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" Equipement pour le traitement d'une matière quelconque par mouvements oscillatoires ou se- oousses d'un corps vibrant ".
On connaît des équipements dans lesquels une matière quel- oonque, de nature quelconque, soit solide, soit liquide, soit gazeuse, est traitée par mouvements osoillatoires ou seoousses d'un corps vibrant, pour provoquer dans la matière des change- ments quelconques physiques, chimiques, ou biologiques comme dispositifs de ce genre on oonnait par exemple des cribles à secousses, des broyeurs osoillants, des dispositifs émulseurs, etc... Des difficultés peuvent surgir dans les équipements de
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ce genre si l'on travaille avec des fréquences élevées d'osoil- lations ou de secousses, par exemple avec les fréquences qui se présentent lors de l'utilisation de générateurs d'oscillations électromagnétiques ou électrodynamiques reliés à un réseau à courant alternatif.
Les difficultés consistent en ce que les parties oscillantes des équipements doivent être exécutées for- tes et lourdes pour éviter les flexions ce qui, d'autre part, influence d'une façon indésirable l'amplitude des oscillations.
L'invention ne cherche pas à éliminer les inconvénients des dispositifs connus par des mesures particulières quelconques, mais, au moyen d'un équipement établi d'une façon particulière, elle rend utilisables en vue d'avantages les flexions nuisibles dans les équipements connus. L'équipement d'après l'invention oonsiste en ce qu'un corps vibrant en forme de barreaux ou de tubes est prévu en un ou plusieurs points de son axe longitudi- nal avec un générateur de fréquences avantageusement éleotro- magnétique ou éleotrodynamique, et que par ses dimensions et son élasticité il est accordé sur la fréquence du ou des générateurs d'oscillations qui exécutent des oscillations de flexion, de torsion, ou longitudinales en soi ondulatoires, dans leur forme d'oscillations fondamentales, ou bien dans une de leurs formes harmoniques, soit séparément,
soit simultanément. Le corps vi- 'brant en forme de barreau ou de tube peut alors, suivant besoins, être établi soit pour être plongé dans la matière à traiter, soit en forme de tube et pour recevoir cette matière, par exem- ple comme appareil à secousses à débit continu. Le corps vibrant peut, de plus, être reotiligne ou courbé.
D'autres particularités de l'invention sont expliquées à l'aide de quelques exemples d'exécution avantageux représentés dans le dessin.
Sur la figure 1, un corps vibrant 1 est représenté sous la forme d'un tube droit. L'une des extrémités du corps peut
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tourner dans un palier 2 à profil en T avec interposition d'un anneau en caoutchouc 3, le palier étant fixé au massif 4. L'au- tre extrémité du corps vibrant est également supportée par un corps de palier à profil en T 5, avec interposition d'un anneau de caoutchouc 6. Toutefois le corps de palier 5 n'est pas dispo- sé à poste fixe, mais il est fixé sur un ressort à lame 9 qui est tendu à ses deux extrémités sur le massif de fondation 8.
En dessous du corps de palier 5 est disposée, sur le ressort à lame, l'armature d'un générateur électromagnétique d'oscillations 9, dont l'électro-aimant est fixé au massif 8., L'enroulement d'excitation du générateur d'oscillations alimenté par un cou- rant alternatif, et qui peut avoir une constitution queloonque connue, n'est pas représenté dans le dessin, en vue dtune plus grande clarté. Quand le générateur d'oscillations est mis en ao- tivité, son armature déplace périodiquement au moyen du palier 5 une des extrémités du corps vibrant dans un sens ou dans l'au- tre, comme cela est représenté par la double flèche 10. Le corps vibrant exéoute ainsi, autour de son point de suspension fixe dans le palier'2, des mouvements d'agitation périodiques.
Or, suivant l'invention, le corps vibrant est par ses dimensions et son élasticité, accordé sur la fréquence d'excitation du géné- rateur d'oscillations, de telle sorte qu'il exécute une oscilla- tion de flexion harmonique, et cela de telle sorte qu'il osoil- le, soit suivant sa fondamentale, soit suivant l'un de ses har- moniques supérieurs, séparément ou simultanément. Dans la figure 2 ce phénomène est montré par la courbe d'oscillations 11 sinus- oidale superposée au dessin, en admettant que l'oscillation est par accord le premier harmonique du corps vibrant et forme des noeuds aux portées de ce dernier sur les paliers. Grâce aux an- neaux de caoutchouc 3 et 6 qui peuvent également être remplaoés par tout autre moyen élastique queloonque, on garantit une por- tée articulée du corps.
Si la matière à traiter dans le corps
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vibrant est disposée à l'intérieur de ce dernier, ou passe con- tinuellement à son intérieur, les secousses du corps se trans- mettent également à la matière. Au lieu du premier harmonique, le corps vibrant peut toutefois, grâce à un accord correspondant, osciller suivant un autre harmonique. Le travail ou le fonction- nement du corps vibrant avec un harmonique élevé a l'avantage qu'il existe de nombreux endroits ayant une amplitude d'oscilla- tions maximum auxquels l'effet d'oscillation ou de secousse est particulièrement grand. L'exemple d'exécution d'après la figure 3 montre une disposition dans laquelle la disposition de la fi- gure 1 est multipliée par le groupement d'un grand nombre de corps vibrants de forme tubulaire.
Au lieu d'un corps vibrant unique 1, il est prévu plusieurs corps vibrants 1, 1', 1", etc..
Tous ces corps sont à l'une de leurs extrémités reliés au moyen d'un châssis à palier 2 à poste fixe avec le massif 4, tandis que leurs autres extrémités sont fixées dans un support de pa- lier 5' qui est maintenu mobile au moyen de ressorts v',Même dans ce cas les extrémités mobiles des corps vibrants sont mises en mouvement dans un sens ou dans l'autre au moyen d'un généra- teur électromagnétique d'oscillations 9, agissant en 5' sur le support de palier, oomme le montre la double flèche 10. Dans ce cas également les corps vibrants sont accordés sur la fréquence d'excitation du générateur d'oscillations, de telle sorte qu'ils exécutent une oscillation de flexion harmonique de la façon ex- pliquée par la figure 2.
Les extrémités frontales des corps peu- vent être réunies au moyen de coudes en un seul trajet, de sorte que la matière traverse l'un après l'autre tous les tubes. Sui- vant besoin, les tubes peuvent également être parcourus en pa- rallèle par la matière. Les anneaux de caoutchouc 3 et 6 repré- sentés sur la figure 1 ne sont pas représentés sur la figure 3 qui se limite à l'essentiel. Ils peuvent avoir la même consti- tution que dans la figure 1.
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, La figure 4 montre un exemple d'exécution de l'invention avec un corps vibrant de forme hélicoïdale. Le corps vibrant tubulaire 12 est enroule en hélice et suspendu au cadre de sup- port 13 au moyen des aonsoles 14, en plusieurs points de sa lon- gueur. L'extrémité inférieure du corps vibrant tubulaire est @ fixée au moyen d'un collier 15 et dtune cale 16, avec interpo- sition d'un anneau de caoutchouc 17, et d'une plaque de oaout- ohouc 18, fixés à un ressort à lame 19, dont les deux extrémités sont tendues sur les massifs 20. De plus, sur le ressort à lame est montée l'armature d'un générateur électromagnétique d'oscil- lations 21, dont l'électro-aimant est fixé au massif ou à un support fixe approprié.
Si le générateur d'oscillations est mis en activité, il exécute une oscillation rectiligne suivant la direction de la double flèche 22, et, comme cela est visible d'après le dessin, sous un angle d'environ 45 par rapport à l'horizontale. L'entraînement oblique sous 45 est choisi pour provoquer, en dehors de la projeotion de la matière par les am- plitudes des oscillations du tube, un mouvement circulaire du tube dans le plan de la section du tube.
Dans cet exemple d'exé- oution également le corps vibrant est accordé au moyen d'un ré- glage correspondant de ses dimensions et de son élasticité sur la fréquence d'excitation du générateur d'oscillations, de tel- le sorte que les forces oscillatoires exercées sur lui par le générateur d'oscillations provoquent une oscillation de flexion du corps vibrant.
Dans le dessin, cette oscillation de flexion est indiquée par deux demi-spires du corps vibrant, ce qui rend également visible que les points de suspension du corps vibrant coïncident pour l'accord choisi avec les noeuds d'oscillation, de sorte qu'il ne se produit ni gêne dans le mouvement vibra- toire du corps vibrant par les pièces de fixation, ni report de force d'oscillation sur les moyens de suspension.
La figure 5 montre une autre forme d'un corps vibrant
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enroulé 23, lequel possède ici une forme en spirale. Les moyens de suspension du corps vibrant et du générateur d'oscillations ont été supprimés dans le dessin en vue de la simplicité. Ils peuvent être constitués de façon analogue à ceux de la figure 4 et disposés de façon qu'il se produise ici également un mou- vement oscillatoire oblique par rapport à l'horizontale par rap- port à la direction de la double flèche 24.
Au lieu de la forme rectiligne du mouvement d'oscillation représentée dans les figures 1 à 5 on peut utiliser une autre forme de mouvement oscillatoire quelconque. Par exemple une for- me circulaire ou analogue telle que elliptique. Le mouvement osoillatoire reotiligne peut également se produire dans toute autre direction queloonque par rapport à l'axe du corps vibrant.
De même, les oscillations d'autre forme, par exemple elliptique, peuvent avoir lieu dans une direction quelconque par rapport à l'axe du corps vibrant. Par exemple, la figure 6 montre un corps vibrant 25 enroulé en forme de spirale qui est fixé par une de ses extrémités, tandis qu'à l'autre extrémité l'armature d'un générateur électromagnétique d'oscillations 26, dont l'électro- aimant est de nouveau fixé au massif, est disposée de telle sor- te que sa direction d'oscillations représentée par la double flèche 27 coïncide avec l'axe de l'hélice du corps vibrant. Dans ce cas il est avantageux de recourber les deux extrémités du corps vibrant le long de l'axe de l'hélice.
L'axe du corps vi- brant exécute alors une oscillation de torsion ondulatoire, de telle sorte que les différentes spires du tube osoillent dans un sens et dans l'autre en direction vertioale. La figure 7 montre un autre exemple d'exécution, où le corps vibrant est établi et suspendu de la même façon que dans la figure 6, et pourvu à son extrémité inférieure d'un générateur électromagné- tique d'oscillations qui exécute sur le corps vibrant une oscil- lation en arc de cercle dans un sens ou dans l'autre et provoque
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dans le corps vibrant une oscillation principalement de torsion.
Dans les exemples d'exécution d'après les figures 6 et 7, la matière à traiter peut se trouver de la même façon que dans les autres exemples d'exécution de l'invention, soit à l'inté- rieur, soit à l'extérieur du corps vibrant. Dans ce dernier cas il sera toutefois souvent plus avantageux de choisir, au--.lieu de la disposition représentée par les figures 6 et 7, la dispo- sition d'après la figure 8, dans laquelle le générateur d'osoil- lations 30 se trouve à l'extrémité supérieure du corps vibrant enroulé en hélice. L'électro-aimant du générateur d'oscillations est dans ce cas fixé au massif, tandis que l'armature du géné- rateur d'oscillations est fixée à un ressort à lame 32 tendu par ses deux extrémités sur les blocs de fondation 33 et 34.
Le ressort'à lame 32 porte en même temps le corps vibrant 31.
La direction des oscillations est indiquée par la double flèche 35. Dans ce cas aussi l'axe longitudinal du corps vibrant exé- cute, de la même façon que dans la figure 6, principalement une oscillation de torsion ondulatoire.
Le générateur d'oscillations peut, dans les exemples d'exé- oution d'après les figures 6 et 8, être également soit disposé, soit choisi, soit disposé et choisi, de façon que sa direction d'oscillations ne coïncide qu'en partie, soit seulement par une composante avec l'axe de l'enroulement, c'est-à-dire dans le cas présent aveo l'axe de l'hélice du corps vibrant, par exemple la direction d'oscillations rectilignes du générateur d'oscilla- tions peut s'écarter quelque peu de l'axe de l'enroulement, ou bien on peut utiliser un générateur d'oscillations qui excite une oscillation circulaire dans un plan passant par l'axe de l'enroulement.
La figure 9 représente un exemple d'exécution de l'inven- tion pour un corps vibrant tubulaire, lequel, conformément à l'invention, exécute en soi des oscillations longitudinales.
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Le corps oscillant 36 est tendu fixement à ses deux extrémités dans les deux blocs paliers 37 et 38. Au milieu du corps vibrant est fixé un oollier 39 portant les armatures du générateur élec- tromagnétique d'oscillations 40. Les électro-aimants des géné- rateurs d'oscillations sont fixés au massif. Les générateurs d'oscillations sont disposés et couplés de telle sorte qu'ils attirent et repoussent le collier, et, par suite, le point cen- tral se trouvant à mi-longueur du corps vibrant en direction de son axe longitudinal. Cornme les deux extrémités du corps vibrant sont maintenues fixement, le corps vibrant exécute des oscilla- tions longitudinales.
Afin de pouvoir transmettre ces oscilla- tions à la matière qui se trouve à l'intérieur ou à l'extérieur du corps vibrant, ce dernier est pourvu à l'intérieur de pièces rapportées indiquées à titre d'exemple sur le dessin par le nu- méro 41 et qui transmettent à la matière le mouvement vibratoire du corps à secousses. Dans l'application de ce dernier comme agitateur, au lieu de pièces intérieures on prévoit des pièces extérieures correspondantes de genre approprié. Cet exemple d' exécution de l'invention fonotionnant avec oscillations longi- tudinales est particulièrement avantageux pour les grandes lon- gueurs du corps vibrant.
Si le montage d'après l'invention doit être employé par exemple oomme broyeur oscillant, on peut, de la même façon que dans les moulins vibrants connus, disposer, dans le corps vi- brant servant comme réservoir des matières, des corps broyeurs sous forme, par exemple, de sphères d'acier ou de porcelaine dure, Un exemple d'exécution en est représenté par la figure 10 dans laquelle un corps vibrant tubulaire 49 est représenté en coupe et contient des sphères broyeuses 43.
Si les sphères broyeuses doivent exécuter avec la matière à l'intérieur du corps à secousses, en dehors du mouvement osoillatoire, un mou- vement de rotation, cela peut être réalisé, soit par l'applioa-
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tion d'un générateur d'oscillations qui provoque un mouvement d'oscillation oiroulaire perpendioulairement à l'axe lôngitu- dinal du corps vibrant, soit aussi par un mouvement d'osoilla- tion reotiligne oblique sur l'horizontale, tel qu'il est montré dans la figure 4. Si, dans la figure 10, le corps vibrant exé- cute des oscillations rectilignes dans la direction de la double flèche 44, les sphères broyeuses et la matière exécutent un mou- vement de rotation dans la direction de la flèche 45.
Suivant le but d'application du montage d'après l'inven- tion on peut, au lieu des corps sphériques montrés sur la figure 10, utiliser des corps d'une autre forme quelconque. Par exemple, lors de la fabrioation d'émulsions, ainsi que de la fabrication du beurre en partant de la crème ou du lait entier, il est avan- tageux d'utiliser des corps en forme de orible, grillage, etc...
Un exemple en est montré par la figure 11. Dans le corps vibrant tubulaire 46 est disposé un corps 47 consistant en une toile métallique à mailles fines pliée en forme de prisme triangulaire.
Le liquide à traiter contenu dans le corps vibrant est indiqué par le chiffre 48. Dans les corps vibrants de forme enroulée on peut, d'après la figure 11, utiliser soit un corps auxili- aire enroulé de même et occupant tout le corps vibrant, ou un grand nombre de petits corps plus courts reotilignes.
Si le aorps vibrant tubulaire, dans le cas de l'utilisa- tion de corps additionnels libres quelconques, a son axe longi- tudinal incliné sur l'horizontale, il est avantageux d'avoir soin, par des moyens appropriés, que les corps ajoutés ne se rassemblent pas par suite de la pesanteur à l'extrémité infé- rieure du tube. Dans l'utilisation de corps sphériques, d'après la figure 12, cela peut être réalisé par exemple par un accord correspondant entre le diamètre du tube et le diamètre des sphè- res broyeuses, de façon que les sphères laissent dans la section du tube un espaoe suffisant pour la matière à moudre, et, néan-
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moins, pas assez pour qu'une sphère supplémentaire puisse s'in- troduire dans la section.
Une autre possibilité oonsiste en ce que, dans le tube, des parois de séparations interrompues, par exemple en forme de cribles, sont disposées par intervalles dans le tube et le divisent en chambres séparées. Les interrup- tions des parois sont dimensionnées de façon à ne laisser pas- ser que la matière, mais pas les corps ajoutés. Un exemple en est représenté par la figure 12, dans laquelle le corps tubu- laire est indiqué par le chiffre 49, les sphères broyeuses par le chiffre 50, et les parois de séparation par le chiffre 51.
Les parois peuvent être, soit fixées à demeure dans le tube, soit laissées libres et être reliées sous forme de chaine par des pièces de liaison appropriées. Dans la figure 12 il est ad- mis que les parois de séparation laissées libres dans le tube rond pour le passage de la matière ont une forme rectangulaire et sont soudées par intervalles sur une tige métallique 52.
A son extrémité supérieure la tige est fixée au moyen d'une traverse 53, ou de toute autre façon appropriée.
Les parois de séparation rendent également possible, de façon simple, une division de l'opération de mouture en deux ou plusieurs opérations de mouture correspondant à différents degrés de finesse en ce que, à l'extrémité supérieure du tube où est introduite la matière à broyer, sont prévues des sphères de plus grand diamètre, tandis que le diamètre des sphères dans le sens de l'extrémité de sortie du tube devient de chambre en chambre de plus en plus petit. De même, si la matière est plus facile à broyer à l'état humide, on peut, dans une ou plusieurs chambres au voisinage de l'extrémité de sortie du tube, mettre des matières absorbant l'humidité ou utiliser tout autre moyen de façon que la matière abandonne le tube dans un état de sé- chage déjà préparé.
On peut éviter l'emploi de parois de séparation si les
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corps ajoutés servant comme corps broyeurs ou analogues sont exécutés sous forme de chaîne. Il est alors simplement néces- saire de fixer l'extrémité supérieure d'une ou plusieurs chaî- nes disposées dans le corps vibrant tubulaire à l'extrémité su- périeure du tube, comme il est représenté par exemple sur la figure 13. Dans le corps vibrant tubulaire 54 on prévoit ioi comme corps broyeur une chaîne 55, qui est fixée à son extrémi- té supérieure au moyen d'une traverse 56 au corps vibrant.
Un tel corps ajouté en forme de chaîne est dans un corps oscillant suivant l'invention, utilisé comme réservoir de matières dans lequel ainsi l'axe longitudinal du corps vibrant exécute des mouvements d'oscillation ondulatoire particulièrement aotifs car, par suite des oscillations de force différente des chaînons suivant leur position au voisinage d'un noeud ou d'un ventre d'oscillation du corps vibrant, il se produit sur la matière à traiter une aotion particulièrement puissante. Cependant en soi des corps additionnels en forme de chaîne de forme quelconque peuvent trouver application également dans d'autres réservoirs oscillants.
Le montage d'après l'invention n'est pas lié aux exemples d'exécution représentés, mais peut s'en écarter de façons variées.
Par exemple, tous les corps vibrants de forme tubulaire repré- sentés dans les exemples d'exécution peuvent être utilisés de telle sorte que, au lieu ou en plus d'agir sur une matière qui se trouve à leur intérieur, ils agissent sur une matière qui se trouve à l'extérieur, etest-à-dire comme agitateurs. Comme agitateurs les corps vibrants peuvent être aussi bien tubulaires que massifs. De la même façon que dans l'exemple d'exécution de la figure 1 le corps vibrant peut travailler aussi bien dans sa forme d'oscillation fondamentale que dans une de ses formes harmoniques. Au lieu des formes hélicoïdales ou spirales'mon- trées dans les exemples d'exécution, le corps vibrant d'après
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l'invention peut avoir également toute autre forme enroulée quelconque.
Dans chaque cas le mouvement oscillatoire du géné- rateur d'oscillations se propage le long du corps vibrant. Une forme enroulée du corps vibrant a fréquemment l'avantage que l'on peut disposer le corps dans un petit espace. La position du corps vibrant dans l'espace peut être arbitraire, par exem- ple le corps représenté par la figure 1 peut être disposé ver- tioalement, ou bien l'axe de l'hélice du corps d'après la fi- gure 4 peut être également prévu horizontal. Si le corps vibrant est très long, de sorte que par l'amortissement les amplitudes d'oscillation diminuent fortement à l'extrémité du corps vibrant éloigné du générateur d'oscillations, on peut, au lieu d'un seul générateur d'oscillations, en employer simultanément plusieurs, et les disposer avantageusement au voisinage des noeuds d'oscil- lation du corps vibrant.
Les différents générateurs d'oscilla- tions le long du tube peuvent également fonctionner dans diffé- rentes directions par rapport à l'axe longitudinal du corps, et avec des fréquences différentes. Dans des circonstances données ils peuvent aussi avoir des phases électriques différentes, en ce qu'ils sont raccordés dans l'ordre aux différentes phases du réseau. La disposition montrée sur les figures 6 à 8 du corps oscillant peut également être employée dans d'autres corps en- roulés, par exemple dans les corps enroulés de la figure 5. Les corps additionnels libres à prévoir le cas échéant dans le corps vibrant peuvent être reliés à ce dernier au moyen de ressorts, ou par tout moyen élastique. Les corps vibrants libres peuvent également être élastiques en soi.
Au lieu de corps ajoutés li- bres dans le corps vibrant tubulaire, ou également en plus, on peut dans tous les exemples d'exécution prévoir des organes fixes appropriés, par exemple en forme de lamelles comme il est représenté sur la figure 12. Dans l'application du corps vibrant comme agitateur on peut, dans le même esprit, disposer à ltexté-
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rieur du corps vibrant des pièces fixes analogues. L'avancement de la matière à travers les corps vibrants tubulaires, au lieu de se faire sous l'action de la pesanteur peut se faire égale- ment au moyen d'air comprimé ou aspiré, ou par tout autre moyen.
Un avantage partioulier du montage suivant l'invention est que dans de nombreux cas il permet un fonctionnement continu, et, ainsi, un traitement continu d'une matière quelconque. Par ex- emple, on réalise par là un progrès technique considérable par l'application du dispositif d'après l'invention comme moulin oscillant, ou comme dispositif émulsionneur, ou à fabriquer le beurre. Il suffit d'introduire les matières à traiter, par ex- emple simplement à l'extrémité supérieure d'un corps vibrant tubulaire, par exemple suivant la figure 4, pour pouvoir les retrouver à l'extrémité inférieure du corps vibrant à l'état traité.
Au lieu de générateurs d'oscillations électromagnétiques ou éleotrodynamiques on peut utiliser également d'autres géné- rateurs d'oscillations électriques, ou également non électriques, de tout genre, forme et fréquence.