Brevet FR2323458A1 — publié le 19770408

La présente invention concerne une unité d'entraînement vibratoire. Les unités d 'entraînement vibratoire du type que concerne cette invention comprennent un arbre rotatif sur lequel est montée une masse non équilibrée qui est destinée à se-déplacer radialement par rapport l'axe de rotation. Cette construction donne a l'arbre un certain degré de déséquilibre résultant de la position relative de la masse et de l'axe de rotation.Deux ressorts placés de chaque coté de la masse offrent un certain degre de résistance au déplacement radial de la masse résultant des forces centrifuges qui lui sont communiquées pendant le mouvement de rotation de l'arbre. Par suite du coefficient d'éiasticité linéaire des ressorts que l'on emploie habituellement, on ne peut obtenir un accroissement linéaire de l'amplitude des vibrations par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre. En pratique, la masse a tendance à demeurer dans sa position la plus intérieure jusqu'à ce qu'une vitesse de rotation donnée soit atteinte, et à sauter alors à sa position la plus extérieure, en ne permettant 1'obtention que de deux niveaux d'amplitude de vibration.Ainsi donc, ce type de dispositif est déficient en ce qu'il n'est pas possible d'utiliser les fréquences intermédiaires de la gamme. Il est bien entendu possible de régler la poussée maximale de la masse non équilibrée de façon à modifier la fréquence des vibrations. Mais un tel réglage ne peut être fait que lorsque l'unité est immobile, et il implique le recours à un opérateur qualifié. Dans le brevet des E.U.A. NO 3.342.075 de K.B. Lowe, il est décrit un dispositif vibratoire dont le vibrateur est entraîné par un moteur à deux vitesses. A la vitesse inférieure, il n'est pas transmis de vibrations tandis qu'à la vitesse supérieure, on obtient le déplacement maximal d'une masse qui peut se déplacer radialement. Normalement, cet agencement ne se prete pas aise- ment à un fonctionnement dans la gamme intermédiaire des fréquences. Mais en utilisant un agencement de commutation, il est possible, en faisant passer le moteur de l'une de ses vitesses à I'autre, de faire fonctionner le vibrateur dans une gamme autre que la~Erequence maximale.Bien que relativement utile,~~le dis- positif de Lowe utilise des mécanismes et un appareillage qui sont relativement plus volumineux, plus complexes et plus coûteux qu'ilne serait souhaitable. La présente invention, par contre, a pour objet une unité qui comporte des moyens permettant de communiquer au coefficient d'élasticité des ressorts un certain degré de non-linéarité sur toute la gamme des fréquences, de la fréquence zéro à la fréquence maximale, en permettant ainsi de faire un emploi adequat des fréquences intermédiaires. Dans une forme générale, l'invention consiste en une unité d'entraînement vibratoire perfectionnée, comprenant un élément de support conçu pour être fixé sur un arbre secondaire, un moyen destiné à empêcher la rotation relative dudit arbre et dudit élément de support, une masse montée sur ledit élément de support et conçue pour donner à ladite unité un certain degré de déséquilibre résultant de sa position par rapport à l'axe de rotation de ladite unité, ladite masse étant conçue, agencée et disposée de façon à réagir au mouvement de rotation de ladite unité en se déplaçant radialement vers I'extérieur par rapport à l'axe de rotation, de façon à accroître le degré de déséquilibrede ladite unité, ladite unité comportant en outre un moyen élastique qui pousse normalement ladite masse vers l'axe de rotation, ledit moyen élastique ayant une caractéristique non linéaire de resis- tance audit mouvement radial de ladite masse. On va maintenant décrire une forme préférentielle de la présente invention, à titre. d'exemple, en se référant aux planches de dessins annexées, sur lesquelles la figure 1 est une élévation en bout et en coupe partielle d'une unité d'entrainement vibratoire type selon l'invention la figure 2 est une élévation de côte partielle et en coupe partielle de l'unité d'entrainement vibratoire, montée sur un moteur d'entraînement ; et la figure 3 est un diagramme représentant une courbe caract6- ristique de la poussée vibrationnelle produite par l'unité d'entraînement, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre. La forme préférée de l'invention qui est représentée sur les dessins comprend un élément de support 6 de forme circulaire ou en forme de disque. Cet élément 6 est muni d'un moyen 7 qui permet de le fixer sur un arbre 8. -Un boulon concentrique 9 empêche l'élément 6 de se déplacer axialement, tandis que la rotation relative de l'arbre 8 et de l'élément 6 est empêchée par une clavette 10. Des logements 2 sont montés sur l'élément 6, dans des posi tions diamétralement opposées. Ces logements 2, qui sont disposes parallèlement, comportent chacun une monture 5 de ressort à l'une de leurs extrémités. Les extrémités opposées et les cotés adjacents des logements 2 sont ouverts. Sur l'élément de support 6, entre les logements 2, est montée une masse 13 non équilibrée présentant une fente ouverte 14 qui permet la mise en place de la masse sur l'arbre et permet son déplacement radial dans la direction de la f-lèche A. L'extrémité ouverte de la fente 14 est surmontée par une traverse 1 qui est fixée à la masse 13 par des boulons 12, et aux extrémités opposées de laquelle se trouvent des sieges 11 de ressort. La masse est poussée dans la direction opposée à celle de la flèche A par un ressort A qui est disposé dans un état partiellement comprimé entre sa monture 5 et le siège 11 dans chaque logement 2. Le rôle de ce ressort 3 est d'offrir une résistance au déplacement radial de la masse 13 résultant de la rotation de l'arbre 8. Dans chaque logement, à l'intérieur du ressort 3, est monté un second ressort 4, dont l'une des extrémités se trouve à l'in térieur du siège 11 et dont l'autre extrémité 21 est disposée de façon relativement tâche par-dessus une saillie de la monture 5. Il est préférable que l'extrémité du second ressort 4 soit fixée dans le siège 11. Le rôle de ce second ressort, en association avec le ressort 3, est de fournir un coefficient d'élasticité globalement non linéaire. Sur le diagramme de la figure 3, la courbe A représente la force centrifuge qui s'exerce sur la masse mobile, la courbe B la force utile, et la courbe C la force centrifuge qui s'exerce sur le contre-poids. Ce diagramme montre la relation qui existe entre la poussee (en kg) produite par l'unité vibrationnelle sur un intervalle de vitesses de rotation compris entre 0 tour par minute et 1500 tours par minute. Ainsi, à 0 tour par minute, la masse mobile a une excentricité constante égale, par exemple, à 6,6 mm, le déséquilibre qui est causé par cette excentricité étant compensé par une masse fixe assujettie à la structure de support 6. En effet, à partir du démarrage d'une source d'entraî- nement 20 sur laquelle l'unité est montée, et jusqu'à ce'que le moteur atteigne la vitesse de 1000 tours par minute, la masse mobile est soumise à une force centrifuge mais ne se déplace pas en raison de l'état partiellement comprimé du ressort 3. Au point 'a' du diagramme, la force centrifuge qui s'exerce sur la masse mobile est égale à la force de précharge du ressort, et au-delà du point 'a', à savoir entre 1.000 et 1.100 tours par minute, la masse passe d'une excentricité de 6,6 mm à 16,5 mm, en comprimant le ressort 3. Au point 'b', la masse 13 se sera déplacée vers l'extérieur, dans la direction de la flèche A de la figure 1, suffisamment pour permettre à l'extrémité 21 du ressort 4 de venir s'appliquer contre le rebord 22 de la monture 5.En ce point, le second ressort 4 entre en jeu en faisant apparaitre un point d'inflexion dans la courbe de poussée -caractéristique. De 1.100 tours par minute à 1.440 tours par minute, l'excentricité de la masse augmente de 16,5 à 38 mm. Au-dessus de 1.440 tours par minute et jusqu'à 1.500 tours par minute, c'est-à-dire pour la vitesse synchrone de la source d'entralnement 20, l'excentricité ne varie pas. Le diagramme de la figure 3 correspond à une gamme de vitesses de 0 à 1.500 tours par minute, qui est la mieux adaptée à l'emploi d'un moteur à induction à caractéristique de glissement normale, comme source d'entraînement de l'unité d'entraînement vibratoire. Un tel moteur à induction a la préférence en raison, entre autres, de sa disponibilité et de son prix. De plus, il faut noter que la force centrifuge qui s'exerce sur la masse mobile 13 est proportionnelle au carre de la vitesse de rotation, et que, par conséquent, la variation de la force du ressort est importante dans la gamme de vitesses de l.000 à 1.440 tours par minute, cette dernière vitesse étant celle à laquelle le moteur tourne pour une puissance débitée maximale Par conséquent, si l'on utilise un ressort dont le coefficient d'élasticité est globalement linéaire, un déplacement important de la masse aura lieu pour une variation de vitesses relativement petite de la source d'entraînement dans la gamme de vitesses de 1.000 à 1.500 tours par minute.Lorsque la masse se trouve à une vitesse de transition, c'est-à-dire à la vitesse pour laquelle elle passe d'une position immobile par rapport à l'axe de rotation à une autre position, elle a tendance à se déplacer de manière instable et, lorsque la vitesse s'accroît au-delà de cette vitesse de transition, la masse a tendance à sauter d'une position correspondant à une poussée vibrationnelle nulle à une autre position correspondant à une poussée vibrationnelle maximale, sans possibilité d'obtention d'une position intermédiaire.Pour éviter le saut de la masse 13 d'une manière si instable, on ajoute le ressort supplémentaire 4 de façon à accroître utilement la variation de vitesse, quizest nécessaire pour faire passer la masse d'une position extrême à une autre, sans réduire l'importante variation d'amplitude et de poussée dont l'unité vibrationnelle est capable dans la gamme-de vitesses de 1.000 à 1.440 tours par minute. Comme le montre la figure 3, la poussée qui est produite par l'unité construite selon la présente invention est proportionnelle, avec une approximation grossière mais utile, à la puissance 4,60 de la vitesse dans -la gamme de 1.100 à 1.440 tours par minute. Le mouvement transversal de la masse 13 est limité par l'insertion de cales 15 et 16 (figure 2) sur chaque face de la masse. En outre, l'unité est enfermée par un logement 17 qui est fixé au support 6 par des moyens convenables, par exemple, par une soudure 18. I1 est prévu un point de remplissage 19 (figure 1) qui permet de remplir l'unité d'une huile convenable qui sert à lubrifier les pièces en mouvement de l'unité et à procurer un effet d'amortissement qui est particulièrement souhaitable lorsque unité travaille à la vitesse de transition ou près de cette vitesse. Ainsi donc, en choisissant de manière convenable les pièces respectives qui forment l'unité, on peut construire sélectivement une unité pour une fonction particulière. L'invention permet d'utiliser un moteur à induction à caracteristique de glissement normal pour obtenir avec une machine vibratoire une importante variation d'amplitude résultant de la variation de poussée, elle-meme importante et réglée. On se rendra compte, bien entendu, que l'on peut faire varier, par des procédés et des matériaux particuliers utilisés dans sa construction, le degré de déséquilibre communiqué à l'unité par la masse 13 ; par exemple, on peut choisir le matériau dont est fait cette masse en fonction de sa masse volumique. Sinon, on peut fabriquer la masse en deux ou plusieurs parties de masses volumiques différentes,en fonction des besoins. REVENDICATIONS 1. Unité d'entraînement vibratoire perfectionnée, comprenant un élément de support conçu pour être fixé sur un arbre secondaire, un moyen destiné à empêcher la rotation relative dudit arbre et dudit élément de support, une masse montée sur ledit élément de support et conçue pour donner à ladite unité un certain degré de déséquilibre résultant de sa position par rapport à l'axe de rotation de ladite unité, ladite masse étant conçue, agencée et disposée de façon à réagir au mouvement de rotation de ladite unité en se déplaçant radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotation, de façon à accroître le degré de déséquilibre de ladite unité, ladite unité comportant en outre un moyen élastique qui pousse normalement ladite masse vers 11 axe de rotation, ledit moyen élastique ayant une caractéristique non linéaire de résistance audit déplacement radial de ladite masse. 2. Unité d'entraînement vibratoire perfectionnée selon la revendication 1, caractériséeen ce que ledit moyen élastique comprend un premier ressort offrant une première résistance au déplacement radial de ladite masse sur une première gamme de vitesses de rotation de ladite unité, et un second ressort entrant en jeu à la limite de ladite première gamme, de façon à offrir une seconde résistance en plus de ladite première- résis- tance sur une seconde gamme de vitesses de rotation. 3. Unité d'entraînement de vibrateur rotatif comprenant un élément en forme de disque qui est conçu pour être monté sur un arbre secondaire de façon à tourner avec lui, une masse montée sur ledit élément et destinée à se déplacer radialement entre un point de déséquilibre minimal et un point de déséquilibre maximal, un premier ressort qui est conçu pour pousser ladite masse vers le point de déséquilibre minimal et pour offrir une première résistance au déplacement radial de ladite masse entre une vitesse de rotation nulle et une première vitesse de rotation,un second ressort qui est conçu pour être attaqué par ladite masse à ladite première vitesse de rotation, ou au voisinage de cette dernière, et pour offrir une seconde résistance, en plus de ladite première résistance, sur une gamme de vitesses comprise entre ladite première vitesse de rotation et une seconde vitesse de rotation, de telle sorte que la résistance combinée des deux dits ressorts a une caractéristique non linéaire sur la gamme de vitesses qui va d'une vitesse de rotation nulle à une vitesse de rotation maximale. 4. Unité d'entraînement de vibrateur rotatif selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est enfermée dans un logement, ledit logement étant empli d'une huile convenable 5. Dispositif vibratoire comportant un arbre secondaire sur lequel est montée une unité d'entraînement de vibrateur, ladite unité d'entraînement comportant un premier et un second logement qui sont parallèles et diamétralement opposés et dont les extrémités et les côtés adjacents sont ouverts, un premier ressort monté dans chaque logement et maintenu dans un état partiellement comprimé entre une face d'appui à son extrémité fermée, et une monture de ressort montée sur une traverse, l'agencement étant tel qu'unie masse déséquilibrée qui est montée sur ladite traverse est poussée vers un point de déséquilibre minimal de ladite unité d'entraînement, chacune desdites montures de ressort portant un second ressort dont le diamètre et la longueur sont sensiblement plus petits que ceux dudit premier ressort, ledit second ressort étant disposé coaxialement à l'intérieur dudit premier ressort et étant placé par dessus une saillie à 1' extrémité fermée dudit logement, ledit premier et ledit second ressorts ayant des coefficients d'élasticité suffisamment différents pour offrir au déplacement radial de ladite masse une résistance dont la caractéristique n'est pas linéaire.