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.MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION "Procédé pour le tassement de matières divisées".
L'invention concerne un procédé pour le tassement de toutes matières divisées, enrobées ou non de matières fluides ou plastiques, en vue d'obtenir une forte comacité des masses vue d'obtenir une forte compacité des masses composées d'éléments de différents calibres ou d'atteindre à une plus grande cohésion de grains finement divisés.'Ce procédé, est applicable dans les travaux du génie civil, de la sidérurgie, des exploitations minières, des industries textiles et des industries 'chimiques.
On a déjà depuis longtemps cherché à augmenter la coma- cité .oU la cohésion de telles masses en communiquant à leurs composants un mouvement tel qu'ils tendent le plus possible à s'enchevêtrer intimement l'un dans l'autre tout en provoquant 1.'expulsion de l'air ou des gaz occlus.
Le premier moyen a consisté à soumettre la masse à des,
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chocs répétés. Ce noyen donna des résultats précaires tout en
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réalisant une ûolution antiruécauique, On r.. sssez r4.pid.e.ient subs-titué à'lé:, percussion directe la sollicitationpar vibration sous l'effet d'éléments excentri- ques tournant à grande vitesse et communiquant le mouvement
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saccadé en "rE:.sult',nt, au support de la Masse à tasser. Ce moyen a apporté 'un propres dans l'art du tassement.
Toutefois, ce moyen détermine exclusivement des vibrations à composantes orthogonales
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cans lesquelles la composante tangentiello provoque une véritable ségrégation des éléments assemblés s'opposant ainsi à leur ser- rage homogène. Cette séparation des gros éléments des petits s'ex-
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plique d'une f.;"on péremtoire en prenant comoe exemple (fig.l) un grpin ou un groupe de grains placés sur une table a sollicitée par des vibrations entretenuesprovoquées par un générateur à balourd simple fixé au dit plateau, ce dernier reposant librement
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sur (1 es rescorts hélicoïdaux en acier de faible rigidité;
si on désigne p r w la vitesse angulaire du balourd et pax,\ le rayon de giration provoqué par la rotation du balourd., on constate que 1'i.ccélér>.tio.fi engendrée valant r.w2, un grain posé sur le plate.au se soulevé lorsque la composante verticale dans son effet dirigé de bas en haut, de la force centrifuge devient supérieur à l'ac-
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célérnüon il de If gravité. On aura donc: sin.Ó g/w2.r w2. r Sous cet angle, le grain considéré quittera la trajectoire ci%-
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cula,ire suivie pli chaque point de la table et se déplacera sui- vant la t neote de le manière connue. Ltéqu2tion du mouvement tiontre que lci iiiinx les plus denses seront projetés en avant des grains les moins denses.
On atteint donc ainsi une véritable
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ségrégation voluiiétrique, qui s'oppose par principe* au tassement de la matière. Cette tendance à la ségrégation se manifeste aussi bien dans les sèches que dans les matières mixtes, c'est-
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à-dire, lorsque les grains de matière solide sont noyés dans une masse visqueuse, tels, par exemple. les liants hydrauliques dans'les bétons. D'autre part, (fig.2), les générateurs à balourd simple provoquent encore un glissement de recul des grains placés sur la table à raison même de l'orientation de la composante horizontale de la force centrifuge. Ces composantes tangentielles parallèles au plan de. la table détruisent partiellement l'effet de tassement résultant de la composante verticale.
Or, seule cette dernière intervient avec l'effet de le gravité pour opérer le .tassement maximum des grains.
On a voulu obvier à cet inconvénient en disposant sous la table deux générateurs. Cette solution coûteuse rend le syn- chronisme pratiquement impossible, ce qui introduit un inconvé- nient supplémentaire dû aux interférences ondulatoires annihilant ' une partie de l'efficacité propre de chaque appareils
Enfin, on a utilisé des appareils vibratoires à résul- tante.
vibratoire linéaire en faisant porter la table ou support équivàlent sur des éléments élastiques généralement formés de -fils d'acier enroulés hélicoidalement. Cette combinaison réalise .encore un progrès sur, l'appareil à composantes orthogonales, mais la table et. subséquemment la matière, sont soumises à un véri- table effet de saltation, en sorte que le tassement provoqué dans la branche inférieure de la courbe sinusoïdale schématisant la vibration est fortement détruit par le mouvement inverse de la table.
On comprend en effet qu'il est insuffisant de soumettre les grains à une saltation soutenue pendant un certain temps, étant donné que la compacité,atteinte par l'expulsion de l'air ou d'une partie de l'air après la première phase, se trouve contra- riée par l'inclusion d'une nouvelle partie d'air au cours des phases suivantes, Il est donc indispensable, pour atteindre un tassement satisfaisant, d'élever au maximum l'énergie cinétique avec laquelle les particules sont sollicitées l'une vers l'autre .
en direction de leur support commun sous-jacent, de façon à réa- liser un serrage énergique des composants présentant ainsi une
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fusée corjpccte et déssérée impénétrable à toute nouvelle introduc- tion !7,n supposant tous le& a'rains de mne densité, soumis il une vibration d'amplitude (a) et d.,e vitesse angulaire (*) , l'énergie cinétique d'ur. grain ae diamètre R peut s'exprimer par: Iç ( 4 ) , Fc3
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C'est l'objet et le but atteint p,1- le procédé nouveau, objet ie l'inventicn.
Ce ur'jcedc se caractérise essentiellement en ce que la table ou support ae la. masse fragmentée à tasser est soumis l'action d'un générateur de wibrtion à résultante unidirection- nelle d'intensité et de fréquence varic-bles et dînent réglables et siultcne'Dent l'effet de éÏ:clératçurs disposés et conçus de telle naniere que les riouve-ments descendants'de la table ou du support sou-(,lis l'influence de le .vibration,-soient freinés /tn sorte oup 1 e s ¯rr, ins d matière solide soient fermement appli- qués les uns contre les autres en direction de leur support com- murz par l'action énergique clé l'inertie, les mêrtes décélérsteurs
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étant conçus d'une telle manière que cette action d'inertie per-
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siste pendant la oremière partie de la phase ascendante du mou-
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vement vibratoire.
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Par ce procédé, li, tc'ble ' ou support coc,rnun de la masse tasser n'est donc pas-, corme dns les procédés connus, soumis à un mouvement vibratoire simple, selon la loi sinusoïdale correc- te, muis à un mouvement vibratoire contrarié ou fortement amorti
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dans ses phases descendantes et, subsidiairement, à l'origine des
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'!l:eee c.Cend2Ylt± ,
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L'efficacité du procédé sur le serrage des, composants
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d'une nstiere uivist-;e,sle,,çplicue trus aisément (fig.3) . En effet, si l'on considère une table as, dont le plateau est posé sur des dÉCdl.érteure cid"noc b et que la table est munie d'un générateur de vibration c-à résultante strictement unidirectionnelle, le Ce-1-
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cul établit que le mouvement de ce plateau est un mouvement ±tric-
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tement linéaire, en l'occurrence vertical.
Des grain.- poses sur
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ce plateau accusent donc des accélérations verticales qui s'ejou- tent ou se retranchent de l'accélération gravitique. Les défor- mations élastiques du plateau sont de très faible amplitude et les,grains sautillent sur place en ne subissant aueun choc laté- ral, ce qui exclutdonc la ségrégation volumétrique. Ce processus subsiste lorsque les grains reposent en couches sur le plateau.
Dans ce'cas, l'accélération due au mouvement vibratoire s'ajoute.
.géométriquement et algébriquement à l'accélération de la gravité.
Toutefois, à raison même de l'action des décélérateurs, les grains, dans leur mouvement descendant, sont violer-,ment freinés en sorte que la force avec laquelle ils sont appliqués l'un contre 'l'autre en .direction de leur support-accroît considérablement. Par ce fait, on augmente l'effort de tassement dans une direction bien déter- ' minée à l'exclusion de toute .composante latérale.
On réalise donc bien ainsiles conditions d'un tassement maximum et defaçon à assurer une identité de compacité ou de cohésion dans toute la masse,-
Dans ce procédé, les décélérateurs offrent une impor- tance capitale, car il dépend d' eux .pour que l'énergie à imprimer aux composants d'un aggloméré soit maximum au moment où les défor- mations élastiques du plateau ou support commun de la ,messeat- teignent leur pointe inférieure. Ce sont lès décélérateurs qui ré- duiront presqu'instantanément la vitessedu dit support.
Il faut exclure systématiquement tous les dispositifs à amortissement linéaire dont le plus commun est le ressort métal- lique, généralement à enroulement hélicoïdal.
Préferablement. et conformément à l'invention, on uti- lisera comme décélérateurs idéaux un emplisse de disques en caout- chouc alternant avec des disques métalliques, dont on sait que la courbe d'amortissement est de forme sensiblement parabolique dans sa zone d'utilisation pratique.
De tels décélérateurs freinent énergiquement le sup- port en fin de course descendante atténuent ainsi brusquement
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l'amplitudedes déformations élastiques du dit support. Le choc
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amorti qui en résulte cornnunique a la 2sse tasser une force d'inertie cjfiEidLrable déterminant un effet de compression mutuel maximum. par leur élasticité massique, ces décélérateurs prissent encore lorsque les crains de la masse sont déjà sollicités vers
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le (8uvement H;cElid"nt. Enfin, ces mêmes d: cél.érateura s'opposent encore à l'eflet brutal de l'accélération en fin de course ascen- àiJnnei1c rcc:.;;i:;rnt ainsi l'effet de dissociation des grains qui pourrait résulter d'une sollicitation violente.
Le precédé ce tassement conforme a l'invention, est donc Eu#si général que possible, applicable au traitement de toutes
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r.18tiàres divisées soutenues par tous supports élastiques appropries, pour c:t,nt que ces derniers soient soumis à l'e.cti'on d'au moins un générateur de vibration à résultante unidirectionnelle et sup-
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porté par des d6c61érateurs tels que les mouvements descendants provoqués par les vibrations soient fortement freinés ou contrariés, en sorte que chaque grain de la massa à tasser soit sollicité vers le support commun par des efforts d'inertie considérables.
Ces conditions peuvent être remplies par des moyens dif- férents en sorte que l'on peut réaliser des appareils de présen- tation diverse.
Une forme d'exécution est schématisée- - sansaucun carac- tàre limitatif - dans la figure 4 à laquelle le procédé, objet
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de l'invention, est appliqué à une table vibrante utilisée'psr exem- ple dans la fabrication d'articles en agglomérés.
Dans cette exécution, un tablier métallique 1 est fixé
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sur deux '10n&;0rons g foruéa par des profilés en forme de U par exemple. Ceux-ci reposent sur quatre pieds verticaux 5. par l'inter- média:ire de décélérateurs 4 formés par un empilage de rondelles élastiquex 5 alternant avec des rondelles métalliques 6. Celles-ci seront de préférence d'épaisseur beaucoup moindre que celle des rondelles élastiques. Les pieds verticaux 3 reposent directement sur la base rigine 1 de l'appareil laquelle porte sur le sol sous- jacent.
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Sous les longerons 2, à l'intervention d'entretoises a est fixé le .boîtier vibrant 9du type à résultante verticale uni- directionnelle réglable, généralement formé de deux axes parallè- les 10-11 sur lesquels sont montées des masses balourdées 12-13 tournant à même vitesse mais eri sens inverse. A cet effet, l'un des axes - 10 par exemple - porte une poulie 14 directement entraî- née par la courroie 15 et le moteur 16 reposant sur la base 7 par les- entretoises 17-18 et les traverses 19. D'autre part, les deux axes 10-il portent chacun une roue dentée, respectivement.
20-21 engrenant en permanence l'une avec l'autre.
Les effets du procédé de l'invention - ainsi appliqué - peuvent porter sur des appareils très différents, de dimensions 'pratiquement indéterminées. A titre d'exemple encore, la figure 5 schématise une exécution originale d'une table vibrante spéciale reposant .sur quatre paires de décélérateurs. Il a été. constaté que, moyennant un. seul appareil vibrant 9 on atteint pratiquement une même efficacité sur de très grandes longueurs de table. Il est compréhensible que la puissance du générateur 9. devra être pro- portionnée avec la longueur du tablier 1.
Par exemple, pour une table de 3 m50 de longueur, permettant une charge maximum sur le tablier de 300 Kgr., on utilisera un générateur développant une force vibratoire réglable entre 0 et 3580 K , tandis que pour une table de 5 m, de longueur permettant une charge maximum sur le tablier de 3500 Kgr. on utilisera un générateur développant une force vibratoire réglable entre 0 à 824c Kgr.
On peut donc 'très rationnellement adapter l'appareil à chaque çasd'application, Et dans chacun de ceux-ci, on atteindra des résultats supérieurs à ceux que donnent les autres procédés connus. Une forte compacité peut donc être atteinte dans l'agglo- mération à froid ou à chaud' de composants-solides de toute densité et de toutes dimensions. L'évacuation énergique de l'air ou des gaz occlus dans les masses facilite considérablement l'obtention de cette forte compacité très recherchée dans la fabrication des aciers, des bétons, des matières plastiques, etc...
Plus particulièrement, des essais contradictoires ont
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été exécutés avec répétition sur des éprouvettes en béton vibro- giré, lequel peut d'ailleurs servir de base et d'étalonnage pour toutes les autres applications industrielles. Les essais sur éprou- vettes par les autres procédés connus ont été faite par des expé-
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rioentetears étrinàere aux collaborateurs du Laboratoire de Oinre- n,tioue de '.ruxelles dirigé par le 6.en,z>ndeur. Des essais ont été effectués pour vérifier l'influence du procédé de l'invention sur la résistance des pièces sous les sollicitations de compression, traction, flexion et sur lu densité, la porosité et l'usure.
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On etteint les. chiffres cripr.tifs suivants: I.- COMPRESSION
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<tb> Composition <SEP> Ciment <SEP> âge <SEP> en <SEP> Résultat'
<tb>
<tb> nombre
<tb> de <SEP> ' <SEP> ours
<tb>
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par procèdes Galets 5/20 R 350I. 28 3E, 4 connus Concassés 5/2,0." C=G,55 R 350K. 28 355 Lrrcviers 5/20.:@/C=0,455 PAF 350K. 28 450 ,.Tr,viers 5/0./C=0,40 3e.,R.350K, 26 410 CaCI2 par Galets 5/20.îßC=0,3 PAN 350 h 28 524 vibrogiration Concassée 5/20EVc=0,4l 350K. 28 560 Concassés lO/50..B/C= N,R.350K. 90 1082 0,40 Concezsés 10/50.I¯;/C= PI1T 350K, 28 689
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<tb> 0,41
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I I . - C 121 (DI par des proce- (.'ë1ets 5j ;0. .k;/C=0,515 YN 357K. 28 22,95 (les connus C:mccss0s 5/NO.i/C=U,55 3501i. 28 21,30 par Goncssés 5/20..E:j/G=0,41 FâzT 35GK. 28 28,93 vibroirtion vibrogir8tion Concasses lî:
/50.7/C= PAN 350I. 28 32,'7'/
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<tb> 0,41
<tb>
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II I , -F1.S;IO1T. par procédés :';',:'lets 5/2C,Çl'c=6,515 .A2? 357fC. 26 43,95 connus ()onc3ssés 5/20.1/0=0,55 i.R.350K. 28 32,60
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<tb> Composition <SEP> Ciment <SEP> êge <SEP> en <SEP> Résultat
<tb>
<tb> nombre
<tb>
<tb> de <SEP> 'ours
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> par
<tb>
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vibrogiration Concassés 5/20./0=0,41 PAN 350K. 2b 60,90 Concassés 60/.100 H.R.395K. 28 78 Concassés 10/500= MN 50. 2L 70,70
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<tb> 0,41
<tb>
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I V. 7?ELTSI T. par procédés Galets 5/30./0=0515 Pr23 357K.
NS 2,392
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<tb> connus.
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par Concassés SO.C=0,41 PAN 350K. 28 2,47 vibrogiration, Concassés 10/50.]V'C=0,4 H.R.350K. 90 2,60 Concassés 10/5C.E/C=0,4 PAN 350K. 28 2,,53 Concassés 10/5C).4/0=0,4 SEALITUOR 28 - 3,58
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<tb> 375
<tb>
v.- POROSITE.
Par procédés connus: moyenne 6% en volume.
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.9ar,Vii-brogiiation: moyenne 8,5% en volume.
REVEN.DICiI TI O1TS. l.- Procédé pour le serrage intime de matières divisées . placées 'sur' un support reposant élastiquement et soumis à l'ac-
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tion d'un générateur de vibration à résultante linéaire,., coracté- risé par le fait que le générateur engendre des vibrations de for- me' strictement unidirectionnelle, d'intensité et de fréquence ré- glables et que les éléments élastiques du support sont tels qu'ils contraignent énergiquement les effets d e la vibration dans ses mouvements descendants et partiellement dans ses mouvements ascen- dants.