Brevet FR2195705A1 — publié le 19740308

La présente invention concerne l'équipement technologique pour le traitement et le nettoyage par des procédes électrophysiques, et plus particulièrement les installations pour le traitement et le nettoyage des tubes par ultrasons dans des liquides. On connais des installations pour le traitement et le nettoyage par ultrasons des tubes, tuyauteries et pièces tubulaires. Une telle installation connue comporte au moins un convertisseur ultrasonique à magnétostriction auquel correspond un émetteur du type à tige appliqué sur la surface à traiter de façon à former un angle aigu avec la direction dans laquelle se déplace l'ensemble. Cette installation présente des inconvénients - présence de mécanismes de déplacement des ensembles à traiter complique la construction; - difficultés de traitement des tuyauteries courbes; - usure considérable des faces des émetteurs, ce qui dérange l'accord en fréquence du système oscillant à ultrasons; - absence de mise en accord des oscillations ultrasoniques des émetteurs en fonction de la vitesse de déplacement de l'ensemble à traiter. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvé nient. Dans la présente invention, on se propose de mettre au point une installation pour le traitement et le nettoyage des tubes par ultrasons dans les liquides, dans laquelle sans qu'il soit utilisé des mécanismes de déplacement supplémentaires, est assuré le traitement par contact de toutes les surfaces, aussi bien rectilignes que curvilignes, suivant plusieurs plans des tuyauteries, ainsi qu'une repartition régulière de l'énergie ultrasonique suivant la surface de l'ensemble à traiter. Cet objectif est atteint par le fait que dans l'installation pour le traitement et le nettoyage des tubes par ultrasons dans les liquides, est prévu au moins un convertisseur ultrasonique à magnétostriction auquel correspond un émetteur à tige individuel ampli qué sur la surface de 11 ensemble à traiter de façon à former un angle aigu avec la direction dans laquelle se déplace l'ensemble considéré, et, conformément à l'invention, chaque convertisseur de 1'installation est doté d'un dispositif de fixation et d'appui sous pression, tandis que tous les émetteurs sont disposés sous un m8me angle dans le sens du déplacement de l'ensemble à traiter, dont le mouvement rectiligne est assuré grace aux composantes tangentielles des efforts d'oscillation engendrés sur les faces des émetteurs. Dans une variante d'exécution à un seul convertisseur, ltémet- teur correspondant à ce dernier est disposé de telle façon que la projection de son axe sur le plan de la section transversale de 1'ensemble à traiter est décalé par rapport au centre de cette section, et l'ensemble à traiter reçoit alors un mouvement de rotation grâce aux efforts d'oscillation, dont les composantes tangentielles sont orientées dans le sens de la rotation. Dans le cas où l'installation comporte plus d'un convertisseur, il est préférable que les émetteurs correspondant à ces derniers soient disposés de telle façon que les projections de leurs axes sur le plan de la section transversale de l'ensemble à traiter soient décalées par rapport au centre de cette section dans le ses; de la rotation. Il est également avantageux de prévoir dans l'installation 11n mécanisme pour la modification de l'angle aigu entre chaque émetteur et la direction dans laquelle se déplace l'ensemble à traiter, ce qui rend possible la modification de la vitesse de translation de ce dernier Il est aussi avantageux de prévoir dans l'installation un m- canisme pour modifier le décalage des projections des axes long dinaux des émetteurs sur le plan de la section transversale de 1'ensemble à traiter par rapport au centre de cette section, ce qui rend possible la modification de la vitesse de rotation de l'ensem- ble à traiter. Et enfin, dans le dispositif il sera utilisé avec le maximum d'avantages une tuyauterie rectiligne employée comme conteneur recevant des pièces à traiter de différentes formes. Dans l'exposé qui suit, l'invention est expliquée par la description d'exemples d'exécution et par les dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 représente le schéma, de profil, d'une installation conforme à l'invention pour le traitement et le nettoyage par ultrasons de tubes rectilignes de grande longueur dans des liquide - la Fig. 2 est un schéma en plan de cette installation; - la Fig. 3 est le schéma d'une installation conforme à l'ir vention pour le traitement et le nettoyage par ultrasons de tuyau- teries courbes dans plusieurs plans; - la Fig. 4 est le schéma, de profil, de l'installation confor me à l'invention pour le traitement et le nettoyage par ultrasons des pièces tubulaires; - la Fig. 5 est le schéma en plan de la même installation;; - la Fig. 6 est le schéma d'une installation pour le traitement et le nettoyage par ultrasons dans laquelle la pièce tubulaire est utilisée comme conteneur, recevant des pièces à usiner de différentes formes. Les Fig. 1 et 2 représentent de profil et en plan le schéma d'une installation pour le traitement et le nettoyage ultrasonique de tubes rectilignes de grande longueur où deux convertisseurs à magnétostriction à ultrasons 1 avec un émetteur 2 du type à tige sont appliqués sur le tube 3 constituant l'élément à nettoyer par l'intermédiaire de mécanismes 4 de fixation et de mise sous pression d'appui. Des chariots 5 et 6 sont raccordés aux extrémités du tube 3. Au chariot 5 est suspendu un tuyau souple 7, par l'intermé- diaire duquel s'opère l'amenée du liquide de rinçage, tandis que le chariot 6 comporte un orifice 8 pour le retirer du liquide usé par l'intermédiaire de l'auge 9 vers le système fermé de nettoyage et de circulation du liquide 10. Un robinet 11 règle l'arrivée du liquide de rinçage dirigé sur la surface externe du tube 3. La vue en plan de la Fig. 2 indique la disposition des convertisseurs 1 par rapport au sens de déplacement de l'ensemble à traiter. Ces convertisseurs sont disposés, par rapport à ce dernier, de façon à former un angle aigu. Les chariots 5 et 6 sont montés sur des glissières 12. Le mécanisme 4 pour la fixation et la compression de chacun des convertisseurs est constitué par un support 13 dans lequel est logé le convertisseur 1 correspondant accouplé au support 13 de la tige 14 solidaire du cylindre 15, tandis que ce dernier est à son tour monté sur la plaque 16 avec possibilité de déplacement suivant la lumière arquée 17, et il est positionné dans cette lumière par une vis 18. Sur la Fig. 3 est représenté le schéma d'une installation pour le nettoyage de tubes recourbés dans plusieurs plans; les convertisseurs 1 avec leurs émetteurs 2 sont appliqués sur le tube par l'intermédiaire de mécanismes 4 pour la fixation et l'appui des convertisseurs avec émetteurs sur l'ensemble à traiter. Le tube recourbé 19 est garni de liquide de rinçage et il est obturé des deux côtés par des bouchons 20. A l'aide du robinet 11 à buse annulaire, la surface externe du tube est nettoyée par le liquide de rinçage. Dans une autre version le tube peut se trouver dans un bain de liquide de rinçage sans que ses extrémités soient obturées par des bouchons. Sur les Fig. 4 et 5 est représenté, de profil et en plan, le schéma d'une installation pour le traitement ultrasonique de pièces tubulaires courtes dans laquelle chaque convertisseur 1 avec son émetteur 2 est également appliqué contre la pièce 21 à l'aide du mécanisme 4 de fixation et d'appui sous pression. Une pièce tubulaire 21 est montée sur le tube 22 pour le débit du liquide de rin çage, à travers un dispositif 23, contre la surface interne de la pièce 21. Une bague 24 avec orifices assure le débit de liquide pour le nettoyage de la surface externe de la pièce 21. La Fig. 5 en plan montre la disposition des deux émetteurs 2 excentrée par rapport au centre de la pièce tubulaire 21. Les axes des émetteurs 2 sont décalés d'une même valeur par rapport aux rayons de la section transversale de la pièce tubulaire 21, dans le sens de la rotation. Sur cette Fig. 5 est représentée aussi l'une des vis 25 par 1'intermédiaire desquelles s'opère la modification de la position des axes des convertisseurs 1 par rapport au centre de la section transversale de la pièce à traiter 21. Une installation pour le traitement et le nettoyage par ultrasons, dans laquelle le tube droit 3 est utilisé comme conteneur recevant des pièces à traiter de différentes formes, est représentée à la Fig. 6. Cette installation se distingue de celle décrite plus haut, prévue pour le traitement aux ultrasons des tubes longs et rectilignes et représentée aux Fig. 1 et 2, par le fait que le tube 3 constitue non seulement la pièce à traiter, mais est utilisé également comme conteneur pour des pièces 26 de différentes formes. Sur les tranches d'extrémité du tube 3 se trouvent des grilles 27. Le traitement et le nettoyage des tubes longs par ultrasons à l'aide de l'installation représentée aux Fig. I et 2 est le suivant. Les convertisseurs 1 avec leurs émetteurs 2 sont montés, par l'intermédiaire des dispositifs 4 pour la fixation et l'appui, en formant un angle aigu déterminé avec la direction de déplacement du tube 3, après quoi on enclenche le générateur des oscillations ultrasoniques. Le tube 3 est interposé entre les faces des émetteurs 2 avec un bout engagé dans le chariot 5 et l'autre dans le chariot 6, ensuite on débite le liquide de rinçage dans l'enceinte interne du tube 3 par le tuyau souple 7, et sur la surface externe du tube par le robinet 11, après quoi, à l'aide des supports 13, des tiges 14 et des cylindres 15, on procède à la mise sous pression d'appui des émetteurs 2. Après cette mise en appui des émetteurs 2, dans l'enceinte interne du tube 3 et sur sa surface externe, dans la zone de contact des émetteurs 2 sur la surface du tube 3, est engendré un champ ultrasonique intense, et à l'aide des chariots 5 et o, sous l'effet des composantes tangentielles des efforts d'oscillation sur les faces des émetteurs 2, le tube 3 commence à se déplacer le long de la glissière 12. Dans l'enceinte interne et sur la surface externe du tube 3 se trouve engendré un phénomène de cavitation ainsi qu'un écoulement acoustique intense, et les surfaces du tube 3 sont soumises à un effet d'oscillation. On obtient ainsi un mécanisme de rinçage particulièrement puissant éliminant les impuretés sur les surfaces internes et externes du tube 3. En cas de nécessité, on procède au réglage de la vitesse de déplacement du tube 3 en modifiant la valeur de l'angle aigu par l'intermédiaire des mécanismes 4 pour la fixation et l'appui des convertisseurs grâce aux rainures 17 et aux boulons 18, ainsi qu'au remplacement de l'ancien émetteur par un appareil avec l'angle correspondant. Pour accroitre la vitesse, l'angle aigu est réduit et pour la réduire on augmente cet angle. Le liquide traité s'écoule par l'orifice 8 vers l'auge 9 et débouche ensuite dans le système 10 de nettoyage et de circulation du liquide, puis par le tuyau souple 7 et le robinet 11, il est à nouveau recyclé pour le rinçage. Après le traitement du tube 3, on opère le recul des convertisseurs 1 à l'aide des vérins 15, et le tube 3 est extrait des chariots 5 et o. Ces chariots sont ramenés à leur position initiale, et on procède à la mise en place du tube suivant. Le traitement et le nettoyage des tubes recourbés par ultrasons s'opère à l'aide de l'installation représentée à la Fig. 3. Toutes les opérations d'établissement des convertisseurs 1 à leur position initiale sont réalisées de la même façon que décrit plus haut. Le tube recourbé 19 est garni de liquide de rinçage, et ses extrémités sont obturées à l'aide des bouchons 20. Après quoi le tube 19 est intercalé entre les émetteurs 2, on enclenche le débit du liquide de rinçage par l'intermédiaire du robinet 11, puis on procède à l'appui des émetteurs 2 par l'intermédiaire des mécanismes 4 de fixation et d'appui. Les surfaces interne et externe du tube 19 sont nettoyées sous l'action des ultrasons, et le tube 19 est alors déplacé par rapport aux faces des émetteurs 2 sous l'action des composantes tangentielles des efforts d'oscillation engendrés sur les faces de ces émetteurs 2 dans le sens de déplacement du tube 19.Après que l'ensemble du tube 19 a passé entre les émetteurs 2, ces derniers sont desserrés pour extraire le tube 19, les bouchons 20 sont déposés, la surface interne est rincée par un jet de liquide de rinçage propre, et on procède à la mise en place du tube suivant. Le traitement et le nettoyage de pièces tubulaires courtes aui ultrasons est réalisé à l'aide de l'installation représentée aux Fig. 4 et 5. Dans ce cas, en plus de la fixation des émetteurs 2 sous un angle aigu par rapport à la direction de déplacement de I pièce tubulaire 21 (par un procédé connu en soi), on établit à l'- aide des vis 25 le décalage nécessaire des axes longitudinaux des émetteurs 2 par rapport au centre de la section droite de la pièce tubulaire 21 (Fig. 5).Après la préparation des convertisseurs 1, la pièce tubulaire 21 est verticalement placée sur le tube 22 de telle façon que son extrémité supérieure corresponde au niveau de; orifices supérieurs du distributeur 23, ensuite, on enclenche le débit du liquide de rinçage par l'intermédiaire du distributeur 2= et de l'anneau 24, puis l'on procède à l'appui des émetteurs sur les pièces 21 à l'aide des mécanismes 4 de fixation et d'appui. Dans l'enceinte interne et sur la surface externe de la pièce 21, est engendré un puissant champ ultrasonique, et on opère le rinçage de la pièce 21 pendant que cette dernière se déplace hélicodale- ment par rapport aux faces des émetteurs 2. Après le traitement de cette pièce 21, les émetteurs 2 sont desserrés, et la pièce traite est remplacée par la pièce suivante. Pour le nettoyage ultrasonique de pièces de différentes formes, on utilise l'installation de la Fig. 6. Les pièces 25 de dif- férentes formes sont logées dans le tube 3; on place les émetteur 2 de façon à former un angle aigu, puis le tube 3 est interposé entre les faces des émetteurs tandis que les extrémités de ce tube sont engagées dans les chariots 5 et 6. Les émetteurs 2 sont app3 - qués sur et appuyés contre le tube-conteneur 3, et on débite le liquide de rinçage par l'intermédiaire du tuyau souple 7. Dans llq enceinte interne du tube 3, dans la zone des émetteurs 2, est engendré un champ ultrasonique intense assurant le lavage des pièce 25 se trouvant à l'intérieur.Le tube 3 se déplace le long des glissières 12, et toutes les pièces 25 quril contient sont traitées par le champ ultrasonique intense. Pour que les pièces 25 ne s'échappent pas du tube 3 en commun avec le courant de liquide, à l'- extrémité du tube 3, c6té chariot 6, est prévue la grille 27 qui retient les pièces 25. Le liquide usé s'écoule par l'auge 9 vers le système fermé 10 pour le nettoyage et la circulation du liquide où il est épuré pour être à nouveau recyclé pour le traitement des pièces. Après le traitement du tube-conteneur 3 suivant toute sa longueur, les extrémités de ce dernier sont dégagées des chariots 5 et 6, les émetteurs 2 sont desserrés et à sa place on monte le conteneur suivant. L'installation suivant l'invention peut être utilisée dans les entreprises de construction mécaniqueset métallurgiques produisant des tubes et des pièces tubulaires. L'application de cette installation dans l'industrie permet de simplifier la conception des dispositifs pour le nettoyage des tubes, d'en réduire le prix ainsi que d'améliorer la productivité et la qualité du rinçage. - REVENDICATIONS. 1 - Installation pour le traitement et le nettoyage des tubes par ultrasons dans les liquides, dans lequel est prévu au moins un convertisseur ultrasonique à magnétostriction auquel correspond individuellement un émetteur du type à tige appliqué contre la surface à traiter de façon à former un angle aigu avec la direction du déplacement de l'ensemble, caractérisée en ce qu'elle est dotée, pour chaque convertisseur, d'un dispositif de fixation et d'appui sous pression de l'émetteur sur ensemble à traiter, tandis que tous les émetteurs sont disposés sous un même angle par rapport à la direction de déplacement de l'ensemble à traiter dont le mouvement de translation est assuré par les composantes tangentielles des efforts d'oscillation engendrés sur les faces d'extrémité des émetteurs. 2 - Installation pour le traitement et le nettoyage des tubes par ultrasons dans les liquides, dans lequel est prévu au moins un convertisseur ultrasonique à magnétostriction auquel correspond individuellement un émetteur du type à tige appliqué contre la surface à traiter de façon à former un angle aigu avec la direction du déplacement de l'ensemble, caractérisée en ce que l'émetteur dudit convertisseur est disposé de telle façon que la projection de son axe sur le plan de la section transversale de l'ensemble à traiter soit décalée par rapport au centre de cette section, l'ensemble à traiter étant alors entraîné dans un mouvement de rotation grâce aux efforts d'oscillation dont les composantes tangentielles sont dirigées dans le sens de la rotation. 3 - Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les émetteurs correspondant aux divers convertisseurs sont disposés de telle façon que les projections de leurs axes sur le plan de la section transversale de l'ensemble à traiter sont décalées, par rapport au centre de cette section, dans le sens de la rotation, de telle sorte que l'ensemble à traiter est entrarné dans un mouvement de rotation grâce aux efforts d'oscillation dont les composantes tangentielles sont dirigées dans le sens de la rotation. 4 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un mécanisme pour modifier l'angle aigu entre chaque émetteur et la direction de déplacement de l'ensemble à traiter, de telle sorte qu'il est possible de modifier la vitesse de translation de ce dernier. 5 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un mécanisme pour la modification de la valeur du décalage des projections de l'axe longitudinal de chaque émetteur sur le plan de la section transversale de l'ensemble à traiter, par rapport au centre de cette section, de telle sorte qu'il est possible de modifier la vitesse de rotation de l'ensemble à traiter. e - Installation suivant les revendications 1 et 4, caractéri- sée en ce que l'ensemble à traiter est constitué par des pièces de différentes formes, tandis qu'une tuyauterie rectiligne est employée comme conteneur à l'usage de ces pièces.