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Dispositif mécanique exécutant des oscillations circulaires.
La disposition d'une masse exécutant un mouve- ment oscillatoire entre deux milieux élastiques est particu- lièrement avantageuse lorsqu'à l'état oscillatoire l'énergie m Vo2 cinétiqude de la masse 2 est tarnasformée pérodique- ment en énergie potentielle Po2/2c dans les milieux élasti- ques. Mais cette énergie accumulée dans le corps oscillant est toujours un multiple de l'énergie fournie et peut par
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exemple, suivant l'amortissement du système oscillant,être de 10 fois à 20 fois plus grande que ladite énergie fournie, de sorte que les forces qui se développent à l'intérieur du système, constitué par une masse et des organes ou moyens élastiques, atteignent, en conséquence, de grandes valeurs.
C'est à cause de ce fait que l'on est obligé,pour produire l'excitation de tels systèmes, d'utiliser ce que l'on appelle un accouplement lâche, c'est à dire des moyens qui ne fournissent au système oscillant qu'une quantité d'ék- nergie égale à celle consommée en fonctionnement, et trans- mettent ainsi à chaque oscillation seulement une fraction de l'énergie d'oscillation m âêtex-
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l'énergie citoscillation m a Vo 2 ou P 0 c 2 et détex- minent ainsi le corps oscillant à ne prendre son amplitude d'oscillation maximum qu'au bout de plusieurs périodes.
Si l'on utilise, par contre, pour exciter un corps oscillant un accouplement rigide, lors de la première 2 course, l'énergie totale 2 ou Po2/2c ,doit naturelle- ment être transmise, ce qui nécessite, comme on le comprend, l'utilisation d'un moteur de commande beaucoup plus fort , c'est à dire d'un moteur qui présente des dimensions exagé- rées pour le fonctionnement normal.
La présente invention repose sur cette consta- tation qu'il existe dans un grand domaine de la technique des mouvements oscillatoires,pour lesquels l'état de choses ci-dessus exposé a une valeur tout à fait générale, un pro- cessus de mouvement qui admet deux solutions différentes à savoir le processus appelé "oscillation circulaire".L'oscil- lation circulaire est un mouvement périodique dans lequel tous les points matériels de la masse oscillante décrivent des cercles de rayons égaux ou sensiblement égaux.
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Ce mouvement prend naissance par exemple, lorsqu'- une masse M (figure 1) fixée à l'extrémité d'une tige élasti- que E, encastrée à une de ses extrémités, est excitée par deux accouplements lâches K1 et K2 agissant à angle droit l'un de l'autre.
Les accouplements K1, K sont actionnés par les manivelles 1 et 2, et les bielles 3,4 avec un dé- phasage de 90 .
Le même effet est obtenu si l'on utilise un système constitué (figure 2)par une masse M et un organe élastique E, et si on l'excite au moyen d'un disque tournant 1, ce qui fait exécuter à l'accouplement lâche K et également à la masse M des mouvements circulaires, sans qu'ils puissent tourner sur eux-mêmes, par suite de l'encastrement de l'ex- trémité de l'organe élastique E.
Tandis que le mode d'exécution représenté sur les figures 1 et 2, dans lequel on utilise l'accouplement lâche est bien connu et absolument indispensable pour de nom- breux cas, par exemple si l'on veut obtenir un effet de di- rection,le nouveau mode d'exécution qui fait l'objet de la présente invention repose, conformément à la constatation men- tionnée ci-dessus,sur le fait que les organes élastiques sont soumis à une tension statique préalable.
En d'autres termes, la masse oscillant sur un chemin circulaire est déviée de pri- me abord à partir de sa position médiane de la valeur du rayon du cercle; par suite les organes élastiques éprouvent une ten- sion préalable de Po, agissant comme force directrice , et ac- cumulent par suite, de leur flexion une énergie potentielle dePo f ou P o 2 D'après la constatation qui a été faite
2 2c par le Demandeur, cette énergie reste acquise au système, aussi
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bien pendant la période de mise en oscillation que pendant le fonctionnement normal, quelque soit d'ailleurs le nombre de tours ou d'oscillations utilise et cela de telle manière que, lorsque le nombre d'oscillations croît,
la force centrifuge de la masse qui augmente également a tendance à se substituer à la force de tension préalable transmise par les manivelles, remplace finalement complètement cette force et provoque, sur les manivelles, pour une nouvelle augmentation du nombre d'oscillations, une réaction de signes contraires.
De larges recherches ont montré qu'il est très important que l'on puisse établir, d'une façon continue et à partir d'un nombre d'oscillations nul, cette phase de fonc- tionnement, sans avoir à surmonter de grandes résistances de transmission, c'est à dire que d'une manière similaire à ce qui passe avec l'accouplement lâche, il soit fourni seulement l'énergie utilisée et consommée par l'amortissement et les pertes; de cette façon , l'invention peut être mise en pra- tique avec grand avantage.
Les figures 3 à 5 du dessin annexé, donné à titre d'exemple, représentent un mode de réalisation de l'in- vention. M1 et M2 désignent les masses oscillantes qui for- ment, par exemple, les tamis d'un crible à charbon. Ces masses sont articulées à la manière connue, à quatre supports pendu- laires 3,3......, dont chacun est muni d'un disque annulaire 4 maintenu dans sa position médiane par les anneaux de caout- choue 5. Ces anneaux ou organes élastiques agissent ainsi com- me forces directrices, opposant une résistance élastique à cha- que déviation-de la position médiane. Dans le milieu du bâti porteur 6 se trouvent les paliers fixes 7 , 7 dans lesquels l'arbre 8 est mis en rotation par une poulie 11, pu par tout autre moyen connu.
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Aux extrémités de cet arbre sont montées des manivelles 9 qui portent dans leurs prolongements à 180 des masses respectives m1 ou m2.Le rayon R1 compté à partir du centre de gravité de la masse m est au rayon r de la mani-
1 velle, comme la masse M1 est à m1;la même disposition va- lant pour le deuxième côté moteur, ouest à dire que égale- ment
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Naturellement, les moyens élastiques 5-5 formant forces di- rectrices agissent de telle sorte sur les pivots de manivel- les 10 que lors de la déconnexion du mécanisme moteur les- dits pivots aient un axe médian communo
Par contre,lors de la connexion du mécanisme moteur,
les pivots de manivelle 10 sont déviés du rayon r à partir du plan médian et les moyens élastiques 5 sont en conséquence soumis à une tension préalable statique corres- pondant à la valeur complète de l'amplitude, c'est à dire que l'énergie potentielle Po2/2c est accumulée dans lesdits
2e moyens élastiques.D'autre part, le couple, tournant à droite, formé par les masses oscillantes M1 et M2 et représenté par les flèches sur la figure 3, est compensé complètement par un couple tournant à gauche m et m2, si en réduisant ces -1-2 deux couples à une distance commune de leur point d'applica- tion, la condition suivante est satisfaite :
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ml Rl = Ml rl ou ma Ra = Ma r2 c'est à dire que la machine est complètement équilibrée sta- tiquement et dynamiquement pour un nombre de tours quelcon- que.La commande de la machine est effectuée par la poulie 11 ou de toute autre façon connue.
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La figure 5 représente un dispositif combiné basé sur le même principe et qui diffère de celui décrit en ce que seulement l'une des deux moitiés du criblera, savoir : du crible en l'espèce la masse M1/est actionnée par l'arbre 8 entraîné lui-même par la poulie 11, tandis que l'arbre 12 et la masse m2 sont entraînés avec un déphasage de 1800 à l'aide du pi- vot à manivelle 13 par la masse M2 en vue de l'équilibrage dynamique et de la tension préalable.
On ne change rien à l'esprit de l'invention si l'on supprime la partie supérieure ou la partie inférieure du crible, et par exemple les masses M2 et m2 ainsi que les parties inférieures des supports pendulaires, car chacune des moitiés du crible représenté sur le dessin se suffit à elle-même sous le.rapport de l'équilibrage dynamique et de la commande.
En outre, les moyens élastiques peuvent égale- ment 'être utilisés dans !tout autre dispositif connu en lui- même, ou se composer de toute autre manière élastique appro- priée, autre que le caoutchouc , et par exemple de métaux élastiques, tels que le tombak, l'acier , etc...
Un autre exemple d'exécution est représenté sur les figures 6 et 7. Contrairement à ce qui a lieu dans la disposition montrée sur les figures 3 à 5, dans laquelle les oscillations circulaires sont exécutées horizontalement, les oscillations circulaires du dispositif des figures 6 et 7 , s'effectuent verticalement. M désigne une boîte de crible qui est munie de deux tamis 1-2 et est montée sur les arbres
4 par quatre paliers 3 , 3 pourvus d'un remplissage élastique en caoutchouc. Les anneaux de caoutchouc qui présentent la même élasticité dans toutes les directions permettent à la masse M d'exécuter des oscillations circulaires autour de
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l'axe passant par son centre de gravité et cela dans des plans verticaux.
L'arbre de commande 5 passe entre les tamis 1-2 par le centre de gravité de la boite à crible et cet arbre est muni de deux excentriques. Les extrémités de cet arbre tourillonnent axialement dans les supports 6 tandis que les deux excentriques sont montés au centre de gravité du crible.
Les arbres 4-4 du crible sont fixés à deux fourches communes 7, assujetties elles-mêmes au support 6. De cette façon lors de la mise en rotation de l'arbre à excentriques 5, chaque point de la boîte à crible M décrit un arc de cercle qui cor- respond à l'excentricité. Mais également en position de repos, le crible est sollicité hors de sa position moyenne du fait de l'excentration de l'arbre 5 ,et les paliers élastiques subis- sent, en conséquence , une tension statique préalable .Les deux masses d'équilibrage 8 , 8 qui sont décalées de 180 par rapport à l'excentration de l'arbre 5, servent à l'équilibrage dynamique .Dans ce cas, la masse 2m supposée , au centre de gravité de la masse d'équilibrage,
est à M comme le rayon d'excentration r est au rayon vecteur R du centre de gravité de la masse d'équilibrage L'arbre 5 passant par le centre de gravité de la boîte à crible est, à 11 intérieur de la dite boite M, enfermé dans un tube 9 relié d'une façon étanche avec les deux paliers et ceux-ci sont fermés à l'intérieur de la boite à crible de manière à être protégés contre la poussière.
On ne change rien à l'esprit de l'invention, si au lieu d'une masse d'équilibrage rotative,,on utilise d'une manière connue en soi une masse oscillant avec un déphasage de 180 Egalement, la constatation bien connue que lors d'une excitation dissy- métrique des systèmes décritsoil se produit des oscillations elliptiques, ne modifie rien au principe de l'invention. Ce
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qui est important pour la bonne marche du processus d'oscil- lation,c'est que les points de suspension élastique du crible se trouvent dans un plan passant par le centre de gra- vité de celui-ci et que l'arbre servant à l'excitation se trouve le plus possible au voisinage direct de l'axe passant par le centre de gravité, ou coincide avec ledit axe.
Dans le présent cas cette condition est réalisée sur les figures 3, 4 et 5, du fait que l'arbre de commande et les points de suspension sont montés à la périphérie des deux cribles.
Dans les figures 6 et 7 les arbres de support ainsi que les arbres de commande, traversent la boîte à crible et les premiers la traversent -dans des conditions étanches réalisées par des paliers de caoutchouc, tandis que l'arbre de commande participant au mouvement de la boite à crible ne nécessite aucun dispositif d'étanchéité particu- lier; il est seulement séparé d'une façon étanche de l'inté- rieur de la boîte par un tube spécial 9 afin de la protéger contre la poussière et autres salissures.
Les figures 8 et 9 montrent un mode d'exécution dans lequel la masse oscillante est exécutée sous forme d'or- gane de transmission mécanique d'énergie et en l'espèce sous forme d'une roue dentée 5, qui s'appuie sur une deuxième roue dentée 6.
Comme d'une part la roue dentée 5 n'effectue aucun mouvement de rotation et possède d'autre part, un rayon de cercle primitif plus petit que la roue dentée 6, à chaque oscillation circulaire de la roue dentée 5, ladite roue 6 doit avancer de la différence des rayons cercles primitifs dans le sens de la direction des oscillations. Le dispositif représenté constitue ainsi un mécanisme de transmission de valeur constante et relativement grande.
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Comme dans ces mécanismes, à l'opposé de ce qui a lieu dans les mécanismes à engrenages hélicoïdaux, qui ont les mêmes propriétés au point de vue de la trans- mission, il ne se produit aucun mouvement de glissement mais seulement un roulement,les mécanismes de transmission ou analogues à celui des figures 8 et 9 ne donnent lieu à aucun freinage intrinsèque, même pour une transmission de rapport relativement grande, et sont ainsi reversibles.On peut aussi utiliser la roue dentée 6 comme organe moteur , et la roue dentée 5 comme organe entraîné.
Les anneaux de caoutchouc 7 , 7 servent rece- simultanément/ voir l'énergie potentielle ; ces anneaux empêchent/la roue dentée motrice de participer à la rotation, mais permettent toutefois une petite différence de phase entre les deux roues dentées. Pour éviter également cette différence de phase, on peut articuler la roue motrice à un point fixe par l'intermédiaire d'un joint à cardan, de telle sorte que cet- te roue puisse bien osciller, mais non cependant tourner.
Dans ce cas il suffit d'un seul anneau de caoutchouc,centré pour recevoir l'énergie potentielle. On ne change encore rien à l'esprit de l'invention si l'on donne à l'organe élastique une tension préalable dissymétrique pour obtenir un effet particulier.
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