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La présente invention concerne un mécanisme de vibrateur rotatif de type quelconque, utilisable par exemple sur un tamis à secousses; un couloir transporteur ou un dispositif analogue, mais convenant plus particulièrement pour les dispositifs de tassement, de damage ou de compression librement mobiles, pouvant être commandés ou bien tractés, qui sont équipés d'une plaque ou semelle vibrante portant la superstructure de l'appareil et agissant sur la masse devant être tassée, damée ou comprimée.
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Les vibrateurs de tassement ou de compression connus de ce type comprennent principalement une masse oscillante formée par la plaque ou semelle vibrante, qui est entraînée en oscillation ou en vibration par des balourds rotatifs excentrés, sous l'effet des forces centrifuges. Lors de l'action d'une masse oscillante ou vibrante de ce type sur une pièce de machine montée élastiquement en vue de pouvoir subir des secousses ou des vibrations, ou sur une masse devant être tassée (par exemple sur un sol ou sur du béton frais) les forces d'oscillation ou de vibration sont transmises par impact ou par choc de la masse oscillante à la pièce devant subir la vibration ou à la masse à vibrer, 'et elles peuvent alors prendre des valeurs très élevées, Les facteurs qui interviennent de façon prépondérante pour la détermination du rendement ou,
dans le cas de masses à' tasser ou à comprimer, pour la détermination du degré de tassement pouvant être atteint, sont en premier lieu les, forces d'impact maxima dues à l'oscillation, et la vitesse d'impact. Les forces élevées nécessaires peuvent être obtenues de façon économique et aisée quand on fait tourner des balourds rotatifs par paires, avec des sens de rotation inverses, de façon telle que les composantes horizontales des forces centrifuges engendrées se compensent.
Lorsque, dans un vibrateur de tassement ou de compression de ce type, les maxima des forces oscillantes à variation sinusoïdale agissant en sens inverse de la direction de chute excédent le poids du vibrateur, celui-ci est soulevé à l'écart de la masse devant être tassée'ou comprimée, par exemple du sol, pendant chaque période; et revient frapper celui-ci par suite de l'effet de la pesanteur et de l'action
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des forces d'oscillation alors inversées.
Etant donné que; , selon la valeur des rayons d'excentration et des balourds, ainsi que du régime de travail de l'appareil* le vecteur de vitesse verticale est dirigé dans le même sens ou en sens inverse par rapport à la force résultant de l'excentration, on peut agir de façon prépondérante sur la vitesse d'impec par détermination convenable de ces valeurs.
Les effets des forces -centrifuges sur la masse devant être tassée ou comprimée dépendent de la ,fréquence; ils se répètent selon une succession aussi rapide que possible.
Pour obtenir un processus de tassement ou de compression continu sur une surface de dimensions notables, il est cousu de permettre le libre déplacement du vibrateur, qui,se déplace de lui-même, en ce sens que l'on fait agir les forces centrifuges .résultantes d'une ou de plusieurs paires . de disques ou plateaux à balords selon une direction inclinée. Les composantes verticales des forces centrifuges résultantes engendrent alors des sauts ou déplacements verticaux, tandis que les composantes horizontales provo- quent d'une façon simultanée l'avance du vibrateur dans la direction désirée-,, Siµ dans le cas de vibrateurs de ce type;
, on incline la ligne selon laquelle agissent les forces résultantes de paires de disques à balourds juxtaposés selon des angles différents par rapport à la verticale, il est possible d'obtenir en outre des couples agissant autour de, l'axe vertical du vibrateur, de sorte que ce vibrateur de tassement peut se déplacer automatiquement dans toutes les directions.
Si l'on étudie alune façon plus précise le comportement
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de ces vibrateurs pendant le travail, et si l'on représente graphiquement, au moyen de courbes, le mouvement vertical, la vitesse de ce mouvement; le rendement ou la puissance des masses oscillantes ainsi que le travail fourni par ces masses oscillantes ou vibrantes depuis le début d'un mouvement ascendant; en fonction de la variation de la force d'exclu talion, on peut alors déterminer que cette force d'excitation présente, par rapport à la vitesse de déplacement, un signe inverse pendant une partie du cycle de travail. Cela signifie qu'une partie de l'énergie fournie au vibrateur- est perdue au cours de la dernière partie du mouvement ascendant.
Afin d'éviter cette perte d'énergie pendant la dernière partie du mouvement ascendant, et d'augmenter l'énergie d'impact, on a déjà proposé d'avancer le point d'impact en modifiant la variation de cette force, afin que ce point se présente en avance par rapport à sa détermination établie en vue d'une variàtion harmonique. On parvient à ce résultat . par le fait que la variation de la force d'excitation s'écarte'd'une ligne purement sinusoïdale, et est coormée de façon telle que la courbe correspondant à cette variation passe par une va leur nulle à un moment plus tardif que cela n'est le cas avec une variation purement harmonique; de,'sorte 'que le point d'impact est ainsi avancé. Ce processus exige toutefois une nouvelle modification du mécanisme, qui est en soi déjà compliqué et par suite coûteux.
Dans le cas de vibrateurs de tassement ou de compression on doit également tenir compte au fait qu'il s'agit le plus souvent,dans le cas de la masse à damér où à tasser, de masses plastico-élastiques, formées par exemple par le sous-sol, aveo lesquelles le vibrateur a besoin, après
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l'impact, d'un certain temps pour exercer son effet de tassement ou de compression. Lorsqu'on cherche à réaliser des conditions de travail optima, on doit également veiller à ce que, tout en respectant les conditions précitées pour obtenir un effet maximum des forces sur le sous-sol, ainsi que la vitesse maximum possible, le temps qui s'écoule entre l'impact et un nouveau mouvement ascendant ne soit pas trop court, sinon le travail de tassement en soi possible ne pourrait se produire de façon complète faute de temps.
Si le laps de temps ménagé est suffisamment long, le vibrateur demeure encore sur le sol après que le processus ' de déformation plastique s'est terminé, et il ne sélève de nouveau en vue du mouvement ascendant suivant que lorsque la force inversée fournie par les excentriques dépasse le propre poids du vibrateur. Si ce laps de temps est très court la force dirigée vers le haut fournie par les excentriques agit, après l'impact, en opposition à l'action du vibrateur; alors que celui-ci exerce encore un travail de déformation plastique. La possibilité d'un travail de déformation plastique est alors limitée.
Les recherches ayant abouti à l'invention ont montré ' que la détermination relative des-nombreux facteurs qui interviennent ici se heurte à des difficultés, étant donné que la représentation graphique ou numérique séparée de ces facteurs (par exemple de l'énergie cinétique d'impact) n'est pas simple, et ne peut être réalisée que sous une forme faisant intervenir un grand nombre de paramètres.
Les conditions précises correspondant à un maximum absolu de l'énergie d'impact; et permettant par suite, également, la mesure des masses oscillantes, de la charge duplication,
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du rayon actif des balourds et de la fréquence, ne peuvent donc être définies qu'avec de grandes difficultés en admettant même que cette détermination soit possible, L'invention apporte toutefois une solution qui entraîne, pour chacun des cas précédents, une amélioration du rendement rapport à la puissance fournie aux masses oscillantes ou au vibrateur,
Si l'on calcule, pour différents rapports entre le poids total du vibrateur et la force centrifuge,maximum des masses oscillantes, la puissance du mouvement ascendante d'une façon en soi connue,
et si l'on reporte cette valeur sur le profil-clos forces, on peut alors déterminer chaque fois ùn rapport précis entre la puissance maximum et la puissance moyenne, rapport qui est particulièrement important pour les variations obtenues lors du travail, Si l'on calcule, le travail par impact, on peut àlors, en tenant compte de la fréquence, déterminer la puissance de travail fournie sur le sol par seconde, en CV. Cette puissance effective correspond; dans le cas des vibrateurs connus; à un rapport très défavorable, compte tenu de la puissance fournie par le moteur d'entraînement,
L'un des buts de l'invention est d'améliorer ce rapport, dans le cas d'un vibrateur rotatif, par le fait qu'on évite les variations lors du travail ou qu'on les ramène à une valeur minimum.
On parvient à ce résultat, suivant l'invention; par le fait que, dans le cas d'un vibrateur travaillant aveo des 'balourds rotatifs, on utilise en plus des masses formant balourds des masses d'inertie additionnelles compensées; dont le moment d'inertie représente plus du triple,
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et de préférence de six a douze fois le moment d'inertie des masses formant le balourd.
Pour résoudre le problème posé, il serait en soi souhaitable de donner aux masses dtinertie compensées une valeur telle, que l'énergie cinétique ainsi engendrée demeurât élevée par rapport aux variations du travail engendrées dans le mécanisme du vibrateur. Une telle augmentation des masses d'intertie compensées est toutefois soumise à une limite, qui est due à des raisons énergétiques,et constructives et qui, judicieusement, n'est pas supérieure au maximum indiqué.
L'invention non seulement permet d'éviter dans une très large mesure les variations des conditions de, travail dans les mécanismes de vibrateurs., et d'améliorer le rendement; mais elle apporte en soi cet avantage notable que.' dans le cas d'un appareil de tassement ou de compression librement mobile, par exemple équipé d'un mécanisme vibrateur suivant l'invention, l'augmentation d'inertie détermine un effet directif qui assure un maintien, plus aisé du sens de dépla- cernent.chaque fois désiré et qui supprime presque complètement les forces de basculement qui, dans le cas d'une masse à trasser ou à comprimer présentant une surface irrégulière (par exemple dans le cas d'un sol irrégulier)
tendent à communiquer à l'appareil une nouvelle direction de dépalcament
On obtient un mode de réalisation particulièrement judicieux de l'objet de l'invention en combinant un ou plusieurs balourds montés sur un plateau à excentriques avec la masse d'inertie.- de façon telle que l'on obtienne un disque ou plateau dont la masse soit concentrée en grande partie dans une couronne dans laquelle sont prévus un ou plusieurs logements ou alésages, les tronçons de ladite
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couronne diamétralement opposés à ces logements ou alésages formant alors les 'balourds.
Dans le cas d'un mécanisme de vibrateur conçu de cette . manière, la diamètre actif moyen de la ou des masses formant, le balourd peut être égal ou sensiblement égal au diamètre moyen de la masse d'inertie formée par la couronne, grâce à une disposition appropriée des logements ou alésages dans cette couronne. Le diamètre'actif peut également être rendu plus petit par une distribution appropriée des logments ou alésages, de sorte qu'il est possible,, dans le cas de plateaux d'inertie comportant plusieurs balourds (par exemple deux balourds) de donner au diamètre actif de ces balourds des valeurs différentes.
Avec l'agencement proposé. suivant l'invention, concernant Inadaptation de masses d'inertie compensées additionnelles' et la mesure du moment d'inertie de ces masses par rapport au moment d'inertie des balourds, on a constaté que les amplitudes du mouvement de. ces masses présentent une signi- fication importante. La valeur de l'excentration des balourds intervient en premier lieu de façon déterminante pour l'amplitude du déplacement de l'émetteur d'impulsions, donc pour le mouvement ascendant d'un appareil de tassement ou de compression pouvant se déplacer librement, ainsi que pour le comportement général d'un appareil de ce type.
Parmi , les différentes possibilités fournies dans le cadre de l'invention pour la mesure de l'excentration ou du rayon actifs des balourds, il est particulièrement judicieux, comme l'enseigne l'expérience, de choisir l'excentration . des balourds de façon telle que le diamètre moyen de la , couronne.formant la masse d'inertie:représente de deux à
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douze fois cette èxcentration, Une telle excentration peut être obtenue aisément, suivant ltinvention, sans que le rapport précité des moments d'inertie soit modifié.
Il est ainsi possible d'atteindre, dans des conditions différentes, des rendements de vibration ou des résultats de tassement ou de compression optima. Ceci est particulière-' ment important pour le tassement ou la compression du sol, car les processus réels (par exemple dans le cas d'un sol" sur lequel on doit établir une construction), et les conditions correspondant à une compression optimum ne sont pas alors éclaircis de façon totale. Mais il est également possible, suivant l'invention, d'obtenir une meilleure adaptation à des conditions de sol déterminées à l'avance, en ce sens que l'on peut maintenir par exemple le diamètre actif des balourds à une plus faible valeur, en respectant par contre la valeur de la force centrifuge engendrée ainsi que; le cas échéant, la gamme de fréquences recherchée.
L'invention peut être également appliquée en disposant dans un mécanisme de vibrateur rotatif, en plus des balourd usuels simples ou tournant en sens inverses; qui peuvent être montés de toute façon désirée, par exemple sur un plateau à excentriques, pour l'accumulation d'énergie cinétique et pour la réduction des variations obtenues lors du travail, un volant d'inertie formant une masse compensée, ou.plusieurs volants ou plateaux de ce type, sur un arbre commun avec la ou les masses formant balourds, ou sur un ou plusieurs arbres de renvoi.
la description..qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif et montrant plusieurs modes' de réalisation dans lesquels les masses
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formant balourds sont combinées à des plateaux d'inertieµ permettra de mieux comprendre l'invention-
Les figs. 1 à 6 montrent de façon schématique différentes possibilités de combinaison, de face et en coupe par la ligne A-A de chaque figure.
On a représenté sur la fige 1 un plateau d'inertie muni d'une couronne K dans laquelle est concentrée la massé principale du plateau; qui présente par exemple une rainure de clavetage 20 et qui peut être calé sur le mécanisme d'un vibrateur rotatif. Le diamètre moyen de la couronne K est désigné par D. La.masse formant balourd est constituée par. la partie 1 de la couronne K, en ce sens que cette couronne est munie en 10 d'un évidement en forme de secteur. Le centre de gravité du balourd 1est désigné par µ/ et le rayon actif de ce balourd par R;
On a représenté sur la fig. 2 un agencement analogue de plateau d'inertie.
Dans ce cas; il n'est pas prévu toute. fois d'évidement traversant la couronne K; mais on a ménagé sur cette couronne deux évidements latéraux 12, 13, disposés de façon telle que l'âme 11 du plateau demeure présente entre ces évidements. La masse forment balourd est constituée ici par les deux portions de couronne latérales la et 1b de sorte que le centre de gravité commun est situé au point S la/lb.
Le rayon actif des balourds est ici encore représenté par la valeur R qui, comme dans le mode de réalisation qui forme la fig, 1, est égal à la moitié du diamètre D de la couronne,
On a représenté sur la fig. 3 un mode de réalisation dans lequel un plateau d'inertie correspondant à celui représenté sur la fig, 1, comportant une couronne K formant
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la. masse principale présente deux découpes 14, 15, raccordées depuis le bas à son plan horizontal médian. De cette manière., il se forme dans la couronne K, diamétralement à ces découpes, un balourd 2 présentant un centre de gravité S2 et un balourd 3 présentant un centre de gravité S3.
Le mode de réalisation que montre la fig. 4 correspond à celui' que représente la fig. sauf que les deux balourds sont formés chaque foispar les masses partielles 2a ou 2b, et Sa, ou 3b. et présentent les centres de gravité correspondants S2a/2'o et S3a/3b. Les découpes ménagées dans la couronne K sont désignées alors par 16 et 17.
Dans les deux cas le rayon actif par rapport au plan horizontal médian des balourds est égal à r:il est donc plus petit que le diamètre moyen D du plateau d'inertie et que le rayon actif R des modes de réalisation représentés sur les figs. 1 et 2. La valeur des balourds peut alors être choisie de façon telle qu'elle, soit égale à celle . obtenue dans les modes de réalisation représentés sur les figs. 1 et 2. Les plateaux d'inertie que montrent les figs.
3 et 4 sont par opposition aux figs. 1 et 2, représentés sous forme de volants d'inertie à baloards montés fous; ils ne sont pas calés ou clavetés sur l'arbre du mécaisme, mais sont au contraire montés fous sur celui-ci et sont ,entraînée de façon en soi connue, au moyen d'un différentiel ou d'un dispositif analogue, à partir de plateaux d'inertie à , balourds calés sur l'arbre à côté dès précédents, afin de tourner en sens inverse.
Le rayon actif des balourds peut prendre toute valeur désirée entre R et r
Enfin, les figs. 5 et 6 représentent des modes de réalisation dans lesquels un balorud (Fig. 5) est formé
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par un alésage approprié 18. ou bien dans lesquels deux balourds 5 et 6 sont formés par deux alésages 19.et 21.
La distribution des alésages 19 et 21 ou des balourds 5., 6 est (suivant la fig. 6)'choisie de façon telle que le diamètre actif des balourds prenne une valeur rx comprise entre R et r.
Les détails de réalisation peuvent être modifiés, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention,
REVENDICATIONS
1 - Mécanisme de vibrateurs rotatifs de type quelconque, en particulier pour appareils de tassement ou de compression mobiles librement ou automatiquement, comprenant une plaque ou semelle vibrante agissant sur la masse à tasser ou à comprimer, caractérisé en ce qu'il comprend, en plus des balourds positifs ou négatifs; des masses d'inertie additionnelles compensées, dont le moment d'inertie représente plus de trois fois, et judicieusement de six à douze fois, le moment'd'inertie des balourds.