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" Dispositif d'isolement pour vibrateurs méchaniques".
La présente invention est relative à un dispo- sitif d'isolement vibratoire d'une pièce reliée élasti- quement à une pièce en vibration forcée.
Il est connu d'interposer, soit des blocs de caoutchouc, soit des ressorts métalliques, entre une pièce soumise à des vibrations forcées et une autre pièce qu'on désire soustraire à ces vibrations.
Dans le cas d'emploi de blocs de caoutchouc, les vibrations se transmettent dans une proportion trop grande à la pièce à isoler pour que cette solution puisse être considérée comme satisfaisante. Avec des ressorts métalliques, l'amortissement peut être satisfaisant par- ce qu'il est d'autant meilleur que les ressorts sont ' plus souples, c'est-à-dire que leur déformation est plus grande pour une charge donnée. Mais, dans ce dernier cas, on a d'autres inconvénients dus à l'instabilité des or- ganes ou parties de machines montés sur de tels ressorts très déformables. Ces inconvénients sont, par exemple,
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la mise hors plomb ou hors niveau, le manque d'aligne- ment correct ou de distance correcte entre la partie de la machine portée par les ressorts et celle qui ne l'est pas.
L'invention a comme objet un dispositif qui empêche efficacement la transmission des vibrations et qui assure en même temps une position relativement stable de la partie de la machine supportée élastiquement.
A cet effet, suivant l'invention, entre la pièce à isoler des vibrations et la pièce en vibration forcée, est interposée au moins une cellule d'isolement" constituée d'une masse entre deux ressorts et dont la fréquence d'oscillation propre est inférieure à la fré- quence de la vibration forcée.
Si m désigne la masse exprimée dans le système C.G.S. en grammes et c la force nécessaire en dynes pour obtenir la déformation unitaire de 1 centimètre du ressort interposé entre la pièce en vibration forcée et la masse, la fréquence d'oscillation propre de la cellule est exprimée par la relation :
EMI2.1
De préférence, la fréquence propre de la cel- lule susdite est tout au plus égale à la moitié de la fréquence de la vibration forcée.
L'isolement vibratoire est d'autant meilleur que la différence entre la fréquence des oscillations à amortir et la fréquence propre des cellules est plus grande.
L'isolement vibratoire est aussi d'autant meil- leur que le nombre de cellules montées en série entre la pièce en vibration forcée et la pièce à isoler des vibra-
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tions est plus grand.
D'autres particularités et détails de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématique- ment, et à titre d'exemple seulement, quatre formes de réalisation d'un dispositif d'isolement suivant 19inven- tion.
La figure 1 représente un dispositif d'isole- ment suivant l'invention comprenant une seule"cellule d'isolement" entre une poutre vibrante et le moteur qui l'actionne.
La figure 2 représente schématiquement un dis- positif suivant l'invention comprenant plusieurs "cellules d'isolement" semblables à celle de la figure 1, montées en parallèle.
La figure 3 représente un dispositif d'isolement comprenant plusieurs cellules d'isolement montées en parallèle entre une table vibrante et son bâti.
La figure 4 représente un dispositif d'isole- ment suivant l'invention comprenant, en parallèle, entre une table vibrante et son bâti, des groupes de plusieurs "cellules d'isolement" montées en série dans chaque groupe.
Dans ces différentes figures, les mêmes nota- tions de référence désignent des éléments identiques.
A la figure 1, on a représenté un dispositif suivant l'invention interposé entre une poutre vibrante 2, telle que celles utilisées pour le tassement du béton de route par vibration superficielle, et un moteur 3 servant à actionner le mécanisme vibrateur de cette poutre.
Ce moteur est, en principe, supporté par la poutre, mais il convient de l'isoler des vibrations de cette dernière afin d'éviter autant que possible la dislo-
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cation de ses assemblages.
Le dispositif d'isolement vibratoire représenté comprend une "cellule d'isolement" constituée d'une masse 4 entre deux ressorts 5 et 6. Cette cellule d'isolement doit avoir une fréquence d'oscillation propre inférieure à la fréquence de la vibration imposée à la poutre 2. La fréquence de vibration propre à la "cellule d'isolement" est, de préférence, tout au plus égale à la moitié de la fréquence de vibration de la poutre 2. L'isolement vibra- toire est d'ailleurs d'autant meilleur que la fréquence propre de vibration de la cellule est plus petite par rapport à la fréquence de la vibration à amortir.
Si la fréquence de vibration de la poutre 2 est, par exemple, de 50 périodes par seconde, on obtient un amortissement très efficace des vibrations en employant une cellule , 5,6 dont la fréquence propre de vibration est de 10 périodes par seconde.
Par application de la relation indiquée ci- dessus entre les fréquences, la force nécessaire pour déterminer une déformation unitaire des ressorts et la masse interposée entre les ressorts exprimée en unité du même système, on peut facilement obtenir n'importe quelle fréquence propre désirée pour la "cellule d'isole- ment", tout en employant des ressorts qui donnent lieu à une rigidité relative satisfaisante entre la pièce en vibration forcée, telle que la poutre 2, et la pièce à isoler des vibrations, telle que le moteur 3. Pour obte- nir pour cette "cellule d'isolement" une fréquence de 10 périodes par seconde, on peut, par exemple, utiliser une masse 4 de 100 kilogrammes et un ressort 5 fléchis- sant de 1 centimètre pour une charge de 395 kilogrammes.
En pratique, au lieu d'une seule cellule entre
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la pièce en vibration forcée et celle à isoler des vibra- tions, on utilise, de préférenve, plusieurs cellules sem- blables montées en parallèle. C'est une réalisation de ce genre qui est représentée à la figure 2.
Dans ce cas, on a avantage à relier rigidement entre elles, par exemple par une tige 7, les masses 4 appartenant à différentes cellules en parallèleq. On évite ainsi des résonnances parasites transversales.
Avec un dispositif d'isolement tel que celui représenté aux figures 1 ou 2, on peut facilement comman- der le dispositif vibratoire de la poutre 2 à partir du moteur 3 par l'intermédiaire d'une courroie travaillant dans de bonnes conditions, c'est-à-dire sans patiner ni quitter les poulies correspondantes.
A la figure 3, on a représenté l'application du dispositif d'isolement suivant l'invention aune table vibrante 2 destinée à supporter des moules contenant des produits en béton à tasser. Cette table 2 porte un vibra- teur 8 reposant sur un bâti 9, lui-même posé sur le sol 10. Un dispositif d'isolement identique à celui de la figure 2 a été interposé entre la table vibrante 2 et le bâti 9.
A la figure 4; on a représenté l'application d'un autre dispositif suivant l'invention à une machine du même genre qu'à la figure 3. Cet autre dispositif comprend deux "cellules d'isolement" montées en série entre le bâti 9 à isoler des vibrations et la table 2 en vibration forcée. L'isolement ainsi obtenu est de loin supérieur à celui obtenu à l'aide d'une seule cellule entre le bâti 9 et la table 2.
Chaque ressort 6 interposé entre deux masses 4 peut être considéré comme l'équivalent de deux ressorts.
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Le premier de ces ressorts fait partie de la première cellule rencontrée en passant de la table vibrante 2 vers le bâti 9. Le deuxième de ces ressorts fait partie de la deuxième cellule rencontrée au cours du même déplacement, Dans chacune de ces cellules, la fréquence propre de vibration doit être inférieure à la fréquence de vibra- tion de la table vibrante 2. Il est à remarquer que les fréquences propres de vibration des deux cellules en série peuvent être différentes l'une de l'autre.
L'emploi de deux cellules en série pour chacune desquelles la fréquence propre de vibration n'est que la moitié de la fréquence de vibration de la table vibrante 2 est, par exemple, plus avantageux que celui d'une seule cellule dont la fréquence propre de vibration est le cinquième de la fréquence de vibration de la table vi- brante 2.
Il est évident que l'invention n'est pas exclu- sivement limitée aux quatre formes de réalisation repré- sentées et que bien des modifications peuvent être appor- tées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, sans sortir de la portée du présent brevet, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
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"Isolation device for mechanical vibrators".
The present invention relates to a device for vibratory isolation of a part elastically connected to a part in forced vibration.
It is known practice to interpose either rubber blocks or metal springs between a part subjected to forced vibrations and another part which one wishes to remove from these vibrations.
In the case of using rubber blocks, the vibrations are transmitted in too great a proportion to the part to be insulated for this solution to be regarded as satisfactory. With metallic springs, the damping can be satisfactory because it is the better the more flexible the springs are, that is to say the greater their deformation for a given load. However, in the latter case, there are other drawbacks due to the instability of the organs or parts of machines mounted on such highly deformable springs. These disadvantages are, for example,
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the setting out of lead or out of level, the lack of correct alignment or of the correct distance between the part of the machine carried by the springs and that which is not.
The object of the invention is a device which effectively prevents the transmission of vibrations and at the same time ensures a relatively stable position of the elastically supported part of the machine.
For this purpose, according to the invention, between the part to be isolated from vibrations and the part in forced vibration, is interposed at least one isolation cell "consisting of a mass between two springs and whose own oscillation frequency is lower than the frequency of the forced vibration.
If m denotes the mass expressed in the C.G.S. in grams and c the force necessary in dynes to obtain the unit deformation of 1 centimeter of the spring interposed between the part in forced vibration and the mass, the cell's own oscillation frequency is expressed by the relation:
EMI2.1
Preferably, the natural frequency of the above-mentioned cell is at most equal to half the frequency of the forced vibration.
The vibratory isolation is all the better as the difference between the frequency of the oscillations to be damped and the natural frequency of the cells is greater.
The vibration isolation is also all the better than the number of cells mounted in series between the part in forced vibration and the part to be isolated from the vibrations.
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tions is larger.
Other features and details of the invention will become apparent from the description of the drawings appended hereto, which represent schematically, and by way of example only, four embodiments of an isolation device. according to the invention.
FIG. 1 represents an isolation device according to the invention comprising a single "isolation cell" between a vibrating beam and the motor which drives it.
FIG. 2 schematically represents a device according to the invention comprising several "isolation cells" similar to that of FIG. 1, mounted in parallel.
FIG. 3 represents an isolation device comprising several isolation cells mounted in parallel between a vibrating table and its frame.
FIG. 4 represents an isolation device according to the invention comprising, in parallel, between a vibrating table and its frame, groups of several "isolation cells" mounted in series in each group.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
In Figure 1, there is shown a device according to the invention interposed between a vibrating beam 2, such as those used for the settlement of road concrete by surface vibration, and a motor 3 serving to actuate the vibrating mechanism of this beam.
This motor is, in principle, supported by the beam, but it should be isolated from the vibrations of the latter in order to avoid dislocation as much as possible.
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cation of its assemblies.
The vibration isolation device shown comprises an "isolation cell" made up of a mass 4 between two springs 5 and 6. This isolation cell must have a specific oscillation frequency lower than the frequency of the vibration imposed on it. beam 2. The vibration frequency specific to the "isolation cell" is preferably at most equal to half the vibration frequency of beam 2. The vibration isolation is moreover d 'as much better as the natural frequency of vibration of the cell is smaller compared to the frequency of the vibration to be damped.
If the frequency of vibration of the beam 2 is, for example, 50 periods per second, a very efficient damping of the vibrations is obtained by using a cell, 5,6 whose natural frequency of vibration is 10 periods per second.
By applying the relationship indicated above between the frequencies, the force necessary to determine a unit deformation of the springs and the mass interposed between the springs expressed in units of the same system, one can easily obtain any natural frequency desired for the "isolation cell", while employing springs which give rise to a satisfactory relative rigidity between the part in forced vibration, such as the beam 2, and the part to be insulated from vibrations, such as the motor 3. For To obtain for this "isolation cell" a frequency of 10 periods per second, one can, for example, use a mass 4 of 100 kilograms and a bending spring 5 of 1 centimeter for a load of 395 kilograms.
In practice, instead of a single cell between
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the part in forced vibration and the part to be isolated from the vibrations, one uses, preferably, several similar cells mounted in parallel. It is an embodiment of this type which is represented in FIG. 2.
In this case, it is advantageous to connect rigidly together, for example by a rod 7, the masses 4 belonging to different cells in parallel. This avoids spurious transverse resonances.
With an isolation device such as that shown in Figures 1 or 2, the vibratory device of the beam 2 can easily be controlled from the engine 3 by means of a belt working under good conditions, that is, that is to say without skating or leaving the corresponding pulleys.
In Figure 3, there is shown the application of the isolation device according to the invention to a vibrating table 2 intended to support molds containing concrete products to be tamped. This table 2 carries a vibrator 8 resting on a frame 9, itself placed on the ground 10. An isolation device identical to that of FIG. 2 has been interposed between the vibrating table 2 and the frame 9.
In Figure 4; there is shown the application of another device according to the invention to a machine of the same type as in FIG. 3. This other device comprises two "isolation cells" mounted in series between the frame 9 to isolate vibrations and table 2 in forced vibration. The isolation thus obtained is far greater than that obtained using a single cell between the frame 9 and the table 2.
Each spring 6 interposed between two masses 4 can be considered as the equivalent of two springs.
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The first of these springs is part of the first cell encountered while passing from the vibrating table 2 to the frame 9. The second of these springs is part of the second cell encountered during the same movement. In each of these cells, the frequency own vibration must be lower than the frequency of vibration of the vibrating table 2. It should be noted that the natural frequencies of vibration of the two cells in series can be different from each other.
The use of two cells in series for each of which the natural frequency of vibration is only half of the frequency of vibration of the vibrating table 2 is, for example, more advantageous than that of a single cell whose natural frequency of vibration is one-fifth of the vibration frequency of the vibrating table 2.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the four embodiments represented and that many modifications can be made in the form, the arrangement and the constitution of some of the elements involved in its realization. , without departing from the scope of this patent, provided that these modifications do not contradict the object of each of the following claims.
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