Brevet FR2450325A1 — publié le 19800926

L'invention a pour objet des vibrateurs à béton du type constitué d'une aiguille vibrante destinée à être enfoncée dans la masse de béton fluide à vibrer et reliée par un tuyau souple à une source de fluide sous pression tel que de l'air comprimé. On connait de nombreux vibrateurs de ce type dont la conception est relativement complexe. La présente invention a pour but de réaliser un vibrateur d'une conception plus simple que ceux existants et d'un fonctionnement particulièrement sûr. Le vibrateur objet de la présente invention est du type comprenant essentiellement un carter pourvu à une extrémité, d'une part, d'un embout destiné à être relié à une source de fluide sous pression et, d'autre part,d'unéchappement, un rotor percé d'un conduit axial en communication avec I'embout, ledit rotor présentant un diamètre inférieur au diamètre interne du carter pour pouvoir rouler à l'intérieur de celui-ci et coopérant, par une extrémité, avec un premier flasque et, par l'autre, avec un second flasque du carter, et est caractérisé en ce que le rotor est prolongé du côté de son extrémité opposée à celle adjacente à l'embout par un arbre percé d'un conduit axial et traversant un trou central du premier flasque, celui-ci comportant au voisinage de sa périphérie une série d'ouvertures régulièrement espacées et dont les extrémités s'ouvrant sur l'extrémité correspondante du rotor sont orientées toutes dans le même sens par rapport à un rayon passant par son axe et l'ouverture considérée, pour former chacune avec le plan de ladite extrémité du rotor, un angle aigu, l'extrémité libre de l'arbre comportant un organe de distribution destiné à masquer les ouvertures du côté du premier flasque opposé à celui coopérant avec le rotor et à découvrir successivement lesdites ouvertures une par une, ledit rotor étant, au voisinage de sa périphérie, percé d'une série de conduits régulièrement espacés et s'ouvrant à ses deux extremités, le second flasque comportant une série d'ouvertures régulièrement espacees reliées à l'échappement. Grâce à cette disposition, on réalise un vibrateur pouvant tourner à une très grande vitesse et qui, de par sa conception même, est très résistant, l'air comprimé canalisé à travers le conduit axial du rotor traversant le conduit axial de l'arbre pour s'engager à travers l'ouverture découverte par le dispositif de distribution et frappant le conduit correspondant du rotor,par réaction entraine celui-ci en rotation et l'air s'échappant à travers l'ouverture correspondante du second flasque. Suivant une caractéristique particulière, le premier flasque et le second flasque présentent un nombre d'ouvertures supérieur au nombre de conduits du rotor. Suivant encore une autre caractéristique particulière, le premier et le second flasque présentent une ouverture de plus que le nombre de conduits du rotor. Suivant un mode de réalisation particulier, les ouvertures sont au nombre de sept, tandis que les conduits sont au nombre de six. Suivant une caractéristique constructive, l'organe de distribution est constitué par une plaquette solidaire de l'arbre et portant contre la face libre du premier flasque, ladite plaquette présentant un trou destiné à coopérer successivement avec les ouvertures. De préférence,les extrémités des ouvertures du second flasque s'ouvrant sur le rotor sont -inclinées chacune dans he même sens par rapport à un: rayon passant par l'axe et l'ouverture considérée, pour former chacune avec le plan de ladite extrémité du rotor un angle aigu orienté dans un sens opposé par rapport à l'angle aigu formé par l'orientation des ouvertures du premier flasque par rapport à l'extrémité correspondante du rotor. Grâce à cette caractéristique, le passage de l'air comprimé depuis les conduits du rotor à travers les ouvertures du second flasque5 engendre une réaction tendant à faire tourner ledit rotor. Suivant un premier mode de réalisation, les conduits du rotor sont parallèles à son axe. Suivant encore un autre mode de réalisation, les conduits du rotor sont formés par des creusages hélicoidaux parallèles entre eux. Cette caractéristique permet d'augmenter le nombre de tours du rotor. Suivant une caractéristique constructive, le second flasque est percé d'un trou central et le rotor est prolongé par un arbre traversant ledit conduit,les deux arbres roulant sur la surface des trous centraux du premier et du second flasques, et un espace libre étant ménagé entre le bord latéral du rotor et la surface interne du carter; ainsi la surface latérale du rotor étant éloignée de la surface interne du carter, si ce dernier est endommagé le vibrateur peut néanmoins fonctionner. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples seulement et représentés aux dessins annexés. Sur ces dessins Fig. I est une vue en coupe longitudinale d'un vibrateur selon I'invention, Fig. 2 est une vue en perspective éclatée certaines parties étant représentées en coupe, d'une partie du vibrateur:selon l'invention, Fig. 3 montre en perspective un détail d'un second mode de réalisation du rotor, Fig. 4 à Fig. II sont des vues schématiques en coupe suivant sensiblement une ligne IV-IV de la Figure I, exposant les différentes phases du fonctionnement du vibrateur. Le vibrateur représenté aux figures comprend un carter I dans lequel sont calés deux flasques 2 et 3. Dans le carter I est logé un rotor 5 solidaire à son extrémité antérieure d'un arbre 6 d'un diamètre inférieur au diamètre d'une piste de roulement 7 du flasque 2, ledit arbre 6 étant prolongé par une partie hexagonale 8 reliée audit arbre 6 par un épaulement 9 contre lequel vient prendre appui une plaquette de distribution IO percée d'un trou hexagonal II correspondant à la section de la partie 8 et maintenue par une bague élastique I2 engagée à force dans une gorge 13 de la partie 8. La plaquette IO est percée d'un trou I5 susceptible de coincider avec des ouvertures I6 du flasque 2. Les ouvertures I6 du flasque 2 s'étendent depuis une extrémité de celui-ci pour déboucher sur l'autre extrémité le plus près possible d'une position tangentielle par rapport à cette autre extrémité adjacente à l'extrémité correspondante du rotor. Les ouvertures I6 dans leur partie s'ouvrant sur le rotor sont toutes orientées de la même façon par rapport au rayon passant par l'axe du flasque et chaque ouverture. Le rotor 5 est percé d'une série de conduits longitudinaux I8 débouchant à ses deux extrémités, les conduits étant régulièrement décalés angulairement et au nombre de six, tandis que les ouvertures I6 sont au nombre de sept. Le flasque 3 comporte une piste de roulement I9 sur laquelle vient rouler un arbre 20 solidaire de l'extrémité corres pondante du rotor 5, ce dernier, par sa face correspondante, coopérant avec l'extrémité correspondante du flasque 3 qui comporte sept ouvertures 22 régulièrement décalées angulairement et qui débouchent dans un espace libre 23 ménagé dans le carter I. Les sept ouvertures 22 sur leur partie débouchant sur l'extrémité correspondante du rotor 5, sont toutes orientées dans le même sens par rapport au rayon passant par l'axe du flasque 3 et chaque ouverture, cette orientation étant telle que l'axe de chaque ouverture 22 forme avec le plan de l'extrémité correspondante du rotor, un angle aigu. Les angles aigus ainsi formés sont de sens opposé par rapport aux angles aigus formés par les axes des ouvertures I6 par rapport au plan de l'autre extrémité du rotor 5. Comme on le voit a la figure I, dans le carter I est calé un flasque de distribution 25 présentant un embout 26 sur lequel est monté un tuyau souple 27 d'arrive d'air comprimé, ledit embout étant percé d'un conduit axial 29 s'ouvrant dans un logement dans lequel est calée une bague de distribution 28. L'extrémité libre de l'arbre 20 porte d'une maniere étanche contre la bague 28 et est percée d'un conduit 30 de manière à toujours être en communication avec le conduit 29. Le conduit 30 traverse le rotor 5 et l'arbre 6 de manière à s'ouvrir dans une chambre 32. Le flasque de distribution 25 comporte au voisinage de son bord des trous d'échappement 33 qui débouchent dans un conduit d'échappement 34 circonscrivant le tuyau 27 d'arrivée d'air comprimé. A la figure 3, on a représenté une variante du. rotor qui porte ici la référence 5a. Ce rotor est prolongé à une extrémité par un arbre 6a et à son autre extrémité par un arbre 20a, l'arbre 6a étant agencé comme l'arbre 6 pour recevoir une plaquette de distribution IO. Dans cette variante du rotor, les conduits I8 sont remplacés par des gorges hélicoidales I8a taillées dans une pièce 4.0 engagée à force dans un alésage 4I du rotor 5a, ladite pièce 40 étant prolongée par les axes 6a et 20a. Une telle disposition qui n'est pas obligatoire augmente les performances du vibrateur. Les figures 4 à II montrent le fonctionnement du vibrateur selon l'invention, ces vues étant supposées en coupe suivant une ligne IV-IV de la figure I. Pour faciliter la compréhension, on a supposé sue le rotor est du type de la figure 3 et on a référencé chaque ouverture I6 en I6a, I6b, I6c, I6d et I6e, tandis que les différentes gorges I8a portent les références I8b, I8c, I8d et I8e. Les flèches indiquées sur les différentes ouvertures I6 montrent la direction du flux d'air comprimé traversant les différentes ouvertures et le sens dans lequel ledit flux est chassé à la sortie desdites ouvertures I6 pour pénétrer dans les conduits 18. A la figure 4, on a supposé que le trou I5 de la plaquette IO est aligné avec l'ouverture I6, tandis que celle-ci est alignée avec le conduit I8. L'air comprimé envoyé à travers le tuyau 27 pénètre dans l'embout 26, traverse le conduit axial 29, le conduit 30 et arrive dans la chambre 32 pour traverser le trou I5, l'ouverture I6, le conduit I8, l'ouverture 22 correspondante débouche dans l'espace libre 23 et s'évacue à travers les trous d'échappement 33. Lorsque l'air comprimé s'échappe de l'ouverture I6, il frappe en biais le conduit I8 de sorte que, par réaction, le rotor 5 tend à tourner dans le sens de la flèche f. Durant cette rotation la plaquette de distribution IO se déplace angulairement, de sorte que l'ouverture I6 se trouve masquée, tandis que le trou I5 vien coïncider avec l'ouverture I6a qui s'aligne avec le conduit I8a (Fig.5).Comme de l'air comprimé vient-alors frapper en biais le conduit I8a, le rotor 5 tend à tourner toujours dans le sens de la flèche f, de sorte que la plaquette IO masque l'ouverture I6a, tandis que le trou I5 stouvre sur l'ouverture I6b qui alimente le conduit I8b (fiv.6), de sorte que le rotor continue à tourner. Le même processus se poursuit pour les différentes ouvertures I6c, I6d, I6e et I6f qui sont alimentées tour à tour dès que le trou I5 vient coïncider avec elles. L'air comprimé qui, en traversant une ouverture I6 sé lectionnée par le trou I5 a engendré une rotation du rotor 5, en étant envoyé dans le conduit I8 correspondant s'engouffre dans l'ouverture correspondante 22 et, par réaction, compte tenu de l'inclinaison de l'ouverture 22 tend encore à imprimer un mouvement de rotation audit rotor. Cette disposition est très avantageuse et simplifie la fabrication puisque les flasques 2 et 3 peuvent être des pièces identiques. On remarquera que lorsque le rotor 5 viendra occuper, à nouveau, la position correspondant à la figure 4, soit la position représentée à la figure II, qu'un décalage se sera produit. En effet, dans cette position, ce n'est plus le conduit I8 qui coincidera avec l'ouverture I6, mais le conduit I8a. Ce décalage correspond au rapport 6/7è prévu dans ce mode de réalisation. On conçoit qu'un tel vibrateur est d'une conception très simple et d'un fonctionnement sûr. I1 permet d'atteindre des grandes vitesses de l'ordre de I6.000 à 20.000 t/min., ce qui le rend très efficace. Dans les modes de réalisation qui ont été décrits et représentés, les arbres 6 et 20 roulent respectivement sur les pistes 7 et I9, grâce à cette construction, on peut ménager un espace libre entre le rotor 5 et le carter I, ce qui est très important. En effet, les vibrateurs sur les chantiers reçoivent souvent des chocs qui endommagent le carter. Comme un espace libre s'étend entre le rotor 5 et le carter I, le vibrateur peut néanmoins fonctionner même si ledit carter est bosselé. On pourrait parfaitement pour une réalisation soumise à des conditions de travail beaucoup moins rigoureuses, prévoir un rotor roulant directement sur la surface interne du carter. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés, on pourra y apporter de nombreuses modifications de détails sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS IO - Vibrateur à béton du type comprenant essentiellement un carter pourvu, à une extrémité, d'une part, d'un embout destiné à être relié à une source de fluide sous pression et, d'autre part,d'unéchappement, un rotor percé d'un conduit axial en communication avec l'embout, ledit rotor présentant un diamètre inférieur au diamètre interne du carter, pour pouvoir rouler à l'intérieur de celui-ci et coopérant, par une extrémité, avec un premier flasque, et par l'autre > ' avec un second flasque du carter, caractérisé en ce que le rotor est prolongé du côté de son extrémité opposée à celle adjacente à l'embout par un arbre percé d'un conduit axial et traversant un trou central du premier flasque, celui-ci comportant au voisinage de sa périphérie une série d'ouvertures régulièrement espacées et dont les extrémités s'ouvrant sur l'extrémité correspondante du rotor sont orientées tou tes dans le même sens par rapport à un rayon passant par son axe et l'ouverture considerée, pour former, chacune, avec le plan de ladite extrémité du rotor un angle aigu, l'extrémité libre de l'arbre comportant un organe de distribution destiné à masquer les ouvertures du côté du premier flasque opposé à celui coopérant avec le rotor et à découvrir successivement lesdites ouvertures une par une, ledit rotor étant, au voisinage de sa périphérie, percé d'une série de conduits régulièrement espacés et s'ouvrant à ses deux extrémites, le second flasque comportant une série d'ouvertures régulièrement espacées et reliées à ltechappe- ment. 20 - Vibrateur à beton selon la revendication I, caractérisé en ce que le premier flasque et le second flasque présentant un nombre d'ouvertures supérieur au nombre de conduits du rotor. 30 - Vibrateur à béton selon les revendications I et 2, caractérisé en ce que le premier et le second flasques présentent une ouverture de plus que le nombre de conduits du rotor. 40 - Vibrateur à béton selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les ouvertures sont au nombre de sept tandis que les conduits sont au nombre de six. 50 - Vibrateur à béton selon la revendication I, caractérisé en ce que l'organe de distribution est constitué par une plaquette solidaire de l'arbre et portant contre la face libre du premier flasque, ladite plaquette présentant un trou destiné à coopérer successivement avec les ouvertures. 60 - Vibrateur à béton selon la revendication I, caractérisé en ce que les extrémités des ouvertures du second flasque s'ouvrant sur le rotor sont inclinées, chacune, dans le même sens par rapport à un rayon passant par l'axe et l'ouverture considérée, pour former, chacune, avec le plan de ladite extrémité du rotor un angle aigu orienté dans un sens opposé par rapport à l'o- rientation des ouvertures du premier flasque par rapport à l'extrémité correspondante du rotor. 70 - Vibrateur à béton selon la revendication I, caractérisé en ce que les conduits du rotor sont parallèles à son axe. 80 - Vibrateur à béton selon la revendication I, caractérisé en ce que les conduits du rotor sont formés par des creusages hélicoldaux parallèles entre eux. 90 - Vibrateur à béton selon la revendication I, caractérisé en ce que le second flasque est percé d'un trou central et le rotor est prolongé par un arbre traversant ledit conduit, les deux arbres roulant sur la surface des trous centraux du premier et du second flasques, et un espace libre étant ménagé entre le bord latéral du rotor et la surface interne du carter.