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Perfectionnements aux vibrateurs
Cette invention se rapporte aux vibrateurs, c'est-à-dire aux appareils destinés à produire des vibrations mécaniques, et son but principal est de créer un vibrateur présentant certaines caractéristiques avantageuses, particulièrement inaptitude à pro- duire des vibrations de fréquences plus élevées que celles obte- nues avec les appareils connus.
Le vibrateur suivant 1'invention comprend un élément interne pourvu à sa périphérie d'une série de protubérances ou d'angles arrondis dirigés vers l'extérieur à partir de l'axe longi- tudinal de cet élément interne, lequel est enfermé librement dans un élément externe creux à la périphérie interne duquel sont asso- ciées une série de protubérances mobiles par rapport à celle-ci et dirigées intérieurement vers l'axe longitudinal de l'élément ex- terne, des moyens étant prévus pour provoquer entre l'élément in-
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terne et l'élément externe un mouvement relatif tel qu'il peut être considéré comte une rotation virtuelle de l'élément interne à ltintérieur de l'élément externe, et la disposition étant telle que pendant ce'mouvement relatif,
il se produit entre l'élément interne et les protubérances associées à l'élément externe, des chocs en succession rapide qui donnent naissance à des vibrations de l'élément externe.
Les protubérances associées à l'élément externe sont aussi appelées ici organes de choc.
De préférence les points les plus extérieurs des protu- bérances de l'élément interne sont disposés en substance circon- férentiellement par rapport à l'axe longitudinal de cet élément interne, et les points les plus intérieurs des protubérances ou organes de choc de l'élément externe sont disposés en substance circonferentiellement par rapport à l'axe longitudinal de cet élément externe.
La circonférence sur laquelle se trouvent ces pointe- les plus extérieurs de l'élément interne peut être légèrement plus grande que celle sur laquelle se trouvent les points les plus intérieurs de l'élément externe.
Suivant un mode d'exécution de l'invention, l'élément Interne est un rotor pourvu d'une série de lobes qui s'étendent radialement par rapport à l'axe du rotor, sont uniformément écar- tés l'un de l'autre et ont la même longueur radiale. L'élément externe est une enveloppe tubulaire fixe, pourvue d'une série d'organes de choc disposés circonférentiellement sur le pourtour de sa surface interne, à égale distance l'un de l'autre, et ne pouvant pas se déplacer radialement par rapport à l'enveloppe tu- bulaire de l'axe longitudinal, de laquelle les surfaces de contact de ces organes de choc sont équidistantes.
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Le rotor peut non seulement tourner par rapport aux organes de choc,mais encore- osciller ou se déplacer en va-et-vient latéralement, c'est-à-dire transversalement à son propre axe lon- gitudinal.
La disposition est telle que lorsqu'on fait tourner le rotor ses lobes viennent frapper en succession rapide les organes de choc, ce qui a pour-effet de faire vibrer l'enveloppe tubulaire.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'une forme d'exécution, donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
Figure 1 est une coupe transversale suivant la ligne I-I de la Figure 2, montrant un vibrateur vu en bout,
Figure 2 est une coupe longitudinale de ce même vibra- teur et
Figures 3 et 4 montrent schématiquement des variantes.
Dans le vibrateur suivant la Figure l, l'élément interne affecte la forme d'un rotor 11, consistant en une tige 12, dont une extrémité 13 peut être accouplée à un dispositif convenable susceptible d'actionner le rotor 11, en laissant à ce dernier toute liberté d'osciller latéralement. L'extrémité 13 peut, par exemple, être associée à un accouplement flexible libre, comme un joint universel. A son extrémité opposée,.la tige 12 présente une extrémité travaillante 14 qui dans le cas considéré est approxima- tivement triangulaire et possède trois angles arrondis 15. Ces angles arrondis 15 peuvent être considérés comme des protubérances ou des lobes faisant saillie sur un tronçon de section réduite à l'extrémité du rotor 11.
Dans une forme d'exécution légèrement développée d'un pareil rotor, les angles ou les lobes sont arron- dis de manière à présenter une section semi-circulaire aux extré- mités, tandis que les creux entre les lobes ou arêtes forment des concavités arrondies.
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Le rotor 11 est logé à l'intérieur d'une enveloppe tu- bulaire 16 à laquelle sont associés des organes de choc. Dans l'exemple considéré, les organes de choc sont constitués par qua- tre rouleaux 17 susceptibles de rouler sur un manchon en acier trempé 18 ajusté rigidement à l'intérieur de l'enveloppe 16. Les quatre rouleaux 17 sont maintenus à égale distance l'un de l'autre et leurs axes sont maintenus parallèles à l'axe du rotor 11 par deux bagues 19 ; chaque rouleau est pourvu aux deux extrémités --d'un petit tourillon 20 engagé' dans un trou de support 21 d'une 'Dague 19 pour pouvoir y tourner, chacune de ces bagues 19 étant pourvue en conséquence de quatre trous de support équidistants 21.
L'enveloppe 16 est fermée à l'extrémité travaillante par un fond conique 22 qui peut être venu d'une pièce avec lien- veloppe 16, comme cJest représenté, ou y être fixé de toute manié- re convenable. Dans l'exemple représenté l'enveloppe estfermée à l'extrémité de commande par un roulement à billes auto-centreur 23 qui supporte la tige 12 de telle manière que celle-ci peut non seulement tourner librement mais encore se déplacer en s'écartant légèrement du parallélisme à l'enveloppe 16 suivant les oscilla- tions de l'extrémité travaillante 14.
La disposition est telle que lorsque le rotor 11 tourne et que l'un ou l'autre des angles ou lobes 15 heurte un organe de choc ou rouleau 17, le rotor peut rebondir de manière à heurter un autre rouleau 17 au côté opposé de l'enveloppa tubulaire 16.
Suivant une autre forme d'exécution du vibrateur qui vient d'être décrit, l'élément externe peut comporter des billes susceptibles de tourner dans des sièges fixes établis dans la sur- face interne de l'enveloppe tubulaire 16, ou des rouleaux suscepti- bles de tourner dans des sièges fixes établie dans la surface interne.
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Toutefois, une disposition dans laquelle les billes ou rouleaux sont susceptibles non seulement de tourner mais encore d'exécuter un mouvement de révolution autour de l'axe du rotor 11 est plus avantageuse. La disposition représentée sur les Figu- res 1 et 2 et décrite ci-dessus est un exemple où les rouleaux sont susceptibles de tourner et simultanément d'exécuter un mouve- ment de révolution. Une disposition où des billes. sont suscepti- bles de tourner et simultanément d'exécuter un mouvement de ré- volution est représentée schématiquement sur la Figure 3.
Quatre billes 24 sont disposées pour rouler sur la surface interne de l'enveloppe tubulaire 16, chacune d'elles étant maintenue à la même distance de la suivante par une cage 25, qui dans le cas con- sidéré est constituée par un cylindre creux percé radialement de quatre trous légèrement plus .grands que les billes 24. Le ro- tor 14 est exactement semblable à celui des Figures l et 2 et il peut tourner et osciller de la même façon. Dans une vue en bout, comme celle de la Figure 3, si le rotor 14 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre,comme indiqué, les billes 24 tournent en sens inverse des aiguilles d'une montre, et en roulant sur lien- velmppe 16 elles font tourner la cage 25 dans le sens des aiguil- les d'une montre.
Il peut être utile de commander par force motrice les rouleaux qui constituent les organes de choc.
L'invention n'est pas limitée à liemploi d'un rotor n'ayant que trois lobes ou d'un élément externe comportant qua- tre organes de choc. Ainsi, le rotor peut avoir une section trans- versale approximativement carrée et peut coopérer soit avec trois, soit avec cinq organes de choc.
Il est possible d'employer un ro- tor comportant un nombre quelconque .'de lobes, pourvu que ce nombre soit plus ou moins élevé que le nombre d'organes de chocs utilisés.
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a Figure 4 représente S,Cl1él1lcltiqu8ll1Gnt une forme de construction où un rotor à deux lobes 26 est susceptible de coo- pérer avec trois rouleaux 17 maintenus en place Par des bagues 27 qui correspondent d'une façon générale aux bagues 19 des Fi- gures 1 et 2 mais ne présentent que trois trous de support 21 pour les tourillons 20 des rouleaux 17.
On comprendra que si l'on emploie un rotor à trois lo- bes dans une enveloppe externe comportant quatre organes de choc, ces derniers étant fixes, un seul tour complet du rotor donne lieu à douze chocs distincts entre le rotor et les organes de choc. Si ceux-ci tournent conjointement avec le rotor, le nombre de, chocs par toux du rotor est un peu moindre;
mais en déterminant, convenablement les dimensions dos différents éléments on peut obtenir dix impulsions vibratoires par tour du rotor. Comme les vibrateurs généralement employés ne produisent qu'une seule im- pulsion vibratoire par tour de l'arbre, il s'ensuit que la fre- quence vibratoire réalisable est décuplée par l'application ae
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lt1J:lv(nt1on .
Ainsi, sillon actionne à 1 ' al de ¯ à ' ui'i moteur élec- trique surmultiplié le rotor d'un vibrateur suivant l'invention à la vitesse réalisable d'environ 6000 tours par minuta, l'appa- reil produira des vibrations à une fréquence de l'ordre de 60.000 environ pan minute.
On peut, dans certains cas, trouver avantageux (le faire de l'élément Interne une pièce fixe au lieu d'un rotor et de fai- re tourner l'élément externe autour de cet élément interne,
L'invention est particulièrement applicable aux vibra- taure employés pour le vibrage du béton, des vibrations de haute
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fréquence étant éminemment d;131 raol':1fJ dans ce cas.
Sous ce rap- port une Cd,I'act3J:'i3 iqul:: favorable du vibrateur suivant l'irven- tion réside dans le fait que les vieratione produites prennent
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la forme d'impulsions brusques ou de senousses, et qu'à cette particularité rajoute une accélération extrêmement élevée.
Pour une application de ce genre, l'élément externe peut être établi sous la forme connue d'un tube fermé à une ex- trémité, en substance connne c'est représenté sur les Figures 1 et 2, l'autre extrémité étant pourvue de poignées rigides ou se- mi-rigides et d'un dispositif pour actionner l'arbre vibrateur.
Toutefois, au lieu d'établir l'appareil de manière que l'arbre porte la masselotte excentrique usuelle susceptible de donner naissance à des vibrations en venant frapper 1''élément externe, on relie cet arbre par un joint universel à un élément interne ou rotor du genre décrit ci-dessus et isolément externe au lieu de présenter intérieurement une forme cylindrique est pourvu/ corme c'est décrit, des protubérances dont il a été fait mention.
Le rotor peut avoir toute longueur appropriée, et les protubéran- ces peuvent être disposées soit d'une manière continue soit à des intervalles convenables par rapport à la longueur de l'enveloppe externe.
Un avantage important que progure une telle application est quten raison de la disposition flottante du rotor, lequel est raccordé à l'arbre de commande par un accouplement flexible libre, les roulements à billes qui supportent 1 marbre ne sont pas soumis aux efforts destructeurs des chocs, comme dans le cas des types connus de vibrateurs de béton ci-dessus mentionnés.
Si l'on emploie des billes ou des rouleaux comme organes de choc, on peut leur donner un:plus grand diamètre et leur nombre ou leur longueur peuvent être déterminés de manière que les efforts qui s'y exercent soient plus largement répartis que dans le cas des billes ou rouleaux employés dans les roulements de 1'arbre de commande. Il en résulte que, comparativement, un vibrateur suivant
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l'invention est extrêmement économique d'entretien et possède en outre l'avantage spécial de donner lieu à des vibrations de fré- quences considérablement plus élevées.
REVENDICATIONS S ---------------------------
1.- Vibrateur comportant un élément interne pourvu sa périphérie d'une série de protubérances ou d'angles arrondis dirigés vers l'extérieur à partir de l'axe longitudinal de cet élément interne, lequel est enfermé librement dans un élément externe creux à la périphérie interne duquel sont associées une série de protubérances mobiles par rapport à celle-ci et diri- gées intérieurement vers l'axe longitudinal de cet élément ex- terne, des moyens étant prévus pour produire entre l'élément interne et l'élément externe un mouvementrelatif tel qu'il peut être considéré comme constituant un mouvement de rotation virtuel de l'élément interne à l'intérieur de l'élément externe,
et la disposition étant telle que pendant ce mouvement relatif il se produit entre isolément interne et les protubérancee associées à l'élément externe des chocs en succession rapide qui donnent naissance à des vibrations de isolément externe.
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Improvements to vibrators
This invention relates to vibrators, that is to say to devices intended to produce mechanical vibrations, and its main object is to create a vibrator exhibiting certain advantageous characteristics, particularly inability to produce vibrations of frequencies higher than those obtained with known devices.
The vibrator according to the invention comprises an internal element provided at its periphery with a series of protuberances or rounded angles directed outwards from the longitudinal axis of this internal element, which is freely enclosed in a hollow outer element at the inner periphery of which are associated a series of protuberances movable relative thereto and directed inwardly towards the longitudinal axis of the outer element, means being provided for causing the element in -
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dull and the outer member a relative movement such that it can be considered as a virtual rotation of the inner member inside the outer member, and the arrangement being such that during this relative movement,
between the internal element and the protuberances associated with the external element, shocks occur in rapid succession which give rise to vibrations of the external element.
The protuberances associated with the external element are also referred to herein as impact members.
Preferably, the outermost points of the protuberances of the internal element are disposed substantially circumferentially with respect to the longitudinal axis of this internal element, and the innermost points of the protuberances or impact members of the outer element are disposed substantially circumferentially with respect to the longitudinal axis of this outer element.
The circumference on which these outermost points of the inner member lie may be slightly greater than that on which the innermost points of the outer member lie.
According to one embodiment of the invention, the internal element is a rotor provided with a series of lobes which extend radially with respect to the axis of the rotor, are uniformly spaced apart from one another. other and have the same radial length. The outer element is a fixed tubular casing, provided with a series of shock members disposed circumferentially around the perimeter of its inner surface, at an equal distance from each other, and which cannot move radially with respect to to the tubular casing of the longitudinal axis, from which the contact surfaces of these impact members are equidistant.
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The rotor can not only rotate with respect to the impact members, but also oscillate or move back and forth laterally, that is to say transversely to its own longitudinal axis.
The arrangement is such that when the rotor is rotated, its lobes strike the impact members in rapid succession, which has the effect of causing the tubular casing to vibrate.
Other characteristics of the invention will emerge from the description of an embodiment, given below with reference to the appended drawings, in which:
Figure 1 is a cross section along the line I-I of Figure 2, showing a vibrator seen from the end,
Figure 2 is a longitudinal section of the same vibrator and
Figures 3 and 4 schematically show variants.
In the vibrator according to Figure 1, the internal element takes the form of a rotor 11, consisting of a rod 12, one end 13 of which can be coupled to a suitable device capable of actuating the rotor 11, leaving this to last, complete freedom to oscillate sideways. The end 13 can, for example, be associated with a free flexible coupling, such as a universal joint. At its opposite end, the rod 12 has a working end 14 which in this case is approximately triangular and has three rounded corners 15. These rounded corners 15 can be regarded as protuberances or lobes projecting on a section of reduced section at the end of the rotor 11.
In a slightly developed embodiment of such a rotor, the angles or the lobes are rounded so as to present a semicircular section at the ends, while the hollows between the lobes or ridges form rounded concavities. .
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The rotor 11 is housed inside a tubular casing 16 with which impact members are associated. In the example considered, the impact members are formed by four rollers 17 capable of rolling on a hardened steel sleeve 18 rigidly fitted inside the casing 16. The four rollers 17 are kept at an equal distance l 'from each other and their axes are kept parallel to the axis of the rotor 11 by two rings 19; each roller is provided at both ends - with a small journal 20 engaged in a support hole 21 of a dagger 19 in order to be able to turn therein, each of these rings 19 being provided accordingly with four equidistant support holes 21 .
The casing 16 is closed at the working end by a conical bottom 22 which may have come integrally with linkage 16, as shown, or be secured thereto in any convenient manner. In the example shown the casing is closed at the control end by a self-centering ball bearing 23 which supports the rod 12 in such a way that the latter can not only rotate freely but also move by deviating slightly. parallelism to the casing 16 following the oscillations of the working end 14.
The arrangement is such that when the rotor 11 rotates and one or the other of the angles or lobes 15 hits an impactor or roller 17, the rotor can rebound so as to strike another roller 17 on the opposite side of the rotor. tubular envelope 16.
According to another embodiment of the vibrator which has just been described, the external element may comprise balls capable of rotating in fixed seats established in the internal surface of the tubular casing 16, or susceptible rollers. bles to rotate in fixed seats established in the internal surface.
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However, an arrangement in which the balls or rollers are capable not only of rotating but also of executing a movement of revolution around the axis of the rotor 11 is more advantageous. The arrangement shown in Figures 1 and 2 and described above is an example where the rollers are capable of rotating and simultaneously executing a movement of revolution. An arrangement where balls. are likely to rotate and simultaneously execute a revolving movement is shown schematically in Figure 3.
Four balls 24 are arranged to roll on the internal surface of the tubular casing 16, each of them being kept at the same distance from the next by a cage 25, which in the case considered is constituted by a drilled hollow cylinder. radially four holes slightly larger than the balls 24. The rotor 14 is exactly like that of Figures 1 and 2 and it can rotate and oscillate in the same way. In an end view, like the one in Figure 3, if the rotor 14 turns clockwise as shown, the balls 24 turn counterclockwise, and rolling on link - velmppe 16 they turn the cage 25 clockwise.
It may be useful to control the rollers which constitute the impact members by motive force.
The invention is not limited to the use of a rotor having only three lobes or of an external element comprising four impact members. Thus, the rotor can have an approximately square cross section and can cooperate either with three or with five impact members.
It is possible to use a rotor having any number of lobes, provided that this number is greater or less than the number of impact members used.
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a Figure 4 shows S, Cl1él1lcltiqu8ll1Gnt a form of construction where a two-lobe rotor 26 is able to cooperate with three rollers 17 held in place by rings 27 which generally correspond to the rings 19 of Figures 1 and 2 but have only three support holes 21 for the journals 20 of the rollers 17.
It will be understood that if a three-bulb rotor is used in an outer casing comprising four shock members, the latter being fixed, a single complete revolution of the rotor gives rise to twelve distinct shocks between the rotor and the shock members. . If these rotate together with the rotor, the number of cough impacts of the rotor is somewhat less;
but by suitably determining the dimensions of the various elements it is possible to obtain ten vibratory pulses per revolution of the rotor. As the vibrators generally used produce only one vibratory impulse per revolution of the shaft, it follows that the achievable vibratory frequency is increased tenfold by the application ae
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Thus, the furrow actuates the rotor of a vibrator according to the invention at a speed of about 6000 revolutions per minute, at a speed of about 6000 revolutions per minute, the apparatus will produce vibrations. at a frequency of the order of about 60,000 pan per minute.
In certain cases, we can find it advantageous (making the Internal element a fixed part instead of a rotor and rotating the external element around this internal element,
The invention is particularly applicable to vibra- tures used for vibrating concrete, high vibrations.
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frequency being eminently d; 131 raol ': 1fJ in this case.
In this respect a Cd, the favorable act3J: 'i3 iqul :: of the vibrator according to the invention resides in the fact that the vieratione produced take
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the form of abrupt impulses or sings, and to this feature adds an extremely high acceleration.
For such an application the outer member may be established in the known form of a tube closed at one end, in substance as shown in Figures 1 and 2, the other end being provided with rigid or semi-rigid handles and a device for actuating the vibrator shaft.
However, instead of setting up the device so that the shaft carries the usual eccentric weight capable of giving rise to vibrations by striking the external element, this shaft is connected by a universal joint to an internal element or rotor of the type described above and externally instead of internally presenting a cylindrical shape is provided / as is described, protuberances which have been mentioned.
The rotor can be of any suitable length, and the protrusions can be disposed either continuously or at suitable intervals with respect to the length of the outer shell.
An important advantage of such an application is that due to the floating arrangement of the rotor, which is connected to the drive shaft by a free flexible coupling, the ball bearings which support the marble are not subjected to the destructive forces of shocks. , as in the case of the known types of concrete vibrators mentioned above.
If balls or rollers are used as impact members, they can be given a larger diameter and their number or length can be determined so that the forces exerted there are more widely distributed than in the the case of balls or rollers used in bearings of the control shaft. It follows that, comparatively, a following vibrator
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the invention is extremely economical in maintenance and has the further special advantage of giving rise to vibrations of considerably higher frequencies.
S CLAIMS ---------------------------
1.- Vibrator comprising an internal element provided on its periphery with a series of protuberances or rounded angles directed outwards from the longitudinal axis of this internal element, which is freely enclosed in a hollow external element at the internal periphery with which are associated a series of protuberances movable relative thereto and directed internally towards the longitudinal axis of this external element, means being provided for producing between the internal element and the external element a relative movement as it can be considered to constitute a virtual rotational movement of the internal element inside the external element,
and the arrangement being such that during this relative movement there occurs between the internal isolation and the protuberances associated with the external element shocks in rapid succession which give rise to vibrations of the external isolation.