Brevet FR2462943A1 — publié le 19810220

L'invention concerne les structures de montage de vibrateurs, et plus particulièrement un dispositif de mon- tage d'un vibrateur destiné à exciter un système vibratoire à deux masses. Des vibrateurs sont utilisés depuis de nombreu- ses années dans l'industrie pour faire vibrer des éléments de travail tels que des tamis, des chargeurs, des transporteurs et des séparateurs, par exemple. Ces vibrateurs comprennent généralement un arbre rotatif auquel une ou plusieurs masses excentrées sont fixées afin d'engendrer un vecteur force tournant dans les paliers supportant l'arbre et le reliant à la structure environnante. Le procédé de montage, de loin le plus commun, de telles structures de vibrateurs rotatifs sur l'objet à faire vibrer est le système dit "à force vive". Dans un tel système, la structure supportant le vibrateur est monté directement sur l'objet à faire vibrer de manière que le vecteur force tournant, qui pourrait être transmis d'un arbre portant des masses excentrées, soit transmis directement des paliers de support à l'élément de travail que l'on souhaite animer d'un mouvement vibratoire. Un problème commun posé par ce procédé typique de montage d'un vibrateur rotatif est que la direction du mouvement vibratoire est limitée par la manière suivant laquelle le vibrateur est relié à l'objet mis en vibration. Pour obtenir un mouvement relativement linéaire, contrairement au mouvement circulaire normalement obtenu par les systèmes vibratoires à "force vive", des vibrateurs, mis en oeuvre au cours des dernières années dlans certaines appli- cations, utilisent des organes élastiques qui sont relati- vement rigides dans la direction dans laquelle on souhaite diriger le mouvement vibratoire, et qui sont flexibles dans la direction transversale, de manière que la force vibratoire transmise transversalement soit faible, voire nulle. Un exemple typique d'une telle structure est donné dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 2 984 339 qui décrit un chargeur vibrant comprenant un jeu de ressorts pneumatiques destinés au montage de la structure du vibrateur tournant sur la structure d'un transporteur. Un perfectionnement encore plus récent a consisté à utiliser des organes en élastomère pour le montage du vibrateur d'excitation sur l'objet à faire vibrer. Par exemple, les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 417 630, n0 3 212 629 et n0 3 396 294 décrivent des structures de vibrateurs tournants qui sont reliées à l'objet à faire vibrer au moyen de blocs d'élastomère. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 703 236 décrit un dispositif de montage déterminant la direction des vibrations dans un système à deux masses. Des tamis à mouvements vibratoires linéaires sont communément commandés par l'un ou l'autre de deux dispo- sitifs principaux. Le premier dispositif comprend un bras de manivelle entraîné par un arbre à excentrique, le bras de manivelle reliant un bâti monté fixement ou élastiquement à un caisson de tamisage et communiquant ainsi un mouvement au bâti ou au caisson. Le second dispositif comprend deux arbres contrarotatifs, portant des masses excentrées de manière à faire osciller le tamis dans une direction parallèle à une ligne passant entre les centres des arbres ou dans une direc- tion transversale à ladite ligne passant entre les centres des arbres, suivant l'orientation relative des contre-poids respectifs placés sur les deux arbres. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 583 553 et n0 3 703 236 décrivent des mécanismes vibrants à deux masses. - L'invention sera décrite dans son application à un transporteur à tamisage à grande capacité, déplaçant de la matière d'un point à un autre en retirant simultanément de l'eau de cette matière. Il est cependant évident que des machines vibrantes conçues selon l'invention peuvent être utilisées pour transporter des matériaux sans en éliminer de l'eau et en séparer certaines fractions granulométriques pendant le transport ou bien pour toute autre application utilisant des machines vibrantes classiques. L'invention concerne donc une machine vibrante destinée à être montée sur un support fixe et comportant un élément de travail disposé dans un plan longitudinal et 3. entraîné suivant un trajet linéaire prédéterminé, parallèle audit plan longitudinal, cette machine vibrante comportant également un élément de bâti qui comporte des parties laté- rales espacées latéralement et chevauchant l'élément de travail, des organes au moyen desquels l'un ou les deux élé- ments cités sont montés élastiquement sur le support, des organes qui délimitent des surfaces planes d'appui sur les côtés de l'élément de travail et sur les parties latérales de l'élément du bâti, les surfaces d'appui étant perpendicu- alires audit trajet linéaire prédéterminé, un bloc d'élasto- mère étant placé entre les surfaces d'appui des parties laté- rales du bâti et les surfaces d'appui de l'élément de travail, respectivement, et un dispositif produisant un mouvement orbital dans le bâti, parallèlement au plan longi- tudinal. L'invention concerne donc un vibrateur robuste qui fait exécuter un mouvement sensiblement linéaire à l'élé- ment de travail. L'invention concerne également un support placé entre l'élément de travail et le bâti, aux quatre coins de ce dernier, ainsi qu'un bâti se présentant sous la forme d'une cage analogue à un caisson, qui entoure l'élément de travail pour produire un mouvement suivant une ligne d'action sensiblement linéaire. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une élévation de la machine vibrante à deux masses à grande capacité selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan de la machine de la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 1; - la figure 4 est une vue partielle en perspec- tive dans la direction des flèches 4 des figures 2 et 3; - la figure 5 est une élévation d'une seconde forme de réalisation d'une machine vibrante à grande capacité. et à deux masses selon l'invention; et 4. - la figure 6 est une vue en bout de la machine de la figure 5. Dans la forme préférée de réalisation de l'inven- tion, la machine vibrante 10 comporte un bâti 12 et un élément de travail se présentant sous la forme d'un tamis 14. Le bâti est monté élastiquement sur une surface fixe et horizontale 16 de support au moyen de blocs 18 d'élastomère (figure 3). Le bâti 12 constitue une cage en forme de caisson présentant une section droite rectangulaire, comme montré sur la figure 3. Le bâti, qui possède un plan central longitu- dinal et vertical LCP, comporte des parties latérales espacées 20 et 22 parallèles au plan LCP. Le bâti comporte également des parties transversales supérieures 24 et des parties transversales inférieures 26. Le mouvement souhaité pour l'élément 14 de travail du transporteur de tamisage décrit est un mouvement linéaire oscillant- de translation, suivant lequel chaque partie du tamis 14 exécute un mouvement alternatif suivant une ligne LA' parallèle à la ligne d'action indiquée en LA. Les parties latérales 20 et 22 sont similaires et seule la partie 20 sera décrite. La partie 20 comporte un élément supérieur 20a, un élément inférieur 20b parallèle à l'élément 20a, et deux éléments extrêmes 20c et 20d. Un réseau rigide d'entretoises S, formant trois rectangles 28a, 28b et 28c, est monté entre ces quatre éléments de bâti. Chaque rectangle comporte deux côtés SP parallèles à la ligne d'action souhaitée LA du tamis, et deux côtés SN perpendicu- laires à la ligne d'action souhaitée LA du tamis. L'élément 14 de travail comprend une partie 30 en forme de gouttière destinée à recevoir une matière M (figure 3), un organe de tamisage tel qu'un tamis 32 consti- tué d'une toile métallique pouvant supporter la matière dont l'eau est éliminée, et des barres latérales 34 destinées à supporter le tamis. Comme montré notamment sur les figures 2 et 4, l'élément 14 de travail comporte trois pattes 36 qui font saillie latéralement de chaque c8té. Chaque patte est coudée de manière à présenter deux surfaces SUP parallèles à 5. la ligne d'action LA et deux surfaces SUN, normales à la ligne d'action LA. Des blocs 38 en élastomère sont montés sous compression entre les surfaces SN des entretoises S du bâti et les surfaces SUN des pattes du tamis. Les surfaces SN et les surfaces SUN sont planes et constituent des surfaces d'appui pour les surfaces parallèles et planes des blocs 38. Les blocs d'élastomère, qui sont connus dans l'art antérieur et qui peuvent être du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 703 236, comprennent chacun des plaques rectangulaires 38a intercalées avec des plaques 38b d'aluminium. L'épaisseur des blocs, considérée dans la direction de la ligne d'action LA, est plus grande lorsque ces blocs sont fixés aux pattes 36 que la dimension présentée par les rectangles 28a, 28b et 28c dans la même direction de sorte qu'ils doivent être comprimés avant d'être fixés aux entretoises SN. Du fait du montage décrit ci-dessus entre le bâti et le tamis, ce montage comprenant six pattes solidaires du tamis, six rectangles solidaires du bâti et des blocs d'élas- tomère placés entre les pattes du tamis et les rectangles du bâti, le tamis est supporté sur toute sa longueur et de chaque côté par le bâti. De plus, le tamis est supporté à chaque angle du bâti (figure 2). Un excitateur 40 est monté sur deux des parties transversales supérieures 24 du bâti. Cet excitateur comporte un arbre transversal 42 monté dans un corps 44 de palier. L'arbre 42, perpendiculaire au plan longitudinal central LCP du vibrateur, porte, à chaque extrémité, une masse excentrée 46 et il est entraîné par un moteur 48 au moyen d'une courroie 50 de transmission. Les masses excentrées tournent donc dans des plans parallèles au plan LCP. Le moteur et les masses excentrées, qui tournent dans les sens indiqués par les flèches 52 et 54 sur la figure 1, appliquent à chaque partie du bâti une force F qui change continuellement de direction sur 3600, comme indiqué sur la figure 1, et qui ne communique au bâti qu'un mouvement parallèle au plan LCP. 6. Le bâti 12, en forme de cage analogue à un caisson, est supporté, à chaque coin, par la surface 16 au moyen des blocs 18 de caoutchouc ou d'élastomère. Chaque bloc (figure 3) est monté sur un pied 56 de support à un angle, et chacune des parties latérales 20 et 22 du bâti présente une face inclinée 57 destinée à être reliée au bloc 18. Ainsi, le poids du bâti 12 et de l'élément 14 de travail, agissant verticalement, est supporté partiellement par des forces de cisaillement SF, engendrées dans le bloc 18 et partiellement par des forces de compression CF engendrées dans les blocs 18. Il est bien connu que des forces de compression s'exerçant dans un bloc d'élastomère oppose une résistance très raide aux forces agissant sur le bloc, perpendiculai- rement aux faces de ce dernier en contact avec les faces d'appui sur lesquelles le bloc est monté. Il est également bien connu que des forces de cisaillement, perpendiculaires aux forces de compression, opposent peu de résistance ou une résistance "douce" aux forces agissant parallèlement aux faces du bloc en contact avec les faces d'appui sur lesquel- les le bloc est monté. Ainsi, les ressorts formés par les blocs 18 d'élastomère constituent des ressorts ni raides ni souples pour la machine, mais seulement des ressorts intermé- diaires. La force F agissant sur le bâti et changeant constamment de direction sur 3600 ne rencontre que la résis- tance intermédiaire des ressorts 18. Le bâti 12 vibre donc suivant un mouvement toujours parallèle au plan -central et longitudinal et vertical LCP de la machine. Le mouvement MF du bâti est un mouvement orbital en translation (c'est-àdire un mouvement orbital dans lequel tous les points du bâti en mouvement ont, à tout instant, la même vitesse et la même direction de mouvement). Etant donné l'orientation des masses excentrées de l'excitateur, ces masses appartenant à des plans parallèles au plan central longitudinal LCP de la machine, toutes les forces engendrées par l'excitateur sont parallèles au plan LCP et tous les mouvements engendrés dans le bâti sont parallèles à ce plan LCP. 7. Il apparaît donc que la forme préférée de réali- sation de la machine vibrante selon l'invention constitue un système à deux masses comportant un bâti et un excitateur monté élastiquement sur un support fixe, ainsi qu'un caisson de tamisage qui n'est monté élastiquement que sur le bâti. Ce dernier comporte des éléments latéraux espacés, alignés parallèlement l'un à l'autre et perpendiculairement à la direction souhaitée LA du mouvement du caisson de tamisage. Ce dernier comporte des pattes rigides qui font saillie laté- ralement entre des éléments parallèles situés sur les côtés du bâti. Des ressorts en caoutchouc constitués de plusieurs plaques de caoutchouc intercalées avec des plaqués d'alumi- nium ou d'acier, sont montés de part et d'autre des pattes et supportent élastiquement le caisson de tamisage par rapport au bâti. Ce dernier comporte des sections tubulaires amo- vibles de manière que les ressorts de caoutchouc puissent être préalablement comprimés pour rester dans un état de compression pendant le fonctionnement. En d'autres termes, les ressorts ne sont jamais détendus jusqu'à une longueur totale dépassant leur longueur à l'état libre. Les ressorts montés sont largement répartis le long du bâti, intérieu- rement aux éléments latéraux espacés, et ils sont orientés de manière que la direction de leur plus grande raideur soit parallèle à la direction souhaitée pour le mouvement LA et que la direction de leur plus faible raideur, égale à une valeur comprise entre 1/8 et 1/12 de la plus grande raideur, soit perpendiculaire à la direction souhaitée pour le mouve- ment du caisson de tamisage. Un seul arbre, sur lequel sont accrochées des masses excentrées, est monté sur le bâti et est relié par des poulies et une courroie à un moteur à fréquence constante, également monté sur le bâti. Ainsi, il est possible de mettre en oeuvre avantageusement dans le système selon l'invention un mécanisme de commande peu coûteux à un seul arbre. Lorsque la forme préférée de réalisation de la machine selon l'invention fonctionne, les excentriques entraînés par le moteur communiquent des forces radiales au cours de leur rotation sur 3600, ce qui provoque un mouvement 246-2943 8. circulaire et/ou elliptique MF de chaque partie du bâti. Les forces du bâti de l'excitateur, qui sont orientées parallè- lement à la ligne souhaitée d'action pour le caisson de tamisage, sont non seulement transmises par les blocs élas- tiques au caisson de tamisage, mais sont- également amplifiées car le système à deux masses fonctionne à proximité de son point de résonance, du fait de sa conception. Des forces de l'excitateur, orientées perpendiculairement à l'angle de mouvement souhaité, sont efficacement découplées du tamis par la faible raideur de transmission de force présentée en cisaillement par les blocs élastiques, de sorte que chaque partie du caisson de tamisage exécute un mouvement MS en ligne sensiblement droite et parallèle à la ligne souhaitée d'action LA. Ce mouvement en ligne droite est uniforme sur toute la longueur du caisson de tamisage et il reste stable, même en charge. La conception en deux masses dont le synchronisme permet de fonctionner à proximité du point de résonance, demande évidemment moins de force d'entrée qu'une machine de conception à une seule masse et de dimensions comparables. L'énergie demandée pour la mise en oeuvre est donc plus faible, ce qui permet d'alléger les organes de transmission de force. Les forces du système développées à la vitesse souhaitée de travail et suivant les courses souhaitées de travail sont réparties le long du caisson de tamisage et du bâti, sur chaque côté parallèle au plan LCP. Cette réparti- tion de force permet d'alléger le caisson de tamisage par rapport à ceux communément utilisés suivant une conception à "force vive'. La direction uniforme du mouvement du caisson de tamisage permet un mouvement d'avance constant et stable de la matière M, avec une accélération uniforme le long du caisson. Dans la forme préférée de réalisation de l'inven- tion décrite ci-dessus, le bâti 12 -est monté élastiquement sur la surface fixe 16 de support au moyen de ressorts 18, et l'élément 14 de travail est suspendu élastiquement au bâti 9. (et espacé de la surface 16 de support) par des ressorts 38 qui transmettent des forces du bâti à l'élément de travail dans une direction (de la ligne LA) plus efficacement que dans la direction transversale de la ligne TLA. Un grand nombre des avantages de la machine décrite ci-dessus peuvent être obtenus dans une autre forme de réalisation de l'invention, cependant moins avantageuse. Dans cette forme de réalisation qui est représentée sur les figures 5 et 6, l'élément 114 de travail est monté élastique- ment sur la surface fixe 116 de support au moyen de ressorts 118, et le bâti 112 est suspendu élastiquement à l'élément de travail (et est espacé de la surface 116 de support) par des ressorts 138. Dans cette forme de réalisation, le bâti est soumis à un mouvement orbital par l'excitateur 140, de la même manière que celle décrite pour la forme de réalisation précédente, et les ressorts 138 transmettent des forces du bâti à l'élément de travail plus efficacement dans la direc- tion de la ligne d'action désirée LA du tamis que dans la direction transversale TLA. Ainsi, de même que dans la forme de réalisation décrite précédemment, -le mouvement orbital du bâti produit un mouvement alternatif sensiblement linéaire de l'élément 114 de travail dans la direction souhaitée LA. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machine décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. 10. REVENDICATIONS 1. - Machine vibrante destinée à être montée sur un support fixe et comportant un élément de travail disposé dans un plan longitudinal et destiné à être entraîné suivant un trajet linéaire prédéterminé, parallèle audit plan longi- tudinal, un élément de bâti qui comporte des parties laté- rales espacées latéralement, chevauchant l'élément de travail, des organes au moyen desquels l'un desdits éléments est monté élastiquement sur le support, la machine étant caractérisée en ce que les côtés de l'élément de travail (14) et des parties latérales (20, 22) de l'élément (12) de bâti présentent des surfaces planes d'appui (SUN, SN), perpendicu- laires audit trajet linéaire prédéterminé (LA), un bloc d'élastomère (18) étant placé entre les surfaces d'appui (SN) des parties latérales (20, 22) du bâti et les surfaces d'appui (SUN) de l'élément de travail (14), respectivement, et un excitateur (40) étant destiné à faire exécuter au bâti (12) un mouvement orbital parallèle audit plan longitudinal (LCP). 2. - Machine selon la revendication 1, caracté- risée en ce que ledit support fixe présente une surface de support (16) et en ce que ledit premier élément est l'élément (12) de bâti, l'élément (14) de travail étant suspendu entre les parties latérales (20, 22) du bâti, au- dessus de ladite surface de support. 3. - Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'excitateur destiné à faire exécu- ter un mouvement orbital au bâti comprend un arbre (42) perpendiculaire audit plan longitudinal et portant au moins une masse excentrique (46), et un moteur (28) destiné à faire tourner cet arbre. 4. - Machine vibrante destinée à être montée dans un plan longitudinal sur une surface fixe (16) de support, caractérisée en ce qu'elle comporte un bâti (12) et des organes au moyen desquels le bâti est monté élastiquement sur la surface de support, le bâti comportant des parties laté- rales opposées (20, 22), espacées latéralement, et des parties transversales opposées supérieure (24) et inférieure 11. (26) qui relient les parties latérales, ces dernières et les parties transversales supérieure et inférieure formant une cage analogue à un caisson, un excitateur (40) étant monté sur le bâti et comportant une masse excentrée -(46) pouvant tourner dans un plan parallèle au plan longitudinal, afin de faire orbiter le bâti parallèlement audit plan longitudinal, un élément de travail (14), logé dans la cage formée par le bâti, étant destiné à exécuter un mouvement sensiblement oscillant suivant un trajet sensiblement linéaire et prédé- terminé, cet élément de travail présentant des surfaces opposées d'appui, perpendiculaires au trajet linéaire et alignées avec des surfaces d'appui présentées par au moins deux parties opposées du bâti, les surfaces d'appui du bâti étant parallèles, à une certaine distance, aux surfaces d'appui de'l'élément de travail, des blocs (18) d'élastomère étant montés entre les surfaces d'appui respectives de l'élé- ment de travail et du bâti. 5. - Machine selon la revendication 4, caracté- risée en ce que l'élément de travail (14) présente au moins deux surfaces d'appui sur chaque côté, les surfaces d'appui du bâti étant situées sur les parties latérales (20, 22) de ce dernier, au moins deux surfaces d'appui étant situées sur chaque partie latérale du bâti, de manière qu'au moins quatre blocs (18) d'élastomère soient montés entre l'élément de travail et le bâti.