Brevet FR2548559A1 — publié le 19850111

La présente invention concerne les dispositifs servant à tansmettre des oscillations mécaniques et a notamment pour objet un dispositif de vibrage. L'invention peut être utilisée notamment dans la métallurgie, l'industrie chimique, la microbiologie, l'industrie des matériaux de construction, ainsi que dans d'autres domaines de l'économie. A l'heure actuelle, on poursuit les recherches visant à déterminer l'influence qu'exercent les vibrations sur 10 divers processus technologiques En recourant à un traitement par vibrations, on peut, en particulier, augmenter considérablement l'homogénéité de la structure de métaux fondus et rendre plus intenses les processus ayant lieu lors de la production d'engrais azotés Il convient de 15 noter que le fonctionnement en régime de résonance est le plus avantageux, car il réduit sensiblement la consommation d'énergie. On connaît un dispositif de vibrage (cf certificat d'auteur URSS N 876427, C I B I B 28 B 1/08) comprenant une 20 série de groupes vibrants liés au moyen de tuyauteries à un distributeur d'air à tiroir raccordé à une canalisation d'air comprimé Ledit distributeur est actionné par un moteur électrique Chaque groupe vibrant se présente comme un système vibratoire à deux masses Ces deux masses sont 25 reliées l'une à l'autre au moyen d'éléments élastiques possédant une rigidité déterminée. La construction du dispositif de vibrage décrit ci-dessus ne lui permet pas de fonctionner en régime de résonance ou à des régimes voisins de celui-ci dans une large gamme de fréquences, car il est impossible d'effectuer le réglage de la rigidité des autres éléments du système vibratoire à deux masses. On connaît aussi un dispositif de vibrage (cf certificat d'auteur U R S S N 1085828, C I B I B 28 81/08), comprenant un boiter dans lequel est montée par l'intermédiaire d'éléments élastiques une pièce intercalaire qui peut effectuer des mouvements de va-et-vient, et un système de distribution d'air se trouvant dans cette dernière et relié à une source d'air comprimé et à l'atmosphère. Le dispositif de vibrage décrit se présente lui aussi comme un système vibratoire à deux masses, le dit boîtier constituant la première masse, tandiscque la pièce intercalaire constitue avec le système de distribution d'air la 10 seconde masse. L'organisation du dispositif en question est telle qu'elle ne lui permet de fonctionner en régime de résonance qu'à une seule fréquence déterminée, car la rigidité des éléments élastiques qui relient le boîtier et la pièce 15 intercalaire n'est pas réglable Il en résulte une augmentation considérable de la consommation d'énergie, due au fonctionnement du dispositif de vibrage à d'autres fréquences. On s'est donc proposé de mettre au point un disposi20 tif de vibrage donnant la possibilité de régler la rigidité du système vibratoire à deux masses et permettant ainsi son fonctionnement en régime de résonance dans une large gamme de fréquences. Ce problème est résolu à l'aide d'un dispositif de vibrage comportant un boîtier et dans lequel, par l'intermédiaire d'éléments élastiquesest monter une pièce intercalaire capable effectuer des mouvements de va-etvient, et un système de distribution d'air disposé dans ladite pièce intercalaire et relié à une source d'air comprimé et 30 à l'atmosphère, caractérisé, selon invention, en ce qu'il comprend un couvercle relié d'une façon'rigide à la paroi en bout de boîtier et formant avec cette dernière une chambre o est disposé un piston, lié rigidement à la pièce intercalaire par l'intermédiaire d'une tige, et un élément d'arrêt élastique fixé suivant le pourtour de ladite chambre et s'appliquant par ses surfaces périphériques aux surfaces en bout du piston, ledit couvercle et ledit piston comportant chacun au moins un canal capillaire pour le réglage de l'amplitude des oscillations imprimées par l'air comprimé, et un autre élément d'arrêt élastique, s'appliquant par ses surfaces périphériques sur les surfaces intérieure et extérieure et la paroi en bout du boîtier, étant fixé sur ladite tige. Le dispositif de vibrage revendique est de construction simple et d'utilisation fiable, Il est facile de l'accorder pour un régime de résonance dans une large gamme defréquences déterminée par le procédé technologique concerné nécissitant un traitement par vibrations La consommation d'énergie diminue d'environ 5 fois par comparaison avec les dispositifs connus précités, L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un 20 mode de réalisation du dispositif de vibrage conforme à l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif avec références au dessin unique non limitatif annexé dans lequel est représentée en coupe longitudinale le dispositif de vibrage conforme à l'invention. Le dispositif de vibrage comprend un boîtier 1 dans lequel, par l'intermédiaire d'éléments élastiques 2 constitués par exemple par des ressorts, est montée une pièce intercalaire 3 qui peut effectuer des mouvements de va-et-vient Le boîtier 1 est réalisé sous forme d'une -30 pièce composite dont les parties composantes sont réunies par des boulons 4 Le dispositif comporte aussi un système de distribution d'air 5 disposé dans la pièce intercalaire 3 qui communique par un canal 6 avec une source d'air comprimé (non représentée sur les figures) se trouvant sous une pression P 1, et par un autre canal 7, avec l'atmosphère. Le dispositif de vibrage est muni d'un couvercle 8 lié d'une façon rigide à la paroi en bout 9 du boîtier 1 et formant avec cette dernière une chambre 10 dans laquelle se trouve un piston 11 lié rigidement à la pièce intercalaire 3 au moyen d'une tige 12 Un élément d'arrêt élastique 13, s'appliquant par ses surfaces périphériques 14, 15 sur les faces 16 et 17 du piston 11, est fixé dans la chambre 10 suivant le pourtour de cette dernière Dans le couvercle 8 est réalisé au moins un canal capillaire (dans la-variante décrite, le canal 18) Le piston 11 est pourvu d'un canal I analogue 19 Les deux canaux 18 et 19 sont prévus pour le réglage de l'amplitude des oscillations imprimées par 15 l'air comprimé amené à partir de la source d'alimentation sous une pression P 2 (le sens d'arrivée de l'air comprimé est indiqué sur la figure par une flèche). Un autre élément d'arrêt élastique ( 20), s'appliquant par ses surfaces périphériques 21,22 sur les surfaces inte20 rieure et extérieure 23, 24 de la paroi en bout 9 du bottier 1 est fixé à la tige 12. Le système de distribution d'air 5 est constitué par deux paires de valves électromagnétiques à ressort 25, 26, 27, 28 communiquant par le canal 6 avec la source d'alimentation en air comprimé, et par le canal 7, avec l'atmosphère, respectivement. Les valves électromagnétiques 25, 26, 27, 28 sont branchées sur le système de commande (non représenté sur la figure). D'autres modes de réalisation du système de distribution d'air 5 sont possibles:par exemple, on peut utiliser des valves pneumatiques au lieu des valves électromagnétiques , 26 27, 28. La première chambre de travail 33 est formée par la surface intérieure 29 de la paroi en bout 30 du boîtier 1, la surface en bout 31 de la pièce intercalaire 3 du bottier 1, la surface en bout 31 de la pièce intercalaire 3, et des éléments d'arrêt élastiques 32 La seconde chambre de travail 34 est formée par la surface intérieure 24 de la paroi en bout 9 du boîtier 1, l'autre surface en bocut 35 de la pièce intercalaire 3 et des éléments d'arrêt élastiques 36,20. Sur le couvercle 8, est monté un élément 37 servant 10 à fixer l'organe de travail (non représenté sur la figure) destiné à être plongé dans le milieu à traiter, par exemple dans un métal fondu. Le dispositif de vibrage faisant l'objet de l'invention est installé sur une assise par l'intermédiaire de 15 ressorts 38. La pièce intercalaire 3 forme avec le système de distribution d'air 5, la tige 12 et le piston 11 l'une des masses du système vibratoire à deux masses, tandis que le boîtier 1 forme avec le couvercle 8, les boulons 20 4 et l'élement 37 la seconde masse dudit système. Le dispositif fonctionne comme suit. L'air comprimé sous pression Pl est amené par l'intermédiaire du canal 6 aux valves électromagnétiques 25,26 En même temps, le système de commande des valves électromagnétiques 25, 26, 27, 28 est mis en action L'air comprimé sous pression P 2 arrive à travers les canaux capillaires 18, 19 dans la chambre 10. Durant une demi-période d'oscillation, les valves électromagnétiques 25, 28 sont fermées, tandis que les 30 valves 26, 27 sont ouvertes L'air comprimé provenant du canal 6 arrive ainsi dans la seconde chambre de travail 34, en provoquant uen augmentation de la pression dans cette dernière En même temps, l'air provenant de la première chambre de travail 33 s'échappe à l'atmosphère Sous l'action de la différence des pressions dans les chambres de travail 34,33, la pièce intercalaire 3 se déplace avec le système de distribution d'air 5, la tige 12 et le piston 11 vers le haut, tandis que le boîtier 1 se déplace avec le couvercle 8 et l'élément 37 vers le bas. A la suite de ce déplacement, les ressorts 38, les éléments élastiques 2 et les éléments d'arrêt élastiques 13, 20, 32, 36 se déforment Le volume de la chambre entre la surface extérieure 23 de la paroi en bout 9 du boîtier 1, la surface 17 du piston 11 et celle de l'élement d'arrêt élastique 20 diminue L'air comprimé s'y trouvant sous pression P 2 subit une compression supplémentaire et oppose une résistance élastique Du fait que le canal 19 pratiqué 15 dans le piston 11 est capillaire et possède une haute résistance hydraulique, et que le piston 11 se déplace vers le haut à une grande vitesse, on peut négliger l'écoulement de l'air comprimé dans le sens inverse La résistance élastique qu'oppose l'air comprimé est 20 caractérisée par un coefficient de rigidité dont la valeur est fonction, en général, de celle de la pression P 2, de la distance entre la surface extérieure 23 de la paroi en bout 9 du boîtier 1 et la surface 17 du piston 11 et de l'aire de ladite surface 17 du piston 11. Pendant la demi-période d'oscillation suivante, les valves 26, 27 sont fermées tandis que les valves 25,28 sont ouvertes L'air comprimé sous une pression P 1, provenant du canal 6, arrive dans la première chambre de travail 33, en provoquant une augmentation de la pression dans cette dernière L'air provenant de la seconde chambre de travail 34 passe par le canal 7 et s'échappe à l'atmosphère La différence des pressions dans les chambres de travail 33, 34 fait déplacer vers le bas la pièce intercalaire 3 avec le système de distribution d'air 5, la tige 12 et le piston 11, et vers le haut, le boîtier 1 avec le couvercle 8 et l'élément 37 Du fait que le canal 18 pratiqué dans le couvercle 8 est capillaire et possède une haute résistance hydraulique, et que le piston 11 se déplace vers le bas à une grande vitesse, on peut négliger l'écoulement de l'air comprimé dans le sens inverse Ainsi, le volume de la chambre 10 diminue et l'air comprimé s'y trouvant subit une compression supplémentaire en opposant une résistance élastique caractérisée par le coefficient 10 de rigidité mentionné cidessus. La rigidité des éléments élastiques 2 et la résistance élastique qu'oppose l'air comprimé constituentt la rigidité totale du système vibratoire à deux masses considéré. Les variations de la pression P 2 font varier la rigidité totale du système vibratoire à deux masses, en accordant ainsi le dispositif de vibrage pour le fonctionnement en régime de résonance ou bien à un régime voisin de celui-ci dans la gammes de fréquences voulue. Il est à noter que la consommation d'air comprimé 20 se trouvant sous la pression P 2 est extremement faible et incommensurable avec celle de l'air comprimé se trouvant sous la pression P 1 L'amplitude voulue des oscillations est obtenue avec des consommations très réduites d'air comprimé se trouvant sous une pression Pl, 25 ce qui réduit sensiblement la consommation d'énergie nécessaire au fonctionnement du dispositif de vibrage faisant l'objet de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N REVENDICATION Dispositif de vibrage comprenant un boîtier ( 1) dans lequel, par l'intermmédiaire d'éléments élastiques ( 2), est montée une pièce intercalaire ( 3) mobile en va-et-vient et un système de distribution d'air ( 5) disposé dans ladite pièce intercalaire ( 3) et raccordé à une source d'alimentation en air comprimé et à l'atmosphère, c a r a c t é r i S é en ce qu'il est muni d'un couvercle ( 8) lié rigidement à la paroi en bout -9) du boîtier ( 1) et formant avec cette dernière une chambre 10 ( 10) dans laquelle est disposé un piston ( 11) lié rigidement à la pièce intercalaire ( 3) au moyen d'une tige 12 et d'un élément d'arrêt élastique ( 13) fixé suivant la pourtour de la chambre ( 10) et s'appliquant par ses surfaces périphériques ( 14,15) aux surfaces en bout 15 ( 16,17) du piston ( 11), le couvercle ( 8) et le piston ( 11) étant munis chacun d'au moins un canal capillaire ( 18,19) pour le réglage de l'amplitude des oscillations imprimées par l'air comprimé, et un autre élément d'arrêt élastique ( 20) s'appliquant par ses surface périphériques 20 ( 21,22) sur les surfaces extérieure ( 23) et intérieure ( 24) de la paroi en bout ( 9) du boîtier ( 1) étant fixé à la tige ( 12).