Brevet FR2090135A1 — publié le 19720114

La présente invention concerne un vibrateur rotatif. Dans un type classique de vibrateur rotatif , un arbre tournant à grande vitesse et portant une masse excentrée crée les vibrations. La force centrifuge produit ainsi des vibrations qui 5 peuvent être transmises par les paliers de l'arbre a aes corps solides ou d'autres objets qu'on veut faire vibrer. Dans un mode de réalisation de te]s appareils/utilisés/principalement pour faire vibrer les moules et coffrages de moulage de béton, un moteur qui comprend un axe le traversant porte e rotative à une extrémité 10 de l'axe. On utilise en générai tôs .'..odeurs à cage d'écureuil tournant à une vitesse proche de l'un des nombres synchrones de tours, et on obtient ainsi une vibration de fréquence fixe; cependant, pour faire varier les vibrations obtenues, on place souvent les masses de manière à permettre un réglage par palier de l'excentricité 15 par une opération très simple. Ainsi, l'utilisateur pent adapter les vibrations fournies par l'appareil à la tâche à remplir et éviter que des vibrations trop intenses provoquent une usure excessive des moules ou des coffrages. Récemment, on s'est rendu compte que de nombreux travaux 20 pourraient être efficacement réalisés à une fréquence de vibration supérieure à 3000 vibrations par minute, valeur qu'on obtient avec un moteur bipolaire alimenté en courant alternatif à 50 Hz. Dans ce cas, le nombre ne tours doit être supérieur, et on peut l'obtenir en utilisant des moteurs à collecteurs pour entraîner les vibra-25 teurs, en les faisant coopérer avec une roue dentée ou une liaison à courroie. Cependant, cette solution est relativement coûteuse et nécessite en général un entretien particulier. En conséquence, on ne l'a pas beaucoup utilisée, surtout pour la vibration de moules. Dans presque tous les types de vibrateurs du marché, la fréquence 30 de l'alimentation est accrue par des convertisseurs de fréquence, et un convertisseur rotatif fournissant du courant alternatif à 200 Hz permet d'obtenir 12 000 vibrations par minute, ce qui suf:":x dans la plupart des cas. Cependant, on obtient ce nombre accru de • tours en rencontrant une nouvelle difficulté, notamment dans les 35 ensembles importants, introduite par les paliers h rouleaux qui sont pas normalement prévus pour des vitesses aussi élevées et qu'. sont donc sujets à s'user de façon excessive, et il faut remplacer 71 17960 2 2090135 fréquemment les paliers lubrifiés à l'huile, même surdimensiorm^r. ; ce qui provoque l'arrêt du fonctionnement. Cette considération, ainsi que le prix des convertisseurs de fréquence, est probablement la raison pour laquelle de nombreux fabricants de béton utilisent 5 encore des vibrateurs à 50 Hz, bien qu'on puisse obtenir une résistance accrue et une production plus rapide.en utilisant des vibrateurs à haute fréquence. L'invention concerne un vibrateur rotatif du type qui comprend un moteur électrique associé à l'objet à faire vibrer, de manière 10 que les vibrations du rotor du moteur se transmettent à la base par l'intermédiaire des paliers et du stator du moteur, le vibrateur rotatif de l'invention étant caractérisé en ce qu'une extrémité au moins de l'arbre tourillonne dans un palier à vibration à rouleaux ou à billes du type destiné à appliquer à l'arbre line translation à 15 une fréquence qui est un multiple du nombre de tours du moteur. Un palier à vibration d'un type qu'on peut utiliser dans un tel vibrateur est décrit par- exemple dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N2 883 434 du 9 Décembre 1969 déposée par Peder Ulrik POULSEN, et il peut comprendre un organe central entouré par un 20 ayant la forme d'un polygone régulier à coins arrondis avec des surfaces légèrement convexes ou concaves, dont la forme et le nombre sont adaptés au nombre de corps roulants placés entre les deux organes; il y a un jeu pratiquement nul entre chaque corps roulant et les surfaces des organes placés l'un en face de l'autre, quelle que-soit 25 l'orientation angulaire des organes l'un par rapport à l'autre. C6Ï1 XP&X Lorsqu'il tourne, 1'organe/subit une translation selon laquelle son centre se déplace sur un cercle autour du centre de l'anneau. La vitesse angulaire de la translation est à peu près égale à la vitesse angulaire de l'organe central, multiplié par j»J., 21 étant le nombre de 30 côtés de la surface polygonale, ce nombre étant supérieur ou inférieur au nombre de corps roulants. Pour augmenter l'effet des vibrations, l'appareil peut comprendre des masses amovibles placées concentriquement sur les extrémités en saillies de l'arbre du moteur. 35 Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les parties d'extrémités en saillies de l'arbre peuvent comporter des 71 17960 5 2090135 masses amovibles excentrées par rapport à l'arbre, créant ainsi des vibrations dont la fréquence correspond au nombre de tours par seconde de l'arbre ; la vibration créée par le ou les paliers à vibration recouvre donc les vibrations à fréquence inférieure créées 5 par la masse excentrée. Si on monte les deux paliers à vibration dans un moteur à la place de paliers normaux, on obtient comme résultat qu'au cours du fonctionnement, l'axe du rotor subit une translation, tournant autour de l'axe du stator,à une fréquence égale à plusieurs 10 fois le nombre de tours du moteur. L'axe du rotor passant par le centre de gravité, on obtient une vibration dont la fréquence est ïl+1 —2~ fois le nombre de tours. Dans un tel mode de réalisation de l'invention, on préfère que l'arbre du moteur ait un alésage qui débouche dans lequel tou-15 rillonne l'arbre qui comporte à une extrémité un support coopérant avec les cages à rouleaux des paliers à vibration et a pour rôle de maintenir ces cages en phase. Ainsi, on évite tout déphasage entre les vibrations créées par les deux paliers. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 20 ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée.en référence au dessin annexé sur lequel : la figure 1 représente une coupe axiale d'un ensemble vibrant selon l'invention ; la figure 2 représente une vue de bout du dispositif de la 25 figure 1, après retrait d'un capuchon de palier ; et la figure 3 est une coupe en élévation d'un autre mode de réalisation d'ensemble vibrant selon l'invention. L'ensemble vibrant comprend un stator 1 et un rotor 2 réalisés comme ceux d'un moteur classique à cage d'écureuil, mais 30 avec un jeu radial légèrement accru,' au moins à une extrémité du stator. Le rotor comprend un arbre 3 qui le traverse et qui touril-loime dans un palier classique 4a permettant une petite déviation angulaire. A l'autre extrémité, l'arbre tourillonne dans un palier 4 à vibration dont l'organe central est fixé à l'arbre. Cet 35 organe est porté pn.r un certain nombre de billes ou rouleaux 5 maintenus par une cage 6 et enfermés dans un anneau 7 dont la forme apparaît clairement sur la figure 2. Les parties 6 et 7 sont 71 17960 2090135 pratiquement identiques aux parties correspondantes des roulements classiques à rouleaux. En raison du principe géométrique selon lequel on réalise les paliers à vibration't les corps roulants ont un jeu pratique-5 ment nul, et l'extrémité droite du rotor peut ainsi tourner librement par rapport au stator, lors de la translation décrite précédemment. Lors de la rotation, la cage tourne avec les rouleaux à une vitesse égale à la moitié de la vitesse angulaire, environ. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le moteur comporte un stator 10 21, un rotor 22 et un arbre 13 tourillonnant aux deux extrémités dans des paliers 14 à vibration , l'organe central étant fixé à l'arbre 13 et l'anneau 17 au stator 21. Bien que les deux cages aient tendance à se placer elles-mêmes en phase et à y rester au cours du fonctionnement, les deux paliers ont line légère forme en 15 tonneau, ce qui assure qu'il ne peut y avoir aucune détérioration de l'appareil en cas de déphasage, ou lorsque la vibration fournie est nulle. Le rayon de la translation n'est en général qu'une fraction de l'excentricité des masses du vibrateur du type décrit d'abord. 20 Ceci est principalement dû aux paliers à vibration qui ne doivent avoir qu'une course limitée, et dans le cas décrit, cela est aussi en partie dû au fait que le jeu entre l'armature du moteur et le stator ne doit pas être trop grand. Il est en général nécessaire de laisser un jeu légèrement supérieur à la normale, mais ceci n'aug-25 mente que légèrement le courant consommé par le moteur. Les vibrations intenses obtenues malgré le rayon relativement court proviennent de ce que la masse de l'arbre et de l'armature est plusieurs fois supérieure à celle des masses rotatives normalement utilisées. Lorsqu'on veut des vibrations plus fortes 30 que celles qu'assurent l'arbre et l'armature, on peut placer des masses supplémentaires à l'extrémité de l'arbre, et on peut obtenir un rendement réglable de la même manière que dans les types décrits précédemment. Les masses supplémentaires sont en général concentriques à l'arbre et les vibrations créées de cette manière sont 35 des vibrations sinusoïdales pures. En plaçant des masses supplémentaires excentrées, il est cependant possible d'obtenir des faibles vibrations de fréquence fondamentale égale à celle du moteur, 71 17960 2090135 superposées aux vibrations rapides. Ceci peut être important dans certains cas. Sur la figure 1, l'extrémité droite de l'arbre 3 comporte une masse 15, et sur la figure 3, les deux extrémités de l'arbre 13 5 comportent des masses 12. Dans les ensembles importants, il est parfois nécessaire de s'assurer que les deux paliers à vibration travaillent en phase dans tous les cas. On peut assurer ce fonctionnement selon l'invention en réalisant le vibrateur comme représenté sur la figure 3. 10 L'arbre du rotor comporte un alésage 9 dans lequel tourillonne un arbre 10 plus fin passant de part en part et comportant à chacune de ses extrémités libres un support 11 coopérant avec la cage respective, de manière à les maintenir en phase. La coopération doit permettre un certain déplacement radial correspondant au rayon de 15 la translation entre le support et la cage. Au cours du fonctionnement, l'arbre auxiliaire tourne à environ la moitié de la vitesse angulaire du rotor. Comme on l'a déjà noté, les vibrateurs selon l'invention doivent avoir en règle générale un jeu supérieur à la normale entre 20 l'armature et le stator du moteur, et, compte tenu de l'excentricité de la translation, la distance entre les deux parties doit toujours être supérieure d'un côté de l'armature à celle qui existe de l'autre côté. Cet inconvénient disparaît selon l'invention lorsqu'on utilise des moteurs ayant un espace plan d'air perpendiculaire 25 à l'axe, ce qui assure un fonctionnement amélioré. Dans ce type de moteur, on place l'armature et le stator bout à bout et on peut maintenir en conséquence le jeu normal du moteur à une valeur constante au cours du fonctionnement, malgré l'excentricité. On peut simplifier les vibrateurs rotatifs selon l'invention 30 en utilisant un palier à vibration au lieu de deux. L'autre extrémité de l'arbre tourillonne alors dans un palier ordinaire qui doit cependant permettre un certain déplacement angulaire. Dans ce cas, l'axe du rotor se déplace sur une surface conique autour de l'axe du stator, et seule la moitié de la masse du rotor constitue la 35 masse rotative. On peut disposer une masse supplémentaire au 71 17960 2090135 voisinage du palier à vibration et, comme dans les modes de réalisation déjà décrits, on peut les placer concentriquement ou excentriquement, selon une vibration voulue. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. 71 17960 7 2090135 REVENDICATIONS 1 - Vibrateur rotatif du type qui comprend un moteur électrique associé à l'objet à faire vibrer, de manière que les vibrations du rotor du moteur soient transmises à la base de l'ob-5 jet par les paliers et le stator du moteur, caractérisé en ce qu'une extrémité au moins de l'arbre du moteur tourillonne dans un palier à vibration à rouleaux ou à billes du type destiné à donner à l'arbre une translation dont la fréquence est un multiple du nombre de tours du moteur. 10 2 - Vibrateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités qui dépassent de l'arbre du moteur sont destinées à porter éventuellement des masses amovibles placées concentrique-ment à l'arbre. 3 - Vibrateur selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que les extrémités qui dépassent de l'arbre du moteur sont destinées à recevoir éventuellement des masses amovibles placées excentriquement par rapport à l'arbre. 4 - Vibrateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'arbre tourillonne à ses deux extrémités dans les 20 paliers à vibration , caractérisé en ce que l'arbre du moteur comporte un alésage qui le traverse de part en part et dans lequel tourillonne un arbre comportant à ses deux extrémités un support coopérant avec la cage du palier à vibration associé, ce de3>-nier arbre étant destiné à maintenir le mouvement des cages en 25 phase.