Brevet FR2701873A1 — publié le 19940902

VIBRATEURS PNEUMATIOUES A AU MOINS TROIS ELEMENTS CYLINDRIQUES MOBILES EN ROTATION LES UNS PAR RAPPORT AUX AUTRES. La présente invention concerne un perfectionnement aux vibrateurs pneumatiques du type faisant intervenir au moins trois éléments cylindriques mobiles en rotation les uns par rapport aux autres, à savoir un cylindre central logé dans un manchon cylindrique intermédiaire mobile en rotation dans une chemise cylindrique extérieure. Dans un vibrateur de ce genre, dont les exemples d'exécution se trouvent décrits dans le brevet FR 1 279 241, deux éléments cylindriques consécutifs sont entraînés en rotation, l'un relativement à l'autre grâce à une palette radiale mobile dans une fente formée dans l'un des éléments et qui vient porter, sur l'autre élément de manière à délimiter entre ces deux éléments, deux chambres dont l'une communique avec un orifice d'admission d'air sous pression, tandis que l'autre communique avec un orifice d'échappement. Selon un mode de réalisation de ce type de vibrateurs, le cylindre central est fixe. Dans ce cas, la chemise extérieure roule sur le manchon intermédiaire qui roule luimême sur le cylindre central. La palette peut être alors montée dans une fente prévue dans le cylindre intérieur. A l'inverse, la chemise extérieure pourrait être fixe. Dans ce cas, le cylindre central (valseur) est conçu de manière à rouler dans le manchon intermédiaire qui roule lui-même dans la chemise extérieure. La palette peut être alors montée dans une fente de la chemise extérieure ou même une fente prévue dans le valseur. L'avantage de ces différentes solutions consiste en ce qu'elles permettent d'obtenir une excentricité aussi grande qu'on le désire tout en donnant aux chambres de travail de 1 ' air comprimé, une capacité très petite. On obtient donc une réduction notable de la consommation d'air comprimé. Il s'avère cependant que cette solution présente un inconvénient relativement important relatif à l'usure intense dont sont le siège, les éléments cylindriques. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. A cet effet, elle part de la constatation que cette usure est principalement due à des phénomènes de glissement des éléments cylindriques les uns par rapport aux autres, au cours de leur roulement et donc qu'en réduisant ces phénomènes de glissement, il était possible de diminuer l'usure. Pour parvenir à ces résultats, elle propose d'utiliser des éléments cylindriques présentant la relation dimensionnelle suivante : le produit du rayon extérieur Re du manchon intermédiaire par son rayon intérieur Ri doit être sensiblement égal au produit du rayon extérieur du cylindre central par le rayon intérieur de la chemise cylindrique extérieure. On constate que cette relation est critique, son non respect entraînant une usure des éléments cylindriques dont l'importance et la rapidité dépendent de l'importance de l'écart entre les deux termes de cette égalité. Par ailleurs, le rapport entre la vitesse de rotation v de la pièce en mouvement sur elle-même, par exemple du valseur et sa vitesse de déplacement circulaire V (fréquence de vibration) s'exprime de la manière suivante V r v = R-r expression dans laquelle - r est le rayon de la pièce en mouvement (valseur), - R est le rayon de la surface cylindrique dans laquelle roule le valseur. Une autre condition à respecter pour que l'on ait un minimum de frottements est de maintenir constant le rapport de vitesses précédemment énoncé, ce qui conduit aux relations dimensionnelles suivantes r R-r R-r expressions dans lesquelles k est égal au rapport constant V v En respectant cette règle, il est possible de créer des systèmes dont le nombre d'ensembles (nombre de rapports) peut être supérieur à 2. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une coupe axiale d'un vibrateur du type précité à valseur La figure 2 est une coupe transversale du valseur représenté figure 1 La figure 3 est une représentation schématique à plus grande échelle de la coupe de la figure 2 permettant de mettre en évidence les diffé rents rayons des éléments cylindriques du vibrateur ainsi que leur excentricité. Tel que représenté sur ces figures, le vibrateur se compose tout d'abord d'une chemine cylindrique extérieure fixe 1 qui est fermée à une extrémité par un bout arrondi 2 et qui se termine à son autre extrémité par un manchon de raccordement 3 sur lequel peut venir se monter un tube souple d'échappement d'air comprimé. Au voisinage du manchon de raccordement 3, la chemise est partiellement refermée par une cloison circulaire transversale 4 traversée par - un orifice central 5 qui débouche vers l'extérieur du côté du manchon de raccordement sur un embout de raccordement 6, sur lequel peut venir s'emmancher un conduit d'admission d'air comprimé, - une pluralité d'orifices d'échappement 7 uniformément répartis dans une zone annulaire coaxiale de la cloison 4. A l'intérieur de la chemise 1, la cloison circulaire 4 délimite avec l'embout une chambre cylindrique 8 renfermant - un manchon cylindrique intermédiaire 9 refermé d'un côté par une cloison radiale 10 adjacente à la cloison 4 et qui est elle-meme munie d'un perçage central 11 apte à communiquer avec le perçage central 5 et une pluralité de perçages 12 uniformément répartis dans une zone annulaire coaxiale et qui sont destinés à communi quer avec les perçages 7, - un cylindre central 13 ou "valseur" comprenant, d'une part, un canal axial 14 communiquant avec le perçage central 11 ainsi qu'avec une gorge radiale 16 s'étendant axialement sur toute la longueur du valseur et dans laquelle vient s'engager une palette 17 mobile radialement et, d'autre part, un canal axial excentré 18, apte à communiquer avec les perçages 12 et qui débouche dans le volume délimité par le manchon inter médiaire 9 grâce à un orifice radial d'échappement 19. Le fonctionnement de ce vibrateur est alors le suivant L'air comprimé délivré par le circuit d'admission est injecté dans le canal central 14 du valseur 13 par l'intermédiaire des perçages 5, 11 dont les diamètres sont spécialement prévus de manière à assurer une continuité de l'écoulement, quelle que soit la position du valseur 13 et du manchon intermédiaire 9 dans la chemise 1. L'air comprimé repousse la palette 17 qui, sous l'effet de cette poussée, vient s'appliquer contre la surface intérieure du manchon intermédiaire 9 en créant ainsi deux chambres de section en forme de croissant, à savoir : une chambre d'admission 21 et une chambre d'échappement 22 en communication avec l'orifice d'échappement 19. L'admission de l'air comprimé dans la chambre d'admission 21 est assurée par la fente 16 qui se trouve partiellement obturée par la palette 17 (celle-ci peut avantageusement présenter une forme permettant le réglage du débit d'air en fonction de sa position radiale). L'échappement s'effectue par l'intermédiaire de l'orifice 19 et du canal 18 qui se trouve périodiquement en communication avec les perçages 12 et 7 et donc avec le conduit d'échappement. Il est clair que sous l'effet de la pression de l'air injecté dans la chambre d'admission 21, le valseur 13 est entraîné en rotation et roule dans le manchon intermédiaire 9, lequel roule à son tour, en sens inverse dans la chemise extérieure 1, la force développée par le valseur 13 appliquant la paroi extérieure du manchon 9 sur la paroi intérieure de la chemise 1. L'ensemble constitué par le valseur 13 et le manchon 9 effectue alors, par rapport à la chemise 1, le même déplacement que celui du valseur 13. L'expérience montre que ce type de vibrateurs associe la consommation (volume de la chambre d'admission 21) aux caractéristiques liées à l'efficacité (fréquence, moment d'excentricité). Toutefois, dans cet exemple, le rayon de giration du valseur est naturellement limité à la construction de l'ensemble afin que les circuits d'admission et d'échappement ne se trouvent jamais en communication. Comme précédemment mentionné, l'invention a plus particulièrement pour but de réduire les phénomènes d'usure qui se manifestent entre le valseur 13, le manchon intermédiaire 9 et la chemise extérieure 1 et qui, jusqu'ici, n'ont pas permis de proposer sur le marché des vibrateurs de ce type. A cet effet, elle propose de choisir les rayons de ces trois éléments de telle manière que l'on obtienne l'égalité parfaite, aux tolérances d'usinage près Re x Ri = r x R expression dans laquelle Re est le rayon extérieur du manchon cylindrique intermé diaire 9, Ri est le rayon intérieur du manchon cylindrique intermé diaire 9, r est le rayon du valseur 13, et R est le rayon intérieur de la chemise cylindrique. I1 s'avère que le non respect de cette règle entraîne une usure des pièces dont l'importance et la rapidité dépendent de la valeur de l'écart (Re x Ri) - (r x R). Par ailleurs, dans la construction des vibrateurs pneumatiques connus à ce jour, le rapport entre la vitesse de rotation vl de la pièce en rotation sur elle-même (par exemple du valseur 13) et sa vitesse de déplacement V1 (fréquence de vibration) s'exprime de la façon suivante (cas du valseur) Vî r vl = R-r L'invention propose de faire en sorte que dans le vibrateur pour chaque pièce en rotation, on ait des rapports V/v identiques, égaux à une même valeur constante K. D'une façon analogue, le rapport entre la vitesse de rotation v2 du manchon sur lui-même et sa vitesse de déplacement V2 s'exprimera V2 Re ~ = = K v2 R-Re Comme précédemment mentionné, en respectant cette règle, il devient possible de créer des systèmes dont le nombre d'ensembles (nombre de rapports) peut être supérieur à 2. Ceci s'applique notamment aux modes d'exécution évoqués dans le préambule, au chapitre de l'art antérieur. Revendications 1. Vibrateur pneumatique du type faisant intervenir un ensemble d'au moins trois éléments cylindriques mobiles en rotation les uns par rapport aux autres, à savoir un cylindre central (13) logé dans un manchon cylindrique intermédiaire (9) mobile en rotation dans une chemise cylindrique extérieure (1), vibrateur dans lequel deux éléments consécutifs dudit ensemble sont entraînés en rotation, l'un relativement à l'autre, grâce à une palette radiale (17) mobile dans une fente (16) formée dans l'un des deux éléments et qui vient porter sur l'autre élément de manière à délimiter entre les deux éléments deux chambres (21, 22) dont l'une (21) communique avec un circuit d'admission (5, 11, 14) et l'autre (22) avec un orifice d'échappement (9, 18, 12, 7), caractérisé en ce que lesdits éléments cylindriques sont dimensionnés de manière à ce que le produit du rayon extérieur Re du manchon intermédiaire (9) par son rayon intérieur Ri soit sensiblement égal au produit du rayon extérieur du cylindre central r par le rayon intérieur R de la chemise cylindrique extérieure (1). 2. Vibrateur selon la revendication 1 dans lequel l'un des susdits éléments est en mouvement sur lui-même, avec une vitesse de rotation v, tandis qu'il roule sur la surface cylindrique d'un élément adjacent en effectuant un déplacement circulaire de vitesse V, caractérisé en ce que ledit élément est dimensionné de manière à obtenir la relation suivante r V R-r = v expression dans laquelle - r est le rayon de la pièce en mouvement, - R est le rayon de ladite surface cylindrique. 3. Vibrateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que i) la chemise cylindrique extérieure (1) est fermée à une extrémité par un bout arrondi (2) et se termine à son autre extrémité par un manchon de raccorde ment (3) sur lequel peut venir se monter un tube d'échappement d' air comprimé, ladite chemise (1) étant partiellement refermée, à l'opposé dudit bout, par une cloison transversale (4) traversée par - un orifice central (5) qui débouche vers l'extérieur sur un embout de raccordement (6) d'un conduit d'admission d'air comprimé, - une pluralité d'orifices d'échappement (7) répar tis dans une zone annulaire coaxiale de la cloison (4), ii) le manchon cylindrique intermédiaire (9) est re fermé par une cloison radiale (10) adjacente à celle (4) de la chemise extérieure (1) et qui comprend un deuxième perçage central d'admission (11) et une pluralité de perçages d'échappement (12) aptes à communiquer avec les perçages (7) de la première pluralité, iii) le cylindre central (13) comprend, d'une part, un canal axial d'admission (14) communiquant avec une gorge radiale (16) qui s'étend d'un bout à l'autre dudit cylindre (13) et dans laquelle vient s'engager une palette (17) mobile radialement et, d'autre part, un canal axial excentré (18) apte à communiquer avec les perçages (12) de la seconde pluralité et qui débouche dans le volume délimité par le manchon intermédiaire (9) grâce à un orifice radial d'échappement (19).