Brevet FR2722707A1 — publié le 19960126

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR AJUSTER AUTOMATIQUEMENT LA FREQUENCE D'ALIMENTATION D'UN DISPOSITIF DE DEGAZAGE D'UNE COMPOSITION LIQUIDE L'invention concerne un procédé et un dispositif pour ajuster de manière automatique la fréquence d'alimentation d'un dispositif de dégazage d'une composition liquide. Un tel dispositif et un tel procédé peuvent trouver application, par exemple dans le domaine de l'industrie photographique. Ceci n'est évidemment qu'un exemple possible. D'autres applications dans d'autres domaines peuvent être envisagées de la même manière. Bon nombre de produits de l'industrie chimique, de l'industrie pharmaceutique, de l'industrie des produits alimentaires et des industries connexes, en particulier, des émulsions, des suspensions, des pâtes et des liquides de haute viscosité ou analogues contiennent de l'air ou des gaz dissous ou sous forme de petites bulles qui, lors de la fabrication, viennent inévitablement s'incorporer dans le liquide, mais qui ne doivent pas se trouver dans le produit final. C'est ainsi que, par exemple, dans le cas des émulsions photographiques, les bulles de gaz altèrent dans une importante mesure la qualité des pellicules ou des papiers photographiques réalisés avec ces émulsions du fait que les bulles ou les petites bulles de gaz perturbent le courant volumique dans les dispositifs d'enduction, donnant ainsi lieu à la formation de rayures qui rendent les matériaux photographiques inutilisables. La Fig. 1 à laquelle on fait maintenant référence représente de manière schématique une descente d'émulsion photographique conventionnelle. Selon un tel schéma classique, la descente d'émulsion comporte une bassine 1 maintenue sous agitation dans laquelle on introduit l'émulsion à traiter. L'émulsion est alors acheminée vers un dispositif de pré-traitement 2 dans lequel on applique un premier traitement, au moyen d'ultrasons, afin de permettre un ébullage grossier de ladite émulsion, le terme "ébullage" s'entendant d'une dissolution de bulles gazeuses dans la composition à traiter. Au moyen d'une pompe 3 la composition est ensuite entraînée vers un éliminateur de bulles 4, que l'on désignera par la suite par les initiales E.C.R. et dans lequel on applique également un traitement ultrasonique dans le but de réincorporer dans la composition photographique d'éventuelles bulles gazeuses restant à l'issue du pré-traitement, l'ECR fera l'objet d'une description plus détaillée par la suite. L'ECR est alimenté au moyen d'une alimentation de puissance 7. La solution traitée est ensuite acheminée vers un poste d'utilisation 8 tel que, par exemple, un poste de couchage photographique. Généralement, d'autres dispositifs, par exemple du type à dépression, non représentés, sont incorporés en amont de l'ECR. De même, la bassine peut elle-même être soumise à des vibrations ultrasoniques afin d'éliminer à ce stade une partie des bulles gazeuses. La Fig. 2 à laquelle il est maintenant fait référence représente de manière détaillée un ECR du type de celui utilisé de manière conventionnelle pour ce genre d'applications. Ces dispositifs, bien connus de la technique comprennent principalement une enceinte de traitement 10, par exemple en inox, pourvue d'un orifice d'entrée 11 par lequel on introduit la solution et d'un orifice de sortie 12 par lequel est évacuée la solution traitée. L'ECR comprend également un transducteur qui transmet des vibrations à un barreau de titane 13, disposé dans l'enceinte de traitement 10, par l'intermédiaire d'un diaphragme 14, généralement en titane. Le transducteur est en fait constitué d'un assemblage de cristaux et de céramiques piézo-électriques 16, 17 disposés selon un montage dit en "triplet de langevin" et capables de se dilater et de se contracter au même rythme que la fréquence qui les alimente par l'intermédiaire des connexions 15. Le montage dit en "triplet de langevin" s'entend de deux disques piézo-électriques séparés d'une bague intercalaire. Chacune des céramiques 16, 17 à l'une de ses faces connectée à ia masse, l'autre étant reliée au point d'alimentation 21. Les deux céramiques sont isolées par une bague en aluminium 18. Le transducteur comprend en plus une contre-masse arrière 19 permettant de renvoyer l'essentiel de l'onde ultrasonique vers le barreau de titane 13 au contact de la solution à traiter, le tout étant mis en précontrainte au moyen d'une vis 20 qui permet de déplacer le point de repos des céramiques, permettant ainsi l'application de champs électriques plus grands sans risque de voir se rompre la céramique sous l'action de contraintes de traction trop grandes, la résistance de la céramique à la compression étant en effet plus grande que sa résistance à la traction. Généralement la fréquence d'alimentation varie entre 38 et 43 kHz. Un tel dispositif ultrasonique peut, en réalité, être assimilé à un circuit du type RLC dans lequel le terme R correspond à la résistance électrique liée à un amortissement mécanique dû au diaphragme 14, au fluide et à la pression à l'intérieur de l'enceinte de traitement 10 ; le terme L correspond à la masse de l'ensemble vibrant ; le terme C correspond à la capacité inter-électrodes, c'est-àdire entre les deux céramiques 16, 17. En conséquence, un tel dispositif fonctionnera de manière optimale si, à tout moment, la fréquence de l'alimentation coïncide avec la fréquence de résonance propre du circuit RLC. La demande de brevet EP 0 555 162 décrit un dispositif de dégazage à alimentation régulée en fréquence et en puissance et selon lequel on détermine la fréquence optimale d'alimentation de l'ECR par un calcul du déphasage entre la tension et le courant aux bornes de l'ECR. En effet, ainsi que représentée à la Fig. 3, la courbe de déphasage du courant par rapport à la tension présente deux points pour lesquels le déphasage est nul: l'un correspondant à la fréquence de résonance série Fs, et l'autre correspondant à la fréquence parallèle Fp. Fs correspond à la fréquence pour laquelle la puissance est maximale, Fp correspondant à la fréquence pour laquelle la puissance est minimale. Selon le dispositif décrit dans la demande évoquée ci dessus, le réglage consiste en une double opération consistant, d'une part à déterminer la fréquence pour laquelle le déphasage est nul, et d'autre part déterminer pour la fréquence à déphasage nul, la puissance fournie à l'ECR, la fréquence optimale correspondant à la fréquence pour laquelle le déphasage est nul et pour laquelle la puissance est maximale. Cette approche présente l'inconvénient de multiplier les circuits électroniques nécessaires sur la carte d'alimentation de l'ECR, et donc d'augmenter les problèmes potentiels liés à la maintenance de ces circuits. De plus, cette approche n'est pas optimale en ce qui concerne le temps nécessaire au réglage de l'alimentation. Aussi, est-ce un des objets de la présente invention que de fournir un procédé et un dispositif ne présentant pas les inconvénients du dispositif discuté ci-avant en référence à la demande EP-A- 0 155 162. D'autres objets apparaîtront de manière plus évidente dans la description détaillée qui suit. Ces objets ainsi que d'autres sont atteints au moyen d'un dispositif de réglage de la fréquence d'alimentation d'un appareil d'ébullage d'une composition liquide du type à ultrasons comprenant: a) des moyens pour mesurer la valeur d'intensité du courant aux bornes de l'appareil d'ébullage pour une première valeur de la fréquence d'alimentation; b) des moyens pour comparer ladite valeur d'intensité à la valeur d'intensité mesurée précédemment pour une valeur de fréquence d'alimentation différente; et c) des moyens pour, en fonction du résultat de la comparaison, incrémenter ou décrémenter la valeur de ladite fréquence d'alimentation jusqu'à ce que la valeur d'intensité mesurée par lesdits moyens de mesure soit maximale. Avantageusement, le dispositif selon la présente invention comprend en plus: i) des moyens pour mesurer la tension aux bornes de l'appareil d'ébullage; et ii) des moyens pour calculer le déphasage entre le courant et la tension, le déphasage obtenu étant corrélé par les moyens de comparaison avec le résultat de ladite comparaison pour déterminer le sens de la variation à apporter à la valeur de la fréquence Selon la présente invention, on réalise également un procédé pour régler la fréquence d'alimentation d'un appareil d'ébullage d'une composition liquide du type à ultrasons comprenant les étapes suivantes: a) mesurer la valeur d'intensité du courant aux bornes de l'appareil d'ébullage pour une première valeur de la fréquence d'alimentation; b) comparer ladite valeur d'intensité à la valeur d'intensité mesurée précédemment pour une valeur de fréquence d'alimentation différente; c) en fonction du résultat de la comparaison, incrémenter ou décrementer la valeur de ladite fréquence d'alimentation; et d) réitérer les étapes a) à c) jusqu'à ce que la valeur d'intensité mesurée par lesdits moyens de mesure soit maximale. Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend en plus les étapes suivantes: i) mesurer la tension aux bornes de l'appareil d'ébullage; et ii) calculer le déphasage entre le courant et la tension. Dans la description qui suit, il sera fait référence au dessin dans lequel: -la Fig. 1 représente de manière schématique une descente d'émulsion photographique conventionnelle dans lequel le dispositif selon l'invention peut être utilisé; -la Fig. 2 représente un dispositif ultrasonique d'ébullage du type ECR; -la Fig. 3 illustre la courbe de courant (V) ainsi que la courbe de déphasage (+) entre le courant et la tension; -la Fig. 4 représente un mode de réalisation du dispositif selon la présente invention; -la Fig. 5 représente un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention.; et -la Fig. 6 représente un algorithme de calcul pouvant être utilisé par le dispositif selon l'invention pour le réglage de la fréquence d'alimentation. Ainsi que représenté à la Fig. 4 à laquelle il est maintenant fait référence, le dispositif selon l'invention utilise essentiellement la valeur du courant aux bornes de l'ECR comme donnée pour ajuster la fréquence d'alimentation du dispositif de dégazage. Ainsi, la valeur de courant I prélevée aux bornes de l'ECR 30 est convertie en une valeur numérique à l'aide d'un convertisseur 31. Cette valeur est ensuite fournie à un microprocesseur 32 dans lequel elle est comparée à une valeur de courant obtenue précédemment. En fonction du résultat de cette comparaison, le micro processeur détermine quelle est la position en fréquence sur la courbe représentée à la Fig. 3. le microprocesseur commande alors des moyens pour ajuster la valeur de fréquence de manière à ce que le système soit positionné à la fréquence pour laquelle le rendement est maximal, c'est à dire à la fréquence de résonance série Fs. Un mode de réalisation d'un algorithme pouvant être utilisé par le microprocesseur 32 (ou tout autre moyen de calcul approprié) sera donné plus en détail par la suite en référence à la Fig. 6. Ainsi que mentionné ci-avant, lors du réglage de la fréquence d'alimentation, le microprocesseur, en réponse à la valeur d'intensité mesurée aux bornes de l'ECR, ou plutôt en réponse aux variations de la valeur d'intensité aux bornes de l'ECR, produit un signal numérique représentatif d'une éventuelle correction à apporter à la fréquence d'alimentation de l'ECR 30. Cette valeur est transformée en une valeur analogique au moyen d'un convertisseur 33, lequel produit un signal analogique utilisé pour commander un oscillateur contrôlé en tension 34. Celui ci produit une valeur de fréquence (typiquement entre 38 et 43 kHz) , laquelle commande directement l'alimentation de puissance 35. On réalise ainsi une boucle de régulation, laquelle opère jusqu'à ce que la fréquence idéale ait été trouvée. A ce moment, et selon un mode de réalisation particulier, le microprocesseur 32 génère un signal (PLL OK) destiné à commander des moyens (tels qu'une diode électroluminescente par exemple) pour indiquer à un opérateur que le réglage en fréquence est termine. La Fig. 5 illustre un autre mode de réalisation et illustre également la boucle de régulation de puissance de l'alimentation du dispositif de dégazage. Selon ce mode de réalisation, on effectue également une mesure de la phase entre le courant et la tension aux bornes de l'ECR 30 de manière à s'assurer que la valeur de fréquence idéale déterminée par le microprocesseur 32 correspond bien à une fréquence pour laquelle le déphasage entre le courant et la tension aux bornes de l'ECR est nul ou sensiblement voisin de zéro. Pour ceci, on utilise un comparateur de phase 42. Le signal (PLL OK) issu du comparateur 40 est envoyé vers le microprocesseur et est utilisé comme signal de validation pour confirmer ou infirmer les résultats de l'algorithme de calcul mis en oeuvre par le microprocesseur 32 sur la base des valeurs de courant aux bornes de l'ECR 30. La boucle de régulation de puissance est conforme à ce qui a été décrit dans la demande de brevet référencée ciavant, et ne nécessite par conséquent aucune description détaillée. D'une manière simplifiée cependant, il est à noter que la puissance réellement fournie à l'ECR est mesurée au moyen d'une carte wattmètre par exemple (un circuit 41 réalise le produit de la tension et du courant lorsque la phase est nulle). Cette valeur mesurée est comparée à une consigne fournie, soit en interne par un opérateur 43, soit en externe 44 (produite par un automate programmable, un ordinateur, ou tout autre moyen de calcul 42). Le résultat de la comparaison commande une éventuelle modification de la puissance utilisée pour l'alimentation de puissance 35, et ce jusqu'à ce que la valeur mesurée corresponde sensiblement à la valeur de consigne. La Fig. 6 à laquelle il est maintenant fait référence illustre de manière schématique un exemple d'algorithme pouvant être utilisé par le microprocesseur 32 pour commander le réglage en fréquence de l'alimentation 35. Selon cet algorithme, on se positionne d'abord sur la fréquence minimale de l'alimentation 200 pour laquelle on mesure la valeur de courant correspondante 210 aux bornes de 1'ECR. Cette valeur est comparée à la valeur précédente de courant. Dans l'hypothèse où la valeur est supérieure à la valeur précédente, cela indique que l'on est dans la partie ascendante de la courbe d'intensité (voir Fig. 3) et donc que la fréquence d'alimentation est trop faible. On incrémente cette valeur de fréquence 230 d'un pas qui, typiquement est de l'ordre de quelques centaines de Hz. L'hypothèse où la valeur d'intensité mesurée est inférieure à la valeur d'intensité précédente indique que l'on a atteint une valeur d'intensité légèrement au delà de l'intensité maximale, c'esr à dire que l'on est passé dans la partie descendante de la courbe d'intensité (voir Fig. 3). On vérifie alors 240 que le déphasage est nul ou sensiblement voisin de zéro (tel qu'indiqué par le signal PLL OK évoqué ci-avant en référence à la Fig. 5). Si tel n'est pas le cas, on se repositionne à la fréquence minimale et la boucle mentionnée ci-avant (200-240) est relancée. Si la valeur de PLL OK indique que le déphasage mesuré est nul, la valeur d'intensité correspondante est stockée 250. La valeur de fréquence est incrémentée à nouveau 260. On mesure à nouveau la valeur d'intensité qui est comparée à la valeur d'intensité précédente afin de confirmer les résultats du test 220. Si les résultats sont infirmés, c'est à dire si la valeur d'intensité est supérieure à la valeur d'intensité précédente, on incrémente à nouveau la fréquence 260, jusqu'à ce que la valeur d'intensité devienne inférieure à la valeur d'intensité précédente. A cet instant, on décrémente la fréquence et on compare la valeur d'intensité correspondante à la valeur précédente. Ainsi, le système est verrouillé en permanence sur la valeur de fréquence idéale telle que déterminée par l'ordinateur 32 en fonction des valeurs d'intensité mesurées aux bornes de l'ECR 30. En d'autres termes, le système "oscille" en permanence autour de la fréquence correspondant à la valeur d'intensité maximale telle que déterminée par le microprocesseur. L'invention vient d'être décrite en référence à des modes de réalisation préférés. Il est évident que des variantes peuvent être apportées à ces modes de réalisation préférés sans s'écarter de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de réglage de la fréquence d'alimentation d'un appareil d'ébullage d'une composition liquide du type à ultrasons comprenant: a) des moyens (45) pour mesurer la valeur d'intensité du courant aux bornes de l'appareil d'ébullage (30) pour une première valeur de la fréquence d'alimentation; b) des moyens (32) pour comparer ladite valeur d'intensité à la valeur d'intensité mesurée précédemment pour une valeur de fréquence d'alimentation différente; et c) des moyens (32, 33, 34) pour, en fonction du résultat de la comparaison, incrémenter ou décrementer la valeur de ladite fréquence d'alimentation jusqu'à ce que la valeur d'intensité mesurée par lesdits moyens de mesure soit sensiblement à son maximum. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en plus: i) des moyens (46) pour mesurer la tension aux bornes de l'appareil d'ébullage; et ii) des moyens (40) pour calculer le déphasage entre le courant et la tension, le déphasage obtenu étant corrélé par les moyens (32) avec le résultat de ladite comparaison pour déterminer le sens de la variation à apporter à la valeur de la fréquence . 3 - Procédé pour régler la fréquence d'alimentation d'un appareil d'ébullage d'une corçosition liquide du type à ultrasons comprenant les étapes suivantes: a) mesurer (210, 250) la valeur d'intensité du courant aux bornes de l'appareil d'ébullage pour une première valeur de la fréquence d'alimentation; b) comparer (220, 270) ladite valeur d'intensité à la valeur d'intensité mesurée précédemment pour une valeur de fréquence d'alimentation différente; c) en fonction du résultat de la comparaison, incrémenter ou décrémenter (230, 260, 280) la valeur de ladite fréquence d'alimentation; et d) réitérer les étapes a) à c) jusqu'à ce que la valeur d'intensité mesurée par lesdits moyens de mesure soit sensiblement à son maximum. 4 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en plus les étapes suivantes: i) mesurer la tension aux bornes de l'appareil d'ébullage; et ii) calculer le déphasage entre le courant et la tension aux bornes de l'appareil d'ébullage.