Brevet FR2101069A1 — publié le 19720331

La présente invention est relative à un rotor à ba lourd pour turbine pneumatique vibrante. Les vibrateurs sont des appareils que lton utilise généralement dans les travaux publics et qui provoquent,par des vibrations mécaniques, le tassement du béton. Les bétons ainsi obtenus sont exempts de hies d'air ,donc beaucoup plus compacts ; par ailleurs, les bétons vibrés présentent de meilleures résistances, également une meilleure imperméabilité et une meilleure adhérence aux armatures. Ainsi, les vibrateurs sont des appareils très utilisés et sont d'un usage courant sur tous les chantiers. Les plus anciens sont cons titués par de longs tubes en acier, qui comporte un valseur intérieur, lequel, mu par air comprimé agissant sur des palettes, martèle le tube du vibreur. Un tel vibreur a malheureusement l'inconvénient d'etre très bruyant ; de plus, le martèlement du valseur s'opère seulement en deux points diamétralement opposés du tube du vibreur, ce qui occasionne très rapidement une usure ex cessive dudit tube. De façon à répartir l'usure sur toute la surface inté rieure du tube du vibreur, il a été conçu par la suite des vibrateurs composés d'un long tube en acier dans lequel se trouve une masselotte dont le centre de gravité n'est pas sur son axe de rotation, ceci afin que la masselotte trans mette à l'appareil les vibrations dues à son balourd lorsqu'elle est emportée dans un mouvement giratoire créé par un moteur quelconque. La masselotte est entrainée par un retour, cylindre parfaitement homogène, dont le centre de gravité est donc sur l'axe de rota tion commun à la masselotte et au rotor. / sont La puissance des vibrations, donc le rendement des / sont vibrateurs, fonction de la fréquence et de l'amplitude obtenues. D'une part, la fréquence est directement fonction de la vitesse de rotation du rotor d'autre part, l'amplitude est une fonction de la masse formant balourd par rapport à la masse totale constituée par le rotor et la masselotte. I1 faut donc augmenter le poids de la masselotte pour augmenter l'amplitude de la vibration ; mais, pour mouvoir toujours à meme vitesse une masselotte plus importante, il faut l'entrainer par un rotor de masse également plus importante. De ce fait, la masse excentrée diminue puisque l'on superpose une masse centrée, le rotor, sur une masse décentrée,la masselotte. Du fait de cette nouvelle réduction du rapport de la masse excentrée sur la masse totale, il faudrait réaugmenter le poids de la masselotte. Il est ainsi impossible d'obtenir un compromis valable entre la masse du rotor et celle de la masselotte. Les constructeurs sont en fait amenés à fabriquer des vibreurs de gros diamètre, qui sont lourds et difficiles à manipuler. La seule solution idéale au problème des vibrateurs serait d'utiliser un rotor de masse nulle. La présente invention a pour objet un rotor à balourd pour turbine pneumatique vibrante caractérisée en ce qu'il se compose d'un cylindre; d'une part muni d'au moins deux palettes disposées radialement sur toute la hauteur du cylindre, coulissantesdans des rainures longitudinales du cylindre et s'appuyant constamment sur les parois d'un stator muni de moyens propres à assurer l'arrivée et l'évacuation de l'air comprimé, stator dans lequel tourne le rotor, ledit stator et ledit rotor étant très lé gèrement excentrés l'un par rapport à l'autre; d'autre part divisé sur toute sa hauteur en au moins deux secteurs de masses différentes destinés à donner du balourd audit cylindre,ceci afin de constituer un rotor assurant tout à la fois le rôle de rotor et le rôlede masselotte apte à provoquer les vibrations. Les figures schématiques annexées concrétisent à titre d'exemple nullement limitatif, diverses particularités de l'invention qui résultent tant du texte que des dessins qui permettent d'interpréter celui ci. La figure 1 représente un vibrateur muni d'un rotor et d'une masselotte. La figure 2 représente un vibrateur muni du rotor à balourd selon l'invention. La figure 3 représente une coupe selon III -III du vibrateur de la figure 2. La figure 4 représente le rotor selon l'invention. La figure 5 représente une coupe V/V du rotor de la figure 4, rotor muni de ses palettes. Le vibrateur pneumatique courant, représenté en coupe longitudinale à la figure 1, fonctionne de la façon suivante : l'air comprimé, conduit par le tuyau en caoutchouc l arrive en 2, puis passe par l'orifice 3 de la buselette 4, et pénètre dans la turbine pneumatique par le conduit 5 percé longitudinalement dans la paroi du stator 6, conduit 5 terminé par de multiples orifices 7 qui lui sont perpendiculaires, et qui sont égalementin- clinés par rapport à la normale, ceci afin de faciliter la propulsion des palettes 8 par l'air comprimé. Les palettes 8, disposées dans des rainures longitudinales 9 du rotor 10, -entrainent ce dernier dans un mouvement de rotation. A chaque tour du rotor, l'air comprimé trouve issue de sortie par les orifices 11, puis par le conduit d'évacuation 1Z, et le cycle recommence. Le rotor ayant son centre de gravite sur son axe de rotation, il ne produit aucune vibrationles deux arbres d'extrêmité du rotor 10 tournent dans des roulements 13 et 14, et ainsi le rotor, par l'intermédiaire d'un système de fixation quelconque 15 de la masselotte, entraine ladite masselotte 16 du meme mouvement de rotation. La masselotte représentée à la figure 1 présente un eviden ent 17, et par role de conséquence la masselotte 16 a son centre de gravité hors de l'axe de rotation du rotor et de la masselotte. Pendant sa rotation, la masselotte 16 communique à l'appareil des vibrations. Le rotor à balourd selon l'invention, représenté également en coupe longitudinale à la figure 2, fonctionne suivant le même principe que le rotor du vibrateur représenté à la figure 1. Le stator 6 et le rotor 10 sont placés dans le même corps cylindrique 18, en acier, du vibrateur. Comme il a été représenté en coupe, à la figure 3, l'air comprimé arrive par le conduit 5 puis les orifices 7, orifices avantageusement biseautés. L'air comprimé est ainsi introduit dans la chambre 19 existante entre le rotor 10 et le stator 6, chambre 19 qui, du fait de l'excentration du rotor par rapport au stator, est de largeur avantageusement variable. En tenant compte également du corps cylindrique 18, cette excentration entre le rotor et le stator peut être obtenue de deux fa çons différentes - le rotor 10 et le tube 18 sont co-axiaux, ltépaisseur du stator 6 étant de ce fait variable ; cette disposition est celle représentée à la figure 3. - le stator 6 et le corps 18 sont co-axiaux, le rotor 10 étant alors excentré par rapport aux deux précédents éléments. La largeur variable de la chambre 19 permet d'obtenir successivement une compression, puis une détente de l'air suivi de son expulsion. Le rotor représenté à la figure 3 est muni de trois palettes 8 disposées symétriquement à 120 l'une de l'autre dans trois gorges 9 pratiquées longitudinalement sur toute la hauteur du rotor. De préférence, ces gorges 9 seront obtenues par fraisage, ce qui explique la forme de la gorge représentée à la figure 1. Du fait de la rotation de l'élément 10, chacune des palettes 8 est expulsée de sa cavité par la force centrifuge. De ce fait, chacune des palettes 8 est constamment en contact avec la paroi interne 20 du stator 6, assurant ainsi une étanchéité entre les trois parties de la chambre 19. Le rotor 10 est appliqué sur la paroi interne 20 du stator en regard des orifices d'arrivée 7. Pendant le premier tiers du temps de rotation, l'air arrivant est comprimé, puis pendant les deux tiers suivants, il se détend, puis est expulsé. Pour permettre à l'air d'agir au maximum sur les palettes 8 solidaires du rotor, les orifices d'évacuation 11 sont prévus comme représentés à la figure 3, dans le dernier quartier précédant les orifices d'amenée 7. L'avantage du rotor selon l'invention est qu'il ne nécessite plus la présence de la masselotte 16. En effet, le rotor cylindrique est divisé, sur toute sa hauteur, en secteurs cylindriques de masses différentes destinées à donner du balourd audit cylindre. Le déplacement du centre de gravité du rotor par rapport à son axe de rotation 21 provoque des vibrations lors de la rotation dudit rotor. Le rotor représenté aux figures 2 , 3, 4 et 5 est divisé en deux secteurs cylindriques distincts. La différence~ de masses, dans ces deux secteurs, peut être obtenue de deux manières différentes: - les secteurs 22 et 23 sont fabriqués en deux matières de densité différente le balourd du rotor étant d'autant plus important que la différence entre les deux densités est plus grande. Cette disposition, qui est de loin la plus avantageuse, est obtenue en associant par exemple un secteur 22 en une matière plastique quelconque, au polyéthylène de préférence, et un secteur 23, en acier, de l'acier au chrOme nickel non traite de préférenc e. L'avantage du polyéthylène est qu'il ne subit aucune modificaiion de volume dans une fourchette de température très importante , ce qui par conséquent ne doit amener aucune formation de jeu entre les éléments 22 et 23.La fixation la plus appropriée entre les deux secteurs 22 et 23 semble être une juxtaposition de queues d' aronde . - les matériaux constituant les secteurs 22 et 23 sont identiques, ou du moins sont de densités égales, et dans ce cas l'un des secteurs présents des évidements obtenus par coulage, perçage, ou fraisage, évidements recouverts par un carter par exemple mécano-soudé. Les avantages provoqués par l'utilisation du rotor selon l'invention sont les suivants - Du fait de la disparition de la masselotte, on supprime deux roulements ainsi que le dispositif de fixation 15, qui, lui aussi étant soumis aux vibrations, casse très fréquemment. - Allègement de l'appareil, puisqu'il est enfin possible de définir u n rotor de petit diamètre, par suite d'avoir un corps de vibreur très mince. - Possibilité de calculer de façon très précise'les amplitudes des vibrations du fait que le balourd est connu avec une grande précision. - Excentration entre le rotor et le stator ne dépassant pas 1 à 2 mm, ce qui permet également d'avoir un vibreur beaucoup plus étroit et ensuite d'annuler l'effet gyroscopique. - Le vibrateur est silencieux puisqu'il n' y a aucun martèlement. REVENDICATI ONS 1) Rotor à balourd pour turbine pneumatique vibrante caractérisé en ce qu'il se compose d'un cylindre, d'une part muni d'au moins deux palettes disposées radialement sur toute la hauteur du cylindre, coulissantes dans les rainures longitudinales du cylindre et s'appuyant constamment sur les parois d'un stator muni de moyens propres à assurer l'arrivée et l'évacuation de l'air comprimé, stator dans lequel tourne le rotor, ledit stator et ledit rotor étant très légèrement excentrés l'un par rapport à l'autre, d'autre part divisé sur toute sa hauteur en au moins deux secteurs de masses différentes destinés à donner du balourd audit cylindre, ceci afin de constituer un rotor assurant tout à la fois le rôle de rotor et le rôle de masselotte apte à provoquer les vibrations. 2) Rotor à balourd selon la revendication 1 caractérisé en ce que le cylindre est constitué de deux secteurs cylindriques fabriqués avec des matières de densités différentes. 3) Rotor à balourd selon la revendication 2 caractérisé en ce que les deux matières sont respectivement un acier et une matière plastique. 4) Rotor à balourd selon la revendication 3 caractérisé en ce que les deux matières sont de l'acier au chrôme-nickel non traité et du polyéthylène. 5) Rotor à balourd selon la revendication 1 caractérisé en ce que le cylindre présente des évidements obtenus par -coulage, per ,cagne, ou fraisage, évidements recouverts par un carter, par exemple mécanosoudé, et qui sont destinés à provoquer un désiquilibre du rotor par rapport à son axe longitudinal. 6) Rotor à balourd selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les palettes du rotor sont percées d'orifices. 7) Rotor à balourd selon l'une quelconque des revendicaitions 1 à 6 caractérisé en ce que les rainures longitudinales du cylindre sont obtenues par fraisage. 8) Rotor à balourd selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le rotor est coaxial par rapport au tube cylindrique constituant le corps de la turbine. 9) Rotor à balourd selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le rotor est excentré par rapport au tube cylindrique constituant le corps de la turbine.