Brevet FR2270016A1 — publié le 19751205

La présente invention concerne un dispositif vibrateur, du type habituellement appelé aiguille vibrante, qui comporte une tAete fixée à l'extrémité d'un corps tubulaire enfermant un excentrique ainsi qu'Un moteur d'entraînement de celui-ci, ce corps étant relié par un tuyau souple à une source d'énergie. Les dispositifs de ce type sont le plus souvent utilisés sur des chantiers de construction urbains mais ils présentent le gros inconvénient d're très bruyants. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient en réalisant un dispositif dans lequel la fréquence de rotation est très régulière bien que la vibration soit plus élevée que celle des dispositifs connus et dont l'emploi est très simple. Selon cette invention un dispositif ou aiguille vibrante comporte, à l'intérieur d'un corps tubulaire, une turbine à air comprimé enfermée dans une chemise qui est coaxiale au corps, immobilisée par rapport à celui-ci et percée, d'une part d'un orifice axial d'alimentation et, d'autre part, d'orifices d'échappement dans le corps tubulaire; des organes d'étanchéité fermant ltespace entre cette chemise et le corps, au voisinage de l'excentrique, et des moyens de liaison de l'arbre de la turbine à l'ex- centrique. L' utilisation d'une turbine à air comprimé, ainsi que la conception particulière de cette turbine assure une vitesse de rotation très régulière et permet par suite une fréquence de vibration très élevée, en même temps qu'une réduction du bruit qui peut être de tordre de 1 à 10, ce qui multiplie les possibilités d'emploi du dispositif. On constate par ailleurs une économie d'air par rapport aux dispositifs habituellement utilisés. La description ci-dessous de modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples et représentés aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une aiguille vibrante selon l'invention; la Fig. 2 est une vue, également en coupe, à plus grande échelle, de la turbine à air comprimé d'entralnement de l'aiguille de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation d'une aiguille vibrante; la Fig. 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de la turbine de l'aiguille de la Fig. 3; la Fig. 5 est une vue en coupe d'une seconde variante de réalisation d'une aiguille vibrante; la Fig. 6 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de la turbine de l'aiguille vibrante de la Fig. 5; la Fig. 7 est une vue en coupe selon la ligne 7-7 de la Fig. 6. L'aiguille vibrante représentée sur les figures 1 et 2 comporte un corps tubulaire 1, supportant à l'une de ses extrémités une tête 2 en acier, ou autre matière analogue, qui a une forme extérieure sensiblement sphérique et comporte une bride annulaire 4 d'appui sur l'extrémité du corps tubulaire 1. Cette tette 2 est par ailleurs prolongée par un manchon 6 vissé à l'in- térieur du corps 1. Le corps 1 lui-même est de préférence réalisé en deux parties, un manchon 8 à l'intérieur duquel est monté, par l'intermédiaire de roulements à billes 10, un excentrique 12 et un manchon 20 contenant une turbine à air comprimé 15. Les manchons 8 et 20 sont vissés l'un sur l'autre. Le manchon 8 est fermé au droit de la tête 2 par un disque 14 soudé sur lui, ou maintenu de toute autre manière, qui isole l'excentrique de la tête 2 et est séparé du roulement à billesl0 par un ressort de compensation non représenté. A son autre extrémité le manchon 8 est ouvert et supporte l'axe 16 de l'excentrique 12, qui est relié par un raccord 18 à la turbine à air comprimé 15 placée à l'intérieur du manchon 20 . La turbine à air est placée à l'intérieur d'une chemise 22 coaxiale au manchon 20 et immobilisée dans celui-ci, à l'une de ses extrémités par une bague 24 vissée sur ce manchon 20 au voisinage du manchon 8 et à l'autre par une entretoise tubulaire 25. A cette seconde extrémité, la chemise 22 est fermée par un bouchon 26 muni extérieurement de deux méplats diamétralement opposés et d'une rainure longitudinale 28 coopérant avec des pions de guidage 30 en vue de l'immobilisation en rotation de la chemise 22 sur le corps 1. Dans la chemise 22 la turbine proprement dite, est constituée par un rotor 32 formé par une roue à palettes de tout type appropriée et un stator 34 immobilisé axialement entre deux flasques 36 et 38 (Fig. 2) qui supportent l'arbre 40 de la turbine, par l'intermédiaire de roulements à billes 41. Cet arbre 40 est relié positivement par le raccord 18 à l'axe 16 qui lui est coaxial et entraîne l'excentrique 12 en rotation. La surface interne du stator 34 est excentrée par rapport au rotor 32, de sorte que, comme le montre clairement la Fig. 2, cette surface se trouve tout à fait à proximité de l'extrémité libre de certaines des palettes du rotor 32, tandis qu'elle ménage un espace libre 35 entre elle et les palettes opposées du rotor. Des orifices d'échappement sont percés dans la paroi du stator en 42 et mettent en communication cet espaee 35 avec l'intérieur de la chemise 22 ou plus exactement avec une chambre annulaire 45 ménagée entre cette chemise et la surface extérieure du stator. Dans le mode de réalisation représenté sur les Fig. 1 et 2, la chemise 22 est également percée d'orifices périphériques 44 permettant l'échappement des gaz hors de la-chambre 45 à l'in térieur du manchon 20. Le bouchon 26 est percé d'un conduit axial 46 raccordé en 48 à un tube 50 d'alimentation en air. Ce bouchon comporte par ailleurs un évidement 52 en regard du flasque 38, qui délimite avec ce dernier un collecteur d'entrée d'air en communication, par un conduit 54 percé dans le flasque 38, avec le rotor 32. Le conduit 54 débouche à proximité de l'extrémité des ailettes qui se trouvent voisines de la surface interne du stator 34. Par suite, l'air comprimé arrivant par ce conduit 54 pénètre entre deux ailettes et le stator et est dirigé vers la partie interne du rotor; il exerce sur celui-ci un effort qui l'entraîne en rotation. Par contre, lorsque l'air arrive à l'extrémité opposée du rotor dans la chambre 35, il se détend et peut s'échapper par les orifices 42.De là > il passe entre le stator et la chemise 22 puis est évacué par les orifices 44 dans le corps tubulaire 1. Un joint d'étanchéité 56 serré entre la chemise 22 et le corps tubulaire 1, au voisinage de la bague 24, ferme tout passage entre ces deux organes. Par contre, à l'autre extrémité de la chemise 22, l'air peut s'échapper de chaque côté du bouchon 28 et parcourir un tuyau 58 en direction d'un orifice d'évacuation. Le tuyau 58 est fixé sur le manchon 20 par l'intermédiaire d'un raccord 60 et d'une bague 62, entre lesquels il est serré. Ce tuyau est de préférence en un matériau anti-abrasif, de même que la bague 62 et il protège le tube d'alimentation 50 en délimitant, avec celui-ci, le conduit d'échappement de l'air. Le tube 50 et le tuyau 58 sont terminés par un robinet de commande, à la fois de l'alimentation en air et de l'ouverture de l'orifice d'échappement. Dans ce but, le tube 50 est raccordé à un conduit 64 solidaire d'une poignée à baïonnette 66 de liaison à une source d'air comprimé,non représentée. Le conduit 64 est muni de deux séries de perforations périphériques 67 et 68 séparées par une cloison transversale 69. Ce conduit est placé à l'intérieur d'une poignée 70 constituée par un manchon qui supporte intérieurement une chemise 71 délimitant avec lui une chambre 72 remplie de lubrifiant. La chemise 71 est en contact avec le conduit 64 mais comporte un évidement annulaire 74 qui est en communication avec au moins l'une des séries de perforations 67 ou 68.Cette chemise est solidaire du manchon 70 et coulisse avec lui le long du conduit 64 de sorte que l'évidement 74 se trouve au droit, soit des orifices 67, soit des orifices 68, soit des deux à la fois. Le conduit 64 est muni à son extrémité de raccordement avec le tube 50 d'ailettes longitudinales 80 sur lesquelles est étroitement fixé le tuyau 58 et qui se réunissent pour former un épaulement externe périphérique 75. Cet épaulement 75 limite le déplacement de la chemise 71 et du manchon 70 dans un sens, tandis qu'une bride 76 solidaire de la poignée 66 arrête leur déplacement dans la direction opposée. > Le manchon 70 a un diamètre interne légèrement plus grand que le diamètre externe du tuyau 58 de sorte qu'un jeu est ménagé entre eux et permet une fuite du gaz d'échappement. Dans la position représentée sur la Fig. 1, le manchon 70 est dans la position de fermeture de l'entrée d'air, c'est-à-dire dans la position la plus à droite de la figure. L'évidement 74 est en communication avec les orifices 67 et les orifices 68 sont fermés. L'air ne pénètre pas dans le dispositif. Si l'on repousse le manchon 70 vers la gauche de la figure, l'évidement 74 met en communication les orifices 68 et 67 et permet l'introduction d'air comprimé en direction de la turbine. Cet air qui est comprimé pénètre par le conduit 54 entre le rotor 32 et le stator 34 puis ressort par les orifices 44, parcourt le tuyau 58, passe entre les ailettes 80 et s'échappe entre le tuyau 58 et le manchon 70. Le déplacement du manchon 70 en vue de l'ouverture de l'alimentation en air provoque également une ouverture des orifices d'échappement et, inversement, l'entrée et la sortie d'air sont fermées par le même mouvement de ce manchon. Un bouchon 78 de graissage du dispositif est monté sur le manchon 70. Par tailleurs, un gicleur 81 est monté sur la paroi de la chemise 71, en regard du conduit 64, et injecte du lubrifiant à travers les orifices 68 dans l'air dirigé vers la turbine. On obtient ainsi une lubrification constante et régulière de l'ensemblA, et tout particulièrement de la turbine. Une aiguille de ce type peut recevoir différentes dimensions. Notamment, son diamètre extérieur peut varier en fonction des vibrations à effectuer. Toutefois, lorsque le diamètre est relativement important, on utilise de préférence une aiguille telle que celle représentée sur les Fig. 3 et 4. Cette aiguille comporte une tête 82 qui a de préférence une forme extérieure sensiblement tronconique, avec une petite base arrondie. Cette tête est soudée à l'extrémité du corps 1 qui, comme celui de la Fig. 1, est formé par deux manchons 8 et 20 vissés l'un sur l'autre. Le manchon 20 est raccordé par une bague 84 au tuyau souple 58 et celui-ci est terminé par un robinet de commande analogue à celui de la Fig. 1. L'excentrique 12 monté à l'intérieur du manchon 8 est entraîné, par l'intermédiaire d'une pièce de raccordement 86, par une turbine à air comprimé placée à l'intérieur d'une chemise 88. Cette chemise est immobilisée axialement à l'une de ses extrémités à la rois par la bague 24 et par une couronne 90 munie d'un rebord 92 tourné vers l'intérieur et servant d'appui à la chemise 88, un Joint d'étanchéité 94, fermant tout passage entre le manchon 20 et cette couronne. A son autre extrémité, la chemise 88 est fermée par un bouchon 100 qui est en butée axiale contre la bague 84. La chemise 88 enferme, comme la chemise 22, une turbine à air comprimé dont le rotor 32 est constitué par une roue à palettes, Le stator 96 est formé par un cylindre dont la paroi a une épaisseur constante et qui est monté de manière excentrée par rapport au rotor 32, de sorte que cette paroi est en contact avec certaines des palettes du rotor mais ménage par contre une chambre 95 entre elle et les autres palettes. Le rotor-96 est muni d'orifices d'échappement 97 qui coopèrent avec des orifices périphériques 98 percés dans la chemise 88. Le bouchon 100 qui ferme la chemise 88 présente, en deux points diamétralement opposés, des méplats assurant la communication entre l'espace annulaire qui sépare cette chemise 88 du manchon 20 et le conduit interne du tuyau 58.Une rainure 102 pratiquée longitudinalement dans l'épaisseur du bouchon 100 reçoit un pion 104 de centrage de la turbine et d'immobilisation en rotation de la chemise 88. A l'extrémité opposée au bouchon 100, la chemise 88 se prolonge au-delà de la turbine proprement dite et entoure l'arbre 106 de cette turbine ainsi qu'unie broche filetée 108 rendue solidaire en rotation de cet arbre par une tige 110 traversant une chape 112 formée à l'extrémité de la tige 108. La chemise 88 enveloppe également des roulements à billes 114 de support de la broche 108, ainsi qu'une entretoise 116 placée entre ces roulements. A l'extérieur de la chemise 88, la broche 108 ést rendue solidaire d'une pièce de raccordement 86 dans laquelle est fixée une tige 118 solidaire de l'axe de l'excentrique 12. Comme dans l'exemple de réalisation précédent, le bouchon 100 est traversé par un conduit axial 46 de raccordement à une source d'air comprimé,ouvrant dans un collecteur 52 qui communique par un conduit d'entrée d'air, non visible sur le dessin, avec la turbine. La circulation de l'air s'effectue de la même manière que précédemment, l'air pénétrant à proximité de l'extrémité de certaines des palettes du rotor, repoussant ces palettes et sortant par la chambre 95 et les orifices 97 et 98 dans l'espace entre la chemise 88 et le manchon 20, puis circulant de part et d'autre du bouchon 100 et étant évacué à l'intérieur du tuyau 58 entre celui-ci et le manchon 70. Dans d'autres cas, et notamment lorsque l'aiguille doit avoir un diamètre très faible, il peut être préférable de la modifier de la manière représentée sur les Fig. 5 à 7. Dans ce cas, la tête 120, dont la surface extérieure a sensiblement la forme d'un cône dont le sommet est arrondi, est munie d'un filetage interne et est vissée sur un prolongement cylindrique fermé et fileté 122 du manchon 8. A l'intérieur de ce manchon, l'ex- centrique 12 est supporté d'un côté par des roulements à billes 10 et de l'autre par des roulements à rouleaux 124. Cet excentrique est entraîné par une turbine à air comprimé placée à l'intérieur du manchon 20 et enfermée dans une chemise 126, eylindrique, sensiblement en contact avec la paroi interne de ce manchon.Cette chemise contient un stator 128 qui est analogue à celui de la Fig. 2, et a une paroi dont l'épaisseur varie, de sorte que sa surface extérieure est coaxiale à la chemise 126, tandis que sa surrace interne est excentrée. Ce stator est fermé par des flasques 36, 130 qui supportent l'arbre 40 d'un rotor a' palettes 32. Le stator est par ailleurs percé d'une série d'orifices d'échappement 42 faisant communiquer le rotor avec une chambre annulaire mince 135, ménagée entre le stator et la chemise 126. Deux conduits d'entrée d'air 131 (Fig. 7) sont percés dans le flasque 130 et relient le rotor 32 à un collecteur d'admission 132 ménagé entre ce flasque 130 et un bouchon 134 de fermeture de la chemise 126.Ce bouchon comporte en effet une tête 136 qui vient en appui contre une collerette 138, annulaire, solidaire du flasque 130, afin de délimiter le collecteur 132. Autour de cette collerette et de la tête 136 est ménagé un collecteur annulaire d'échappement 140 qui communique avec la chambre 135 ménagée entre le stator et la chemise 126 par deux passages 142 diamétralement opposés (Fig. 7), percés longitudinalement dans le flasque 130. Le bouchon 134 est par ailleurs percé d'un conduit central 46 de mise en communication du collecteur d'admission 132 avec le tube 50 d'alimentation en air comprimé. Il est également percé d'une série de conduits longitudinaux 146 répartis en un cercle qui relient le collecteur d'échappement 140 avec le conduit d'évacuation d'air 150 ménagé entre le tube 50 et le tuyau 58. L'ensemble de la chemise 88 munie de son bouchon 134 est immobilisé dans le manchon 20 grace à deux entretoises annulaires, l'une 152 percée d'une fente longitudinale 154 dans laquelle pénetre un pion de réglage 156 fixé dans le manchon 20 et l'autre 156, vissée sur le manchon 20 et munie d'un joint d'étanchéité, L'arbre 40 de la turbine est vissé sur une pièce en L, 158, dont l'une des branches lui est coaxiale, tandis que autre, 159, se prolonge parallèlement à lui et tourne autour de son axe lorsqu'il est entralné en rotation par la turbine. Cette seconde branche 159 constitue l'axe d'entraînement de l'excentrique 12 à l'intérieur du roulement 124. Cette aiguille fonctionne de la même manière que les précédentes. L'air refoulé par la turbine 32 reste toutefois à l'intérieur de la chemise 126 et passe par les passages 142 puis les conduits 146 avant de gagner le conduit 150 et d'être guidé par le tuyau 58 Jusqu'aux orifices d'échappement. La rotation de la turbine entraîne l'excentrique qui provoque la vibration de la tête. Dans ce cas, comme dans les précédents, l'air circulant à l'intérieur du tuyau et du corps 1 équilibre l'ensemble, de sorte que les vibrations peuvent être très élevées. De plus, la forme de la turbine assure une rotation extrêmement régulière, ce qui réduit les causes de formation de bruit. La forme des différents organes, ainsi que la facilité de lubrification, permettent encore de réduire le bruit par rapport aux dispositifs actuellement connus. Le fonctionnement est simple et l'aiguille peut aisément être démontée pour être contrôlée ou réparée. REVENDICATIONS 1. Aiguille vibrante comportant une tête fixée à l'extrémité d'un-corps tubulaire enfermant un excentrique entralné en rotation par un moteur, ce corps étant relié par un tuyau souple à une source d'énergie et à un organe de commande, carac terisée en ce quelle comporte une turbine à air comprimé placée à l'intérieur d'une chemise qui est coaxiale au corps, immobilisée à l'intérieur de celui-ci, et percée d'un orifice axial d'alimentation et d'orifices d'échappement dans le corps tubulaire; des organes d'étanchéité fermant l'espace entre cette chemise et le corps, au voisinage de l'extrémité opposée à ltorifice d'alimentation et des moyens de liaison de l'arbre de la turbine à 1 'excentrique. 2. Aiguille vibrante suivant la revendication I, caractérisée en ce qu'elle comporte un tuyau souple fixé sur le corps et relié à un organe de commande simultanée de l'entrée et de la sortie de l'air, qui est traversé par un tube d'alimentation en air et délimite avec le tuyau un conduit d'échappement. 3. Aiguille vibrante suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la turbine à air comprimé comporte un rotor à palettes qui tourne à l'intérieur d'un stator dont la surface interne est excentrée par rapport au rotor et qui est fermé à chaque extrémité par des flasques dè support de l'arbre de ce rotor, un conduit d'entrée d'air percé dans l'un des flasques au voisinage de la surface interne du stator et des passages d'échappement percés dans le stator en un point opposé au conduit d'alimentation. 4. Aiguille vibrante suivant les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la chemise est fermée à l'une de ses extrémités par un bouchon traversé axialement par un conduit raccordé au tube d'alimentation en air et muni d'un évidement formant avec le flasque correspondant un collecteur d'entrée d'air. 5. Aiguille vibrante suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le stator est constitué par un cylindre dont la paroi a une épaisseur variable et dont la surface extérieure est coaxiale au rotor, la paroi mince étant perforée. 6. Aiguille vibrante suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le stator est constitué par un cylindre à paroi d'épaisseur constante, monté de manière excentrée par rapport au rotor, de façon que sa surface interne soit presquten contact avec certaines des palettes de celui-ci mais ménage une chambre d'échappement au droit des orifices de sortie. 7. Aiguille vibrante suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la chemise de la turbine est munie d'orifices périphériques d'échappement de l'air entre elle et le corps tubulaire. 8. Aiguille vibrante suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le flasque du stator est percé d'au moins un conduit d'alimentation en air, et de deux lumières longitudinales d'échappement diamétralement opposées tandis que le bouchon de fermeture de la chemise comporte des conduits longitudinaux de sortie de l'air. 9. Aiguille vibrante suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le flasque comporte deux conduits d'alimentation en air percés côte à côte. 10. Aiguille vibrante suivant l'une des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que le bouchon de fermeture de la chemise comporte une tête qui coopère avec une collerette solidaire du flasque pour délimiter un collecteur d'entrée d'air, en communication par le conduit axial de traversée du bouchon avec l'alimentation en air, l'espace entre cette tête et la chemise formant un collecteur annulaire d'échappement. 11. Aiguille vibrante suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chemise de la turbine est immobilisée en rotation grâce à une rainure pratiquée dans le bouchon qui coopère avec un pion solidaire du corps tubulaire, et axialement par des entretoises ou bagues. 12. Aiguille suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte une tête de forme sensiblement hémisphérique munie d'une bride et prolongée par un manchon fileté extérieurement coopérant avec un filetage interne du corps.