Brevet FR2500705A1 — publié le 19820827

La présente invention concerne un dispositif susceptible de transmettre, à une colonne d'air contenue dans une conduite de petit diamètre, un mouveMent alternatif d'énergie maximale à partir du déplacement de la membrane d'un haut parleur cette colonne d'air étant utilisée pour produire des ondes à la surface d'un liquide. On connaît déjà un certain nombre de dispositifs pneumatiques de ce genre. Celui décrit dans le brevet français MATLABO nO 77 33703 utilise une pompe à membrane commandée par un moteur électrique. Ce dispositif ne présente pas la souplesse de réglage que l'on obtient à l'aide d'une bobine de haut pa-rleur commandé par un générateur de fréquence mais, par contre, l'énergie du signal fourni est importante. Le dispositif décrit darsle brevet français JEULIN nO 80 03673 utilise un haut parleur commandé par un générateur de fréquence. Le haut parleur, ainsi qu'il est revendiqué dans le brevet, est accolé à une chamhre de raccordement (7), tronconique, présentant d'un côté un diamètre égal à celui du pavil lon du haut parleur et de 1' autre,un diamètre adapté à celui de la conduite. Dans un tel système, le volume V d'air enfermé est très important devant la variation de volume Ev due au déplacement de la membrane du haut parleur. I1 est par ailleurs spécifié que cette conduite plonge dans l'eau de la cuve d'une profondeur voulue pour empêcher l'air extérieur d'y entrer. Un tsl dispositif qaspille l'énergie du haut parleur comme il va être démontré plus loin, et n'est pas apte à produire des ondes de forte amplitude. Le dispositif objet de l'invention évite ces inconvénients et erreurs de principe et permet l'obtention d'ondes de forte amplitude. L'invention se propose d'utiliser, avec un rendement maximal, l'énergie provenant de la membrane d'un haut parleur pour transmettre à une surface liquide les vibrations générées par un oscillateur de fréquence. Plus précisement, l'invention consiste à utiliser un haut parleur sensible permettant d'obtenir une bonne élongation pour une puissance BF donnée (Haut parleur pour enceinte close par exemple) et à remplir partiellement le volume V délimité par le cône de la membrane de manière à n'utiliser qu'un volume initial VO réduit. Sur la face d'appui de ce haut parleur vient alors s"ap- pliquer, de façon étanche, une plaque de fermeture plane munie en son centre d'une tubulure de petit diamètre destinée à être raccordée par une conduite souple au tube final (excitateur) plon ayant dans le liquide. Le garnissage intérieur, généralement constitué par une mousse plastique à cellules fermées, peut être appliqué soit surla membrane du haut parleur, soit sur la partie interne de la plaque de fermeture. Pour diminuer le volume V, on peut utiliser au lieu d'un bloc de mousse plastique, tout autre moyen convenable, par exemple, donner à la face de la plaque de fermeture tournée vers la membrane, un profil approprié.Le tube jouant le role d'excitateur aura un diamètre suffisamment petit pour que le liquide remonte à l'intérieur de celui-ci de quelques millimètres, par capillarité. L'invention est décrite en détail ci-après par référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente, en coupe, une forme d'exécution du dispositif selon l'invention, mais sans garnissage intérieur du haut parleur - la figure 2 schématise le déplacement de la membrane du haut parleur pendant l'intervalle de temps At, et - la figure 3 représente,en coupe, une réalisation d'un haut parleur muni de son garnissage.Si lon se reporte à la figure 1, on voit aue le dispositif comprend un haut parleur dont la bobine b et la membrane rp sont reliées entre elles et dont la face d'appui a est rendue solidaire d'une plaque de fermeture plane p de sorte qu'il n'y ait aucune communication entre l'extérieur et le volume VO enfermé entre la membrane m et la plaque p. La plaque p est pourvue d'une tubulure centrale t reliée, par l'intermédiaire d'une conduite souple c, à un tube excitateur e plongeant légèrement dans un liquide. Par capillarité, ce liquide monte de quelques millimètres h dans le tube e . L'extrémité libre du tube e pourrait tout aussi bien être disposé à quelques millimètres au-dessus de la surface du liquide. Soit VO le volume enfermé entre la membrane m du haut parleur et a plaque p de fermeture (fig 1 v la somme des volumes inclus dans les conduite. et tubulures (fig. 1 AV la variation de volume due au déplacement x de la membra ne m entre une position 1 et une position 2 pendant 1intervalle de temps At (fiq. 2' ; 2 h la hauteur de liquide soulevé par capillarité danc le tube excitateur e Ah la variation de hauteur du liquide dans le tube excii:a teur e pour un déplacement x de la membrane m (fig. 1 et 2 ; s la surface de la section interne du tube excitateur e ; et m la masse liquide en mouvement. L'énergie fournie à la colonne liquide est éqale, aux pertes près, à l'énergie transmise par l'air et que l'on peut écrire # = #P x s x#h où #P est la différence de pression dans le volume clos V' = VO + v entre la pression initiale Pl cor respondant à la position 1 de la membrane m et P2 correspondant à la position 2 telle queAP = P2 - P1 On peut considérer,en faisant abstraction de tout échange thermique, que l'état final et l'état initial sont liés par la relation (V' - Av + s #h) P2 = V'P1 V P2 - #v P2 + s Ah P2 = V'P1 V (P2 - P1) = Av P2 - s #h P2 V' (P2 - Pî; = P2 (Av - s # h) Ar P2(#v - s#h) où s #h, très petit devant #v, peut être négligé. Il s'ensuit nue Il apparaît donc queAP, donc l'énergie transmise à la colonne liquide, sera d'autant plus grande que V' sera plus petit, d'où l'intérêt de réduire Vo. Un dispositif ainsi conçu améliore grandement les performances d'un générateur d'ondes, à tel point qu'il peut etre utilisé en travaillant, comme on l'a dit plus haut, soit au dessous d'une surface liquide, soit à quelques millimètres au dessus de celle-ci. Par ailleurs, le coût de réalisation d'un tel système est nettement plus avantaaeux que celui de dispositifc connus à ce jour. - RpVENDICATIONS 1- Dispositif permettant de transmettre des vibrations à la surface d'un liquide au moyen (1 de l'énergie fournie par le déplacement de la membrane m d'un haut parleur, commandé par un oscillateur de fréquence ou tou-t autre système équivalent, et (2 de la variation correspondante du volume d'air VO défini entre cette membrane m et des moyens de raccordement p, t, c, reunissant de manière étanche le bord libre a du pavillon du haut parleur à Im tube excitateur e dont l'extrémité libre est en relation efficace avec la surface dudit liquide, caractérisé en ce que ledit volume VO est inférieur ou égal au volume V défini par ladite membrane m et le plan passant par ledit bord libre a du pavillon. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume V est défini entre la membrane m et une plaque de fermeture p appliquée de manière étanche sur le bord libre a du pavillon du haut parleur. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le volume VO est inférieur au volume V défini par ladite membrane m et la plaque de fermeture p par introduction, entre m et Q > de moyens de remplissage appropriés. 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de remplissage sont constitués par une garniture en mousse plastique g a' cellules fermes, adhérant soit à la membrane m, soit à la plaque de fermeture p, sans toutefois amener le déplacement de la membrane. 5- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de remplissage sont constitués par un profil ap proprié donné à la face de la plaque de fermeture p tournée vers la membrane m. 6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité libre du tube excitateur e débouche juste sous la surface liquide. 7- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité libre du tube excitateur e est placéeà quelques millimètres au dessus de la surface liquide.