[0001] La présente invention concerne une centrifugeuse selon le préambule de la revendication
1. De telles centrifugeuses sont connues de l'état de la technique.
[0002] L'invention s'applique, par exemple, à la centrifugation de produits biologiques.
[0003] 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 et
JP-A-0926 2503 décrivent des rotors avec une disposition particulière de logements.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] A cet effet, l'invention a pour objet une centrifugeuse selon la revendication 1.
[0008] Selon des modes particuliers de réalisation, la centrifugeuse peut comprendre l'une
ou plusieurs des caractéristiques des revendications dépendantes.
[0009] 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 la figure 1,
- les figures 3 et 4 sont des vues analogues à la figure 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 la figure 4,
prise suivant la ligne brisée V-V,
- la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 illustrant un quatrième mode de réalisation
du rotor,
- la figure 7 est une vue analogue à la figure 2 illustrant un cinquième mode de réalisation
du rotor, et
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 5 illustrant un sixième mode de réalisation
du rotor.
Les figures ne représentent pas isolément des modes de réalisation de l'invention.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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 8
1 et 8
2 et une seconde paire de logements 10
1 et 10
2. On notera que les logements 10
1 et 10
2 ne sont pas représentés sur la figure 1.
[0014] Les logements 8
1 et 8
2 de la première paire sont symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe A. Les
logements 10
1 et 10
2 de la seconde paire sont symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe A.
[0015] Les logements 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 ont une forme analogue allongée le long d'une direction longitudinale respective
D.
[0016] Comme on le voit sur la figure 1 pour les logements 8
1 et 8
2, 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.
[0017] Les logements 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 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.
[0018] Sur la figure 1, on a exagéré la distance séparant les logements 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 de la surface latérale extérieure 14 du rotor 3 pour faciliter la représentation.
[0019] Comme on le voit sur la figure 2, la répartition des logements 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 autour de l'axe de rotation A est irrégulière.
[0020] Si une telle répartition était régulière, le rotor 3 serait invariant par une rotation
géométrique d'axe A et d'angle valant 90°
Ainsi, l'image géométrique I (en trait mixte à double tiret) du logement 8
1 par une telle rotation dans un premier sens S
1 serait confondue avec le logement 10
1, logement qui suit directement le logement 8
1 dans ce sens S
1.
[0021] Dans le rotor des figures 1 et 2, le logement 10
1 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 S
1.
[0022] En d'autres termes, le logement 10
1 est l'image, par une rotation géométrique d'axe A et d'angle α, de l'image I.
[0023] Ainsi, les directions longitudinales D des logements 10
1 et de l'image I forment en vue de dessus un angle α centré sur l'axe A et négatif
en considérant le sens S
1.
[0024] L'angle α vaut par exemple 4° et peut être compris plus généralement entre 2° et
10°.
[0025] On notera que sur la figure 2, l'amplitude de l'angle α a été exagérée pour faciliter
la représentation.
[0026] De même, le logement 10
2 est décalé angulairement, en vue de dessus, de l'image non représentée du logement
8
2 par la rotation précitée.
[0027] Ainsi, les logement 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 sont invariants par une rotation géométrique d'axe A et d'angle valant 180° π rad)
mais pas par une rotation d'axe A et d'angle valant 90°
comme dans l'état de la technique.
[0028] 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.
[0029] 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 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 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 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2, 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.
[0030] 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.
[0031] Selon une variante du mode de réalisation des figures 1 et 2, l'angle α peut être
positif par rapport au sens S
1.
[0032] De manière plus générale, d'autres dispositions des logements 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 sont envisageables.
[0033] Ainsi, dans le mode de réalisation de la figure 3, le logement 10
1 est en vue de dessus translaté latéralement, par rapport à l'image I du logement
8
1, à l'opposé du sens S
1 d'une distance
d non nulle. Ainsi les directions longitudinales D du logement 10
1 et de l'image I du logement 8
1 sont sensiblement parallèles et espacées latéralement l'une de l'autre.
[0034] La distance
d vaut par exemple 2mm et peut être plus généralement comprise entre 1 et 5mm.
[0035] On notera que sur la figure 3 la distance
d a été exagérée.
[0036] Cette distance étant relativement faible, la différence entre les forces de centrifugation
auxquelles les produits reçus dans les logements 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 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.
[0037] Selon une variante non représentée, le logement 10
1 peut être, en vue de dessus, décalé latéralement de l'image I du logement 8
1 dans le sens S
1.
[0038] De manière plus générale, le logement 10
1 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.
[0039] De manière plus générale encore, le logement 10
1 peut être déduit de l'image I du logement 8
1 par une transformation géométrique dans un plan radial contenant l'axe de rotation
A et la direction longitudinale D de l'image I.
[0040] Ainsi, les figures 4 et 5 illustrent un troisième mode de réalisation où la direction
longitudinale D du logement 10
1 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 10
1 et correspond au demi-plan droit de la figure 5. Ainsi, le logement 10
1 est l'image, par une rotation géométrique d'angle β dans le plan P, de l'image I.
[0041] 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°.
[0042] La figure 6 illustre un autre mode de réalisation dans lequel le logement 10
1 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 10
1 et de l'image I sont sensiblement parallèles et espacées l'une de l'autre. La translation
précitée peut être telle que le logement 10
1 est plus proche ou plus éloigné de la surface latérale extérieure 14 que l'image
I.
[0043] On notera que sur les figures 5 et 6 l'angle β et la distance δ ont été exagérés.
[0044] 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 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 soit satisfaisante et d'autre part les balourds soient réduits.
[0045] De manière plus générale les principes ci-dessus peuvent être appliqués à des rotors
comprenant un nombre quelconque de logements.
[0046] Ils peuvent également être combinés entre eux pour un même logement.
[0047] Ainsi, la figure 7 illustre encore un autre mode de réalisation où le logement 10
1 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 la figure 7 qui est orthogonal à l'axe de rotation A.
[0048] Plus précisément, la rotation est une rotation d'axe A et d'angle α.
[0049] 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.
[0050] La combinaison d'une rotation et d'une translation au sein de la transformation géométrique
permet au logement 10
1 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 10
1 et la force de centrifugation d'un produit reçu dans le logement 8
1.
[0051] Ainsi, l'homogénéité du traitement de centrifugation subi par des produits reçus
dans les logements 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2 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.
[0052] De manière analogue, la figure 8 illustre un autre mode de réalisation où le logement
10
1 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.
[0053] 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.
[0054] 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 8
1, 8
2, 10
1 et 10
2, de limiter les balourds et de réduire les désagréments esthétiques.
[0055] Plus généralement, la transformation géométrique entre l'image I et le logement 10
1 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.
[0056] 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.
[0057] 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
permettra de limiter les balourds.
[0058] 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.
1. 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 (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) 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 (8
1), par une rotation géométrique autour de l'axe de rotation (A) dans un premier sens
de rotation (S
1) et d'angle
est distincte d'un deuxième logement (10
1) qui suit directement le premier logement (8
1) dans le premier sens de rotation (S
1), les logements (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) ont une forme sensiblement analogue allongée suivant une direction longitudinale
respective (D) et
en ce que le deuxième logement (10
1) est sensiblement l'image par une transformation géométrique de l'image géométrique
(I) du premier logement (8
1),
en ce que la transformation géométrique comprend :
- 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).
2. Centrifugeuse suivant la revendication 1,
caractérisée en ce que les logements (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) sont invariants par une rotation géométrique autour de l'axe de rotation et d'angle
strictement supérieur à
3. 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).
1. Zentrifuge mit einer Schale (2), einem Rotor (3), der in der Schale (2) angeordnet
werden soll, und Mitteln (4) zum Rotationsantrieb des Rotors (3) um eine zentrale
Rotationsachse (A) bei Geschwindigkeiten über 10.000 U/min, wobei in dem Rotor eine
Anzahl
n von Aufnahmen (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) zur Aufnahme eines zu zentrifugierenden Produkts vorgesehen sind, wobei die Aufnahmen
bezüglich der Rotationsachse exzentrisch sind,
dadurch gekennzeichnet, dass das geometrische Bild (I) mindestens einer ersten Aufnahme (8
1) bezüglich einer geometrischen Rotation um die Rotationsachse (A) in einer ersten
Rotationsrichtung (S
1) und um einen Winkel von
von einer zweiten Aufnahme (10
1), die der ersten Aufnahme (8
1) in der ersten Rotationsrichtung (S
1) direkt folgt, verschieden ist, dass die Aufnahmen (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) eine im Wesentlichen analoge längliche Form entlang einer jeweiligen Längsrichtung
(D) aufweisen und dass die zweite Aufnahme (10
1) im Wesentlichen das Bild des geometrischen Bildes (I) der ersten Aufnahme (8
1) nach einer geometrischen Transformation ist, dass die geometrische Transformation
umfasst:
- eine geometrische Rotation um einen von Null verschiedenen Winkel (α) in einer zur
Rotationsachse (A) senkrechten Ebene, und/oder
- eine geometrische Parallelverschiebung um einen von Null verschiedenen Abstand (d) in einer zur Rotationsachse (A) senkrechten Ebene, wobei die Richtung dieser Parallelverschiebung
bezüglich der Längsrichtung (D) des geometrischen Bildes (I) der ersten Aufnahme geneigt
ist,
und dass die geometrische Transformation ferner umfasst:
- eine geometrische Rotation um einen von Null verschiedenen Winkel (β) in einer Ebene,
die die Rotationsachse (A) und die Längsrichtung des geometrischen Bildes (I) der
ersten Aufnahme (81) enthält, und/oder
- eine geometrische Parallelverschiebung um einen von Null verschiedenen Abstand (δ)
in einer Ebene, die die Rotationsachse (A) und die Längsrichtung (D) des geometrischen
Bildes (I) der ersten Aufnahme (81) enthält.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) bezüglich einer geometrischen Rotation um die Rotationsachse und um einen Winkel
streng oberhalb
invariant sind.
3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass n eine gerade Zahl ist, die größer oder gleich 4 ist, und die Aufnahmen (81, 82, 101, 102) bezüglich der Rotationsachse (A) paarweise symmetrisch sind.
1. A centrifuge comprising a tank (2), a rotor (3) intended to be disposed in the tank
(2) and means (4) for imparting rotating motion to the rotor (3) about a central axis
of rotation (A) at speeds above 10,000 rpm, a number
n of compartments (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) being provided inside the rotor for receiving a product to be centrifuged, the compartments
being offset in relation to the axis of rotation,
characterized in that the geometrical image (I) of at least one first compartment (8
1), by geometrical rotation about the axis of rotation (A) in a first direction of
rotation (S
1) and by an angle
is distinct from a second compartment (10
1) which directly follows the first compartment (8
1) in the first direction of rotation (S
1), that the compartments (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) are of substantially analogous elongated shape in a respective longitudinal direction
(D), and that the second compartment (10
1) is substantially the image by geometrical transformation of the geometrical image
(I) of the first compartment (8
1), that the geometrical transformation comprises:
- a geometrical rotation by an angle (α) which is not zero in a plane perpendicular
to the axis of rotation (A), and/or
- a geometrical translation by a distance (d) which is not zero in a plane perpendicular to the axis of rotation (A), the direction
of this translation being inclined in relation to the longitudinal direction (D) of
the geometrical image (I) of the first compartment,
and that the geometrical transformation further comprises:
- a geometrical rotation by an angle (β) which is not zero in a plane containing the
axis of rotation (A) and the longitudinal direction of the geometrical image (I) of
the first compartment (81), and/or
- a geometrical translation by a distance (δ) which is not zero in a plane containing
the axis of rotation (A) and the longitudinal direction (D) of the geometrical image
(I) of the first compartment (81).
2. A centrifuge according to claim 1,
characterized in that the compartments (8
1, 8
2, 10
1, 10
2) are invariant by a geometrical rotation about the axis of rotation and by an angle
strictly greater than
3. A centrifuge according to claim 2, characterized in that n is an even number higher than or equal to 4 and the compartments (81, 82, 101, 102) are symmetrical in pairs in relation to the axis of rotation (A).