Brevet FR2367542A1 — publié le 19780512

L'invention concerne un générateur de vibrations du type a excentrique coope- rant avec un rouleau, revêtu de matiere élastique, lie à une masse élastique vibrée, dont l'excentricité est réglable en fonctionnement d'une valeur 0 a une valeur maximum de l'excentricité donnée e. Le mouvement vibratoire obtenu est de forme sinusoidale, quelle que soit la valeur de l'amplitude (a = 2 e) communiquee. Ce générateur a l'avantage sur d'autres systemes du même type d'assurer un contact permanent de l'excentrique avec son rouleau quelle que soit l'amplitude choisie ce qui a pour conséquence de permettre un fonctionnement sans a coup de l'ensemble de l'appareil vibrant. On peut ainsi faire varier le debit en fonctionnement et d'une façon continue de l'appareil vibrant grâce a la variation d'excentricité du générateur de vibrations selon l'invention. Cela permet, entre autre, d'asservir ce débit a la variable d'un appareil situé en aval, d'une façon automatique. Ce générateur de vibrations est particulièrement utilisable pour l'excitation d'appareils vibrants utilisés dans les transports et criblages de produits pondéreux. La fréquence du mouvement vibratoire du type sinusoidal communiquee par le rouleau a la masse élastique vibrée, est choisie, en géneral, voisine ou inférieure de la fréquence propre du système vibré, c'est-à-dire en régime souscritique, ce qui a l'avantage - de bénéficier de la puissance voisine de la résonance assurant ainsi une économie de puissance installée. - de permettre au système de ressorts jouant le rôle d'accumulateur d'energie cinétique, lors de la restitution, d'assurer un contact permanent de l'excen trique de travail avec le rouleau, quelle que soit l'amplitude du mouvement vibratoire choisie. Pour réaliser d'une façon economique la variation de l'excentricité, donc de l'amplitude correspondante de l'appareil vibré, l'inventeur a choisi a titre d'exemple non limitatif les trois modes de construction decrits ci-apres et représentés à la planche 1-5 figures 1 et 2, a la planche 4-5 figures 7 et 8 et à la planche 5-5 figures 9 et 10. A-la planche 1-5 figures 1 et 2, le générateur suivant l'invention est constitué principalement par un excentrique dit d'excitation d'excentricité maximum e par rapport a l'arbre de commande 4, composé d'une partie extérieure 1 tournant librement sur une bague en bronze 3 montée sur un moyeu 2 d'excentricité e par rapport a l'arbre 4. 2 L'arbre de commande 4 communique a l'ensemble moyeu 2 et excentrique d'excitation 1 une rotation a la fréquence de travail choisie. Pour éviter tout déréglage en marche de l'amplitude choisie un couple à roue et vis tangente irréversible dans sa position de repos permet l'immobilisation de l'excentrique d'excitation 1 par rapport au moyeu excentré. La roue 9 solidaire et concentrique au moyeu 2 est attaqué par sa vis tangente 8 à partir d'un moteur 10 axé sur cette vis et solidaire de l'excentrique d'excitation 1. On voit que la rotation de la vis 8 entraine la roue 9 et une rotation de l'excentrique 1 sur le moyeu 2 fait decrire a l'axe de la partie 1 un cercle de rayon e autour du centre situé à e de l'axe de l'arbre de commande 2 2 4. L'excentricité qui dans la position de la figure 1 était égale à e diminue de e jusqu'à 0 pour 1/2 tour de rotation suivant la flèche indiquée sur le plan. Le moteur pilote permettant le réglage de l'excentricité e tournant avec l'excentrique à la fréquence de travail choisie reçoit son courant par l'inter mediaire d'un câble 12 relie à un double collecteur tournant 14. On remarque que pour limiter le balourd dû aux charges excentrées du moteur 10 et de son couple 8-9 par construction de la partie 1 on prévoit une masse compensatrice 11 centree sur l'axe de l'arbre 4. A la planche 4-5 figures 7 et 8 on a représente un autre moyen de faire varier en fonctionnement l'excentricité e du générateur selon l'invention. Un différentiel est monté sur l'arbre 4 de commande de l'excentrique. il comporte un pignon central 43 claveté sur l'arbre 4. Ce pignon attaque les pignons 49' et 56 solidaires et axés parallèlement à l'axe de l'arbre 4. A son tour, le pignon 56 engrene avec une roue 54 a large denture servant d'intermediaire pour mettre en rotation un pignon 55 axé sur l'arbre 4 et tournant en sens inverse de celui-ci à une vitesse 4 fois plus grande. Le pignon 55 claveté sur le pignon central 49 transmet son mouvement par l'intermédiaire de celui-ci aux deux pignons satellites 44 du différentiel 46 qui, de ce fait, tourne par sa couronne 47 à une vitesse 4/3 de l'arbre 4 et dans le même sens. Ce différentiel comporte à son extrémité une roue dentée 50 en prise avec une couronne à denture intérieure 51 axée sur le moyen 2 et solidaire de la partie 1 exterieure de l'excentrique de travail. Le rapport des vitesses de 50 et 51 choisi à 3/4 permet de ramener la vitesse de 51 à 1 dans le même sens que l'arbre 4. Quand le couple 52-53 irréversible solidaire du porte satellite 45 est au repos l'arbre de commande 4 et la roue dentée 51 tournant à la même vitesse et dans le même sens, l'excentrique de travail conserve l'excentricité choisie. Pour faire varier l'excentricité en marche, il suffit de mettre en rotation par la commande d'un moteur pilote extérieur et non représenté le couple irréversible 51-53 qui par l'intermédiaire du différentiel 46 ajoute ou retranche un mouvement de rotation.choisi pour décaler l'excentrique 1 par rapport au moyen 2 ce qui a pour effet de faire varier l'excentricité de e a 0 d'une façon continue. Cette solution a l'avantage d'utiliser un mécanisme (differentiel et moteur pilote) extérieur à l'excentrique d'excitation, par contre elle nécessite l'apport de li pignons. Elle serait donc utilisée de préférence pour les appareils de grande puissance. A la planche 5-5 on a represente un moyen de faire varier en fonctionnement l'excentricité du générateur selon l'invention. Un moteur 57 à axe de rotation parallèle à celui de l'arbre de commande 4 est monte sur un support équilibré en rotation 58 et claveté sur l'arbre 4. A l'extrémité de son arbre de sortie est claveté un pignon droit 61 engrénant avec une roue dentée 59 solidaire de l'excentrique 1 et axée concentrique au moyeu 2 d'excentricité e par rapport à l'arbre de commande 4. Le moteur 57 étant 2 choisi moto réducteur à frein incorporé avec une vitesse de sortie d'arbre faible. Quand ce moteur est au repos, la position de l'excentrique 1 est fixe par rapport au moyeu 2. Un mouvement de rotation du moteur 57 provoque la rotation de la roue dentée 59, donc de l'excentrique 1 par rapport au moyeu 2. Pour 1/2 tour de la roue dentée 59, on fait varier l'excentricité de l'excentrique d'excitation de e à 0 et ceci d'une.façon continue. Pour faciliter le demarrage et l'arrêt du système vibré, on conserve la fréquence de travail en agissant uniquement, en fonctionneSent, sur l'excentricité. C'est-à-dire que pour démarrer le mouvement vibratoire l'amplitude est au 0, le moteur de commande est amené à sa vitesse de fréquence de travail et l'on met ensuite en rotation le moteur pilote jusqu'à ce que l'on ait obtenu l'amplitude de l'appareil vibré désiré. Pour arrêter le système on conserve la fréquence de travail et l'on agit uniquement sur la rotation du moteur pilote pour ramener l'amplitude à 0. Cette manoeuvre a pour but de réaliser un effet de couplage et d'éviter toute fatigue anormale du système excentrique et rouleau de contact. La fréquence d'excitation peut aussi etre réglée en fonctionnement à une valeur choisie, en faisant tourner l'arbre 4 par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse accouplé au moteur de commande. Pour bien faire comprendre le générateur de vibration objet de la presente invention, on en décrira ci-après plusieurs formes d'exécution préférées en référence aux dessins schematiques annexés dans lesquels - A la planche 2-5 la figure 3 représente une vue schématique de côté d'un couloir élastique à auge guidee equipé d'un générateur de vibrations selon l'invention fixé sur une contre-masse élastique. - La figure 4 est une vue similaire d'un appareil à inertie équipé d'un générateur selon l'invention ou l'excentrique d'excitation est tronqué en forme de came. - A la planche 3-5 les figures 5 et 6 représentent un appareil vibrant suspendu à double masse, équipé d'un générateur de vibrations selon l'invention, et solidaire du couloir vibré. En référence à la figure 3 on a représenté un transporteur vibrant comprenant une auge horizontale 17 dont le fond est solidaire, à une extrémité, d'une console 15 qui fait avec la direction de l'auge un angle d'attaque A dénommé angle de travail dont la valeur choisie est d'obtenir une valeur maximum de la vitesse de déplacement de la matiere le long de l'auge 17. Le fond de l'auge 17 présente également des prolongements 23 reliés à la surface horizontale d'appui d'une contre-masse 24, par des ressorts de travail 21 qui sont orientés pour faire avec l'auge 17 l'angle de travail; et qui ont pour fonction d'emmagasiner et de restituer l'énergie cinétique due au couple d'excitation qu'ils reçoivent du générateur de vibration 1. L'appareil fonctionne au voisinage et légèrement au-dessous de sa fréquence de résonance. En 22 on a representé des lames élastiques reliant l'auge 17 à la surface d'appui de la contre-masse 24 isolée du sol par des ressorts 25 qui absorbent la plus grande partie des réactions dynamiques résiduelles. Le générateur de vibrations 1, selon l'invention, est monté tournant librement dans les paliers du bâti 30 fixé solidement sur la contre-masse 24 après réglage de l'excentrique 1 et du rouleau 11 solidaire du couloir 17, la droite passant par le centre de rotation de l'excentrique d'excitation 1, le centre de rotation du rouleau 11 et le centre de gravité G de l'appareil vibré 17 fait un angle 4 avec l'horizontale passant par ce même point G. Le moteur de commande 20 communique à l'arbre 4 de l'excentrique d'excitation une frequence de travail donnée par l'intermédiaire d'un jeu de poulies 9 et 18 reliées par une courroie en caoutchouc 19. Un joint élastique 16 permet d'assurer l'étanchéité du generateur associé au couloir vibré 17. La variation de l'amplitude du mouvement vibratoire sinusoidal en fonctionnement est obtenue comme décrit à la figure 1 et 2 par la commande contrôlée du moteur "pas-à-pas" 10. A la figure 4 on a représenté un type de transporteur à inertie utilisant le generateur de vibrations selon l'invention, et dont la partie circulaire a été tronquee de telle façon que la vitesse de deplacement dans une demipériode du mouvement vibratoire assure par la partie circulaire de la came excentrée permette l'avancement de la matière contenue dans l'auge 26 sans décollage et que dans la 2ème demi-période suivante dans le sens de retour du couloir la partie droite de la came permette, grâce à l'énergie potentielle accumulée des ressorts antagonistes 28 et 29, d'obtenir une vitesse du couloir telle que par inertie la matière conserve sa position dans l'espace. Dans une période du mouvement vibratoire et horizontal du couloir la matière avance -de la longueur d'une amplitude a = 2 e. La variation d'excentricité e en fonctionnement telle que decrite à la figure 1 et 2 permet une variation d'amplitude correspondante du couloir 26. Le couloir 26 roule sur des galets 27 fixés sur un chemin de roulement horizontal. Un bâti 30 réglé et fixé en position de travail au sol comprend 2 bossages servant de paliers supports de rotation de l'arbre de commande 4-de la came excentrée commandé à partir d'un moteur non représenté sur le schéma Sur ce bâti 30, 4 bossages permettent le guidage et l'appui de 4 jeux de ressorts antagonistes 28 et 29 relies à l'auge 26 par l'intermédiaire d'une console 31 boulonnée sur la partie arrière de l'auge vibrée 26. Un joint d'étanchéité 31' relie la partie fixe du bâti 30 à la partie mobile de la console 31. Le mouvement vibratoire obtenu par la rotation de la came 1 est communiqué par contact de rotation au rouleau 11 revêtu de matière élastique et monte tournant librement sur un palier solidaire de la console 31. Les axes de la came et du rouleau de contact sont situés sur une droite horizontale en direction de l'axe de l'auge 26; A la planche 3-5 figures 5 et 6 on a représenté l'application du générateur de vibrations selon l'invention à la réalisation d'un transporteur vibrant à double masse dans lequel le couloir 33 de circulation de la matière, disposé horizontalement, est suspendu, élastiquement à une surface de support (non representée), au moyen de câbles à ressorts 32. A une extrémité, le fond du couloir 33 est solidaire d'une console 34 faisant avec ce couloir l'angle de travail. A l'extrémité de la console 34 est monté un support 31 sur lequel est dispose un rouleau 11 revêtu de matière élastique. Sur le support 31 sont fixées par une extrémité des tiges 41 le long desquelles peut se déplacer une masse mobile 39 entre des ressorts antagonistes égaux 35 et 36 disposés d'un côté, entre le support 31 et la masse mobile 39 et de l'autre coté entre la masse mobile 39 et un ecrou double de retenue 43 vissé sur la tige 41. Les ressorts 35 et 36 sont positionnés sur des coupelles 44 permettant à la masse mobile 39 d'osciller autour d'une position d'équilibre. Cette oscillation est fournie par le générateur de vibrations solidaire de la masse mobile 39 qui comprend un excentrique 1 destiné à coopérer avec le rouleau 11 et dont l'arbre 4 est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un double joint à la cardan 42 par le moteur de commande (non représenté). La rotation du moteur pilote 10 actionnant le couple irréversible à roue et vis sans fin précités permet la variation de l'excentricité de I1 excentrique d'excitation 1. La coopération de celui-ci avec le rouleau 11 provoque la mise en vibration du couloir 33 à l'amplitude choisie fonction de l'excentricité obtenue. Le mouvement vibratoire est entretenu par l'action des ressorts de travail 35 et 36. On peut donc ainsi régler en cours de fonctionnement l'amplitude des vibrations engendrées. De plus, I'irreverslbilité du couple de réglage de l'excentricité permet de conserver en fonctionnement l'amplitude choisie donc le débit de l'appareil vibrant. On comprendra que les descriptions ci-dessus exposées ont été données à simple titre d'exemple, sans caractère limitatif, et que des adjonctions ou des modifications constructives pourraient y être apportées sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS I.- Générateur de vibrations du type à excentriques coopérant par contact de roulement avec un rouleau solidaire de la masse élastique vibrée, caractérisé par le fait que la variation continue de l'amplitude du système vibré, en fonctionnement, est obtenue en faisant varier en marche l'excentricité d'une valeur nulle à celle de l'excentricité maximum. II.- Générateur de vibrations selon revendication I caractérisé par le fait que l'excentrique est conçu de telle façon qu'il peut tourner librement autour d'un moyeu dont l'axe de rotation est situé à une distance e de l'axe de rotation de 2 l'excentrique, e étant l'excentricité maximum. III.- Générateur de vibrations selon les revendications I et II caractérisé par le fait que le moyen de positionnement et de rotation de l'excentrique par rapport au moyeu peut être assuré par le mouvement d'un couple a roue et vis sans fin irréversible dont la vis est entraînée par un moteur pilote fixé sur la partie mobile de l'excentrique et dont la roue est montée concentriquement au moyeu d'entrainement de l'ensemble excentrique moyeu, ce qui permet la variation en fonctionnement de l'excentricité de O à e et e à O. La position 0 étant obtenue quand l'axe de l'arbre moteur passe par l'axe du cercle de l'excentrique après 1/2 tour de rotation relative de l'excentrique par rapport a son moyeu cylindrique. IV.- Générateur de vibrations selon les revendications I et Il caractérisé par le fait que le moyen de positionnement et de rotation de l'excentrique par rapport à son moyeu peut être assuré par la rotation en fonctionnement du générateur, d'une roue dentée solidaire de la partie extérieure de l'excentrique d'excitation. Cette roue dentée reçoit son mouvement. de rotation par l'interme- diaire d'un pignon mis en rotation par un moto réducteur frein solidaire de l'arbre de commande du générateur et monté tournant autour d'un axe parallèle à celui-ci. Cette rotation permet de faire varier, sur 1/2 tour de la roue dentée, l'excentricité d'une valeur maximum e à une valeur nulle et ceci d'une façon continue en fonctionnement. V.- Générateur de vibrations selon les revendications I et II caractérisé par le fait que le moyen de positionnement et de rotation de l'excentrique par rapport à son moyeu peut être assuré par le mouvement d'un couple à roue et vis sans fin irréversible dont la vis est entraînée par un moteur pilote fixé à l'extérieur de l'excentrique et dont la roue attaque le pignon central d'un différentiel extérieur à l'excentrique, transmettant un mouvement de rotation à la partie extérieure de l'excentrique d'excitation par l'intermédiaire d'une roue dentée solidaire de cette partie extérieure. VI.- Générateur de vibrations selon l'une des revendications I, II, III, IV et V caractérisé par le fait que pendant la période de démarrage et d'arrêt l'excentricité est ramenée à 0 alors que la fréquence d'excitation est conservée à sa valeur de fonctionnement. VII.- Générateur de vibrations selon l'une des revendications I, II, III, IV, V et VI caractérisé par le fait que la fréquence des vibrations engendrées est variable en fonctionnement par la commande d'un variateur de vitesse associée au moteur d'entraînement de l'excentrique d'excitation. VIII.- Appareil vibrant à simple masse élastique caractérisé par le fait qu'il utilise un générateur de vibrations selon l'une des revendications I à VII, les axes de l'excentrique et rouleau coopérant avec celui-ci sont situés sur une droite faisant un angle de travail déterminé à l'extrémité d'un couloir relié à la surface de transport par l'intermédiaire de ressorts a lames faisant avec le couloir le même angle determiné. IX.- Appareil vibrant à double masse caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur de vibrations selon l'une quelconque des revendications I à VII, l'excentrique d'excitation étant relié à une masse mobile montée élastiquement entre des ressorts antagonistes égaux et présentant ùn mouvement vibratoire qui est communiqué à l'auge de l'appareil vibrant par la coopération de l'excentrique d'excitation avec le rouleau élastique monté en bout de cette auge. X.- Appareil vibrant selon la revendication IX caractérisé par le fait que le mouvement des moteurs est transmis par l'intermédiaire de liaisons universelles à la cardan aux arbres secondaires de commande et réglage de l'excentrique d'excitation. XI.- Appareil vibrant à inertie du type came caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur de vibrations selon l'une quelconque des revendications I à VII, l'excentrique d'excitation étant remplacé par un excentrique tronqué de telle façon qu'il permette un retour rapide du couloir horizontal pour décoller la matiere transportée de la surface de ce couloir.