HISTORIQUE DES MACHINES A CENTRIFUGER

Lorsqu un mobile tourne autour d'un centre, il tend à s'en éloigner, obéissant ainsi à la force centrifuge.

Si cette force est connue, utilisée depuis longtemps, si depuis longtemps des dispositifs très ingénieux furent institués pour la démontrer *, les applications industrielles et surtout scientifiques en découlant sont d'acquisition récente.

! La fronde par exemple.

2 En voici un fort simple : lorsqu'on fait tourner une roue autour d'un essieu perpendiculaire au sol, les molécules de la roue tendent toutes à s'échapper par des tangentes à leur cercle de rotation. Seule la cohésion s'oppose à cette tendance. Mais, si l'on verse de l’eau sur cette roue, on voit les gouttes s'échapper, comme le feraient les particules du bois si elles étaient libres, ou si elles parvenaient à vaincre la cohésion qui les unit. Cette dernière hypothèse se réalise lorsqu'une meule éclate par excès de vitesse.

Les renseignements historiques sur la question sont rares! ; aussi exposerons-nous, en quelques lignes, comment furent inventées les machines à centrifuger, et comment elles furent petit à petit perfectionnées.

La tradition rapporte qu'un ouvrier nommé Pentzoldt, employé dans une manufacture de pianos, voulut éviter à sa femme les efforts nécessaires pour sécher le linge par torsion. S'inspirant du panier à salade, il construisit donc avec de petits câbles métalliques un treillis destiné à recevoir le linge et lui imprima un mouvement de rotation.

Seyrig, frappé par l’idée de son aide, la mit au point. L’essoreuse prit alors naissance sous forme d’un tambour de cuivre, rapidement entraîné autour d’un axe vertical, grâce à une combinaison de manivelles et de poulies.

Bientôt Caron perfectionna le tout, en substituant aux poulies un jeu d’engrenages.

Actuellement le système est à peine modifié. Une des machines employées, l’essoreuse, comprend un bol perforé, parfaitement équilibré, monté sur billes et mis en mouvement dans une enceinte de fonte, soit à bras, soit par un moleur quelconque.

Il s’agit là d'appareils industriels dont le but est toujours de séparer un solide du liquide l’imprégnant.

Les laboratoires scientifiques utilisent un autre genre de machines : les centrifageuses. Le mécanisme reste identique, mais le bol perforé disparaît. Il ne s’agit plus de sécher un produit, mais le plus souvent de recueillir des précipitations ténues, que les meilleurs filtres auraient grand’peine à retenir.

On peut ramener à {rois types tout ce qui s’est fait dans cet ordre d'idées.

Le premier en date, fut une toupie à grand axe, dont le

! Les Encyclopédies les plus récentes, Larousse par exemple, ne donnent aucun détail de ce genre.

plateau formé d’une boite creuse contenait des tubes à essais inclinés à 15 ou 20 degrés. Une corde brusquement tirée donnait la rotation voulue.

Malgré un montage à double cuvette conique, l'impulsion était de courte durée, et par suite du dispositif le précipité se formait mal.

Le second, encore en usage, comprend essentiellement un axe portant une armature en forme de croix grecque. A chacun des quatre bras est suspendu un récipient articulé de manière à pouvoir passer de la position verticale (arrèl) à la position horizontale. (marche). Des roues dentées plus ou moins compliquées transmettent au système le mouvement imprimé à une manivelle.

De nos jours, les appareils sérieux sont généralement constitués par un moteur électrique, dont l'axe monté à billes tourne verticalement et porte la couronne de tubes. Une enveloppe d’acier protège l’ensemble, tandis qu'un rhéostat permet l’obtention de vitesses variables.

Au cours de nos recherches, nous avons utilisé fréquemment ces centrifugeuses. Mais nous avons dû, pour mener nos expériences à bonne fin, créer un modèle spécial.

Ce modèle répond à un double but : obtenir des vitesses faibles d’une gradation très progressive; puis pouvoir marcher plusieurs semaines consécutives soit à l'air libre, soit dans une étuve chauffée jusqu'à 40-45 degrés.

Le moteur du type vertical sort des usines Siemens. Il peut, par simple inversion des pôles, tourner dans un sens ou dans un autre. L’axe repose à sa partie inférieure sur une butée à billes. La lubréfication des roulements se fait par deux petits

1 Très récemment, Copaux eut l'ingénieuse pensée d’'enfermer la machine dans un vase métallique où l’on peut faire le vide.

Le rendement d’une centrifugeuse ordinaire est en effet de beaucoup diminué par la résistance de l'air. La méthode optiqugde Drysale montre qu’en supprimant ce facteur on augmente la vitesse de rotation d'environ 50 pour 100. Un appareil tournant à l'air libre à 4.100 tours, atteint dans le vide 6 000 tours (Calaloque de la maison Neveu, Paris).

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Staufer. Si l'on a soin d'utiliser des graisses à point de fusion élevé! et de placer derrière les poussoirs des ressorts de faible tension, il ne se produit aucun encrassement. Nous avons pu laisser tourner l'appareil pendant vingt-six Jours consécutifs sans ennui aucun. Il aurait même continué à fonctionner aussi longtemps encore, les boîtes étant à ce moment pleines de graisse à moitié. Les balais de toile de cuivre rouge reculte donnent de bons résultats. On peut sans inconvénient leur substituer des charbons durs. Dans le cas de marches prolongées, il suffit de les tenir suffisamment longs.

La partie supérieure de l'axe du moteur, taillée à quatre pans sur quelques centimètres, se termine enfin par une vis.

Ce dispositif permet de changer très rapidement l’armature support des vases à centrifuger.

Cette armature, en feuillard d’acier de 7 millimètres environ d'épaisseur, est, en effet, perforée au centre d’une lumière quadrangulaire jouant le rôle d'organe femelle par rapport à l'axe. Une fois en place, elle ne peut osciller, maintenue qu'elle est par une rondelle et deux écrous.

La grande amovibilité du système permet un nombre considérable de supports pour un seul moteur.

Deux nous suffisent généralement. L'un porte des tubes, l'autre des capsules ovoïdes en tôle emboutie.

Susceptible de tourner bien des heures sans arrêt, cette machine nous fut précieuse, car, disons-le dès maintenant, le facteur temps joue un grand rôle dans l'étude des phénomènes provoqués par la force centrifuge.

Ainsi, une énergie totale E donnera des effets très différents suivant qu'elle aura agi pendant T, T!, T?, etc.

Dans certains cas, nous avons dû recourir à un troisième modèle, lorsqu'il faut entraîner des poids lourds.

{ La meilleure, à notre avis, est celle fournie par la maison Hamelle sous le nom

de « graisse rose ». Ce produit malaxé avec un peu de plombagine semble fort intéressant.

"1e Modèle constitué par une simple essoreuse de l'industrie à bol cloisonné en quatre secteurs par des planchettes. Nos trois machines connues dans leur mécanisme, il nous reste à savoir leurs vitesses de rotation.

Le petit tableau ci-dessous nous les donne par minute pour

chacune d'elles :

IFé MACHINE 2° MACHINE 3e MACHINE 1.250 300 225 1.800 400 450 2.200 450 900 2,600 500 1.800 3.400 600 »

Pour ne pas y revenir sans cesse, voici la formule qui permet de mesurer l'énergie produite par une centrifugation.

f= mir NX

R étant la distance en centimètres du centre de gravité à l’axe de l’appareil,

N, le nombre de tours à la seconde,

m, le poids en grammes de l’objet traité.

Le produit représente des dynes, on obtient des grammes

en le divisant par 980.

Certains utilisent aussi la formule :

f=motR.

“ étant l'angle de rotation.

Les deux équations sont d’ailleurs semblables au fond,

puisque 6 — 2 7 N.

Pour être rigoureusement exacts, les calculs devraient temir

Ep compte, des centres de gravités nombreux dans une seule expérience. Mais on se contente d’un centre moyen.

Ainsi, lorsque nous étudions un cylindre de liquide, nous prenons simplement pour nos opérations le centre de gravité de ce cylindre. ,

Concrétisons tout ceci par l'exemple :

Soit une colonne liquide pesant 25 grammes, longue de 12 centimètres, centrifugée à 3.000 tours par minute au bout d'un bras de 15 centimètres.

Ce liquide aura donc subi une action égale à :

25 >< (0 ><Ho0) Ce Et,

Ainsi f—25%< 90.000 X21 f—= 47.250.000

D'où pour avoir le résultat en grammes.