Brevet FR2738168A1 — publié le 19970307

CONVERTISSEUR D'ENERGIE POUR LA PRODUCTION D'IMPULSIONS DE HAUTE PUISSANCE L'invention concerne un convertisseur d'énergie S pour la production d'impulsions de haute puissance. L'état de la technique comporte un grand nombre de convertisseurs d'énergie. Leur utilisation donne les constructions les plus diverses. C'est ainsi que le brevet DE-3S Ob 583 traite de la construction d'un convertisseur d'énergie pour la destruction de calculs rénaux. Dans ce convertisseur d'énergie et dans d'autres convertisseurs d'énergie connus, le système d'électrode, produisant l'impulsion de haute puissance se trouve dans le méme bac rempli du liquide servant de fluide de travail que le matériau à travailler. Du fait de l'interaction du matériau rragmente avec le système d'électrode, il se produit une grande fluctuation de la conversion d'énergie. D'autres inconvénients des solutions précitées résident dans le tait que les matériaux ne peuvent être fragmentes que par voie humide et que l'encrassement du fluide de travail provoque des fluctuations dans la conversion de l'énergie. Par l'intégration du convertisseur dans le fluide de travail, par exemple de l'eau, il n'est donné qu'un plan de référence. L'invention a pour but de développer un convertisseur d'énergie, qui permette une fragmentation à sec. Ce but est atteint avec un convertisseur d'énergie suivant I 'invention en ce que le convertisseur d'énergie est encapsulé au moyen d'une membrane assurant l'étanchéité. Par la réalisation d'un convertisseur d'énergie blinde pour la production d'impulsions de haute puissance, on obtient outre la fragmentation à sec ou la detormation du materiau à travailler, l'avantage qu'il présente de grandes possibi lités d'emploi. Sans modification essentielle de la technique des installations, le convertisseur d'énergie peut être intégré. L'étape de sechage du matériau a rragmenter ou à déformer est supprimée. Sont supprimées des pièces tournantes dans la zone de travail. La configuration flexible de la membrane a pour avantage des pertes d'énergie réduites lors de la conversion d'énergie en impulsions de pression. Le convertisseur d'énergie possède donc lui-même une faible consommation d'énergie. La torme elliptique de la paroi intérieure du boîtier contribue aussi à une consommation d'énergie réduite. Avec la concentration des ondes de pression vers la membrane on obtient une réduction de la conversion totale d'energie, rapportée aux quantités de matières a fragmenter. La solution suivant l'invention peut être appliquée dans tous les cas o l 'on souhaite qu'une ZU pression agisse directement sur le matériau, par exemple lors du recyclage. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Une torme de réalisation de l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexés. La figure 1 est un schéma fonctionnel d'une alimentation en énergie pour la production d'impulsions de haute puissance, la figure 2 représente une courbe de pression de principe d'une impulsion de haute puissance sur le ma té r i au, la figure 3 représente une construction mécanique du convertisseur d'énergie blindé, la -igure 4 est une vue en coupe le long de la ligne A-A de la figure 3. J3 2738168 Comme représente sur la figure 1, par un raccord au reseau 30, l'energie destinée à la production d'impulsions électriques de haute puissance est envoyée à une production de haute tension avec limitation du courant de charge 31 et à un redresseur à haute tension 32 dans une batterie de condensation 33. Celle-ci est acheminée au moyen d'un disjoncteur de puissance 34, par un système de conduite d'énergie 35, vers un convertisseur d'énergie 36. Le retour en vue de la régulation de l'alimentation d'énergie s'effectue par une technique de commande et de sécurité 37. Entre une électrode-anode 5 se trouvant dans le convertisseur d'énergie 36 et des électrodes de masse 4, au moins une, de préférence trois, qui se trouvent dans un tluide de travail liquide, il se forme un canal de plasma. Dans celui-ci est envoyée l'énergie de la batterie de condensateur 33 dans la gamme des us. Il en resulte le compactage d'une couche dans le fluide de travail. Cette couche s'expanse en forme de boule et est le support d'énergie. Sur le matériau à travailler, par une membrane 14 se trouvant sur le convertisseur d'éneriie 3b, il est produit une courbe de pression comme representé sur la figure 2. Au cours de la phase de développement de cette décharge électrique, il se produit un élargissement rapide du canal de plasma. Ce faisant il se produit sur son enveloppe une variation pression- densité qui s'élargit en tant qu'impulsion de haute puissance dans le fluide de travail. Suivant les dimensions du circuit de décharge, une impulsion de haute puissance d'une durée de ps produit ainsi une pression de pointe pouvant aller jusqu'à 10zMPa (1 000 bar). Le domaine de travail de principe se situe entre 20 et 60 MPa (200 et biJO bar). Les impulsions de haute puissance deviennent des supports de l'énergie, c'est-à-dire l'outil. Par la membrane 14, une succession d'impulsions de haute puissance sont introduites dans le matériau à travailler. Pour la conversion d'énergie la pression de pointe, c'est-à-dire le maximum de pression de la première impulsion, et la pente de la monrtée de la pression - plus elle est abrupte et plus haute est la pression - sont d'une importance décisive. Par l'impulsion de pression ainsi produite, celles-ci provoquent une sollicitation en compression et traction, la 1;up-presion de limites de liaison sur des limites de grains ainsi que la destruction ou la LU dèéormation du matériau en des points d'irrégularite dans le matériau. La construction interne du convertisseur d'énergie 36 est représentée sur la rigure 3. L'électrode-anode 5 est placée dans un isolateur b, verticalement et au milieu, dans un boîtier 1. L'isolateur 6, sur lequel se trouve un raccord 7 pour un cible de haute tension, est fixe des deux côtés au moyen de joints toriques d'étanchéité 12, de douilles Megi-Hl modiriees 15 et de joints toriques d'étanchéité 11, dans le boîtier 1, par des anneaux d'appui 3 et de' vis à six pans creux ?U. Les électrodes de masse 4 se trouvent sur le boîtier 1, perpendiculairemernt à I 'electro(e-anode 5 et sont reliées au boîtier 1 par d'autres vis a six pans creux i1 et étanchéite lu Ivoir figure 4). Les électrodes de masse 4 sont situées dans un même plan, a une distance de 120' de preterence, s5is se toucher. La torme intérieure du boîtier 1 est elliptique. Sur le boîtier 1 est enfilee la membrane 14, qui est pressée par un anneau de serrage 2, des vis a six pans creux 18 et des ecrous hexagonaux lb en vue de la fixation de 'l'anneau de serrage 2 sur le boîtier 1. Dans le boîtier 1 se trouve en outre au moins un perçage di'aeration 19 avec vis 13. Cette vis 13 permet de réguler la pression intérieure dans le boitier 1. L'entrée du fluide de travail s'effectue par au moins un, de préeérence deux dispositils de remplissage b d'eau 22, 2J (figure 4). Les dispositifs de remplissage d'eau 22, 23 peuvent être adaptés aux exigences correspondantes. Comme variante la plus simple on peut utiliser une soupape à bi lle, qui régie l'arrivée d'eau et une soupape à bille, qui règle la sortie d'eau. Des capteurs de pression 24, qui se trouvent directement sous la membrane 14, par un adaptateur 8 et une étanchéité 9 dans la partie supérieure du boîtier 1, servent à la régulation interne de la sortie de travail de l'alimentation d'énergie décrite précédemment, de sorte qu'au moyen d'un contrôle de la pression pour la surveillance du processus, on évite une destruction de la membrane 14, mais ceci ne doit pas faire partie de l'exemple de réalisation. REVENDICATIONS 1. Convertisseur d'énergie (36) pour la production d'impulsions de haute puissance, caractérisé en ce que le convertisseur d'énergie (36) est blindé au moyen d'une membrane (14) assurant l'étanchéité. 2. Convertisseur d'énergie (36) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (14) assurant l'étanchéite est tirée par l'intermédiaire d'une bague d'appui (2) sur la partie supérieure d'un boîtier (1) du convertisseur d'énergie (36). 3. Convertisseur d'énergie (36) selon l'une quelconque des revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la membrane (14) est faite d'un matériau flexible. 4. Convertisseur d'énergie (36) selon une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans le boîtier (1) du convertisseur d'énergie (36) est placée verticalement une électrode-anode (5) dans un isolateur (6) et au moins une électrode de masse (4) O20 est fixée sur le boîtier perpendiculairement à l'électrode-anode (5). 5. Convertisseur d'énergie (36) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les électrodes de masse 4 sont situées dans un même plan. 6. Convertisseur d'énergie L36) selon une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi intérieure du bottier (1) possède une forme elliptique. 7. Convertisseur d'énergie (36) selon une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fluide de travail se trouve dans le boîtier (1). 8. Convertisseur d'énergie (36) selon une ou plusieurs des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans le boîtier j1) sont placés des dispositifs de remplissage d'eau (22; 23) destinés à recevoir le fluide de travail dans le bo'tier (1). *, v l / 9. Convertisseur d'énerg ie (36) selon une ou plusieurs des revendications 1 à b, caracterise en ce que des capteurs de pression (24) sont placés dans la paroi intérieure du boîtier (].).