Brevet FR2901159A1 — publié le 20071123

La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs de génération de vibrations, également appelés dispositifs de branlement inertiel, utilisés dans des processus de fabrication comme par exemple pour la fabrication de papier au niveau du tapis d'égouttage en sortie de caisse de tête. Dans ce domaine, un brevet FR765.723 a décrit des dispositifs de branlement comprenant un bâti fixe supportant un moteur électrique et un châssis mobile en translation horizontale par rapport au bâti. Le châssis est alors équipé d'au moins deux arbres tournants portant des masses excentrées. Les arbres tournants sont entraînés en rotation synchrone par des moyens de transmission les reliant au moteur électrique. Les moyens de transmission sont également associés à des moyens de réglage du déphasage de la rotation des deux arbres de manière à permettre un réglage de l'amplitude des vibrations ou oscillations générées par le dispositif de branlement. Selon le brevet FR765.723, les moyens de réglage du déphasage sont solidaires du châssis et comprennent un système de pignons sensiblement analogue à un différentiel dont le planétaire présenterait à sa circonférence une denture hélicoïdale coopérant avec une vis d'Archimède solidaire du châssis. La vis est liée à un volant dont la rotation permet un réglage du déphasage. Un tel dispositif de branlement permet effectivement de générer des vibrations d'amplitude réglable mais présente toutefois l'inconvénient d'imposer un arrêt complet du moteur pour assurer le réglage du déphasage ce qui interdit un réglage continu de l'amplitude des vibrations générées. Il est donc apparu le besoin d'un nouveau type de dispositif de branlement qui puisse apporter une solution aux inconvénients des dispositifs de branlement inertiel selon l'art antérieur. À cet effet, l'invention concerne un dispositif de branlement inertiel comprenant un bâti fixe qui supporte un châssis mobile en translation horizontale par rapport au bâti. Le dispositif de branlement comprend également au moins deux arbres tournants d'axes de rotation horizontaux qui sont adaptés sur le châssis mobile et qui portent des masses excentrées. Le dispositif de branlement comprend aussi des moyens d'entraînement en rotation synchrone des arbres tournants et de réglage du déphasage de la rotation entre les arbres tournants. Selon l'invention, le dispositif de branlement inertiel est caractérisé en ce que : le châssis mobile comprend deux paires verticales d'arbres tournants d'axes de rotation horizontaux qui portent des masses excentrées et qui sont adaptées sur le châssis mobile pour que les arbres tournants d'une même paire verticale soient alignés selon un plan vertical tandis que les arbres tournants supérieurs, respectivement inférieurs, des paires soient alignés selon un plan horizontal supérieur, respectivement inférieur, les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage des arbres tournants qui sont supportés par le bâti fixe en étant liés aux arbres tournants par des moyens de liaison déformables homocinétiques, et qui sont adaptés : ^ pour qu'en conditions normales de fonctionnement les arbres tournants d'une même paire verticale tournent en rotation contraire et pour que les arbres tournants supérieurs, d'une part, et inférieurs, d'autre part, tournent dans le même sens, ^ pour permettre une variation de 0 à 180 du déphasage entre les arbres tournants supérieurs d'une part et inférieurs d'autre part. La mise en oeuvre dans le dispositif de branlement inertiel, selon l'invention, de deux paires d'arbres tournants synchrones permet de supprimer toute génération de vibrations verticales. De plus, le fait que les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage soient solidaires du bâti permet d'une part de supprimer les contraintes et donc de réduire la fatigue prématurée des moyens d'entraînement en rotation et, d'autre part, de modifier le réglage du déphasage et donc l'amplitude des oscillations de manière continue sans arrêter le dispositif. Selon l'invention, les moyens de liaison reliant les moyens d'entraînement aux arbres tournants sont homocinétiques afin de garantir une parfaite maîtrise du déphasage entre les deux paires verticales et d'interdire une quelconque variation de ce déphasage sous l'effet des oscillations du châssis. Selon l'invention, les moyens de liaison déformable peuvent être réalisés de n'importe quelle manière appropriée et, de préférence, sous la forme d'un ou plusieurs joints homocinétiques montés en série. Selon l'invention, la liaison entre le bâti fixe et le châssis mobile peut être réalisé de toutes façons appropriées et mettre par exemple en oeuvre des patins par rouleaux supportés par des voies de guidage liées au bâti. Dans une forme préférée de réalisation du dispositif de branlement inertiel, selon l'invention, le châssis mobile est lié au bâti par l'intermédiaire de lames flexibles. Dans le cadre de cette forme préférée de réalisation et afin de réduire autant que faire se peut l'encombrement du dispositif de branlement inertiel, le châssis mobile est disposé à l'intérieur du bâti fixe en étant suspendu par l'intermédiaire des lames flexibles. De manière préférée et selon une caractéristique de l'invention, les lames flexibles seront alors chacune fixées, d'une part, à une partie haute du bâti fixe et, d'autre part, à une partie basse du châssis mobile. Cette forme de réalisation permet de réduire la raideur des lames et par suite les efforts transmis au bâti et à la structure qui le supporte. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage comprennent, pour chaque paire d'arbres tournants, au moins deux couronnes dentées de même diamètre qui sont chacune solidaires d'un arbre tournant et qui s'engrènent l'une avec l'autre. La mise en oeuvre de couronnes dentées pour assurer l'entraînement synchrone à déphasage constant de 180 des arbres tournants d'une même paire permet d'annuler les risques de dysfonctionnement et d'apparition d'un quelconque déphasage entre les rouleaux d'une même paire. En effet, toute modification du déphasage entre les rouleaux d'une même paire induirait l'apparition de vibrations de direction verticale susceptibles d'entraîner une rupture du dispositif de branlement inertiel selon l'invention et notamment de moyens de liaison entre le bâti fixe et le châssis mobile. Selon une autre caractéristique du dispositif de branlement inertiel 5 selon l'invention, les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage comprennent : ^ deux poulies d'entraînement fixes liées chacune par des moyens de transmission à un arbre tournant d'une paire d'arbres tournants, ^ un chariot mobile en translation portant deux poulies de renvoi, 10 ^ une courroie d'entraînement crantée ou synchrone s'étendant entre les poulies d'entraînement et les poulies de renvoi, ^ des moyens de déplacement en translation du chariot de manière à faire varier par ce déplacement le déphasage de rotation entre les arbres entraînés des paires d'arbres tournants. 15 Dans le cadre d'une telle forme de réalisation des moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage, selon une autre caractéristique de l'invention, il est mis en oeuvre deux poulies déflectrices fixes disposées chacune sur le trajet de la courroie d'entraînement entre une poulie de renvoi et une poulie d'entraînement pour 20 assurer une longueur de contact entre la courroie d'entraînement et chaque poulie d'entraînement supérieure ou égale au quart de la circonférence utile de chaque poulie d'entraînement. Les poulies déflectrices permettent donc de garantir un contact suffisamment long entre la courroie et les poulies d'entraînement de manière à maintenir à une valeur acceptable les 25 contraintes de transmission induites dans la courroie au niveau des poulies d'entraînement. Selon une forme préférée de réalisation, la courroie d'entraînement présentera alors une trajectoire en Z . Une telle trajectoire de la courroie d'entraînement présente l'avantage de permettre de maintenir à une valeur 30 constante la tension de la courroie et réduit les risques de déraillement de la courroie d'entraînement par rapport aux poulies d'entraînement. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque poulie de renvoi est alignée selon un plan vertical avec une poulie d'entraînement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention et afin de permettre la mise en oeuvre du dispositif de branlement inertiel selon l'invention dans une installation et une unité de fabrication de papier, le dispositif de branlement inertiel comprend un bras de liaison entre le châssis mobile et un élément destiné à être aussi soumis aux vibrations générées par le dispositif de branlement. Bien entendu, les différentes caractéristiques de l'invention évoquées ci-dessus peuvent être mises en oeuvre les unes avec les autres selon différentes combinaisons lorsqu'elles ne sont pas exclusives les unes des autres. Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme préférée de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe transversale schématique d'un dispositif de branlement inertiel selon l'invention. La fig. 2 est une coupe schématique partielle, en vue de dessus selon le plan de II-II de la figure 1, du dispositif de branlement inertiel tel qu'illustré en fig. 1. La fig. 3 est une coupe schématique partielle, en vue de droite selon le plan de III-III de la fig. 1, du dispositif de branlement inertiel tel qu'illustré en fig. 1. Les fig. 4 et 5 sont des vues schématiques de moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage constitutifs du dispositif illustré à la figure 1. Un dispositif de branlement inertiel tel qu'illustré aux figures 1 à 3 et désigné dans son ensemble par la référence 1, et destiné à faire vibrer un élément E tel que par exemple un rouleau supportant un tapis égouttoir de machine à papier. Le dispositif de branlement inertiel 1 comprend un bâti fixe 2 réalisé, selon l'exemple illustré, pour présenter une forme générale parallélépipédique et pour être fixé sur un massif d'ancrage 3. Le bâti fixe 2 définit alors une enceinte 4 à l'intérieur de laquelle est suspendu un châssis mobile 5 maintenu par au moins trois, et selon l'exemple illustré, quatre lames flexibles 6 dont deux seulement sont visibles à la figure 1. Les lames flexibles 6 peuvent être réalisées en tout matériau approprié et par exemple être constituées par des lames métalliques. Dans une forme préférée de réalisation, les lames flexibles 6 sont réalisées en matériau composite tel que par exemple de la résine époxy renforcée de fibre de verre. Afin de conférer au dispositif de branlement inertiel 1 un encombrement réduit, les lames flexibles 6 sont fixées, d'une part, sur une partie haute du bâti fixe 2 et, d'autre part, sur une partie basse du châssis mobile 5. Compte tenu de la grande longueur des lames flexibles 6 et de la faible amplitude des mouvements du châssis mobile 5 par rapport à cette longueur, il peut être considéré que le châssis 5 est mobile en translation par rapport au bâti fixe 2. Selon l'exemple illustré, le châssis mobile 5 comprend deux membrures en I dont une seule est visible à la figure 1. Chaque membrure 7 comprend alors un pied 71 et une tête 72 reliés par un montant 73. Les membrures sont en outre liées l'une à l'autre par des traverses 8. Selon l'exemple illustré, les lames flexibles 6 sont chacune fixées en partie basse à une extrémité d'un pied 71 des membrures 7. Le châssis mobile 5 est équipé de deux paires 10, 11 d'arbres tournants. Chaque paire 10, 11 comprend deux arbres tournants, supérieur 10s, 11s et inférieur 10i, 11i superposés. Les arbres tournants 10s, 10i, 11s, 11i sont supportés au niveau de leurs extrémités par des paliers 12 fixés de part et d'autre des montants 73 de manière à ce que les axes de rotation AlOs, Ol0i, Alls, Dili des arbres tournants soient sensiblement horizontaux. Les axes de rotation des rouleaux d'une même paire sont alors alignés selon un plan vertical respectivement V10 et V11 tandis que les axes de rotation AlOi et Dili des arbres tournants inférieurs 10i, 11i sont alignés selon un plan horizontal Hi et que les axes de rotation AlOs et Ails des arbres tournants supérieurs 10s, 11s sont également alignés selon un plan horizontal Hs. Chaque arbre tournant 10i, 10s, 11i, 11s est équipé d'une masse excentrée 15, les masses excentrées des arbres tournants ayant toutes la même valeur. Afin de permettre la génération de vibrations horizontales d'amplitude variable, le dispositif de branlement inertiel selon l'invention comprend également des moyens d'entraînement en rotation synchrone des arbres tournants 10i, 10s, 11i, 11s et de réglage du déphasage de la rotation entre les arbres tournants d'une paire 10 et les arbres tournants de l'autre paire 11. Les moyens d'entraînement en rotation synchrone comprennent des moyens adaptés pour assurer une rotation synchrone entre les arbres tournants d'une même paire verticale, comme illustré à la figure 1, de manière à neutraliser les vibrations verticales engendrées par la rotation des masses excentrées 15. Selon l'exemple illustré, ces moyens d'entraînement en rotation synchrone comprennent deux couronnes dentées 16, 17 de même diamètre qui sont chacune solidaires d'un arbre tournant. Les couronnes dentées 16,17 s'engrènent l'une avec l'autre de sorte que les arbres tournants d'une même paire 10, 11 tournent en sens inverse l'un de l'autre. Il doit être remarqué que la mise en oeuvre des couronnes dentées 16,17 interdit toute variation de vitesse entre les arbres tournants d'une même paire neutralisant ainsi tout risque d'apparition de vibrations verticales parasites. Afin de permettre une mise en rotation synchrone des arbres tournants 10i, 10s, 11i, 11s des deux paires 10 et 11 tout en autorisant un réglage du déphasage entre les deux paires de manière à autoriser un réglage de l'amplitude des vibrations, les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage mettent en oeuvre un système d'entraînement à courroie solidaire du bâti et relié aux deux paires d'arbres tournants. Ainsi, les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage comprennent comme le montrent les figures 4 et 5, deux poulies d'entraînement 20, 21, soit une poulie d'entraînement pour chaque paire 10, 11 d'arbres tournants. Chaque poulie d'entraînement 20, 21 est alors liée par des moyens de transmission déformables 20' et 21' aptes à maintenir la liaison avec l'arbre tournant correspondant tout en suivant les mouvements du châssis 5 sans modification des vitesses de rotation. Ainsi, les moyens de transmission déformables 20' et 21' seront homocinétiques. Selon l'exemple illustré et comme cela ressort des figures 2 et 3, chaque moyen de transmission déformable 20', 21' comprend deux joints homocinétiques montés en série. Les moyens d'entraînement comprennent aussi deux poulies folles de renvoi 22 et 23 qui sont montées sur un chariot 24 mobile en translation par rapport au châssis 5 de manière à permettre une modification de la distance entre les poulies de renvoi 22 et 23 et les poulies d'entraînement 20 et 21. Selon l'exemple illustré, la poulie de renvoi 22 est alignée verticalement avec la poulie d'entraînement 20 tandis que la poulie de renvoi 23 est alignée verticalement avec la poulie d'entraînement 21. Le chariot 24 est associé à des moyens de déplacement en translation 25 qui permettent de modifier sa position par rapport au châssis 5. Selon l'exemple illustré, les moyens de déplacement 25 comprennent un système à vis d'Archimède 26 et moto réducteur électrique 27. Comme cela a été dit précédemment, une courroie d'entraînement 28 court entre les poulies d'entraînement 20, 21 et de renvoi 22,23, ces dernières étant interposées entre les poulies d'entraînement. De manière à augmenter la longueur de contact entre la courroie 28 et les poulies d'entraînement 20 et 21, il est également mis en oeuvre de poulies déflectrices 29 et 30 qui sont situées sur le trajet de la courroie 28 en étant interposées entre la poulie de renvoi 22 et la poulie d'entraînement 21, d'une part, et entre la poulie d'entraînement 20 et la poulie de renvoi 23, d'autre part. Il est à noter que les poulies déflectrices 29 et 30 sont montées de manière fixe sur le bâti 2 pour que la longueur de contact de la courroie d'entraînement 28 avec chaque poulie d'entraînement 20,21 soit supérieure ou égale au quart du périmètre utile des poulies d'entraînement 20 et 21 qui présentent toutes deux un même diamètre utile. La mise en oeuvre des poulies déflectrices 29,30 confère à la trajectoire de la courroie d'entraînement 28 une forme en Z qui contribue à maintenir une parfaite tension de la courroie 28 en cours de fonctionnement. Afin d'assurer la mise en rotation des arbres tournants par l'intermédiaire de la courroie d'entraînement 28, la poulie d'entraînement 21 est, selon l'exemple illustré, associée à un moto-réducteur électrique 31 qui l'entraîne en rotation. Il est à noter que, pour éviter tout risque de glissement des poulies d'entraînement 20 et 21 par rapport à la courroie 28, les poulies d'entraînement et la courroie sont crantées. Le dispositif de branlement inertiel 1 selon l'invention ainsi constitué est 15 mis en oeuvre de la manière suivante : Au démarrage et de préférence avant la mise en marche du moteur 31, le chariot 24 est placé de telle façon que les masses 15 des deux paires d'arbres tournants 10 et 11 sont en opposition de phase ou présentent un déphasage de 180 comme illustré à la fig. 4. Ainsi, les mouvements induits 20 par les balourds des arbres tournants 10i, 10s, 11i, 11s se neutralisent tant dans le plan vertical que dans le plan horizontal et le châssis 5 est immobile. Une fois que la vitesse de rotation des arbres tournants 10i, 10s, 11i, 11s est stabilisée à la valeur souhaitée, le chariot 24 est déplacé par les moyens 25 de manière à modifier le déphasage des arbres tournants de la première 25 paire 10 par rapport à ceux de la deuxième paire 11. Les efforts horizontaux induits par le balourd des arbres tournants ne se contrarient alors plus complètement de sorte que le châssis 5 connaît un mouvement d'oscillation horizontale. Ce mouvement d'oscillation horizontale atteint son amplitude maximale lorsque les arbres tournants des deux paires sont en phase ou 30 possèdent un déphasage nul comme cela est illustré à la fig. 5. Le châssis 24 et la position des poulies de renvoi 22 et 23 sur ce dernier sont alors adaptés pour permettre une variation continue de la valeur du déphasage entre 0 et 180 de manière à permettre un réglage continu de l'amplitude des oscillations d'une valeur nulle à la valeur maximale correspondant à une rotation synchrone en phase des arbres tournants. On notera que le dispositif de branlement inertiel sur l'invention est conçu pour que tous les arbres tournants soient à chaque instant animés d'une rotation synchrone. Il sera enfin noté que les oscillations horizontales du châssis 5 engendrées par la rotation des arbres tournants sont transmises en l'élément E par l'intermédiaire d'un bras de liaison 35 solidaire du châssis 5 et de l'élément E. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées au dispositif de branlement inertiel sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de branlement inertiel comprenant : • un bâti fixe (2) qui supporte un châssis (5) mobile en translation horizontale par rapport au bâti (2), ^ au moins deux arbres tournants (10i, 10s) d'axes de rotation horizontaux qui sont adaptés sur le châssis mobile (5) et qui portent des masses excentrées (15), ^ des moyens (16,17) d'entraînement en rotation synchrone des arbres tournants et de réglage du déphasage de la rotation entre les arbres 10 tournants, caractérisé en ce que: ^ le châssis mobile (5) comprend deux paires d'arbres tournants d'axes de rotation horizontaux qui portent des masses excentrées et qui sont adaptées sur le châssis mobile pour que les arbres tournants d'une même 15 paire soient alignés selon un plan vertical et pour que les arbres tournants supérieurs, respectivement inférieurs, des paires soient alignés selon un plan horizontal supérieur, respectivement inférieur, ^ les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage des arbres tournants qui sont supportés par le bâti en étant 20 relié aux arbres tournants par des moyens d'entraînement déformables homocinétiques (20',21'), et qui sont adaptés : ^ pour qu'en conditions normales de fonctionnement les arbres tournants d'une même paire verticale tournent en rotation contraire synchrone et pour que les arbres tournants supérieurs, 25 d'une part, et inférieurs, d'autre part, tournent dans le même sens, ^ pour permettre une variation de 0 à 180 du déphasage entre les arbres tournants supérieurs d'une part et inférieurs d'autre part. 2 - Dispositif de branlement inertiel selon la revendication 1, caractérisé 30 en ce que le châssis mobile (5) est lié au bâti (2) par l'intermédiaire de lames flexibles (6). 3 - Dispositif de branlement inertiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que le châssis mobile (5) est disposé à l'intérieur du bâti fixe (2) en étant suspendu par l'intermédiaire des lames flexibles (6). 4 - Dispositif de branlement inertiel selon la revendication 3, caractérisé en ce que les lames flexibles (6) sont chacune fixées, d'une part, à une partie haute du bâti fixe (2) et, d'autre part, à une partie basse du châssis mobile (5). 5 - Dispositif de branlement inertiel selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage comprennent, pour chaque paire (10,11) d'arbres tournants, au moins deux couronnes dentées (16,17) de même diamètre qui sont chacune solidaires d'un arbre tournant et qui s'engrènent l'une avec l'autre. 6 - Dispositif de branlement inertiel selon l'une des revendications 1 à 5, 15 caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage comprennent : ^ deux poulies d'entraînement fixes (20,21) liées chacune par des moyens de transmission à un arbre tournant (10s,11s) d'une paire d'arbres tournants, 20 un chariot (24) mobile en translation portant deux poulies de renvoi (22,23), une courroie d'entraînement (28) s'étendant entre les poulies d'entraînement (20,21) et les poulies de renvoi (22,23), des moyens (25) de déplacement en translation du chariot de manière à 25 faire varier par ce déplacement le déphasage de rotation entre l'arbre tournant des paires d'arbres tournants. 7 - Dispositif de branlement inertiel selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation synchrone et de réglage du déphasage comprennent deux poulies déflectrices fixes (29,30) disposées 30 chacune sur le trajet de la courroie d'entraînement (28) entre une poulie de renvoi (20, 21) et une poulie d'entraînement (22, 23). 8 - Dispositif de branlement inertiel selon la revendication 7, caractérisé en ce que la courroie d'entraînement (28) présente une trajectoire en Z . 9 - Dispositif de branlement inertiel selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement déformables homocinétiques (20',21') comprennent des joints homocinétiques. -Dispositif de branlement inertiel selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un bras (35) de liaison entre le châssis mobile (5) et un élément (E) destiné à être soumis aux vibrations générées par le dispositif de branlement inertiel.