la plaque de glissement soit supportée par roulement à billes sur le carter. A titre d'alternative, il peut être prévu que les éléments de glissement soient constitués d'un disque de glissement réalisé de forme annulaire, disposé dans le logement du carter, le disque de glissement pouvant être constitué de Téflon selon un exemple de réalisation. Selon un exemple de réalisation de l'invention, il est prévu que la plaque de glissement soit pourvue, sur son côté inférieur orienté vers le carter, d'un épaulement saillant dans l'évidement et entourant l'élément de maintien, et que sur le pourtour extérieur de l'épaulement un anneau de butée soit disposé en face du carter, pour limiter le mouvement de glissement horizontal de la plaque de glissement. Selon un mode de réalisation, l'invention s'utilise de manière particulièrement adéquate sur un broyeur planétaire, le broyeur planétaire étant 2857277 5 entraîné au moyen d'au moins un mécanisme d'entraînement et un dispositif d'équilibrage des masses réglable étant associé au dispositif formant support. De la même manière, il peut également être prévu que l'appareil de laboratoire équipé selon l'invention soit réalisé sous forme de broyeur vibrant à disques ou de centrifugeuse; l'application de l'idée de l'invention ne se limite toutefois pas aux appareils de laboratoire mentionnés, d'autres appareils de laboratoire au contraire peuvent également être équipés en appliquant l'idée de l'invention. Dans le dessin sont représentés, en application sur un broyeur planétaire en tant qu'appareil de laboratoire, des exemples de réalisation de l'invention qui sont décrits ci-après. Son montrés: Figure 1 un broyeur planétaire dans une vue en élévation latérale partiellement coupée, Figure 2 un pied d'appui de carter pourvu d'un dispositif de glissement dans une vue en élévation latérale coupée, Figure 3 l'objet de la figure 2 dans un autre mode de réalisation. Un carter 10 d'un broyeur planétaire présente une partie de commande 11; dans la zone faisant suite à la partie de commande 11 est disposé un dispositif formant support 12 qui entoure un axe central 13. Le dispositif formant support 12 peut être animé en rotation au moyen d'un disque d'entraînement 50 monté rotatif également sur l'axe central 13, le disque d'entraînement 50 pouvant être entraîné, par l'intermédiaire d'une courroie crantée 51 venant en prise sur son pourtour, au moyen d'un moteur d'entraînement fixé sur une plaque de fond 29 du carter, toutefois non visible sur la représentation de la figure 1. De manière excentrée par rapport à l'axe central 13, un logement 15 pour bol de broyage, rotatif, entraîné par le disque d'entraînement 50 au moyen d'une moto-réduction 14 associée autour d'un axe planétaire 40, qui présente une zone de fond 16 configurée de manière particulière pour recevoir un bol de broyage 20, est disposé sur le dispositif formant support 12; cette zone de fond a une zone diamétrale intérieure 17 présentant un plus petit diamètre et une zone diamétrale extérieure 18 présentant un plus grand diamètre, une zone d'appui conique 19 étant disposée entre les deux zones diamétrales 17, 18. 2857277 6 Dans l'exemple de réalisation représenté, le bol de broyage 20 a un fond adapté à la configuration de la zone de fond 16 du logement 15 pour bol de broyage, de sorte que le bol de broyage 20 est inséré par conjugaison de formes et logé dans le logement 15 pour bol de broyage. La structure de bridage pour la fixation du bol de broyage 20 est constituée d'une broche de fixation 22 s'étendant à travers un étrier 23, qui applique une pression sur le couvercle 21 du bol de broyage 20. Par ses bras latéraux, l'étrier 23 vient en prise dans des évidements 25 de la fixation 24 du bol de broyage, qui constitue ainsi la butée du dispositif de serrage. Le bol de broyage 20 est bridé dans le logement 15 pour bol de broyage par le serrage de la broche de fixation 22. Sur le côté opposé par rapport à l'axe central 13 est disposé un dispositif 26 d'équilibrage des masses, qui est constitué d'un contrepoids 28 guidé capable de coulisser sur un corps de guidage 27. Le corps de guidage 27 tenant lieu de rail guidant le contrepoids 28 est disposé en formant un angle par rapport au plan de rotation du dispositif formant support 12 de manière ascendante de l'axe central vers l'extérieur, de telle façon que l'écartement du centre de gravité du contrepoids 28 au plan de rotation du dispositif formant support 12 varie lors du coulissement du contrepoids 28. Tel qu'il ressort de manière détaillée des figures 2 et 3, un dispositif de glissement correspondant est respectivement intégré dans le pied d'appui, désigné par 30 sur la figure 1, du carter 10 du broyeur planétaire. Pour ce faire, le pied d'appui 30 est constitué d'un carter 31, qui repose sur des pièces d'appui 32 reposant sur la surface d'appui du carter 10. Le carter 31 est réalisé en forme d'auge et pourvu d'un évidement central 33 et, dans la zone supérieure des parois latérales 34 du carter 31, les parois latérales 34 constituent un logement 35 en forme de U pour recevoir des éléments de glissement correspondants qui, dans l'exemple représenté sur la figure 2, sont constitués de billes de glissement. Sur les billes de glissement 36 repose une plaque de glissement 37, qui de manière correspondante à la figure 1, est respectivement reliée de manière adéquate à la plaque de fond 29 du carter 10; il est entendu que la plaque de fond 29 du carter 10 repose sur plusieurs plaques de glissement 37 de ce type en tant que composant de plusieurs pieds d'appui 30. 2857277 7 Pour maintenir la plaque de glissement 37 sur le carter 31, un élément de maintien 38 réalisé en un matériau élastique, par exemple un caoutchouc, est disposé entre la plaque de glissement 37 et le carter 31 et respectivement relié fermement par l'intermédiaire d'un bridage 39 au fond du carter 31 et par l'intermédiaire d'un bridage 41 à la plaque de glissement 37. En raison de la liaison ferme de l'élément de maintien 38 avec le carter 31 et la plaque de glissement 37, il est possible d'immobiliser fermement les pièces l'une contre l'autre avec une certaine précontrainte afin de garantir un fonctionnement sans friction. C'est pourquoi l'élément de maintien 38 est réalisé dans un matériau élastiquesouple, afin de développer une certaine force de rappel en position médiane dans le cas d'une flexion latérale de la plaque de glissement 37 par rapport au carter 31; les éventuelles forces masse-ressort se produisant dans ce cas sont à négliger. La plaque de glissement 37 entoure l'élément de maintien 38 avec un épaulement 42 formé sur son côté inférieur et assure ainsi une stabilité supplémentaire; un anneau de butée 43 par exemple en Téflon est prévu sur le pourtour extérieur de l'épaulement 42 afin de limiter les mouvements latéraux de la plaque de glissement 37 par rapport au carter 31. Par expérience, une course de translation latérale d'environ 1 à 3 mm suffit dans l'ensemble, sur les configurations de broyeurs habituelles aujourd'hui. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 3 se différencie de l'exemple de réalisation précédemment présenté en référence à la figure 2, essentiellement par le fait qu'un disque de glissement 45, constitué de Téflon, sur lequel repose la plaque de glissement 37 est employé dans le logement 35 contrairement au roulement à billes représenté sur la figure 2. Les caractéristiques de l'objet des présents documents, dévoilés dans la présente description, les revendications et le dessin, peuvent être essentiels aussi bien individuellement que dans des combinaisons quelconques entre elles pour la mise en oeuvre de l'invention dans ses différents modes de réalisation. 2857277 8 REVENDICATIONS 1. Appareil de laboratoire présentant un dispositif de travail entraîné par un mécanisme d'entraînement et générant un balourd pendant son fonctionnement, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de glissement (37), permettant uniquement des déplacements dans le plan horizontal s'étendant parallèlement à la surface d'appui est intercalé entre le mécanisme d'entraînement du dispositif de travail et la surface d'appui de l'appareil de laboratoire. 2. Appareil de laboratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement est fixé sur une plaque (29) montée mobile à l'intérieur du carter (10) de l'appareil de laboratoire et que le au moins un dispositif de glissement (37) est disposé entre la plaque (29) et une partie de carter formant support. 3. Appareil de laboratoire selon la revendication 1, dans lequel le carter de l'appareil de laboratoire repose au moyen de pieds d'appui individuels sur une surface d'appui, caractérisé en ce qu'un dispositif de glissement (37) est intégré dans chacun des pieds d'appui (30) du carter (10). 4. Appareil de laboratoire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de glissement est constitué d'une plaque de glissement (37) montée mobile horizontalement dans un carter (31) du pied d'appui (30) et maintenue sur le carter (31). 5. Appareil de laboratoire selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour maintenir la plaque de glissement (37) sur le carter (31), un élément de maintien (38) réalisé en un matériau élastique est disposé entre la plaque de glissement (37) et le carter (31) et est relié fermement respectivement au carter (31) et à la plaque de glissement (37). 6. Appareil de laboratoire selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de maintien (38) fixe la plaque de glissement (37) au carter (31) avec une précontrainte. 2857277 9 7. Appareil de laboratoire selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'élément de maintien (38) est réalisé en forme de tige, avec la possibilité d'une déviation latérale. 8. Appareil de laboratoire selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le carter est réalisé en forme d'auge avec un évidement (33) central pour loger l'élément de maintien (38), les parois latérales (34) du carter (31) étant pourvues dans leur zone supérieure, orientée vers la plaque de glissement (37), d'un logement (35) pour les éléments de glissement (36, 45) supportant la plaque de glissement (37). 9. Appareil de laboratoire selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments de glissement sont constitués de billes de roulement (36) disposées dans le logement (35), de telle façon que la plaque de glissement (37) est supportée par roulement à billes sur le carter (31). 10. Appareil de laboratoire selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments de glissement sont constitués d'un disque de glissement (45) réalisé de forme annulaire, disposé dans le logement (35) du carter (31). 11. Appareil de laboratoire selon la revendication 10, caractérisé en ce que le disque de glissement (45) est constitué de Téflon. 12. Appareil de laboratoire selon l'une des revendications 1 à 11, réalisé en broyeur planétaire présentant un dispositif formant support (12) monté rotatif autour d'un axe central (13) et un logement (15) pour bol de broyage monté rotatif par rapport au dispositif formant support (12) autour d'un axe planétaire (40) et entraîné par celui-ci, pour au moins un bol de broyage (20) placé dans celui-ci et contenant des corps de broyage, le dispositif formant support (12) et le logement (15) pour bol de broyage étant entraînés au moyen d'au moins un mécanisme d'entraînement (50, 51) et un dispositif d'équilibrage des masses (26) réglable étant associé au dispositif formant support (12). 13. Appareil de laboratoire selon l'une des revendications 1 à 11 35 réalisé en broyeur vibrant à disques. 2857277 10 14. Appareil de laboratoire selon l'une des revendications 1 à 11 réalisé en centrifugeuse. 10 15 20 25 30