Brevet FR2014154A1 — publié le 19700417

L'invention concerne des systèmes oscillants à deux masses, commande électromagnétique et couplage par ressorts ou vibrateurs électromagnétiques, du type utilisé pour la commande de transporteurs de produits en vrac. Elle vise à réaliser le système pour de très grandes amplitudes, telles que celles apparaissant nécessairement aux fréquences inférieures à 50Hz, fréquence usuelle du réseau, par exemple à 25Hz. Les modèles connus de vibrateurs électromagnétiques sont réalisés en utilisant soit des ressorts hélicoidaux, soit des ressorts-lames généralement en acier. Les deux types de ressorts présentent une caractéristique linéaire. En cas d'emploi d'un système normal, avec ressorts hélicotdaux à caractéristique linéaire, pour de grandes amplitudes et une basse fréquence, la valeur élevée de l'entrefer produirait une variation extrêmement importante de la force de traction en fonction de l'entrefer, par suite de la dispersion très variable, c'est-à-dire que l'amplitude serait très faible et que l'entrefer minimal smin très grand se traduirait par une force magnétomotrice très élevée dans l'entrefer, rendant l'utilisation très coûteuse. Le second modèle de vibrateurs électromagnétiques utilise des ressorts-lames en acier. La flèche d'un ressort-lame est très faible par rapport à celle d'un ressort hélicosdal, quand les contraintes admissibles sont respectées. On construit par suite des vibrateurs comportant un nombre élevé de ressorts-lames et ayant une longueur relativement grande, c'est-à-dire présentant une grande distance entre les encastrements extérieurs des ressorts afin d'obtenir l'amplitude de vibration nécessaire dès la fréquence normale. Afin de pouvoir maintenir la flèche des ressorts entre des limites étroites, et notamment entre les limites admissi bles, on adopte en outre pour de tels vibrateurs un rapport de masses permettant des amplitudes totales relativement faibles pour une amplitude utile suffisante. La figure 5 représente schématiquement deux masses couplées par des ressorts. D'après les lois connues de la physique, les amplitudes varient en raison inverse des masses et 1 t amplitude totale est alors la sommes des deux amplitudes individuelles. Lorsque la masse GF est grande par rapport à GAs l'am plitude SA nécessaire de la masse utile 0A peut être obtenue au SA moyen d'une amplitude totale SF + SA relativement faible. L'inconvénient de ce montage réside dans la partie libre GF relativement lourde, dont la masse est environ 3 à 4 fois supérieure à celle de UTA. Un modèle court à ressorts-lames est toutefois connu dé3à, Une grande amplitude est obtenue avec une masse libre GF de poids relativement faible en encastrant le paquet de ressortslames avec élasticité de torsion, par l'intermédiaire d'une bande de serrage oscillante. De tels montages permettent certes de grandes amplitudes, mais exigent un volume de ressorts relativement important car une fraction seulement de la constante élastique réelle pttX arbre utilisée effectivement par suite de l'encastrement à élasticité de torsion. Dans le cas de ressorts hélicotdaux, une caractéristi- que élastique progressive peut théoriquement Entre obtenue au moyen de spires Jointives, mais ce mode de réalisation ne conviént pas car il est techniquement impossible de réaliser les ressorts avec une précision suffisante pour réaliser un roulement silencieux des spires à cette fréquence d'oscillation élevée. Des corrosions et érosions se produisent en outre sur les faces de roulement et limitent la durabilité des ressorts hélicotdaux. Les conditions sont identiques pour les ressorts-lames. D'autres obJets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins sur lesquels: - la figure 1 est la caractéristique d'un vibrateur équipé dfun ressort hélicoïdal linéaire; - la figure 2 représente l'entrefer au repos et en fonction nement, - la figure 3 est le schéma d'un montage comportant des ressorts-lames à encastrement rigide; - la figure 4 représente la sollicitation des ressorts-lames; - la figure 5 est le schéma précédemment décrit de deux masses couplées par ressorts; - la figure 6 est le schéma dsun exemple de réalisation d'un vibrateur selon l'invention; et - la figure 7 est la courbe amplitude-tension de ce montage. Par suite de l'accroissement quadratique de la force de traction et de l'accroissement exponentiel de la dispersion en fonction de l'entrefer, une augmentation de la tension d'alimentation de par par exemple, Jusqu'à la valeur UA, fait passer l'amplitude SN au point de fonctionnement nominal à SA, c'est-à-dire du point 1 au point 2. Une variation de tension de 10% se traduit en pratique par un accroissement de 40 à 100% de l'amplitude. L'électroaimant et l'armature viennent en butée mécanique au point UA. L'entrefer au repos entre lldlectroaimant et l'armature est 6 o (figure 2); chacun de ces éléments est fixé sur une des deux masses d'un système oscillant. Au régime nominal, les amplitudes sont SM et SA, l'entrefer minimal effectif pendant l'oscillation étant #min. Ce dernier détermine l'intensité absorbée par suite de la force magnétomotrice nécessaire dans l'entrefer. L'intensité absorbée dépend également de la phase de l'oscillation. Les diverses conditions sont toutefois rapportées à une même phase. Des ressorts-lames à encastrement rigide sont soumis à une sollicitation qui est la somme de la sollicitation de flexion et de la sollicitation de traction résultant de l'allongement par la flèche. La figure 3 est le schéma d'un tel montage, dans lequel la distance 2a entre les encastrements extérieurs est fixe Une déviation sur l'encastrement central, c'est-à-dire au point 2, produit une sollicitation des ressorts non seulement par suite de la flèche elle-m8me, mais aussi par suite de l'allongement des ressorts, qui apparatt nécessairement puisque la distance a est fixe La sollicitation K des ressorts-lames est représentée à la figure 4 par la résultante #tot de la sollicitation de flexion3, å croissance linéaire, et de la sollicitation de traction #Z, à croissance exponentielle. La constante élastique résultante présente alors une croissance exponentielle. Dans le cas d'un ressort-lame en acier ayant un module d'élasticité de 2,1.106 kg/cm, du type presque toujours utilisé actuellement, les valeurs admissibles de B sont déjà atteintes alors que or z est encore nettement inférieure à"'-3, ctest-à-dire que la composante de la force de traction et par suite de la progressivité n'interviennent pas pour un ressort-lame en acier,, sauf si ce dernier est extrêmement mince, ce qui est impossible pratiquement et- économiquement. Les conditions sont différentes en cas d'emploi d'un ressort-lame en matière plastique, ayant un module d'élasticité d'environ 0,3.106 kg/cm. Pour une même longueur que celle du ressort d'acier par exemple, des flèches beaucoup plus importantes sont possibles sans dépassement de la sollicitation admissible et atteignent des valeurs pour lesquelles la contrainte de traction n'est plus inférieure, mais au contraire supérieure à la contrainte de flexion* Selon une particularité essentielle de l'invention, une caractéristique élastique progressive est obtenue dans le cas d'un système oscillant à deux masses, commande électromagnétique et couplage par ressorts pour grandes amplitudes en fixant des ressortslames en matière plastique dans des encastrements rigides et résistant à la traction, la force élastique utilisée étant déterminée essentiellement par la composante de la force de traction. Un ressort-lame ainsi encastré rigidement présénte par suite une caractéristique élastique progressive du fait de la superposition de la contrainte de flexion et de la contrainte de trac thon, Cette caractéristique élastique progressive dans le cas de grandes flèches, nécessaires pour un vibrateur 25 Hz par exemple, permet de réaliser une commande oscillante qui absorbe une puissance apparente très faible, car entre le point de fonctionnement nominal et le fonctionnement en butée amplitude n'augmente que faiblement, à savoir de 10-20% selon la figure 7.Le fonctionnement avec un faible entrefer minimal est ainsi possible, et par suite avec une faible consommation de puissance apparente* En d'autres termes, une augmentation de l'amplitude résultant d'une augmenta tison de la tension d'alimentation se traduit par un accroissement de la distance de résonance, de sorte que la butée est atteinte pour une tension d'alimentation nettement supérieure* Lorsque la différence de tension entre le régime nominal et le régime en butee est maintenue à 10s, l'amplitude utile ne varie que de 10-20 de la valeur nominale, contrairement au cas de la commande présentant une caractéristique selon figure 1 La figure 6 est le schéma d'un exemple de réalisation d'un tel système oscillant La caractéristique essentielle est que la masse libre du vibrateur, dans laquelle le système magnétique est enrobe, est extrmement rigide afin que les forces longitudi nales produites par la flèche des ressorts-lames ne déforment pas le carter, mais se traduisent par des contraintes de traction et un allongement des ressorts. L'enrobage du système magnétique dans le carter, à l'aide d'une résine synthétique, contribue notablement à cette rigidité. Un montage avantageux est obtenu en divisant les ressorts-lames en deux paquets superposés, le paquet intérieur 14 comportant de préférence un nombre plus élevé de ressorts que le paquet extérieur 15, qui présente ainsi des amplitudes croissant progressivement. La répartition des ressorts en deux paquets augmente la fréquence propre de torsion du vibrateur autour de l'axe londitudinal. Le montage des ressorts-lames à l'extérieur comme à 1 intérieur, sur la face de travail 8, s'effectue de préférence avec de longues vis ductiles, qui assurent un assemblage sous pression pendant de longues durées de service, en dépit de nombreux in terstices. I1 est concevable de rendre les cales extérieures 10 et 11 ainsi que les plaques de serrage extérieures correspondantes mobiles afin d'obtenir une certaine possibilité de réglage. Des butées supplémentaires sur le trajet de déflexion des ressorts permettent d'obtenir une progressivité accrue. REVENDICATIONS 1. Système oscillant à deux masses, commande électromagnétique et couplage par ressorts pour grandes amplitudes, et notamment à basse fréquence, caractérisé en ce que des ressorts-lames en matière plastique sont fixés dans des encastrements rigides et résistants à la traction, la force élastique utilisée étant essentiellement déterminée par la composante de la force de traction. 2. Système oscillant à deux masses selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts-lames en matière plastique sont groupés en deux ou plusieurs paquets superposés et écartés. 3. Système oscillant à deux masses selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un paquet, comportant un plus grand nombre de ressorts, est fixé directement sur le côté libre du vibrateur et un second paquet, comportant moins de ressorts, est fixé à une certaine distance du précédent. 4. Système oscillant à deux-masses selon une des revendications 1 à 3, caractérisé par la fixation des ressorts au moyen de vis ductiles. 5. Système oscillant à deux masses selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'encastrement central des ressorts, l'armature et la partie correspondante du carter sont reliés par des vis ductiles. 6. Système oscillant à deux masses selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'encastrement des ressorts s'effectue entre des cales et des plaques de serrage mobiles et réglables. 7. Système oscillant à deux masses selon une des revendications 1 à 6; caractérisé en ce que des butées disposées sur le trajet de déflexion des ressorts augmente encore la progressivité. 8. Système oscillant à deux masses selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système magnétique est enrobé dans une cavité duveté libreaumoyenderésine systhétique, de façon à former une structure rigide.