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WO 2016/128681 1 PCT/FR2016/050308
DISPOSITIF D'EQUILIBRAGE POUR UNE MACHINE A TAMBOUR ROTATIF ET MACHINE
COMPRENANT UN TAMBOUR ROTATIF EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne de manière générale le domaine des
dispositifs d'équilibrage pour éléments rotatifs.
Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'équilibrage pour une
machine à tambour rotatif, comprenant au moins un anneau d'équilibrage à
monter coaxialement sur le tambour rotatif, qui présente un espace intérieur
divisé
en une pluralité de canaux distincts, lesdits canaux s'étendant autour de
l'axe
dudit anneau d'équilibrage sur toute sa circonférence.
L'invention s'applique particulièrement avantageusement à l'équilibrage
d'un tambour rotatif d'une machine à laver le linge disposant notamment d'une
fonction d'essorage du linge.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Le mouvement de rotation d'un élément rotatif d'une machine, comme
par exemple un tambour d'une machine à laver le linge, d'une centrifugeuse, ou
encore d'une turbine, est susceptible de générer des vibrations fortes et
préjudiciables si cet élément ne présente pas une répartition de masse
équilibrée
par rapport à son axe de rotation.
De telles vibrations sont particulièrement prononcées pour des machines
dont le tambour en rotation à grande vitesse contient une masse libre. C'est
le cas
notamment des machines à laver le linge en phase d'essorage.
De manière générale, en début d'une phase d'essorage, le linge contenu
dans le tambour d'une machine à laver le linge est situé contre la face
interne de
la paroi latérale cylindrique du tambour, sur laquelle il est réparti de
manière
inhomogène. Ce linge représente alors une masse dont le centre de gravité est
excentré par rapport à l'axe de rotation du tambour.
Du fait de son positionnement excentré, la masse de linge contenue
dans le tambour rotatif exerce des contraintes sur ce dernier qui font que la
rotation du tambour s'accompagne d'un déplacement, sensiblement circulaire, de
son axe. On observe alors un tambour qui tourne de manière déséquilibrée.
Ce déséquilibre, combiné à des vitesses de rotation élevées (en phase
d'essorage), génère des vibrations et des nuisances sonores importantes.
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WO 2016/128681 2 PCT/FR2016/050308
Afin d'atténuer ce phénomène nuisible de vibrations, il est connu
d'équiper le tambour d'une machine à laver d'un dispositif d'équilibrage
visant à
éviter le déséquilibre axial dudit tambour tournant à grande vitesse.
On connaît notamment du document EP 1 634 986 un tel dispositif
d'équilibrage comprenant un anneau d'équilibrage dont les canaux distincts les
uns des autres sont partiellement remplis d'un liquide d'équilibrage.
Sous l'effet du déplacement sensiblement circulaire de l'axe du tambour,
le liquide d'équilibrage de ce dispositif se positionne dans les canaux de
l'anneau
d'équilibrage de manière diamétralement opposée à la masse de linge que
contient le tambour.
L'ensemble comprenant le tambour, le linge qu'il contient, l'anneau
d'équilibrage et le liquide d'équilibrage que renferme ce dernier, se trouve
ainsi
équilibré par rapport à l'axe de rotation du tambour, ce qui réduit
substantiellement
les vibrations engendrées par sa rotation.
Un tel effet d'équilibrage peut ainsi être obtenu, pour une machine à
laver le linge domestique, jusqu'à des vitesses de rotation pouvant par
exemple
atteindre 200 tours/min.
Pour des vitesses de rotation plus élevées, la force centrifuge qui
s'exerce sur le liquide d'équilibrage devient prépondérante par rapport à la
force
d'inertie associée au déplacement sensiblement circulaire de l'axe du tambour.
Ce
déplacement ne suffit alors plus pour que le liquide d'équilibrage se
positionne de
manière diamétralement opposée à la masse de linge. Sous l'effet notamment de
la force centrifuge qu'il subit, le liquide d'équilibrage contenu dans chaque
canal
se répartit sensiblement sur toute la longueur du canal. Le déséquilibre dû à
la
masse de linge à essorer n'étant plus compensé par le liquide d'équilibrage,
le
mouvement de rotation du tambour est de nouveau déséquilibré et s'accompagne
de fortes vibrations.
Un tel dispositif d'équilibrage est ainsi très peu efficace pour réduire les
vibrations générées par la rotation d'un tambour de machine à laver le linge
en
phase d'essorage, qui peut atteindre une vitesse de rotation typiquement
comprise
entre 400 et 1800 tours par minute.
De manière générale, un dispositif d'équilibrage tel que celui décrit dans
le document EP 1 634 986 est peu efficace pour équilibrer un élément rotatif
contenant une masse libre, soumis à des vitesses de rotation élevées, comme
par
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exemple un tambour de centrifugeuse ou de machine à laver le linge.
On connait également du document WO 2010/029112 un dispositif
d'équilibrage pour tambour rotatif, comprenant un anneau d'équilibrage dont
les
canaux sont partiellement remplis d'une substance d'équilibrage aux propriétés
thixotropes. Cette substance est essentiellement solide au repos. Elle se
liquéfie
sous l'effet des vibrations de la machine, et se répartit alors dans le canal
qui la
contient. Le document WO 2013/087722 décrit un tel dispositif d'équilibrage,
dans
lequel la section des canaux est en outre susceptible de se déformer.
OBJET DE L'INVENTION
Par rapport à l'état de la technique précité, la présente invention propose
un nouveau dispositif d'équilibrage tel que défini en introduction, dans
lequel au
moins une partie des canaux présentent chacun dans au moins une direction une
dimension interne non nulle inférieure ou égale à 3 millimètres.
Par tambour, on désigne aussi bien un cylindre creux rotatif tel qu'un
tambour de machine à laver le linge, qu'un cylindre plein rotatif comme un
arbre
moteur de turbine.
Par dimension interne d'un canal, on désigne une distance qu'il présente
intérieurement, représentative de son étendue dans ladite direction, et donc
non
nulle.
Une telle dimension interne désigne plus précisément une distance
représentative de l'étendue d'une section droite de ce canal.
Une section droite de ce canal, désignée simplement dans la suite
comme la section de ce canal, peut présenter une forme quelconque.
Une dimension interne de ce canal peut alors correspondre par exemple
au diamètre d'un cercle inscrit intérieurement dans cette section, ou à une
largeur
interne moyenne de cette section selon une direction donnée. On rappelle que
le
cercle inscrit intérieurement dans une telle section correspond au cercle de
plus
grand rayon possible contenu à l'intérieur de cette section.
Une dimension interne de ce canal peut ainsi désigner :
- le diamètre interne de la section du canal lorsqu'elle est circulaire,
- le petit diamètre interne de cette section lorsqu'elle est elliptique,
- la largeur interne de cette section lorsqu'elle est rectangulaire, en
particulier carrée,
- une hauteur du contour interne de cette section lorsque ce contour
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forme un trapèze ou un parallélogramme,
- une hauteur ou un côté du contour interne de cette section lorsque ce
contour forme un triangle, ou encore le diamètre du cercle inscrit dans ce
triangle.
Chacun des canaux de l'anneau d'équilibrage du dispositif d'équilibrage
selon l'invention est préférentiellement rempli d'un liquide d'équilibrage
occupant
un volume compris entre un quart et trois quarts du volume intérieur dudit
canal.
Lorsque cet anneau d'équilibrage tourne autour de son axe, la force
centrifuge qui s'exerce sur le liquide d'équilibrage tend à l'étaler sur toute
la
longueur circonférentielle du canal correspondant, à distance maximale de
l'axe
de l'anneau d'équilibrage.
La tension superficielle, qui s'exerce au niveau de la surface libre du
liquide d'équilibrage, tend au contraire, pour réduire l'aire de cette surface
libre, à
maintenir le liquide d'équilibrage sous forme d'une colonne de liquide
occupant un
tronçon seulement dudit canal sur toute sa section. La surface libre de cette
colonne de liquide forme deux ménisques s'appuyant chacun sur la face interne
de la paroi de chaque canal correspondant, notamment sur la partie de la face
interne de cette paroi la plus proche de l'axe de l'anneau d'équilibrage.
Lorsque la vitesse de rotation du dispositif d'équilibrage selon l'invention
s'élève et atteint par exemple 800 tours par minute, chaque canal de l'anneau
d'équilibrage est avantageusement suffisamment étroit pour que l'effet de
tension
superficielle décrit ci-dessus domine l'effet de la force centrifuge subie par
le
liquide d'équilibrage, et empêche ainsi l'étalement du liquide d'équilibrage
sur
toute la longueur du canal correspondant.
Le liquide d'équilibrage du dispositif d'équilibrage conforme à l'invention
reste alors localisé sur une partie seulement de la longueur desdits canaux de
l'anneau d'équilibrage, grâce à quoi il peut avantageusement assurer une
fonction
d'équilibrage d'un tambour rotatif sur lequel est monté coaxialement ledit
anneau
d'équilibrage, y compris pour des vitesses de rotation élevées, typiques par
exemple d'une phase d'essorage d'une machine à laver le linge.
Selon une caractéristique avantageuse du dispositif d'équilibrage
conforme à l'invention, ladite dimension interne de chacun desdits canaux est
comprise entre 0,5 et 2 millimètres.
De tels canaux sont alors suffisamment étroits pour que le liquide
d'équilibrage qu'ils contiennent (une solution aqueuse) reste localisé sur une
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partie seulement de la longueur desdits canaux par effet de tension
superficielle,
comme expliqué ci-dessus, jusqu'à des vitesses de rotation d'environ 1500
tours
par minute d'un tambour rotatif d'environ 0,5 m de diamètre sur lequel est
monté
l'anneau d'équilibrage.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses d'un dispositif
d'équilibrage conforme à l'invention sont les suivantes :
chaque canal de ladite partie desdits canaux présente :
- une section comprise entre 2 et 4 millimètres carrés,
- une section inférieure à 2 millimètres carrés, et
- une paroi qui délimite un volume intérieur fermé.
L'invention prévoit, dans un mode préféré de réalisation, que lesdits
canaux forment ensembles une bande d'un seul tenant en matière plastique
flexible, enroulée pour former un anneau flexible, deux extrémités de ladite
bande
étant jointes de manière étanche par un élément de jonction qui assure la
continuité du volume intérieur de chaque canal.
Le fait que l'ensemble des canaux forme une bande flexible d'un seul
tenant facilite la manipulation et l'assemblage d'un tel anneau d'équilibrage.
Une telle bande flexible peut avantageusement être réalisée par
extrusion d'une matière plastique à travers un profil.
Cette disposition est donc particulièrement intéressante en termes de
coûts de production et d'assemblage.
L'invention propose également une machine comprenant un tambour
rotatif équipé d'un dispositif d'équilibrage conforme à l'invention.
Préférentiellement, on peut prévoir selon l'invention que le tambour rotatif
de cette machine est équipé d'un autre dispositif d'équilibrage selon
l'invention, les
deux dispositifs d'équilibrage étant respectivement montés à proximité des
deux
extrémités opposées de la paroi cylindrique dudit tambour rotatif.
Disposer ainsi d'au moins deux anneaux d'équilibrage, situés à des
positions différentes le long de l'axe du tambour rotatif, permet de corriger
non
seulement le balourd statique, mais aussi le balourd de couple de ce tambour.
Lorsque la machine selon l'invention est une machine à laver le linge, la
répartition du liquide d'équilibrage au sein de l'anneau d'équilibrage de
chaque
dispositif d'équilibrage permet d'ajuster la position globale du centre de
gravité de
l'ensemble du liquide d'équilibrage, de manière à ce qu'elle coïncide, le long
de
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l'axe du tambour, avec la position du linge contenu dans celui-ci. Le tambour
rotatif se trouve ainsi équilibré au mieux, en fonction de la répartition du
linge
contre la face interne de sa paroi latérale cylindrique.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à
titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste
l'invention et
comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une vue schématique selon la coupe B-B d'une machine
à laver le linge selon l'invention, représentée sur la figure 2,
- la figure 2 est une vue schématique selon la coupe A-A de la machine à
laver le linge de la figure 1,
- la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un anneau
d'équilibrage d'un premier dispositif d'équilibrage de la machine à laver le
linge de
la figure 1,
- la figure 4 est une vue en coupe selon le plan C-C de l'anneau
d'équilibrage de la figure 3,
- la figure 5 est une vue de détail de la zone V de la figure 4,
- la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un anneau
d'équilibrage d'un second dispositif d'équilibrage de la machine à laver le
linge de
la figure 1,
- la figure 7 est une vue en coupe selon le plan D-D de l'anneau
d'équilibrage de la figure 6,
- la figure 8 est une vue de détail de la zone VIII de la figure 7,
- la figure 9 représente schématiquement un élément de jonction de
l'anneau d'équilibrage de la figure 3,
- la figure 10 représente schématiquement un élément de jonction de
l'anneau d'équilibrage de la figure 6, et
- la figure 11 représente schématiquement, à un instant donné, le
tambour rotatif de la machine à laver le linge de la figure 1 et l'anneau
d'équilibrage de la figure 3 rempli partiellement d'un liquide d'équilibrage,
lorsque
le tambour rotatif tourne à grande vitesse.
Le terme machine à laver le linge désigne ici toute machine assurant
un traitement de linge, comprenant un tambour à linge rotatif contenu dans une
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cuve. Ce terme désigne ainsi notamment des machines à laver et/ou à essorer le
linge, et des machines à laver, à essorer et à sécher le linge.
Une machine 10 à laver le linge selon l'invention, représentée
schématiquement en coupe, et à l'arrêt, sur la figure 1, comprend notamment
une
carrosserie 11 et une cuve 12, de forme générale sensiblement cylindrique,
suspendue à la carrosserie 11 par des ressorts 13 et 14.
La cuve 12 contient un tambour rotatif 17, d'axe horizontal, destiné à
recevoir le linge à traiter. Le tambour rotatif 17 est monté à rotation dans
la cuve
12 et peut ainsi tourner autour de son axe Al par rapport à la cuve 12.
La cuve 12 est destinée à recevoir un liquide permettant de laver du linge
contenu dans le tambour rotatif 17, de le rincer, ou encore un liquide extrait
de
linge contenu dans le tambour rotatif 17 lors d'une phase d'essorage.
La rotation du tambour rotatif 17 engendre, en particulier lorsqu'il contient
du linge à traiter, un mouvement oscillatoire du bloc laveur, c'est-à-dire de
l'ensemble comprenant la cuve 12 et le tambour rotatif 17.
La cuve 12 est pourvue, dans sa partie inférieure, de deux dispositifs
d'amortissement 15 et 16, par exemple des amortisseurs hydrauliques, reliant
la
cuve 12 à la carrosserie 11 de la machine à laver le linge 10, qui contribuent
à
amortir le mouvement oscillatoire du bloc laveur mentionné ci-dessus.
Comme le montre mieux la figure 2, le tambour rotatif 17 comprend
notamment une paroi cylindrique 18, qui constitue sa paroi latérale, limitée
par une
première extrémité 22, formant ici une arête circulaire, et par une seconde
extrémité 23, opposée à la première extrémité 22, et formant également ici une
arête circulaire. Le tambour rotatif 17 est fermé au fond par une paroi
arrière 24
s'étendant depuis la seconde extrémité 23 de la paroi cylindrique 18 jusqu'à
l'axe
Al du tambour, et présentant sensiblement la forme d'un disque.
De manière classique, le tambour rotatif 17 est mis en rotation par
rapport à la cuve 12 au moyen d'un moteur électrique 25, solidaire de la cuve
12
et situé du côté de la paroi arrière 24 du tambour rotatif 17.
La cuve 12 comprend, du côté opposé au moteur 25, une paroi 26 qui
s'étend à partir d'une extrémité de la paroi latérale sensiblement cylindrique
de la
cuve 12 en direction de l'axe de la cuve. La paroi 26 est reliée par un joint
27 à un
hublot circulaire 28 positionné sensiblement sur l'axe de la cuve. En position
fermée, le hublot circulaire 28 ferme la cuve 12 de manière étanche. En
position
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ouverte, il permet d'introduire ou de retirer du linge dans le tambour rotatif
17.
Le tambour rotatif 17 est installé à l'intérieur de la cuve 12 en déposant la
paroi 26, qui est amovible. Une fois cette installation réalisée, la paroi 26
est fixée
à la paroi latérale sensiblement cylindrique de la cuve 12 par des éléments de
fixation 29. Un joint annulaire 30, participant à l'étanchéité de la cuve 12,
est
interposé entre la paroi 26 et la paroi latérale sensiblement cylindrique de
la cuve
12.
L'agencement du tambour rotatif 17 et de la cuve 12 suspendue dans la
carrosserie 11 de la machine 10 à laver le linge ne faisant pas partie à
proprement
dit de l'invention, il ne sera pas décrit plus en détail ici.
Selon une caractéristique remarquable de la machine 10, le tambour
rotatif 17 est équipé d'au moins un dispositif d'équilibrage comprenant un
anneau
d'équilibrage 20 ; 21 détaillé ci-après.
Ici, préférentiellement, le tambour rotatif 17 est équipé de deux dispositifs
d'équilibrage comprenant chacun un anneau d'équilibrage 20 et 21.
L'anneau d'équilibrage 20 du premier dispositif d'équilibrage est monté
coaxialement sur le tambour rotatif 17, à proximité de la première extrémité
22 de
la paroi cylindrique 18. Ici, l'anneau d'équilibrage 20 du premier dispositif
d'équilibrage est engagé extérieurement sur le tambour rotatif 17. Il s'appuie
sur
une zone de la face externe de la paroi cylindrique 18 du tambour rotatif qui
s'étend à partir de la première extrémité 22 de cette paroi. L'anneau
d'équilibrage
20 du premier dispositif d'équilibrage est fixé au tambour rotatif 17, par
exemple
du fait qu'il est engagé en force sur ce dernier.
L'anneau d'équilibrage 21 du second dispositif d'équilibrage est monté,
également coaxialement, sur le tambour rotatif 17, à proximité de la seconde
extrémité 23 de la paroi cylindrique 18. Ici, l'anneau d'équilibrage du second
dispositif d'équilibrage est monté sur le fond 24 du tambour rotatif 17,
extérieurement au tambour. Il occupe, à l'arrière du tambour, une corolle
circulaire
qui jouxte la seconde extrémité 23 de la paroi cylindrique 18. L'anneau
d'équilibrage 21 du second dispositif d'équilibrage est fixé au tambour
rotatif 17,
par exemple par des moyens de fixation tels que des vis.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, dans lequel un seul
dispositif d'équilibrage équipe le tambour rotatif, l'anneau d'équilibrage de
ce
dispositif d'équilibrage est positionné préférentiellement sensiblement à
égale
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distance entre la première extrémité et la seconde extrémité de la paroi
cylindrique
dudit tambour rotatif.
Comme le montrent en détail les figures 5 et 8, chaque anneau
d'équilibrage 20 ; 21 de chacun des deux dispositifs d'équilibrage présente un
espace intérieur 51; 81 divisé en une pluralité de canaux distincts 52; 82,
lesdits
canaux 52 ; 82 s'étendant autour de l'axe A2 ; A3 (voir les figures 3, 4, 6 et
7)
dudit anneau d'équilibrage 20 ; 21 sur toute sa circonférence, une partie au
moins
des canaux 52 ; 82 présentant chacun dans au moins une direction une dimension
interne b non nulle inférieure ou égale à 3 millimètres.
Chaque canal 52 ; 82 de chaque anneau d'équilibrage 20 ; 21 délimite un
volume intérieur, ici un volume fermé, présentant une forme d'anneau,
symétrique
de révolution autour de l'axe A2 ; A3 de chaque anneau d'équilibrage 20; 21.
Ici,
la section droite de ce canal, qui correspond à une section de ce canal 52 ;
82 par
un plan contenant l'axe A2 ; A3 de l'anneau d'équilibrage 20; 21, est carrée.
La
section droite de ce canal 52 ; 82 est désignée simplement dans la suite comme
la
section du canal.
Le volume intérieur de chaque canal peut recevoir un liquide
d'équilibrage, par exemple de l'eau, ou de l'eau additionnée d'un adjuvant tel
que
du sel ou un tensioactif. Ce liquide d'équilibrage occupe entre un quart et
trois
quarts, ici environ la moitié, du volume intérieur de chaque canal. Ce liquide
d'équilibrage peut circuler dans chaque canal tout autour de l'axe A2 ; A3. La
manière dont il se répartit dans chaque canal lors du fonctionnement de la
machine à laver le linge 10 sera expliquée ultérieurement en référence à la
figure
11.
Chaque canal présente ici une largeur interne b égale à 1 millimètre
environ (voir figures 5 et 8). La valeur de la largeur interne b peut être
adaptée en
fonction des vitesses de rotation prévues pour le tambour rotatif 17 et en
fonction
du diamètre moyen de l'anneau d'équilibrage 20; 21 correspondant. Pour un
anneau d'équilibrage 20; 21 dont le diamètre moyen est d'environ 0,5 mètre,
les
valeurs suivantes sont choisies préférentiellement :
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
17 est inférieure à 600 tours par minute, b=2 millimètres,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
17 est inférieure à 900 tours par minute, b=1,8 millimètre,
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- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
17 est inférieure à 1200 tours par minute, b=1,5 millimètre,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
17 est inférieure à 1500 tours par minute, b=1 millimètre, et
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
17 est inférieure à 1800 tours par minute, b=0,7 millimètre.
En variante, pour un anneau d'équilibrage dont le diamètre moyen est
d'environ 0,5 mètre, la valeur de la largeur interne b peut par exemple être
choisie
comme suit :
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour
rotatif est inférieure à 600 tours par minute, b=3 millimètres,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 900 tours par minute, b=2,5 millimètres,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1200 tours par minute, b=2 millimètres,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1500 tours par minute, b=1,8 millimètre, et
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1800 tours par minute, b=1,5 millimètre.
De manière générale, la largeur interne b des canaux 52; 82 est choisie
d'autant plus petite que la vitesse de rotation du tambour rotatif 17 est
élevée.
Par ailleurs, la largeur interne b des canaux 52 ; 82 est choisie d'autant
plus petite que le rayon moyen de l'anneau d'équilibrage 20 ; 21 correspondant
est grand. Par exemple, lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le
tambour rotatif 17 est inférieure à 1200 tours par minute, les valeurs
suivantes
sont choisies préférentiellement :
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 0,25 mètre, b=1,6 millimètre,
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 0,5 mètre, b=1,5 millimètre, et
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 1 mètre, b=0,8 millimètre.
En variante, lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le
tambour rotatif est inférieure à 1200 tours par minute, la valeur de la
largeur
interne b peut par exemple être choisie comme suit :
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 0,25 mètre, b=2,5 millimètres,
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 0,5 mètre, b=2 millimètres, et
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- lorsque le diamètre moyen est d'environ 1 mètre, b=1,5 millimètre.
Dans le mode de réalisation décrit ici, les canaux 52 ; 82 de chaque
anneau d'équilibrage 20 ; 21 présentent une section carrée, comme indiqué plus
haut. Dans d'autres modes de réalisation, non représentés, ils peuvent
présenter
une section de forme circulaire, rectangulaire, hexagonale, ou de toute autre
forme.
La section d'un tel canal est alors dimensionnée préférentiellement de
telle sorte que le cercle inscrit intérieurement dans cette section présente
un
diamètre égal à ladite largeur interne b définie ci-dessus. La section d'un
tel canal
peut aussi être dimensionnée de manière à présenter une largeur interne
moyenne égale à ladite largeur interne b.
En particulier, la section d'un tel canal est dimensionnée
préférentiellement de telle sorte que l'une de ses dimensions internes est
égale à
ladite largeur interne b définie ci-dessus, cette dimension interne
correspondant
notamment :
- dans le cas d'une section circulaire, au diamètre interne de cette
section,
- dans le cas d'une section rectangulaire, à la largeur interne de cette
section,
- dans le cas d'une section elliptique, au petit diamètre interne de cette
section,
- dans le cas d'une section en forme de trapèze, à la hauteur de ce
trapèze, et
- dans le cas d'une section en forme de parallélogramme, à la plus petite
des deux hauteurs de ce parallélogramme.
Lorsqu'un canal de l'anneau d'équilibrage présente une section plus
longue que large, par exemple une section rectangulaire ou elliptique, la
direction
selon laquelle la section de ce canal présente ladite largeur interne b
correspond
préférentiellement à une direction radiale par rapport à l'anneau
d'équilibrage.
Ainsi, lorsque la section de ce canal est par exemple rectangulaire, cette
section
est préférentiellement étroite dans une direction radiale par rapport à
l'anneau
d'équilibrage, tandis qu'elle peut éventuellement être plus allongée dans la
direction de l'axe de cet anneau.
De tels canaux peuvent également être dimensionnés de manière à
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présenter une section s inférieure à 2 millimètres carrés.
La valeur de cette section s peut être adaptée comme suit, en fonction
des vitesses de rotation prévues pour le tambour rotatif et en fonction du
diamètre
moyen de l'anneau d'équilibrage correspondant.
Pour un anneau d'équilibrage dont le diamètre moyen est d'environ 0,5
mètre, les valeurs suivantes sont choisies préférentiellement :
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 600 tours par minute, s=4 millimètres carrés,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 900 tours par minute, s=3,3 millimètres carrés,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1200 tours par minute, s=2,25 millimètres carrés,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1500 tours par minute, s=1 millimètre carré, et
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1800 tours par minute, s=0,5 millimètre carré.
En variante, pour un anneau d'équilibrage dont le diamètre moyen est
d'environ 0,5 mètre, la valeur de la section s peut par exemple être choisie
comme
suit :
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 600 tours par minute, s=9 millimètres carrés,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 900 tours par minute, s=6 millimètres carrés,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1200 tours par minute, s=4 millimètres carrés,
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1500 tours par minute, s=3 millimètres carrés, et
- lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif
est inférieure à 1800 tours par minute, s=2 millimètres carrés.
De manière générale, la section s des canaux est choisie d'autant plus
petite que la vitesse de rotation du tambour rotatif est élevée.
Par ailleurs, la section s des canaux est choisie d'autant plus petite que
le rayon moyen de l'anneau d'équilibrage correspondant est grand. Par exemple,
lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le tambour rotatif est
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inférieure à 1200 tours par minute, les valeurs suivantes sont choisies
préférentiellement :
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 0,25 mètre, s=2,5 millimètres
carrés,
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 0,5 mètre, s=2,25 millimètres
carrés, et
- et lorsque le diamètre moyen est d'environ 1 mètre, s=0,7 millimètre
carré.
En variante, lorsque la vitesse de rotation maximale prévue pour le
tambour rotatif est inférieure à 1200 tours par minute, la valeur de la
section s peut
par exemple être choisie comme suit :
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 0,25 mètre, s=6 millimètres
carrés,
- lorsque le diamètre moyen est d'environ 0,5 mètre, s=4 millimètres
carrés, et
- et lorsque le diamètre moyen est d'environ 1 mètre, s=2 millimètres
carrés.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif d'équilibrage conforme à
l'invention, adapté à des vitesses de rotation plus faibles que 1200 tours par
minute, l'anneau d'équilibrage de ce dispositif peut comprendre des canaux
présentant chacun une section comprise entre 2 et 4 millimètres carrés.
Selon encore un autre mode de réalisation non représenté du dispositif
d'équilibrage conforme à l'invention, l'anneau d'équilibrage de ce dispositif
peut
comprendre des canaux présentant des sections de valeurs différentes. Par
exemple, une partie des canaux dudit anneau d'équilibrage peuvent présenter
chacun une section égale à 3 millimètres carrés, et une autre partie des
canaux de
ce même anneau d'équilibrage peuvent présenter chacun une section égale ou
inférieure à 2 millimètres carrés.
Selon un mode de réalisation préféré, l'ensemble des canaux 52; 82 de
chaque anneau d'équilibrage 20; 21 est réalisé sous la forme d'une bande
flexible
enroulée bout à bout pour former un anneau flexible 53; 83 pourvu desdits
canaux 52 ; 82 (voir figures 5 et 8). Pour chacune desdites bandes flexibles,
deux
de ses extrémités sont jointes de manière étanche par un élément de jonction
90;
100 (voir figure 9 et 10), après avoir introduit le liquide d'équilibrage qui,
comme
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expliqué précédemment, remplit partiellement le volume intérieur de chacun
desdits canaux 52 ; 82.
Chaque élément de jonction 90; 100 comprend une pluralité de conduits
91; 101 disposés de manière adjacente les uns des autres. Ces conduits 91; 101
sont par exemple solidarisés les uns aux autres par une paroi 92; 102. Ils
sont
agencés au sein de chaque élément de jonction 90; 100 de façon comparable à la
manière dont les canaux 52 ; 82 sont agencés au sein de la bande flexible
correspondante. Pour chaque élément de jonction 90; 100, un conduit 91; 101
vient ainsi prendre place en vis-à-vis de chacun des canaux 52 ; 82 de la
bande
flexible correspondante, lors de la mise en place de l'élément de jonction 90;
100.
Chacun de ces conduits 91; 101 présente :
- une longueur petite par rapport à la longueur d'un des canaux 52; 82
de l'anneau d'équilibrage 20; 21 correspondant (par exemple égale à environ
1/100ème de la longueur d'un tel canal), et
- une section externe complémentaire de la section (interne) desdits
canaux 52 ; 82 (donc ici une section carrée présentant extérieurement un côté
de
largeur b).
Une première extrémité 93; 103 de chacun desdits conduits 91; 101 de
chaque élément de jonction 90; 100 est engagée, ici engagée en force, à
travers
une première extrémité du canal 52; 82 correspondant de ladite bande flexible
correspondante. La seconde extrémité 94; 104 de ce conduit est également
engagée, ici engagée en force, dans la seconde extrémité de ce même canal 52;
82, assurant ainsi son étanchéité et la continuité de son volume intérieur. On
peut
prévoir en outre que les première et seconde extrémités de ce canal 52 ; 82
sont
chacune collées ou soudées à l'extrémité correspondante 93, 94; 103, 104 dudit
conduit 91; 101 pour améliorer l'étanchéité et la durabilité de la jonction
ainsi
réalisée.
Chaque élément de jonction 90; 100 est réalisé préférentiellement par
moulage d'une matière plastique partiellement rigide, par exemple de
l'acrylonitrile
butadiène styrène.
La bande flexible, dont les deux extrémités sont jointes par cet élément
de jonction 90 ;100, est réalisée ici d'un seul tenant, par extrusion d'une
matière
plastique à travers un profil.
En variante, pour être plus facilement enroulée bout à bout, ladite bande
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flexible peut être réalisée sous forme de plusieurs rubans distincts en
matière
plastique pourvus chacun d'une partie des canaux, ces rubans étant superposés
les uns aux autres pour former cette bande flexible. Un tel ruban peut par
exemple
être obtenu par découpe d'une plaque de polypropylène alvéolé présentant des
canaux de dimension appropriée.
Dans le cadre de cette variante, l'élément de jonction précité comprend
préférentiellement plusieurs pièces de jonction distinctes, chacune de ces
pièces
de jonction étant formée d'une partie des conduits de l'élément de jonction,
solidarisés entre eux.
Chaque ruban est alors enroulé bout à bout et ses deux extrémités sont
jointes de manière étanche par l'une de ces pièces de jonction. Ces rubans,
qui
peuvent ainsi être manipulés indépendamment les uns des autres, sont ensuite
superposés les uns aux autres de manière concentrique pour former l'anneau
flexible du dispositif d'équilibrage.
Chaque anneau d'équilibrage 20; 21 de chaque dispositif d'équilibrage
comprend ici un anneau flexible 53 ; 83 pourvu desdits canaux 52 ; 82 et un
carter
54 ; 84 fermé par un couvercle 55 ; 85 (voir figures 5 et 8).
Chaque carter 54 ; 84 est un profilé annulaire dont l'axe correspond à
l'axe A2 ; A3 de l'anneau d'équilibrage 20; 21 correspondant, et qui présente
une
section sensiblement en forme de U, la base de ce U étant orientée radialement
par rapport à l'axe A2 ; A3 dudit anneau d'équilibrage 20 ; 21.
Chaque couvercle 55 ; 85 est un profilé annulaire sensiblement plat, de
même axe, de même rayon moyen et de même largeur radiale que le carter 54;
84 correspondant.
Chaque anneau flexible 53; 83 de chaque anneau d'équilibrage 20; 21
est inséré dans la gorge circulaire définie par le carter 54; 84
correspondant,
ladite gorge étant ensuite fermée de manière étanche par le couvercle 55; 85
correspondant.
Chaque couvercle 55; 85 est fixé au carter 54 ; 84 correspondant, par
exemple au moyen d'une soudure ou d'un adhésif, ou du fait qu'il est engagé en
force dans la gorge circulaire définie par ce carter 54 ; 84.
On rappelle que l'anneau d'équilibrage 20 du premier dispositif
d'équilibrage est monté ici autour de la paroi cylindrique 18 du tambour
rotatif 17.
En phase d'essorage, le liquide extrait du linge à traiter est évacué du
tambour
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rotatif 17 par des trous prévus à cet effet dans cette paroi cylindrique 18.
Aussi, pour ne pas gêner l'évacuation de ce liquide, le carter 54 de
l'anneau d'équilibrage 20 du premier dispositif d'équilibrage présente, du
côté de
l'axe A2 de cet anneau, une face tronconique 56, légèrement inclinée par
rapport
à la paroi cylindrique 18 du tambour rotatif 17, si bien qu'un espace est
ménagé
entre les deux, par lequel peut s'évacuer ledit liquide, en phase d'essorage.
Cette
face tronconique 56 est munie de nervures 57 (visibles également sur les
figures 1
et 3) au moyen desquelles le carter 53 s'appuie sur la face extérieure de la
paroi
cylindrique 18 du tambour rotatif 17.
Le matériau constituant chaque carter 54; 84 et chaque couvercle 55;
85 correspondant est choisi pour ne pas s'altérer sous l'effet des
températures ou
au contact des liquides utilisés pour le traitement du linge. Ce matériau peut
par
exemple être une matière plastique partiellement rigide, comme de
l'acrylonitrile
butadiène styrène. De même, la matière plastique constituant chaque anneau
flexible 53; 83, par exemple du polypropylène, et la matière plastique formant
chaque élément de jonction 90 ; 100 correspondant, sont choisies pour résister
aux températures utilisées pour le traitement du linge (en particulier pour
présenter une bonne longévité lorsque soumis à une température de 90 C).
En référence à la figure 11, nous allons maintenant décrire le
fonctionnement de la machine 10 à laver le linge qui comprend un tambour
rotatif
17 sur lequel est monté coaxialement l'anneau d'équilibrage 20 ; 21 d'un
dispositif
d'équilibrage selon l'invention tel que décrit en détail ci-dessus, contenant
un
liquide d'équilibrage 111, et qui tourne à grande vitesse.
Le tambour rotatif 17 sur lequel est monté l'anneau d'équilibrage 20 ; 21
contient un paquet de linge à traiter 116 plaqué contre la face interne de sa
paroi
latérale 18 et représentant une masse dont le centre de gravité est excentré
par
rapport à l'axe de rotation Al du tambour.
Du fait de son positionnement excentré, la masse de linge 116 contenue
dans le tambour rotatif 17 exerce des contraintes sur ce dernier qui font que
la
rotation du tambour s'accompagne d'un déplacement, sensiblement circulaire, de
son axe Ai, comme cela a été mentionné plus haut. Sur la figure 11, par
exemple,
l'axe Al du tambour est situé à une position 0' différente de la position 0
qu'il
occupe au repos ; la distance 00' représentée sur la figure 11 est une
distance
schématique simplement destinée à illustrer le propos.
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Sur la figure 11 on peut voir en particulier l'un des canaux 52 ; 82 de
l'anneau d'équilibrage 20 ; 21 et le liquide d'équilibrage 111 qu'il contient.
Sous l'effet du déplacement de l'axe Al du tambour rotatif 17, le liquide
d'équilibrage 111 contenu dans le canal 52 ; 82, et localisé sur une partie
seulement de la longueur de ce canal par effet de tension superficielle, se
positionne dans le canal 52 ; 82 de manière diamétralement opposée à la masse
de linge 116, par rapport à l'axe Al du tambour.
Plus particulièrement, la force centrifuge qui s'exerce sur le liquide
d'équilibrage 111 du fait de la rotation du tambour rotatif 17 auquel est fixé
l'anneau d'équilibrage 20; 21, tend à étaler le liquide d'équilibrage 111 sur
toute la
longueur circonférentielle du canal 52 ; 82, à distance maximale de l'axe A2 ;
A3
de l'anneau d'équilibrage 20 ; 21, contre la partie 114 de la face interne de
la paroi
du canal 52; 82 la plus éloignée de l'axe A2 ; A3 de l'anneau d'équilibrage
20;
21, dont on rappelle qu'il coïncide avec l'axe Al du tambour rotatif 17.
Au contraire, la tension superficielle qui s'exerce au niveau de la surface
libre 117 du liquide d'équilibrage 111, tend, pour réduire l'aire de cette
surface
libre 117, à maintenir le liquide d'équilibrage 111 sous forme d'une colonne
de
liquide occupant un tronçon seulement du canal 52 ; 82 sur toute sa section,
délimitée par deux ménisques 112 et 113, chaque ménisque 112; 113 s'appuyant
sur la face interne de la paroi du canal 52 ; 82, en particulier sur la partie
115 de la
face interne de la paroi du canal 52 ; 82 la plus proche de l'axe A2 ; A3 de
l'anneau d'équilibrage.
La largeur interne b du canal 52 ; 82, choisie conformément aux
indications données plus haut, est avantageusement suffisamment petite pour
que
l'effet de tension superficielle décrit ci-dessus domine l'effet de la force
centrifuge
subie par la liquide d'équilibrage 111, et empêche ainsi l'étalement du
liquide
d'équilibrage 111 sur toute la longueur du canal 52 ; 82.
Aussi, dans cette position, la masse du liquide d'équilibrage 111
contrebalance la masse de linge 116, et réduit efficacement le déséquilibre de
l'ensemble.
Plus la masse de linge 116 à équilibrer est grande, et plus le
déplacement 00' de l'axe Al qu'elle induit est grand. La force d'entrainement
qui
s'exerce sur le liquide d'équilibrage 111 est par ailleurs d'autant plus
grande que
ce déplacement 00' de l'axe Al est grand.
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WO 2016/128681 18 PCT/FR2016/050308
En conséquence, la quantité du liquide d'équilibrage 111 qui se maintient
finalement en opposition de la masse de linge 116 est d'autant plus grande que
cette masse de linge 116 à équilibrer est grande. La masse du liquide
d'équilibrage 111 ayant effectivement une fonction d'équilibrage s'adapte
ainsi au
mieux, continu ment, à la masse de linge 116 à équilibrer.
Cette propriété est particulièrement intéressante dans le cas d'une
machine 10 à laver le linge, par exemple, car:
- la masse de linge introduite initialement dans le tambour peut varier
d'une utilisation à l'autre de la machine 10 à laver le linge,
- la masse à équilibrer évolue en outre fortement entre le début et la fin
d'une phase d'essorage : au début d'une phase d'essorage, cette masse de linge
à équilibrer est importante car encore largement imbibée de liquide, alors
qu'a la
fin d'une phase d'essorage, la masse de linge à équilibrer est plus faible,
car une
partie importante du liquide imbibant initialement ce linge a été déjà
évacuée.
L'utilisation d'un dispositif d'équilibrage tel que décrit ci-dessus permet
donc finalement d'équilibrer particulièrement efficacement un tambour rotatif
17
d'une machine 10, tournant à grande vitesse et renfermant une masse libre, par
exemple une masse de linge, ladite masse pouvant en outre varier au cours du
fonctionnement de la machine 10.
Dans le cas où la machine 10 est une machine à laver le linge, cet effet
avantageux d'adaptation de la masse du liquide d'équilibrage ayant
effectivement
une fonction d'équilibrage, à la masse à équilibrer, par exemple ici une masse
de
linge variant au cours d'une phase d'essorage, peut être renforcé par
l'utilisation
d'un anneau d'équilibrage comprenant des canaux présentant des sections de
valeurs différentes.
Une partie des canaux dudit anneau d'équilibrage peuvent par exemple
présenter chacun une section égale à 3 millimètres carrés, et une autre partie
des
canaux de ce même anneau d'équilibrage peuvent présenter chacun une section
égale ou inférieure à 2 millimètres carrés, comme cela a été mentionné ci-
dessus.
Dans un tel mode de réalisation, l'ensemble des canaux de l'anneau
d'équilibrage correspondant participent à l'équilibrage du tambour rotatif et
de la
masse libre qu'il contient tant que la vitesse de rotation du tambour n'est
pas trop
élevée ; ici par exemple, tant qu'elle est inférieure à 900 tours par minute
environ.
Pour des vitesses de rotation élevées, ici par exemple pour des vitesses de
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rotation supérieures à 900 tours par minute, seuls les canaux les plus étroits
participent à l'équilibrage du tambour rotatif, l'effet de tension
superficielle décrit
ci-dessus n'étant plus nécessairement suffisant pour maintenir le liquide
d'équilibrage contenu dans les canaux les plus larges sur une partie seulement
de
leur longueur.
Au début d'une phase d'essorage, les vitesses de rotations sont
modérées, et la masse libre à équilibrer importante. Avantageusement, dans un
tel
mode de réalisation, la masse du liquide d'équilibrage ayant effectivement une
fonction d'équilibrage est alors importante (en raison de la vitesse de
rotation
modérée du tambour rotatif), le liquide d'équilibrage contenu dans chacun des
canaux dudit anneau contribuant alors à cet équilibrage.
En revanche, en fin d'une phase d'essorage, les vitesses de rotation sont
élevées, et la masse libre à équilibrer plus faible. Avantageusement, la masse
du
liquide d'équilibrage ayant effectivement une fonction d'équilibrage est alors
plus
faible (en raison de la vitesse de rotation élevée du tambour rotatif, comme
expliqué ci-dessus).
Par ailleurs, le montage d'un dispositif d'équilibrage à l'extérieur du
tambour rotatif 17 permet :
- de conserver l'intégralité du volume interne du tambour pour un objet
ou une substance à traiter, par exemple ici du linge, et
- d'augmenter les performances de ce dispositif d'équilibrage en raison
d'un rayon plus grand de son anneau d'équilibrage 20; 21 (par rapport à une
installation dudit dispositif d'équilibrage à l'intérieur du tambour rotatif
17), ce qui
donne un bras de levier plus important à la masse du liquide d'équilibrage
contenu
ledit anneau 20 ; 21.
Enfin, disposer deux dispositifs d'équilibrage situés à des positions
différentes le long de l'axe Al du tambour rotatif 17 de la machine 10, comme
le
montre la figure 2, permet de corriger non seulement le balourd statique, mais
aussi le balourd de couple de ce tambour, ce qui assure une réduction optimale
des vibrations que génèrerait sinon la rotation du tambour.
Positionner chacun de ces deux dispositifs d'équilibrage au niveau d'une
extrémité du tambour rotatif 17 permet par ailleurs de corriger le balourd
statique
et le balourd de couple de ce tambour avec une efficacité optimale. Cet
arrangement assure en effet que la masse de linge à équilibrer est
positionnée, le
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WO 2016/128681 20 PCT/FR2016/050308
long de l'axe Al du tambour rotatif, entre les deux masses de liquide
d'équilibrage
contenues chacune dans l'anneau 20; 21 correspondant de l'un des deux
dispositifs d'équilibrage. Cette configuration est particulièrement stable
mécaniquement et permet de réduire avantageusement la masse du liquide
d'équilibrage 111 nécessaire pour équilibrer une masse libre donnée.
La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations
décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante
conforme à son esprit.
En particulier, on pourra prévoir qu'un dispositif d'équilibrage tel que
décrit ci-dessus équipe avantageusement une machine à laver le linge à axe
vertical.
Un tel dispositif d'équilibrage peut aussi équiper avantageusement le
tambour d'une centrifugeuse, moyennant une adaptation appropriée, selon les
indications fournies ci-dessus, des dimensions internes des canaux de son
anneau d'équilibrage aux vitesses de rotation utilisées dans cette
centrifugeuse.
Plus généralement, un dispositif d'équilibrage tel que décrit ci-dessus est
bien adapté à équilibrer un tambour rotatif tournant à grande vitesse et
destiné à
recevoir une masse libre, ou une masse dont la valeur et le positionnement
dans
le tambour rotatif ne sont pas fixement déterminés.
Un tel dispositif d'équilibrage peut également équiper avantageusement
un tambour rotatif (par exemple un arbre moteur) de turbine tournant à grande
vitesse, moyennant là aussi une adaptation appropriée, selon les indications
données ci-dessus, des dimensions internes des canaux de son anneau
d'équilibrage aux vitesses de rotation utilisées dans cette turbine. Pour un
tel
tambour rotatif (par exemple un arbre moteur) de turbine, un déséquilibre par
rapport à son axe de rotation peut apparaître au cours du cycle de vie de la
turbine, par exemple suite une usure des pièces tournantes qu'elle comprend.
Un
tel déséquilibre est alors corrigé au moyen de ce dispositif d'équilibrage,
sans
qu'une couteuse opération de maintenance de cette turbine ne soit nécessaire.
