<EMI ID=1.1>
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vibratoire.
<EMI ID=3.1>
cette invention comprennent un arbre rotatif sur lequel est montée
une masse non équilibrée qui est destinée à se déplacer radialement par rapport a l'axe de rotation. Cette construction donne
à l'arbre un certain degré de déséquilibre résultant de la position relative de la masse et de l'axe de rotation. Deux ressorts placés de chaque côté de la masse offrent un certain degré de résistance au déplacement radial de la masse résultant des forces centrifuges qui lui sont communiquées pendant le mouvement de rotation de l'arbre. Par suite du coefficient d'élasticité
linéaire des ressorts que l'on emploie habituellement, on ne peut obtenir un accroissement linéaire de l'amplitude des vibrations
par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre. En pratique, la masse a tendance à demeurer dans sa position la plus intérieure jusqu'à ce qu'une vitesse de rotation donnée soit atteinte, et à sauter alors à sa position la plus extérieure, en ne permettant l'obtention que de deux niveaux d'amplitude de vibration. Ainsi
donc, ce type de dispositif est déficient en ce qu'il n'est pas possible d'utiliser les fréquences intermédiaires de la gamme.
Il est bien entendu possible de régler la poussée maximale
de la masse non équilibrée de façon à modifier la fréquence des vibrations. Mais un tel réglage ne peut être fait que lorsque
l'unité est immobile, et il implique le recours à un opérateur qualifié.
Dans le brevet des E.U.A. N[deg.] 3.342.075 de K.B. Lowe, il est décrit un dispositif vibratoire dont le vibrateur est entraîné par un moteur à deux vitesses. A la vitesse inférieure, il n'est
pas transmis de vibrations tandis qu'à la vitesse supérieure, on obtient le déplacement maximal d'une masse qui peut se déplacer radialement. Normalement, cet agencement ne se prête pas aisé-
ment à un fonctionnement dans la gamme intermédiaire des fréquen- ces. Mais en utilisant un agencement de commutation, il est
possible, en faisant passer le moteur de l'une de ses vitesses à l'autre, de faire fonctionner le vibrateur dans une gamme autre
que la fréquence maximale. Bien que relativement utile, le dispositif de Lowe utilise des mécanismes et un appareillage qui
sont relativement plus volumineux, plus complexes et plus coûteux qu'il ne serait souhaitable.
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La présente invention, par contre, a pour objet une unité qui comporte des moyens permettant de communiquer au coefficient d'élasticité des ressorts un certain degré de non-linéarité sur toute la gamme des fréquences, de la fréquence zéro à la fréquence maximale, en permettant ainsi de faire un emploi adéquat des fréquences intermédiaires.
Dans une forme générale, l'invention consiste en une unité d'entraînement vibratoire perfectionnée, comprenant un élément de support conçu pour être fixé sur un arbre secondaire, un moyen destiné à empêcher la rotation relative dudit arbre et dudit élément de support, une masse montée sur ledit élément de support et conçue pour donner à ladite unité un certain degré de déséquilibre résultant de sa position par rapport à l'axe de rotation de ladite unité, ladite masse étant conçue, agencée et disposée de façon à réagir au mouvement de rotation de ladite unité en se déplaçant radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotation, de façon à accroître le degré de déséquilibre de ladite unité, ladite unité comportant en outre un moyen élastique qui pousse normalement ladite masse vers l'axe de rotation,
ledit moyen élastique ayant une caractéristique non linéaire de résistance audit mouvement radial de ladite masse.
On va maintenant décrire une forme préférentielle de la présente invention, à titre d'exemple, en se référant aux planches de dessins annexées, sur lesquelles :
la figure 1 est une élévation en bout et en coupe partielle d'une unité d'entraînement vibratoire type selon l'invention ; la figure 2 est une élévation de côté partielle et en coupe partielle de l'unité d'entraînement vibratoire, montée sur un moteur d'entraînement ; et la figure 3 est un diagramme représentant une courbe caractéristique de la poussée vibrationnelle produite par l'unité d'entraînement, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre.
La forme préférée de l'invention qui est représentée sur les dessins comprend un élément de support 6 de forme circulaire ou en forme de disque. Cet élément 6 est muni d'un moyen 7 qui permet de le fixer sur un arbre 8. Un boulon concentrique 9 empêche l'élément 6 de se déplacer axialement, tandis que la rotation relative de l'arbre 8 et de l'élément 6 est empêchée par une clavette 10.
Des logements 2 sont montés sur l'élément 6, dans des posi-tions diamétralement opposées. Ces logements 2, qui sont disposés parallèlement, comportent chacun une monture 5 de ressort à l'une de leurs extrémités. Les extrémités opposées et les côtés adjacents deslogements 2 sont ouverts.
Sur l'élément de support 6, entre les logements 2, est montée une masse 13 non équilibrée présentant une fente ouverte 14 qui permet la mise en place de la masse sur l'arbre et permet son déplacement radial dans la direction de la flèche A.
L'extrémité ouverte de la fente 14 est surmontée par une traverse 1 qui est fixée à la masse 13 par des boulons 12, et aux extrémités opposées de laquelle se trouvent des sièges 11 de ressort. La masse est poussée dans la direction opposée à celle de la flèche A par un ressort A qui est disposé dans un état partiellement comprimé entre sa monture 5 et le siège 11 dans chaque logement 2. Le rôle de ce ressort 3 est d'offrir une résistance au déplacement radial de la masse 13 résultant de la rotation de l'arbre 8.
Dans chaque logement, à l'intérieur du ressort 3, est monté un second ressort 4, dont l'une des extrémités se trouve à l'in-
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Il est préférable que l'extrémité du second ressort 4 soit fixée dans le siège 11. Le rôle de ce second ressort, en association avec le ressort 3, est de fournir un coefficient d'élasticité globalement non linéaire.
Sur le diagramme de la figure 3, la courbe A représente la force centrifuge qui s'exerce sur la masse mobile, la courbe B la force utile, et la courbe C la force centrifuge qui s'exerce sur le contre-poids. Ce diagramme montre la relation qui existe entre la poussée (en kg) produite par l'unité vibrationnelle sur un intervalle de vitesses de rotation compris entre 0 tour par minute et 1500 tours par minute. Ainsi, à 0 tour par minute, la masse mobile a une excentricité constante égale, par exemple, à 6,6 mm, le déséquilibre qui est causé par cette excentricité étant compensé par une masse fixe assujettie à la structure de support 6.
En effet, à partir du démarrage d'une source d'entraînement 20 sur laquelle l'unité est montée, et jusqu'à ce que le moteur atteigne la vitesse de 1000 tours par minute, la masse mobile est soumise à une force centrifuge mais ne se déplace pas en raison de l'état partiellement comprimé du ressort 3. Au point <EMI ID=7.1>
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mobile est égale à la force de précharge du ressort, et au-delà
du point 'ale à savoir entre 1.000 et 1.100 tours par minute, la masse passe d'une excentricité de 6,6 mm à 16,5 mm, en comprimant le ressort 3. Au point 'b', la masse 13 se sera déplacée vers l'extérieur, dans la direction de la flèche A de la figure 1, suffisamment pour permettre à l'extrémité 21 du ressort 4 de venir s'appliquer contre le rebord 22 de la monture 5. En ce point, le second ressort 4 entre en jeu en faisant apparaître un point d'inflexion dans la courbe de poussée caractéristique. De 1.100 tours par minute à 1.440 tours par minute, l'excentricité de la masse augmente de 16,5 à 38 mm. Au-dessus de 1.440 tours par minute et jusqu'à 1.500 tours par minute, c'est-à-dire pour la vitesse synchrone de la source d'entraînement 20, l'excentricité
ne varie pas.
Le diagramme de la figure 3 correspond à une gamme de vitesses de 0 à 1.500 tours par minute, qui est la mieux adaptée à l'emploi d'un moteur à induction à caractéristique de glissement normale, comme source d'entraînement de l'unité d'entraînement vibratoire.
Un tel moteur à induction a la préférence en raison, entre autres, de sa disponibilité et de son prix. De plus, il faut noter que la force centrifuge qui s'exerce sur la masse mobile 13 est proportionnelle au carré de la vitesse de rotation, et que, par conséquent, la variation de la force du ressort est importante dans la gamme de vitesses de 1.000 à 1.440 tours par minute, cette dernière vitesse étant celle à laquelle le moteur tourne pour une puissance débitée maximale. Par conséquent, si l'on utilise un
ressort dont le coefficient d'élasticité est globalement linéaire, un déplacement important de la masse aura lieu pour une variation
de vitesses relativement petite de la source d'entralnement dans
la gamme de vitesses de 1.000 à 1.500 tours par minute. Lorsque
la masse se trouve à une vitesse de transition, c'est-à-dire à la vitesse pour laquelle elle passe d'une position immobile par rapport à l'axe de rotation à une autre position, elle a tendance
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au-delà de cette vitesse de transition, la masse a tendance à sauter d'une position correspondant à une poussée vibrationnelle nulle à une autre position correspondant à une poussée vibrationnelle maximale, sans possibilité d'obtention d'une position intermédiaire. Pour éviter le saut de la masse 13 d'une manière si <EMI ID=10.1>
instable, on ajoute le ressort supplémentaire 4 de façon à accroître utilement la variation de vitesse, qui est nécessaire pour faire passer la masse d'une position extrême à une autre, sans réduire l'importante variation d'amplitude et de poussée dont l'unité vibrationnelle est capable dans la gamme de vitesses de 1.000 à 1.440 tours par minute. Comme le montre la figure 3, la poussée qui est produite par l'unité construite selon la présente invention est proportionnelle, avec une approximation
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gamme de 1.100 à 1.440 tours par minute.
Le mouvement transversal de la masse 13 est limité par
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masse. En outre, l'unité est enfermée par un logement 17 qui est fixé au support 6 par des moyens convenables, par exemple, par une soudure 18.
Il est prévu un point de remplissage 19 (figure 1) qui permet
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les pièces en mouvement de l'unité et à procurer un effet d'amortissement qui est particulièrement souhaitable lorsque l'unité travaille à la vitesse de transition ou près de cette vitesse. Ainsi donc, en choisissant de manière convenable les pièces respectives qui forment l'unité, on peut construire sélectivement une unité pour une fonction particulière.
L'invention permet d'utiliser un moteur à induction à caractéristique de glissement normal pour obtenir avec une machine vibratoire une importante variation d'amplitude résultant de la
variation de poussée, elle-même importante et réglée.
On se rendra compte, bien entendu, que l'on peut faire varier, par des procédés et des matériaux particuliers utilisés dans sa construction, le degré de déséquilibre communiqué à l'unité par la masse 13 ; par exemple, on peut choisir le matériau dont est fait cette masse en fonction de sa masse volumique. Sinon, on peut fabriquer la masse en deux ou plusieurs parties de masses volumiques différentes,en fonction des besoins.
REVENDICATIONS
1. Unité d'entraînement vibratoire perfectionnée,comprenant un élément de support conçu pour être fixé sur un arbre secondaire, un moyen destiné à empêcher la rotation relative dudit arbre et dudit élément de support, une masse montée sur ledit élément
de support et conçue pour donner à ladite unité un certain degré de déséquilibre résultant de sa position par rapport à l'axe de rotation de ladite unité, ladite masse étant conçue, agencée et disposée de façon à réagir au mouvement de rotation de ladite unité en se déplaçant radialement vers l'extérieur par rapport
à l'axe de rotation, de façon à accroître le degré de déséquilibre de ladite unité, ladite unité comportant en outre un moyen élastique qui pousse normalement ladite masse vers l'axe de rotation, ledit moyen élastique ayant une caractéristique non linéaire de résistance audit déplacement radial de ladite masse.
2. Unité d'entraînement vibratoire perfectionnéeselon la
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vibratory.
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this invention comprises a rotary shaft on which is mounted
an unbalanced mass which is intended to move radially with respect to the axis of rotation. This construction gives
to the shaft a certain degree of imbalance resulting from the relative position of the mass and the axis of rotation. Two springs placed on either side of the mass offer a certain degree of resistance to the radial displacement of the mass resulting from the centrifugal forces communicated to it during the rotational movement of the shaft. As a result of the elasticity coefficient
linear springs that are usually used, it is not possible to obtain a linear increase in the amplitude of the vibrations
relative to the speed of rotation of the shaft. In practice, the mass tends to remain in its innermost position until a given speed of rotation is reached, and then to jump to its outermost position, allowing only two levels to be obtained. of vibration amplitude. So
therefore, this type of device is deficient in that it is not possible to use the intermediate frequencies of the range.
It is of course possible to adjust the maximum thrust
unbalanced mass so as to modify the frequency of the vibrations. But such an adjustment can only be made when
the unit is stationary, and it involves the use of a qualified operator.
In the U.S. patent N [deg.] 3.342.075 by K.B. Lowe, a vibratory device is described, the vibrator of which is driven by a two-speed motor. At the lower gear it is not
no vibration transmitted while at higher speed, the maximum displacement of a mass which can move radially is obtained. Normally, this arrangement does not lend itself easily.
ment to operation in the intermediate frequency range. But by using a switching arrangement, it is
possible, by changing the motor from one of its speeds to the other, to operate the vibrator in a different range
than the maximum frequency. Although relatively useful, Lowe's device uses mechanisms and apparatus that
are relatively larger, more complex and more expensive than would be desirable.
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The present invention, on the other hand, relates to a unit which comprises means for imparting to the coefficient of elasticity of the springs a certain degree of non-linearity over the entire frequency range, from zero frequency to maximum frequency, in thus allowing adequate use of intermediate frequencies.
In general form, the invention consists of an improved vibratory drive unit, comprising a support member adapted to be fixed on a secondary shaft, means for preventing relative rotation of said shaft and said support member, a mass mounted on said support member and designed to give said unit a certain degree of imbalance resulting from its position relative to the axis of rotation of said unit, said mass being designed, arranged and arranged to react to the rotational movement of said unit by moving radially outwards with respect to the axis of rotation, so as to increase the degree of imbalance of said unit, said unit further comprising elastic means which normally pushes said mass towards the axis of rotation. rotation,
said elastic means having a non-linear characteristic of resistance to said radial movement of said mass.
A preferred form of the present invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawing boards, in which:
Figure 1 is an end elevational view in partial section of a typical vibratory drive unit according to the invention; Fig. 2 is a partial side elevation, in partial section, of the vibratory drive unit mounted on a drive motor; and Fig. 3 is a diagram showing a characteristic curve of the vibrational thrust produced by the drive unit, as a function of the rotational speed of the shaft.
The preferred form of the invention which is shown in the drawings comprises a support member 6 of circular or disc-shaped shape. This element 6 is provided with a means 7 which makes it possible to fix it on a shaft 8. A concentric bolt 9 prevents the element 6 from moving axially, while the relative rotation of the shaft 8 and the element 6 is prevented by a key 10.
Housings 2 are mounted on the element 6, in diametrically opposed posi-tions. These housings 2, which are arranged in parallel, each have a spring mount 5 at one of their ends. The opposite ends and the adjacent sides of the housings 2 are open.
On the support element 6, between the housings 2, is mounted an unbalanced mass 13 having an open slot 14 which allows the placement of the mass on the shaft and allows its radial displacement in the direction of arrow A .
The open end of the slot 14 is surmounted by a cross member 1 which is fixed to the mass 13 by bolts 12, and at the opposite ends of which there are spring seats 11. The mass is pushed in the direction opposite to that of the arrow A by a spring A which is disposed in a partially compressed state between its mount 5 and the seat 11 in each housing 2. The role of this spring 3 is to provide a resistance to radial displacement of mass 13 resulting from rotation of shaft 8.
In each housing, inside the spring 3, is mounted a second spring 4, one of the ends of which is located inside.
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It is preferable that the end of the second spring 4 is fixed in the seat 11. The role of this second spring, in association with the spring 3, is to provide a generally non-linear coefficient of elasticity.
In the diagram of FIG. 3, curve A represents the centrifugal force exerted on the moving mass, curve B the useful force, and curve C the centrifugal force exerted on the counterweight. This diagram shows the relationship between the thrust (in kg) produced by the vibrational unit over an interval of rotational speeds between 0 revolutions per minute and 1500 revolutions per minute. Thus, at 0 revolutions per minute, the moving mass has a constant eccentricity equal, for example, to 6.6 mm, the imbalance which is caused by this eccentricity being compensated by a fixed mass subject to the support structure 6.
Indeed, from the start of a drive source 20 on which the unit is mounted, and until the engine reaches the speed of 1000 revolutions per minute, the moving mass is subjected to a centrifugal force but does not move due to the partially compressed state of spring 3. At point <EMI ID = 7.1>
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mobile is equal to the preload force of the spring, and beyond
from point 'ale, namely between 1,000 and 1,100 revolutions per minute, the mass goes from an eccentricity of 6.6 mm to 16.5 mm, compressing the spring 3. At point' b ', the mass 13 will have moved outwards, in the direction of arrow A in FIG. 1, sufficiently to allow the end 21 of the spring 4 to come to rest against the rim 22 of the frame 5. At this point, the second spring 4 comes into play by showing an inflection point in the characteristic thrust curve. From 1,100 revolutions per minute to 1,440 revolutions per minute, the eccentricity of the mass increases from 16.5 to 38 mm. Above 1,440 revolutions per minute and up to 1,500 revolutions per minute, i.e. for the synchronous speed of the drive source 20, the eccentricity
does not vary.
The diagram in figure 3 corresponds to a range of speeds from 0 to 1,500 rpm, which is best suited to the use of an induction motor with normal slip characteristic, as the drive source for the unit. vibratory training.
Such an induction motor is preferred because of, among other things, its availability and price. In addition, it should be noted that the centrifugal force exerted on the moving mass 13 is proportional to the square of the speed of rotation, and that, therefore, the variation in the force of the spring is large in the range of speeds of 1,000 to 1,440 revolutions per minute, the latter speed being that at which the engine is running for maximum power output. Therefore, if one uses a
spring whose elasticity coefficient is generally linear, a significant displacement of the mass will take place for a variation
relatively low speeds of the drive source in
the speed range from 1,000 to 1,500 revolutions per minute. When
the mass is at a transition speed, that is to say at the speed at which it passes from a stationary position relative to the axis of rotation to another position, it tends
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beyond this transition speed, the mass tends to jump from a position corresponding to a zero vibrational thrust to another position corresponding to a maximum vibrational thrust, without the possibility of obtaining an intermediate position. To avoid skipping mass 13 in a way if <EMI ID = 10.1>
unstable, the additional spring 4 is added so as to usefully increase the speed variation, which is necessary to move the mass from one extreme position to another, without reducing the large variation in amplitude and thrust of which the vibrational unit is capable in the range of speeds of 1,000 to 1,440 revolutions per minute. As shown in Figure 3, the thrust which is produced by the unit constructed according to the present invention is proportional, with an approximation
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range from 1,100 to 1,440 revolutions per minute.
The transverse movement of mass 13 is limited by
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mass. Further, the unit is enclosed by a housing 17 which is fixed to the support 6 by suitable means, for example by a weld 18.
A filling point 19 (figure 1) is provided which allows
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the moving parts of the unit and to provide a damping effect which is particularly desirable when the unit is operating at or near the transition speed. Thus, by suitably choosing the respective parts which form the unit, one can selectively construct a unit for a particular function.
The invention makes it possible to use an induction motor with a normal slip characteristic to obtain, with a vibratory machine, a large amplitude variation resulting from the
thrust variation, itself significant and regulated.
It will be appreciated, of course, that one can vary, by methods and particular materials used in its construction, the degree of imbalance communicated to the unit by the mass 13; for example, one can choose the material of which this mass is made according to its density. Alternatively, the mass can be manufactured in two or more parts of different densities, as required.
CLAIMS
1. An improved vibratory drive unit, comprising a support member adapted to be fixed to a secondary shaft, means for preventing relative rotation of said shaft and said support member, a mass mounted on said member.
of support and designed to give said unit a certain degree of imbalance resulting from its position with respect to the axis of rotation of said unit, said mass being designed, arranged and arranged to react to the rotational movement of said unit in moving radially outward from
to the axis of rotation, so as to increase the degree of imbalance of said unit, said unit further comprising elastic means which normally urges said mass towards the axis of rotation, said elastic means having a non-linear characteristic of resistance to said radial displacement of said mass.
2. Advanced vibratory drive unit according to