Brevet FR2730650A1 — publié le 19960823

L'invention se rapporte à un procédé pour le nettoyage de corps creux par ultrasons. L'invention concerne plus particulièrement mais non exclusivement un procédé pour le nettoyage de conduites par des ondes ultrasonores. Par nettoyage, on désigne essentiellement les opérations de décollement de particules sédimentées ou ancrées aux surfaces des corps, en vue de leur extraction de ces corps. Les procédés de nettoyage ultrasonores connus, tels ceux décrits dans les brevets FR-A-2.549.745 et FR-A-2.549.746, visent à 11 application optimale d'un champs ultrasonore de forte puissance à un milieu liquide contenu par un corps creux. Les procédés connus permettent d'optimiser le phénomène de cavitation qui génère le décollement des particules sédimentées ou ancrées aux surfaces du corps creux. Ces procédés de nettoyage ultrasonores connus ont des effets essentiellement localisés, c'est à dire pratiquement limités au volume d'enveloppe d'un champs ultrasonore qui génère la cavitation. Ces procédés doivent donc être mis en oeuvre sur chaque site ou au moins au voisinage immédiat de ces sites. Cela exclut donc le nettoyage à distance de sites aux niveaux desquels le matériel pour la mise en oeuvre du procédé ne peut être installé - soit du fait d'une impossibilité mécanique ou architecturale d'accés, - soit parce que l'environnement est nocif pour les personnes qui doivent intervenir dans la pose et l'utilisation du dit matériel. Ce cas est fréquent, notamment, sur les sites d'utilisation d'énergie nucléaire. Le résultat essentiel que l'invention vise à obtenir est précisément un procédé de nettoyage ultrasonore qui produise des effets à distance des moyens d'application d'ondes ultrasonores qu'il requiert. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité notamment caractérisé en ce qu'on sollicite la paroi du corps selon une fréquence déterminée pour générer au niveau de la paroi des ondes dites de surface. L'invention a également pour objet les moyens pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention sera bien comprise à l'aide de la descriptlon ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement un corps creux soumis au procédé de l'invention. En se reportant au dessin, on voit un corps creux 1 a paroi 2 en matériau sensiblement rigide en au moins un point de laquelle est appliqué un dispositif 3 générateur de vibrations ultrasonores de fréquence déterminée. Le procédé de l'invention est remarquable par le fait qu'on sollicite la paroi 2 du corps 1 selon une fréquence déterminée pour générer au niveau de la paroi 2 des ondes dites de surface. De manière notable, dans le cas d'un tube de longueur infinie c'est à dire de longueur supérieure à N fois son diamètre, on applique en un point du tube une force excitatrice modelisée par une onde sinusoïdale entretenue qui répond à l'équation 52 (U) + [3YP(l-vZ)/Eh21 2u/6t2] = 0 dans laquelle équation - 52 (U) représente un opérateur mathématique, - u représente le coefficient de POISSON du matériau de la paroi 2, - E représente le module d'YOUNG du matériau de la paroi 2, - h représente l'épaisseur de la paroi 2, - 6 représente un opérateur mathématique, - t représente le temps, - u représente la force excitatrice, - p représente la masse volumique du matériau de la paroi 2 Les moyens pour la mise en oeuvre du procédé consistent essentiellement, d'une part, un moyen 4 calculateur en vue de déterminer la fréquence excitatrice du corps creux et, d'autre part, en un moyen 5 de commande de cette fréquence au dispositif 3 générateur. De préférence, on cherche des solutions générales satisfaisant l'équation de la forme u = u(r,O) exp (jot-kz) avec k = ou encore en posant # potentiel scalaire et # potentiel vecteur des solutions du type # = f(rl,0) exp (j#t - kz) w = g(rl,0) exp (jot - kz)O ces potentiels vérifiant d'autre part les équations générales d'ondes soit (##/#t) - ( /#) ## = 0 ; on posera /# = CT2 (62Q/6t2) - (#+2 /#) ## = O ;on posera #+2 /# = CL la solution générale de (1) peut s'écrire u(r,0) = sin me [A Jm(6r) + BIm(6r)] avec Jm et 1m fonctions de Bessel d'ordre m de 1ère et 2ème espèce (6 = 2r1/r1 + 1) Toutefois dans le cas d'une géométrie parfaite (tube non raidi et non coudé) on peut trouver des solutions par une méthode intégrale qui conduit à gs (#) = A sin (mi) + B cos (mi) concernant les ondes symétriques, et gA(O) = A sin (m# + #/#) + B cos concernant les ondes asymétriques, les conditions aux limites (arr=O V# r=r1 r=r2 et {#r#}=0 quel que soit O r=r1 r=r2 nous donne donc les équations aux fréquences a2=(C/cL) 2 2=(C/CT) 2 pour les ondes symétriques et pour les ondes asymétriques. A partir de ces équations dont les seules variables sont la fréquence oe et la vitesse c des ondes de surfaces, on peut pour une fréquence donnée (imposée par l'exitateur) calculer la vitesse de l'onde de surface (quand elle existe). L'existence de cette onde est conditionnée par la vitesse de l'onde solution de l'équation aux fréquences. Cette onde de surface se propagera suivant z (à l'infini) si pas d'amortissement). En réalité, et pour un amortissement structural de 0,033(K) [K raideur du tube valeur généralement admise, on obtient un propagation sensible sur une dizaine de mètres. La solution en O montre d'autre part que l'ensemble du tube va vibrer suivant un mode sinusoïdal. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le nettoyage ultrasonore de corps creux (l) à une paroi (2) en matériau sensiblement rigide en au moins un point de laquelle peut être appliqué un dispositif (3) générateur de vibrations ultrasonores de fréquence déterminée, ce procédé étant CARACTERISE en ce qu'on sollicite la paroi (2) du corps (1) selon une fréquence déterminée pour générer au niveau de la paroi (2) des ondes dites de surface. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, dans le cas d'un tube de longueur infinie c'est à dire de longueur supérieure à N fois son diamètre, on applique en un point du tube une force excitatrice modelisée par une onde sinusoïdale entretenue qui répond à l'équation (u) + [3yp(l-u2)/EhZ] . [62U/8tZ = O dans laquelle équation - 2 (U) représente un opérateur mathématique, - u représente le coefficient de POISSON du matériau de la paroi 2, - E représente le module d'YOUNG du matériau de la paroi 2, - h représente l'épaisseur de la paroi 2, - 6 représente un opérateur mathématique, - t représente le temps, - u représente la force excitatrice, - p représente la masse volumique du matériau de la paroi 2 3. Moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisés en ce qu'ils consistent essentiellement, d'une part, en un moyen (4) calculateur en vue de déterminer la fréquence excitatrice du corps creux et, d'autre part, en un moyen (5) de commande de cette fréquence au dispositif (3) générateur.