Influence of vibrationnal parameters on the rheology of a granular packing : application to the filling of fuses
Influence des paramètres de vibrations sur la rhéologie d'un milieu granulaire : Application au remplissage des fusibles
Résumé
One way to protect electrical installation from over-current is the use of fuse. The fuses of Ferraz Shawmut are filled with sand to enhance the extinction of the electrical arc due to overcurrent. Optimize the sand grains arrangement by vibration improve the fuses properties. A protocol was settled to build reproducible reference packings which are submitted to vertical sinusoidal vibration. The kind of motion exhibited by the sand grains and the packing fraction are studied as a function of both the frequency and the dimensionless acceleration. Master curves are derived and the results are interpreted in terms of the energy transferred to the packing per unit vibration cycle. The effect of the initial filling height of sand is most important than this of the inner container diameter. Finally a characterisation of relaxed vibrated grains arrangements is realized by X-rays tomography. Packing fraction, grains size distribution, pore size distribution and grain-grain contact area distribution are calculated.
L'une des façons de protéger une installation électrique d'une surintensité est d'utiliser un fusible. Les fusibles de la société Ferraz Shawmut contiennent du sable facilitant l'extinction de l'arc électrique créé par la surintensité. L'optimisation de l'arrangement des grains de sable grâce à une vibration permet d'améliorer les propriétés des fusibles. Des éprouvettes de sable, préparées par pluiviation, sont vibrées à différentes fréquences et accélérations. Le comportement dynamique des grains de sable et la compacité montrent une dépendance vis-à-vis de l'amplitude de vibration. Une modélisation énergétique des états vibratoires est réalisée. Une étude de dimensionnement des fusibles montre que dans le cas de vibrations verticales, l'effet de la hauteur de sable sur la compacité du milieu granulaire est prédominant. Tandis que le diamètre des récipients modifie le système convectif. La caractérisation d'empilements granulaires vibrés relaxés par tomographie X montre que les vibrations ne créent pas de ségrégation. Une étude de la compacité locale et des mesures d'intercepts dans les phases "grains" et "pores" permettent l'étude du tassement (dilatation). Des hétérogénéités de structures sont également détectées.
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