Brevet FR2640090A1 — publié le 19900608

Dispositif formant éclateur comprenant un chemisage intérieur en matériau réfractaire électriquement isolant et appareil générateur d'ondes de choc, notamment pour La lithotritie hydraulique, pourvu d'un tel dispositif. L'invention concerne essentiellement un dispositif formant éclateur comprenant un chemisage interne en un matériau réfractaire électriquement isolant et un appareil générateur d'ondes de choc, notamment pour la lithotritie hydraulique, pourvu d'un tel dispo- sitif. Il est connu par le brevet US Rieber n 2 549 227 un appareil de génération d'ondes de choc de fréquence éLevée dans un liquide pour la destruction à distance de cibles. Cet appareil comprend un dispositif générateur d'ondes de choc formé par un réflecteur ellipsoidal tronqué 80 comportant une cavité 81 consti- tuant une chambre de réflexion des ondes de choc de même forme ellipsoidale tronquée. Un des deux foyers de l'ellipsoîde est disposé dans la chambre à l'opposé de la partie tronquée, cette -chambre étant remplie d'un liquide de transmission des ondes de choc 83, par exemple une huile, cette chambre étant fermée par un diaphragme 82, figure 3. Le dispositif générateur d'ondes de choc proprement dit comprendhabituellement deux électrodes 12, 13, disposées au moins en partie à l'intérieur de la chambre 81, lesdites deux électrodes étant agencées pour générer une décharge ou arc électrique au foyer situé dans la chambre à l'opposé de la partie tronquée. Des moyens 10,.11 sont également prévus pour délivrer sélectivement instantanément une tension électrique aux deux électrodes 12, 13 en provoquant ainsi la décharge ou arc électrique entre les électrodes génératrices des ondes de choc dans ledit liquide contenu dans la chambre (voir figure 3 et colonne 7, ligne 51 à colonne 9, ligne 30). Dans ce document Rieber, un générateur de puissance élec- trique 10 est prévu, notamment une batterie 34, alimentant sélec- tivement- un transformateur 33 et un condensateur 11 (voir colonhe 5, ligne 64 à colonne 6, ligne 26). Ce condensateur ayant une capacitance de 1 microfarad peut être chargé jusqu'à une tension de 15 000 V pour générer L'arc ou décharge électrique entre les électrodes de manière sélective à des intervalles déterminés (colonne 4, lignes 69-72 et colonne 9, lignes 7 à 9 et 24 à 27). Les électrodes sont réalisées en un matériau hautement conducteur, tel que le cuivre ou le laiton qui est un alliage de cuivre (colonne 5, lignes 33-35). Cet appareil est utilisé dans le domaine médical, en particulier pour la destruction de tissus (voir colonne 3, lignes 30 à 64). Cet appareil peut aussi être utilisé pour l'explo- ration ou la stimulation de diverses parties du système nerveux (colonne 3, lignes 65 à 74). Cet appareil peut encore être utilisé pour la lithotritie extracorporelle. Le document FR-A-2 247 195 décrit aussi un appareil simi- laire dans lequel le liquide est constitué par de l'eau (page 3, lignes 23-24). Rieber décrit un circuit d'alimentation des électrodes de conception simple. Par ailleurs, il a été décrit dans le document EP-A-0 261 999 des présents demandeurs, en référence à la figure 5, une connectique d'alimentation 12 en courant électrique des élec- trodes 6, 8 comprenant un dispositif intermédiaire 28 formant éclateur de fermeture de circuit électrique entre les électrodes 6, 8 par intermittence, de préférence type "Spark Gap", interposées sur un conducteur 30 d'alimentation d'une électrode 6. Ce dispo- sitif intermédiaire 28 peut être constitué par un boîtier 32, dans lequel sont disposées à distance deux électrodes intermédiaires 34, 36, cette distance étant suffisante pour interrompre le circuit électrique. Ce circuit électrique est fermé par la génération d'étincelles à partir d'un élément générateur d'étincelles 38, par exemple une bougie. Pour éviter une usure prématurée des électrodes 34, 36, il est prévu de balayer la chambre 33 définie par le boîtier 32 par un courant gazeux, avantageusement un courant d'azote ou d'air alimenté par des convenables 40, 42 (voir colonne 5, lignes 11 à 44 et figure 5). IL s'est avéré en pratique qu'il était nécessaire d'uti- liser un dispositif intermédiaire présentant un boîtier d'une grande dimension en raison de l'échauffement important engendré par les décharges électriques entre les électrodes. Malgré ce surdimensionnement, la durée de vie d'un tel dispositif inter- médiaire est courte. La présente invention a donc pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution permettant de réaliser les dispositifs formant éclateur ou du type "Spark Gap" de dimension réduite tout en étant d'une durée de vie importante, bien supérieure à la durée de vie habituelle de ce type de dispositifs. Ce problème technique est résolu pour la première fois par la présente invention d'une manière particulièrement simple, peu coûteuse, utilisable à l'échelle industrielle. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention fournit un dispositif formant éclateur comprenant un boîtier support, dans lequel sont montées à distance au moins deux éLec- trodes faisant partie d'une connectique d'alimentation en courant électrique d'un appareil donné, la distance entre Lesdites électrodes étant suffisante pour interrompre le circuit électrique, et un élément générateur d'étincelles, tel qu'une bougie, capable de fermer ledit circuit électrique entre les électrodes, lors de La génération d'étincelles, caractérisé en ce que Ledit boîtier est au moins en partie réalisé en un matériau électriquement isolant, dont les parois internes adjacentes aux parois comportant les électrodes sont chemisées par une couche de chemisage en matériau réfractaire électriquement isolant. Selon une caractéristique préférée de l'invention, le matériau de chemisage est un matériau céramique ou composite, en particulier une céramique composite. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, cette couche de chemisage est constituée par un cylindre sensi- blement coaxial à un plan de symétrie du boîtier, passant de préférence par l'axe d'au moins une électrode. Selon un autre mode de réalisation également particuliè- rement avantageux de l'invention, le boîtier précité est constitué par un cylindre, de préférence à épaulement radial annulaire central, fermé à ses deux extrémités par deux éléments de fermeture au moins en partie électriquement conducteurs de manière à constituer les électrodes précitées. Selon un mode de réalisation préféré, ces éléments de fermeture comprennent des logements pour loger des pastilles élec- triquement conductrices constituant les parties actives des élec- trodes. Selon une autre caractéristique avantageuse du dispositif formant éclateur selon l'invention, celui-ci est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de balayage de l'intérieur du boîtier par un courant gazeux, notamment de l'air ou de l'azote. Selon un deuxième aspect, la présente invention fournit également un appareil de génération d'ondes de choc, de préférence à réflecteur ellipsoidal, équipé d'un tel dispositif formant éclateur. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un dispositif éclateur encore appelé "Spark Gap" de dimension réduite par rapport aux dispositifs éclateurs actuellement sur le marché, d'une durée de vie prolongée, en particulier dans l'utilisation préférée dans Les appareils de génération d'ondes de choc, de préférence à réflecteur ellipsoidal, dans lesquels les ondes de choc sont générées par décharge électrique entre deux électrodes immergées dans un liquide tel que l'eau. Ceci constitue donc un progrès technique déterminant, inattendu et non évident à l'homme de l'art. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés représentant un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention donné simplement à titre d'illustration et qui ne saurait donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les dessins la figure 1 est une vue représentant schématiquement la partie essentielle de La connectique d'alimentation en courant électrique des électrodes 8, 9 disposées dans un dispositif réflecteur ellipsoidaL 4 formant partie d'un appareil de génération d'ondes de choc, selon une application ou utilisation préférée de l'invention; et la figure 2 représente en détail, de manière agrandie, un mode de réalisation actuellement préféré d'un dispositif formant éclateur selon l'invention. En référence à la figure 1, un dispositif formant écla- teur, représenté par un numéro de référence général 28, est intégré dans la connectique d'alimentation 12 en courant électrique d'un appareil de génération d'ondes de choc de fréquence élevée, comprenant de préférence un réflecteur ellipsoidal représenté par un numéro de référence général 4. Ce réflecteur ellipsoidal 4 est rempli d'un liquide 2 tel que l'eau et est capable de générer des ondes de choc par décharge électrique entre au moins deux électrodes 8, 9 disposées au moins en partie dans une chambre 10 définie par le réflecteur ellipsoidal 4, ces électrodes étant alimentées par intermittence en courant électrique depuis une source de courant électrique 22 combinée à un transformateur haute.tension 24. Cette connectique d'alimentation 12 comprend un dispositif intermédiaire 28 de fermeture de circuit électrique entre les électrodes 8, 9 par intermittence, de préférence type "Spark Gap", interposées dans l'exemple représenté sur le conducteur 30 d'ali- mentation de l'électrode 9. L'autre électrode, ici l'électrode 8, peut être reliée à la terre symbolisée par T et comprendre un condensateur 18 capable d'emmagasiner une tension de 10 000 à 20 000 V et ayant une capa- citance de 0,5 ou I microfarad, ce condensateur 18 étant interposé sur le conducteur 20 entre la source de courant électrique 22 - combinée au transformateur haute tension 24, et l'électrode 8. Le dispositif intermédiaire 28 est avantageusement constitué par un boîtier 32, dans lequel sont disposées à distance deux électrodes intermédiaires 34, 36, cette distance étant suffi- sante pour interrompre le circuit électrique. Ces électrodes inter- médiaires 34, 36 sont natureLLement en Liaison électrique avec Le conducteur d'aLimentation électrique 30. os05 Ce circuit électrique est fermé par la génération d'étin- celles à partir d'un élément générateur d'étincelles 38, par exemple une bougie. De préférence, il est prévu de balayer la chambre 33 définie par le boîtier 32 par un courant gazeux, avanta- geusement un courant d'air ou d'azote alimenté par des conduits convenables 40, 42, ce qui est clairement visible à la figure 1. Ce dispositif ci-dessus décrit est conforme à celui décrit à la figure 5 du document EP-A-O 261 999 qui est explicitement incorporé ici par référence. En référence à la figure 2, conformément à la présente invention, on a représenté un mode de réalisation actuellement préféré d'un dispositif formant éclateur selon la présente invention pour lequel on a utilisé les mêmes numéros de référence pour les pièces identiques ou de même fonction, mais augmentés de , pour une meilleure compréhension de l'invention. Ainsi, le dispositif formant éclateur selon l'invention est représenté par le numéro de référence général 128, le conduc- teur d'alimention étant représenté par le numéro de référence 130, et les électrodes sont représentées par les numéros de référence respectifs 134 et 136 correspondant aux électrodes 34, 36 de la figure 1. L'électrode d'amorçage est représentée par le numéro de référence 138 et est constituée par exemple par une bougie, les conduits de balayage par un courant gazeux étant représentés par les numéros de référence 140 et 142. Selon la présente invention, le boîtier 128 est au moins en partie réalisé en matériau électriquement isolant, en parti- culier en matière plastique, tel que polyméthacrylate, c'est-à-dire ici la pièce centrale 154, dont les parois internes 156 latérales, adjacentes aux électrodes 134, 136, sont chemisées par une couche de chemisage 162 en matériau réfractaire électriquement isolant, de préférence un matériau céramique ou composite, en particulier un matériau céramique composite. On peut utiliser tout matériau céramique électriquement isolant qui est bien connu à l'homme de l'art. Selon un mode de réalisation préféré, cette couche de chemisage 162 est constituée par un cylindre sensiblement coaxial au plan de symétrie du boîtier, lui-même essentiellement formé par un cylindre sensiblement coaxial à l'axe de symétrie du bottier 128 qui passe de préférence par l'axe de symétrie d'au moins une élec- trode 134, 136. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la partie active 135, 137 des électrodes 134, 136, se présente sous forme d'une pastille clairement visible à la figure 2, solidarisée à l'électrode 134, 136, respectivement, par exemple par brasage. Selon un mode de réalisation particulier, cette pastille , 137 est encastrée dans un logement respectivement référencé 150, 152 du boîtier définissant le dispositif formant éclateur 128. La pièce centrale 154 du boîtier 128 peut être, selon un mode de réalisation particulier, constituée par un paraLlélépipède ou par un cylindre à épaulement radialement interne 170 annulaire central. La partie centrale 154 est fermée à ses deux extrémités 154a, 154b par deux éléments de fermeture 172, 174, comprenant des logements 150, 152 pour les parties actives 135, 137 en alliage réfractaire des électrodes 134, 136. Un élément de fermeture, tel que l'élément 172 peut comporter une cavité 176 pour la fixation de l'électrode d'amorçage 138. Selon un mode de réalisation préféré, tel que représenté, les éléments de fermeture 172, 174 sont réalisés en un matériau électriquement conducteur tel qu'un métal et constituent donc les électrodes 134, 136 elles-mêmes. Ces électrodes 134, 136 sont naturellement connectées électriquement au conducteur électrique 130 de la figure 1 de l'invention. En outre, l'élément générateur d'étincelles 138 a son extrémité libre 138a qui pénètre dans un orifice central 180 de l'électrode 134 et 182 de la partie active , de manière à affleurer la surface libre 135a de la partie active 135, comme clairement Les électrodes 134, 136 peuvent être réalisées en laiton ou en cuivre et de même pour les pastilles 135, 137. On comprend que grace à cette structure, on obtient tous les avantages techniques déterminants précédemment énoncés, en particulier une réduction de dimension très importante du dispo- sitif formant éclateur 128, grâce à la présence du chemisage interne 162 en alliage réfractaire tout en obtenant une augmenta- tion de longévité du dispositif éclateur. Egalement, la combinaison de ce chemisage avec des parties actives 135, 137 des électrodes 134, 136 sous forme de pastille améliore encore la longévité de ce dispositif formant éclateur. Il est à noter que les éléments de fermeture 172, 174 constituant en pratique les électrodes 134, 136 peuvent être soli- darisés par tout moyen approprié à la partie centrale 154 du boîtier 128, en particulier de manière démontable ou non démontable selon le choix de l'homme de l'art en fonction des avantages respectifs du caractère démontable ou non démontable du boîtier. L'invention couvre donc tous les moyens constituant des moyens techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons. REVENDICATIONS 1. Dispositif formant éclateur comprenant un boîtier support (128), dans lequel sont montées à distance au moins deux électrodes (134, 136) faisant partie d'une connectique d'alimen- tation (12) en courant électrique d'un appareil donné, la distance entre lesdites électrodes (134, 136) étant suffisante pour interrompre le circuit électrique, et un élément générateur d'étincelles (138), tel qu'une bougie, capable de fermer ledit circuit électrique entre les électrodes (134, 136), lors de la génération d'étincelles, caractérisé en ce qu'au moins une partie (154) du boîtier (128) est réatisée en matière électriquement isolante, par exemple une matière plastique, dont les parois internes (156), latérales, adjacentes aux parois comportant les électrodes (134, 136) sont chemisées par une couche de chemisage (162) en matériau réfractaire électriquement isolant. 2. Dispositif formant éclateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau réfractaire électriquement isolant précité est un matériau céramique ou composite, en parti- culier une céramique composite. 3. Dispositif formant éclateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de chemisage (162) précitée est constituée par un cylindre sensiblement coaxial à un plan de symétrie du boitier (128), passant de préférence par l'axe d'au moins une électrode (134, 136). 4. Dispositif formant éclateur selon l'une des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le boîtier précité (128) est constitué par un cylindre, de préférence à épaulement radial annu- laire interne (170), fermé à ses deux extrémités (154a, 154b) par deux éléments de fermeture (172, 174). 5. Dispositif formant éclateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de fermeture précités (172, 174) comprennent des logements (150, 152) pour loger des parties actives (135, 137) des électrodes (134, 136). 6. Dispositif formant éclateur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les parties actives précitées sont réaLisées sous la forme d'une pastiLLe soLidarisée à l'électrode par tout moyen approprié, par exemple par brasage. 7. Dispositif formant écLateur selon l'une des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (140, 142) de balayage de l'intérieur du boîtier (128) par un courant gazeux, notamment de l'air ou de l'azote. 8. Appareil de génération d'ondes de choc, de préférence un réflecteur ellipsoidal, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif formant éclateur tel que défini selon l'une quelconque des revendications I à 7, lesdites ondes de choc étant générées par décharge électrique entre deux électrodes immergées dans un liquide tel que l'eau.