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"Dispositif générateur de vibrations dirigêes".
1.''invention concerne un dispositif mécanique capable d'engendrer des vibrations parfaitement dirigées et orientables.
On sait qu'un axe portant un excentrique ou balourd et tournant à une certaine vitesse, engendre un effet vibratoire répondant à une fonction sinusoïdale. On a introduit un tel effet vibratoire dans différentes applications industrielles ou la direction et l'in- tensité des vibrations ne devaient pas être établies avec précision.
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Mais, la grande majorité des applications pratiques de la vibration rationnelle exige un contrôle précis de la direction,de l'intensité, de l'amplitude et de la fréquence des vibrations. Ces différentes conditions ne peuvent être rigoureusement remplies qu'en partant d'une résultante de vibration unidirectionnelle, c'est-à-dire recti- ligne dans une seule direction. D'autre part, il n'est pas suffisant que la résultante de vibration soit unidirectionnelle, mais il faut
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que cette résultante puisse être orientée avec précision suivant chaque cas d'application industrielle.
En effet, il ne suffirait pas de disposer d'un appareil vibrant unidirectionnel, si la ré- sultante rectiligne ne pouvait être orientée dans la direction exacte de l'effet vibratoire nécessaire à l'opération envisagée.
Le dispositif, objet de l'invention, prévoit d'attein- dre cette condition avec certitude et par des moyens simples. En- fin, la vibration rationnelle,dans ces applications industrielles, est également subordonnée aux différentes caractéristiques de vi- bration proprement dites, l'intensité, la fréquence et l'amplitude.
Ces caractéristiques sont directement fonction des masses excentrées en présence etde la vitesse des éléments rotatifs. Les variations de l'amplitude et de la fréquence vibratoire, peuvent s'obtenir par des moyens mécaniques connus agissant comme variateurs de vitesse. On peut, à cet effet, appliquer de nombreux dispositifs connus. L'intensité peut, conformément à une autre caractéristique d,e l'invention, être variée de zéro à un maximum prédéterminé et celà d'une manière précise et progressive, de telle sorte qu'on peut régler très exactement l'intensité de l'appareil dans chaque cas d'application. L'invention prévoit même de réaliser un tel réglage progressif pendant le fonctionnement de l'appareil.
Toutes ces conditions et caractéristiques sont remplies par le générateur de vibrations dirigées de l'invention, qui réalise donc en quelque sorte l'aboutissement de nombreuses années de tra- vail du Laboratoire de Cinématique de Bruxelles, sur l'application de la vibration mécanique à l'industrie.
Suivant l'invention, un dispositif engendrant des vi- brations unidirectionnelles orientables est constitué en principal par deux masses excentrées, identiques, montées sur deux axes paral- lèles dont elles sont respectivement solidaires. Ces deux messes tournent à même vitesse et en sens inverse. La résultante vibratoire unidirectionnelle de ce système mobile se maintient dans le plan médian des deux axes,perpendiculaire au plan passant par ceux-ci.
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L'invention prévoit également de modifier à volonté la position du plan passant par les deux axes portant les masses excentrées, de manière à modifier en conséquence la direction de la résultante unidirectionnelle.
Ces caractéristiques essentielles sont décrites plus en détail dans la description suivante, qui se réfère, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un diagramme montrant les caractériati- ques cinématiques qui permettent d'obtenir la vibration unidirec- tionnelle orientée; les figures 2,3 et 4 sont des diagrammes complémentai- res montrant trois positions caractéristiques du dispositif cinéma- tique. ; la figure 5 est une vue perspective partielle d'un appa- reil appliquant les éléments cinématiques du diagramme des figures 1 à 4; la figure 6 est une vue latérale du dispositif de la figure 5, dans une position intermédiaire;
la figure 7 est une vue schématique d'une variante d'exécution d'un dispositif à vibration unidirectionnelle dirigée; la figure 8 est une vue perspective schématique d'un balourd à masse excentrée variable; la figure 9 estune coupe longitudinale schématique d'un dispositif de variation des masses des balourds pendant la marche de l'appareil.
Suivant ces figures, le générateur de vibrations diri- gées, objet de l'invention, est constitué en principe par deux masses égales 1 et 2 excentrées par rapport à leur axe respectif 3 et 4, dont elles sont solidaires. Ces masses tournent à même vi- tesse mais en sens inverse, soit par exemple, suivant les flèches f-f'. Il en résulte que ces deux masses excentrées restent toujours dans des positions parfaitement symétriques l'une par rapport à l'autre et par conséquent, par rapport au plan médian de leur axe.
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La résultante de vibration R-R' est rectiligne, unidirectionnelle etse maintient dans le plan médian A-A normal au plan B-B, qui contient les deux axes 3, 4. La valeur numérique de la résultante rectiligne R-R' est une fonction sinusoïdale partant d'une valeur maximum positive R, passant par zéro et atteignant ensuite une valeur maximum négative R'. Il importe donc essentiellement d'orien. ter avec exactitude la résultante de vibration R-R' dans chaque cas d'application du dispositif, objet de l'invention.
D'autre part, suivant une autre caractéristique de l'invehtion, on envisage de rendre cette orientation à la fois facile et précise. En effet, si l'on considère l'axe C, intersec- tion des plans A-A et B-B, comme axe de déplacement angulaire des deux masses 1, 2, et que l'on considère un déplacement d'un angle [alpha], le plan B -B contenant la résultante de vibration R-R', aura tourné d'un même angle [alpha]. Ce plan viendra donc se placer en B'-B' et la résultante de vibration aura été déplacée d'une même valeur angulaire [alpha] * On peut donc de la sorte orienter aisément et cor- rectement cette résultante de vibration R-R'.
On peut ainsi pousser le déplacement angulaire du plan B-B au maximum, soit jusqu'à un angle? = 90 , dans lequel cas la résultante de vibration R-R' sera orientée perpendiculairement à sa direction d'origine.
Les déplacements angulaires du plan B-B peuvent être réalisés par des moyens mécaniques très différents. On peut notam- ment prendre comme axe de rotation de ce plan, un axe en principe quelconque. Il pourrait être intérieur ou extérieur par rapport à la distance qui sépare les deux masses 1, . Ou bien encore, il pourrait se confondre avec l'un des axes 3, 4 de ces masses.
Les figures 3, 4 et 5 schématisent trois positions ca ractéristiques des masses excentrées, auxquelles correspondent trois positions caractéristiques de la résultante unidirectionnelle de vibration R-R'.
Une exécution originale et relativement simple d'un gé- nérateur de vibrations dirigées est schématisée aux figures 5 et 6.
Cette réalisation est surtout caractéristique par le fait que l'on a
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pris comme axe de rotation du plan B-B, l'un des axes balourdés.
En effet, dans cette exécution, l'appareil générateur est constitué en ordre principal, par les deux masses 1, 8, montées sur leur axe respectif 3, 4. L'axe 4 prend appui dans des coussinets soli- daires du carter 5 de l'appareil. Au contraire, l'axe 3 est capable d'être déplace angulairement autour de 1+axe. 4. A ceteffet, il est guidé par des ouvertures circulaires 6. dans lesquelles il prend appui, soit directement, soit à 1''intervention de coussinets coulis- sants. Un levier 7 peut être actionné dans le sens de la flèche fit.
Le but de cette réalisation est donc de réaliser un déplacement angulaire facile de l'un des axes balourdes par rapport à l'autre, même pendant la marche de l'appareil, dans le but de modifier en conséquence la direction de la résultante R-R'. Néanmoins, il faut noter que dans ce système, le déplacement angulaire de la masse 1 par rapport à la masse 2, ou bien de la roue dentée 8 par rapport à la roue dentée 9, doit se faire sans roulement. En effet, comme la rotation se produit autour de l'un des axes balourdes, il résul- terait du roulement d'une masse par rapport à l'autre, une rupture de la symétrie de position entre les deux masses.
Il suffira donc de prévoir un moyen d'enclenchement quelconque entre le levier 7 et les axes 3, 4, de manière à provoquer un déplacement angulaire unique et global à la fois de tous ces éléments autour de l'axe 4.
Moyennant cette précaution, on pourra, même pendant la marche nor- male de l'appareil, modifier la direction de la résultante de vi- bration, en agissant en sens convenable sur le levier 7. On pourra ainsi amener la résultante unidirectionnelle R-R' dans toutes les positions désirables et aller de la verticale à l'horizontale en passant par toutes les positions intermédiaires (figure 6). Le le- vier 7 ou tout autre organe équivalent d'ailleurs, pourrait se déplacer en regard de repères conventionnels , ou généralement une échelle graduée.
Ce mode d'exécution n'est évidemment donné qu'à titre d'exemple. On pourrait tout aussi bien déplacer angulairement, si- multanément et de la même quantité, les deux masses 1, 2, comme
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exposé dans les diagrammes des figures 1 à 4. Il suffit en effet, comme schématisé à la figure 7, de relier les axes 3, 4 des masses 1, 2 par un pont 10, prenant appui sur un axe central 11. Sur les axes 3, 4, sont montées les roues dentées 8, 9. Celles-ci ont donc pour mission de permettre la rotation des masses 1, 2 à même vi- tesse, mais en sens inverse l'une de l'autre. Pour orienter la résultante unidirectionnelle R-R', il suffit de faire tourner le pont 10 autour de l'axe 11.
Ce mouvement entraîne dans le même déplacement angulaire, l'ensemble mécanique pont 10-masses 1,2- roues dentées 8,9, de telle sorte que la position symétrique des masses est rigoureusement maintenue.
Il résulte de l'examen de ces deux réalisations prati- ques, que l'on peut très aisément réaliser un appareil générateur de vibration unidirectionnelle parfaitement dirigée.
Un tel appareil peut être éventuellement complété par des moyens capables de régler avec la même précision les carac- téristiques de vibration proprement dites. L'amplitude et la fré- quence peuvent être modifiées facilement par la variation de la vi- tesse de rotation et un choix judicieux des éléments mécaniques en présence. Conformément à l'invention, l'intensité de vibration peut être modifiée très facilement, même pendant la marche normale de l'appareil.
La figure 8 schématise en vue perspective un balourd complexe à masses excentrées variables. Substantiellement, ce balourd spécial est forméde deux masses ayant une forme approximative de demi-disque. Ces deux masses sont montées parallèlement sur le même axe. L'une d'elles est, par exemple, clavetée sur l'axe, tandis que l'autre peut être déplacée angulairement autour du dit axe. Dès lors, la quantité de masses excentrées dépendra directement de la position occupée par la masse mobile sur son axe. Cette masse pourra varier de zéro à un maximum égal à la somme des deux masses, ces deux limi- tes correspondant respectivement à l'opposition et à la superposi- tion des deux masses.
On peut alors, entre ces deux limites, varier
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progressivement la quantité de masses excentrées et ainsi régler avec grande précision l'intensité de vibration. On pourrait évidem- ment, permettre le déplacement angulaire relatif des deux masses montées sur le même axe.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on envisage également de pouvoir régler l'intensité de vibration même pendant le fonctionnement de l'appareil. Il suffit en effet de monter la masse angulairement mobile, de telle sorte qu'elle puisse être influencée par un organe de manoeuvre extérieur. On peut réaliser une telle disposition mécanique par des moyens très divers.
Un mode' d'exécution est schématisé très sommairement à la figure 9 annexée. Dans cette exécution, l'axe 13 porte les deux masses balourdées 14, 15. La première tourne folle sur l'axe 13 et est directement entraînée par une roue dentée 17. Toutefois, l'axe 13 peut être entraîné soit par la roue dentée 17, soit par la masse 14, par le fait que l'une ou l'autre porte un ergot 23 s'engageant dans une rainure hélicoïdale 22 de l'axe 13.
D'autre part-, l'axe 13 est capable d'être déplacé longitudinalement, à l'intervention d'un levier 18, prenant appui autour d'un tourillon 19 et solidaire d'un coussinet 24 entourant l'extérmité du levier 13. Le levier 18 peut être immobilisé dans différentes positions par la combinaison d'un arrêt 21 et d'un secteur denté 20. Dès lors, si l'on dégage l'arrêt 21 et que 1on agit par poussée ou par traction sur le levier 18, on dé-olace longitudinalement l'axe 137 Celui-ci est à la fois obligé de tourner sur lui-même, du fait de l'engagement de l'ergot 23 dans la rainure 22. Cette rotation entratne un dépla- cement angulaire correspondant de la masse excentrée 15, qui est rigidement fixée sur l'axe.
On pourra déplacer le levier 18 devant une série de repèresou une échellegraduée fixée par exemple sur le secteur denté 20. L'ensemble est supporté par un bâti 16 et peut évidemment être conditionné suivant les principes généraux de la mécanique et en tenant compte des applications industrielles envi- sagées.
Dès lors, on pourra très aisément réaliser des appareils
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générateurs de vibrations dirigées, capables d'être non seulement parfaitement orientés, mais également réglés dans leurs caractéris- tiques de vibration. Les différents modes d'exécution n'ont évidem- ment été décrits qu'à titre d'exemple et l'on pourra envisager l'ap- plication aussi large et générale que possible de tels appareils à résultante vibratoire unidirectionnelle dirigée.
RE VENDI CAT I ONS . l.- Dispositif générateur de vibrations dirigées, caractérisé par le fait qu'il consiste en deux masses ou groupes de masses égales excentrées par rapport à deux axes parallèles, ces masses tournant à même vitesse mais en sens inverse l'une de l'autre et la résultante de vibration unidirectionnelle pouvant être correctement dirigée en modifiant la position du plan pas- sant par les deux axes.