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"Perfectionnements aux vibrateurs"
La présente invention est relative à des perfectionne- ments aux vibrateurs, et plus particulièrement, aux vibrateurs destinés à produire des vibrations à haute fréquence.
On sait que, dans les vibrateurs usuels, la mise en vi- bration est obtenue par rotation d'une masse excentrée, En pratique, on utilise, à cet effet soit des masses balourdées montées sur des axes roulant dans des paliers à billes ou à rouleaux, soit la rotation d'une masse cylindrique à l'inté- rieur d'un logement cylindrique, la masse étant excentrée par rapport au logement.
Cette seconde disposition présente l'avantage de produire des vibrations de grandes fréquences, par suite du mouvement épicycloidal de la masse tournante.
Cependant, avec les appareils de ce type, les constryc- teurs ont éprouvé de grandes difficultés à réaliser des appa- reils puissants. Par suite des efforts secondaires engendrés
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par les mouvements de corps animés de très grandes vitesses de rotation, il se produit fréquemment des ruptures de pièces de l'appareil.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients. Elle permet d'éviter les efforts secondaires et donc la rupture des pièces en mouvement. Elle rend possible la réalisa- .. tion de vibrateurs dont la fréquence peut atteindre plusieurs centaines de mille à la minute et développant une forée centri- fuge de l'ordre de dizaines de centaines de tonnes.
Elle consister dans les vibrateurs à masse de révolution excentrée tournant à l'intérieur d'un évidemment de révolution, à commander la masse tournante par un dispositif attaché en des points extérieure au cercle de roulement et présentant un degré de liberté entre l'organe d'entraînement et la masse tournante.
Cette liaison entre l'organe d'entraînement et la masse tour- nante est assurée de façon non rigide, par des biellettes oscil- lantes ou flexibles ou autre moyen équivalent. Ces liaisons sont de préférence disposées de part et d'autre d'un plan de rotation moyen et symétriquement par rapport à celui-ci.
En attachant les organes de commande de la masse tournante en des points extérieurs au cercle de roulement, le point d'at- tache décrit dans son mouvement épicycloidal une courbe ne pré- sentant que des oscillations faibles, sans boucles, ni points de rebroussement. Ce point est relié à un point de l'organe d'entraînement qui décrit un cercle, Le degré de liberté ménagé entre l'organe de commande et le point d'attache permet de répondre aux différentes de trajectoires des deux points. Les oscillations du point d'attache de la masse tournante, s'effec- tuent librement sans engendrer d'efforts secondaires nuisibles.
De la sorte, les conditions de résistance à ces efforts, qui limitent la construction des appareils connus, ne constituent
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plus un obstacle aux grandes fréquences qui peuvent ainsi attein- dre aisément plusieurs centaines de mille vibrations à la minute.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple un mode de réalisation du vibrateur selon l'invention.
La figure 1 est une représentation schématique de,l'entrai- nement de la masse tournante excentrée mettant en évidence son m mode d'entraînement selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un vibra- teur réalisant cet entraînement; la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en élévation de côté de la partie tournante du vibrateur selon la ligne IV-IV de la figure 2; la figure 5 est une coupe partielle selon la ligne V-V de la figure 3; la figure 6 est une coupe analogue à celle de la figure 5 représentant une variante.
Le vibrateur selon l'invention est constitué essentielle- ment par une masse 10 cylindrique de diamètre d qui roule à l'intérieur d'un évidement 11 cylindrique fixe de diamètre d + ,!, la masse 10 étant excentrée par rapport à l'évidement 11.
On sait que lorsque la masse 10 tourne dans le sens de la flèche des différents points décrivent par rapport à l'évidement fixe des épicycloides. Celles-ci présentent diverses formes selon le point désiré, lesquelles sont indiquées en trait poin- tillé sur la figure 1. Pour les points du cercle de contact de la masse 10 avec l'avidement 11, ce sont des oourbes A à points de rebroussement. Pour des points intérieurs au cercle de con- tact, ce sont des courbes B présentant des séries de boucles.
Le centre C lui-même de la masse 10 décrit un cercle correspon- dant à l'excentrement des cercles 10 et 11; il le décrit avec
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une vitesse de rotation d'autant plus élevée que la diffé- rence o des diamètres des cercles 10 et 11 est plus petite.
Les points extérieurs au cercle de contact de 10 décri- vent eux aussi des épicycloides, sans boucles ni point de rebroussement, mais présentant une succession d'ondulations, telles que représentés e D, E, F, et dont les centres de courbures des points de la trajectoire sont les points de contact des deux cercles 10 et 11. L'amplitude de ces oscil- lations est toujours égale au double de l'excentrement des cercles 10 et 11, c'est-à-dire à la quantité e . Mais, plus le point est éloigné du cercle de contact de 10, plus les rayons de courbure sont grands et , par suite, plus les accélérations des points sur la trajectoire sont faibles, en particulier pour les points situés sur le prolongement du rayon correspondant au point de contact.
Selon l'invention, on entraîne en rotation la masse tournante excentrée 10 par un point 12 aussi éloigné que possible de son cercle de contact avec l'évidemment 11, et ce point 12 est relié en 13 à l'organe rotatif d'entraîne- ment, axé sur le centre de l'évidemment 11, en donnant à la liaison 14 entre 12 et 1 3 un degré de liberté.
De la sorte, le point 13 qui est axé sur le centre de l'évidemment 11 décrit un cercle fixe G, alors que le point d'attache 12 suit l'épicycloide F. En raison du degré de liberté laissé à la liaison 14 qui relie le point 12 au point 13, chacun de ces points peut suivre librement sa propre trajectoire. Comme représenté figure 1, lorsque le point 13 de l'organe d'entraînement sera venu en 13' en suivant le cercle G, le point 12 sera venu en 12' sur l'é- picycloide F, la liaison 14 ayant permis sans résistance que le point 12 venu en 12' s'écarte plus ou moins du cer-
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cle G, Aux différences de trajectoires correspondent simple- ment des oscillations de la liaison 14, qui non rigide, ne provoquent aucun effort ni aucune fatigue dangereuse.
Il est alors possible de donner sans inconvénients une très grande fréquence aux vibrations de la masse 10, les quel- les peuvent atteindre plusieurs centaines de mille à la minu- te. La force centrifuge qui en résulte et qui peut aller jus- qu'à des centaines de tonnes, ne provoque aucune rupture de l'appareil,
Dans un mode de réalisation représenté figures 2 à 5, la masse tournante excentrée 10 roule sur la surface inté- rieure 11 d'un anneau fixe 14, disposé sur une paroi 15 du bâti 16 de l'appareil et assujetti sur celle-ci par les vis 17. A la masse tournante 10 sont fixées par des vis 18 deux joues latérales cylindriques 19 portant l'élément 12 par lequel. la rotation lui est communiquée.
Ces joues 19 ont un diamètre sensiblement plus grand que celui de la masse 10 de telle sorte que l'élément d'entraînement 12 se trouve éloigné du cercle de contact de la masse 10 avec l'évidement 11.
Le bâti 16 est fermé latéralement par des flasques 20 qui portent des paliers 21. Ces paliers 21 reçoivent un arbre 22 entrainé par les poulies 23. Il est à remarquer que l'ar- bre 22 traverse la masse tournante 10, mais sans la toucher, passant dans un évidemment convenable 24 pratiqué dans celle- ci.
Sur l'arbre 22 sont clavetés deux bras 25 soigneusement équilibrés par lesquels est assuré l'entrâinement des joues 19 et donc de la masse 10.
A cet effet, chacun des bras 25 porte à l'une de ses extrémités et en porte à faux un doigt cylindrique 13 fixé par un écrou 26. Le doigt cylindrique 15 vient s'engager dans un évidement 27 de la joue 19 avec un jeu circonférentiel moyen suffisant pour permettre le degré de liberté requis.
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Dans les joues 19 sont également prévus; un évidemment circulaire 28 dans lequel est montée à force et fixée par une clavette 38 la pièce d'usure 12 constituant son'.point d'entrainement, un évidement rectangulaire 29. Dans la pièce 12 silidaire de la joue 19 d'une part et dans la pièce 13 solidaire du bras 25 d'autre part, sont ménagées des emprein- tes convenables 30 et 31 pour recevoir les extrémités d'un buton 14 qui assure la liaison libre du bras 25 et de la joue 19. Le buton 14 est disposé dans l'évidement rectangu- laire 29 avec un jeu convenable. Le buton 14 est maintenu en place par des plaquettes latérales 32 vissées sur la joue 19. Sur les bras 25 à l'opposé des doigts 13 sont prévues des pièces d'équilibrage 33 s'étendant à l'intérieur d'un évidement approprié 34 de la joue 19.
Le guidage latéral des joues 19 est assuré par des plots 35 montés sur la paroi 15 du bâti ou sur les bras 25. La fixation du bâti 16 sur l'appareil d'utilisation est assurée par deux boulons passant à travers des trous appropriés. Le refroidissement de l'appareil peut être obtenu par une cir- culation d'air comprimé ou aspiré.
Lorsque l'arbre 22, actionné par la poulie 23, tourne, il entraine les bras 25. Ceux-ci par l'intermédiaire des doigts 13, des butons 14 et de la pièce 12 assurent la rota- tion des joues 19 et par la suite de la masse tournante 10.
Celle-ci en raison de la force centrifuge développée, ne tarde pas à s'appliquer sur 1!évidement cylindrique 11 et roule sur celui-ci, chacun des points décrivant un mouvement épicycloidal tel que représenté figure 1, générateur de vibrations dont la fréquence est d'autant plus élevée que les diamètres de 10 et de 11 sont plus voisine.Dans ce mouvement, les points d'attache 12 des joues 19 décrivent des courbes sinueuses telles que F, dont les ondulations sont d'autant
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plus douces que les points 12 sont plus éloignés du cercle de contact de 10 et de 11. C'est en ces points 12 qu'est appli- qué, par l'intermédiaire des butons 14, l'effort d'entraine- ment en rotation des doigts 13 solidaires des bras 25. Ces points 13 décrivent un cercle fixe (G de la figure 1).
Les différences entre les trajectoires de 12 et de 13 sont compen- sées par des oscillations du buton 14 qui peut se déplacer librement dans son logement 29. L'entrainement se fait ainsi par une liaison souple. Au lieu d'utiliser un buton tel que 14 qui assure par poussée sur la pièce 12 des joues 19 l'en- trainement de celle-ci, on peut (fig. 6) réaliser la liaison des bras 25 avec les joues 19 par des bielles de traction 36, deux bielles 36 sont articulées sur le doigt 13 solidaire des bras 25. Leurs autres extrémités pivotent autour d'un axe 37 solidaire des joues 19 et remplaçant la pièce d'usure 12 de la figure 5.
Ai lieu d'éléments rigides, 14 ou 36, comme représenté, la liaison des bras 25 avec les joues 19 pourrait être obtenue par tous moyens élastiques ou flexibles assurant la liberté de mouvement désirée pour compenser les différences de tra- jectoires des points de l'organe d'entraînement, bras 25, avec ceux de la masse tournante 10, (fig. 19). Le nombre de liaisons libres entre l'organe d'entraînement et les joues 19 peut être quelconque convenablement répartis pour assurer l'équili- brage des parties to urnantes.
Le dispositif s'amorce normalement de lui-même, la pièce tournante 10 venant spontanément s'appliquer sur l'évidement 11 dès qu'elle est mise en rotation, . Accessoirement, pour réaliser l'amorçage on peut prévoir des galets appuyant au départ sur le contour extérieur des joues 19 pour assurer le contact de la masse 10 avec l'évidement 11.
Il est entendu que la disposition décrite et représentée
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ne présente aucun caractère limitatif n'ayant été donnée qu'à titre d'exemple. Elle peut comporter toutes variantes de réalisation dans le cadre des perfectionnements faisant l'objet général de la présente invention.