"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 décruts 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 efficacité 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.
<EMI ID=1.1>
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(formé d'un polyèdre du type creux et d'un polyèdre du type à noyau rempli) pour accumuler le rendement de puissance vibratoire des vibreurs de commande respectifs, en intensifiant ainsi la puissance. Une explication détaillée du polyèdre du type creux est donnée ci-dessous.
Conformément à la théorie des vibrations élastiques, le diamètre circonscrit de la périphérie intérieure et extérieure du polyèdre du type creux, utilisé dans des conditions de résonance mécanique, dépend en principe du rapport y du diamètre externe circonscrit 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 du polyèdre creux, sur lequel 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 du polyèdre du type creux doit être limité, ce qui doit en outre donne? une limitation aux valeurs de la puissance vibratoire et de la force de commande vibratoire. Ces valeurs limites supérieures dépendent de l'ordre
<EMI ID=2.1>
externe et interne circonscrits du polyèdre du type creux, dont l'ordre du mode des vibrations est supérieur, sont plus grands
<EMI ID=3.1>
supérieur, fait usage d'un espace superficiel périphérique intérieur et extérieur plus grand que celui doté du polyèdre creux 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 du polyèdre creux, est plus grand que le nombre de vibreurs utilisés dans le cas
du générateur de vibrations dont l'ordre du mode de vibrations est -inférieur. Ceci conduit à la conclusion que le premier générateur de vibrations caractérisé par un mode des vibrations
<EMI ID=4.1> toire, 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 du polyèdre creux présentant la fréquence naturelle identifiée est variable de l'ordre de 0 à 1 dans le rapport y du diamètre interne circonscrit au diamètre externe circonscrit. En particulier, si le rapport y dépasse
la valeur constante obtenue par la formule, le diamètre externe circonscrit est extrêmement plus grand au fur et à mesure que le rapport y devient plus grand. Par conséquent, l'utilisation d'un polyèdre du type creux rend le générateur de vibrations plus
grand, eu égard à l'échelle, que celui du polyèdre du type à noyau rempli et permet à un plus grand nombre de vibreurs de commande d'être fixés sur la surface du polyèdre.
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 polyèdre 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 polyèdre 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
un polyèdre 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 du polyèdre 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 électiques d'une forme allongée, dont la fréquence naturelle est accordée sur la fréquence naturelle d'ordre primaire ou d'ordre supérieur du polyèdre 1
<EMI ID=5.1> du type creux par des boulons de serrage (non représentés).
Dans ce cas, la surface du polyèdre 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 de vibreurs de commande 2 et est soumise
à un traitement de finition similaire. Aux dessins, 3 et 4 désignent des électrodes pour fournir la puissance aux vibreurs
de commande 2.
Dans le générateur de vibrations réalisé de la manière décrite ci-dessus, si le polyèdre 1 du type creux est alimenté
en une puissance d'une haute fréquence accordéesur la fréquence naturelle des vibreurs de commande respectifs 2 de façon à
vibrer tout en maintenant simultanément l'état de pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur, bien qu'ayant été réglé en ce
qui concerne sa phase et sa polarité de manière à vibrer davantage selon le même mode des vibrations par l'intermédiaire des
<EMI ID=6.1>
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 com-
<EMI ID=7.1>
Ensuite, la puissance vibratoire engendrée par les
vibreurs de commande respectifs 2 est accumulée à l'intérieur
du polyèdre 1 du type creux pour devenir une puissance vibratoire plus intense, ce qui permet au polyèdre 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
le déplacement d'amplitude en pulsation du polyèdre 1 du type
creux augmente proportionnellement à l'accroissement du nombre
de vibreurs de commande fixés sur la surface périphérique intéri-
<EMI ID=8.1> <EMI ID=9.1>
été obtenue par des résultats expérimentaux, dans la mesure où le nombre de vibreurs de commande fixés sur la surface périphérique extérieure ou intérieure ou sur les deux surfaces périphériques du polyèdre 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 le polyèdre du type creux est Lo et la puissance vibraaoire rayonnée dans le milieu périphérique partir de la surface périphérique extérieure ou intérieure du polyèdre du type creux ou celle transmise à la charge vibratoire et consommée par celle-ci est L :
<EMI ID=10.1>
N
<EMI ID=11.1>
i=l
dans la mesure où le polyèdre du type creux est fabriqué 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=12.1>
i=l
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 <EMI ID=13.1>
ficient de tension d'un vibreur de commande et An est le coefficient de tension total obtenu lorsque le nombre N de vibreurs de commande, qui sont tous connectés en parallèle, sont mis 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 du polyèdre creux. D'après ce qui précède, il est visible qu'un plus grand nombre de vibreurs de commande sont fixés sur la surface périphérique du polyèdre 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 du polyèdre 1 du type creux et le rendement de puissance vibratoire
<EMI ID=14.1>
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 du polyèdre du type creux et que les bobines de commande des vibreurs respectifs sont connectées 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 référant à la figure 3, 5 désigne un élément de transmission 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 res-
<EMI ID=15.1>
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
<EMI ID=16.1>
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 L et N N
<EMI ID=17.1>
i=l N i=l
lement grandes que le rapport de Lo à Wi ou L devient
i=l
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 une 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 dif-e
férente de celle de la figure 3, en ce sens que les polyèdres la à lc du type creux sont accouplés, sont dotés de plusieurs' vibreurs de commande 2 et ont une fréquence naturelle identique.
<EMI ID=18.1>
directement et les polyèdres 1[pound] et le sont accouplés par
<EMI ID=19.1>
Cette construction en étages multiples des polyèdres permet à
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d'être accumulée et intensifiée dans plusieurs polyèdres du type creux et la puissance vibratoire intense engendrée peut ainsi être fournie à l'élément de rayonnement ondulatoire, tel que
<EMI ID=21.1>
naturelle est identique à celle des polyèdres la à lc, 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=22.1>
Dans le générateur de vibrations conforme à l'invention, caractérisé par de multiples polyèdres accouplés du type creux, la polarisation électrique des vibreurs respectifs fixés sur la surface périphérique extérieure ou intérieure ou sur les deux surfaces des polyèdres respectifs 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 vibreure respectifs et de la phase vibratoire des polyèdres creux respectifs, de façon que les polyèdres 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 de polyèdres respectifs 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 le polyèdre la du type creux, comportant les vibreurs de commande polarisés dans la direction positive sur la surface périphérique extérieure, est commandé , la phase vibratoire des polyèdres lb et le du type creux est inversée par rapport à celle du polyèdre 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 externe des polyèdres
lb et le du type creux. La polarisation des vibreurs de commande à fixer sur la surface périphérique intérieure doit être déterminée en se basant sur la considération précitée. Dans
le �as de vibreurs de contrainte 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 polyèdres respectifs la à le du type creux,équipés des vibreurs de commande à polarité réglée sur la surface périphérique extérieure ou intérieure ou
<EMI ID=23.1>
ges multiples, comme le montre la figure 4, pour former un générateur de vibrations, la puissance vibratoire engendrée
par les vibreurs de commande fixés sur la surface des polyèdres est accumulée dans les polyèdres la à le du type creux vibrant selon une pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur au moyen des vibreurs, et est ensuite davantage intensifiée par l'intermédiaire de l'accumulation successive dans les coupleurs. Ainsi, la puissance vibratoire intensifiée rayonne dans la direction indiquée par les flèches à partir des polyèdres ld et le du type creux.
Dès lors, le générateur de vibrations est réalisé à la façon d'étages multiples en utilisant plusieurs polyèdres 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'un seul polyèdre du type creux.
Dans ce cas, le générateur de vibrations de la présente forma de réalisation se conforme également à la formule (1).
N
<EMI ID=24.1>
i=l
petit. 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 polyèdres 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
<EMI ID=25.1>
réalisation est différente de celle de la figure 4, en ce sens que le polyèdre le du type creux est supprimé et que les polyèdres
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l'un en face de l'autre. Cette construction en étages multiples permet l'addition d'un rendement respectif engendré par les
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d'un rendement intensifié par l'intermédiaire de l'élément de transmission de puissance vibratoire du type cornes, fixé sur
la surface périphérique extérieure du polyèdre lb du type creux, et de l'élément de transmission de puissance vibratoire du type de barra 6 fixé sur la surface périphérique extérieure du polyèdre creux ld.
La description ci-dessus n'a été donnée que pour un polyèdre du type creux, mais l'invention n'est pas limitée à l'emploi de celui-ci. Le polyèdre à noyau rempli, qui est considéré comme un rapport spécial y du diamètre interne circonscrit au diamètre externe circonscrit d'un polyèdre creux, 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 intense est 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'un polyèdre ou de plusieurs polyèdres, c'est-à-dire sur la surface périphérique extérieure ou périphérique intérieure ou sur les deux surfaces périphériques des
polyèdres 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 le polyèdre
ou les polyèdres selon une pulsation d'un ordre primaire ou
d'un ordre supérieur.
Conformément à la présente invention, les polyèdres
dotés d'un mode de pulsation d'ordre primaire ou d'ordre supérieur peuvent être accouplés en étages multiples et être pourvus 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
polyèdres accouplés. 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 générateurs 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.