FR2839267A1 - Appareil pour la vibration rapide de tubes contenant des echantillons - Google Patents
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Abstract
Appareil pour la vibration rapide de tubes (24) contenant des échantillons, par exemple biologiques, comprenant un plateau (22) de support des tubes et des moyens (28) de suspension du plateau à un châssis (10) de l'appareil, les moyens (28) étant formés d'une rondelle d'élastomère dont la périphérie est solidaire du châssis (10) et dont la partie centrale est solidaire d'un embout axial (26) reliant le plateau (22) à des moyens d'entraînement (12, 14, 16, 20). L'invention permet de soumettre des tubes contenant les échantillons à un mouvement alternatif curviligne à fréquence élevée.
Description
charges dans les lave-vaisselle ou les lave-linge.
APPAREIL POUR LA VIBRATION RAPIDE DE TUBES CONTENANT
DES ECHANTILLONS.
L'invention concerne un appareil pour la vibration rapide de tubes contena nt des echantil lo n s, en pa rticu l ier d es ech antil lons biolog iq u es, la
vibration rapide des tubes realisant un broyage des echantillons.
II est en effet deja connu de broyer des echantillons biologiques en enfermant les echantillons dans des tubes qui contiennent egalement des microbilies de verre ou de ceramique et en soumettant les tubes fermes de fac,on etanche a une vibration axiale a frequence elevee, par exemple d'environ 100 Hz, pendant une duree relativement course, de
l'ordre de 30 a 60 secondes par exemple.
Le document US-A-5,567,050 decrit un appareil pour ['execution d'un tel procede comprenant un plateau de support des tubes et des moyens d'entranement du plateau en mouvement oscillatoire autour d'un centre de rotation. Les moyens d'entranement comprennent un moteur electrique dont l'arbre de sortie est muni d'un manchon a surface cylindrique exterieure inclinee en oblique par rapport a l'axe de l'arbre de sortie du moteur. Le plateau est monte libre en rotation sur le manchon au moyen de roulements et il est associe a des moyens d'immobilisation en rotation, de telle sorte que quand le manchon est entrane en rotation par le moteur, il fait osciller le plateau autour d'un centre de rotation qui est forme par ['intersection de l'axe de l'arbre du moteur et de l'axe de la surface exterieure cylindrique du manchon. Les tubes fixes a la peripherie du plateau a egale distance du centre de rotation vent ainsi deplaces en mouvement alternatif sensiblement curviligne. Theoriquement, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur peut etre comprise entre 3000 et 8000 tours par minute et les echantillons vent soumis a des accelerations
lineaires de 150 a 400 g, pour leur broyage.
Cet appareil connu presente toutefois ['inconvenient d'un echauffement rapide des roulements qui servent au montage du plateau sur le manchon, et done d'une usure rapide de ces roulements et d'une reduction tres sensible de leur duree de vie, I'echauffement des roulements se traduisant egalement par un echauffement du plateau qui se transmet aux tubes et aux echantillons contenus dans les tubes. En pratique, il n'est pas possible avec ce type d'appareil de faire osciller le plateau a une vitesse superieure a 6000 tours par minute environ sans provoquer la destruction plus ou moins rapide de l'appareil. En outre, I'echauffement des roulements et du plateau oblige a attendre un certain temps entre deux cycles de broyage, pour laisser refroidir suffisamment le
plateau et les roulements.
De plus, dans cet appareil connu, les tubes dolvent etre manipules un par un pour etre places dans les logements prevus sur le plateau et pour en etre retires, et il faut egalement mettre en place et manoeuvrer a la main des moyens de blocages des tubes dans ieurs logements du plateau, ce qui allonge fortement les durees de chargement et de dechargement de l'appareil et augmente d'autant les durees totales
des cycles d'analyse des echantillons.
La presente invention a notamment pour but d'apporter une
solution simple, efficace et economique a ce probleme.
Wile a pour objet un appareil du type precise, qui permet la vibration rapide de tubes contenant des echantillons a analyser et qui a une duree de vie tres superieure a celle des appareils concurrents connus. Wile a egalement pour objet un appareil du type precise, qui peut fonctionner sans dommage a des frequences d'oscillation elevees,
superieures a celles des appareils concurrents connus.
Wile a encore pour objet un appareil de ce type, qui est plus simple et moins couteux et aussi plus facile et plus rapide a utiliser que les
appareils connus.
Wile propose a cet effet, un appareil pour la vibration rapide de tubes contenant des echantillons, en particulier biologiques, comprenant un plateau de support des tubes et des moyens d'entranement du plateau en mouvement oscillatoire autour d'un centre de rotation situe sur l'axe de symetrie du plateau, caracterise en ce que le plateau est suspendu a une
partie fixe de l'appareil par des moyens elastiquement deformables.
Selon ['invention, ces moyens elastiquement deformables constituent a la fois des moyens de suspension du plateau a un chassis fixe, des moyens de transformation de mouvement entre les moyens d'entranement et le plateau, et des moyens d'immobilisation du plateau
en rotation.
Un avantage essentiel de cet appareil est que les moyens de suspension du plateau travaillent en deformation elastique sans echauffement sensible, contrairement aux moyens utilises dans la technique anterieure, qui vent des roulements et qui s'echauffent
necessairement par frottement en fonctionnement.
Dans une premiere forme de realisation de ['invention, les moyens elastiquement deformables comprennent une partie centrale solidaire du plateau et reliee aux moyens d'entranement, et une partie peripherique
solidaire de la partie fixe de l'appareil.
Dans une autre forme de realisation de ['invention, la partie centrale des moyens elastiquement deformables est solidaire de la partie
fixe de l'appareil et leur partie peripherique est solidaire du plateau.
Selon d'autres caracteristiques de ['invention, la partie centrale des moyens elastiquement deformables contient le centre de rotation du plateau et les moyens elastiquement deformables vent sensiblement plans
et sensiblement perpendiculaires a l'axe du plateau.
Dans un mode de realisation prefere de ['invention, les moyens elastiquement deformables comprennent au moins une rondelle en elastomere, qu i est vu lcanisee su r u n bout d'arbre axial forma nt des moyens de liaison de la rondelle a une partie fxe de l'appareil ou aux
moyens d'entranement en rotation.
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La partie peripherique de la rondelle est avantageusement vulcanisee sur une couronne de liaison au plateau, ou a la partie fixe de
l'appareil, respectivement.
Cette configuration des moyens de suspension et de leur liaison a la partie fixe de 1'appareil et aux moyens d'entranement est simple et peu couteuse et elle a de plus l'avantage d'une grande fiabilite et d'une longue
duree de vie.
Selon encore d'autres caracteristiques de ['invention, les tubes vent montes dans des logements prevus dans des panders en forme de secteurs circulaires qui vent positionnes et fixes de fa,con amovible sur le plateau, et des moyens vent prevus pour maintenir les tubes dans leurs logements, ces moyens comprenant avantageusement une piece annulaire guidee sur le plateau entre une position de repos ecartee des tubes et une position de service ou elle est appliquee sur les tubes, des moyens de blocage ou de verrouillage de cette piece annulaire en position
de service etant egalement prevus.
Ava ntageusement, cette piece an nuia ire est u n joint go nflable ou un piston guide en translation dans un cylindre annulaire comportant des moyens d'alimentation en fluide sous pression, par exemple en air comprime. De fa,con particulierement simple, ces moyens d'alimentation comprennent un conduit axial debouchant au centre des moyens de suspension et au moins un conduit radial qui est forme dans les moyens de suspension et qui relic le conduit axial a un conduit du plateau, menant
au cylindre annulaire precise.
De preference, une bande de caoutchouc ou d'elastomere est interposee entre la piece annulaire precitee et les sommets des tubes, pour fermer a etancheite les logements dans lesquels vent rec,us les tubes
et immobiliser les tubes dans leurs logements.
Ainsi, en cas de rupture d'un tube au cours de la vibration, on
evite une contamination globale de l'appareil et de son environnement.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caracteristiques, details et avantages de celle-ci appara^'tront plus clairement a la lecture de
la description qui suit, faite a titre d'exemple en reference aux dessins
annexes dans lesquels: - la figure 1 est une vue schematique de principe d'un premier mode de realisation d'un appareil selon ['invention; - la figure 2 est une vue schematique de principe d'un second mode de realisation de cet appareii; - la figure 3 est une vue schematique en coupe axiale du plateau de i'appareil de la figure 2; - la figure 4 est une vue schematique en coupe axiale du plateau
de l'appareil de la figure 1.
Dans le mode de realisation de la figure 1, I'appareil selon ['invention comprend un chassis 10 dont la partie inferieure contient un moteur electrique 12 dont l'arbre de sortie 14 est oriente verticalement et porte un disque 16 sur lequel un roulement 18 est monte de fa,con excentree. Ce roulement 18 re,coit l'extremite inferieure d'un arbre oblique dont l'extremite superieure porte un plateau 22 de support de tubes a echantillons 24, le plateau 22 s'etendant perpendiculairement a l'arbre 20 et etant monte fixement en bout de celui-ci ou comportant un embout axial 26 qui est relic fixement a l'arbre oblique 20, comme represente en figure 1. Le roulement 18 est incline pour etre axialement aligne avec l'arbre 20 et est de preference du type rotulant pour le rattrapage des
petite defauts mecaniques.
L'embout axial 26 traverse axialement une rondelle plate 28 en elastomere et est solidaire de la partie centrale de cette rondelle. La peripherie de la rondelle 28 est fixee sur une partie fixe 30 du chassis 10
de l'appareil.
Le fonctionnement de cet appareil est le suivant: quand le moteur 12 est alimente, le disque 16 est entrane en rotation autour d'un axe vertical 32 et l'arbre oblique 20 tourne en parcourant une surface conique dont le sommet est a ['intersection entre
l'axe vertical 32 de rotation du disque 16 et de l'axe de l'arbre oblique 20.
Le plateau 22 qui est fixe en rotation autour de l'axe de l'arbre oblique 20 ou de l'axe vertical 32, en raison de sa solidarisation a la partie centrale de s la rondelle 28 dont la peripherie est solidaire de la partie 30 du chassis 10, est alors entraine en mouvement oscillant autour du centre de rotation 34 forme par ['intersection de l'axe 32 et de l'axe de l'arbre 20, et les tubes 24 portes par le plateau 22 vent deplaces en mouvement alternatif curviligne
comme indique par les fleches 36.
La rondelle en elastomere 28 est deformee elastiquement par un effort radial tournant au cours de ['oscillation du plateau 22 autour du centre de rotation 34 qui, par construction, se trouve au centre de la
rondelle 28.
La raideur de la rondelle et son dimensionnement lui assurent une
bonne tenue en deformation selon l'axe vertical 32.
La rondelle est en un elastomere ayant des proprietes de resistance elevee a la rupture et au cisaillement et une bonne tenue en temperature. On peut avantageusement utiliser un polyurethane, tel en particulier que celui qui est commercialise sous ['appellation Vulkollan par
la societe Bayer.
Dans un mode de realisation particulier de ['invention, la rondelle 28 a une epaisseur d'environ 10 mm et un diametre exterieur compris
entre 50 et 100 mm environ.
Wile ne presente aucun echauffement ni aucun signe de fatigue lorsque le disque 16 est entraine a des vitesses de rotation de l'ordre de 6500 tours par minute pendant des cycles de 45 secondes repetes a
quelques minutes d'intervalles sur des durees de plusieurs jours.
L'appareil selon ['invention est utilisable avec des vitesses de rotation de 8000 tours par minute, les tubes eta nt soumis a des accelerations de
600 g environ.
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De plus, on peut modifier la course des tubes 24 simplement en
changeant l'excentricite du roulement 18, sans modifier la rondelle 28.
Dans la variante de realisation representee en figure 2, la partie centrale de la rondelle 28 est solidaire d'un embout vertical 38 porte par une partie fixe 40 du chassis 10, cette partie fixe 40 s'etendant audessus
de la rondelle 28 dans l'exemple represente.
La peripherie de ia rondelle 28 est solidaire du plateau 22 de support des tubes 24, dont la partie inferieure comporte un embout tubulaire cylindrique 42 dans lequel est monte un roulement 44 recevant un bout d'arbre oblique 46 porte par un disque16, analogue a celui de la figure 1 et qui est entrane en rotation autour d'un axe vertical 32 par un
moteur electrique 12 porte par le chassis 10.
Comme dans l'exemple de realisation precedent, le plateau 22 est immobilise en rotation par la rondelle 28 et l'entranement en rotation du disque 16 autour de l'axe vertical 32 se traduit par une oscillation du plateau 22 autour d'un centre de rotation qui se trouve au centre de la rondelle 28 et qui est defini par ['intersection de l'axe vertical 32 et de l'axe
du bout d'arbre oblique 46.
Un exemple de realisation pratique du plateau 22 de l'appareil de
la figure 2 est represente en coupe axiale en figure 3.
Dans cet exemple, le plateau 22 est realise d'une piece avec ltembout inferieur 42 a ltextremite inferieure duquel est monte le roulement 44. La partie superieure de cet embout re,coit la rondelle 28 dont la peripherie exterieure est fixee, par exemple par collage ou par vulcanisation, sur une couronne 46 comportant un rebord radial au moyen
d u qu el el le est fixee pa r d es vis 48 su r ltextremite de l'em bout 42.
Les tubes 24 contenant les echantillons a analyser, ainsi que des microbilles en verre, en ceramique ou en toute autre matiere appropriee, vent re,cus dans des logements de panders 50 en forme de secteur circulaire, qui vent par exemple au nombre de deux et stetendent chacun sur 180 ou un peu moins, et qui vent positionnes sur un rebord radial
inferieur 52 du plateau 22.
Les tubes 24 contenant les echantillons vent fermes par des bouchons 54 que lton maintient en place au moyen d'une garniture 56 en caoutchouc ou en elastomere, de forme semi-annulaire, qui est engagee sur ltextremite superieure du pander 50. La garniture 56 maintient les tubes 24 dans leurs logements et assure une obturation etanche de ces logements. Un rebord radial superieur 58 du plateau 22 s'etend au-dessus de la garniture 56 et comporte un piston annulaire 60 qui est guide en translation verticale dans un cylindre annulaire 62 du rebord radial 58 du plateau. Le piston annulaire 60 represente en position superieure en figure 3 peut etre applique sur la garniture 56 par une amenee d'un fluide sous pression, par exemple d'air comprime, dans le cylindre 62 au moyen de conduits 64, 66, 68 formes dans le plateau 22 et qui debouchent sur la surface peripherique interne de l'embout 42, a sa partie superieure, au
niveau de la rondelle 28.
Celle-ci comporte au moins un canal radial 70 relic a un conduit 68 du plateau 22 par un orifice 72 de la couronne 46. L'extremite radialement interne du conduit radial 70 debouche dans un orifice central 74 de la rondelle 28 pour etre reliee a des moyens d'alimentation en air comprime passant par l'embout vertical 38 de montage de la rondelle 28 sur le chassis 10 de l'appareil. Le cylindre 62 peut etre alimente en fluide
sous pression par un ou plusieurs ensembles de conduits du type precise.
Le retour du piston 60 en position superieure representee en figure 3 est assure, soit par des moyens elastiques du type pieces a ressort montees entre le piston 60 et le cylindre 62, soit par liaison des conduits
d'alimentation 64, 66, 68, 70 a une source de vice.
L'exemple de realisation de la figure 4 correspond au schema de principe de la figure 1 et le plateau 22 est alors rendu solidaire, par tout moyen approprie, d'un embout axial 26 destine a etre relic a l'arbre
oblique d'entranement 20.
La partie centrale de la rondelle 28 est fixee par tout moyen approprie, par exemple par collage, par vulcanisation ou par serrage, sur I'embout 26 et sa peripherie exterieure est fixee, par exemple par collage, par vulcanisation ou par serrage, sur une couronne circulaire 46 du meme type que celle representee en figure 3, qui est destinee a etre fixee par
des vis ou analogues sur une partie fixe du chassis de l'appareil.
Comme dans l'exemple de realisation de la figure 3, la partie superieure du plateau 22 comporte un rebord radial 58 dans lequel est forme un cylindre annulaire 62 recevant un piston 60. Le cylindre 62 est al imente en flu ide sous pression par d es cond u its (non representes) formes dans le plateau 22 et debouchant a l'interieur de l'embout 26. Un conduit radial 70 de la rondelle 28 debouche d'une part a l'interieur de I'embout 26 et communique d'autre part, par un orifice 72 de la couronne
46, avec un conduit fixe d'alimentation porte par le chassis de l'appareil.
Les exemples de realisation representes aux figures 3 et 4 permettent a un operateur de preparer individuellement les tubes 24, de les fermer au moyen des bouchons 54 et de les disposer ensuite dans
leurs logements de deux panders 50 en forme de secteur semi-circulaire.
Ensuite, quand les panders 50 vent entierement garnis de tubes 24, ies garnitures 56 en caoutchouc vent mises en place sur les supports, puis les panders 50 vent positionnes sur le plateau 22 de l'appareil de vibration. Le cylindre 62 du plateau est alimente en air comprime de sorte que le piston 60 vient bloquer les garnitures 56 en place, puis le moteur 12 est alimente pour faire osciller le plateau 22 autour du centre de la
rondelle 28.
A la fin d'un cycle de broyage, lorsque le moteur 12 est arrete, le piston 60 est remonte en position superieure, les panders 50 semi circulaires vent retires du plateau 22 et remplaces par d'autres panders
garnis de tubes 24 contenant des echantillons a broyer.
Le chargement et le dechargement de l'appareil selon ['invention
s'effectue done de fa,con simple et rapide.
Si un tube 24 est casse au cours d'un cycle de vibration, son contenu est maintenu dans le logement correspondent du pander 50 par la S garniture 56, qui ferme ce logement de fac,on etanche. On evite ainsi une
contamination globale de l'appareil et de son environnement.
Bien entendu, un certain nombre de modifications peuvent etre apportees aux moyens decrits et representes. Par exemple, la rondelle 28
peut etre ajouree entre sa peripherie externe et sa peripherie interne.
Par ailleurs, cette rondelle peut etre globalement plane avec des faces superieure et inferieure qui ne le vent pas et qui peuvent etre incurvees ou ondulees. Le disque 16 portent l'excentrique de liaison au plateau 22 peut etre entrane directement par l'arbre de sortie 14 du moteur electrique 12, ou par un systeme de courroie et de poulies, ou par
tout autre moyen approprie.
On peut aussi utiliser, a la place du piston 60, un joint annulaire gonflable (type chambre a air) qui est selectivement alimente en air
comprime et mis a l'echappement.
Claims (13)
1 - Appareil pour la vibration rapide de tubes contenant des echantillons, en particulier biologiques, comprenant un plateau (22) de support des tubes (24) et des moyens (12, 16, 20, 46) d'entranement du plateau (22) en mouvement oscillatoire autour d'un centre de rotation situe sur l'axe de symetrie du plateau, caracterise en ce que le plateau (22) est suspendu a une partie fixe (10) de l'appareil par des moyens
elastiquement deformables (28).
2 - Appareil selon la revendication 1, caracterise en ce que les moyens elastiquement deformables (28) constituent egalement des
moyens d'immobilisation du plateau (22) en rotation autour de son axe.
3 - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que les moyens elastiquement deformables (28) constituent egalement des moyens de transformation de mouvement entre le plateau (22) et les
moyens d'entranement.
4 - Appareil selon l'une des revendications 1 a 3, caracterise en
ce que les moyens elastiquement deformables comprennent une partie centrale solidaire du plateau (22) et reliee aux moyens d'entranement (12, 16, 20), et une partie peripherique solidaire de la partie fixe (10) de l'appareil.
- Appareil selon l'une des revendications 1 a 3, caracterise en
ce que les moyens elastiquement deformables (28) comprennent une partie centrale solidaire de la partie fixe (10, 38, 40) de l'appareil et une
partie peripherique solidaire du plateau (22).
6 - Appareil selon la revendication 4 ou 5, caracterise en ce que la partie centrale des moyens elastiquement deformables (28) contient le
centre de rotation (34) du plateau (22).
7 - Appareil selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que les moyens elastiquement deformables vent sensiblement plans et perpendiculaires a l'axe de symetrie du plateau (22) .
8 - Appareil selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que les moyens elastiquement deformables comprennent au moins une rondelle en elastomere. 9 - Appareil selon la revendication 8, caracterise en ce que la rondelle en elastomere (28) est vulcanisee sur un embout axial (38) formant des moyens de liaison de la rondelle a une partie fixe (40) de l'appareil. 10 - Appareil selon la revendication 9, caracterise en ce que la partie peripherique de la rondelle (28) est vulcanisee sur une couronne
(46) de liaison au plateau (22).
11 - Appareil selon la revendication 8, caracterise en ce que la rondelle (28) est vulcanisee sur un embout axial (26) reliant la rondelle au
plateau (22) et a ses moyens d'entranement.
12 - Appareil selon la revendication 11, caracterise en ce que la partie peripherique de la rondelle (28) est vulcanisee sur une couronne
(46) de liaison a la partie fixe (10) de l'appareil.
13 - Appareil selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que les moyens d'entranement comprennent un excentrique (16, 18, 20; 46, 44) qui est entrane en rotation autour d'un axe vertical (32) passant par le centre de rotation precise et qui est relic au
plateau (22) par un palier tel qu'un roulement (18, 44).
14 - Appareil selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que le plateau (22) comprend des panders (50) en forme de secteur circulaire, comportant des logements de reception des tubes (24) repartis de fa,con reguliere autour du centre de rotation du plateau, des moyens (60, 62) de maintien des tubes (24) dans leurs logements, ces moyens de maintien comprenant une piece annulaire (60) guidee sur le plateau (22) et mobile entre une position de repos ecartee des tubes et une position de service ou elle est appliquee sur les tubes, et des moyens
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de blocage ou de verrouillage de cette piece annulaire (60) en position de service. - Appareil selon la revendication 14, caracterise en ce que ia piece annulaire (60) est un joint gonflable ou un piston guide en translation dans un cylindre annulaire (62) du plateau, qui comporte des moyens
d'alimentation en fluide sous pression.
16 - Appareil selon la revendication 15, caracterise en ce que les moyens d'alimentation en fluide sous pression comprennent un conduit axial debouchant au centre des moyens de suspension (28) et au moins un conduit radial (70) forme dans les moyens de suspension (28) et reliant
le conduit axial a un conduit (64, 66, 68) du plateau (22).
17 - Appareil selon l'une des revendications 14 a 16, caracterise
en ce qu'une bande annuiaire (56) d'elastomere ou analogue est interposee entre la piece annulaire (60) et les sommets des tubes (24) et
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