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PROCEDE ET DISPOSITIF D'EQUILIBRAGE.
La présente invention est relative à l'équilibre d'un système pesant ou, plus généralement, soumis à des forces parallèles entre elles, comportant en principe un plateau ou un levier soumis à une condition par- ticulière, savoir que l'équilibre puisse avoir lieu quelle que soit la po- sition occupée sur le plateau ou sur le levier par une ou plusieurs masses pesantes additionnelles. C'est notamment le problème de la balance. Il a été déjà résolu, soit en suspendant le plateau de telle sorte que le centre de gravité du corps à peser se place sur la verticale du point de suspen- sion, soit en faisant en sorte que le plateau demeure toujours horizontal.
Selon la présente invention, le problème est résolu par le pro- cédé qui consiste à développer des forces d'origine réactionnelle, formant un couple tel que le moment résultant des forces appliquées et des forces développées soit nul par rapport au point de suspension ou de sustentation.
Selon un mode de réalisation, l'invention sera pratiquement mise en oeuvre en utilisant l'écart du plan par rapport à l'horizontale comme moyen pour développer des forces élastiques égales et de sens contrai- re, en des points symétriques par rapport au point de suspension ou de sus- tentation.
A ce stade, l'invention sera illustrée par les figures 1, 2 et 3, purement schématiques.
En figures 1 et 2, on a représenté un levier Ll, L2, supporté en son point milieu 0. Ce dispositif est complété par quatre ressorts sup- posés identiques Rl, R2, R3, R4, chacun ayant une extrémité fixée respecti- vement aux points fixes A, B, C, D, l'autre extrémité étant solidaire de l'extrémité correspondante du levier Ll, L2, l'ensemble étant parfaitement symétrique par rapport au point 0 en position d'équilibre.
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Il est clair que si une force P s'exerce en un point quelcon- que du levier, par exemple à gauche comme représenté en figure 2, les res- sorts R2, R3, se comprimeront, les ressorts Rl, R4, se dilateront jusqu'à la position d'équilibre, c'est-à-dire jusqu'au moment où le moment résultant des forces élastiques développées et de la force P appliquée soit nul. Dans ces conditions, la force G qui s'exerce sur le point de sustentation sera égale à P.
Dans la figure 3, également purement schématique, on a repré- senté en perspective un croisillon rigide à bras rectangulaire Ll, L2, L'1, L'2, chacun des bras pouvant être soumis à son extrémité à l'action de deux ressorts, fixés eux-mêmes à leur autre extrémité à des points fixes. On aura ainsi huit ressorts Rl à R4, R'1 à R'4, les points fixes d'attache supérieurs AA' BB' étant dans un même plan, les points fixes d'attache inférieurs CC' DD' étant également dans un même plan parallèle au premier 'et parallèle au plan du croisillon dans sa position d'équilibre.
Sous l'action d'une force P s'exerçant en un point quelconque du plan, l'équilibre se réalisera par la compression de quatre des ressorts, den@ à deux ponctuellement symétriques et la dilatation des quatre autres res- sorts, également deux à deux ponctuellement symétriques.
En cet état, l'invention est déjà susceptible d'un très grand nombre d'applications, dont on donnera ci-après deux exemples : Exemple 1 : Application à la pesée continue sur courroie transporteuse.
La figure 4, dérivée directement de la figure 1, représente schématiquement le rouleau porteur R de la bande transporteuse B, le tout représenté en coupe axiale. La courroie transporteuse peut supporter par exem- ple du charbon dont la répartition sur la largeur de la bande peut être quel- conque.
Les paliers Pl et P2 qui supportent l'axe du'rouleau sont sou- mis à l'action des ressorts Rl,R2, R3, R4, dont les extrémités sont fixées comme précédemment à quatre points fixes A, B, C, D. On¯peut supposer qu'un guidage quelconque non représenté assure le libre déplacement des paliers dans le seul sens vertical. Le galet K, porté par la fourche F peut être uti- lisé pour mesurer la pression P exercée à tout instant par le rouleau R.
Cette pression sera mesurée par tout moyen convenable, par exemple à l'aide d'une pile à l'élément de carbone, ou tout autre moyen connu permettant l'in- tégration dans le temps des poids ainsi mesurée.
Exemple 2 : Suspension d'un véhicule, d'une tourelle ou d'une plate-forme..
La figure 5 est une transposition immédiate schématique de fi- gure 3. Le plan inférieur C, C', D, D' peut être celui du châssis normal d'une voiture automobile. Le plan du croisillon Ll, L2, L'1, L'2, sera ce- lui d'un châssis auxiliaire portant la carosserie ou le plateau du véhicule.
On a solidarisé entre elles et avec le châssis normal les extrémités telles que A C d'un même groupe de ressorts par un étrier E. Le châssis auxiliaire est supporté en son centre géométrique 0 par le ressort R, qui prend appui sur le châssis normal.
Dans ces conditions, on voit que la charge du plateau ou de la carrosserie par des masses additionnelles est reportée au centre géométri- que quel que soit le point du plateau ou de la carrosserie sur lequel pèse la charge.
On remarquera du reste que l'invention n'est pas liée à l'uti- lisation d'un croisillon, qui n'est là que pour symboliser la rigidité du plan.
De même, dans les exemples qui précèdent, on a mentionné et représenté l'utilisation de ressorts, mais il est évident que l'invention peut être appliquée avec tous autres dispositifs ,élastiques convenables.
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L'invention telle qu'elle vient d'être décrite est cependant susceptible d'un très important perfectionnement.
En effet, pour certaines applications, la solution qui précède présente les insuffisances suivantes : 1 ) La position d'équilibre du plateau n'est pas horizontale.
2 ) Le levier Ll L2 ou le châssis Ll L2, L'1 L'2 ne sont que théoriquement indéformables. La'flexion et la tension élastique qui en résultent in- troduisent un élément de dyssymétrie.
3 ) La parfaite symétrie du système est également liée à l'immobilité du point de sustentation ou de suspension. '
On élimine ces inconvénients en premier lieu en évitant de so- lidariser le développement des réactions d'équilibrage par l'intermédiaire mécanique d'une armature, levier, croisillon ou châssis quelconque; la soli- darisation, selon la présente invention, s'effectuera par exemple par voie pneumatique, hydraulique ou électrique, en second lieu en choisissant un mo- de de développement des réactions d'équilibrage et un mode de solidarisa- tion qui ne nécessitent pas une rotation appréciable du plan ou du levier.
On choisira par exemple la solidarisation par un fluide peu compressible, de préférence pratiquement incompressible ou encore certains modes de soli- darisation électriques.
Exemple 3 : Equilibre d'un plateau.
Dans la figure 6, qui correspond dans une certaine mesure aux figures 3 et 5, on retrouve le croisillon à bras rectangulaires égaux con- stituant un assemblage rigide formant support du plateau, lequel n'a pas été représenté.
Les mêmes lettres de référence ont été conservées pour les parties homologues, et on ne décrira que les différences spécifiques.
Dans cette figure, les ressorts R1 à R8 sont respectivement remplacés par huit vérins V1 à V8 agissant deux à deux en direction opposée sur l'extrémité d'un bras, par exemple par l'intermédiaire d'un joint à ro- tule J, comme figuré schématiquement en figure 7. Les deux vérins corres- pondant à une même extrémité sont solidarisés entre eux et avec le plan de référence par des étriers E.
Les vérins Vl à V8 sont reliés entre eux deux à deux par,des canalisations T qui mettent en communication le cylindre du verin supe- rieur de l'autre extrémité du même bras. L'ensemble du dispositif est rem- pli par un liquide incompressible, par exemple de l'huile. Les canalisa- tions assurent donc la transmission des pressions d'un vérin à l'autre et, éventuellement,permettent le déplacement du liquide entre deux vérins con- jugués.
Etant donné que l'huilé est pratiquement incompressible, la transmission de la pression développée par la masse additionnelle sur l'un des vérins se transmettra aux vérins accouplés sans variation appréciable du volume total.
D'autre part, il est évident que les vérins n'empêchent pas un mouvement vertical de descente du plan parallèlement à lui-même. Un tel déplacement n'entraîne qu'un déplacement de liquide entre vérins accouplés sans engendrer de pression.
Par conséquent, les pressions développées par la masse addi- tionnelle seront indépendantes de la hauteur du point 0, que les volumes de liquide dans deux vérins accouplés soient ou ne soient pas égaux entre eux, ce qui ne serait pas le cas avec un fluide élastique ou encore avec les res- sorts de l'exemple 2.
On peut donc suspendre élastiquement le plateau en G sans que le déplacement de G sur la verticale rompe l'égalité des réactions dévelop-
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pées. Par rapport à cette solution complète, la solution de l'exemple 2 ap- paraît donc comme une solution approchée.
De plus, le perfectionnement permet la mesure de la masse ad- ditionnelle non plus uniquement par équilibrage mais en se servant de la me- sure du déplacement de G à l'encontre d'un dispositif élastique.
Exemple 4 : Solidarisation électrique.
Dans l'exemple de figure 6, on peut remplacer les vérins infé- rieurs par des piles à éléments de carbone, dont la résistance est fonction de la pression supportée. Les vérins supérieurs peuvent alors être remplacés , par des électro-aimants couplés électriquement et respectivement chacun à la pile qui lui est ponctuellement symétrique. L'intensité du courant qui provo- quera l'action de l'électro-aimant sera fonction de la résistance de la pile qui lui est couplée.
On remarquera que ce dispositif est non seulement extrêmement sensible, mais encore que, réciproquement, il permet un centrage de la masse additionnelle en la déplaçant jusqu'à ce que les courants aient rigoureuse- ment la même intensité.
Il convient de noter que dans ces divers exemples le plan des références n'est pas nécessairement horizontal, il peut être quelconque pour recevoir, le cas échéant, l'application d'une force.de direction quelconque à la condition que les liai.sons du plan équilibré ne permettent le déplace- ment que dans une direction bien déterminée. Dans ce cas entrent seuls en considération les composants des forces appliquées, parallèles à la direc- tion du déplacement.
REVENDICATIONS.
1 - Dispositif comportant une pièce soumise d'une part à des forces parallèles et supportée par un moyen de sustentation situé sur la parallèle aux dites forces passant par le centre de gravité des dites for- ces et, d'autre part, à des forces parallèles aux premières mais dont la ré- sultante ne passe pas par le centre de gravité, caractérisé par l'utilisa- tion de moyens auxiliaires d'appui tels que le couple résultant, compte te- nu des dits moyens auxiliaires d'appui, soit nul.
2 - Dispositif comme dans 1, caractérisé en ce que les moyens auxiliaires d'appui sont élastiques, disposés symétriquement par rapport au point de sustentation et sont susceptibles de développer des réactions symétriques en grandeur et direction par rapport au point de sustentation.
3 - Dispositif comme dans 1, caractérisé par l'utilisation d'un dispositif permettant de mesurer la réaction développée par le moyen de sustentation.
4 - Dispositif comme dans 1, caractérisé en ce que la pression subie par un moyen auxiliaire d'appui est transmise au moyen auxiliaire d'ap- pui symétrique du premier par un moyen hydraulique, plus particulièrement par un liquide incompressible.
5 - Dispositif comme dans 1, caractérisé en ce que la pression subie par un moyen auxiliaire d'appui est transmise au moyen auxiliaire d'ap- pui symétrique du premier par un moyen 'pneumatique.
6 - Dispositif comme dans 1, caractérisé en ce que la pression subie par un moyen auxiliaire d'appui est transmise au moyen auxiliaire d'ap- pui symétrique du premier par un moyen électrique.
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BALANCING PROCESS AND DEVICE.
The present invention relates to the equilibrium of a system weighing or, more generally, subjected to forces parallel to each other, comprising in principle a plate or a lever subjected to a particular condition, namely that the equilibrium can have regardless of the position occupied on the platform or on the lever by one or more additional heavy masses. This is particularly the problem of the balance. It has already been solved, either by suspending the plate so that the center of gravity of the body to be weighed is placed on the vertical of the point of suspension, or by making the plate always remain horizontal.
According to the present invention, the problem is solved by the process which consists in developing forces of reactional origin, forming a torque such that the moment resulting from the forces applied and from the forces developed is zero with respect to the point of suspension or of sustenance.
According to one embodiment, the invention will be practically implemented by using the deviation of the plane from the horizontal as a means for developing equal elastic forces and in the opposite direction, at points symmetrical with respect to the point. suspension or suspension.
At this stage, the invention will be illustrated by Figures 1, 2 and 3, purely schematic.
In Figures 1 and 2, there is shown a lever L1, L2, supported at its midpoint 0. This device is completed by four identical sup- posed springs Rl, R2, R3, R4, each having one end fixed respectively to the fixed points A, B, C, D, the other end being integral with the corresponding end of the lever L1, L2, the assembly being perfectly symmetrical with respect to point 0 in the equilibrium position.
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It is clear that if a force P is exerted at any point of the lever, for example on the left as shown in FIG. 2, the springs R2, R3, will compress, the springs Rl, R4, will expand until 'at the equilibrium position, that is to say until the moment when the moment resulting from the elastic forces developed and the force P applied is zero. Under these conditions, the force G exerted on the point of support will be equal to P.
In FIG. 3, also purely schematic, there is shown in perspective a rigid crosspiece with rectangular arm Ll, L2, L'1, L'2, each of the arms being able to be subjected at its end to the action of two springs. , themselves fixed at their other end at fixed points. There will thus be eight springs Rl to R4, R'1 to R'4, the upper fixed attachment points AA 'BB' being in the same plane, the lower fixed attachment points CC 'DD' also being in the same plane parallel to the first 'and parallel to the plane of the cross member in its equilibrium position.
Under the action of a force P acting at any point on the plane, equilibrium will be achieved by the compression of four of the springs, den @ to two punctually symmetrical and the expansion of the other four springs, also two with two punctually symmetrical.
In this state, the invention is already capable of a very large number of applications, two examples of which will be given below: Example 1: Application to continuous weighing on a conveyor belt.
Figure 4, derived directly from Figure 1, schematically shows the carrier roller R of the conveyor belt B, the whole shown in axial section. The conveyor belt can support, for example, coal, the distribution of which over the width of the strip can be arbitrary.
The bearings P1 and P2 which support the axis of the roller are subjected to the action of the springs R1, R2, R3, R4, the ends of which are fixed as before at four fixed points A, B, C, D. It can be assumed that any guidance not shown ensures the free movement of the bearings in the vertical direction only. The roller K, carried by the fork F can be used to measure the pressure P exerted at any time by the roller R.
This pressure will be measured by any suitable means, for example using a battery with a carbon element, or any other known means allowing the integration over time of the weights thus measured.
Example 2: Suspension of a vehicle, a turret or a platform.
FIG. 5 is an immediate schematic transposition of FIG. 3. The lower plane C, C ', D, D' can be that of the normal chassis of a motor car. The plane of the cross member L1, L2, L'1, L'2, will be that of an auxiliary frame carrying the bodywork or the platform of the vehicle.
The ends such as A C of the same group of springs have been secured to each other and to the normal frame by a stirrup E. The auxiliary frame is supported at its geometric center 0 by the spring R, which bears on the normal frame.
Under these conditions, it can be seen that the load of the platform or the bodywork by additional masses is transferred to the geometric center whatever the point of the platform or the body on which the load is weighing.
It will be noted, moreover, that the invention is not linked to the use of a spider, which is there only to symbolize the rigidity of the plane.
Likewise, in the preceding examples, the use of springs has been mentioned and shown, but it is obvious that the invention can be applied with any other suitable elastic devices.
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The invention as it has just been described is, however, capable of very significant improvement.
Indeed, for certain applications, the above solution has the following shortcomings: 1) The equilibrium position of the plate is not horizontal.
2) The lever Ll L2 or the frame Ll L2, L'1 L'2 are only theoretically undeformable. The resulting flexion and elastic tension introduce an element of dyssymmetry.
3) The perfect symmetry of the system is also linked to the immobility of the point of support or suspension. '
These drawbacks are eliminated in the first place by avoiding consolidating the development of the balancing reactions by the mechanical intermediary of any frame, lever, spider or frame; the solidification, according to the present invention, will be carried out for example by pneumatic, hydraulic or electric means, secondly by choosing a mode of development of the balancing reactions and a mode of joining which do not require appreciable rotation of the plane or the lever.
One will for example choose the joining by a fluid which is not very compressible, preferably practically incompressible, or else certain electrical modes of solidifying.
Example 3: Balance of a plateau.
In FIG. 6, which corresponds to a certain extent to FIGS. 3 and 5, there is the spider with equal rectangular arms constituting a rigid assembly forming a support for the plate, which has not been shown.
The same reference letters have been kept for the homologous parts, and only the specific differences will be described.
In this figure, the springs R1 to R8 are respectively replaced by eight jacks V1 to V8 acting in pairs in the opposite direction on the end of an arm, for example by means of a ball joint J, as shown schematically in FIG. 7. The two jacks corresponding to the same end are secured to each other and to the reference plane by brackets E.
The cylinders Vl to V8 are interconnected two by two by pipes T which put the cylinder of the upper cylinder of the other end of the same arm in communication. The entire device is filled with an incompressible liquid, for example oil. The pipes therefore ensure the transmission of the pressures from one cylinder to the other and, optionally, allow the movement of the liquid between two conjoined cylinders.
Since the oil is practically incompressible, the transmission of the pressure developed by the additional mass on one of the cylinders will be transmitted to the coupled cylinders without appreciable variation of the total volume.
On the other hand, it is obvious that the jacks do not prevent a vertical downward movement of the plane parallel to itself. Such a movement only causes a movement of liquid between coupled jacks without generating pressure.
Consequently, the pressures developed by the additional mass will be independent of the height of the point 0, whether the volumes of liquid in two coupled jacks are or are not equal to each other, which would not be the case with an elastic fluid. or again with the springs of example 2.
We can therefore suspend the plate elastically in G without the displacement of G on the vertical breaking the equality of the reactions developed.
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swords. With respect to this complete solution, the solution of example 2 therefore appears to be an approximate solution.
Moreover, the improvement allows the measurement of the additional mass not only by balancing but by using the measurement of the displacement of G against an elastic device.
Example 4: Electrical bonding.
In the example of FIG. 6, the lower jacks can be replaced by carbon element stacks, the resistance of which depends on the pressure supported. The upper jacks can then be replaced by electromagnets electrically coupled and each respectively to the battery which is punctually symmetrical to it. The intensity of the current which will cause the action of the electromagnet will depend on the resistance of the battery coupled to it.
It will be noted that this device is not only extremely sensitive, but also that, conversely, it allows centering of the additional mass by moving it until the currents have rigorously the same intensity.
It should be noted that in these various examples the plane of the references is not necessarily horizontal, it can be any to receive, where appropriate, the application of any directional force on the condition that the links of the balanced plane allow movement only in a definite direction. In this case, only the components of the applied forces, parallel to the direction of displacement, are taken into consideration.
CLAIMS.
1 - Device comprising a part subjected on the one hand to parallel forces and supported by a lifting means located parallel to said forces passing through the center of gravity of said forces and, on the other hand, to forces parallel to the first but the result of which does not pass through the center of gravity, characterized by the use of auxiliary support means such as the resulting torque, including said auxiliary support means, namely no.
2 - Device as in 1, characterized in that the auxiliary support means are elastic, arranged symmetrically with respect to the point of support and are capable of developing reactions that are symmetrical in size and direction with respect to the point of support.
3 - Device as in 1, characterized by the use of a device for measuring the reaction developed by the lifting means.
4 - Device as in 1, characterized in that the pressure undergone by an auxiliary support means is transmitted to the auxiliary support means symmetrical to the first by a hydraulic means, more particularly by an incompressible liquid.
5 - Device as in 1, characterized in that the pressure undergone by an auxiliary support means is transmitted to the auxiliary support means symmetrical to the first by a pneumatic means.
6 - Device as in 1, characterized in that the pressure undergone by an auxiliary support means is transmitted to the auxiliary support means symmetrical to the first by an electrical means.