Brevet FR2719966A1 — publié le 19951117

L'invention concerne un appareil destiné à transfonmer l'énergie électrique en énergie sonore, à des fréquences variables audibles, dans des liquides et en particulier dans l'eau. De tels transducteurs immergeables existent. Les plus simples sont constitués de haut-parleurs, étudiés pour fonctionner dans l'air, enfermés dans un boitier rigide étanche qui protège le heut parleur du milieu et supporte la pression hydrostatique du liquide ambiant Les ondes sonores émises par le haut-parleur doivent traverser ce boitier avant de se propager dans Ic milieu liquide, ce qui atténue sensiblement la transmission. D'autres appareils sont aussi constitués d'enceintes étanches, dont certaines parois sont souples, qui renferment le ou les haut-parleurs. L'écrasement dû à la pression hydrostatique du milieu liquide est évité soit par le gonflement par un gaz -il faut alors un régulateur de pression -soit par la présence d'un liquide dans l'enceinte. Le brevet français nO 2523795 propose ainsi d'avoir l'une ou plusieurs des parois de l'enceinte étanche constituées de membranes actives, c'est-à-dire de membranes qui émettent les vibrations, ainsi, la face antérieure de ces membranes est directement en contact avec le milieu liquide, la transmission des ondes sonores étant ainsi améliorée. Mais la face postérieure de ces membranes restent encore confinée dans le liquide enfermé dans l'enceinte étanche, ce qui atténue encore les mouvements de cette membrane. Si, tel que proposé par ce brevet, le liquide enfermé dans l'enceinte est remplacé par un gaz, il faut alors réguler la pression de ce gaz. Des essais montrent que pour obtenir des niveaux sonores importants dans un liquide on est amené à: - utiliser de puissants moteurs électromagnétiques dont l'encombrement devient alors important par rapport à celui des membranes actives qu'ils actionnent - ce que les deux faces de la membrane active soient libres de se mouvoir le plus directement possible dans le milieu liquide. - ce que l'appareil supporte les forces nécessaires pour faire vibrer une membrane dans un milieu liquide. - équilibrer les pressions hydrostatiques qui s'exercent sur chaque face de la membrane active. La présente invention a pour but de répondre à ces difficultés. L'appareil selon l'invention comporte, pour celà, un puissant moteur électromagnétique actionnant une membrane vibrante. Cet ensemble est enfermé dans une enceinte non étanche dont deux des parois, au moins, sont constituées de grilles que le milieu liquide ambiant naverse. Le moteur électromagnétique, de géométrie et fonctionnement classiques, possède un noyau polaire central de grand diamètre ; ce noyau polaire est percé de part en part, par un large canal central, de forme cylindrique ou évasée. La membrane active de l'appareil selon l'invention est étanche, rigide et de forme conique. Contrairement à l'habitude, ce cône est retoumé, c'est-à-dire que la base du cône est placée du côté du moteur, vis-à-vis du canal central décrit ci-dessus. Selon des modes particuliers de réalisation dépendant des conditions d'utilisation - la membrane vibrante émettrice est montée avec une double suspension. - une membrane souple est collée, de façon étanche, sur l'extrémité la plus proche de la membrane active du canal central défini plus haut. - la bobine électrique motrice peut être constituée de deux bobinages séparés. - I'entrefer du moteur électromagnétique peut être rempli d'un liquide ferromagnétique. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description de deux modes de réalisation, non limitatifs, de l'invention et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une vue d'ensemble en coupe du transducteur quand il est prévu d'utiliser celui-ci à des profondeurs faibles et peu variables. - La figure 2 représente schématiquement une vue de la partie centrale en coupe du transducteur dans une variante ou celui-ci doit être utilisé à des profondeurs variables. L'appareil compone un moteur électromagnétique constitué d'un aimant permanent 3 dont le champ magnétique est conduit à un entrefer circulaire 14 par une plaque métallique 5 et une plaque métallique 4 prolongée d'un noyau polaire central 6 de très large section. La bobine électrique motrice 13 est collée sur un suppon cylindrique creux 12 lui-meme collé à la membrane active 10, selon une configuration très habituelle. L'ensemble moteur-membrane active est placé, par le collage 18 dans une enceinte non étanche, cylindrique, 1, en matériau rigide et isolant, une résine polyester armée de fibres de verre ,par exemple. Cette enceinte cylindrique suppone à ces deux extrémités ouvenes deux grilles 2 fabriquées, elles aussi, à panir d'un matériau rigide et isolant. Le noyau polaire central 6 du moteur est traversé, de pan en part, par un large canal 7 perçé au centre du noyau. Ce canal pouvant être, à moindre coût, cylindrique ou, avantageusement, avoir un profil évasé vers la membrane active. La membrane active 10 est étanche et faite, par exemple, avec un composite résine époxyde -fibres de carbone, pour lui donner une grande rigidité. Cette membrane supporte une ogive très rigide 9. La membrane active 10 a une forme conique, le profil du cône pouvant être, par exemple, celui d'une chaînette. La base de ce cône est tournée vers le moteur et suppone la bobine électrique 13 par son support 12. Selon la figure 1, la lèvre extérieure relevée de la membrane active 10 est supponée par une suspension 22 faite d'un profilé en U, circulaire, en néoprène. Cette suspension étanche 22 relie de façon souple, par collage étanche, le moteur à la lèvre extérieure de la membrane active. Une suspension intérieure 21, coaxiale à la première, constituée d'un profilé en U circulaire étanche en néoprène, relie, de façon souple, par collage étanche, I'avant du canal central à la face postérieure de la membrane active. Ces deux suspensions sont situées juste de part et d'autre du suppon bobine 12. Toutes ces pièces sont symétriques par rappon à l'axe de symétrie central 8. La bobine électrique 13 est alimentée en courant par les conducteurs extérieurs 20, entrant dans l'enceinte 1 par le passe-fil 19. Ces conducteurs sont soudés à des tresses en cuivre souples 16 sur un massif isolant 15 collé au moteur. Selon la figure 2 représentant une variante de l'appareil, une membrane souple 25 étanche, en néoprène, par exemple, est collée sur le bord du canal central 6, du côté le plus proche de la membrane active 10. Cette membrane 25 détermine avec la membrane 10 et l'espace limité par l'aimant 3, le noyau polaire 6 ct les plaques métalliques 4 et 5, un volume clos qui est rempli par le liquide 11, de l'eau distillée ,par exemple. Le remplissage est effectué par un, ou plusieurs, trou 23 fermé par un bouchon 24. La membrane active 10 est fixée au moteur par la suspension souple 26. Par sa géométrie, avec des moyens simples, L'appareil selon l'invention apporte beaucoup d'avantages: . Enceinte non étanche permet au moteur d'être refroidi, par contact direct, par le milieu liquide ambiant. . L'enceinte non fermée permet à la membrane active de produire ses vibrations directement dans le milieu liquide à sonoriser. . L'enceinte et ses deux grilles rigides protègent l'appareil d'éventuelles agressions mécaniques. . l'enceinte et ses deux grilles, en matériau isolant, empêchent l'utilisateur d'accéder aux masses métalliques et aux conducteurs situés à l'intérieur. le canal central, dans la configuration de la figure 1 permet, parce que les deux suspensions 20 et 21 sont très proches et qu'ainsi les surfaces de la face postérieure et de la face antérieure de la membrane active sont peu différentes, d'obtenir un équilibre hydrostatique suffisant sur cette membrane pour que l'appareil puisse fonctionner, ainsi, à de faibles profondeurs peu variables, ce qui est le cas notamment quand on veut sonoriser l'eau d'une piscine. . le canal central, dans la configuration de la figure 2 permet de mettre en équipression la membrane active par l'intermédiaire de la membrane souple 25 et du liquide 11. L'appareil peut être alors utilisé à des profondeurs variables. le cône inversé, tourné vers le canal central, de la membrane active permet de mieux faire converger, vers l'évasement du canal central, les ondes sonores. La ventilation de la face postérieure de la membrane active est bien assurée, ce qui améliore le rendement de la transformation de l'énergie électrique en énergie sonore en milieu liquide. . le cône inversé de la membrane active permet de raccourcir sensiblement la longueur du suppon bobine 12, le rendant ainsi très rigide, ce qui est imponant quand on considère les contraintes subies par ce support pour entraîner la membrane active dans un liquide. Ce support bobine très court ne permet qu'une très petite excursion, ce qui ne dérange par le bon fonctionnement de l'appareil, I'amplitude des vibrations de la membrane active dans les liquides et en particulier dans l'eau, étant très faible, même dans les basses fréquences. REVENDICATIONS 1) Transducteur de sons immergeable dans les liquides constitué d'un moteur électromagnétique actionnant une membrane vibrante émettrice, caractérisé par le fait que l'ensemble moteur-membrane vibrante est enfermé dans une enceinte rigide 1 dont deux parois sont constituées par des grilles 2 rigides, non étanches. Le moteur possède un noyau polaire central 6 large, perçé par un canal central 7 évasé qui aboutit à la base de la membrane vibrante conique 10. 2) Transducteur selon la revendication I caractérisé par le fait que l'enceinte 1 et ses deux grilles 2 sont constituées de matériaux rigides et isolants. 3) Transducteur selon la revendication 1 et 2 dans lequel ladite membrane vibrante 10 est maintenue par une double suspension souple constituée de deux profilé en U circulaires et coaxiaux, 21 et 22, placés de part et d'autre du suppon bobine 12; le premier, 21, reliant le bord évasé du noyau polaire central 6 à la face postérieure de la membrane 10; le deuxième profilé 22, reliant la plaque métallique 5 à la lèvre relevée périphérique de la membrane 10. 4) Transducteur selon la revendication 1 et 2 dans lequel une membrane souple 25, étanche, est collée sur le bord évasé du noyau polaire 6. La membrane vibrante 10 étant tenue par la suspension souple 26. Le volume clos délimité par ces deux membranes, 25 et 10, est rempli d'un liquide 1 1 Le trou 23 et son bouchon 24 permettent le remplissage. 5) Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bobine électrique motrice 13 peut être constituée de deux bobinages séparés. 6) Transducteurs selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'entrefer 14 peut être rempli d'un liquide ferromagnétique.