Brevet FR2949200A1 — publié le 20110225

-1- DISPOSITIF POUR REALISER L'AGITATION D'UN MILIEU LIQUIDE DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rattache au domaine de l'agitation d'un milieu liquide, plus particulièrement dans le cadre de récipients de grande dimension, typiquement supérieur à 100 litres. Elle concerne notamment l'agitation d'un tel milieu liquide par rotation d'un élément pourvu de propriétés magnétiques. L'invention trouve plus particulièrement son application dans le domaine de la pharmacie, de l'agroalimentaire, de la chimie et de l'industrie nucléaire. ETAT DE LA TECHNIQUE. La mise en oeuvre d'agitateurs magnétiques est largement connue. On a par exemple décrit dans le document FR 2 336 052 un tel agitateur magnétique. Celui-ci est fondamentalement constitué d'un corps magnétique de forme générale cylindrique, muni d'au moins un aimant permanent orienté de telle sorte à présenter au moins deux pôles magnétiques opposés de part et d'autre de son axe de rotation géométrique. Ce corps magnétique est soumis à l'action d'un champ magnétique rotatif appliqué depuis l'extérieur du récipient non magnétique recevant le milieu liquide à agiter, induisant la rotation dudit corps magnétique. L'expérience démontre que la mise en oeuvre de tels agitateurs magnétiques s'avère satisfaisante pour des récipients de faible capacité, typiquement inférieurs à 100 litres en fonction de la viscosité du milieu liquide à mélanger. En revanche, dès lors que l'on souhaite procéder à l'agitation de volumes importants, on se heurte à plusieurs difficultés. La première difficulté réside dans l'absence de certitude quant à la mise en oeuvre effective de l'agitation. En effet, les cuves en question sont généralement non transparentes, de sorte que de première part on n'est pas certain que l'agitation intervienne, nonobstant l'activation d'une platine extérieure générant le champ magnétique tournant destiné à assurer la rotation du barreau magnétique contenu dans la cuve. De plus, à supposer que cette agitation ait démarré, on n'est pas certain qu'elle se poursuive dans les conditions opérationnelles prévues, puisqu'il n'est pas rare, soit en raison de la masse importante de liquide à agiter, soit en raison de sa 2949200 -2- viscosité relativement élevée, que le barreau ou agitateur magnétique � décroche � du couple rotatif auquel il est soumis de par la platine placée à l'extérieur de la cuve et notamment sous son fond et destinée à assurer sa rotation. 5 Au surplus, ces cuves de grande capacité, généralement cylindriques, présentent un fond de diamètre relativement important de sorte que, malgré tout le soin apporté au positionnement de la platine générant le champ magnétique rotatif, sensiblement au centre de ladite cuve, l'opérateur n'est jamais assuré que ladite platine va effectivement coopérer avec le barreau magnétique situé dans la cuve, de sorte que 10 dans l'hypothèse négative, aucune agitation n'intervient. Enfin, le besoin existe de procéder au transport et/ou au stockage de telles cuves. Or, avec les dispositifs d'agitation de l'état antérieur de la technique, il n'est pas possible d'immobiliser l'élément mobile au sein de la cuve, de sorte que son replacement en 15 positionnement opérationnelle lors de la stabilisation de la cuve est des plus aléatoire. L'objectif de la présente invention est de proposer un dispositif d'agitation d'un milieu liquide pour des cuves de grande capacité s'affranchissant de ces différents 20 inconvénients. EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, l'invention vise tout d'abord, un élément magnétique mobile, destiné à 25 être positionné au voisinage du fond d'un récipient recevant un milieu liquide à agiter. Selon l'invention, les deux extrémités de cet élément magnétique mobile sont pourvues chacune d'un aimant, dont la polarité dirigée vers le fond de la cuve est 30 identique. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'élément magnétique mobile destiné à être plongé dans le récipient recevant le liquide à agiter est monté sur un axe sensiblement vertical monté libre en rotation sur une base solidarisée au fond du 35 récipient, et notamment au centre dudit récipient. 2949200 -3- Ce faisant, on s'affranchit de tout risque de déplacement dudit élément magnétique par rapport au fond du récipient hors de la zone où il est réputé coopérer avec l'organe générant un champ magnétique tournant assurant la rotation effective par interaction magnétique dudit élément mobile, et, corollairement, on évite le risque 5 d'absence d'agitation. Selon cette caractéristique, la solidarisation de la base au fond du récipient est avantageusement réversible, cette réversibilité étant notamment obtenue également par interaction magnétique, ladite base étant munie à cet effet d'un aimant permanent 10 venant coopérer avec un aimant permanent de polarité opposé, solidarisé au fond du récipient et à l'extérieur de celui-ci sensiblement en position centrale. L'aimant permanent rapporté sous le fond du récipient peut l'être soit par construction, soit par collage. 15 Ce faisant, le positionnement de la base recevant l'axe muni de l'élément magnétique rotatif est sensiblement centré, permettant ainsi, comme dit précédemment, d'assurer la coopération effective et efficace de l'organe rotatif avec l'élément magnétique. L'invention concerne également un dispositif apte à réaliser l'agitation d'un milieu 20 liquide contenu dans un récipient. Ce dispositif comprend un élément magnétique du type de celui précédemment décrit, outre une platine pourvue d'un organe rotatif magnétique, destiné à être positionné sous ledit récipient, et dont la rotation assure celle de l'élément magnétique sous l'effet du champ magnétique rotatif qu'il génère. 25 Selon l'invention, l'organe magnétique rotatif de la platine comporte deux aimants diamétralement opposés, dont l'espace les séparant correspond sensiblement à l'espace séparant les deux aimants de l'élément mobile magnétique, et dont la polarité dirigée vers le récipient est identique et opposée à celle des aimants de l'élément magnétique dirigée vers le fond du récipient. 30 En d'autres termes, l'invention consiste en premier lieu à prévoir deux organes magnétiques destinés à interagir entre eux, respectivement un élément magnétique mobile, plongé dans le récipient recevant le liquide à agiter, et un organe rotatif extérieur audit récipient, et en second lieu à ménager les polarités opposées deux à 35 deux contrairement à tout ce qui était connu de l'art antérieur où classiquement, les polarités de chacun des organes magnétiques, respectivement de l'élément -4- magnétique plongé dans la cuve et de l'organe magnétique rotatif extérieur de la cuve avait des polarités opposées. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la rotation de l'organe rotatif magnétique de la platine est assurée par un moteur électrique, muni de capteurs aptes à mesurer le couple exercé sur l'organe rotatif. Ce faisant, en fonction de la nature du milieu liquide à agiter et de la vitesse de rotation, il devient ainsi possible de régler, et notamment de réduire la vitesse limite au-delà de laquelle on ne doit pas aller pour éviter le risque de décrochage de l'interaction magnétique entre l'organe rotatif et l'élément magnétique, et donc s'assurer d'une permanence de l'agitation. Au demeurant, le moteur est régulé au moyen d'un variateur, apte à assurer une progression de la vitesse de rotation selon tout type souhaité, et corollairement une décélération de ladite vitesse. Enfin, l'invention vise également un dispositif de blocage de l'élément magnétique mobile au fond du récipient qui reçoit le liquide à agiter, et apte à maintenir ledit élément magnétique selon sa position opérationnelle pendant les phases de transport et/ou de stockage dudit récipient. Ce dispositif est constitué de deux aimants ou de deux séries d'aimants, montés sur un support, la distance séparant lesdits aimants ou lesdites séries d'aimants correspondant sensiblement à la distance séparant les deux aimants de l'élément mobile magnétique, la polarité desdits aimants en direction du récipient étant opposée à celle des aimants de l'élément magnétique mobile dirigée en direction du fond du récipient. Ce support est avantageusement monté sur un châssis réglable en hauteur, de telle sorte à permettre son positionnement sous et en contact de la face externe du fond du récipient. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 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 35 limitatif à l'appui des figures annexées. 2949200 -5- La figure 1 est une représentation schématique illustrant le dispositif d'agitation conforme à l'invention en position relativement à une cuve recevant un milieu liquide à agiter. La figure 2 est une vue de détail de l'élément mobile magnétique destiné à être 5 immergé dans ladite cuve. La figure 3 est une vue analogue à la figure 2 illustrant ledit élément muni d'une ailette d'agitation. La figure 4 est une vue du dessus de l'élément illustré sur la figure 3. La figure 5 est une représentation schématique en section, illustrant le dispositif de 10 blocage de l'élément mobile magnétique lors des opérations de stockage et/ou de transfert du récipient recevant le liquide à agiter. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 15 On a donc schématisé sur la figure 1 le dispositif d'agitation magnétique conforme à l'invention mise en place en relation avec une cuve (1) contenant un liquide à agiter. Comme on peut l'observer, cette cuve présente un fond (3) de diamètre relativement important, et en partie plan. 20 Selon l'invention, le dispositif d'agitation est fondamentalement constitué de deux parties, respectivement un élément mobile magnétique (2), destiné à être immergé dans la cuve (1), et une platine (4) destinée quant à elle à être positionnée sous ladite cuve ainsi qu'on le voit bien sur la figure 1. 25 Ledit élément magnétique (2) a été représenté plus en détail au sein des figures 2, 3 et 4. Il est fondamentalement constitué d'un arbre rotatif (9) tournant autour d'un axe vertical et reposant sur une base axiale (5) solidarisée sur la face interne du fond (3) de ladite cuve. Cette solidarisation est en l'espèce réversible. Elle est assurée par la coopération magnétique entre un aimant permanent (6) faisant partie intégrante du 30 fond de la base (5) et par un autre aimant permanent (20), rapporté sous le fond de la cuve par exemple par collage. Les polarités respectives des aimants (6, 20) sont opposés pour assurer cette interaction magnétique. Parallèlement, la base (5) repose sur le fond de la cuve non seulement par l'intermédiaire de l'aimant (6), mais également par des patins (8) ménagés de part et d'autre de l'aimant (6), patins typiquement réalisés en polytétrafluoroéthylène (TEFLON�) afin d'éviter toute rayure du fond de la cuve. 2949200 -6- Corollairement, l'arbre rotatif (9) est reçu sur la base axiale (5) au niveau de deux paliers séparés, respectivement supérieur (10) et inférieur (11), avantageusement réalisés en PEEK (Polyétherethercétone), en d'autres termes en une matière plastique de faible coefficient de frottement et résistante à l'usure. Ce faisant, les paliers (10, 5 11) favorisent la libre rotation de l'arbre (9) autour de l'axe (5). L'arbre (9) se prolonge en partie inférieure par deux bras ou extensions radiales (12) s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à la direction de l'arbre (9), et à l'extrémité desquels, des aimants permanents (13, 14) sont montés. Selon une première caractéristique de l'invention, les aimants permanents (13, 14) ont leur polarité orientée dans le même sens. En l'espèce, leur face nord est dirigée vers le fond de la cuve et corollairement leur face sud est dirigée selon la direction opposée. 15 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'axe (5) reçoit en partie supérieure un anneau (16), vissable (17), permettant par tout moyen approprié telle qu'une tige, notamment escamotable, de descendre l'élément (2) au fond de la cuve bien que celle-ci soit d'ores et déjà remplie, le positionnement précis de l'élément (2) 20 sur le fond étant assuré par la coopération des aimants (6, 20). Ce faisant, la base (5) et l'arbre (9) sont immergés simultanément dans la cuve (1). L'élément (2) peut recevoir outre le barreau rotatif constitué par les extensions (12) 25 et les aimants (13, 14), une ou plusieurs ailettes (15) présentant différentes orientations en fonction de l'effet d'agitation et de l'intensité d'agitation recherchés. Ces ailettes sont mieux représentées au sein des figures 3 et 4. Corollairement, la platine sous-jacente (4) comporte fondamentalement un organe 30 rotatif (21), dont la rotation est assurée par un moteur électrique de facture classique et éventuellement par l'intermédiaire d'un réducteur. Sur cet organe rotatif (21) sont montés deux aimants (22, 23), diamétralement opposés l'un par rapport à l'autre, destinés à être positionnés sensiblement à 35 l'aplomb des aimants permanents (13, 14) de l'élément magnétique (2). 10 2949200 -7- Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la polarité des aimants (22, 23) est orientée de manière identique pour ces deux aimants, et exactement opposée à celle des aimants permanents (13, 14). En d'autres termes et dans l'exemple d'écrit, la face sud des aimants (22, 23) est dirigée en direction de la cuve, alors que la face 5 nord est dirigée vers le bas sur la figure 1. Cette configuration particulière permet de favoriser le centrage de l'élément magnétique au sein de la cuve. 10 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'arbre moteur de la platine (4) est muni de capteurs propres à mesurer le couple s'exerçant sur l'organe rotatif (21). Ce faisant, avec une électronique et un logiciel appropriés, il est possible de déterminer le moment où le couple résistif devient trop important, et corollairement la limite de décrochage de la coopération magnétique entre l'organe rotatif (21) et 15 l'élément magnétique (2) pour éviter justement ce risque de décrochage et conserver l'agitation au sein de la cuve (1). On a représenté en relation avec la figure 5 le dispositif de blocage, également dénommé main de blocage de l'invention. 20 Comme déjà indiqué, ce dispositif a vocation à être mis en oeuvre pendant les phases de transport et/ou de stockage du récipient ou de la cuve (1). L'objectif visé est de conférer l'immobilité à l'élément mobile magnétique (2) immergé dans la cuve. Au demeurant, il a également vocation à bloquer l'élément magnétique (2) au fond de la 25 cuve, en cas de chute de cette dernière. A cet effet, ce dispositif comporte deux aimants ou deux séries d'aimants (24, 25), montés sur un support (28). La distance séparant ces deux aimants ou ces deux séries d'aimants correspond sensiblement à la distance séparant les deux aimants (13, 14) 30 de l'élément mobile magnétique (2). Ce dispositif vient en contact avec la face externe du fond (3) de la cuve (1). L'intensité magnétique est modulée par la mise en oeuvre de un ou de plusieurs aimants, d'où l'utilisation du terme � série d'aimants �. C'est d'ailleurs également 35 vrai pour l'élément magnétique (2) et pour la platine (4). 2949200 -8- La polarité des aimants (24, 25) en direction de la cuve (1) est opposée à celle des aimants (13, 14) de l'élément magnétique mobile dirigée en direction du fond du récipient. Ce faisant, quelle que soit la position des aimants (13, 14), ils sont toujours susceptibles d'entrer en interaction magnétique avec ce dispositif de blocage ainsi 5 défini, de sorte que ledit élément mobile magnétique se retrouve en quelque sorte bloqué une fois le support (28) monté à proximité du fond (3) de la cuve (1), interdisant tout risque d'escamotage de l'arbre (9) hors de la base (5). Le support (28) est monté à proximité du fond (3) de la cuve au moyen d'un châssis 10 (26) réglable en hauteur (27). En raison du blocage ainsi opéré, et comme déjà dit, il n'y a plus risque de désolidarisation ou d'escamotage de l'arbre (9) portant les aimants (13, 14) hors de l'axe (5). Corollairement, on s'affranchit des chocs susceptibles d'intervenir entre ces deux pièces. De fait, les paliers (10, 11) en PEEK, voire en un autre matériau équivalent, type carbure ou céramique ne risquent plus d'être endommagés. 20 On conçoit tout l'intérêt du dispositif de l'invention qui permet, à l'aide de moyens simples à réaliser et à mettre en oeuvre, d'assurer l'agitation de cuves de grandes capacités, ce que l'on ne savait faire efficacement à ce jour, outre leur transport et leur stockage, sans risquer le déplacement intempestif de l'élément mobile magnétique. 15 25 REVENDICATIONS1. Elément magnétique mobile (2) destiné à être positionné au voisinage du fond d'un récipient (1) recevant un milieu liquide à agiter, caractérisé en ce que les deux extrémités de cet élément magnétique mobile sont pourvues chacune d'un aimant (13, 14), dont la polarité dirigée vers le fond dudit récipient est identique. 2. Elément magnétique mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre (9) sensiblement vertical monté libre en rotation sur une base (5) solidarisée au fond du récipient, et notamment au centre dudit récipient, les aimants (13, 14) étant montés au voisinage de l'extrémité d'extensions radiales (12) émanant dudit arbre (9). 3. Elément magnétique mobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que la solidarisation est réversible. 4. Elément magnétique mobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que la solidarisation de la base (5) au fond (3) du récipient est obtenue par interaction magnétique, ladite base étant munie à cet effet d'un aimant permanent (6) venant coopérer avec un aimant permanent (20) de polarité opposé, solidarisé au fond du récipient et à l'extérieur de celui-ci. 5. Dispositif pour réaliser l'agitation d'un milieu liquide contenu dans un récipient (1) comprenant un élément magnétique selon l'une des revendications 1 à 4, et une platine (4) pourvue d'un organe rotatif magnétique (21 22, 23), destiné à être positionné sous ledit récipient, et dont la rotation assure celle de l'élément magnétique (2) sous l'effet du champ magnétique rotatif qu'il génère, caractérisé en ce que l'organe magnétique rotatif (21, 22, 23) de la platine (4) comporte deux aimants diamétralement opposés (22, 23), dont l'espace les séparant correspond sensiblement à l'espace séparant les deux aimants (13, 14) de l'élément magnétique (2), et dont la polarité dirigée vers le récipient est identique et opposée à celle des aimants de l'élément magnétique dirigée vers le fond du récipient. 2949200 -10- 6. Dispositif pour réaliser l'agitation d'un milieu liquide contenu dans un récipient (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rotation de l'organe rotatif magnétique (21) de la platine (4) est assurée par un moteur électrique, muni de capteurs aptes à mesurer le couple exercé sur l'organe 5 rotatif (21). 7. Dispositif pour réaliser l'agitation d'un milieu liquide contenu dans un récipient (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la platine (4) est munie d'une électronique et d'un logiciel adaptés, aptes en fonction de la 10 mesure des capteurs, à réduire la vitesse de rotation de l'organe rotatif (21), et ainsi éviter le risque de décrochage de l'interaction magnétique entre l'organe rotatif et l'élément magnétique (2). 8. Dispositif de blocage d'un élément d'agitation magnétique (2) apte à être 15 immergé dans un milieu liquide dont on souhaite réaliser l'agitation, ledit milieu liquide étant reçu au sein d'un récipient (1), dans lequel ledit élément d'agitation magnétique est conforme à l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux aimants ou de deux séries d'aimants (24, 25), montés sur un support (28), la distance séparant les deux 20 aimants ou séries d'aimants (24, 25) correspondant sensiblement à la distance séparant les deux aimants (13, 14) de l'élément mobile magnétique (2), la polarité des aimants (24, 25) en direction du récipient (1) étant opposée à celle des aimants (13, 14) de l'élément magnétique mobile dirigée en direction du fond du récipient. 25 9. Dispositif de blocage d'un élément d'agitation magnétique d'un milieu liquide au sein d'un récipient (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le support (28) est monté sur un châssis (26) réglable en hauteur (27), de telle sorte à permettre son positionnement sous et en contact de la face externe du 30 fond du récipient.