"Générateur de vibrations" La présente invention est relative à un générateur
de vibrations pour obtenir une puissance vibratoire intense.
Les générateurs de vibrations classiques, exclusivement
à usages industriels, ont une structure telle que la puissance vibratoire engendrée par les vibreurs soit concentrée à l'extrémité avant de l'unité vibratoire du type corne et que la puissance
soit transmise à la charge à partir de l'extrémité avant ou
soit rayonnée dans le milieu en fixant les vibreurs dont la fréquence naturelle est égale, l'une dans l'autre, à l'extrémité large de l'unité vibratoire du type corne, et en commandant
les vibreurs à l'aide d'une alimentation pour engendrer la puissance vibratoire précitée.
Toutefois, les générateurs de vibrations répondant à
ces structures classiques ne permettent pas d'obtenir une puissance vibratoire suffisante en raison de leur intensité limitée
et du nombre limité de vibreurs à prévoir à l'extrémité large
de l'unité vibratoire du type corne, ce qui n'admet pas l'application dans des domaines qui exigent une puissance vibratoire énergique, tels que le travail plastique de différents métaux
et le traitement quantitatif de liquides.
Les inventions des vibreurs décrits aux brevets japonais
n[deg.] 2822/64 et 199949/70 sont proposées pour remédier aux effets mentionnés ci-dessus.
Les vibreurs répondant à la structure expliquée ci-dessus rendent très difficile la concentration de la puissance vibratoire engendrée par les vibreurs respectifs à un endroit prédéterminé
de façon à intensifier la puissance, car les vibreurs sont
fixés dans une direction inclinée par rapport à la direction
axiale du système de vibrations, c'est-à-dire dans une direction diagonale par rapport à la direction de transmission des vibrations. En outre, même dans le cas où la puissance vibratoire des vibreurs respectifs est concentrée, son efficatité est très faible, de même que la commande pour transformer le type, le mode et la direction des vibrations et pour modifier facultativement l'intensité des vibrations, par exemple.
D'après ce qui précède, un but de la présente invention est de prévoir un générateur de vibrations capable d'engendrer aisément une puissance vibratoire énergique et intense.
Un autre but de la présente invention est de réaliser
un générateur de vibrations capable de produire un rendement
de puissance vibratoire intense correspondant au rendement vibratoire total des vibreurs fixés sur la surface périphérique extérieure ou sur la surface périphérique intérieure ou encore sur les deux surfaces périphériques.
Un autre but de l'invention est de prévoir un générateur de vibrations capable d'engendrer un rendement beaucoup plus intense en accouplant les générateurs de vibrations à la façon d'étages multiples.
Un autre but de l'invention est de prévoir des générateurs de vibrations selon une échelle flexible, soit depuis une échelle miniaturisée jusqu'à une grande échelle.
D'autres buts et caractéristiques marquantes de la présente invention sont décrits en détail ci-après.
En vue d'atteindre les buts précités, le générateur de vibrations de la présente invention est caractérisé par des vibreurs de commande fixés directement sur la surface périphérique extérieure ou périphérique intérieure ou sur les deux surfaces périphériques d'un solide(forme d'une sphère du type creux et d'une sphère du type à noya*empli) pour accumuler le rendement de puissance vibratoire des vibreurs de commande respectifs, en intensifiant ainsi la puissance. Une explication détaillée
de la sphère du type creux est donnée ci-dessous.
Conformément à la théorie des vibrations élastiques, le diamètre de la périphérie intérieure et extérieure de la sphère du type creux, utilisée dans des conditions de résonance mécanique, dépend en principe du rapport y du diamètre interne
au diamètre externe, de l'ordre des vibrations, du mode des vibrations, de la fréquence, de la constante des matières, etc, et, par conséquent, l'espace superficiel de la périphérie extérieure et intérieure de la sphère creuse, sur laquelle les vibreurs de commande doivent être fixés, doit être déterminé nécessairement par les facteurs précités. Dans ces conditions,
le nombre de vibreurs de commande possibles à prévoir sur la surface périphérique intérieure et extérieure du corps de la sphère du type creux doit être limité, ce qui doit en outre donner une limitation aux valeurs de la puissance vibratoire et de la force de commande vibratoire. Ces valeurs limites supérieures dépendent de l'ordre des vibrations de la sphère creuse, c'est-àdire que les diamètres externe et interne de la sphère du type creux, dont l'ordre du mode des vibrations est supérieur, sont plus grands que les diamètres de la sphère du même type, dont l'ordre du mode des vibrations est inférieur.
En bref, le générateur de vibrations pourvu de la sphère creuse dont l'ordre du mode des vibrations est supérieur, fait usage d'un espace superficiel périphérique intérieur et extérieur plus grand que celui doté de la sphère creuse dont l'ordre du mode des vibrations est inférieur. Par conséquent, dans le cas du premier générateur de vibrations dont l'ordre du mode des vibrations est supérieur, le nombre de vibreurs prévu sur la surface périphérique extérieure ou sur la surface périphérique intérieure ou sur les deux surfaces de la sphère creuse, est plus grand que le nombre de vibreurs utilisés dans le cas du générateur de vibrations dont l'ordre
du mode des vibrations est inférieur. Ceci conduit à la conclusion que le premier générateur de vibrations caractérisé par un mode des vibrations d'un ordre supérieur permet une force de commande vibratoire plus élevée et un rendement maximal plus élevé de la puissance vibratoire, suffisants pour un rayonnement dans le milieu et l'apport du facteur de charge.
En outre, conformément à la théorie des vibrations élastiques, le diamètre externe de la sphère creuse présentant
la fréquence naturelle identifiée est variable de l'ordre de
0 à 1 dans le rapport y du diamètre interne au diamètre externe. En particulier, si le rapport y dépasse la valeur constante obtenue par la formule, de diamètre externe est extrêmement plus grand
au fur et à mesure que le rapport y devient plus grand. Par conséquent, l'utilisation d'un corps de sphère du type creux rend le générateur de vibrations plus grand, eu égard à l'échelle,
que celui du' corps de sphère du type à noyau rempli et permet
à un plus grand nombre de vibreurs de commande d'être fixés
sur la surface du corps de sphère.
D'autre part, un appareil et un procédé pour fixer un
plus grand nombre de vibreurs de commande, accumulant le rendement de la puissance vibratoire et la force de commande vibratoire
des vibreurs de commande respectifs avec une haute efficacité
et fournissant une force de commande vibratoire beaucoup plus intense et une puissance vibratoire en tant que somme totale de ces rendements respectifs, sont nécessaires pour engendrer une puissance vibratoire et une force de commande vibratoire plus intenses, lesquelles n'ont pas été obtenues par le générateur
de vibrations classique ou par un générateur équipé d'un corps
de sphère creux présentant un espace total limité de surface périphérique extérieure et intérieure, comme mentionné ci-dessus.
Pour la raison précitée, l'appareil pour fixer un plus grand nombre de vibreurs de commande et pour accumuler et intensifier le rendement des vibreurs de commande respectifs avec une haute efficacité doit être mis au point. En réponse à l'exigence de cette mise au point, un second type de générateur de vibrations a été développé et ce second type de générateur de vibrations, conforme à la présente invention, a permis d'atteindre les buts mentionnés ci-avant. Ainsi, le générateur de vibrations de l'invention procure une puissance vibratoire et une force de commande vibratoire plus intenses, lesquelles ne peuvent pas
être obtenues par le générateur du type classique faisant seulement usage d'un corps de sphère creux et qui sont engendrées aisément en accouplant les dispositifs du générateur à la façon d'étages multiples directement ou par l'intermédiaire d'un élément de transmission de puissance vibratoire pour former un générateur
de vibrations et en commandant un plus grand nombre de vibreurs
de commande fixés sur la surface périphérique extérieure ou périphérique intérieure ou sur les deux surfaces. L'invention
est décrite en détail ci-après en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue frontale d'un mode d'exécution d'un générateur de vibrations conforme à la présente invention; la figure 2 est une courbe caractéristique du générateur de vibrations de la figure 1: et les figures 3 à 5 sont des vues frontales montrant d'autres modes de conception du générateur de vibrations conforme
à l'invention.
Une forme de réalisation du générateur de vibrations de
la présente invention est donnée à la figure 1, où 1 désigne
une sphère du type creux, en tant qu'exemple d'un solide du type creux, et 2 symbolise un ou plusieurs vibreurs de commande fixés sur la surface périphérique extérieure de la sphère 1 du type creux ou sur la surface périphérique intérieure ou sur les deux surfaces non représentées aux dessins. Dans cet exemple de réalisation, les vibreurs de contrainte électriques d'une forme allongée, dont la fréquence naturelle est accordée sur la fréquence naturelle d'ordre primaire ou d'ordre supérieur de la sphère 1 du type creux, sont utilisés et fixés sur la surface
de la sphère 1 du type creux par des boulons de serrage (non re-présentés).
Dans ce cas, la surface de la sphère du type creux,
où les vibreurs de commande 2 sont fixés, est traitée de façon
à être accouplée ou liée étroitement à la surface de rayonnement des vibrations des vibreurs de commande 2 et est soumise à un traitement de finition similaire. Aux dessins, 3 et 4 désignent
<EMI ID=1.1>
Dans le générateur de vibrations réalisé de la manière décrite ci-dessus, si la sphère 1 du type creux est alimentée
en une puissance d'une haute fréquence accordée sur la fréquence
<EMI ID=2.1>
vibrer tout en maintenant simultanément l'état de pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur, bien qu'ayant été réglée en ce
qui concerne sa phase et sa polarité de manière à vibrer davantage selon le même mode des vibrations par l'intermédiaire des électrodes 3 et 4 des vibreurs respectifs 2, dont la fréquence naturelle, la phase des vibrations, la polarité et la vitesse
des vibrations ont été réglées, cette puissance haute fréquence est transformée en une puissance vibratoire aux vibreurs de
<EMI ID=3.1>
Ensuite, la puissance vibratoire engendrée par les
<EMI ID=4.1>
de la sphère 1 du type creux pour devenir une puissance vibratoire plus intense, ce qui permet à la sphère 1 du type creux de maintenir intensément son état vibrant selon la pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur.
D'après les résultats expérimentaux, on a constaté que
<EMI ID=5.1>
le déplacement d'amplitude en pulsation de la sphère 1 du type creux augmente proportionnellement à l'accroissement du nombre de vibreurs de commande fixés sur la surface périphérique intéri- eure ou périphérique extérieure ou sur les deux surfaces. On a en outre confirmé par l'expérience que la puissance ondulatoire <EMI ID=6.1>
Conformément au générateur de vibrations de cette forme de réalisation de la présente invention, la formule suivante a été obtenue par des résultats expérimentaux, dans la mesure
<EMI ID=7.1>
périphérique extérieure ou intérieure ou sur les deux surfaces périphériques de la sphère 1 du type creux est N, le rendement de puissance vibratoire des vibreurs de commande respectifs est Wi, la perte entière des vibrations consommée par la sphère du type creux est Lo et la puissance vibratoire rayonnée dans
<EMI ID=8.1>
extérieure ou intérieure de la sphère du type creux ou celle transmise à la charge vibratoire et consommée par celle-ci est L :
<EMI ID=9.1>
N
<EMI ID=10.1>
i=l
dans la mesure où la sphère du type creux est fabriquée à partir d'une matière d'une perte vibratoire extrêmement basse Lo, par exemple, des éléments d'alliage de titane, et en outre, le rapport de charge électrique, mécanique et acoustique est amélioré et l'impédance caractéristique est complétée. Etant donné que
N
<EMI ID=11.1>
i=l
faible, la puissance vibratoire L devient un rendement très intense correspondant approximativement au rendement total de
la puissance vibratoire des vibreurs de commande respectifs.
La figure 2 donne un exemple de la relation observée entre le nombre N de vibreurs de commande de contrainte électriques du type allongé, à serrer par des boulons, et le rapport du
<EMI ID=12.1>
ficient de tension d'un vibreur de commande et A est le coefficient de tension total obtenu lorsque le nombre N de vibreurs
<EMI ID=13.1>
en action dans le générateur de vibrations représenté à la figure 1.
Conformément à ces résultats expérimentaux, la force
de commande vibratoire engendrée par le générateur de vibrations de la présente invention augmente approximativement en proportion du nombre N de vibreurs de commande fixés sur la surface périphérique extérieure ou intérieure ou sur les deux surfaces de
la sphère creuse. D'après ce qui précède, il est visible qu'un plus grand nombre de vibreurs de commande sont fixés sur la surface périphérique de la sphère 1 du type creux jusqu'à la limite supérieure; la force de commande vibratoire plus élevée peut être obtenue par le générateur de vibrations de l'invention.
En d'autres termes, le rendement de tolérance maximal
de la force de commande vibratoire et de la puissance vibratoire du générateur de vibrations de l'invention augmente linéairement en proportion approximative du nombre N de vibreurs de commande, ce qui accroit ainsi l'amplitude de déplacement maximale de la sphère 1 du type creux et le rendement de puissance vibratoire maximal à même d'être fourni à la charge de la même façon.
La relation décrite ci-dessus est également appliquée
au coefficient d'ampérage total obtenu lorsque les vibreurs de contrainte magnétiques sont fixés sur la surface périphérique extérieure ou intérieure ou sur les deux surfaces périphériques de la sphère du type creux et que les bobines de commande des vibreurs respectifs sont connactées en ligne.
La figure 3 reproduit une autre forme de réalisation du générateur de vibrations conforme à la présente invention, dans lequel les pièces ou parties identiques à celles de la figure 1 sont désignées par les mêmes références. En se <EMI ID=14.1>
de puissance vibratoire du type corne et 6 symbolise un
élément de transmission de puissance vibratoire du type barre. La forme de réalisation de la figure 3 est différente de celle de la figure 1, en ce sens que l'élément de transmission de puissance vibratoire du type corne 5 et l'élément de transmission de puissance vibratoire du type barre 6 sont prévus.
Dans le générateur de vibrations construit de la manière mentionnée ci-dessus, si les vibreurs de commande respectifs 2 sont sollicités par une tension haute fréquence accordée sur
la fréquence naturelle des vibreurs de commande respectifs, la puissance vibratoire engendrée par les vibreurs de commande respectifs 2 est accumulée et intensifiée dans la sphère 1 du type creux. Ainsi, une puissance vibratoire intense engendrée est fournie à la charge ou au système vibratoire à étages successifs par l'intermédiaire de l'élément de transmission vibratoire du type corne 5 ou de l'élément de transmission de puissance vibratoire du type barre 6.
Dans ce cas, la puissance vibratoire L fournie à la charge ou au système vibratoire à étages successifs par l'intermédiaire de l'élément de puissance vibratoire, est donnée par la même formule que la formule (1) mentionnée ci-avant et
N N
<EMI ID=15.1>
i=l
devient négligeablement petit et ainsi L a de grandes valeurs correspondant à la valeur totale approximative du rendement
de puissance vibratoire des vibreurs de commande respectifs.
La figure 4 est forme de réalisation du second type de générateur de vibrations de la présente invention, où les pièces et parties identiques à celles de la figure 3 sont désignées par les mêmes références. Cette forme de réalisation est différente de celle de la figure 3, en ce sens que les sphères la à lc du type creux sont accouplées, sont dotées de plusieurs vibreurs de commande 2 et ont une fréquence naturelle identique.
<EMI ID=16.1>
construction en étages multiples des sphères permet à la puissance vibratoire engendrée aux vibreurs respectifs 2 d'être accumulée et intensifiée dans plusieurs sphères du type creux et la puissance vibratoire intense engendrée peut ainsi être fournie à l'élément de rayonnement ondulatoire, tel que les sphères-ld et le du type creux ou autres, dont la fréquence naturelle est identique à celle des sphères la à le, et ce par l'intermédiaire de l'élément de transmission de puissance vibratoire du type corne 5 ou de l'élément de transmission de
<EMI ID=17.1>
Dans le générateur de vibrations conforme à l'invention, caractérisé par de multiples sphères accouplées du type creux, la polarisation électrique des vibreurs respectifs fixés sur la surface périphérique extérieure ou intérieure ou sur les deux surfaces des sphères respectives la à lc du type creux, doit être déterminée en considération de la phase de tension de la puissance haute fréquence fournie entre les électrodes des vibreurs respectifs et de la phase vibratoire des sphères creuses respectives, de façon que les sphères la à lc du type creux puissent vibrer selon.une pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur à l'état accouplé en multiple. Il est prouvé par l'expérience que la détermination précitée est requise pour
ce générateur de vibrations, en vue de prévoir un rendement
de puissance vibratoire intense accumulé à partir de chaque rendement des sphères respectives du type creux. Les formes de réalisation préférées de l'invention sont expliquées plus concrètement ci-après.
Au cas où les électrodes respectives de tous les vibreurs de commande sont connectées de telle sorte qu'elles reçoivent la puissance haute fréquence de la phase de tension identique et, en outre, au cas où la sphère la du type creux, comportant les vibreurs de commande polarisés dans la direction positive sur la surface périphérique extérieure, est commandée, la phase
<EMI ID=18.1>
rapport à celle de la sphère la, conformément à la théorie des vibrations élastiques. Par conséquent, les vibreurs de commande polarisés dans la direction négative doivent être fixés sur la surface périphérique extérieure des sphères lb et lc du type creux. La polarisation des vibreurs de commande à fixer sur la surface périphérique intérieure doit être déterminée en se basant sur
<EMI ID=19.1>
magnétiques, elle est déterminée d'une manière similaire, en
tenant compte du fait que la phase vibratoire d'un vibreur dépend
de la relation de phase entre la direction magnétique haute fréquence, fixée par la direction de liaison des bobines de commande, et la direction magnétique de polarisation à courant continu.
D'après ce qui précède, lorsque les sphères respectives
la à le du type creux, équipées des vibreurs de commande à
polarité réglée sur la surface périphérique extérieure ou intérieure' ou sur les deux surfaces périphériques, sont accouplées à la façon d'étages multiples, comme.le montre-la figure 4, pour former un
<EMI ID=20.1>
les vibreurs de commande fixés sur la surface des sphères est
<EMI ID=21.1>
une pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur au moyen des vibreurs, et est ensuite davantage intensifiée par l'intermé-
<EMI ID=22.1>
diaire de l'accumulation successive dans les coupleurs. Ainsi, la puissance vibratoire intensifiée rayonne dans la direction
<EMI ID=23.1>
creux.
Dès lors, le générateur de vibrations est réalisé à
la façon d'étages multiples en utilisant plusieurs sphères du type creux vibrant selon une pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur et où de nombreux vibreurs de commande peuvent être fixés sur la surface périphérique extérieure ou intérieure
ou sur les deux surfaces périphériques. Par conséquent, ce type de générateur de vibrations conforme à l'invention procure une force de commande vibratoire et une puissance vibratoire plus intenses que celles qui ont jamais été obtenues par le générateur de vibrations mentionné ci-dessus, pourvu d'une seule sphère du type creux.
Dans ce cas, le générateur de vibrations de la présente forme de réalisation se conforme également à la formule (1).
N
<EMI ID=24.1>
N i=l
<EMI ID=25.1>
i=l
Le générateur de vibrations de la présente invention a une courbe caractéristique similaire à celle représentée à la figure 2, la force de commande vibratoire entière engendrée par celui-ci donnant de grandes valeurs correspondant approximativement à la somme totale de la force de commande vibratoire respectivement engendrée par plusieurs vibreurs de commande prévus dans cet appareil.
Les radiateurs d'onde respectifs des sphères ld et le
du type creux, représentés à la figure 4, sont des éléments vibrants dont la fréquence naturelle est accordée sur celle du générateur de vibrations. Par conséquent, chaque forme des radiateurs d'onde exerce des effets égaux dans les générateurs de vibrations de la présente invention.
, La figure 5 représente un autre mode d'exécution du générateur de vibrations conforme à l'invention et, dans ce dessin, les pièces ou parties identiques à celles de la figure 4 sont désignées par les mêmes références. Cette forme de réalisation est différente de celle de la figure 4, en ce sens que la sphère le du type creux est supprimée et que les sphères <EMI ID=26.1>
accouplées l'une en face de l'autre. Cette construction en étages multiples permet l'addition d'un rendement respectif engendré par les sphères la et Id du type creux et permet en outre l'obtention d'un rendement intensifié par l'intermédiaire de l'élément de transmission de puissance vibratoire du type
<EMI ID=27.1>
vibratoire du type de barre 6 fixé sur la surface périphérique extérieure de la sphère creuse Id.
La description ci-dessus n'a été donnée que pour une sphère du type creux, mais l'invention n'est pas limitée à l'emploi de celle-ci. La sphère à noyau rempli, considérée comme un rapport spécial y du diamètre interne au diamètre externe d'une sphère creuse, c'est-à-dire y = 0, est également applicable, en excerçant des effets similaires.
Tel que ceci se dégage de ce qui précède, le générateur de vibrations de la présente invention exerce de grands effets pour l'obtention du plus grand rendement qui ait jamais été produit par l'un quelconque des générateurs de vibrations classiques, à partir de l'une quelconque des parties possibles de l'appareil.
Ce rendement intenseest obtenu en rassemblant la totalité de la force vibratoire et de la puissance vibratoire des vibreurs de commande respectifs par la fixation d'un nombre de vibreurs de commande aussi grand que possible sur l'espace superficiel entier d'une sphère ou de plusieurs sphères, c'est-à-dire sur la surface périphérique extérieure ou périphérique intérieure ou sur les deux surfaces périphériques des sphères vibrant selon une pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur et en fournissant la puissance haute fréquence à ces vibreurs de commande respectifs pour faire vibrer la sphère ou les sphères selon une pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur.
Conformément à la présente invention, les sphères dotées d'un mode de pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur peuvent être accouplées en étages multiples et être pourvues d'un nombre de vibreurs de commande aussi grand que possible sur l'espace périphérique extérieur ou sur l'espace périphérique intérieur
ou sur les deux espaces superficiels totaux de ces sphères accouplées. Ainsi, le générateur de vibrations construit en étages multiples excerce de grands effets pour engendrer aisément, à partir de tout endroit possible de l'appareil, un rendement correspondant à l'ensemble de la force de commande vibratoire
et de la puissance vibratoire des vibreurs de commande respectifs et plus intense que celui qui ait jamais été produit par les génératerrs de vibrations classiques ou le^générateur précité n'utilisant qu'une seule sphère.
REVENDICATIONS.
1.- Générateur de vibrations, caractérisé en ce qu'un
ou plusieurs vibreurs de commande sont prévus sur un solide et sa surface périphérique extérieure ou intérieure ou ses deux surfaces périphériques; en ce qu'une pulsation est communiquée au solide par des vibrations au moyen des vibreurs de commande; et en ce que la puissance vibratoire engendrée par les vibreurs de commande est recueillie sous la forme d'une puissance vibratoire élastique à l'intérieur du solide, de façon à prévoir une puissance vibratoire plus énergique.