FR2789176A1 - Dipositif pour l'equilibrage d'un element tournant de machine en cours de rotation - Google Patents
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Abstract
Dispositif pour l'équilibrage d'un élément tournant de machine en cours de rotation. L'invention concerne un dispositif permettant d'équilibrer un élément tournant de machines soumis à un balourd. Il est constitué d'une part, d'une partie mobile formée d'un corps de support (9) solidaire de l'arbre de l'élément tournant (5) à une extrémité et comportant trois vannes (10) placées à 1200 l'une de l'autre sur un même diamètre, d'un joint tournant (13) relié à une canalisation d'amenée du fluide d'équilibrage (14) et d'autre part d'une partie fixe constituée d'une butée circulaire (15) solidaire du support de machine (1) et positionnée dans l'axe de l'élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt. Cette butée (15) présente à sa partie centrale un bossage en vis à vis des tiges de commande des vannes (18) sur lequel celles-ci peuvent prendre appui lorsque l'élément tournant est en déséquilibre. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'équilibrage des tambours de lave-linge en phase d'essorage.
Description
DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif permettant d'équilibrer automatiquement et en cours de rotation un élément tournant de machine soumis à un balourd tel qu'un rotor, un tambour
ou une roue par exemple.
Pour résoudre ce problème, la technique actuelle consiste généralement a procéder à l'équilibrage des éléments tournants de machines à l'arrêt de ces dits éléments tournants par adjonction d'une masselotte diamétralement opposée au balourd ou par extraction de matière du côté du balourd, jusqu'à l'obtention de l'équilibre
recherché.
Une autre technique consiste, dans certains cas d'application, à contrôler la vitesse de rotation de l'élément tournant pour limiter la gène du balourd comme dans le cas de certains lave-linge par
exemple, mais sans supprimer le balourd.
Si la première technique d'équilibrage est satisfaisante lorsque le balourd est invariable par sa masse et par sa direction sur l'élément tournant de machine, son application est difficilement envisageable dans le cas d'un système o le balourd est variable soit en cours de rotation par sa masse et/ou par sa direction sur l'élément tournant
de machine, soit après chaque mise en route de la machine.
La présente invention a pour objet la suppression du balourd, même lorsque ce balourd est variable par sa masse et/ou par son orientation sur le dit élément tournant de machine en cours de
rotation ou après chaque mise en route de la machine.
D'une façon plus précise, le dispositif comprend des réservoirs implantés sur l'élément tournant a équilibrer, recevant un fluide tel que de l'eau par exemple par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique dont la masse de ce fluide injecté dans le ou les réservoirs opposés au balourd, fait office de contrepoids d'équilibrage. Ce dispositif comporte en effet d'une part, selon une première caractéristique, une suspension élastique répartie autour des extrémités d'une cage de support de l'élément tournant au niveau des paliers de telle sorte qu'en cours de rotation, l'axe du dit élément tournant soumis au
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balourd, décrit un cercle dont le centre passe par l'axe du dit élément tournant lorsqu'il est en équilibre en cours de rotation, des butées de positionnement axial de la cage par rapport au support de machine et solidaires de ce dit support de machine, au moins trois réservoirs implantés à égale position angulaire l'un de l'autre sur le dit élément tournant, éloignés de l'axe de rotation et munis chacun d'au moins un bec de remplissage/vidange situé à une de leurs extrémités et issu de leur partie la plus basse lorsque ces réservoirs sont en position haute, d'au moins un reniflard issu de la partie la plus haute de ces réservoirs lorsqu'ils sont en position haute, et les dits becs de remplissage/vidange et reniflards sont courbés vers le centre de rotation de l'élément tournant, un corps de support solidaire de l'arbre du dit élément tournant par une extrémité, un joint tournant d'amenée du fluide d'équilibrage solidaire du dit corps de support par sa face avant et dans son axe de rotation, une tuyauterie d'amenée du fluide d'équilibrage connectée au joint tournant et une canalisation de refoulement pour chaque vanne ou électrovanne, traversant l'arbre de l'élément tournant au niveau du palier pour alimenter le réservoir du dit
élément tournant, qui lui est dédié.
Selon des modes particuliers de réalisation: - le corps de support comporte d'une part, une vannes pour chaque réservoir de l'élément tournant, et les tiges de commande de ces vannes, sortent par la face avant du dit corps de support à égale position angulaire l'une par rapport à l'autre, décalées chacune en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport à la position du réservoir leur correspondant sur l'élément tournant, le déplacement de ces dites tiges de commande par rapport au dit corps de support est parallèle à l'axe de rotation de l'élément tournant et leurs extrémités évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant lorsqu'il est en équilibre, et d'autre part, il comporte une butée circulaire solidaire du support de machine dont l'axe est positionné dans l'alignement de l'axe de l'arbre de l'élément tournant lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt, et cette butée présente à sa partie centrale un large trou de passage de la tuyauterie d'amenée du fluide d'équilibrage ainsi qu'un bossage également circulaire de même axe que la butée, situé sur la face en vis à vis des extrémités de tiges de commande, de telle sorte que la ou les extrémités des dites tiges de commande opposées au balourd, prennent appui sur ce bossage pour solliciter l'ouverture de la, ou des vannes, correspondantes à ces extrémités de tiges de commande pour le remplissage du ou des réservoirs opposés au balourd, dès que l'élément tournant se trouve en déséquilibre. - le corps de support comporte d'une part, une vannes pour chaque réservoir de l'élément tournant qui sont en nombre pair, et les tiges de commande de ces vannes situées à égale position angulaire l'une par rapport à l'autre sur le dit corps de support et décalées chacune en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport à la position du réservoir leur correspondant sur l'élément tournant, ont un axe de déplacement par rapport au dit corps de support, perpendiculaire à l'axe de rotation de l'élément tournant et les extrémités de ces dites tiges de commande de vannes, évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant lorsqu'il est en équilibre, et d'autre part, il comporte une butée cylindrique solidaire du support de machine, dont l'axe est positionné dans l'alignement de l'axe de l'arbre du dit élément tournant lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt, de telle sorte qu'aucune extrémité des dites tiges de commande de vannes qui évoluent à l'intérieur de cette butée cylindrique, ne prend appui sur cette butée, mais qu'une ou plusieurs extrémités des dites tiges de commande de vannes situées du côté du balourd, prennent appui sur cette butée pour solliciter l'ouverture de la ou des vannes correspondantes à ces dites extrémités de tiges pour le remplissage du ou des réservoirs en opposition au balourd, dès que l'élément
tournant se trouve en déséquilibre.
- le corps de support comporte d'une part, une électrovannes pour chaque réservoir de l'élément tournant, et les contacts ressorts de commande de ces électrovannes reliés chacun à une borne de l'électrovanne leur correspondante par un fil électrique, sont situées sur la face avant du dit corps de support à égale position angulaire l'un par rapport à l'autre, décalés chacun en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport à la position du réservoir leur correspondant sur l'élément tournant, l'axe de déplacement de ces dits contacts ressorts par rapport au dit corps de support est parallèle à l'axe de rotation de l'élément tournant et leurs extrémités évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant lorsqu'il est en équilibre, une alimentation électrique unipolaire tournante centrée sur l'axe du dit corps de support à sa partie arrière et reliée à l'autre borne de chacune des électrovannes par des fils électriques, et d'autre part, il comporte une butée circulaire plane en matériau non conducteur d'électricité solidaire du support de machine et dont l'axe de cette butée est positionné dans l'alignement de l'axe de l'arbre du dit élément tournant lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt, cette butée présente en son centre un large trou de passage de la tuyauterie d'amenée du fluide d'équilibrage et une surface circulaire conductrice d'électricité centrée sur cette butée en vis à vis des contacts ressort de commande des électrovannes et connectée à l'autre pôle d'alimentation électrique par l'intermédiaire de la borne, et le diamètre extérieur de cette couche conductrice d'électricité est légèrement inférieur à celui du plus petit cercle décrit par les dits contacts ressort en cours de rotation lorsque l'élément tournant est en équilibre, de telle sorte que la ou les extrémités des dits contacts ressort opposés au balourd, touchent cette couche conductrice d'électricité pour commander l'ouverture de la ou des électrovannes leur correspondante, pour le remplissage du ou des réservoirs opposés au balourd, dès que l'élément tournant se trouve
en déséquilibre.
- le corps de support comporte d'une part, une électrovannes pour chaque réservoir de l'élément tournant qui sont en nombre pair, et les contacts ressorts de commande de ces électrovannes, reliés chacun à une borne de l'électrovanne leur correspondante par un fil électrique, sont situées à égale position angulaire l'un par rapport à l'autre sur le dit corps de support et décalées chacun en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport à la position du réservoir leur correspondant sur l'élément tournant, et ont un axe de déplacement par rapport au dit corps de support, perpendiculaire à l'axe de rotation de l'élément tournant et les extrémités de ces dits contacts ressorts, évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant lorsqu'il est en équilibre, une alimentation électrique unipolaire tournante centrée sur l'axe du dit corps de support à sa partie arrière et reliée à l'autre borne de chacune des électrovannes par des fils électriques, et d'autre part, il comporte une butée cylindrique non conductrice d'électricité solidaire du support de machine présentant sur sa périphérie interne une couche conductrice d'électricité isolée du corps de machine et connectée à l'autre pôle d'alimentation électrique par l'intermédiaire d'une borne, et dont l'axe de cette butée est positionné dans l'alignement de l'axe de l'élément tournant lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt, de telle sorte qu'aucune extrémité des dits contacts ressort de commande des électrovannes qui évoluent à l'intérieur de cette butée cylindrique, ne prend appui sur la couche conductrice d'électricité, mais qu'une ou plusieurs extrémités des dits contacts ressort situées du côté du balourd, prennent appui sur cette couche conductrice d'électricité pour solliciter l'ouverture de la ou des électrovannes correspondantes à ces dits contacts ressort, pour le remplissage du ou des réservoirs en opposition au balourd, dès que l'élément tournant se trouve en déséquilibre. - le corps de support comporte autant d'électrovannes et de masselottes qu'il y a de réservoirs sur l'élément tournant, ces masselottes identiques entre elles, sont implantées à égale position angulaire l'une par rapport à l'autre et décalées chacune en avant du sens de rotation d'un angle x par rapport à la position de chaque réservoir leur correspondant sur l'élément tournant et sont en contact sur des capteurs de force de telle sorte que leurs points d'appui sur ces capteurs évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant lorsqu'il est en équilibre, et que ces capteurs mesurent les forces centrifuges générées par chacune des masselottes en cours de rotation qui sont égales entre elles lorsque l'élément tournant est en équilibre, une alimentation électrique tournante centrée sur l'axe du dit corps de support à sa partie arrière, un circuit électronique comportant notamment un relais de commande pour chaque électrovanne et un microprocesseur, et ce circuit électronique est tel que d'une part, il compare en permanence et durant toute la séquence d'équilibrage, les mesures transmises par ces capteurs en cours de rotation, -et si ces mesures sont toutes égales entre elles, la séquence d'équilibrage prend fin car l'élément tournant se trouve en équilibre, mais si ces mesures sont toutes ou partiellement différentes, il sélectionne la ou les mesures les plus élevées et égales entre elles comme mesure de référence à cet instant, et sollicite tous les relais de commande de remplissage des réservoirs correspondants aux capteurs ayant des mesures inférieures à cette mesure de référence transmise par le ou les capteurs dont seuls le remplissage du réservoir leur correspondant n'est pas sollicité, et d'autre part, de commander l'arrêt du remplissage d'un réservoir dès que la mesure transmise par le capteur correspondant à ce réservoir devient égale à la dite mesure de référence à cet instant donné, la valeur de la dite mesure de référence peut être différente de celle du départ et notamment inférieure et le ou les capteurs correspondants à cette mesure de référence, peuvent être différents de celui ou de ceux de départ si la direction du balourd a changé en cours de rotation, l'arrêt du remplissage du dernier réservoir a lieu lorsque toutes les mesures transmises par tous les capteurs de force sont égales entre elles, ce
qui correspond à un état d'équilibre du dit élément tournant.
- les masselottes sont maintenues en légère pression sur leur capteur de force par l'intermédiaire d'un ressort et ces masselottes sont noyées dans un milieu visqueux de telle sorte que leur poids soit neutralisé et permettre la mise à zéro par le circuit électronique, des mesures transmises par les capteurs de force au début de la séquence d'équilibrage et avant le démarrage de l'élément
tournant a équilibrer.
- le dispositif comporte un système de commande des électrovannes sans contact mécanique tel que des cellules photoélectriques, des rayons infrarouges, des ultrasons ou des rayons dits laser par exemple, dont une partie mobile est solidaire du corps de support et
une partie fixe est solidaire du support de machine.
- le dispositif comporte d'une part, un corps de support muni d'une électrovanne pour chaque réservoir de l'élément tournant, d'un pôle d'alimentation électrique tournante pour chaque électrovanne, d'un pôle d'alimentation électrique tournante commun à toutes les électrovannes, d'une couronne de repérage des réservoirs coopérant avec un capteur fixe de position angulaire de ces réservoirs solidaire de la cage et les repères de cette couronne sont décalés en avant du sens de rotation d'un angle î par rapport au réservoir leur correspondant, et d'autre part un palier muni d'un capteur de force de telle sorte qu'en cours de rotation ces deux capteurs transmettent leurs mesures à un calculateur qui détermine par recoupage la direction et le sens du balourd par rapport aux réservoirs ainsi que la force générée par ce balourd, commande (dans le cas d'un dispositif à trois réservoirs) le remplissage des deux réservoirs
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opposés au balourd si le balourd est localisé exactement au niveau d'un réservoirs et commande l'arrêt du remplissage des deux réservoirs lorsque la valeur de la force générée par le balourd devient nulle, commande (dans le cas d'un dispositif à trois réservoirs) le remplissage des deux réservoirs les plus opposés au balourd lorsque le balourd est localisé entre deux réservoirs mais plus proche de l'un des réservoirs que l'autre et commande en premier lieu l'arrêt du remplissage du réservoir le moins opposé au balourd lorsque le balourd se trouve centré entre les deux réservoirs puis commande l'arrêt du remplissage du deuxième réservoir qui se trouve alors directement opposé au balourd, lorsque la force générée par le balourd devient nulle, commande (dans le cas d'un dispositif à trois réservoirs) le remplissage du réservoir directement opposé au balourd lorsque le balourd est localisé exactement entre deux réservoirs et commande l'arrêt du remplissage de ce réservoir lorsque la force générée par le balourd devient nulle ( ce qui correspond à la
deuxième phase du cas précédent).
Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente schématiquement, une vue d'ensemble d'une
machine équipée du dispositif selon l'invention.
La figure 2 représente schématiquement, une coupe de la machine
équipée du dispositif selon l'invention.
La figure 3 représente en coupe, l'implantation des réservoirs sur
l'élément tournant.
La figure 4 représente en coupe, la suspension élastique de la cage
de l'élément tournant sur le support de machine.
La figure 5 représente schématiquement en coupe, le mécanisme de détection du balourd, de répartition et de dosage du fluide d'équilibrage du dispositif dans le ou les réservoirs en opposition
au balourd, en position d'équilibre de l'élément tournant.
La figure 6 représente en coupe, la butée et la position des tiges
de commande de vannes lorsque le système est équilibré.
La figure 7 représente schématiquement en coupe, le mécanisme de détection du balourd, de répartition et de dosage du fluide d'équilibrage du dispositif dans le ou les réservoirs en opposition
au balourd, en position de déséquilibre de l'élément tournant.
La figure 8 représente en coupe la butée et la position des tiges
de commande de vannes lorsque le système est en déséquilibre.
La figure 9 représente, en cours de rotation lorsque l'élément tournant est soumis à un cas de balourd, la position des extrémités de tiges de commande des vannes par rapport aux réservoirs matérialisée par l'angle " et la représentation graphique des efforts
qui ont pour origine ce décalage.(Même plan de coupe que CC).
La figure 10 représente schématiquement en coupe, le mécanisme de détection du balourd, de répartition et de dosage du fluide d'équilibrage du dispositif dans le ou les réservoirs en opposition au balourd en position d'équilibre de l'élément tournant, équipé de vannes dont les tiges de commande sont positionnée perpendiculairement à l'axe de rotation. Dans ce cas de figure, le nombre de vannes (ou électrovannes) est pair et chaque vanne (ou
électrovanne) alimente le réservoir qui lui est opposé.
La figure 11 représente la butée cylindrique et la position des tiges de commande de vannes par rapport à cette butée en position
d'équilibre de l'élément tournant.
La figure 12 représente schématiquement en coupe, le mécanisme de détection du balourd, de répartition et de dosage du fluide d'équilibrage du dispositif dans le ou les réservoirs en opposition au balourd en position d'équilibre de l'élément tournant, équipé d'électrovannes. La figure 13 représente en coupe, la butée équipé d'une couche conductrice d'électricité à sa partie centrale et la position des contacts ressorts par rapport à cette couche conductrice
d'électricité en position d'équilibre de l'élément tournant.
La figure 14 représente schématiquement le dispositif muni d'un capteur de force au niveau du palier associé à un capteur de position angulaire des réservoir et la représentation graphique du balourd par rapport aux réservoirs servant de base de données au calculateur pour la commande des électrovannes appropriées lorsque le balourd maximum
est localisé au niveau d'un des réservoirs.
La figure 15 représente schématiquement le dispositif muni d'un capteur de force au niveau du palier associé à un capteur de position angulaire des réservoir et la représentation graphique du balourd par rapport aux réservoirs servant de base de données au calculateur pour la commande des électrovannes appropriées lorsque le balourd maximum est localisé entre deux réservoirs mais plus proche de l'un des deux réservoirs que l'autre (AlIA2). La figure 16 représente schématiquement le dispositif muni d'un capteur de force au niveau du palier associé à un capteur de position angulaire des réservoir et la représentation graphique du balourd par rapport aux réservoirs servant de base de données au calculateur pour la commande de l'électrovanne appropriée lorsque le balourd maximum
est localisé exactement entre deux réservoirs (Al=A2).
En référence à ces dessins, le dispositif comporte d'une part, une suspension à ressorts (3) constituant la fixation de la cage (2) du tambour (5) sur le support de machine (1) et des butées latérales (4) de positionnement axial de la cage (2) par rapport à ce support de machine. Les ressorts de cette suspension sont répartis à chaque extrémité de la cage (2) au niveau de ses paliers comme illustré par les figures 2 et 4, d'une façon telle qu'en cours de rotation, l'axe 02 du tambour (5) soumis à un balourd, tend à décrire un cercle C2 de centre 01 situé sur l'axe de la butée (15) comme illustré par la figure 8. Le dispositif comporte également trois réservoirs (6)
solidaires du tambour (5) à sa périphérie et à 120 l'un de l'autre.
Chaque réservoir est muni d'une part d'un large bec (7) courbé vers l'axe de rotation et situé à la partie la plus basse du réservoir lorsque celui-ci est en position haute pour sa vidange complète à l'arrêt de la machine et d'autre part un second bec (8) de plus petit diamètre faisant office de reniflard, pour faciliter cette vidange par un appel d'air, également courbé vers l'axe de rotation et situé à la partie supérieure du réservoir lorsque celui-ci est en position haute. Le tambour (5) doit effectuer quelques rotations lentes pour vidanger tous les réservoirs qui doivent êtres vides de préférence avant chaque démarrage de la machine. L'une des extrémités de l'arbre du tambour (5) reçoit le mouvement moteur (M), tandis qu'à l'autre extrémité, un corps de support (9) est solidaire de cet arbre par la vis (16) et la clavette (17) et muni de trois vannes (10) à fermeture au repos situées à 120 l'une de l'autre et décalées en avant du sens de rotation O d'un angle x par rapport à l'axe d'implantation des réservoirs (6) pour compenser le décalage en avant du balourd représenté sur la figure 9 par la force F en projection orthogonale sur l'axe xx' de la résultante R du balourd réel F1 et de l'effort du couple moteur F2 du tambour (5). La valeur de cet angle " sera choisie en fonction d'une valeur moyenne du balourd constatée au cas d'application concerné et la vitesse de rotation minimum acquise sera celle pour laquelle le fluide contenu dans les réservoirs en cours de rotation ne coule pas par les becs de remplissages/vidange (7) sous l'effet de sa force d'inertie centrifuge. Les tiges (18) de commande de vannes (10) sortent par la face avant du corps de support (9) parallèlement à leur axe de rotation et leurs extrémités sont situées dans un même plan perpendiculaire à leur axes de rotation. Le corps de support (9) comporte aussi un joint tournant (13) à sa face avant, connecté à une tuyauterie d'amenée d'eau (14), une cavité interne de laquelle part une canalisation (11) d'alimentation pour chaque vanne, une canalisation (12) de refoulement traversant l'arbre du tambour (5) au niveau du palier pour arriver jusqu'à l'entrée du bec de remplissage et de vidange (7) de chaque réservoir et d'autre part une partie fixe constituée d'une butée (15) circulaire solidaire du support de machine (1) et dont l'axe est aligné sur l'axe du tambour (5) lorsqu'il est en rotation et en équilibre ou à l'arrêt. Cette butée présente à sa partie centrale un large trou permettant le passage de la tuyauterie d'amenée d'eau (14) de telle sorte que cette tuyauterie ne touche pas la butée en cours de rotation du tambour lorsqu'il est soumis à un balourd, et présente également à sa partie centrale un bossage circulaire dont le grand diamètre est légèrement inférieur au diamètre du cercle décrit par l'extrémité (18) des tiges de commande des vannes (10). Lorsque le tambour est en rotation et en équilibre, aucune extrémité de tige de commande de vanne qui décrivent un cercle Cl de centre 01 n'est en contact avec le bossage de la butée (15) et aucune vanne n'est donc sollicitée comme illustré par la figure 6. Si au contraire, en cours de rotation du tambour (5) il y à un balourd comme illustré par l'exemple des figures 7 et 8, l'axe 02 du tambour décrit un cercle C2 de centre 01 par lequel passe l'axe de la butée (15) et l'extrémité de tige de commande de vanne X décrit un cercle Cx de centre 01, l'extrémité de tige de commande de vanne Y décrit un cercle Cy de centre 01 et l'extrémité de tige de commande Z décrit un cercle Cz de centre 01. Dans ce cas de figure particulier, les cercles Cy et Cz sont identiques. L'extrémité de la tige de commande de vanne X opposée au balourd, prend seule appui sur le bossage de la butée (15) en cours de rotation et sollicite la vanne qui alimente en eau le réservoir également opposé au balourd jusqu'à ce que la masse de l'eau contenue dans le réservoir équilibre le tambour (5). A ce moment précis l'extrémité de la tige de commande de vanne X n'est plus en appui sur le bossage de la butée (15) et par conséquent aucune vanne n'est plus sollicité comme dans le cas de la figure 6. De même, si la direction du balourd l'exige, deux extrémités de tiges de commande de vannes peuvent prendre appui sur le bossage de la butée sur un même rayon comme illustré sur la figure 9 ou sur des rayons différents. Chacune des vannes cessera d'alimenter le réservoir qui lui est approprié lorsque les extrémités des tiges de commande des vannes cesseront de prendre appui sur le bossage de la butée (15) pour se trouver en dernier lieu dans le cas de la figure 6. A l'arrêt de la machine les réservoirs se vidangent par gravitation lorsqu'ils arrivent en position haute au cours d'un
cycle de rotation lent de quelques tours avant le démarrage.
Dans la forme de réalisation selon les figures 10 et 11, les tiges (18) de commande des vannes (10) en nombre pair, sont perpendiculaires à l'axe de rotation du tambour (5). En absence de balourd sur le tambour (5), aucune extrémité de tige (18) de commande de vanne, qui évoluent en rotation à l'intérieur d'une butée (19) en forme de couronne et à fleur de celle-ci, ne prend appui sur cette butée. Si au contraire il y à présence de balourd en cours de rotation, une ou deux extrémités de tiges (18) de commande de vannes de même sens que le balourd, prennent appui sur la butée (19) et sollicitent les vannes correspondantes qui alimentent en fluide d'équilibrage le ou les réservoirs en opposition au balourd, jusqu'à ce que l'équilibre recherché soit atteint et qu'aucune extrémité de
tige (18) de commande de vanne ne touche la butée (19).
Dans une autre forme de réalisation selon les figures 12 et 13, le corps de support (9) comporte des électrovannes (20) dont le pr-incipe de fonctionnement reste identique aux cas des vannes à commande mécanique. En absence de balourd, les contacts ressorts (21) connectés par un fil électrique à une borne de l'électrovanne, dont les extrémités évoluent sur un cercle concentrique et légèrement supérieur à la périphérie d'une couche circulaire conductrice d'électricité solidaire de la butée (22) et connectée à un pôle d'alimentation électrique par la borne (23). La butée (22) est en matériau non conducteur d'électricité et solidaire du support de machine (1). Aucune des électrovannes (20), connectées par leur deuxième borne à une alimentation unipolaire tournante (24) n'est excitée. Si au contraire il y à présence de balourd, un ou deux contacts ressort (21) en opposition au balourd touchent la couche conductrice 'd'électricité de la butée (22), et excitent les électrovannes correspondantes qui alimentent en fluide d'équilibrage le ou les réservoirs en opposition au balourd, jusqu'à ce que
l'équilibre recherché soit atteint.
Selon une autre variante non illustrée, le corps de support (5) est munide contacts ressort en nombre pair situés à sa périphérie et connectés chacun par un fil électrique à une borne de l'électrovanne leur correspondante, de telle sorte qu'ils évoluent sur un même cercle, lorsque l'élément tournant (5) est en équilibre, à l'intérieur et à fleur d'une couche conductrice d'électricité en forme de couronne connectée par une borne à un pôle d'alimentation électrique, solidaire d'une butée non conductrice d'électricité et fixée sur le support de machine (1). L'autre borne des électrovannes est connectée par l'intermédiaire de fils électriques à une alimentation unipolaire tournante située à la partie arrière du corps de support (9). Dès que l'élément tournant se trouve en déséquilibre, un ou deux contacts ressort, prennent appui sur la couche conductrice d'électricité et commandent les électrovannes de remplissage du ou des réservoirs situés à l'opposé du balourd, jusqu'à ce que l'élément tournant s'équilibre et les contacts ressort cessent de toucher la
couche conductrice d'électricité.
Dans une autre forme de réalisation non illustrée, le corps de support (5) est muni de trois masselottes identiques de forme cylindrique par exemple et ayant une masse d'environ 20 grammes chacune. Chaque masselotte est positionnée sur un capteur de force à égale distance du centre de rotation lorsque l'élément tournant est en équilibre, de manière à pouvoir mesurer la force centrifuge de chacune de ces masselottes en cours de rotation qui sont égales entre elles lorsque l'élément tournant est en équilibre. Les masselottes sont positionnées à 120 l'une de l'autre et décalées chacune en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport à chacun des trois réservoirs de l'élément tournant (5). Le corps de support (5) comporte également un circuit électronique noyé dans la résine pour protéger les composants des différentes nuisances. Ce circuit électronique comprend notamment trois relais de commande des électrovannes et un microprocesseur programmable pour la gestion des données transmises par les capteurs de force sous forme de courants électriques, proportionnels à la force centrifuge à laquelle chaque capteur est soumis. La fonction de ce circuit électronique est d'une part, de comparer en permanence et durant toute la séquence d'équilibrage, les mesures transmises par les capteurs de force, de définir la plus élevée d'entre elles à chaque instant de la phase d'équilibrage pour servir de valeur de référence puis, par l'intermédiaire des relais de commande des électrovannes, ordonner le remplissage des réservoirs situés du côté de tous les capteurs ayant transmis des mesures plus faibles par rapport à cette valeur de référence de l'instant donné, qui doit en principe être la même que celle du début si la direction du balourd n'a pas changée, et d'autre part, d'arrêter le remplissage des réservoirs sélectionnés dès que le courant transmis par le capteur de force leur correspondant, devient égal au courant le plus élevé de référence de cet instant. Le remplissage du dernier réservoir, s'arrête lorsque le courant transmis par le capteur de force lui correspondant devient égal aux deux autres qui lui étaient plus élevés et égaux entre eux, c'est à dire lorsque les trois masselottes évoluent en rotation sur un même cercle et génèrent des forces centrifuges égales, ce qui correspond à
l'équilibre de l'élément tournant (5).
Selon d'autres variantes également non illustrées, la commande des électrovannes peut s'opérer par l'intermédiaire d'un système sans frottement tel que des cellules photoélectriques, des rayons infrarouges ou des rayons dits laser par exemple dont une partie mobile est solidaire du corps de support (9), et l'autre partie fixe est solidaire du support de machine (1). Ces moyens de commande des électrovannes permettent de supprimer le bruit dû aux frottement des tiges de vannes ou des contacts ressorts sur les butées, de supprimer l'usure des pièces en frottement et d'obtenir un équilibrage plus précis et plus stable dans le temps, qu'un dispositif entièrement mécanique ne peut assurer en raison du jeu qui peut apparaître avec l'usure des pièces en frottement entre le bossage et les tiges de commande des vannes, entre les contacts ressorts et la couche
conductrice d'électricité dans le cas des électrovannes.
Dans le cas d'un élément tournant trop long, chacune des deux extrémités de l'arbre de ce dit élément tournant, peuvent êtres équipées d'un dispositif d'équilibrage avec chacun son système de
réservoirs indépendants.
Dans la forme de réalisation illustrée par les figures 14, 15 et 16, le corps de support comporte trois électrovannes dont chacune est reliée séparément à une alimentation électrique tournante, une couronne (26) de repérage des trois réservoirs (6A,6B,6C) coopérant avec un capteur de position angulaire (25) associé à un capteur de force (24) situé sur le palier d'arbre et pouvant mesurer l'effort radial généré par le balourd. Pour les mêmes raisons que précédemment, chaque repère de la couronne (26) est décalé en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport au réservoir lui correspondant. Les mesures de ces capteurs sont transmises à un calculateur (29) qui détermine par recoupage comme indiqué sur les graphiques représentant l'évolution du balourd par la courbe C par rapport à la position angulaire des réservoirs, la position du
balourd maximum.
Dans le cas de la figure 14, le balourd maximum Ay est situé au niveau du réservoir 6A comme le montre le graphique. C'est donc les électrovannes correspondantes aux réservoirs 6B et 6C qui seront sollicitées jusqu'à ce que Ay=By=Cy=0 (au Ay près correspondant à la tolérance d'équilibrage admissible). Au cours de l'alimentation des
réservoirs 6B et 6C, l'égalité By=Cy doit être constamment maintenue.
Dans le cas de la figure 15, Ay>By>Cy. Ceci indique que le balourd maximum est situé entre les réservoirs 6A et 6B et qu'il est plus proche du réservoirs 6A que 6B. C'est donc les électrovannes
correspondantes aux réservoirs 6B et 6C qui seront sollicitées.
Lorsque Ay=By, le remplissage du réservoir 6B doit cesser. Le remplissage du réservoir 6C doit continuer tout en veillant à maintenir l'égalité Ay=By jusqu'à ce que Ay=By=Cy=0 (au Ay près
correspondant à la tolérance d'équilibrage admissible).
Dans le cas de la figure 16, By=Cy>0 et Ay=0. Ceci indique que le
balourd maximum est situé exactement entre les réservoirs 6B et 6C.
C'est donc l'électrovanne correspondante au réservoir 6A qui est sollicitée jusqu'à ce que Ay=By=Cy=0 (au Ay près correspondant à la tolérance d'équilibrage admissible). Au cours de l'alimentation du
réservoirs 6A, l'égalité By=Cy doit être constamment maintenue.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'équilibrage des centrifugeuses ou des tambours de lave-linge dans
la phase d'essorage du cycle de lavage. Ce dispositif, dans le dernier cas d'application, permet de faire des essorages à des5 vitesses élevées et de supprimer éventuellement les masses d'inertie qui équipent les lave-linge actuellement.
Claims (7)
1) Dispositif pour l'équilibrage automatique et en cours de rotation d'un élément tournant de machine soumis à un balourd tel qu'un rotor,, un tambour, ou une roue par exemple du type comprenant des réservoirs implantés sur l'élément tournant a équilibrer et recevant un fluide tel que de l'eau par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique et dont la masse de ce fluide injecté dans le ou les réservoirs fait office de contrepoids d'équilibrage, caractérisé en ce qu'il comporte une suspension élastique (3) répartie autour des extrémités d'une cage de support (2) de l'élément tournant (5) au niveau des paliers de telle sorte qu'en cours de rotation, l'axe du dit élément tournant soumis au balourd, décrit un cercle C2 dont le centre O1 passe par l'axe du dit élément tournant lorsqu'il est en équilibre en cours de rotation, des butées (4) de positionnement axial de la cage (2) par rapport au support de machine (1) et solidaires de ce dit support de machine, au moins trois réservoirs (6) implantés à égale position angulaire l'un de l'autre sur le dit élément tournant, éloignés de l'axe de rotation et munis chacun d'au moins un becs de remplissage/vidange (7) situé à une de leurs extrémités et issu de leur partie la plus basse lorsque ces réservoirs sont en position haute, d'au moins un reniflard (8) issu de la partie la plus haute de ces réservoirs lorsqu'ils sont en position haute, et les dits becs de remplissage/vidange et reniflards sont courbés vers le centre de rotation de l'élément tournant (5), un corps de support (9) solidaire de l'arbre du dit élément tournant par une extrémité, un joint tournant (13) d'amenée du fluide d'équilibrage solidaire du dit corps de support par sa face avant et dans son axe de rotation, une tuyauterie (14) d'amenée du fluide d'équilibrage connectée au joint tournant (13) et une canalisation de refoulement (12) pour chaque vanne ou électrovanne, traversant l'arbre de l'élément tournant (5) au niveau du palier pour alimenter
le réservoir du dit élément tournant, qui lui est dédié.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de support (9) comporte d'une part, une vannes (10) pour chaque réservoir (6) de l'élément tournant (5), et les tiges de commande (18) de ces vannes, sortent par la face avant du dit corps de support à égale position angulaire l'une par rapport à l'autre, décalées chacune en avant du sens de rotation w d'un angle a par rapport à la position du réservoir (6) leur correspondant sur l'élément tournant (5), le déplacement de ces dites tiges de commande par rapport au dit corps de support est parallèle à l'axe de rotation de l'élément tournant (5) et leurs extrémités évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre, et d'autre part, il comporte une butée circulaire (15) solidaire du support de machine (1) dont l'axe est positionné dans l'alignement de l'axe de l'arbre de l'élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt, et cette butée présente à sa partie centrale un large trou de passage de la tuyauterie (14) d'amenée du fluide d'équilibrage ainsi qu'un bossage également circulaire de même axe que la butée, situé sur la face en vis à vis des extrémités de tiges de commande (18), de telle sorte que la ou les extrémités des dites tiges de commande opposées au balourd, prennent appui sur ce bossage pour solliciter l'ouverture de la, ou des vannes, correspondantes à ces extrémités de tiges de commande (18) pour le remplissage du ou des réservoirs opposés au
balourd, dès que l'élément tournant se trouve en déséquilibre.
3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de support (9) comporte d'une part, une vannes (10) pour chaque réservoir (6) de l'élément tournant (5) qui sont en nombre pair, et les tiges de commande (18) de ces vannes situées à égale position angulaire l'une par rapport à l'autre sur le dit corps de support et décalées chacune en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport à la position du réservoir (6) leur correspondant sur l'élément tournant (5), ont un axe de déplacement par rapport au dit corps de support, perpendiculaire à l'axe de rotation de l'élément tournant (5) et les extrémités de ces dites tiges de commande de vannes, évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre, et d'autre part, il comporte une butée cylindrique (19) solidaire du support de machine (1), dont l'axe est positionné dans l'alignement de l'axe de l'arbre du dit élément tournant lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt, de telle sorte qu'aucune extrémité des dites tiges de commande de vannes qui évoluent à l'intérieur de cette butée cylindrique (19), ne prend appui sur cette butée, mais qu'une ou plusieurs extrémités des dites tiges de commande de vannes situées du côté du balourd, prennent appui sur cette butée pour solliciter l'ouverture de la ou des vannes correspondantes à ces dites extrémités de tiges pour le remplissage du ou des réservoirs en opposition au balourd, dès que l'élément tournant se trouve en déséquilibre. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de support (9) comporte d'une part, une électrovannes (20) pour chaque réservoir (6) de l'élément tournant (5), et les contacts ressorts (21) de commande de ces électrovannes reliés chacun à une borne de l'électrovanne leur correspondante par un fil électrique, sont situées sur la face avant du dit corps de support à égale position angulaire l'un par rapport à l'autre, décalés chacun en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport à la position du réservoir (6) leur correspondant sur l'élément tournant (5), l'axe de déplacement de ces dits contacts ressorts par rapport au dit corps de support est parallèle à l'axe de rotation de l'élément tournant (5) et leurs extrémités évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre, une alimentation électrique unipolaire tournante (24) centrée sur l'axe du dit corps de support à sa partie arrière et reliée à l'autre borne de chacune des électrovannes (20) par des fils électriques, et d'autre part, il comporte une butée circulaire plane (22) en matériau non conducteur d'électricité solidaire du support de machine (1) et dont l'axe de cette butée est positionné dans l'alignement de l'axe de l'arbre du dit élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt, cette butée (22) présente en son centre un large trou de passage de la tuyauterie (14) d'amenée du fluide d'équilibrage et une surface circulaire conductrice d'électricité centrée sur cette butée (22) en vis à vis des contacts ressort (21) de commande des électrovannes (20) et connectée à l'autre pôle d'alimentation électrique par l'intermédiaire de la borne (23), et le diamètre extérieur de cette couche conductrice d'électricité est légèrement inférieur à celui du plus petit cercle C3 décrit par les dits contacts ressort en cours de rotation lorsque l'élément tournant (5) est en équilibre, de telle sorte que la ou les extrémités des dits contacts ressort opposés au balourd, touchent cette couche conductrice d'électricité pour commander l'ouverture de la ou des électrovannes leur correspondante, pour le remplissage du ou des réservoirs opposés au balourd, dès que l'élément tournant se
trouve en déséquilibre.
) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de support (9) comporte d'une part, une électrovannes (20) pour chaque réservoir (6) de l'élément tournant (5) qui sont en nombre pair, et les contacts ressorts (21) de commande de ces électrovannes, reliés chacun à une borne de l'électrovanne leur correspondante par un fil électrique, sont situées à égale position angulaire l'un par rapport à l'autre sur le dit corps de support et décalées chacun en avant du sens de rotation O d'un angle a par rapport à la position du réservoir (6) leur correspondant sur l'élément tournant (5), et ont un axe de déplacement par rapport au dit corps de support, perpendiculaire à l'axe de rotation de l'élément tournant (5) et les extrémités de ces dits contacts ressorts, évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre, une alimentation électrique unipolaire tournante centrée sur l'axe du dit corps de support à sa partie arrière et reliée à l'autre borne de chacune des électrovannes (20) par des fils électriques, et d'autre part, il comporte une butée cylindrique non conductrice d'électricité solidaire du support de machine (1) présentant sur sa périphérie interne une couche conductrice d'électricité isolée du corps de machine (1) et connectée à l'autre pôle d'alimentation électrique par l'intermédiaire d'une borne, et dont l'axe de cette butée est positionné dans l'alignement de l'axe de l'élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre ou à l'arrêt, de telle sorte qu'aucune extrémité des dits contacts ressort de commande des électrovannes qui évoluent à l'intérieur de cette butée cylindrique, ne prend appui sur la couche conductrice d'électricité, mais qu'une ou plusieurs extrémités des dits contacts ressort situées du côté du balourd, prennent appui sur cette couche conductrice d'électricité pour solliciter l'ouverture de la ou des électrovannes correspondantes à ces dits contacts ressort, pour le remplissage du ou des réservoirs en opposition au balourd, dès que
l'élément tournant se trouve en déséquilibre.
6) Dispositif selon la revendications 1, caractérisé en ce que le
corps de support (9) comporte autant d'électrovannes et de masselottes qu'il y a de réservoirs (6) sur l'élément tournant (5), ces masselottes identiques entre elles, sont implantées à égale position angulaire l'une par rapport à l'autre et décalées chacune en avant du sens de rotation O d'un angle a par rapport à la position de chaque réservoir (6) leur correspondant sur l'élément tournant (5) et sont en contact sur des capteurs de force de telle sorte que leurs points d'appui sur ces capteurs évoluent sur un même cercle dont le centre est situé sur l'axe de rotation de l'élément tournant (5) lorsqu'il est en équilibre, et que ces capteurs mesurent les forces centrifuges générées par chacune des masselottes en cours de rotation qui sont égales entre elles lorsque l'élément tournant (5) est en équilibre, une alimentation électrique tournante centrée sur l'axe du dit corps de support à sa partie arrière, un circuit électronique comportant notamment un relais de commande pour chaque électrovanne (20) et un microprocesseur, et ce circuit électronique est tel que d'une part, il compare en permanence et durant toute la séquence d'équilibrage, les mesures transmises par ces capteurs en cours de rotation, et si ces mesures sont toutes égales entre elles, la séquence d'équilibrage prend fin car l'élément tournant (5) se trouve en équilibre, mais si ces mesures sont toutes ou partiellement différentes, il sélectionne la ou les mesures les plus élevées et égales entre elles comme mesure de référence à cet instant, et sollicite tous les relais de commande de remplissage des réservoirs (6) correspondants aux capteurs ayant des mesures inférieures à cette mesure de référence, transmise par le ou les capteurs dont seuls le remplissage du réservoir leur correspondant n'est pas sollicité, et d'autre part, de commander l'arrêt du remplissage d'un réservoir dès que la mesure transmise par le capteur correspondant à ce réservoir devient égale à la dite mesure de référence à cet instant donné, la valeur de la dite mesure de référence peut être différente de celle du départ et notamment inférieure et le ou les capteurs correspondants à cette mesure de référence, peuvent être différents de celui ou de ceux de départ si la direction du balourd a changé en cours de rotation, l'arrêt du remplissage du dernier réservoir a lieu lorsque toutes les mesures transmises par tous les capteurs de force sont égales entre elles, ce qui correspond à un état d'équilibre du
dit élément tournant.
7) Dispositif selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce
que les masselottes sont maintenues en légère pression sur leur capteur de force par l'intermédiaire d'un ressort et ces masselottes sont noyées dans un milieu visqueux de telle sorte que leur poids soit neutralisé et permettre la mise à zéro par le circuit électronique, des mesures transmises par les capteurs de force au début de la séquence d'équilibrage et avant le démarrage de l'élément
tournant a équilibrer.
8) Dispositif selon les revendications 1, 4, et 5, caractérisé en
ce qu'il comporte un système de commande des électrovannes sans contact mécanique tel que des cellules photoélectriques, des rayons infrarouges, des ultrasons ou des rayons dits laser par exemple, dont une partie mobile est solidaire du corps de support (9) et une partie
fixe est solidaire du support de machine (1).
9) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part, un corps de support (9) muni d'une électrovanne (20) pour chaque réservoir (6) de l'élément tournant (5), d'un pôle d'alimentation électrique tournante (27) pour chaque électrovanne, d'un pôle d'alimentation électrique tournante (28) commun à toutes les électrovannes, d'une couronne (26) de repérage des réservoirs (6) coopérant avec un capteur fixe (25) de position angulaire de ces réservoirs solidaire de la cage (2) et chaque repère de cette couronne est décalé en avant du sens de rotation d'un angle a par rapport au réservoir leur correspondant, et d'autre part un palier muni d'un capteur de force (24) de telle sorte qu'en cours de rotation ces deux capteurs transmettent leurs mesures à un calculateur (29) qui détermine par recoupage la direction et le sens du balourd (B) par rapport aux réservoirs (6) ainsi que la force générée par ce balourd et commande (dans le cas d'un dispositif à trois réservoirs) le remplissage des deux réservoirs opposés au balourd si le balourd est localisé exactement au niveau d'un réservoirs et commande l'arrêt du remplissage des deux réservoirs lorsque la valeur de la force générée par le balourd devient nulle, commande (dans le cas d'un dispositif à trois réservoirs) le remplissage des deux réservoirs les plus opposés au balourd lorsque le balourd est localisé entre deux réservoirs mais plus proche de l'un des réservoirs que l'autre (l'angle AI différent de l'angle A2) et commande en premier lieu l'arrêt du remplissage du réservoir le moins opposé au balourd lorsque le balourd devient centré entre les deux réservoirs (A1=A2) puis commande l'arrêt du remplissage du deuxième réservoir qui se trouve alors directement opposé au balourd lorsque la force générée par le balourd devient nulle, commande (dans le cas d'un dispositif à trois réservoirs) le remplissage du réservoir directement opposé au balourd lorsque le balourd est localisé exactement entre deux réservoirs (A1=A2) et commande l'arrêt du remplissage de ce réservoir lorsque la force générée par le balourd devient nulle ( ce qui correspond à la deuxième phase du cas précédent).
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| FR9900489A FR2789176B1 (fr) | 1998-07-28 | 1999-01-19 | Dipositif pour l'equilibrage d'un element tournant de machine en cours de rotation |
| AU44813/99A AU4481399A (en) | 1998-02-13 | 1999-02-11 | Device for balancing a machine rotary element during its rotation |
| PCT/FR1999/000308 WO1999041579A1 (fr) | 1998-02-13 | 1999-02-11 | Dispositif pour l'equilibrage d'un element tournant de machine en cours de rotation |
| DE69909267T DE69909267D1 (de) | 1998-02-13 | 1999-02-11 | Vorrichtung zur auswuchtung eines drehenden elementes einer maschine während der rotation |
| AT99932523T ATE244399T1 (de) | 1998-02-13 | 1999-02-11 | Vorrichtung zur auswuchtung eines drehenden elementes einer maschine während der rotation |
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| FR9809601A FR2789175A1 (fr) | 1998-02-13 | 1998-07-28 | Dispositif pour l'equilibrage d'un element tournant de machine en cours de rotation |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1216801B (de) * | 1958-11-28 | 1966-05-12 | Pellerin Corp Milnor | Auswuchtvorrichtung fuer Waschmaschinen mit Schleudergang |
| US3983035A (en) * | 1971-06-24 | 1976-09-28 | U.S. Philips Corporation | Balancing device for a rotatable drum which may be eccentrically loaded |
| GB2141232A (en) * | 1980-06-09 | 1984-12-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Dry cleaning machine |
-
1999
- 1999-01-19 FR FR9900489A patent/FR2789176B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2141232A (en) * | 1980-06-09 | 1984-12-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Dry cleaning machine |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2789176B1 (fr) | 2001-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |