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La présente invention se rapporte à des dispositifs générateurs de vibrations équilibrés comportant au moins trois masses alignées. De tels dis- positifs peuvent être utilisés par exemple comme cribles alternatifs pour trier des produits tels que sable, charbon, pierres broyées, minerais divers, ou comme transporteurs à secousses et autres applicationso
Des dispositifs générateurs de vibrations de ce genre sont généra- lement pourvus de contrepoids destinés à équilibrer les mouvements des mas- ses oscillanteso Ces contrepoids sont agités soit directement à partir des moyens de commande soit par resonances avec la masse oscillante. Dans les , deux cas, il est assez difficile d'équilibrer les masses oscillantes pour différentes conditions d'utilisation.
Les réactions sur les fondations sont donc généralement considérables. Mais même lorsque les masses se trouvent' être parfaitement équilibrées, la commande forcée des diverses masses trans- met à l'arbre de commande des effort considérables qui,tout en pouvant être en équilibre par rapport à l'ensemble du dispositif, obligent à utili- ser un mécanisme de commande de grandes dimensions.
La présente invention a pour objet un dispositif générateur de vibrations qui,peut être équilibré parfaitement pour diverses conditions d'utilisation et qui permet de réduire au minimum toutes les réactions des masses oscillantes,d'une manière telle-que les moyens de commande aient seu- lement à compenser les résistances passives tandis que les réactions sur les fondations sont réduites.
L'invention comporte également des moyens pour assurer un démarra- ge doux du dispositif et pour amener ce dernier dans les conditions de fonc- tionnement sans vibrations intempestiveso
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre de formes d'exécution, choisies- à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un crible alternatif avec trois châssis distincts de criblageo la? figure 2 montre un crible analogue mais avec cinq châssis dis- tincts ,Les figures 3 et 4 sont des vues en élévation et en plan d'un cri- ble tel que celui représenté à la figure 1.
Le crible représenté à la figure 1 se compose d'un châssis central sensiblement horizontal 1 et de deux châssis externes alignés 7 et 8. Tous les châssis sont supportés par des barres sensiblement parallèles 6, qui à leur tour sont supportées par le bâti ou fondations 40 Le crible 1 est agité par un jeu de deux barres parallèles 2 articulées sur les manivelles 13 de l'arbre 3. Celui-ci est supporté soit rigidement soit élastiquement sur le bâti 4 et est entraîné par exemple par un moteur électrique. Les cribles 7 et 8 sont reliés au crible 1 uniquement au moyen d'éléments élastiques 9 dispo- sés dans des barres latérales prolongées 11 du châssis 1. On peut relier mu- tuellement les écrans 7 et 8 par une bielle d'accouplement telle que celle représentée par la ligne pointillée 12.
Toutefois une telle liaison n'est pas obligatoire et peut même devenir indésirable ou impossible dans certaines conditions de fonctionnement.
L'axe des éléments élastiques 9 doit se trouver pratiquement dans un plan passant par le centre de gravité de la masse correspondante.
Les masses adjacentes sont destinées à vibrer avec une amplitude opposée, et il est par suite nécessaire de choisir une raideur appropriée des éléments élastiques 9 en sorte que les masses adjacentes se trouvent en
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relation appropriée de phaseo Si l'écran 7 a la masse m et si son amplitude est x l'amplitude de l'écran 1 est y et la raideur de l'élément élastique 9 est c, les équa- tions différentielles suivantes doivent être remplies dans le cas où l'élé- ment élastique s'appuie à une extrémité contre la masse m,,, tandis que son autre extrémité est soumise aux oscillations y = yocos t:
EMI2.1
m c/x # zur cos Ctit/ a/x - cos ±8àt/ Une solution partielle de cette équation est :
EMI2.2
= X cos 4j t ou zo = y0 c-m-J c 2 E:fli,T 2 ra :
Si la grandeur des amplitudes est égale mais de sens opposé on au- soit
EMI2.3
ho soit
EMI2.4
po 0. 2 C-M7t¯;j 0 = m .4,J2 2
Par suite, la raideur des éléments élastiques 9 ne dépend pas de la grandeur des amplitudes, de sorte que le dispositif est équilibré pour tou- tes les amplitudes, pourvu qu'elles soient modifiées proportionnellement.
Lorsque le dispositif est amené à osciller, les forces P1' P7' et P8 sont développées par les mouvements des masses m., m et m8 des cribles respectifs 1, 7 et 8. Pour qu'il y ait équilibre, la condition suivante doit être remplie :
P1 + P7 + P8 = O (1)
EMI2.5
ou p 1 ... mi r 1 t..J 2 P7 - m m,rT 2 P8 =' - m8r8VJ 2 ou r1' r7 et r8 sont les amplitudes des oscillations des masses respectives et w la vitesse angulaire des oscillations
Si l'on substitue ces termes dans l'équation (1),on a :
EMI2.6
ml:rl {# 2 = m7r7 2 = m8r8 w2 = 0 (2)
En même temps, la somme des moments des masses oscillantes doit être nulle, si un état équilibré doit être obtenu. En supposant que la force P agisse à une distance a de la force P -et la force P8 à une distance b de la force P1' la condition suivante doit être remplie pour un équilibre des moments par rapport au centre de gravité de la masse 7
EMI2.7
mlrlf2e, e m8r8ip.J 2 la + b/ s 0 (3)
Des deux équations 2 et 3, on peut sortir w 2 que l'on suppose le même pour toutes les masses9 de sorte que l'on a deux équations avec huit valeurs parmi lesquelles on peut.en choisir six à volonté.
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Dans le cas où la masse de chacun des cribles externes 7, 8 est moitié de la masse du crible central 1 et où leurs centres de gravité sont également éloignés du centre de gravité du crible central, le dispositif est équilibré, lorsque les amplitudes r et r8 sont les mêmes, mais de sens opposé, que l'amplitude r1' Dans ce cas il est possible de relier les deux cri- bles 7 et 8 au moyen des barres 12 qui ne sont soumises à des contraintes que quand l'équilibre du dispositif est dérangéo Ces barres sont représentées à la,figure 1 en traits pointillés. Lorsque 1 on utilise de telles barres, on transforme le dispositif initial à trois masses en un dispositif à deux mas- ses, avec toutes les conséquences qui peuvent en résulter quant aux fréquen- ces de résonance.
On peut toutefois obtenir un état équilibré même avec des masses différentes m7 et m8 et des amplitudes différentes et éventuellement avec des distances différentes a et bo On peut ainsi donner par exemple au corible
7 une amplitude plus grande qu'au crible 1 et en même temps au criblé 8 une amplitude plus petite-qu'au crible 1, ce qui est souvent avantageux lors- que l'on trie des produits. En même temps, tout le dispositif se trouve équi- libré, quant aux forces et aux moments de ces forces.
De façon analogue, on peut, dans les limites des deux équations fondamentales, choisir les masses des cribles et les distances de leurs centres de gravité, en sorte que tout le dispositif puisse être facilement adapté aux conditions voulues. Si.la raideur des éléments élastiques 9 est choisie telle que les amplitudes des masses adjacentes soient de sens opposé, avec la grandeur voulue, les barres parallèles 2 transmettent alors aux fondations les seules réactions qui cor- respondent aux résistances passives de tout le dispositif.
Il est à noter que le dispositiftravaille au-dessus de la fréquen- ce critique des masses 7 et 8, et qu'il est par suite nécessaire d'amortir les oscillations qui sont engendrées lorsque l'on augmente la fréquence de zéro jusqu'à la fréquence de travail, et qui peut être réalisé par des amor- tisseurs appropriés, tels que ceux'représentés en 10 à la figure 30
Le fait que le dispositif travaille au-dessus de la fréquence cri- tique des masses 7 et 8 est avantageux en ce que les petits changements de masses ou autres paramètres ne développent pas des forces ou oscillations intempestives dans les conditions de fonctionnemento .
Le dispositif selon l'invention peut toutefois être amené dans les pleines conditions de fonctionnement sans amortisseur et sans qu'il en résul- te des oscillations intempestives. A cet effet, on amène, l'arbre de commande 3 jusqu'à la pleine vitesseavec une excentricité nulle ou petite de la ma- nivelle 13 par rapport à l'arbre 3, puis on augmente l'excentricité jusqu'à ce que les amplitudes voulues soient atteintes. Les changements d'excentrici- té pendant le fonctionnement peuvent être effectués par tous'procédés connus, par-exemple par le changement de la position relative de deux disques excen- triques. Le démarrage et l'arrêt de tout le dispositif peuvent être effectu- és de façon analogue avec des commandes autres qu'une manivelle.
Le dispositif oscillant selon l'invention n'est pas limité à trois masses alignées oscillant individuellement. On peut en prévoir davantage, pourvu que les conditions données par les équations 1 et 3 soient remplies en application au nombre correspondant de'masses.
La figure 2 montre schématiquement un dispositif avec cinq masses oscillantes alignées 1, 7, 8, 17, 18. Les éléments élastiques 9 sont ici reli- és aux barres latérales prolongées 14, 15 des châssis de criblage 7 et 8. La masse 1 est tôujours commandée directement. Autrement, toutes les conditions s'appliquent encore ici comme pour le dispositif de la figure 1, avec le même choix possible de la grandeur des masses, amplitudes, et distances des
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centres de gravité. Il n'est pas nécessaire de commander directement la mas- se 1 :en variante, la masse 7 et 8 peut recevoir la commande directeo
Les figues 3 et 4 montrent, en élévation et en plan, un mode de réalisation de l'objet de l'invention pour un crible oscillant horizontal.
Les chiffres de référence de la figure 1 ont été adoptés dans ces 'figures
On voit en outre en 10 les amortisseurs pour amortir les oscillations au dé- marrage et à l'arrêt de la commandée Ces amortissements, peuvent avoir une caractéristique linéaire ou non, et peuvent être disposés, comme il est re- présenté, entre les éléments élastiques et la masse entraînée, ou entre,la masse entraînée et les fondations du dispositif.
Le dispositif suivant 1.''invention peut être utilisé dans diverses installations telles que cribles à secousses, transporteurs à secousses et analogues. 'Les éléments individuels peuvent être adaptés aux conditions par- ticulières d'utilisation. On peut par exemple fixer positivement les barres
6 aux fondations 4;au moyen de tiges de torsion ou 'suspendre les châssis de criblage, ou adopter d'autres agencements appropriés dans un'but déterminée
En éliminan pratiquement toutes les masses oscillantes dites mor- tes, on obtient une réduction considérable du poids de tout le dispositif et une réduction de la dépense de puissance et du coût d'entretieno:
-Aveo la réduction du poids des masses oscillantes, on obtient une réduction considé- rable des efforts sur le mécanisme de commande qui doit alors seulement vain- cre les résistances passives de tout le dispositif. Puisque l'on obtient un équilibre parfait des forces et des moments,, aucune réaction n'a à être trans- mise pratiquement aux fondations, ce qui pourrait être nuisible au bâtiment et aux autres machines @ .
Le dispositif peut être utilisé dans une position horizontale,.ver- ticale ou inclinée des éléments alignés. Aucune précaution particulière n'est nécessaire lorsque des petites changements de fréquence se produisent dans le réseau local de distribution d'électricité, et s'il y a de petites irrégula- rités dans l'alimentation ou le triage des produits, il ne s'ensuit aucune réaction nuisible sensible puisque le dispositif travaille au-dessus de la fréquence de résonance des masses 7 et 8, de sorte que l'état d'équilibre n'a pas besoin d'être rigoureusement maintenu.