Brevet FR2010765A1 — publié le 19700220

" ' 2010765 La présente invention se rapporte aux procédés pour élever des matériaux granuleux , ainsi qu'aux élévateurs à vibrations pour l'application de ces procédés .Cette invention est applicable principalement au transfert des matériaux dans les fonde-5 ries, les mines, les travaux publics et le bâtiment, ainsi que dans d'autres domaines . ' On connaît des élévateurs à vibrations pour le transport de matériaux granuleux, comportant un élément actif,monté sur amortisseurs, qui est constitué par une vis d'Archimède logée 10 dans une auge ou un tuyau et fixée à un générateur de vibrations. • Ce générateur transmet à la vis d'Archimède des oscillations hélicoïdales sous l'action desquelles le matériau s'élève dans l'auge ou le tuyau en hélice . Cependant, ces élévateurs à vibrations ne peuvent assurer ^5 un débit Important en conservant une taille relativement faible. La section de passage de ces élévateurs est limitée, étafet donné que l'angle d'hélice de l'augé ou du tuyau ne dépasse pas à l'ordinaire l'angle de frottement entre le matériau et l'élément de transport . 20 A l'heure actuelle on connaît un procédé pour transporter à débit élevé des matériaux granuleux consistant à transmettre à l'élément actif ( tuyau incliné) , grâce auquel se déplace le matériau, deux mouvements d'oscillations accordés entre eux, dont l'un est rectiligne , et est dirigé le long de l'axe lon-25 gltudinal de l'élément actif, tandis que l'autre est transversal. Le mouvement à oscillations longitudinales s'effectue à une fréquence deux fois supérieure à celle du mouvement à oscillations transversales . Cependant, lors de l'application du procédé connu, dans les 50 cas où II faut élever le matériau à une hauteur considérable , l'élément actif ( le tuyau) par lequel esit transporté le matériau doit présenter une longueur considérable et la rigidité de l'élément actif peut s'avérer Insuffisante dans le sens transversal. Il n'y a alors aucun Intérêt à renforcer la rigidité d'un, tel 55 élément, vu l'augmentation notable de son poids qui en résulterait . Le but de la présente Invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés ei-dessus . Le but de l'invention est de mettre au point un procédé pour élever des matériaux granuleux et des matériaux fragmentés, ainsi •8AD ORIGINAL 69 19^1 2 201076S qu'un élévateur à vibrations, pour l'application du procédé en assurant un débit élevé lors du transport du matériau à une grande hauteur aussi bien dans le sens vertical que suivant un>plan Incliné, l'élément actif de l'élévateur à vibrations étant alors 5 suffisamment rigide . . . Pour atteindre ce but , l'invention propose un procédé pour élever des matériaux granuleux ou fragmentés,dans lequel un élément actif assurant le transport du matériau est soumis à deux mouvements oscillatoires en accord entre eux,, dont l'un est reo-10 tili gne, et est dirigé le long de l'axe longitudinal de l'élément actif, sa fréquence étant deux fois supérieure à celle du deuxième mouvement oscillatoire , quiconformément à l'invention, est un mouvement angulaire autour de l'axe de l'élément. Lors de la mise en accord du mouvement oscillatoire recti-X5 ligne longitudinal et du mouvement oscillatoire angulaire,il est préférable que l'angle de déphasage Initial £ entre le déplacement de l'élément actif résultant des oscillations rectill-gnes et sa position angulairepour le deuxième mouvement soit adopté égal à 180 + 40° ,les valeurs 3c et^ pouvant être dé-20 terminées d'après les formules : 5c = CQS ( 2 UJ t + B- ) , Cf = COS XO t, où Ax et Ai« -sont les amplitudes d'oscillation ià -la fréquence de mouvement angulaire' 25 t - le 'camps - • ... - Le aouveœnt du matériau s ' opère. alors suivant la direction positive x . Ce. procédé d© translation des matériaux permet de réaliser un éléve.fcfur*. à yîbrations qui tout en présentant un débit élevé, 30 comporte un élément actif d'une rigidité, convenable et permet d -'élever les matériaux aussi bien verticalement.. que suivant un plan incliné «. r , ,, - . .. Il est rationnel que dans l'élévateur à vibrations, comportant une- commande transmettant à .l'élément actif deux, mouvements 35 oscillatoires-en accord entre eux, l'élément actif soit &ot,é de plusieurs'conduits ou compartiments rectllignes, disposés parallèlement à- l'axe, de- l'élément, et se trouvant, à..une certaine distance de cet axe ; . . ,- ,. Les conduits disposés, de cette façon forment un système i|>0 suffisamment rigide et; les sollicitations engendrées dans le sens S^P ORIGINAL^ 69 19461 3 2010765 transversal de chaque conduit lors du mouvement oscillatoire angulaire, provoquent une déformation relativement faible de l'élément actif . Dans l'exposé qui suit, l'invention est explicitée par la 5 description d'un exemple concret d'exécution avec référence aux dessins annexés, sur lesquels : la Fig.l représente l'élément actif de l'élévateur en position verticale , en coupe longitudinale ; la Fig.2 est une coupe de la Fig.l suivant la ligne II-II . 10 Le procédé illustré pour élever des matériaux granuleux ou fragmentés consiste en ce que l'élément actif par lequel est transporté le matériau est excité de manière à subir deux mouvements oscillatoires en accord entre eux, dont l'un est recti-llgne et est dirigé le long de l'axe longitudinal de l'élément 15 actif , tandis que l'autre se traduit par des oscillations angulaires autour de l'axe .La fréquence du mouvement oscillatoire rectiligne longitudinal est deux fois supérieure à celle du mouvement oscillatoire angulaire . Lors de la mise en accord du mouvement oscillatoire recti-20 ligne longitudinal et du mouvement oscillatoire angulaire, le déphasage initial £, .est de 180 4' 40° entre la translation x de i V - au cours de ses oscillations rectllignes, et l'angle^* lors des oscillations angulaires, qui sont déterminés par les formules : 25 * » Ax COS (2 & t +£), lf=A^C0SWt où A^, A sont les amplitudes d'oscillation ; Cl» , la fréquence du mouvement angulaire ; 30 t > le temps Le mouvement du matériau s'effectue alors suivant la direction positive x . L'élévateur à vibrations pour le transport de matériaux granuleux ou fragmentés est constitué par l'élément actif 1 (Fig.l) 35 et le générateur de vibrations 2 accouplé à l'élément 1 . L'élément actif 1 est suspendu solidairement avec le générateur de vibrations 2 au banc 3 par l'intermédiaire des amortisseurs 4 qui peuvent ou bien être en caoutchouc ou faits d'organes pneumatiques, ou bien être constitués par une série de res-40 sorts ou encore par des vérins pneumatiques . 69 19461 4 2010765 Le générateur de vibrations 2 peut être à action mécanique, électrique ou hydraulique, mais il doit obligatoirement transmettre à l'élément actif 1 des oscillations rectllignes dirigées le long de l'axe longitudinal 0-0 de l'élément ainsi que des os-5 ciliâtions angulaires autour de ce même axe, les oscillations rectllignes devant être alors d'une fréquence deux fois supérieure à celle des oscillations angulaires .A cet effet il peut être en particulier utilisé un vibrateur bi-fréquence à balourd dont les oscillations haute fréquence sont en accord avec les oscil-10 lations basse fréquence et sont deux fois supérieures à ces dernières, et qui donne la possibilité d'établir le déphasage initial nécessaire . L'élément actif 1, suivant lequel est transporté le matériau, est monté verticalement ou avec une inclinaison suivant la di-15 rection dans laquelle il faut diriger le matériau . L'élément actif 1 comporte plusieurs compartiments ou conduits rectllignes 5 disposés parallèlement par rapport à l'axe 0-0 et situés à une certaine distance A de cet axe .Cette distance ne doit pas obligatoirement être identique pour tous les 20 conduits 5, mais elle rçe doit pas être nulle . Les conduits 5 peuvent être réalisés de la façon suivante. Si l'élément actif 1 est constitué par deux viroles concentriques 6 et 7, l'espace annulaire entre celles-ci est partagé par des cloisons radiales 8 (Fig.2) suivant toute la longueur des viroles 25 6 et 7 . Les conduits 5 réalisés de cette façon sont en forme de segments annulaires . La partie supérieure de l'élément actif 1 est entourée par une auge 9 fixée à sa surface extérieure et dans laquelle est prévue une goulotte de sortie 10 (Fig.l). 30 Chaque conduit 5 comporte un orifice 11 qui communique avec l'auge 9. Le fonctionnement de l'élévateur proposé est le suivant : L'élévateur est monté de telle façon, que son élément; actif 1 est abaissé à une certaine profondeur dans le matériau granu-35 leux 12 se trouvant dans une cuve ou en vrac . A la mise en marche du générateur de vibrations 2, ce dernier communique à l'élément actif 1 un mouvement oscillatoire complexe constitué par la somme d'un mouvement oscillatoire rectiligne , suivant l'axe 0-0 de l'élément actif 1, et d'un mouve-40 ment oscillatoire angulaire autour de ce même axe . 69 19461 5 0V l™01 2010765 Il en résulte que le matériau granuleux 12 s'élève-dans le conduit 5 et débouche par les orifices 11 dans l'auge 9. Ensuite le matériau passe par la goulotte 10 pour être amené au dispositif récepteur correspondant . 5 Le mouvement d'élévation du matériau par les conduits 5 * disposés verticalement ou avec inclinaison, est conditionné par lt fait que pendant les oscillations angulairès d© l'élément 1, grâce à l'accélération angulaire variable engendrée , le matériau 12 est appliqué sur les cloisons radiales 8 (parois des conduits) 10 avec une force variable, et au moment où est engendrée la force d'application maximale, l'élément actif se déplace vers le haut en en traînant le matériau à transporter .Ensuite, lorsque la force d'application du matériau sur les parois du conduit se réduit, l'élément commence à s'abaisser plus rapidement que le ma-15 tériau .Lors du changement de sens de l'accélération angulaire, le matériau est appliqué au côté opposé du conduit 5/ l'élément actif se relève à nouveau, et étant donné que la fréquence des oscillations longitudinales est deux fols supérieure à celle des oscillations angulaires , il entraîne avec lui le matériau S 20 le.processus se reproduit ensuite . Lors d'expériences qui ont été faites pour élever des matériaux granuleux ou fragmentés (sable, mélange de moulage, gravier), les paramètresdes mouvements oscillatoires furent les suivants : 25 -amplitude des oscillations angulaires A(jf =0,7°-0,8° ; -amplitude des oscillations longitudinales Ax =1,2 à 1,8mm; -fréquence des oscillations angulaires: 25 Hz ; -fréquence des oscillations longitudinales : 50 Hz. Le diamètre de la virole extérieure 6 était de 900 mm, et 30 celui de la virole intérieure 7 était de 600 mm pour une distance moyenne entre les cloisons radiales 8 de 50 mm. D'après les expériences réalisées on a conclu que le déphasage initial £ doit être compris entre 140 et 220°.La vitesse d'élévation du matériau (sa:ble) était alors de 60. à 80mm/s. 35 De cette façon pour l'application du procédé mentionné , l'élévateur à vibrations proposé présente dès avantages notables par eQŒpaEë.is 69 19461 6 2010765 supérieur à celui des élévateurs à vibrations des modèles existants . ■ Cela s'explique par. les faits suivants .Le, débit de l'élévateur est proportionnel à la vitesse du matériau en mouvement-et 5 à la section de passage de l'élément actif .Etant donné que dans les élévateurs à vibrations existants, l'angle d'hélice est très faible, pour un encombrement donné de l'élément en question la section de passage de l'auge ou du tuyau en hélice est également très faible . Dans l'élévateur à vibrations suivant l'invention, 10 dans lequel l'élévation du matériau a lieu dans des conduits rectllignes, la section de passage est approximativement égale à la section annulaire déterminée par les viroles extérieure et intérieure de l'élément actif, c'est-à-dire qu'elle est de plusieurs fois supérieure . C'est pourquoi, pour des vitesses de 15 translation égales du matériau, le débit de l'élévateur à vibrations proposé par l'invention est de plusieurs fois supérieur à celui des anciens appareils, grâce à un accroissement notable de la section de passage dans l'élément actif de l'élévateur . L'axe 0-0 de l'élément actif peut être disposé verticalement 20 ou avec inclinaison . Dans certains cas,.par exemple pendant le chargement des matériaux sur les camions, l'orientation oblique sera préférable à l'orientation verticale . Pendant le transport avec inclinaison il y aura en outre réduction des accélérationa des oscillations rectllignes et angulaires de l'élément actif 25 et donc des charges d'inertie qui agissent sur ee dernier -La translation du matériau à l'aide du procédé proposé de transport par vibrations et de l'élévateur correspondant peut être également réalisée horizontalement et de haut en bas . 69 19461 7 2010765 REVENDICATIONS 1- Procédé pour élever des matériaux granuleux ou fragmentés dans lequel on transmet à l'élément actif, suivant lequel se déplace le matériau, deux mouvements oscillatoires en acord entre 5 eux, dont l'un est rectiligne et est dirigé le long de l'axe longitudinal de l'élément actif , avec une fréquence deux fois supérieure à celle du deuxième mouvement oscillatoire, caractérisé en ce que le deuxième mouvement oscillatoire de l'élément actif (l) consiste en des oscillations angulaires de ce dernier autour 10 de son axe (0-0). 2-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lors de la mise en accord des mouvements oscillatoires rectiligne longitudinal et angulaire, le déphasage initial £- est de 180 t 40° entre le déplacements de l'élément actif, résultant 15 des oscillations rectllignes, et son angle LÇ , pour les oscillations angulaires déterminées par les formules : 3t « AxC0S (2u>t +€. ) if m A^ COS UPt ; où Ax et A£j> sont les amplitudes d'oscillation ; 20 LO,la fréquence du mouvement angulaire ; t ,1e temps . ^-Elévateur à vibrations, pour l'application du procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, comportant un élément actif suivant lequel se déplace le matériau et un générateur de 25 vibrations transmettant à cet élément deux mouvements oscillatoires accordés entre eux, caractérisé par le fait que l'élément actif (1) comporte plusieurs conduits rectllignes (5) disposés parallèlement à l'axe (0-0) de l'élément et situésûà une certaine distance (A) de cet axe . 1