Brevet FR2807277A1 — publié le 20011005

Haut-parleur pneumatique La présente invention concerne un haut-parleur pneumatique de forte puissance acoustique, utilisable notamment pour la transmission de messages vocaux à grande distance, typiquement de plusieurs kilomètres. Des haut-parleurs pneumatiques de ce type sont décrits dans les brevets FR 2 442 465, 2 572 615 et 637 148 et comprennent un bec annulaire porté par équipage mobile à commande électromagnétique venant moduler un débit d'air sous pression dans col annulaire sonique formé entre une tuyère et un diffuseur axial, cet équipage mobile étant axialement déplaçable dans l'entrefer annulaire d'un circuit magnétique comprenant des pièces de fer doux et aimant permanent annulaire qui entoure extérieurement l'équipage mobile. Ces appareils connus sont capables de développer une puissance acoustique importante dans une bande fréquences permettant la transmission de la parole (typiquement de 300 à 3000 Hz) avec un rapport signal/bruit supérieur à 10 dB, mais leur volume et leur poids (environ 12 kg) relativement élevés limitent leurs applications. I1 serait donc intéressant de miniaturiser ces appareils connus tout en conservant leurs performances acoustiques pour élargir beaucoup leur domaine d'applications, mais cela ne peut se faire par une simple réduction des dimensions qui se traduirait par une diminution des niveaux acoustiques et surtout par un déplacement important de la bande passante vers les hautes fréquences. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple et efficace à ce problème. Elle a pour objet haut-parleur pneumatique miniaturisé dont les performances acoustiques sont égales ou supérieures à celles des appareils connus, mais dont les dimensions et le poids sont très fortement réduits. Elle propose, à effet, un haut-parleur pneumatique, comprenant un circuit pneumatique alimenté par un débit de gaz sous pression et comportant un col annulaire sonique délimité par une tuyère et par diffuseur axial, et un équipage mobile de forme tubulaire, comportant une bobine montée dans l'entrefer annulaire d'un circuit magnétique et venant moduler l'écoulement de gaz dans le col annulaire précité, caractérisé en ce que le circuit magnétique comprend un empilement axial de disques d'aimants permanents et de fer doux à l'intérieur d'une culasse tubulaire fer doux, cet empilement étant logé entre une paroi de fond de la culasse et le diffuseur axial et étant entouré radialement par la bobine de l'équipage mobile. Dans le haut-parleur pneumatique selon l'invention, la disposition des aimants permanents radialement à l'intérieur de la bobine de l'équipage mobile permet de réduire dimensions radiales du circuit magnétique et poids en conservant une énergie de déplacement de l'équipage mobile suffisante pour que le debit de gaz sous pression soit modulé de façon satisfaisante dans le col sonique. La bande passante de haut-parleur pneumatique reste adaptée à une bonne transmission de la parole. Dans un exemple de realisation de l'invention, la surface transversale de ce haut-parleur pneumatique est d'environ 80 cm 2 et son poids est d'environ 2,3 kg, c'est-à-dire que la surface et le poids ont été divisés par 5 ou 6 environ par rapport aux appareils connus comparables de la technique antérieure. Cette miniaturisation permet notamment d'utiliser le haut-parleur pneumatique selon l'invention à bord ou à l'extérieur d'un véhicule, tel par exemple qu'un véhicule routier, un hélicoptère ou un bateau. Selon une autre caractéristique de 1 invention, la culasse est solidaire, du côté opposé à l'équipage mobile, d'un carter comportant une arrivée axiale de gaz sous pression débouchant dans chambre annulaire formée entre la paroi de fond de la culasse et une paroi de fond correspondante du carter. Cette chambre annulaire permet de stabiliser l'alimentation du haut-parleur en gaz sous pression et de réduire les turbulences ainsi que les bruits d'impact sur les orifices de passage de gaz sous pression. La chambre annulaire précitée communique avec le col annulaire sonique par des passages axiaux formés dans la paroi tubulaire de la culasse et débouchant en amont du col sonique dans une chambre annulaire dont le col sonique forme la sortie. Cette autre chambre annulaire permet d'absorber les perturbations acoustiques en amont du col sonique et de ne pas les transmettre en aval. Avantageusement, les fils de connexion électrique de la bobine de l'équipage mobile sont logés dans ces passages axiaux de gaz sous pression. Ces fils s'étendent ainsi dans le même sens que les écoulements de gaz sous pression et sont donc soumis à des efforts relativement très faibles. Par ailleurs, ces trous de passage formés dans la paroi tubulaire de la culasse permettent une circulation de gaz sous pression dans circuit magnétique, pour son refroidissement et son nettoyage. L'invention sera mieux comprise d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un haut-parleur pneumatique selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique partielle agrandie du circuit magnétique et de 'équipage mobile. Dans la vue schématique en coupe axiale de la figure, la référence 10 désigne une enveloppe tubulaire par exemple en aluminium, comportant un rebord périphérique externe 12 de fixation sur un support quelconque 14 représenté en traits fantômes, cette enveloppe tubulaire contenant un ensemble formé par une culasse 16, un carter inférieur 18 et un carter supérieur 20 qui sont fixés les uns autres et à l'enveloppe 12 au moyen de vis, comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit. La culasse 16 réalisée en fer doux est de forme tubulaire cylindrique et comprend une paroi de fond 22 sur laquelle sont empilés un disque 24 formé d'un aimant permanent, un disque 26 en fer doux et un autre disque 24 formé d'un aimant permanent, les aimants étant par exemple des terres rares de type néodyme-fer-bore. Un diffuseur axial 28 surmonte l'empilement de disques 24, 26 et est fixé par une vis axiale 30 qui traverse les disques 24, 26, sur la paroi de fond 22 de la culasse. Ses dimensions sont calculées pour conduire l'écoulement en dehors du haut-parleur et ainsi limiter les turbulences et les bruits parasites, ce qui améliore la qualité sonore du signal émis par le haut-parleur. Comme représenté, le diffuseur axial est en deux parties, et comprend un nez axial 32 vissé dans un orifice fileté d'une embase 34, l'orifice recevant le axial 32 servant également au montage de la axiale 30. Un équipage mobile 36 de forme générale annulaire et tubulaire est monté autour du diffuseur axial 28 sur le disque 24 et comprend une jupe cylindrique 38 qui s'étend parallèlement à l'axe dans jeu annulaire formé entre la paroi tubulaire de culasse 16 et l'empilement de disques 24, 26, cette jupe portant un enroulement de fils électroconducteurs noyés dans un vernis très fin formant une bobine électrique. La jupe 38 est portée par une membrane élastique 40 qui s'étend transversalement autour de l'embase du diffuseur qui est monté entre deux couronnes, l'une intérieure 32 reposant sur le disque supérieur 24 precité et l'autre extérieure 44 reposant sur 1 extrémité de la paroi tubulaire de la culasse 16 à l'opposé de la paroi de fond 22 précitée. La couronne intérieure 42 est fixée par des 46 parallèles à l'axe sur la paroi de fond 22 de la culasse. La couronne extérieure 44 est fixée au carter inférieur 18 par des vis 48 parallèles à l'axe, s'etendent à travers la paroi tubulaire de la culasse 16 et qui sont engagées dans des orifices borgnes letés d'une paroi de fond 50 du carter 18. Cette paroi de fond 50 comprend un orifice central de montage d'un embout 52 d'alimentation en sous pression. La paroi de fond 50 du carter 18 forme, autour de cette arrivée de gaz, une chambre annulaire 54 de stabilisation et de réduction des turbulences. Des passages 56 formés parallèlement à l'axe dans la paroi tubulaire de la culasse 16 font communiquer la chambre 54 avec une autre chambre annulaire 58 formée sensiblement au niveau de la couronne extérieure 44 de l'équipage mobile à l'intérieur d'une pièce annulaire 60 montée dans le carter 20 précité et délimitant avec le diffuseur axial 28 un canal annulaire d'écoulement de gaz sous pression relié à la chambre annulaire 58 par un col annulaire sonique 62. Une saillie périphérique annulaire portée par la membrane 40 forme un bec mobi parallèlement à l'axe au niveau du col sonique 62 pour moduler le débit de gaz passant par ce col sonique. bobine montée sur la jupe 38 de l'équipage mobile est reliée à un circuit électrique par des conducteurs 66 qui sont logés dans les passages 56 précités et qui s'étendent parallèlement à l'axe. Ces conducteurs de liaison sont parallèles à l'écoulement de gaz et sont donc soumis à des efforts relativement très faibles exercés par cet écoulement. Des vis 68 parallèles à l'axe permettent fixer le carter supérieur 20 sur le rebord périphérique extérieur de la culasse 16 et d'autres vis parallèles à l'axe permettent de fixer rebord périphérique extérieur sur un rebord interne de l'enveloppe 10. haut-parleur pneumatique qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante le débit de gaz sous pression arrivant dans chambre annulaire 54 par l'embout 52 circule dans les passages 56 pour gagner l'autre chambre annulaire 58 dont il sort par le col sonique 62. Le débit de gaz passant par le col 62 est modulé par le bec 64 de l'équipage mobile, sous l'influence des signaux électriques qui sont appliqués à la bobine précitée. La pression du gaz fourni au haut-parleur pneumatique est de l'ordre de 3 à 4 bars (valeur absolue) et le débit de gaz est de l'ordre de 50 à 60 g/s. Le niveau global de pression acoustique générée dans le plan de sortie du haut-parleur pneumatique est d'environ 140 dB dans la bande de frequences 250 4000 Hz, avec un rapport signal/bruit qui est supérieur à 10 dB. Dans l'exemple de réalisation représenté aux dessins, la surface transversale du haut parleur pneumatique est de l'ordre de 80 cmz, sa hauteur ou dimension axiale est inférieure à 7 . Son poids est d'environ 2,3 kg. REVENDICATIONS 1 - Haut-parleur pneumatique, comprenant. un circuit pneumatique alimenté par un débit de gaz sous pression et comportant un col annulaire sonique (62) délimité par une tuyère et un diffuseur axial (28), un équipage mobile (36) de forme tubulaire comportant une bobine montée dans l'entrefer annulaire d'un circuit magnétique et venant moduler l'écoulement de gaz dans le col annulaire précité, caractérisé en ce que le circuit magnétique comprend un empilement axial de disques (24) d'aimants permanents ( ) et de fer doux à l'intérieur d'une culasse tubulaire (16) en fer doux, cet empilement étant logé entre une paroi de fond (22) de la culasse et le diffuseur axial (28) et étant entouré radialement par la bobine de 'équipage mobile (36). 2 - Haut-parleur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empilement de disques (24, 26) est fixé par au moins une vis axiale (30) sur la paroi de fond (22) de la culasse 16. 3 - Haut parleur pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite vis axiale (30) est une vis de fixation du diffuseur axial 28 et traverse axialement les disques (24, 26). 4 - Haut-parleur pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équipage mobile (36) est monté transversalement autour du diffuseur axial (28) entre une couronne intérieure (42) fixée sur la paroi de fond (22) de la culasse par des vis (46) traversant les disques (24, 26) précités et une couronne extérieure (44) fixée par vis (48) traversant la paroi tubulaire de culasse (16) parallèlement à l'axe. - Haut-parleur pneumatique selon l' quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un carter (18) d'alimentation en gaz fixé sur la paroi de fond (22) de la culasse (16) comporte une arrivée axiale (52) de gaz sous pression débouchant dans une chambre annulaire (54) formee entre la paroi de fond (22) de la culasse (16) et paroi de fond correspondante (50) dudit carter - Haut-parleur pneumatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite chambre annulaire (54) communique avec le col annulaire sonique (62) précité par des passages axiaux (56) formes dans la paroi tubulaire de la culasse (16) et débouchant dans une chambre annulaire (58) dont col sonique (62) forme la sortie. - Haut-parleur pneumatique selon revendication 6, caractérisé en ce que les fils (66) de connexion électrique de la bobine de l'équipage mobile sont logés dans lesdits passages axiaux ) de sous pression. 8 - Haut-parleur pneumatique selon l'une revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les vis (48) de fixation de la couronne extérieure (44) de l'équipage mobile traversant la paroi tubulaire de la culasse (16) sont engagées dans des trous filetés de la paroi de fond (50) du carter inférieur (18). 9 - Haut-parleur pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce que la tuyère (60) est montée à l'intérieur d'un carter indrique (20) fixé par des vis (68) sur un rebord périphérique extérieur de la culasse ( ). 10 - Haut-parleur pneumatique selon la revendication 9, caractérisé en ce le rebord périphérique extérieur de la culasse est fixé par des (70) sur un rebord interne d'une enveloppe cylindrique (10) comprenant une embase (12) de fixation sur un support quelconque (14). il - Haut-parleur pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa pression d'alimentation est comprise entre 3 et 4 bars, le débit de gaz d'alimentation étant de l'ordre 50 à 60 g/s, le niveau global de pression acoustique délivrée est de l'ordre de 140 dB dans une bande de fréquences de 250 à 4000 Hz avec un rapport signal/bruit supérieur à 10 dB, le poids du haut- parleur pneumatique étant d'environ 2,3 kg.