EP1329263B2 - Rotor avec des logements de réception de produits à centrifuger et centrifugeuse correspondante - Google Patents
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- EP1329263B2 EP1329263B2 EP03290034.2A EP03290034A EP1329263B2 EP 1329263 B2 EP1329263 B2 EP 1329263B2 EP 03290034 A EP03290034 A EP 03290034A EP 1329263 B2 EP1329263 B2 EP 1329263B2
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B5/00—Other centrifuges
- B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
- B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
- B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
Definitions
- the present invention relates to a centrifuge according to the preamble of claim 1. Such centrifuges are known from the state of the art.
- the invention applies, for example, to the centrifugation of biological products.
- rotors For the centrifugation of such products, generally frustoconical shaped rotors in which the housings have been formed in the form of recesses. These housings have elongated shapes and are, for each rotor, regularly distributed around its axis of rotation. These housings are intended to receive, for example, tubes containing the products to be centrifuged and closed by plugs.
- the document JP-A-09262503 , US 6,045,494 and JP-A-0926 2503 describe rotors with a particular housing arrangement.
- a centrifuge using such a rotor generally comprises a vessel, provided with refrigeration means and wherein the rotor is mounted on a rotating drive head.
- An object of the invention is to solve this problem by limiting the noise caused by the rotational drive of rotors of the aforementioned type.
- the subject of the invention is a centrifuge according to claim 1.
- the centrifuge may comprise one or more of the features of the dependent claims.
- FIGS. 1 and 2 schematically illustrate a centrifuge 1 which comprises a vessel 2, a rotor 3 disposed in the vessel 2, and means 4 for driving the rotor 3 in rotation about a substantially vertical axis of rotation A.
- the tank 2 comprises a mobile access door 6 and means of refrigerating its interior atmosphere, which refrigeration means are not shown in the figures.
- the rotor 3 is a generally frustoconical rotor of central axis A. It is equipped with a removable closure cover 7. The lid 7 has not been shown on the figure 2 .
- the rotor 3 is for example made of metal and four eccentric housings with respect to the axis A are formed, namely a first pair of housing 8 1 and 8 2 and a second pair of housing 10 1 and 10 2 . It will be noted that the housings 10 1 and 10 2 are not represented on the figure 1 .
- the housings 8 1 and 8 2 of the first pair are symmetrical to each other with respect to the axis A.
- the housings 10 1 and 10 2 of the second pair are symmetrical to each other relative to each other. to axis A.
- the housings 8 1 , 8 2 , 10 1 and 10 2 have an elongated similar shape along a respective longitudinal direction D.
- each direction D is inclined with respect to the axis of rotation A and the section at a geometrical point situated above the rotor 3 and its cover 7.
- the housings 8 1 , 8 2 , 10 1 and 10 2 open into the upper surface 12 of the rotor to allow, when the lid 7 is removed, to introduce into the housing containers containing the product or products to be centrifuged, for example tubes closed by plugs.
- the rotor 3 would be invariant by a geometric rotation of axis A and angle equal to 90 ° ⁇ 2 ⁇ r ⁇ at ⁇ d .
- the geometric image I dashed line of the housing 8 1 by such a rotation in a first direction S 1 would be merged with the housing 10 1 , housing directly following the housing 8 1 in this direction S 1 .
- the housing 10 1 is not confused with this image I but is, in plan view, angularly offset from this image I by a non-zero angle ⁇ centered on the axis A and negative with respect to the direction S 1 .
- the housing 10 1 is the image, by a geometric rotation of axis A and angle ⁇ , of the image I.
- the longitudinal directions D of the housings 10 1 and of the image I form in plan view an angle ⁇ centered on the axis A and negative considering the direction S 1 .
- the angle ⁇ is for example 4 ° and may be more generally between 2 ° and 10 °.
- the housing 10 2 is angularly offset, in top view, of the not shown frame of the housing 8 2 with the aforementioned rotation.
- the housings 8 1 , 8 2 , 10 1 and 10 2 are invariant by a geometric rotation of axis A and angle equal to 180 ° ⁇ rad) but not by a rotation of axis A and angle of 90 ° ⁇ 2 ⁇ r ⁇ at ⁇ d as in the state of the art.
- the reason for this decrease or removal of noise may be as follows.
- the zones Z ( figure 1 ) of the outer lateral surface 14 of the rotor 3 situated radially facing the housings 8 1 , 8 2 , 10 1 and 10 2 are deformed, under the effect of the centrifugal force, radially outwards more strongly than the zones of the outer lateral surface 14 located between the housing.
- the reliefs thus created on the surface 14 are, like the housings 8 1 , 8 2 , 10 1 and 10 2 , invariant by a geometric rotation of axis A and angle equal to 180 ° ( ⁇ rad), and not by a geometric rotation of axis A and angle equal to 90 ° as in the state of the art.
- the frequencies and intensities of the acoustic waves created during the rotational drive of the rotor are modified and the noise is reduced or eliminated.
- the unbalance caused by the irregularity of disposition of the dwellings is relatively weak and acceptable because ⁇ is relatively small.
- the angle ⁇ can be positive with respect to the direction S 1 .
- housings 8 1 , 8 2 , 10 1 and 10 2 are conceivable.
- the housing 10 1 is in top view translated laterally, with respect to the image I of the housing 8 1 , opposite to the direction S 1 of a non-zero distance d .
- the longitudinal directions D of the housing 10 1 and the image I of the housing 8 1 are substantially parallel and spaced laterally from one another.
- the distance d is for example 2mm and may be more generally between 1 and 5mm.
- the housing 10 1 may be, in top view, laterally offset from the image I of the housing 8 1 in the direction S 1 .
- the housing 10 1 may be, in top view, derived from a geometric translation of the image I, the direction of this translation not being necessarily orthogonal to the direction D of the image I.
- the housing 10 1 can be deduced from the image I of the housing 8 1 by a geometric transformation in a radial plane containing the axis of rotation A and the longitudinal direction D of the image I.
- figures 4 and 5 illustrate a third embodiment in which the longitudinal direction D of the housing 10 1 is angularly offset by a non-zero angle ⁇ with respect to the longitudinal direction D of the image I in the abovementioned plane P ( figure 4 ).
- This plane P also contains the direction D of the housing 10 1 and corresponds to the right half-plane of the figure 5 .
- the housing 10 1 is the image, by a geometric rotation of angle ⁇ in the plane P, of the image I.
- angle ⁇ can be positive or negative.
- This angle ⁇ has for example a value of 4 ° and may be more generally between 2 ° and 10 °.
- the figure 6 illustrates another embodiment in which the housing 10 1 is obtained from the image I by geometric translation of a substantially constant distance ⁇ nonzero in the radial plane P.
- the directions D of the housing 10 1 and the I image are substantially parallel and spaced from each other.
- the aforementioned translation may be such that the housing 10 1 is closer to or further from the outer lateral surface 14 than the image I.
- the angle ⁇ or the distance ⁇ are sufficiently small so that, on the one hand, the homogeneity of the centrifugation treatment experienced by products received in the housings 8 1 , 8 2 , 10 1 and 10 2 is satisfactory and on the other hand the unbalances are reduced.
- the figure 7 illustrates yet another embodiment where the housing 10 1 is the image by a geometric transformation of the image I, this geometric transformation comprising a geometric rotation and a geometric translation in the plane of the figure 7 which is orthogonal to the axis of rotation A.
- the rotation is a rotation of axis A and angle ⁇ .
- Translation is a translation in the plane of the figure 7 a non-zero distance d in a direction that is not orthogonal to the direction D of the image I.
- the figure 8 illustrates another embodiment where the housing 10 1 is obtained from the image I by a geometric transformation comprising a geometric rotation and a geometric translation in the radial plane P which comprises the axis of rotation A and the longitudinal direction D of the image I.
- the rotation is a non-zero rotation of angle ⁇ and the translation a translation of a non-zero distance ⁇ in a direction orthogonal to the axis A.
- the combination of a translation and a rotation makes it possible to increase the homogeneity of the centrifugation treatment undergone by products received in the housings 8 1 , 8 2 , 10 1 and 10 2 , to limit unbalance and to reduce aesthetic discomfort.
- the geometric transformation between the image I and the housing 1 may comprise a translation and / or a rotation in a plane orthogonal to the axis of rotation A, and a translation and / or rotation in a radial plane containing axis A.
- translations and rotations described above can be applied, for example separately each to a respective pair of housing when the number of housing is even and strictly greater than 4.
- the housings are symmetrical in pairs with respect to the axis A.
- the rotor 3 when the rotor 3 is provided with an even number n of housings, the rotor 3 will be invariant by a geometric rotation of axis A and of angle 180 ° which limits the unbalance. More generally, an invariance by a geometric rotation of axis A and angle strictly greater than 360 ⁇ ° not will limit the unbalance.
- first housing whose geometric image, by a geometric rotation around the axis of rotation A and angle 360 / n ° in a direction of rotation, is distinct from a second housing of the rotor, this second housing directly following the first housing in the direction of rotation chosen.
Description
- La présente invention concerne une centrifugeuse selon le préambule de la revendication 1. De telles centrifugeuses sont connues de l'état de la technique.
- L'invention s'applique, par exemple, à la centrifugation de produits biologiques.
- Pour la centrifugation de tels produits, on utilise généralement des rotors de formes tronconiques dans lesquels les logements ont été ménagés sous forme d'évidements. Ces logements ont des formes allongées et sont, pour chaque rotor, régulièrement répartis autour de son axe de rotation. Ces logements sont destinés à recevoir, par exemple, des tubes contenant les produits à centrifuger et fermés par des bouchons. Le document
JP-A-09262503 US 6 045 494 etJP-A-0926 2503 - Une centrifugeuse utilisant un tel rotor comprend généralement une cuve, munie de moyens de réfrigération et dans laquelle le rotor est monté sur une tête d'entraînement en rotation.
- On a constaté dans les ultracentrifugeuses, c'est à dire les centrifugeuses entraînant les rotors à des vitesses de l'ordre de 20000tr/mn, l'apparition de nuisances sonores telles que des sifflements.
- Un but de l'invention est de résoudre ce problème en limitant les nuisances sonores provoquées par l'entraînement en rotation de rotors du type précité.
- A cet effet, l'invention a pour objet une centrifugeuse selon la revendication 1.
- Selon des modes particuliers de réalisation, la centrifugeuse peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques des revendications dépendantes.
- L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la
figure 1 est une vue schématique latérale d'une centrifugeuse, - la
figure 2 est une vue schématique du dessus du rotor de lafigure 1 , - les
figures 3 et 4 sont des vues analogues à lafigure 2 illustrant respectivement un deuxième et un troisième modes de réalisation du rotor, - la
figure 5 est une vue schématique, agrandie et en coupe du rotor de lafigure 4 , prise suivant la ligne brisée V-V, - la
figure 6 est une vue analogue à lafigure 5 illustrant un quatrième mode de réalisation du rotor, - la
figure 7 est une vue analogue à lafigure 2 illustrant un cinquième mode de réalisation du rotor, et - la
figure 8 est une vue analogue à lafigure 5 illustrant un sixième mode de réalisation du rotor. - Les
figures 1 et 2 illustrent schématiquement une centrifugeuse 1 qui comprend une cuve 2, un rotor 3 disposé dans la cuve 2, et des moyens 4 d'entraînement en rotation du rotor 3 autour d'un axe de rotation A sensiblement vertical. - De manière classique, la cuve 2 comprend une porte mobile d'accès 6 et des moyens de réfrigération de son atmosphère intérieure, lesquels moyens de réfrigération ne sont pas représentés sur les figures.
- Le rotor 3 est un rotor de forme générale tronconique d'axe central A. Il est équipé d'un couvercle de fermeture 7 amovible. Le couvercle 7 n'a pas été représenté sur la
figure 2 . - Le rotor 3 est par exemple réalisé en métal et quatre logements excentrés par rapport à l'axe A y sont ménagés, à savoir une première paire de logements 81 et 82 et une seconde paire de logements 101 et 102. On notera que les logements 101 et 102 ne sont pas représentés sur la
figure 1 . - Les logements 81 et 82 de la première paire sont symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe A. Les logements 101 et 102 de la seconde paire sont symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe A.
- Les logements 81, 82, 101 et 102 ont une forme analogue allongée le long d'une direction longitudinale respective D.
- Comme on le voit sur la
figure 1 pour les logements 81 et 82, chaque direction D est inclinée par rapport à l'axe de rotation A et le coupe en un point géométrique situé au-dessus du rotor 3 et de son couvercle 7. - Les logements 81, 82, 101 et 102 débouchent dans la surface supérieure 12 du rotor pour permettre, lorsque le couvercle 7 est retiré, d'introduire dans les logements des récipients contenant le ou les produits à centrifuger, par exemple des tubes fermés par des bouchons.
- Sur la
figure 1 , on a exagéré la distance séparant les logements 81, 82, 101 et 102 de la surface latérale extérieure 14 du rotor 3 pour faciliter la représentation. - Comme on le voit sur la
figure 2 , la répartition des logements 81, 82, 101 et 102 autour de l'axe de rotation A est irrégulière. - Si une telle répartition était régulière, le rotor 3 serait invariant par une rotation géométrique d'axe A et d'angle valant 90°
- Dans le rotor des
figures 1 et 2 , le logement 101 n'est pas confondu avec cette image I mais est, en vue de dessus, décalé angulairement de cette image I d'un angle α non nul centré sur l'axe A et négatif par rapport au sens S1. - En d'autres termes, le logement 101 est l'image, par une rotation géométrique d'axe A et d'angle α, de l'image I.
- Ainsi, les directions longitudinales D des logements 101 et de l'image I forment en vue de dessus un angle α centré sur l'axe A et négatif en considérant le sens S1.
- L'angle α vaut par exemple 4° et peut être compris plus généralement entre 2° et 10°.
- On notera que sur la
figure 2 , l'amplitude de l'angle α a été exagérée pour faciliter la représentation. - De même, le logement 102 est décalé angulairement, en vue de dessus, de l'image non représentée du logement 82 par la rotation précitée.
-
- On a constaté, lorsque l'on entraîne en rotation le rotor 3 à des vitesses relativement importantes, typiquement supérieures à 10000tr/min, que les nuisances sonores telles que les sifflements sont fortement diminuées, voire supprimées.
- On estime à l'heure actuelle que la raison de cette diminution ou suppression des nuisances sonores peut être la suivante. Lorsque le rotor 3 est entraîné en rotation, les zones Z (
figure 1 ) de la surface latérale extérieure 14 du rotor 3 situées radialement en regard des logements 81, 82, 101 et 102 se déforment, sous l'effet de la force centrifuge, radialement vers l'extérieur plus fortement que les zones de la surface latérale extérieure 14 situées entre les logements. Les reliefs ainsi créés sur la surface 14 sont, comme les logements 81, 82, 101 et 102, invariants par une rotation géométrique d'axe A et d'angle valant 180° (π rad), et non par une rotation géométrique d'axe A et d'angle valant 90° comme dans l'état de la technique. Ainsi, les fréquences et les intensités des ondes acoustiques créées lors de l'entraînement en rotation du rotor sont modifiées et les nuisances sonores diminuées, voire supprimées. - Par ailleurs, les balourds engendrés par l'irrégularité de disposition des logements sont relativement faibles et acceptables grâce au fait que α est relativement faible.
- Selon une variante du mode de réalisation des
figures 1 et 2 , l'angle α peut être positif par rapport au sens S1. - De manière plus générale, d'autres dispositions des logements 81, 82, 101 et 102 sont envisageables.
- Ainsi, dans le mode de réalisation de la
figure 3 , le logement 101 est en vue de dessus translaté latéralement, par rapport à l'image I du logement 81, à l'opposé du sens S1 d'une distance d non nulle. Ainsi les directions longitudinales D du logement 101 et de l'image I du logement 81 sont sensiblement parallèles et espacées latéralement l'une de l'autre. - La distance d vaut par exemple 2mm et peut être plus généralement comprise entre 1 et 5mm.
- On notera que sur la
figure 3 la distance d a été exagérée. - Cette distance étant relativement faible, la différence entre les forces de centrifugation auxquelles les produits reçus dans les logements 81, 82, 101 et 102 seront soumis restera suffisamment faible et acceptable pour l'homogénéité du traitement de centrifugation. De même, les balourds provoqués par l'irrégularité de disposition restent acceptables.
- Selon une variante non représentée, le logement 101 peut être, en vue de dessus, décalé latéralement de l'image I du logement 81 dans le sens S1.
- De manière plus générale, le logement 101 peut être, en vue de dessus, issu d'une translation géométrique de l'image I, la direction de cette translation n'étant pas nécessairement orthogonale à la direction D de l'image I.
- De manière plus générale encore, le logement 101 peut être déduit de l'image I du logement 81 par une transformation géométrique dans un plan radial contenant l'axe de rotation A et la direction longitudinale D de l'image I.
- Ainsi, les
figures 4 et5 illustrent un troisième mode de réalisation où la direction longitudinale D du logement 101 est décalée angulairement d'un angle β non nul par rapport à la direction longitudinale D de l'image I dans le plan précité P (figure 4 ). Ce plan P contient également la direction D du logement 101 et correspond au demi-plan droit de lafigure 5 . Ainsi, le logement 101 est l'image, par une rotation géométrique d'angle β dans le plan P, de l'image I. - On notera que l'angle β peut être positif ou négatif. Cet angle β a par exemple une valeur de 4° et peut être plus généralement compris entre 2° et 10°.
- La
figure 6 illustre un autre mode de réalisation dans lequel le logement 101 est obtenu à partir de l'image I par translation géométrique d'une distance sensiblement constante δ non nulle dans le plan radial P. Ainsi les directions D du logement 101 et de l'image I sont sensiblement parallèles et espacées l'une de l'autre. La translation précitée peut être telle que le logement 101 est plus proche ou plus éloigné de la surface latérale extérieure 14 que l'image I. - On notera que sur les
figures 5 et 6 l'angle β et la distance δ ont été exagérés. - On notera également que l'angle β ou la distance δ sont suffisamment faibles pour que d'une part l'homogénéité du traitement de centrifugation subi par des produits reçus dans les logements 81, 82, 101 et 102 soit satisfaisante et d'autre part les balourds soient réduits.
- De manière plus générale les principes ci-dessus peuvent être appliqués à des rotors comprenant un nombre quelconque de logements.
- Ils peuvent également être combinés entre eux pour un même logement.
- Ainsi, la
figure 7 illustre encore un autre mode de réalisation où le logement 101 est l'image par une transformation géométrique de l'image I, cette transformation géométrique comprenant une rotation géométrique et une translation géométrique dans le plan de lafigure 7 qui est orthogonal à l'axe de rotation A. - Plus précisément, la rotation est une rotation d'axe A et d'angle α.
- La translation est une translation dans le plan de la
figure 7 d'une distance d non nulle dans une direction qui n'est pas orthogonale à la direction D de l'image I. - La combinaison d'une rotation et d'une translation au sein de la transformation géométrique permet au logement 101 de rester suffisamment proche de l'image I pour limiter les différences entre la force de centrifugation subie par un produit contenu dans le logement 101 et la force de centrifugation d'un produit reçu dans le logement 81.
- Ainsi, l'homogénéité du traitement de centrifugation subi par des produits reçus dans les logements 81, 82, 101 et 102 est accrue. En outre, cette combinaison permet de réduire les balourds ainsi que la différence d'aspect entre un rotor incorporant les principes de l'invention et un rotor classique.
- De manière analogue, la
figure 8 illustre un autre mode de réalisation où le logement 101 est obtenu à partir de l'image I par une transformation géométrique comprenant une rotation géométrique et une translation géométrique dans le plan radial P qui comprend l'axe de rotation A et la direction longitudinale D de l'image I. - Plus précisément, la rotation est une rotation d'angle β non nul et la translation une translation d'une distance δ non nulle dans une direction orthogonale à l'axe A.
- Ici encore, la combinaison d'une translation et d'une rotation permet d'augmenter l'homogénéité du traitement de centrifugation subi par des produits reçus dans les logements 81, 82, 101 et 102, de limiter les balourds et de réduire les désagréments esthétiques.
- Plus généralement, la transformation géométrique entre l'image I et le logement 101 peut comprendre une translation et/ou une rotation dans un plan orthogonal à l'axe de rotation A, et une translation et/ou une rotation dans un plan radial contenant l'axe A.
- De manière générale également, les translations et rotations décrites précédemment peuvent être appliquées, par exemple séparément chacune à une paire respective de logements lorsque le nombre de logements est pair et strictement supérieur à 4.
- De préférence, les logements sont symétriques par paires par rapport à l'axe A. Ainsi, lorsque le rotor 3 est muni d'un nombre n pair de logements, le rotor 3 sera invariant par une rotation géométrique d'axe A et d'angle 180° ce qui permet de limiter les balourds. De manière plus générale, une invariance par une rotation géométrique d'axe A et d'angle strictement supérieur à
- Pour éviter l'apparition de nuisances sonores, il existera toujours au moins un premier logement dont l'image géométrique, par une rotation géométrique autour de l'axe de rotation A et d'angle 360/n° dans un sens de rotation, est distincte d'un deuxième logement du rotor, ce deuxième logement suivant directement le premier logement dans le sens de rotation choisi.
Claims (3)
- Centrifugeuse comprenant une cuve (2), un rotor (3) destiné à être disposé dans la cuve (2), et des moyens (4) d'entraînement en rotation du rotor (3) autour d'un axe central de rotation (A) a des vitesses supérieures à 10.000 tr/min, un nombre n de logements (81, 82, 101, 102) de réception d'un produit à centrifuger étant prévus dans le rotor, les logements étant excentrés par rapport à l'axe de rotation, caractérisée en ce que l'image géométrique (I) d'au moins un premier logement (81), par une rotation géométrique autour de l'axe de rotation (A) dans un premier sens de rotation (S1) et d'angle- une rotation géométrique d'un angle (α) non nul dans un plan orthogonal à l'axe de rotation (A), et/ou- une translation géométrique d'une distance (d) non nulle dans un plan orthogonal à l'axe de rotation (A), la direction de cette translation étant inclinée par rapport à la direction longitudinale (D) de l'image géométrique (I) du premier logement, et en ce que la transformation géométrique comprend en outre :- une rotation géométrique d'un angle (β) non nul dans un plan contenant l'axe de rotation (A) et la direction longitudinale de l'image géométrique (I) du premier logement (81), et/ou- une translation géométrique d'une distance (δ) non nulle dans un plan contenant l'axe de rotation (A) et la direction longitudinale (D) de l'image géométrique (I) du premier logement (81).
- Centrifugeuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que n est un nombre pair supérieur ou égal à 4 et les logements (81, 82, 101, 102) sont symétriques par paires par rapport à l'axe de rotation (A).
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