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EMI1.1
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" Procédé et machine pour le traitement par vibration de matières solides"
L'invention a pour objet principal un procédé pour le traitement des matières solides,par vibration.Ce procédé est essentiellement caractérisé en ce que la. matière solide est solli- citée entre un support et au moins un élément vibrant,dont la ré- sultante est correctement dirigée et dont les caractéristiques de vibration - force.amplitude et fréquence - sont parfaitement ré- glables.
L'invention s'étend aux dispositifs et machines ca- pables d'appliquer ce procédé.
Conformément à l'invention,la matière solide est donc positivement sollicitée par des effets dynamiques instanta- nés, généralement à fréquence et à intensité élevées. Il en résulte un travail mécanique,qui peut atteindre une valeur considérable et qui est capable de donner des résultats que l'on peut diffici-
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lement atteindre, même avec des machines complexes.
Or.une caractéristique essentielle de l'invention est que,malgré le travail mécanique important développé et les résul tats atteinte,les machines sont extrêmement simples et parfaite- ment réglables.
Dès lors,contrairement aux machines vibratoires con- nues,qui ont pour but principal de communiquer leurs vibrations aux matières avec lesquelles elles entrent en contact,l'invention vise exclusivement à l'application de la vibration pour action- ner des outils appelés à sollicitéer extérieurement les matières solidesafin de les soumettre à des effets dynamiques répétés.
En effet, si l'on considère un élément solide,animé d'un mouvement vibratoire à résultante positivement dirigée,et si cette résultante est de grande intensité et de fréquence éle- vée,on peut considérer cet élément vibrant comme un véritable outil capable de solliciter positivement toute matière solide interposée entre lui et un support résistent.Dans ces conditions, la vibration est appliquée industriellement,non pas dans le but de faire vibrer les matières solides que l'on traiterais essen- tiellement dans le but de solliciter ces matières solides posi- tivement, par un effet dynamique répété.
Si l'on remarque que l'on peut avantageusement appliquer les effets mécaniques résultant des déformations élastiques isochromes,produites par les vibra- tions dirigées unidirectionnelles,on arrive à la réalisation de machines extrêmement simples,même pour exécuter des traitements très complexes de matières solides. En effet,on exclut systé- matiquement toutes les commandes cinématiques complexes,les méca- nismes desmodromiques ou à rappels élastiques,lesquels participent toujours de machines complexes.
On peut donc imaginer un nouveau genre de machine-outil, qui serait constituée par un ou plusieurs éléments solides, pro- filés d'une manière appropriée et accusant un mouvement vibratoire,
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dont les caractéristiques/sont réglables et dont la résultante de vibration est parfaitement dirigée et dont les outils percu- tants à répétitions rapides agissant en regard de supports réeis- tans, sur lesquels viennent se poser ou se déplacer les matières solides à traiter.
Ces matières solides peuvent aussi bien être des matières métalliques que des matières fibreuses,résineuses; être des matiè- res naturelles ou synthétiques; ou bien encore les matières peuvent se présenter sous la machine à l'état aggloméré ou par éléments in- dividuels.
Les traitements industriels que l'on peut envisager sont pratiquement infinis$étant donné que l'on peut appliquer ce moyen nouveau aussi bien pour rendre les matières plus compactes que pour en provoquer l'étirage par abaissement des dimensions transversales; ou bien,on peut encore envisager la séparation de constituants solides, notamment dans le cas où certaines matières solides indési- rables sont plus ou moins occlues dans les matières principales résistantes.
Enfin.on peut encore imaginer la purification de toute matière solide comportant des particules de matières parasitaires, lesquelles sont capables d'être évacuées sous l'effet de percus- sions répétées,qui commencent d'abord par les dissocier de la masse à laquelle elles adhèrent ou dans laquelle elles sont emprisonnées et les forcent ensuite à être évacuées par effet d'inertie ou par le fait qu'elles réagissent différemment sous les percussions répétées,
On peut encore appliquer le même procédé pour modifier la forme des matières solides,notamment pour cintrer ou pour forcer les dites matières solides à épouser la forme de leur support.D'une manière générale,on pourra traiter par ce procédé tous les pro- duits qui, autrement,
sont traités ou peuvent être traités sous l'ac- tion de chocs mécaniques extérieurs.
Ce procédé étant d'application générale,on peut évidem- ment imaginer une foule de dispositifs capables de l'approprier à
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chaque cas pratique . Toutefois,dans le but principal d'en dé- montrer le caréctère d'universalité,certaines variantes d'exécu- tion sont décrites ci-eprès et schématisées aux différents dessins annexés,lesquels ne représentent que les éléments principaux en causeries détails constructifs étant du domaine courant de la mé- canique.
La figure 1 schématise les éléments principaux,capables d'appliquer le procédé,objet principal de l'invention.L'outil 1 est soumis à l'action d'un dispositif vibrant 2 ,qui,en l'occur. rence,schématise un dispositif Vibrogir bien connu,à résultante unidirectionnelle,dirigée dans l'axe de l'élément solide 1 .Evi- demment,ce dispositif vibrant est donné à titre d'exemple et peut être remplacé par tout autre système et notamment par un disposi- tif vibrant à résultante orthogonale simple ou autre.Sous l'élé- ment percutant 1 est prévu un support 3 ,sur lequel se déplace la matière solide à traiter 4.
Dans cet exemple de la figure 1,l'outil p.ercutant présente une face inférieure 5 plane. C'est donc cette face qui sollicite la matière solide à traiter 4 par un effort mécanique de percussion répétée. Cette percussion répétée sera préférablement de forte in- tensité et à très grande fréquence. Il en résulte donc que la ma- tière est frappée d'une manière répétée un grand nombre de fois et avec un effort mécanique importante On pourra donc utiliser ce procédé soit pour planer des tôles,soit encore pour en régulariser parfaitement l'épaisseur en tout point. Ou bien encore,on pourra appliquer ce procédé pour dissocier de toute matière solide d'autres matières solides considérées comme parasitaires et dont on veut débarrasser la première.
Evidemment, cette installation très sommairement schémati- sée à la figure 1,pourra être complétée par une foule d'accessoires; le nombre d'outils percutants pourra être multiplié. Et on pourra rendre réglable toutes les caractéristiques de vibration,ainsi que les caractéristiques suivant lesquelles le ou les outils percu-
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tants sollicitent la matière solide à traiter. Il est d'ailleurs remarquable que les caractéristiques d'application de ce procédé à l'industrie,sont capables d'être modifiées par un grand nombre de facteurs,qui peuvent être aussi bien la forme des outils,la position linéaire ou angulaire de ceux-ci par rapport aux supports sous-jacents,la forme et le position relative des dits supports et la combinaison des différentes caractéristiques des outils et des supports.
Certaines de ces variantes sont schématisées aux figu- res 2 à 9 annexées. :En effet,la, figure 2 schématise un outil per- cutant 1 dont la face inférieure 5 est cylindrique ou sphérique.
Cet outil agit en combinaison avec un support plat 3. la figure 3 schématise un outil percutant 1,semblable à celui de la figure l,c'est-à-dire qu'il présente une face infé- rieure plane 5 ,mais il opère en combinaison avec un support sous- jacent 3.,présentant une surface courbe.Les exécutions des figures 2 et 3 permettent de concentrer l'action de percussions répétées sur une surface extrêmement réduite. On peut d'ailleurs se servir de cette caractéristique pour changer la forme des matières soli- des traitées et notamment pour effectuer certains cintrages.
La figure 4 combine les caractéristiques particulières des figures 2 et 3,l'outil percutant 1 à face active 5 sphérique ou cylindrique opère en coopération avec un support sous-jacent 3 courbe. On a représenté la matière solide traitée 4 infléchie sous l'action de la percussion répétée de l'outil 1,la matière solide 4 n'étant supportée et sollicitée que sur la surface tangen- tielle réduite, respectivement de l'outil et du support.
La figure 5 schématise une variante,dans laquelle l'outil percutant 1 est combiné avec un support plan 3 incliné.On introduit dans cette exécution une décomposition angulaire de l'effort de per- cussion. En effet,on peut considérer un effort normal N sollicitant la matière 4 et un effort tangentiel T, capable d'entraîner la matière d.e telle sorte que celle-ci présente après chaque percussion,une
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autre partie à l'action du percuteur. On peut varier les effets d'entraînement et de percussion proprement dite sur la matière solide à traiter,en modifiant l'angle [alpha]caractérisant la position du support 3 par rapport à la direction de la résultante vibratoi- re déterminant la percussion répétée.
On remarquera que les limi- tes peuvent aller depuis un entraînement maximum et un effet de percussion nul jusqu'à un effet de percussion maximum et un effet d'entraînement nul ; ces caractéristiques correspondent à une valeur de [alpha] respectivement de 0 et de 90 .
Les figures 6,7 et 8 sont en quelque sorte des variantes du dispositif de la figure 5,étant donné que les caractéristiques de percussion sur la matière solide 4 que l'on traite,sont modi- fiées par suite d'une modification de la position relative entre l'outil percutant 1 et le support sous-jacent 3. nana l'exemple de la figure 6, on réalise cette modifica- tion de position en maintenant le percuteur 1 dans sa position originelle et en déplaçant le support sous-jacent 3.par rotation autour d'un centre qui peut correspondre,par exemple, avec l'axe du cylindre formant la face active 5 du percuteur. Dans l'exemple de la figure 7, on atteind un résultat assez semblable en déplaçant linéairement soit le support J3 ,soit le percuteur 1.
On arrive ainsi à atteindre les positions relatives semblables à celles qui résultent de l'exemple précédent,sauf que les points d'impact sont différents.
Enfin,dans la figure 8,on modifie la position relative entre le percuteur 1 et le support sous-jacent 3,tout en maintenant le premier dans une position radiale par rapport au second,qui,en l'occurrence,affecte une forme géométrique.
Enfin,dans la figure 9,cn a introduit la notion de décom- position de l'effet de percussion répétée en un effet actif solli- citant normalement la matière solide que l'on traite et une compo- sante tangentielle d'entraînement,cependant que la matière que l'on traite se déplace sur un support horizontal .Dans ce but,on règle la position angulaire du percuteur 1 et suivant la position angu-
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laire occupée par ce percuteur,on modifie la composante tangen- tielle T ou la composante normale N, ce qui permet donc d'adapter très exactement l'appareil aux besoins de l'application envisagée .
Tans tous les exemples précédents,on a considéré le support sous-jacent comme fixe ou tout au plus capable de rou- ler ou de se déplacer sous un effet extérieur ou indépendant de l'effet de vibration déterminant la percussion répétée. Hais,dans certains cas,il peut être utile de solliciter la matière solide que l'on traitera, la fois par deux percuteurs ou groupe de per- cuteurs,animées de mouvements semblables,mais généralement oppo- sés.
Rien ne s'oppose évidemment de créer certains effets carac- téristiques en donnant à ces deux percuteurs ou groupe de percu- teurs opposés,des caractéristiques vibratoires différentes.Dans ce cas,on profite évidemment des résultantes instantanées des vi- brations agissant dynamiquement sur la matière,En variant les ca- ractéristiques vibratoires des deux éléments ou groupes d'éléments vibrants, - force,amplitude et fréquence, - on dispose d'une échelle pratiquement infinie - de sollicitations.
La figure 10 schématise une exécution dans laquelle on a prévu,en quelque sorte le dédoublement du dispositif de la figure 9. En effet,on y fit usage de deux percuteurs opposés 1, 1',semblablement inclinés d'un angle,respectivement[)(, [alpha] et sol- licitant également la. matière 4 à traiter.
Chacune de ces percus- sions obliques se décompose en un effet normal de percussion res- pectivement Il$ N'et en un effet tangentiel respectivement T,T' et l'on remarque que dans cette disposition la matière est sou- mise à des effets normaux et tangentiels doubles de ceux qui ré- sultent de l'application des dispositions précédentes.Le choix des moyens à mettre en oeuvre dépendra donc à la fois des carac- téristiques de la matière première,des caractéristiques vibratoi- res et surtout du résultat que l'on désire obtenir.
Les dispositifs percutants peuvent évidemment être combinés avec'une foule d'accessoires et ceux-ci dépendront égale- ment des différents facteurs qui viennent d'être cités.
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La figure 11 schématise une exécution caractéristique dans laquelle la matière solide à traiter 4 est déplacée sous l'ac- tion d'un train de rouleaux entraîneurs 6-7 et est ainsi obligée de passer entre un rouleau percuteur 8 et un rouleau-support 9 .
On comprendra donc qu'en adaptant les caractéristiques des outils percuteurs,en disposant judicieusement les éléments d'entraîne- ment et en déplaçant la matière à une vitesse convenable,on pour- ra réaliser toute une gamme de machines capables de traiter aussi bien des matières rigides que des matières souples et,d'une manière générale,toute matière solide.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour le traitement de matières solides par vibration,caractérisé par le fait que la. matière solide est sollicitée entre un support résistant et au moins un élément vi- brant à résultante vibrante,parfaitement dirigée et dont les carac- téristiques de vibration - force,amplitude et fréquence - sont réglables.