Brevet FR2824763A1 — publié le 20021122

s - 1 - La présente invention concerne un procédé permettant le réglage, pendant le fonctionnement, de la force de vibration d'un système constitué d'au moins deux arbres tournants à vitesse identique sans changer la valeur unitaire du balourd ni sa position par rapport à l'axe de rotation ainsi qu'un dispositif d'application constitué de moteurs électriques avec des masses excentrées. Le principe de génération de vibrations par moteurs à balourds est déjà connu, mais le gros inconvénient est le réglage de la force centrifuge, qui nécessite l'arrêt de la machine pour modifier la masse excentrée ou la distance la o séparant de l'axe de rotation. Le but de l'invention est précisément de proposer un procédé permettant de résoudre aisément cet inconvénient. Le procédé Le procédé consiste à utiliser la résultante d'efforts produits individueilement par deux masses excentrées fixées sur deux axes parallèles tournants à même vitesse et décalées angulairement suivant la figure 1. De cette manière un couple d'axes muni de masses excentrées d'égale valeur tournant dans le même sens et fixé sur le même support, génère un effort centrifuge circulaire dont l'amplitude est égale à deux fois le cosinus du demi- angle a de décalage multiplié par la force centrifuge d'une des deux masses. Considérant un sens de rotation, par exemple horaire pour les 2 axes, on peut considérer par rapport à la masselotte a) dont l'axe de repérage angulaire passe par le centre de gravité du balourd, que le décalage angulaire de ia masselotte b), est de -a. Le choix de la fréquence est donné par l'ajustement de la vitesse de rotation des deux arbres. La vitesse de rotation, la synchronisation des deux axes ainsi que le décalage angulaire sont obtenus avec des moyens électroniques du commerce, tels que des variateurs de vitesse à modulation de fréquence, munis de cartes de synchronisation et d'un calcul mathématique. Un nombre important d'applications réclament une orientation précise de la o direction de i'effort résultant, donc du mouvement physique qui en résulte. Pour mémoire il est ici précisé qu'une vibration comprise entre 15 Hz et 150 Hz, peut non seulement fatiguer des structures ou composants dans le cadre de vieillissements prématurés mais aussi compacter, défloculer, dégazer, fluidifier, imprégner, ou bien encore mélanger, pour autant que le mode de transmission soit correctement appliqué. A ces fins, I'effort circulaire du principe décrit ci-dessus, associé à son symétrique constitué avec les mêmes éléments, fixé sur le même support, so tournant en sens inverse, c'est à dire dans la situation de décalage par rapport au - 2 - sens de rotation, suivant: a) 0 ; b) -a; C) -a; d) Q suivant la figure 2, produit une résultante unidirectionnelle perpendiculaire à la surface du support et alternative suivant un mode sinus, dont la force centrifuge résultante, est égale à quatre fois le cosinus du demi-angle a de décalage multiplié par la force centrifuge d'une des quatre masses. Dans un autre mode de réglage, suivant la figure 3, qui reprend la même disposition des 4 axes tournant à même vitesse, repérés respectivement: a, b, c et d, sur le même support, mais avec les sens de rotation suivants: a) sens o horaire, b) sens inverse horaire, c) sens inverse horaire, d) sens horaire; une situation de départ, par rapport à la position de référence: comme représentée en a) de la figure 1, ou en a) de la figure 2, telle que: a) = 0 (référence), b) = c) = + 180 , et d) = a) = 0 , produira une résultante s unidirectionnelle maximale, parallèle à la surface du support. L'introduction d'un angle a de décalage sur les axes c) et d) tel que le décalage soit de - a sur ces 2 axes, permettra le réglage de la force centrifuge résultante du système, elle sera alternative suivant un mode sinus, et égale à o quatre fois le cosinus du demi-angle a de décalage multiplié par la force centrifuge d'une des quatre masses. Cet exemple de réglage orientant l'effort unidirectionnel de manière parallèle au support n'est pas exhaustif puisque toutes orientations différentes peuvent être envisagées en ajoutant l'angle voulu aux valeurs indiquées. D'autres applications réclament une capacité à générer une vibration d'amplitude elliptique. o Par extension la configuration de la figure 2 le permet, en remplaçant une des 2 valeurs de décalage angulaire - a par une valeur -,B avec,B différent de a. Le dispositif 11 est aisé de concevoir des dispositifs mécaniques, exemple figure 4, répondant soit à un besoin d'exciter ponctuellement des structures comme pour l'étude des ouvrages de génie civil et des platesformes, soit pour réaliser des moyens d'essai de laboratoire afin de reproduire des phénomènes connus ou bien encore dans les domaines de la transitique et de la mise en _uvre des matériaux o sous contraintes vibratoires par exemple dans tous les secteurs d'activités utilisant des poudres ou fibres en milieu sec. liquide, semi-liquide ou pâteux chaque fois que la fréquence et la force doivent être ajustées pour satisfaire aux conditions d'essai ou de mise en ceuvre. Dans ces conditions la nature du support et sa conception aux extrémités sont déterminées par la nature du type de mouvement que le dispositif doit reproduire. Il peut s'agir de poutres, de plaques, de caissons recevant les axes à masses excentrées avec ou sans les moteurs et qui sont, soit fixés directement et - 3 rigidement sur des ouvrages ou éléments de machines, soit découplés dans une ou plusieurs directions. (Figure 5) Le nombre de dispositif à juxtaposer parallèlement n'est pas limité, il est fonction de la puissance totale à mettre en _uvre. Les utiilsations des dispositifs issus du procédé concernent tous les secteurs d'activité notamment: - les services et organismes d'essai tant en laboratoire que sur site. o - les fabricants de matériaux. - les fabricants de machine de transit faisant appel à une source de vibration. - 4 REVENDICATIONS 1) Procèdé permettant le réglage pendant leur fonctionnement, tant de la force centrifuge que de la fréquence, de vibrateurs constitués d'axes tournants à balourds animés par des moteurs électriques, caractérisé en ce qu'il consiste à uti liser la résultante d' efforts prod u its i ndividuellement par des masses excentrées s fixées sur des axes parallèles tournants à même vitesse et décalés angulairement. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes tournants à balourds sont parallèles et tous fixés sur une structure commune formant un support rigide. 3) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les axes doivent- être au nombre de deux ou multiple de deux et tourner en sens identique pour former un effort centrifuge, variable et circulaire. s 4) Procèdé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les axes doivent être au nombre de quatre ou multiples de quatre, tourner deux à deux en sens inverse, avec pour chaque couple, des angles de décalage identiques et opposés pour former un effort centrifuge variable et unidirectionnel. o 5) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les axes doivent être au nombre de quatre ou multiple de quatre, tourner deux à deux en sens inverse, avec pour chaque couple, des angles de décalage différents et de même sens pour former un effort centrifuge variable et elliptique s 6) Dispositif pour la mise en _uvre du procèdé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un support rigide sur lequel sont fixés les axes à balourds animés par des moteurs électriques. o 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque axe à balourd et son moteur électrique peuvent former un seul et même ensemble. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, s caractérisé en ce qu'il est constitué des différents couples d'axes à balourds permettant la génération des efforts centrifuges circulaires, unidirectionnels et