FR2538719A1 - Ultracentrifuge and method for making its rotor - Google Patents
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Abstract
LES ROTORS D'ULTRACENTRIFUGEUSES POUR LA SEPARATION DE MELANGES HETEROGENES SONT REALISES EN MATERIAUX COMPOSITES RENFORCES DE FIBRES SELON L'INVENTION POUR AUGMENTER LEUR RESISTANCE. L'ENVELOPPE DU ROTOR 1 EST FABRIQUEE PAR UN PROCEDE D'ENROULEMENT DE FIL, UN CORPS CENTRAL 10 DE ROTOR EVENTUELLEMENT EN PLUSIEURS PARTIES ET REALISE EN MATERIAU REFRACTAIRE (CERAMIQUE) SERVANT DE MANDRIN QUI, PENDANT L'ENROULEMENT D'UN FIL DE RENFORCEMENT ENDUIT, EST SOUMIS A UN PROCESSUS DE GALVANISATION DE FACON QUE LES FILS DE RENFORCEMENT SOIENT NOYES DANS UNE MATRICE METALLIQUE.ULTRACENTRIFUGE ROTORS FOR SEPARATION OF HETEROGENOUS MIXTURES ARE MADE OF COMPOSITE MATERIALS REINFORCED WITH FIBERS ACCORDING TO THE INVENTION TO INCREASE THEIR STRENGTH. THE ENCLOSURE OF ROTOR 1 IS MANUFACTURED BY A WIRE WINDING PROCESS, A ROTOR CENTRAL BODY 10 POSSIBLY IN SEVERAL PARTS AND MADE IN REFRACTORY MATERIAL (CERAMIC) SERVING AS A CHUCK WHICH, WHILE WINDING A REINFORCING WIRE COATED, IS SUBJECTED TO A GALVANIZATION PROCESS SO THAT THE REINFORCING WIRES ARE EMBEDDED IN A METAL MATRIX.
Description
La présente invention se rapporte à une ultracentrifu-The present invention relates to an ultracentrifuge
geuse et à un procédé pour la fabrication de son rotor De tel- machine and a process for the manufacture of its rotor.
les centrifufeuses sont, entre autres, utilisées pour la sépara- the centrifuges are, among others, used for separating
tion de mélanges hétérogènes en mettant en oeuvre des forces massiques extrêmement importantes. Les enveloppes des rotors des ultracentrifugeuses connues sont, en générale constituées par des tubes à paroi mince faconnés à froid en acier ou en alliage présentant des heterogeneous mixtures by using extremely large mass forces. Rotor casings of known ultracentrifuges are usually cold-rolled thin-walled steel or alloy tubes with
caractéristiques de résistance spécifique très élevées. very high specific resistance characteristics.
Pour augmenter les forces c entrifuges et, par consé- In order to increase the entraining forces and consequently
quent, la puissance de séparation des ultracentrifugeuses, on a proposé de réaliser le rotor non plus en forme de cylindre, mais en forme d'auge ou d'assiette dans la zone marginale de laquelle les forces centrifugeuses sont considérablement plus importantes en raison du plus grand diamètreo On a également proposé d'installer dans crs zones marginales des récipients As for the separation power of the ultracentrifuges, it has been proposed to make the rotor no longer in the form of a cylinder, but in the form of a trough or trough in the marginal zone from which the centrifugal forces are considerably larger because of the more large diameter It has also been proposed to install in crs marginal areas containers
ou réceptacles pour le produit à séparer. or receptacles for the product to be separated.
Les rotors utilisés jusqu'ici ne-sont plus en mesure de supporter les forces centrifuges engendrées par des vitesses de rotation de l'ordre de 75000 tr/mn La structure de leur The rotors used up to now are no longer able to withstand the centrifugal forces generated by rotational speeds of the order of 75,000 rpm. The structure of their
matériau se disloque et ils tendent à sévaser Dans les cen- material breaks up and they tend to crush
fugeuses rapides 9 cet évasement peut entrainer l'éclatement du rotor qui intervient sous la forme d'une explosion La dislocation de la structure du matériau est encore favorisée lorsque, par suite d'une résistance de frottement considérable de l'air se trouvant dans l'espace intermédiaire compris entre le rotor et l'enveloppe 9 le rotor s'échauffe de lui-m 9 me ou lorsquecomme oela est connu dans les centrifugeuses classiques, This flaring can cause bursting of the rotor which takes the form of an explosion. The dislocation of the material structure is further favored when, as a result of a considerable frictional resistance of the air being in the air. intermediate space between the rotor and the casing 9 the rotor is heated by itself or when it is known in conventional centrifuges,
le rotor est chauffé intentionnellement pour augmenter la puis- the rotor is intentionally heated to increase the power
sauce de séparationc (demande de brevet allemand N O I 18 I I 35)o Le matériau du rotor de ces ultracentrifugeuses doit done satisfaire à des conditions extrêmement sévêreso En plus separation sauce (German Patent Application No. 18 1835). The rotor material of these ultracentrifuges must therefore satisfy extremely severe conditions.
d'une grande résistance spécifique à la temp 6 rature ambiante. of high specific resistance to ambient temperature.
(longueur de rupture environ 60 1-m), il doit, en outre, présen- (breaking length approx. 60 1-m), he must also
ter une résistance spécifique élevée à environ 1500 (,longueur de rupture environ 50 km) Si, comme cela a déjà été proposés on veut chauffer par induction le produit à séparer, il faut que l'enveloppe du rotor ou d'autres parties de la centrifugeuse a high specific resistance at about 1500 (breaking length about 50 km) If, as already proposed, the product to be separated is to be heated inductively, the rotor shell or other parts of the centrifuge
présentent de surcroit, une bonne conduictibilité. in addition, a good conduictibility.
L'objet de l'invention est, par conséquent, de The object of the invention is, therefore, to
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réaiiser une ultracentrifugeuse qui soit à même d'effectuer des réactions de matières solides et autres dans des conditions mécaniques et éventuellement calorifiques extrgmes Il s'agit en même tem E d'améliorer les ultracentrifugeuses connues de façon à éviter les températures élevées nécessaires à leur fa- make an ultracentrifuge capable of carrying out solid and other reactions under extreme mechanical and possibly heat conditions. It is also a question of improving the known ultracentrifuges so as to avoid the high temperatures required for their operation. -
brication et qui compromettent la résistance des fils de ren- and jeopardize the resistance of
forcement. Ce r Jsultat est atteint selon l'invention par le fait que le rotor est réalisé en utilisant un matériau composite necessarily. This result is achieved according to the invention in that the rotor is made using a composite material
renforcé de fibres.fiber reinforced.
Lors de la conception des ultracentrifugeuses, un tel matériau possède une qualité appréciable en ce sens qu'en cas de surcharges ou de vices caches, ce matériau, lorsqu'il est soumis à l'action de forcer centrifuges extrgmes, ne se disloque pas de façon explosive, mais en éléments effilochés In the design of ultracentrifuges, such a material has an appreciable quality in the sense that in case of overloads or hidden defects, this material, when it is subjected to the action of forcing extreme centrifugals, does not break up. explosively, but in frayed elements
enrcore cohérents.consistent coherence.
Selon une autre particularité de l'invention, la zone marginale du rotor, qui est d'un plus grand diamètre que ce dernier, peut faire saillie vers l' extérieur et 9 tre réalisée en un matériau renforcé de fibres présentes en quantité excés dentaire Cette proportion plus grande de fibres dans la zone marginale provoque une augmentation de la résistance du rotor vis According to another particularity of the invention, the marginal zone of the rotor, which is of a larger diameter than the latter, can protrude outwardly and be made of a material reinforced with fibers present in excess quantity dental This higher proportion of fibers in the marginal area causes an increase in rotor rotor resistance
à vis des forces centrifuges qui s'y exercent. against the centrifugal forces which exercise there.
Selon un autre perfectionnement apporté par l'invention, les fibres renforçant l'enveloppe du roter sont noyées dans une matrice métallique façonnée par électroplastieq l'enveloppe du rotor pouvant être alors réalisée sous la forme d'un corps According to another improvement provided by the invention, the fibers reinforcing the envelope of the rotator are embedded in a metal matrix shaped by electroplastyq the envelope of the rotor can then be made in the form of a body
fabriqué par enroulemrent.made by enroulemrent.
Les avantages de l'invention résident-avant tout dans les étonnantes caractéristiques de résistance que présente un matériau composite avec matrice métallique Sa résistance à la The advantages of the invention reside, first and foremost, in the astonishing resistance characteristics of a composite material with a metal matrix.
chaleur est suffisante et presque comparable à celle des maté- heat is sufficient and almost comparable to that of
riaux composites connus par exemple carbone-carboneo Comme la fiabilité des ultracentrifugeuses dépend, en règle générale, des caractéristiques du matériau employé, celui-ci est? en For example, the known reliability of ultracentrifuges depends on the characteristics of the material used. in
l'occurrene,1 prépondérant.the occurrence, 1 preponderant.
Dans les procédés de fabrication connus des matériaux In known manufacturing processes of materials
composites avec matrice métallique coette dernière est appli- composites with the last metal matrix is applied
quée à l'état fondu De tels procédés d'imprégnation ont toute- Such impregnation processes have, however,
fois, dans le cas présent, J'inconvénient que la matrice liquide time, in this case, I have the disadvantage that the liquid matrix
agit relativement longtemps sur les fils du matériau de renfcr- acts relatively long time on the wires of the material of renbrcr-
cement de sorte que, par suite des températures-d'imprégnation as a result of the impregnation temperatures
élevées, celui-ci peut subir des détériorations. high, this may be damaged.
Le dépôt électrolytique de matériaux à partir de solutions aqueuses ou organiques ne nécessite par contre que Electrolytic deposition of materials from aqueous or organic solutions only requires that
des températures inférieures à 100 CO Une détérioration du maié- temperatures below 100 ° C.
riau de renforcement du fait de la température élevée est donc exclue. Strength of reinforcement due to high temperature is therefore excluded.
Un autre avantage de l'utilisation de matériaux composi- Another advantage of using composite materials
tes avec matrice métallique déposée par voie électrolytique rési- with metal matrix deposited electrolytically
de dans la combinaison de moules électrolytiques avec enrobage ou noyade simultané des fils Dans le matériau composite réalisé de cette façon, le matériau de renforcement peut en effet être in the combination of electrolytic molds with simultaneous coating or drowning of the wires In the composite material made in this way, the reinforcing material can in fact be
enrobé à l'endroit recherché.coated at the desired location.
L'invention est, en outre, caractérisée par le fait que la proportion volumique des fils de renforcement sur le matériau composite du rotor augmente vers l'extérieur lors de la progression de l'enroulement et que dans aes zones marginales de l'enveloppe du The invention is further characterized by the fact that the volume proportion of reinforcement yarns on the composite material of the rotor increases outwardly as the winding progresses and that in the marginal areas of the envelope of the rotor
rotor, elle est plus grande qu'au début de l'enroulement. rotor, it is larger than at the beginning of the winding.
L'installation d'enroulement pour-la fabrication des The winding installation for the manufacture of
matériaux composites renforcés de fibres par voie électrolyti- fiber-reinforced composite materials electrolytically
que peut être réalisée à partir d'éléments déjà connus et 9 tre that can be achieved from already known elements and 9 be
à chaque fois adaptée au cas qui se présente Une telle instal - each time adapted to the case that presents itself Such an installation -
lation permet donc, sans difficulté de services particuliers lation allows, without difficulty, special services
et en recourant à des moyens de commande appropriés par exem- and by using appropriate control means, for example
ple a des dispositifs-électroniques de guidage du fil, de faire varier les distances séparant les fils déposés, si bien qu'au fur et à mesure de lenroulement les espaces intermédiaires entre les fils déposés diminuent sans cesse, c'est-à=dire que la proportion du fil dans le matériau composite augmente sans cesse. Le processus d'enroulement pour la fabrication d'une enveloppe de rotor en mabtoriau composite renforcé de fibres est avantageusement exécuté en discontinu, attendu que dans le cas contraire, c'est-à-dire en cas d'enroulement et d'électroplastie simultanée, à mesure que la longueur de l'enroulement augmente' il se produit une structure en forme de cène de plus en plus With electronic wire guiding devices, the distances separating the deposited wires can be varied so that, as the winding progresses, the interspaces between the deposited wires decrease constantly, that is to say that the proportion of the wire in the composite material increases constantly. The winding process for the manufacture of a fiber-reinforced composite mabtoriau rotor casing is advantageously carried out batchwise, since in the opposite case, that is to say in case of winding and simultaneous electroplating as the length of the winding increases, a cone-shaped structure is produced more and more
importante de la matrice entre les couches de fils, ee qui en- of the matrix between the layers of wires, which
traine une diminution de la proportion volumique du matériau a decrease in the volume proportion of the material
de renforcement dans le matériau composite. reinforcement in the composite material.
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Selon une autre particularité de l'invention, le procedé est caractérisé par le fait que l'on enroule le fil de According to another particularity of the invention, the method is characterized by the fact that the wire is wound
renforcement, de préférence un matériau de renforcement résis- reinforcement, preferably a resilient reinforcing
tant a la température, sur un mandrin en plusieurs parties, qu'on soumet ensuite l'enroulement à un traitement électroly- temperature, on a multi-part mandrel, which is then subjected to electrolysis
tique enveloppant les fils de renforcement et formant la matri- tick enveloping the reinforcing threads and forming the matrix
ce, après quoi on enlève les éléments du mandrin inutiles, ce qui peut s'effectuer de préférence par dissolution chimique ou after which unnecessary elements of the mandrel are removed, which can preferably be effected by chemical dissolution or
par extraction de mandrins qui seront alors réutilisables. by extraction of mandrels which will then be reusable.
Les parties internes du rotor, c'est-àdire les mandrins éventuellement divisés et dissolubles sont, suivant une autre particularité de l'invention, remplacée par un corps central qui peut être de préférence en un matériau dont le The inner parts of the rotor, that is to say the optionally divided and dissolvable mandrels are, according to another feature of the invention, replaced by a central body which may preferably be made of a material of which the
coefficient d e dilatation est égal ou proche de celui du maté- coefficient of expansion is equal to or close to that of the
riau composite utilisé.composite material used.
Après dissolution d'un mandrin ou parties de celui- After dissolving a mandrel or parts of it
ci on peut, selon une autre particularité du procédé, introduire it is possible, according to another particularity of the process, to introduce
un corps central de rotor dans la partie enroulée de l'envelop- a central rotor body in the coiled portion of the casing
pe de ce dernier.pe of the latter.
La construction du rotor et de son corps central peut s'effectuer de différen e; 3 manières Selon l'invention, les The construction of the rotor and its central body may be different; 3 ways According to the invention, the
parties, disposées symétriquement, du mandrin peuvent rester- symmetrically arranged parts of the mandrel
dans la partie enroulée de l'enveloppe du rotor tandis que d'autres parties sont éliminées et remplacées par le corps in the coiled portion of the rotor casing while other parts are eliminated and replaced by the body
central introduit ultérieurement.central introduced later.
L'invention pr 6 voit également de traiter le fil de renforcement avant l'enroulement, par exemple de le munir d'une The invention also provides for treating the reinforcing wire before winding, for example to provide it with a
ou che de protection déposée par diffusion en carbure de sili- protector or guard deposited by silicon carbide diffusion
cium Un tel rev Stement du fil de renforcement, de preference Such a reinforcement of the reinforcing wire, preferably
un fil de bore, protège ce dernier contre les réactions indési- a boron wire, protects the latter against adverse reactions.
rables susceptibles de se produire aux températures de fonction- likely to occur at operating temperatures
nement élevées du rotor.of the rotor.
Une ultracentxifugeuse réalisée de cette façon permet de résoudre les problèmes d'alliage et de dopage, en particulier si on effectue un chauffage supplémentaire de la zone marginale du rotor Par une séparation des impuretés perturbatrices et An ultracentxifuge carried out in this way makes it possible to solve the problems of alloying and doping, in particular if additional heating of the marginal zone of the rotor is carried out by separating the disturbing impurities and
des dép 6 ts ainsi que par un compactage, on peut, en outre, réali- in addition to compacting, it is possible to realize
ser des matières et des éléments très purs à partir de nombreux mélanges à l'état liquide A cet égards on se réfère en premier lieu à l'industrie des semi-conducteurs et à la production des Very pure materials and elements from many mixtures in the liquid state In this respect, the semiconductor industry and the production of
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diamants industriels En outre, on simplifie par exemple la úabrication des matériaux durs comme le silicate, le ritrate de bore, le diamant etc On peut également préparer de vieux métaux (relycling) et obtenir une séparation propre du laitier et du bain de fusion, La présente invention permet en outre de mieux résoudre et d'ézlairer d'un jour nouveau le domaine de la cinétique de diffusion O La présente invention permet aussi d'effectuer des experiences de synthèse à haute pression sans avoir à recourir aux presses hydrauliques ou autres habituelleso industrial diamonds In addition, for example, the manufacture of hard materials such as silicate, boron ritrate, diamond, etc., can be simplified. It is also possible to prepare old metals (relycling) and obtain a clean separation of the slag and the melt. The present invention also makes it possible to better solve and update the field of diffusion kinetics. The present invention also makes it possible to carry out high-pressure synthesis experiments without having to resort to hydraulic or other conventional presses.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- The invention will be better understood with the aid of
cription de modes de réalisation pris comme e xemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel description of embodiments taken as e xamples, but not limiting, and illustrated by the appended drawing, in which
la figo 1 représente en coupe le rotor d'une centii- FIG. 1 represents in section the rotor of a hundred
fugeuse-fugeuse-
La fig 2 est une vue en plan du rotor selon la fig 1 mais sans couvercle; La fig 3 représente également en plan un autre mode de réalisation des récipients d'essai du rotors FIG. 2 is a plan view of the rotor according to FIG. 1 but without a cover; FIG. 3 also shows in plan another embodiment of the rotor test vessels.
La fig, 4 représente en coupe le rotor d'une ultra- FIG. 4 represents in section the rotor of an ultrasonic
centrifugeuse réalisée par le procédé d 2 enroulemen-W La fig 5 est une coupe suivant V-V de la fig O 4 " centrifuge performed by the method d 2 winding-W Figure 5 is a section along V-V of Fig O 4 "
La fig 6 représente schématiquement une installa- Fig 6 schematically shows an installation
tion dtenroulement pour matériau composite renforcé de fibres avec matrice déposée par voie électrolytiqueo Le rotor I comportant un couvercle 2 est monté mobile en rotation autour de l'axe 3 o Il est entrainé par l'arbre 4 relié au mote-ur d'entrainement, non représenté, et par les doigts The rotor I comprising a cover 2 is mounted rotatably about the axis 3 o It is driven by the shaft 4 connected to the driving mote-ur, not shown, and by the fingers
d'.entrainement 5 et 6 qui s'engagent dans des évidements cor- 5 and 6 which engage in corresponding recesses.
respondants 7, 8 d'une gainiture métallique 9 encastrée dans la partie inférieure du rotor 1 Au lieu des doitgs d'entrainement , 6 et des évidements 7, 89 l'énergie de rotation peut être également transmise au moyen d'un accouplement magnétique ou analogue Le rotor 1 est constitué par un corps central 10 présentant yne surface defond légèrement bombée et par une correspondents 7, 8 of a metal fitting 9 embedded in the lower part of the rotor 1 Instead of the driving rules 6 and recesses 7, 89 the rotational energy can also be transmitted by means of a magnetic coupling or The rotor 1 is constituted by a central body 10 having a slightly domed bottom surface and by a
partie marginale ou latérale 1 i dispos Se à peu près parallèle- marginal or lateral part 1 i disposed approximately parallel
ment à l'axe 3 du rotor, faisant saillie-vers l'extérieur et réalisée en carbone renforcé de fibres en carbone à haute résistance (carbone-carbone) ou en graphite renforcé de fibres de carbone, cette partie pouvant résister à des contraintes to the axis 3 of the rotor, protruding-outward and made of carbon reinforced with high-strength carbon fibers (carbon-carbon) or graphite reinforced with carbon fibers, this part being able to withstand
aussi bien mécaniques que thermiques. both mechanical and thermal.
Le corps central 10 renferme des récipients d'essai 12 régulièrement répartis sur la périphérie du rotor 1 Ces récipients se prolongent dans la partie marginale ou latérale 11 et sont noyés dans du nitrure de silicium oudans du graphite The central body 10 contains test containers 12 regularly distributed over the periphery of the rotor 1. These containers are extended in the marginal or lateral part 11 and are embedded in silicon nitride or in graphite.
13 Dans l'exemple représenté, ces récipients d'essai 12 con- In the example shown, these test containers 12 con-
tiennent des réceptacles cylindriques 14 en feuille de platine ou en un autre matériau à, haut point de fusion et non réactif, réceptacles oi l'on place les matières à centrifuger pour les en extraire après l'opération terminée O La liaison entre le corps central 10 et la partie marginale ou latérale 11 peut s'effectuer simultanément lors de la graphitisation, c'est-aàdire lors de la fabrication du matériau composite pour la partie marginale ou latérale 110 Pour la fabrication du corps central 10 et des récipients d'essai 12 avec les réceptacles 149 il est avantageux hold cylindrical containers 14 platinum sheet or other high-melting and non-reactive material, receptacles where the materials to be centrifuged to extract them after the completed operation O The connection between the central body 10 and the marginal or lateral portion 11 can be performed simultaneously during graphitization, that is to say during the manufacture of the composite material for the marginal or lateral portion 110 For the manufacture of the central body 10 and the test vessels 12 with the receptacles 149 it is advantageous
d'utiliser des matériaux qui ont-à peu près les mêmes co 9 ffi- to use materials that have about the same co 9 ffi-
cients de dilatation que le matériau composite renforcé de fibres utilisé pour la partie marginale ou latérale 110 Les récipients d'essai peuvent 9 tre réalisés sous Expansion cients that the fiber-reinforced composite material used for the marginal or lateral portion 110 The test vessels can be made under
diverses formes La figure 3, par exemple, représente, encas- various forms Figure 3, for example, represents, in
tré dans le corps central 10 du rotor 1, quatre récipients d'essai 15 de plus grande capacité et présentant une surface in the central body 10 of the rotor 1, four test vessels 15 of greater capacity and having a surface
de fond plus large.wider background.
La fig 4 représente le rotor 1 fabriqué par le-procédé d'enroulement Ce rotor est entrainé par l'arbre 4 relié au moteur d'entrainement, non représenté? et par-des doigts d' Fig 4 shows the rotor 1 made by the winding method This rotor is driven by the shaft 4 connected to the drive motor, not shown? and by-fingers
entrainement 5 p 6 qui s'engagent dans des évidements corres- 5 p 6 training which engage in corresponding recesses.
pondants 79 8 d'une garniture métallique 9 encastrée dans la 79 8 of a metal insert 9 embedded in the
partie inférieure du rotor 1 Au lieu de ces doigts d'entraine- lower part of the rotor 1 Instead of these fingers of drive-
ment 59 6 l'énergie de rotation peut 8 tre également transmise 59 6 rotational energy can also be transmitted
au moyen d'un accouplement magnétique ou analogue. by means of a magnetic coupling or the like.
Le rotor 1 selon la figure 4 est constitué par un corps The rotor 1 according to FIG. 4 consists of a body
central 20 en plusieurs parties réalisé en un matériau cérami- central part 20 in several parts made of a ceramic material
que ou analogue et par une partie marginale ou latérale 11 fai- that or similar and by a marginal or lateral part 11
sant saillie vers l'extérieur et réalisée en un matériau composi- protruding outwards and made of a composite material
te renforcé de fibres avec matrice métallique. fiber reinforced with metal matrix.
La fie 5 est une vue en plan repreésentant le rotor 1 en coupe suivant VV de la fig 4 Le corps central 20 est 7 ' ici réalisé sous la forme d'un mandrin comprenant plusieurs parties 21, 22, 23 etc constituées par des matériaux qui, après FIG. 5 is a plan view representing the rotor 1 in section along VV of FIG. 4. The central body 20 is here produced in the form of a mandrel comprising a plurality of parts 21, 22, 23, etc. constituted by materials which , after
la construction par enroulement: -de la partie marginale ou laté- winding construction: of the marginal or lateral part
rale 11 renforcée de fibres peuvent 9 tre entièrement ou en partie enlevées ou dissoutes par voie chimique et remplacées par un corps central restant dans le rotor et éventuellement en plusieurs parties. Comme on peut le voird'après les fige 4 et 5, sur la périphérie du rotor 1 sont disposés des récipients d'essai 12 régulièrement répartis Ces récipients d'essai 12 se prolongent dans la partie marginale ou latérale 11 et sont, dans l'exemple d'exécution représentés munis de réceptacles cylindriques 14 en feuille de platine ou en un autre matériau à haut point de fusion et non réactifo C'est dans ces réceptacles que l'on place Fiber-reinforced web 11 may be wholly or partly removed or chemically dissolved and replaced by a central body remaining in the rotor and optionally in several parts. As can be seen from FIGS. 4 and 5, on the periphery of the rotor 1 there are arranged regularly distributed test containers 12. These test containers 12 extend in the marginal or lateral part 11 and are, in the embodiment illustrated represented with cylindrical receptacles 14 platinum sheet or other material with high melting point and non-reactive It is in these receptacles that place
les matériaux à centrifuger pour les en extraire après l'opéra- the materials to be centrifuged to extract them after the
tion. Pour la construction du corps central 20 ou des récipients deessai 12 avec les réceptacles 142 il est avantageux d'utiliser des matériaux ayant à peu près les mêmes coefficients de dilatation que le matériau composite renforcé de fibres utilisé pour la construction de la partie marginale ou latérale 11 o tion. For the construction of the central body 20 or the test vessels 12 with the receptacles 142 it is advantageous to use materials having about the same coefficients of expansion as the fiber-reinforced composite material used for the construction of the marginal or lateral part. 11 o
Pour la fabrication de la partie latérale 11, on utili- For the manufacture of the lateral part 11, it is
se l'installation d 'enroulement et d'immersirn représentée schéma- the installation of winding and immersirn shown schematically
tiquement sur la fig 6 et constituée d'éléments connus, instal- tically in FIG. 6 and made of known elements, installs
lation dans laquelle le mandrin 20 en plusieurs parties à enrouler est fixé à l'extrémité d'un bras oscillant 24 o Le bras oscillant 24 porte, en outre, le groupe d'entrainement, non représenté, pour le mandrin d'enroulement et peut, au moyen d'une transmission à vis sans fin 25 entraînée par un moteur 32, être plongé dans un bac 26 contenant l'électrolyte O En liaison mécanique avec le bras oscillant 24 se trouve un appareil classique 27 denroulement par couches comportant une bobine 28, une glissière 29 et un dispositif in which the multi-part mandrel 20 to be wound is attached to the end of an oscillating arm 24 o The oscillating arm 24 carries, in addition, the drive unit, not shown, for the winding mandrel and can by means of a worm gear 25 driven by a motor 32, to be immersed in a tank 26 containing the electrolyte O In mechanical connection with the oscillating arm 24 is a conventional layered winding apparatus comprising a coil 28 , a slide 29 and a device
tendeur 30, appareil servant de fournisseur pour le fil de renfor- tensioner 30, apparatus serving as a supplier for the reinforcement thread
cement 31 et permettant le réglage des distances respectives 31 and allowing the adjustment of the respective distances
entre les différentes spires du fil à déposer sur le mandrin 20. between the different turns of the wire to be deposited on the mandrel 20.
L'appareil 27 d'enroulements par couches est disposé sur un socle 33 réglable en hauteur Le frein à fil appartenant à 1 ' appareil d'enroulement peut parexemple Otre du type F 9 M 2 de la firme ETS Parvex, Dijonq en France, utilisant les brevets The apparatus 27 for windings in layers is arranged on a base 33 which is adjustable in height. The wire brake belonging to the winding apparatus may, for example, be of the F 9 M 2 type of the firm ETS Parvex, Dijonq, France, using licences
américains N 3 090 880 et 3 144 574. U.S. Patent Nos. 3,090,880 and 3,144,574.
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-Pour satisfaire à l' exigence imposant, dans les zones externes de I'envel,;ppt, une proportion voluminue croissante du fil' -To satisfy the imposing requirement, in the external areas of the envel, ppt, a growing proportion of the wire '
de renforcement 31 sur le mnatériau composite il faut que le-proces- reinforcement 31 on the composite material it is necessary that the
sus d 2 n ue Eitet de dépût électrolytique de la nmtri-;e s I effectuen+t alternativement O Un enroulement et uan dép 3 t simultans de la maÀ zJore est, tủt-efeis également possible mais seulement Above 2 years Electrolytic debiting of the electrodes is carried out alternately. Simultaneous winding and deposition of the core is also possible but only
a-ve-e des densiûés de courant extrêmement faibles ( 0,1 A/dmr 2). have extremely low current densities (0.1 A / dmr 2).
R'ENVDICAT IONSR'ENVDICAT IONS
1 j Ultraoentrifugeuseq caractérisée par le fait qua le rotor estr eaiisé en utilisant un matériau zomtosite renfor e 1 Ultra-centrifuge characterized by the fact that the rotor is made using a reinforced zomtosite material
de fi Dres.of fi Dres.
2 Ultracentrifugeuse selon la revendication 1 caraoc térisée par le fait que la zone marginale du rotor est supérieure au diamèt;e de úe dernier fait saillie vers l'ext 6 rieur et est constituée par un matériau composite renforcé de fibres présentes en quantité excédentaireo 3 Ultracentrifugeuse selon les revendicaticns 1 et 2 caraotérisée par le f ait que, comme ma-térilau ocmposite, on 2 Ultracentrifuge according to claim 1, characterized in that the marginal zone of the rotor is greater than the diameter of the latter protrudes outwardly and is constituted by a fiber-reinforced composite material present in excess of 3 Ultracentrifuge according to claims 1 and 2 caraoterized by the fact that, as my-terilau ocmposite,
utilise du carbcue renftrné de fibres de carbone (carbone-carbonu). uses carburetted carbon fiber (carbon-carbon).
4 Ultracentrifugeuse selon l'une quelconque des 4 Ultracentrifuge according to any one of
revendications 1 à 3 S caractérisée par le fait que les fibres Claims 1 to 3, characterized in that the fibers
renforçant l'enveloppe du rotor sont enrobées dans une matrice métallique appliqué pa r électroplastieo Ultracentrifugeuse selon l'une quelconque des reinforcing the rotor envelope are embedded in a metal matrix applied by electroplasty Ultracentrifuge according to any one of
revendications 1 à 49 caracterisée par le fait que l'enveloppe Claims 1 to 49, characterized by the fact that the envelope
du rotor estréalisée sous la forme d'un corps d'enroulement. the rotor is in the form of a winding body.
6 Ultracentrifugeuse selon l'une quelconque des reven- 6 Ultracentrifuge according to any one of the
dications 1 à 5, caractérisée par le f ait que la proportion volumique des fibres de renf'orcement sur le matériau connposite du rotor augmente vers l'extérieur au fur et à mesure de 1 ' enroulement et que dans les zones marginales de l'enveloppe du 1 to 5, characterized by the fact that the volume proportion of the reinforcing fibers on the rotor composite material increases outwardly as the winding progresses and in the marginal areas of the envelope. of
rotor elle est plus grande qu'au début de l'enroulement. rotor is larger than at the beginning of the winding.
7 Ultracentrifugeuse selon l'une quelconque des 7 Ultracentrifuge according to any of the
revendications 1 à 69 caraetérisée par le fait que les part Mes claims 1 to 69 because of the fact that
internes du rotor constituent un corps central de préférence constitué par un matériau dont le coefficient de dilatatiorn est égal ou approximativement égal à celui du matériau composite internal rotor constituting a central body preferably consisting of a material whose dilatatiorn coefficient is equal to or approximately equal to that of the composite material
renforeé de fibres utilisé.refilled fiber used.
R Procéde p our la fabrication du rotor d'une R Process for the manufacture of the rotor of a
u Itracentrifugeuse selon l'une quelconque des revendications Itracentrifuge according to any one of the claims
1 a 7, caractérisé par lefait qu'on enroule le fil de renfo:_e- 1 to 7, characterized by the fact that the wire reinfo: _e-
ment, de préféerence -n matériau de renforcement résistant la chaleur, sur un mandrin en plusieurs parties, qu'ensuite on soumet l'enroulement, une galvanisation enveloppant les fils de ranforcement et constituant la matrice après quoi on en Lève Preferably, a heat-resistant reinforcing material, on a multi-part mandrel, is then subjected to the winding, a galvanization wrapping the reinforcing threads and constituting the matrix, after which it is lifted.
les éléments du mandrin devenu inutiles. the elements of the mandrel become useless.
9 Procédé selon la revendication 89 caractérisé par lefait qu'on extrait par dissolution chimique les éléments du mandrin. 9. Process according to claim 89, characterized by the fact that the elements of the mandrel are extracted by chemical dissolution.
Procédé selon l'une quelconque des revendications Process according to any one of the claims
1 à 99 caractérisé par le fait qu'on introduit un corps central 1 to 99 characterized by the fact that a central body is introduced
de rotor dans la partie latérale enroulée du rotor. rotor in the coiled side of the rotor.
11 Procédé selon l'une quelconque des revendications Process according to any one of the claims
1 à 10, caractérisé par lefait, que comme récipients d'essai, on utilise des éléments, disposés symétriquement, du mandrin 1 to 10, characterized by the fact that, as test vessels, symmetrically arranged elements of the mandrel are used
constituant le corps central.constituting the central body.
12 Procédé selon l'une quelconque des revendications Process according to any one of the claims
1 à 11 caractérisé par lef ait que comme mandrin, on utilise un élément profilé constitué par un matériau résistant à la chaleur et qui reste à demeure dans la partie enroulée de le enveloppe 1 to 11, characterized by the fact that, as mandrel, a profiled element consisting of a heat-resistant material is used and which remains permanently in the wound part of the envelope
13 o Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 o Process according to any one of the claims
1 à, 12, caractérisé par lefait qu'avant l'enroulement, on traite le fil de renforcement, par exemple on le munit d'une couche 1 to 12, characterized by the fact that before winding, the reinforcing thread is treated, for example it is provided with a layer
protectrice déposée par diffu 4 ion en carbure de silicium. protector deposited by diffu 4 ion silicon carbide.
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