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CARL SCHENCK MASCHINENFABRIK DARMSTADT G. m.b.H., résidant à DARMSTADT (Allemagne) .
INSTALLATION OSCILLANTE.
On connaît des installations oscillantes à ressorts, par exemple les transporteurs ou tamis à secousses qui comportent deux masses au moins dont les oscillations sont provoquées par l'énergie cinétique d'un élément rotatif à balourd. On s'efforce souvent dans la pratique de simplifier le réglage pour une amplitude déterminée des oscillations, et de réaliser des dispositifs qui permettent de rendre constante entre certaines limites l'am- plitude une fois réglée, même en cas de variations de la fréquence de résonan- ce susceptibles d'être provoquées en service par des variations de la masse oscillante (par exemple lorsque la quantité du produit arrivant sur un trans- porteur ou un tamis à secousses augmente ou diminue).
De nombreuses installations oscillantes connues fonctionnent en résonance. La vitesse angulaire de la commande à balourd qui provoque les oscillations d'une installation de cette nature doit être accordée avec pré- cision avec la fréquence de résonance déterminée par les masses en mouvement et par les caractéristiques des ressorts de support, car les amplitudes de l'installation varient notablement, même lorsque les variations du rapport entre la fréquence d'excitation et la fréquence de résonance sont faibles.
L'installation est donc commandée par un moteur dont la vitesse angulaire, une fois réglée,varie peu sous l'effet des variations de la quantité d'éner- gie qu'il débite (moteur shunt, moteur à induit en court-circuit, etc.) On s'est efforcé en outre d'atténuer la sensibilité de l'installation oscillan- te par un fort amortissement ou par exemple par des ressorts dont la caracté- ristique n'est pas linéaire, pour obtenir ainsi une courbe de résonance apla- tie On a aussi fait varier la vitesse angulaire de commande. Mais aucune de ces solutions ne permet de fixer une amplitude déterminée de l'installa- tion oscillante.
L'invention permet de régler l'installation d'une manière sim- ple pour une amplitude d'oscillation déterminée, dont la valeur reste suffi- samment constante, même en cas de variations de la fréquence critique de 1' installation. L'invention est caractérisée en ce que les oscillations de
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l'installation sont provoquées dans la branche ascendante de la courbe de résonance par une commande à balourd dont la puissance une fois réglée (Nm) varie peu entre les limites des vitesses angulaires en usage dans la pra- tique. le réglage à une valeur déterminée de la puissance de la commande à balourd a pour effet de déterminer la position du point figuratif de fonctionnement sur la courbe de résonance, et par suite l'amplitude dé- sirée de l'installation, et permet ainsi de régler l'amplitude.
La proprié- té de fournir une puissance ne subissant que peu de variations entre les limites des vitesses angulaires de la pratique est commune en particulier aux moteurs électriques série, aux moteus asynchrones à induit à bagues collectrices ou spéciaux, ainsi qu'aux moteurs à combustion interne.
Inapplication du principe de l'invention est basée sur le fait que dans les installations oscillantes, les pertes par amortissement au voisinage de la résonance sont égales à un multiple des pertes à une fréquence inférieure ou supérieure à la fréquence de résonance. les pertes par amortissement augmentent avec l'amplitude et atteignent par suite leur maximum au voisinage de la résonance. La commande qui, au-dessous de la résonance,n'a à compenser principalement que'les pertes dues aux frotte- ments dans les portées et à la turbulence de l'air de l'arbre à balourd, dispose d'un excès de couple qui en accélère la vitesse jusqu'au voisinage de la fréquence de résonance . Cet excès de couple sert alors à. compenser l'amortissement en cas de fortes variations de l'amplitude.
La vitesse angulaire de la commande augmente donc automatiquement jusqu'à ce que le point figuratif de fonctionnement soit venu sur la courbe de résonance en un point correspondant aux conditions de fonctionnement existantes.
Les courbes des figures 1 et 2 du dessin ci-joint sont des exemples schématiques des phénomènes décrits ci-dessus Suivant la figu- re 1, à chaque amplitude a correspond une puissance Ns de l'installation os- cillante,qui se compose de la perte par amortissement et de la perte par frottement dans les paliers. La courbe des puissances Ns a une forme sen- siblement parabolique.
A une amplitude, par exemple a =100, choisie pour une application déterminée de l'installation oscillante, correspond une puissance nécessaire Ns = 10. La puissance Nm du moteur de commande en un point P figuratif de fonctionnement doit être inférieure à la puissance de point Ns max de la figure 2, laquelle représente la variation de la puissance nécessaire Ns dans l'installation et de la puissance Nm fournie par la commande, telle qu'elle pourrait varier en fonction de la vitesse angulaire n.
On doit donc avoir Nm = Ns au point P figuratif de fonction- nement. Pour une puissance N = 10 correspondant à une amplitude a = 100 la vitesse angulaire de la commande est n = 1000. En supposant que la cour- be de la puissance nécessaire Ns varie en prenant la forme N'ou N"s sous l'effet de l'augmentation ou de la diminution de la charge de l'installa- tion oscillante, les points d'intersection correspondants P' et P" respec- tifs avec la courbe de la puissance de commande Nm ne donnent lieu qu'à une très faible variation et pratiquement sans importance des puissances respectives Ns et Nm.
Il en résulte suivant la figure 1 que l'amplitude a ne subit aussi que des variations sans importance. Par suite, à une puis- sance déterminée Nm de la commande, correspond aussi une amplitude détermi- née de l'installation oscillante, de sorte qu'en réglant d'une manière ap- propriée la puissance de commande Nm, on peut déterminer la valeur de l'am- plitude qu'on désire, ou régler cette amplitude. Le réglage de la puissan- ce et de l'amplitude s'effectue' dans les moteurs électriques à caractéris- tique série en établissant une tension déterminée aux bornes d'entrée par des moyens connus en soi, par exemple au moyen de résistances de réglage, de transformateurs de réglage, de montages de tubes électroniques etc.
On peut aussi faire usage d'un régulateur de la vitesse angulaire intercalé entre le moteur de commande et l'arbre à balourd. En cas de commande par moteur à combustion, le réglage peut être effectué avec l'accélérateur.
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L'installation peut aussi être commandée suivant l'invention par un moteur asynchrone sans bagues collectrices, auquel on a donné une caractéristique de série par une forme de construction appropriée du rotor Cette caractéristique peut être obtenue de préférence au moyen d'un rotor à forte résistance interne Les rotors pleins en fer conviennent particu- lièrement à cet effet.
Mais l'invention peut être mise en oeuvre au moyen d'un rotor d'un type quelconque faisant acquérir au moteur une caractéris- tique de série
La figure 3 représente schématiquement un exemple de réalisa- tion de la nouvelle installation oscillante, dans laquelle le moteur de commande 5 porte sur son arbre l'élément générateur de balourd 6 et est accouplé par l'intermédiaire d'un organe élastique, par exemple un ressert en caoutchouc 7, à un appareil d'utilisation 8, par exemple un couloir trans- porteur monté à oscillation sur des ressorts 9 et 10. L'installation oscil- lante consiste donc dans les masses de l'appareil d'utilisation 8 et de la commande 5,qui sont accouplés élastiquement par le ressort 7-. La commande 5 consiste par exemple en un moteur électrique à caractéristique série.