Vibrateur. L'objet de la présente invention est un vibrateur du type comportant un bâti et une masse rotative, particulièrement, mais non exclusivement destiné à soumettre une masse agglomérée, telle que du béton, à l'action de vibrations.
Selon l'invention, la masse rotative est librement suspendue dans le bâti par l'inter médiaire d'au moins un couple d'organes cons tituant deux chemins de roulement de périmé- tre différent, l'un interne, l'autre externe, faisant corps, l'un avec le bâti, l'autre avec la masse rotative, l'un des chemins de roule ment étant circulaire, l'autre ne l'étant pas,.
Le dessin annexé représente quelques dia grammes destinés à expliquer le fonctionne ment d'un tel vibrateur.
La fig. 1 montre dans sa partie supérieure un schéma se rapportant à un vibrateur dans lequel les chemins de roulement sont tous circulaires, et ne faisant pas partie de l'in vention, et, dans sa partie inférieure, un dia gramme correspondant à ce vibrateur.
La fig. 2a est un schéma se rapportant à un premier type de profils de chemins de roulement, combinés, circulaire et non circu laire, dont la fi g. 2b montre un diagramme corres pondant.
La fig. 3a est un schéma fse rapportant à un second type de profils de chemins de rou lement, combinés, circulaire et non circulaire, dont la fig. 3b montre un diagramme corres pondant.
La fig. 4 réunit le graphique et le dia gramme d'une disposition différant encore des deux précédentes.
La fig. 5 montre un exemple de deux pro fils pratiquement utilisables à l'établissement des chemins de roulement d'un vibrateur dé terminé.
Le schéma de la fig. 1 montre, en exem- pie, ce qui se passerait dans le cas de chemins de roulement tous circulaires et dont les dia- mètresont le rapport trois à quatre.
Le cercle intérieur 1 est supposé être un pivot solidaire du bâti ou chemin de roule ment interne d'un vibrateur, et le cercle exté rieur 2 la cavité solidaire de la masse rota tive (appelée parla suite rotor ) ou chemin, de roulement externe. On voit que, lé second roulant autour du premier, dans le sens de la flèche 3, ses points a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, <I>k</I> et<I>l</I> entreront successivement en con tact avec les points<I>a', b', c', d', e',<B>f</B>, g', h',</I> s', <I>k' et</I> l' du chemin de roulement in terne, -et qu'enfin,
le point m s'appliquera en a'. A ce moment, le rotor a accompli un quart de tour autour :de son axe, et un tour com plet autour du pivot, re qui signifie qu'à un tour du rotor autour de son axe correspondent .
environ 'quatre .cycles du mouvement vibra toire, lequel sera donc ici de fréquence quatre fois plus élevée que le nombre de tours par seconds du rotor. autour de son axe.
Ce phé nomène est en lui-même connu. Quant à la forme ver la réaction déclen chée par le mouvement vibratoire obtenu, dans le sens vertical (par rapport à la posi tion dessinée), elle sera sinusoïdale dans le temps, selon la courbe 4 du diagramme de la fig. 1, l'axe du rotor accomplissant par rapport au bâti un mouvement de translation circulaire décrivant une surface cylindrique que le cercle 5 en traits mixtes représente vu en bout, en grandeur et position.
Il, est évident que le diamètre de ce cer cle, mesure de l'amplitude du mouvement de la masse vibrante est fonction de la différence du périmètre des chemins de roulement dont dé pendra également le rapport entre la fré quence de vibration et celle de rotation du rotor.
On pleut aussi prévoir que legs cavités soient solidaires du bâti et les pivots du rotor. La disposition connue que l'on vient de décrire est loin de réaliser l'application la plus intéressante d'un vibrateur du genre prévu.
Les f ig. 2a et 2 b montrent un exemple illustrant comment on peut augmenter consi dérablement l'effet obtenu en choisissant des profils de chemins de roulement dont l'un n'est pas circulaire.
Les cavités de l'axe du rotor étant égale ment cylindriques, ce que représente le cercle extérieur 6, les pivots correspondants 7 pré sentent quatre zonas distinctes. Ce sont les zones A-B, B-C, C-D et D-A, dont la première A-B possède la même courbure que la cavité 6, tandis que les zones B-C et D-A ,ont un même rayon de courbure qui est notablement plus petit que celui de A-B, la zone C - D ayant une courbure intermé diaire, Il en résulte que, si la masse rotative est lancée autour du pivot 7, le chemin de roulement 6 peut parcourir le périmètre B-C-D-A, mais arrivé en ce dernier point qui lui sert de centre momentané de rotation;
la masse dont il dépend viendra subitement s'abattre de tout l'élan acquis contre la zone A-B du pivot, sur laquelle la cavité 6 s'ap- pliïque exactemenut, produisant, pendant un intervalle de temps théoriquement nul, un choc d'où résulte une force théoriquement infinie.
La courbe du diagramme correspondant de la fig. 2b montre comment, dans ce cas, les réactions verticales (toujours par rapport à la position dessinée), seront asymétriques, tantôt théoriquement infinies en 8, tantôt finies et de sens contraire en 9. (Comme il n'est pas possible de représenter par des traits la du rée infiniment petite d'un choc, celle-ci est représentée par deux traits proportionnelle ment trop écartés.) La courbe 10 en traits mixtes de la fig. 2a montre en grandeur et position et comme la courbe 5 de la fig. 1, le chemin décrit par l'axe du rotor vu en bout. Ce chemin présente une pointe à l'endroit correspondant à la réac tion théoriquement infinie.
Entre les deux développements de force opposés que l'on vient de décrire s'interca lent dés portions sinusoïdales 11 et 12. L'aug mentation subite de l'effort en C et sa dimi nution en D, due au passage d'un rayon de courbure à l'autre implique la présence des deux tronçons de raccordement 13 et 14 des sinés en traits interrompus.
La fig. 3a se rapporte à un cals voisin du précédent à cette différence près que des qua tre zones E-F, F-G, G-H et H-E du pivot 15 aucune n'accuse un rayon attei gnant celui de la cavité 16. Le rayon de la zone E-F est légèrement inférieur à .celui de la .cavité 16, les deux zones F <B>-G</B><I>et</I> H-E égales -entre elles ont un rayon notablement plus petit et la zone G-H accuse une cour bure intermédiaire.
La. courbe 17 du diagramme de la fig. 3b montre que, le choc de l'exemple pré cédent étant supprimé, les réactions seront aussi asymétriques, passant à chaque cycle par une valeur très grande dans la région E-F sans toutefois être tb.éoriquement infi nie.
Il est évident que l'-effet obtenu sera d'autant plus violent que le rayon de la zone <B>E</B> -F différera moins du rayon du chemin de- roulement, avec lequel elle sera appelée à coopérer. La courbe en traits mixtes 18 montre de nouveau en grandeur et position le déplace ment de l'axe du rotor.
Comme on le voit, un vibrateur utilisant les chemins de roulement décrits permet d'ob tenir à volonté des vibrations de forme asy métrique de force limitée ou très grande, enfin, de fréquence aussi bien supérieure qu'inférieure au nombre de tours par seconde du rotor.
Il se prête principalement à l'obtention de vibrations ayant momentanément des accé lérations particulièrement fortes, qu'on peut utiliser avec un avantage essentiel dans le traitement de masses agglomérées telles que du béton, voire même jusqu'à l'obtention de chocs équivalents à ceux qu'on réalise, par exemple, avec des marteaux pneumatiques.
On pourrait également, et comme il a été dit plus haut, prévoir une cavité fixe dans laquelle tournerait un pivot supportant une masse, c'est-à-dire l'inverse de ce qui a été admis jusqu'ici.
La fig. 4 montre ce qui s se passerait dans cc cas, par exemple dans le cas d'une cavité 19 dans laquelle roulerait un pivot 20 tour nant dans le sens de la. flèche 21 et présen tant une zone I-J de rayon de courbure voi sin ou égal à celui de la cavité.
Dans la position représentée du pivot, il se produit un choc ou action de pointe ra diale orientée dans l'espace conformément à la courbe 22. Mais par suite de la diffé rence des périmètres entre le pivot et la ca vité, il est clair que ce choc ne fse produira pas régulièrement en 22, mais qu'après avoir provoqué plus ou moins de chocs semblables dans des directions intermédiaires, le pivot en provoquera un en 23, puis encore en 24, en 25, etc., de sorte qu'au lieu d'avoir des vibra tions dirigées, on sec trouvera, au contraire en présence de vibrations ou chocs répartis dans toutes les directions, radialement autour de la, cavité.
Selon donc que l'on fait tourner ce qui constitue le chemin de roulement intérieur au pivot, ou au contraire le chemin de roule- ment extérieur ou cavité des éléments en co opération, on obtiendra à volonté des vibra tions dirigées ou des vibrations rayonnant dans toutes les directions, ceci toujours avec la possibilité d'en régler la, puissance d'une manière précise, en correspondance avec les matériaux et le genre de construction utilisiés.
Alors que dans la description ci-dessus il a été admis qu'un pivot non circulaire coopère avec une cavité circulaire, il est évident qu'il est aussi possible de faire coopérer un pivot circulaire avec une cavité qui ne l'est pals.
Dans ce cas, les divers rayons de cour bure du profil de la cavité seront tous plus grands ou tout au plus égaux à ceux du pivot, les vibrations dirigées étant alors ob tenues par rotation du pivot dans la cavité lui servant de palier, tandis que les chocs radialement éparpillés correspondront à la marche contraire.
Les exemples représentés jusqu'ici étaient purement schématiques, tout en reflétant d'une manière précise ce qui se passe prati quement et à quelles possibilités conduit la présente invention.
La fig. 5 donne un exemple concret, c'est- à-dire indique des mesures applicables à une construction bien détermfinée d'un appareil vibrateur répondant aux conditions de la pré sente invention.
Etant admis un pivot 26 présentant un. rayon de courbure uniforme de 60 mm., la e.avité 27 avec laquelle il coopère présente successivement un rayon de 64 mm de K à L, sur un arc de 194 54, un rayon de<B>72,7</B> mm die L à M, sur un arc de 37 33', un rayon de 60,5 men de 111 à N, sur un ;arc de 90 e, enfin, un rayon de 72,7 mm de N à K, sur un arc de 37 33'.
La zone M-N, de 60,5 mm. de rayon, a un rayon très proche de ceWi du pivot, dont elle ne diffère que de 0,5 mm.
Il est intéressant .de voir comment les centres des divers rayons de courbure sont placés les uns par rapport aux autres, dans le but d'obtenir une courbe continue, exempte de tout passage ;anguleux, Etant admis le centre 28 pour le rayon de l'arc K-L et le centre 29 de l'arc L-M, ces deux centres sont en alignement avec le point de raccordement L. Le centre 30 de l'arc M-N, faisant suite à l'arc L-M de centre 29 est à son tour en alignement avec 29 et M et le centre 31 de l'are N-K en alignement avec les points 30 et N, tandis qu'enfin, 31, 28 et K seront aussi sur une ligne commune.
Etant admis un sens de rotation du pivot 26 correspondant à la flèche 32, celui-ci est représenté au moment où la masse qu'il cons titue ou qui lui est adjointe prend appui con tre le point<I>N</I> et se prépare à rouler de<I>N</I> à Ml, ce qui, en raison de la similitude des rayons, nécessite un temps très court, celui que le pivot met pour passer de la position 26 à la position 26'.
C'est à ce moment que l'appareil muni des éléments représentés, et dont la cavité 27 sera reliée à son châssis, développera une énergie particulièrement grande en direction de la flèche 33 et pourra la transmettre à tel outil ou organe que l'on voudra, servant à faire vibrer une matière ou un objet donné, selon les caractéristiques exprimées par le dia gramme de la fig. 3b.
On pourrait naturellement aussi prévoir le cas symétrique où, par exemple, les portions E-F et G-H du pivot de la fig. 3a au raient même rayon, en sorte que les portions 8 et 9 du diagramme de la fig. 2b seraient égales et opposées. Toute disposition inter médiaire est également possible.
Le vibrateur décrit, de quel type qu'il soit, pourrait comporter une masse rotative, elle- même déséquilibrée, par exemple excentrée par rapport aux chemins de roulement faisant corps avec le rotor. Il en résulterait des vi brations supplémentaires se combinant à celles déjà obtenues.
Vibrator. The object of the present invention is a vibrator of the type comprising a frame and a rotating mass, particularly, but not exclusively, intended to subject an agglomerated mass, such as concrete, to the action of vibrations.
According to the invention, the rotating mass is freely suspended in the frame by the intermediary of at least one pair of members constituting two raceways of different perimeter, one internal, the other external, forming one body, one with the frame, the other with the rotating mass, one of the rolling paths being circular, the other not being ,.
The accompanying drawing represents a few diagrams intended to explain the operation of such a vibrator.
Fig. 1 shows in its upper part a diagram relating to a vibrator in which the raceways are all circular, and not forming part of the invention, and, in its lower part, a dia gram corresponding to this vibrator.
Fig. 2a is a diagram relating to a first type of raceway profiles, combined, circular and non-circular, of which fi g. 2b shows a corresponding diagram.
Fig. 3a is a diagram fse relating to a second type of rolling track profiles, combined, circular and non-circular, of which FIG. 3b shows a corresponding diagram.
Fig. 4 brings together the graph and the diagram of an arrangement which still differs from the previous two.
Fig. 5 shows an example of two pro son practically usable for establishing the raceways of a defined vibrator.
The diagram in fig. 1 shows, as an example, what would happen in the case of all circular raceways and the diameters of which have the ratio three to four.
The inner circle 1 is assumed to be a pivot integral with the frame or internal bearing raceway of a vibrator, and the external circle 2 the cavity integral with the rotating mass (hereinafter called the rotor) or external bearing raceway. We see that, the second rolling around the first, in the direction of arrow 3, its points a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, <I> k </I> and <I> l </I> will successively enter into contact with points <I> a ', b', c ', d', e ', <B> f </B>, g', h ', < / I> s', <I> k 'and </I> l' of the internal raceway, -and finally,
point m will apply to a '. At this moment, the rotor has completed a quarter turn around its axis, and a full turn around the pivot, which means that one revolution of the rotor around its axis corresponds.
approximately 'four cycles of the vibratory movement, which will therefore here be of frequency four times higher than the number of revolutions per second of the rotor. around its axis.
This phenomenon is known in itself. As for the shape of the reaction triggered by the vibratory movement obtained, in the vertical direction (with respect to the drawn position), it will be sinusoidal in time, according to curve 4 of the diagram in FIG. 1, the axis of the rotor accomplishing with respect to the frame a circular translational movement describing a cylindrical surface which the circle 5 in phantom lines represents seen end, in size and position.
It is obvious that the diameter of this ring, measurement of the amplitude of the movement of the vibrating mass, is a function of the difference in the perimeter of the raceways on which the ratio between the frequency of vibration and that of rotation will also depend. of the rotor.
It is also raining that leg cavities are integral with the frame and the pivots of the rotor. The known arrangement which has just been described is far from achieving the most interesting application of a vibrator of the type provided.
The f ig. 2a and 2b show an example illustrating how one can considerably increase the effect obtained by choosing raceway profiles, one of which is not circular.
The cavities of the rotor axis being also cylindrical, which is represented by the outer circle 6, the corresponding pivots 7 present four distinct zones. These are the areas AB, BC, CD and DA, the first AB of which has the same curvature as the cavity 6, while the areas BC and DA, have the same radius of curvature which is notably smaller than that of AB, the zone C - D having an intermediate curvature, It follows that, if the rotating mass is launched around the pivot 7, the raceway 6 can travel the perimeter BCDA, but arrived at this last point which serves as its momentary center of rotation;
the mass on which it depends will suddenly come down with all the momentum acquired against the zone AB of the pivot, on which the cavity 6 applies exactly, producing, during a theoretically zero time interval, a shock from which a theoretically infinite force results.
The curve of the corresponding diagram of FIG. 2b shows how, in this case, the vertical reactions (always with respect to the drawn position), will be asymmetrical, sometimes theoretically infinite in 8, sometimes finite and in the opposite direction in 9. (As it is not possible to represent by lines 1a of the infinitely small response to a shock, this is represented by two lines proportionally too far apart.) The curve 10 in phantom in FIG. 2a shows in size and position and like curve 5 of FIG. 1, the path described by the axis of the rotor seen from the end. This path has a peak at the place corresponding to the theoretically infinite reaction.
The sinusoidal portions 11 and 12 are interconnected between the two opposing force developments just described. The sudden increase in the force at C and its decrease at D, due to the passage of a ray of curvature to the other implies the presence of the two connecting sections 13 and 14 of the sines in broken lines.
Fig. 3a relates to a callus close to the preceding one with the difference that of the four zones EF, FG, GH and HE of the pivot 15 none shows a radius reaching that of the cavity 16. The radius of the zone EF is slightly less than .that of .cavity 16, the two equal zones F <B>-G</B> <I> and </I> HE - between them have a notably smaller radius and the GH zone shows a curvature intermediate.
Curve 17 in the diagram of FIG. 3b shows that, the shock of the preceding example being removed, the reactions will also be asymmetric, passing at each cycle by a very large value in the E-F region without however being tb.éorically infinite.
It is obvious that the effect obtained will be all the more violent as the radius of the <B> E </B> -F zone will differ less from the radius of the raceway, with which it will be called upon to cooperate. The dotted line curve 18 again shows in magnitude and position the displacement of the rotor axis.
As can be seen, a vibrator using the raceways described makes it possible to obtain at will vibrations of asymmetric form of limited or very large force, finally, of a frequency both higher and lower than the number of revolutions per second of the rotor.
It is mainly suitable for obtaining vibrations which momentarily have particularly strong accelerations, which can be used with an essential advantage in the treatment of agglomerated masses such as concrete, or even up to obtaining shocks equivalent to those that are made, for example, with pneumatic hammers.
It would also be possible, and as has been said above, to provide a fixed cavity in which a pivot supporting a mass would rotate, that is to say the reverse of what has been admitted so far.
Fig. 4 shows what s would happen in this case, for example in the case of a cavity 19 in which a pivot 20 rotates in the direction of the. arrow 21 and having a zone I-J with a radius of curvature voi sin or equal to that of the cavity.
In the shown position of the pivot, there occurs a shock or radial point action oriented in space according to curve 22. But owing to the difference in perimeters between the pivot and the cavity, it is clear that this shock will not occur regularly at 22, but after having caused more or less similar shocks in intermediate directions, the pivot will cause one at 23, then again at 24, at 25, etc., so that instead of having directed vibrations, we will find, on the contrary, in the presence of vibrations or shocks distributed in all directions, radially around the cavity.
Depending on whether one rotates what constitutes the inner raceway to the pivot, or on the contrary the outer raceway or cavity of the elements in cooperation, one will obtain at will directed vibrations or vibrations radiating in all directions, always with the possibility of adjusting the power in a precise way, in accordance with the materials and the type of construction used.
While in the above description it has been admitted that a non-circular pivot cooperates with a circular cavity, it is obvious that it is also possible to make a circular pivot cooperate with a cavity which is not pals.
In this case, the various radii of curvature of the profile of the cavity will all be greater or at most equal to those of the pivot, the directed vibrations then being obtained by rotation of the pivot in the cavity serving as a bearing, while radially scattered shocks will correspond to the opposite course.
The examples shown so far were purely schematic, while accurately reflecting what is happening in practice and to what possibilities the present invention leads.
Fig. 5 gives a concrete example, that is to say indicates measures applicable to a well-defined construction of a vibrating apparatus meeting the conditions of the present invention.
Being admitted a pivot 26 having a. uniform radius of curvature of 60 mm., the th. avity 27 with which it cooperates successively has a radius of 64 mm from K to L, over an arc of 194 54, a radius of <B> 72.7 </B> mm die L to M, on an arc of 37 33 ', a radius of 60.5 men from 111 to N, on a; arc of 90 e, finally, a radius of 72.7 mm from N to K, on a arc of 37 33 '.
The M-N zone, 60.5 mm. radius, has a radius very close to ceWi of the pivot, from which it differs only by 0.5 mm.
It is interesting to see how the centers of the various radii of curvature are placed with respect to each other, in order to obtain a continuous curve, free from any passage; angular, Being admitted the center 28 for the radius of l arc KL and the center 29 of the arc LM, these two centers are in alignment with the point of connection L. The center 30 of the arc MN, following the arc LM of center 29 is in turn in alignment with 29 and M and the center 31 of are NK in alignment with points 30 and N, while finally, 31, 28 and K will also be on a common line.
Given a direction of rotation of the pivot 26 corresponding to the arrow 32, the latter is represented at the moment when the mass which it constitutes or which is added to it bears against the point <I> N </I> and is preparing to roll from <I> N </I> to Ml, which, due to the similarity of the spokes, requires a very short time, the one that the pivot takes to go from position 26 to position 26 '.
It is at this moment that the device provided with the elements shown, and the cavity 27 of which will be connected to its frame, will develop a particularly large energy in the direction of the arrow 33 and will be able to transmit it to such and such a tool or organ that is will, serving to vibrate a given matter or object, according to the characteristics expressed by the diagram of FIG. 3b.
One could naturally also provide for the symmetrical case where, for example, the portions E-F and G-H of the pivot of FIG. 3a have the same radius, so that portions 8 and 9 of the diagram of FIG. 2b would be equal and opposite. Any intermediate arrangement is also possible.
The vibrator described, of whatever type, could include a rotating mass, itself unbalanced, for example eccentric with respect to the raceways integral with the rotor. This would result in additional vibrations combining with those already obtained.