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APPAREIL VIBRATEUR.
La présente invention se rapporte à un appareil vibrateur mécani- que du type rotatif.
Dans des appareils connus de ce genre on trouve généralement un corps principal, dit stator, dans lequel tourne une masse excentrée, dite ro- tor. La rotation de cette masse excentrée produit des vibrations qui sont transmises à l'extérieur. Le gros inconvénient de ces appareils réside dans le fait que l'axe de rotation de la masse est matérialisé par des roulements qui doivent résister à toutes les réactions qui sont considérables.
L'appareil suivant la présente invention permet de remédier à ces inconvénients.
Il est remarquable;, notamment, en ce qu'il comporte un arbre tour- nant logé et centré dans un corps principal creux (dit stator) et muni d'une ou de plusieurs masses montées d'une façon excentrée (dites rotor) par rapport audit arbre et susceptibles de s'appliquer et de rouler sur la surface inté- rieure dudit corps creux en créant un balourd de manière à éviter la transmis- sion de réactions radiales à l'arbre moteur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la ou les masses excentrées sont susceptibles de se déplacer radialement par rapport à l'arbre tournant précité.
On voit immédiatement que cet appareil est parfaitement équilibré et que du fait du roulement du rotor dans le stator, c'est le stator qui en- caisse la réaction due à la force centrifuge et non pas les roulements dont la résistance n'est aucunement affectée.
D'autres caractéristiques de l'invention résulteront de la descrip- tion qui va suivre.
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Dans le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un appareil conforme à l'invention; - la figure 2 en est une coupe suivant la ligne II-II de la figu- re 1; - la figure 3 représente un schéma d'une variante; - la figure 4 montre une autre variante; - la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4.
Suivant l'exemple des figures 1 et 2, l'appareil comprend un corps principal 1 de forme cylindrique (dit stator) par exemple monté sur un axe central 2 au moyen de roulements 3 et 4. A ses deux extrémités, le corps 1 est fermé par deux chapeaux 5 et 6.
L'axe 2 comporte deux flasques 7 et 8 entre lesquels se trouve un corps 9 par exemple cylindrique, dit rotor. Ce dernier est terminé par deux tourillons 10, 11 montés sur des roulements 12,12' dans des encoches 13 pré- vues dans les flasques 7, 8.
Une caractéristique essentielle de la présente invention réside dans le fait que, par suite de ce montage, le corps 9 (rotor) roule sur la surface intérieure du corps principal 1 (stator).
Le fonctionnement de l'appareil est très simple.
On fait tourner l'axe 2 dont les flasques 7, 8 entraînent le corps 9 qui forme balourd. De ce fait, le corps principal 1 se trouve animé de vi- brations.
Etant donné que le balourd 9 roule à l'intérieur du stator 1, on voit immédiatement qu'aucune réaction appréciable ne s'exerce sur les roule- ments 3,4 qui ne se détériorent pas. Ils ne sont soumis qu'aux effets des vibrations produites dans le corps principal 1 et ne sont soumis à aucune ré- action radiale. Les réactions dues à la force centrifuge sont absorbées par la surface intérieure du stator 1 sur lequel s'applique le rotor. Les roule- ments 12 et 12' ne sont soumis également à aucune réaction radiale due au ba- lourd. Ils ne subissent que les réactions dues au couple moteur dans le cas d'un stator cylindrique à base circulaire et d'un rotor également cylindri- que et parfaitement équilibré par rapport à son axe.
Le corps formant balourd 9 peut avoir toute forme autre que celle d'un cylindre à base circulaire ou, encore, être monté d'une façon excentrée de manière à multiplier les vibrations définitives produites ou à faire super- poser aux vibrations produites par la rotation de l'axe 2 les vibrations pro- duites par l'excentrage du balourd 9 proprement dit. Le rotor pourra par exem- ple être constitué par un cylindre percé d'un trou longitudinal ou d'une frai- sure déplagant son centre de gravité par rapport à son axe géométrique.
La figure 3 montre schématiquement un montage de ce type. Dans cet exemple, le cercle 14'matérialise le corps cylindrique principal 1 dont l'arbre 2 est matérialisé par le centre 15 de ce cercle.
Le balourd 9 est matérialisé par un cercle 16 ayant son centre géo- métrique en 17, mais monté autour d'un axe excentré 18. L'encoche 13 pratiquée dans le flasque 8 (voir figures 1 et 2) est matérialisée par une fourche 19 reliée au centre 15 par un rayon 20.
On a représenté quatre positions différentes du balourd 16. Ces positions ont été désignées par A, B, C, D.
Le sens de rotation de l'arbre 15 est celui montré par la flèche fl, tandis que le sens de roulement du balourd est désigné par f2.
Si l'on désigne par F'A, F'B, F'C, F'D les forces centrifuges qui s'exercent en A, B, C, D suivant le rayon ou le bras de la fourche 19, et par F"A, F"B, F"C, F"D les forces centrifuges dues au roulement et par conséquent
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à la rotation instantanée du balourd 16 autour de son axe excentré 18, on voit que :
1 ) Dans la position A la force F"A est de sens opposé à la force F'A. La force résultante est alors :
F A = F' A - F" A
2 ) Dans la position B la force F"B est sensiblement perpendicu- laire au rayon 20. Il s'ensuit que la résultante FB est donnée par la résolu- tion du triangle de force F'B' F"B.
3 ) Dans la position C la force centrifuge Flic est de même sens que F'c. La force résultante est alors :
FC = F'C + F"C
4 ) On voit que la force résultante FD est donnée par le triangle de force F'D et F"D. '
Ces considérations appellent plusieurs remarques.
Tout d'abord, le cas A montre qu'il faut, pour que l'axe 18 ne soit pas amené à buter à l'intérieur de la fourche ou dé l'encoche 19, que
FA > 0, c'est-à-dire que :
F'A > F"A.
Ensuite, il y a lieu de noter que, dans le cas D, la force résul- tante change de sens par rapport à B. Il en résulte que le couple résistant par rapport à l'axe 2 change également de sens. Au surplus, ce couple est toujours variable et il convient de veiller à ce que le couple moteur soit constamment supérieur au couple résistant.
Enfin, la valeur des vibrations engendrées grâce à l'excentricité propre du balourd 9 (16) dépend essentiellement du rapport des rayons du ba- lourd et du rayon du corps principal.
Il appartiendra donc, dans chaque cas particulier, de choisir l'excentricité en tenant compte de ces remarques.
Suivant le mode de réalisation des figures 4 et 5, le rotor 9 est rendu indépendant de l'axe 2.
A cet effet, la partie centrale de cet arbre 2 est coupée et ce- lui-ci est matérialisé par les flasques 7 et 8 qui ne sont réunis que par deux arbres décalés et symétriques 21 et 22 portant des roulements 23, 23' et 24, 24'. Le rotor repose sur ces roulements qui l'entraînent et s'appuie sur les flasques par exemple par des billes 25, 26.
Le fonctionnement de ce dispositif est le même que celui des fi- gures 1 à 3.
Il présente certains avantages parmi lesquels il faut citer, tout d'abord, la possibilité de réduire le diamètre du stator. En effet, dans l'exem- ple précédent le rayon du stator doit être au moins égal au rayon de l'arbre augmenté de la valeur du diamètre du rotor, ce qui n'est plus le cas ici et permet de donner au rotor un diamètre supérieur tout en maintenant faible le diamètre du stator.
Un autre avantage résulte de la suppression des roulements placés dans les flasques 7 et 8 dont l'alignement nécessite un travail de précision.
Suivant les besoins, on emploiera l'un ou l'autre des modes de réa- lisation représentés.
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Naturellement, il sera loisible de faire emploi dé plusieurs rô- tors en ayant soin de veiller à ce que le centre de gravité de l'ensemble soit déplacé par rapport à l'arbre tournant.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exé- cution représentés et décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
REVENDICATIONS.
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VIBRATOR APPARATUS.
The present invention relates to a mechanical vibrating apparatus of the rotary type.
In known devices of this type there is generally a main body, called a stator, in which an eccentric mass, called a rotor rotates. The rotation of this eccentric mass produces vibrations which are transmitted to the outside. The big drawback of these devices lies in the fact that the axis of rotation of the mass is materialized by bearings which must withstand all the reactions which are considerable.
The apparatus according to the present invention overcomes these drawbacks.
It is remarkable ;, in particular, in that it comprises a rotating shaft housed and centered in a hollow main body (called stator) and provided with one or more masses mounted eccentrically (called rotor) by relative to said shaft and capable of bearing on and rolling on the interior surface of said hollow body, creating an unbalance so as to avoid the transmission of radial reactions to the motor shaft.
According to another characteristic of the invention, the eccentric mass or masses are capable of moving radially with respect to the aforementioned rotating shaft.
We immediately see that this device is perfectly balanced and that due to the rolling of the rotor in the stator, it is the stator which drives the reaction due to the centrifugal force and not the bearings whose resistance is not affected in any way. .
Other characteristics of the invention will emerge from the description which follows.
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In the accompanying drawing, given only by way of example, - Figure 1 is a longitudinal section of an apparatus according to the invention; - Figure 2 is a section along the line II-II of Figure 1; - Figure 3 shows a diagram of a variant; - Figure 4 shows another variant; - Figure 5 is a section along the line V-V of Figure 4.
Following the example of Figures 1 and 2, the apparatus comprises a main body 1 of cylindrical shape (called stator) for example mounted on a central axis 2 by means of bearings 3 and 4. At its two ends, the body 1 is closed by two caps 5 and 6.
The axis 2 comprises two flanges 7 and 8 between which there is a body 9, for example cylindrical, called a rotor. The latter is terminated by two journals 10, 11 mounted on bearings 12, 12 'in notches 13 provided in the flanges 7, 8.
An essential feature of the present invention is that, as a result of this mounting, the body 9 (rotor) rolls on the inner surface of the main body 1 (stator).
The operation of the device is very simple.
The axis 2 is rotated, the flanges 7, 8 of which drive the body 9 which forms unbalance. As a result, the main body 1 is animated by vibrations.
Since the unbalance 9 rolls inside the stator 1, it is immediately seen that no appreciable reaction is exerted on the bearings 3, 4 which do not deteriorate. They are only subjected to the effects of vibrations produced in the main body 1 and are not subjected to any radial reaction. The reactions due to the centrifugal force are absorbed by the inner surface of the stator 1 on which the rotor is applied. The bearings 12 and 12 'are also not subjected to any radial reaction due to the weight. They only undergo the reactions due to the motor torque in the case of a cylindrical stator with a circular base and a rotor which is also cylindrical and perfectly balanced with respect to its axis.
The unbalance body 9 may have any shape other than that of a cylinder with a circular base or, alternatively, be mounted eccentrically so as to multiply the final vibrations produced or to superimpose the vibrations produced by the rotation. of axis 2, the vibrations produced by the eccentricity of the unbalance 9 proper. The rotor could, for example, be formed by a cylinder pierced with a longitudinal hole or with a cutter displacing its center of gravity relative to its geometric axis.
FIG. 3 schematically shows an assembly of this type. In this example, the circle 14 ′ materializes the main cylindrical body 1, the shaft 2 of which is materialized by the center 15 of this circle.
The unbalance 9 is materialized by a circle 16 having its geometric center at 17, but mounted around an eccentric axis 18. The notch 13 made in the flange 8 (see Figures 1 and 2) is materialized by a fork 19 connected to the center 15 by a radius 20.
Four different positions of the unbalance 16 have been shown. These positions have been designated by A, B, C, D.
The direction of rotation of the shaft 15 is that shown by the arrow fl, while the direction of rolling of the unbalance is designated by f2.
If one designates by F'A, F'B, F'C, F'D the centrifugal forces which are exerted in A, B, C, D according to the radius or the arm of the fork 19, and by F "A, F" B, F "C, F" D the centrifugal forces due to the bearing and consequently
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with the instantaneous rotation of the unbalance 16 around its eccentric axis 18, we see that:
1) In position A the force F "A is in the opposite direction to the force F'A. The resulting force is then:
F A = F 'A - F "A
2) In position B the force F "B is substantially perpendicular to the radius 20. It follows that the resultant FB is given by the resolution of the triangle of force F'B 'F" B.
3) In position C the centrifugal force Flic is in the same direction as F'c. The resulting force is then:
FC = F'C + F "C
4) We see that the resulting force FD is given by the triangle of force F'D and F "D. '
These considerations call for several remarks.
First of all, case A shows that it is necessary, so that the axis 18 is not caused to abut inside the fork or the notch 19, that
FA> 0, i.e.:
F'A> F "A.
Then, it should be noted that, in case D, the resulting force changes direction with respect to B. As a result, the resisting torque with respect to axis 2 also changes direction. In addition, this torque is always variable and care must be taken to ensure that the engine torque is constantly greater than the resistive torque.
Finally, the value of the vibrations generated by virtue of the specific eccentricity of the unbalance 9 (16) depends essentially on the ratio of the radii of the weight and the radius of the main body.
It will therefore be up, in each particular case, to choose the eccentricity taking these remarks into account.
According to the embodiment of Figures 4 and 5, the rotor 9 is made independent of the axis 2.
For this purpose, the central part of this shaft 2 is cut and this is materialized by the flanges 7 and 8 which are joined only by two offset and symmetrical shafts 21 and 22 carrying bearings 23, 23 'and 24 , 24 '. The rotor rests on these bearings which drive it and rests on the flanges, for example by balls 25, 26.
The operation of this device is the same as that of Figures 1 to 3.
It has certain advantages, among which should be mentioned, first of all, the possibility of reducing the diameter of the stator. In fact, in the preceding example, the radius of the stator must be at least equal to the radius of the shaft increased by the value of the diameter of the rotor, which is no longer the case here and makes it possible to give the rotor a larger diameter while keeping the stator diameter small.
Another advantage results from the elimination of the bearings placed in the flanges 7 and 8, the alignment of which requires precision work.
Depending on requirements, one or the other of the embodiments shown will be used.
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Of course, it will be possible to use several rotors, taking care to ensure that the center of gravity of the assembly is displaced with respect to the rotating shaft.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments shown and described which have been given only by way of example.
CLAIMS.