Brevet FR2139886A1 — publié le 19730112

La présente invention concerne un dispositif de production d'ultra-sons à haute densité d'énergie en milieux contenant des substances se trouvant à haute pression à température élevée. En principe, on pourrait utiliser pour cela des oscillateurs de forme circulaire magnétostrictifs ou piézoélectriques qui sont connus sous des formes diverses. De tels oscillateurs circulaires se composent par exemple de plusieurs tôles de -f orme circulaire, magnétostrictives, disposées les unes au-dessus des autres, qui comportent en direction axiale des alésages ou des rainures afin de recevoir une bobine d'excitation. I1 existe également des oscillateurs circulaires piézoélectriques se composant par exemple de piézocéramiquequi comportent des électrodes telles qu'il se forme l'oscillation radiale la plus efficace possible. Tous ces oscillateurs conviennent par exemple, dans la -technique des communications submergées, pour diffuser un champ d'ultra-sons symétrique en rotation, vers l'extérieur, ou pour produire vers l'intérieur, par auto-focalisation à l'intérieur de l1oscillateur,un champ d'ultra-sons à haute densité d'énergie. Bes oscillateurs circulaires précités ne permettent toutefois par d'obtenir des ultra-sons à haute densité d'énergie dans des milieux contenant des substances se trouvant à haute pression et/ou haute température, ni de fonctionner dans cetmilieut par exemple pour une pression de 300 à 400 at et une température de 300 à 4000C. les oscillateurs circulaires composés de tôles magnétostrictives pourraient même provoquer des difficultés d'étanchéité pratiquem?n.t insurmontables. le collage des différentes tôles serait pratiquement impossible à réaliser pour les températures et les pressions précitées ou il pourrait avoir pour conséquence un amortissement non désiré despropriétésvibratoires. Bes bagues en céramique éclateraient pour les hautes pressions. Dans un dispositif servant à produire des ultra-sons à haute densité d'énergie dans des milieux contenant des substances à pression élevée et à température élevée, les inconvénients décrits peuvent être supprimés conformément à l'invention par le fait que les unités vibratoires sont disposées radialement sur un tube à paroi épaisse comportant des fentes longitudinales pour l'harmonisation de la fréquence. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages ee celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans isquels : - la figure 1 représente un dispositif conforme à l'invention se composant d'un tube à paroi épaisse - la figure 2 est une représentation simiLaire dans laquelle les faisceaux magnétostrictifs sont remplacés par des plaques piézoélectriques ; et - la figure 3 représente le tube à paroi épaisse conforme à l'invention sur lequel sont disposés des dispositifs de transmission des ultra-sons en forme de cônes. ledispositif conforme à l'invention se compose, conformément à la figure 1, d'un tube à paroi épaisse 1 sur lequel sont disposés radialement, des faisceaux oscillants 2 magnétostrictifs/et en forme de plaques Des faisceaux oscillants 2 fonctionnent en résonance longitudinale dans laquelle ils tnt excités par la bobine d'excitation 3 alimentée avec la même fréquence et qui traverse les fenêtres des faisceaux se composant de tôles magnétostrictives.Pour accorder le tube 1 exactement à la fréquence naturelle du faisceau oscillateur 2, le tube 1 comporte les rainures longitudinales 4 qui sont disposées entre les faisceaux 2 suivant une profondeur et une largeur étudiées de manière à ce que la fréquence propre d'ordre nul du tube 1 s'accorde avec la fréquence propre du faisceau oscillateur 2 assurant I'excitation. Ce dispositif fonctionne de manière absolument sure pour les températures et les pressions élevées précitées et permet d'obtenir à l'intérieur du tube des ultra-sons à haute densité d'énergie. Une disposition similaire est représentée à la figure 2 dans laquelle les faisceaux magnétostrictifs sont remplacés par des plaques 2' piézoélectriques. Ces plaques 2' sont excitées avec la même phase par des électrodes 3', perpendiculairement au champ -électrique, en résonance transversale, de telle manière que leur fréquence naturelle oscillant radialement par rapport à l'axe du tube se trouve en accord avec la fréquence propre d'ordre nul du tube 1. Un tel dispositif est d'un prix de revient de fabrication très faible mais permet uniquement d'obtenir de faibles densités d'énergie à l'intérieur du tube étant donné que la puissance vibratoire est limitée par la faible résistance de la céramique et les points de collage ou mastiquage. Une telle limitation en se rencontre pas avec le dispositif de la figure ). Sur ce dessin , on voit à nouveau en 1 le tube comportant les rainures 4 sur lequel sont disposés des transmetteurs 5 d'ultra-sons en forme de cônes sur lesquels sont~ vissés, d'une manière connue, des disques de céramique 6 comportant une contre-pièce d'accouplement 7. La ligne d'amenée 8 conduit, d'une manière connue, à l'électrode chaude entre respectivement deux plaques de céramique 6 et excite avec la même phase toutes les unités oscillantes disposées autour du tube.A l'aide de ce dispositif, on peut à nouveau obtenir des puissances importantes à l'intérieur du tube étant donné que par lesdispositifsde transmission des ultra-sons 5 en direction du tube, il se produit une amplification de l'amplitude, que la liaison métallique entre le tube 1 et le dispositif de transmission d'ultra-sons 5 peut être réalisé en présentant une grande résistance et que le problème de refroidissement ne se pose pas,puisque les disques enpiézocéramique 6 ne se trouvent pas à proximité immédiate du tube à haute température 1. 3ien-entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui ntort été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVEND I CATI-O NS 1. - Dispositif de production d'ultra-sons à haute densité d'énergie dans des milieux ou volumes contenant des substances à haute pression et haute température, caractérisé en ce que les unités oscillantes sont disposées radialement sur un tube à paroi épaisse. qui comporte des rainures longitudinales pour harmoniser la fréquence. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les unités oscillantes disposées radialement se composent de faisceaux magnétostrictifs en forme de plaque fonctionnant en résonance longitudinale. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les unités oscillantes disposées radialement se composent de plaques piézoélectriques fonctionnant en résonance transversale. 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les unités oscillantes disposées radialement se composent de dispositifsde transmission d'ultra-sons en forme de cônes comportant un oscillateur piézoélectrique rapporté.