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On connaît la production de sons dans l'air et dans d'autres gaz au moyen de sifflets. Le fonotionnement de ces générateurs de sons repose notamment sur la formation d'ondes stationnaires longitudinales, une colonne d'air étant mise en oscillation par des mouvements périodiques. Suivant le
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mode d'excitation, on distingue généralement des sifflets à anche et des sifflets à lèvres. Dans les premiers, le son est produit par les oscillations d'une plaquette élastique, l'an- che ; le sifflet à lèvres est basé sur le déclenchement pério- dique de courants tourbillonnaires contre une arête vive ou lèvre.
Il s'agit alors d'une génération de sons suivant un principe purement acoustique à l'encontre des méthodes élec- triques ou électro-mécaniques ( membranes oscillantes, barres de structure magnétique ou organes similaires ).
La présente invention a trait à un système générateur d'oscillations sonores ou ultra-sonores dans les liquides, dont la caractéristique essentielle réside en ce que le générateur d'oscillations consiste en une arête ou une combinaison d'arête et d'un corps de résonance, attaquée par le liquide lui-même au moyen d'une soufflerie ou par le courant liquide.
Dans sa forme d'exécution la plus simple, le générateur d'oscillations comporte une arête vive et une tuyère lui fai- sant face qui servent au passage du liquide. Les tourbillons liquides en sortant de l'orifice de la tuyère attaquent pério- diquement la partie tranchante et produisent des oscillations du liquide. La fréquence de ces oscillations est essentielle- ment conditionnée par l'écartement existant entre l'arête et la tuyère, et par conséquent peut varier très aisément en mo- difiant le réglage de cet écartement. On peut donc obtenir de cette manière, des oscillations sonores dans la zône audible, de même que des ultra-sons.
Le générateur de sons peut également être construit comme sifflet ouvert ou comme sifflet obturé. Une forme parti- culièrement appropriée est celle d'un sifflet cylindrique. La colonne de liquide du sifflet subit des oscillations station- naires, soit par soufflerie, soit par passage de liquide dont
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la longueur d'onde: comme on le sait, est le double ou le quadruple de la longueur du sifflet, selon qu'il s'agit d'un sifflet ouvert ou d'un sifflet obturé.
Les générateurs de sons conformes à l'invention trouvent un domaine d'applications très varié. Ils' peuvent servir d'émetteurs dans la technique sonore sous-marine, ou lors du traitement de liquides par le son et plus spécialement par les ultra-sons. On citera par exemple la production de signaux sonores, la stérilisation du lait, et d'autres liquides, le dégazage des fusions de métaux. Le générateur peut être agencé directement dans le liquide qui doit produire des oscillations ( par exemple l'eau de mer ou le milieu à traiter ) ou se trouver dans un récipient à liquide distinct séparé du milieu à sonoriser par une paroi sonorisante, par exemple dans le genre d'une membrane.
Le milieu à traiter peut être une subs- tance quelconque gazeuse, liquide ou solide; les substances solides peuvent également être présentes dans le liquide ou dans le gaz ( émulsion, Aérosol ).
On peut également prévoir une pompe intermédiaire produi- sant un circuit fermé pour souffler ou lancer le liquide employé de manière à éviter une dense continue de liquide pour action- ner le fonctionnement de l'émetteur de sons. Pour augmenter la puissance de rendement et concentrer les rayons sonores, le récipient contenant le ou les générateurs de sons, peut être exécuté comme collecteur sonore ( miroir sonore, réflecteurs, entonnoirs ou similaires ) au foyer duquel, ou à l'embouchure duquel, s'il s'agit d'un entonnoir, le ou les générateurs d'oscillations sont placés.
Les générateurs d'oscillations conformes à l'invention peuvent être munis de dispositifs mo- dulateurs, par exemple, de manière que des oscillations méca- niques de fréquence modulée désirée soient transmises à l'arête
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ou en faisant arriver un courant de liquide, poussé par un cou- rant d'air, dans une chambre située immédiatement en avant du générateur de sons, où prennent naissance des variations de pression ayant une fréquence de modulation voulue, ou en les produisant d'une autre manière quelconque.
D'autres particularités de l'invention, des possibilités d'exécution ainsi que le mode de fonctionnement des générateurs d'oscillations ressortiront plus en détail de la description qui va suivre de trois exemples d'exécution à l'aide des dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 représente un sifflet de construction connue, et de section rectangulaire; la fig. 2 est un sifflet cylindrique; la fig. 3 représente un dispositif comportant le liquide de fonctionnement en circuit fermé.
Dans la figure 1, un sifflet immergé dans le liquide 1 consiste principalement en un tube 2 avec arête vive ou lèvre 3, un intervalle ouvert ou tuyère 4. La section du tube 2 est rec- tangulaire ou carrée. La tuyère 4 est raccordée à la conduite tubulaire 6 par un raccord à bride 5, celle-ci servant au passage du liquide. L'extrémité du tube 2 la plus éloignée de la partie libre 4 peut être ouverte ( sifflet ouvert ) ou fermée ( sifflet obturé ). En général, les sifflets fermés se comportent mieux que les sifflets ouverts pour la génération de sons dans les liquides.
Dans l'exemple considéré, le sifflet se découvre au moyen d'un piston 7 qui sert en même temps à régler la longueur L du sifflet, déterminant ainsi la hauteur du son. Le piston est mobile à l'in- térieur du tube 2, de sorte que la hauteur du son émis peut être facilement réglée.
Quant au sifflet cylindrique de la figure 2, la section du tube 11 est également cylindrique, et il possède par conséquent
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une arête circulaire 12. La tuyère 13 est constituée par un corps cylindrique creux à l'intérieur duquel on a prévu des orifices de passage 14 pour le liquide de fonotionnement. L'extrémité de la tuyère qui se trouve en face de l'arête 12 a la forme d'un espace annulaire 15. L'arrivée du liquide s'effectue par la con- duite 16 qui se raccorde au corps de la tuyère.
Dans de nombreux cas, par exemple dans la technique de si- gnalisation sonore sous-marine, il est souhaitable de moduler les ondes sonores liquides engendrées. Cette modulation peut être facilement réalisée au moyen des dispositifs préconisés par l'invention, en transmettant à l'arête des oscillations mé- méoaniques possédant la fréquence de modulation désirée. Dans la disposition de la figure 1, on a prévu dans ce but une barre S sollicitée par un champ magnétique produit par l'excitation d'une bobine 10, en liaison mécanique avec l'arête du sifflet par une tige 8. La bobine 10 est parcourue par un courant alternatif ayant une fréquence de modulation désirée, de manière que l'arête exéoute des oscillations suivant un rythme égal et module par conséquent les oscillations sonores produites par le courant liquide.
Dans la disposition de la figure 2, on a inter- calé dans la conduite d'arrivée 16, un récipient 17 dont les pa- rois longitudinales sont partiellement constituées par des mem- branes 18. L'électro-aimant 19 qui entoure les membranes 18 est excité par la fréquence de modulation, de sorte que les oscilla- tions du sifflet sont modulées à la même fréquence. Au lieu des membranes on peut également utiliser un piston se déplaçant pé- riodiquement et qui. engendre alors des osoillations de pression au rythme de la modulation voulue.
Pour obtenir un circuit fermé du courant produisant les oscillations du liquide, on pourra adopter la disposition de
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la figure 3. Dans ce cas, le liquide employé pour le fonction- nement du sifflet 20 pourra être recueilli dans un récipient 21, puis cheminer en circuit fexmé au moyen de la pompe 22, de la conduite d'aspiration 23 et de la conduite sous pression 24.
Il y aura intérêt à exécuter le récipient 21 comme réservoir d'air agissant comme équilibreur de pression. Une telle dispo- sition en circuit fermé présente des avantages lorsqu'il s'agit d'un liquide précieux pour actionner l'émetteur de sons.
Le récipient 25 contenant le générateur de sons 20 dans l'exécution de la figure 3, présente la forme d'un miroir para- bolique au foyer ou sur la ligne focale duquel se trouvent le ou les émetteurs sonores. On réalise ainsi un faisceau des rayons sonores, de sorte que ceux-ci partent parallèlement à l'axe du miroir parabolique ( projecteur de rayons sonores ).
Le récipient 25 peut également avoir la forme d'un entonnoir.
Dans ce cas, l'émetteur sonore se trouverait à l'embouchure de l'entonnoir. Le liquide libre 27 peut être directement associé au liquide 26 remplissant le miroir sonore, mais on peut égale- ment prévoir une cloison distincte le séparant du miroir sonore, qui devra bien entendu être aussi sonorisante que possible. Une cloison de séparation 28 sera toujours indispensable lorsque les liquides 26 et 27 seront différents ou s'ils ne doivent pas se trouver en contact. Il est souvent souhaitable, par exemple pour augmenter le rendement du dispositif, d'engendrer les ondes ultra-sonores dans un liquide ne présentant que peu d'effet de cavitation, tandis que l'utilisation des ondes sonores doit avoir lieu dans un liquide bien déterminé, par exemple dans du lait, de l'eau de mer, du verre en fusion ou liquides similaires.
Une augmentation de puissance de la génération d'ondes sonores peut également provenir de l'actionnement des émetteurs sonores au moyen d'un liquide soumis à une pression assez élevée puisque
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dans ce cas on évite les risques de la cavitation.
Les émetteurs sonores conformes à 1'invention peuvent être utilisés non seulement dans la technique de sonorisa- tion sous-marine, mais également dans tous les domaines industriels de sonorisation par les liquides, et plus spé- cialement dans la technique des ultra-sons. On citera par- mi ces derniers, la stérilisation du lait, l'enlèvement des gaz des fusions de verre etc ...
Comparé aux divers dispositifs connus pour produire des sons ou des ultra-sons dans les liquides, celui préco- nisé par l'invention offre l'avantage essentiel d'être pu- rement mécanique; il n'existe pas de transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique ou magnétique, comme cela se produit avec les oscillateurs connus, qu'ils soient électrodynamiques, électro-magnétiques, purement ma- gnétiques ou plézo-électriques,
Il s'ensuit de prime abord un accroissement notable des émetteurs sonores exécutés conformément à l'invention.
Une autre différence primordiale réside dans le manque to- tal de surfaces réfléchissantes puisque les voiles de liqui- oscillent eux-mêmes. Les émetteurs sonores en liquide qui viennent d'être mentionnés, comportent des surfaces réflé- chissantes, émettant des oscillations sur lesquelles se ma- nifestent des effets de cavitation lorsqu'il se produit des réflexions importantes d'énergie. Il s'ensuit que le liqui- de se brise, o'est-à-dire se sépare des surfaces oscillan- tes et qu'il se produit des bruits gênants, des sifflements, des bruissements et autres bruits d'interférence.
Si l'on pousse notablement la puissance, il se peut que le liquide en oscillation ait lui-même à subir des effets de cavitation. On peut supprimer cet inconvénient en employant
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des liquides qui y sont peu enclins pour la soufflerie ou l'aotionnement sous pression élevée.
Le danger de cavitation par réfléchissement peut également être sensiblement dimi- nué en immergeant les points présentant une plus forte den- sité de l'énergie utilisée, au voisinage de l'arête, dans des liquides pauvres en cavitation, tandis que le passage dans un liquide subissant facilement les effets de la cavi- tation, par exemple l'eau de mer, peut avoir lieu sur une surface plus étendue ( par exemple 28 de la fige 3 ) ne demandant qu'une intensité d'énergie plus réduite, à l'en- contre de ce qui se produit avec les générateurs sonores ordinaires à surface réfléchissante d'oscillations, dans lesquels le maximum d'énergie se trouve à la limite de surface du liquide générateur d'oscillations sonores où se produisent alors le plus facilement les effets de la oavi- tation.
Un autre avantage de l'invention sur les autres généra- teurs sonores connus réside en ce que si l'on monte paral- lèlement plusieurs générateurs de sons, leur synchronisme peut être aisément obtenu, tandis que dans les systèmes connus, le synchronisme de plusieurs générateurs avec la machine fournissant l'énergie est toujours une cause de difficultés.
On a déjà mentionné plus haut les facilités de ohan- gement de fréquence susceptibles d'être obtenues avec ces nouveaux générateurs. Ils conviennent tout aussi bien à la génération de sons dans la gamme audible que d'ultra- sons. Comme l'indiquent les exemples d'exécution, on peut effectuer facilement les modulations des oscillations sono- res engendrées.
On sait que l'on peut enrichir des liquides avec un
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gaz en comprimant ce dernier dans une conduite tubulaire, ou à travers des tamis à mailles très serrées plongeant dans le liquide, en remuant au moyen d'un mécanisme agitateur.
C'est ce que l'invention permet de réaliser d'une manière particulièrement efficace. A cet effet, le liquide qu'il s'agit d'enrichir en gaz, arrive par l'intermédiaire d'un gicleur sur l'arête du dispositif de l'invention, tandis que le gaz y est mélangé par l'intermédiaire du gicleur.
Les figures 4 à 12 des dessins annexés feront mieux com- prendre les exemples d'exécution de l'invention.
La disposition préconisée par l'invention consiste d'après la figure 4, en un gicleur ou tuyère 11, une arête 12 et une conduite de gaz 13. La figure 5 reproduit une vue de face de la tuyère 11 raccordée à un tube d'arrivée de liquide 14; on y voit que la tuyère comporte une em- bouchure ou orifice d'évacuation en forme de fente. L'arête 12 est conique, de sorte que son bord est parallèle à l'ori- fice de sortie de la tuyère. La conduite de gaz 13 débou- che dans le voisinage immédiat de l'orifice de sortie de la tuyère. Lorsqu'on envoie le liquide à enrichir dans la tuyère, si la pression du liquide est suffisante, il se produit juste à l'arrière de l'orifice de sortie de la tuyère - ou dans le sens du courant - une zône d'oscilla- tions.
C'est directement dans cette zone que le liquide se mélange au gaz arrivant par la conduite, par exemple de l'air, avec lequel il se mélange par suite de la disper- sion dans la zône d'oscillations par les oscillations sono- res ou ultra-sonores. Ensuite, le mélange de gaz-liquide arrive contre l'arête 12, où il se forme également des os- oillations sonores ou ultra-sonores, dues à l'arrêt des courants tourbillonnaires, qui pour un réglage convenable
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de l'écartement entre tuyère et arête entrent en résonan- ce avec les premières et accroissent sensiblement l'effet de dispersion.
La fréquence des oscillations engendrées sur la tuyère peut être modifiée en faisant varier la pression du liquide et la fréquence des oscillations sur l'arête, en faisant varier l'écartement entre la tuyère et l'arête, et ces fréquences peuvent être adaptées aux conditions d'utilisation momentanées. A cet effet, il est utile que l'arête puisse être réglée. L'efficacité de la disposition représentée est maximum lorsque les conditions de fonotionnement sont établies pour provoquer la forma- tion d'effets de cavitation dans la zône des oscillations.
Dans la disposition conforme à l'invention, le gaz qu'il s'agit de mélanger au liquide en dispersion n'est pas seulement déchiré et divisé par les mouvements du liquide, mais surtout par suite de l'action des oscillations sonores ou ultra-sonores qui exercent leur influence sur la divi- sion intime et plus spécialement une influence particuliè- rement favorable au moment de l'apparition de la cavitation Une action particulièrement importante de cette disposi- tion de l'invention consiste en ce que toutes les particules de liquide et de gaz en dispersion qui vont se mélanger parviennent précisément dans la zône d'oscillations en rai- son même de la construction particulière de cette disposi- tion.
La figure 6 reproduit un exemple d'exécution analogue dont les parties 11 à 13 sont les mêmes que celles de la figure 4. Il s'en distingue toutefois en ce qu'ici la con- duite de gaz amène ce dernier dans le courant liquide avant l'arrivée à la tuyère et notamment dans le tube d'arrivée du liquide 14. Il se produit dans ce cas un mélange preliminai-
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re du gaz et du liquide même avant l'entrée du mélange gaz- liquide dans les deux zônes d'oscillations à l'orifice de sortie de la tuyère ou respectivement à l'arête.
Le tube d'arrivée de liquide dans la figure 6, se ré- trécit à l'endroit où débouche la canalisation de gaz 13, de manière à utiliser ainsi le remous hydrodynamique, et par suite obtenir un meilleur mélange du liquide ou du gaz, mais ce rétrécissement n'est pas absolument indispensable.
Dans l'exemple d'exécution de la figure 7, la tuyère et l'arête du dispositif conforme à l'invention, oonsti- tuent des parties d'un sifflet obturé 15. La tuyère du sif- flet est désigné par 11'et la lèvre rectiligne de ce sif- flet par 12'. Le tube à gaz 13 se partage ici en deux tubes individuels qui débouchent dans la tuyère juste avant l'o- rifice de sortie de celle-ci considérés dans le sens du mouvement du liquide. Le mode de fonctionnement est ioi analogue à ceux des exemples d'exécution des figures 4 et 6. La longueur du sifflet obturé peut être modifiée en déplaçant le piston 16, ce qui permet en outre de faire varier la fréquence de l'oscillation engendrée.
Au lieu d'un sifflet plat comme dans la figure 7, on pourrait également utiliser un sifflet rond pour produire les oscillations. La figure 8 reproduit une exécution par- ticulière de ce sifflet rond. Ici, la tuyère est encore désignée par 11; elle est de section circulaire avec noyau rond, de sorte que son orifice de sortie est de forme an- nulaire. Autour de cette première tuyère on en a disposé une deuxième 11' qui sert d'arrivée de gaz. En face l'ori- fice de sortie de la tuyère se trouve l'arête annulaire d'un tube de sifflet rond 15 qui. est muni, comme dans la figure 7, d'un piston mobile 16. Son mode de fonctionnement
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est identique à celui de la figure 7.
Le changement de fréquence, avec le sifflet rond, est également possible en faisant simplement varier l'écartement entre l'orifi- ce de la tuyère et le bord de la lèvre.
Dans l'exemple d'exécution que reproduit la figure 9, les oscillations sonores ou ultra-sonores sont engendrées directement par le mélange du gaz et du liquide.Comme le montre la figure, la conduite de gaz 13 débouche ici juste devant l'orifice de sortie de la tuyère 11-considérée dans le sens du courant liquide- perpendiculairement au courant liquide, ce qui produit des oscillations dans le mélange liquide-gaz. L'engendrement des oscillations doit être ici probablement attribué à ce que les faisceaux liquides sortant de la tuyère sont mis en oscillations par le cou- rant de gaz les rencontrant.
Il est recommandé dans ce cas également, de diviser la conduite de gaz comme dans la figure 7 et de faire arriver le gaz simultanément des- sus et dessous l'orifice de sortie de la tuyère, ainsi que le montre la, vue de face représentée figure 10. On a pu constater qu'il y avait alors un avantage particulier à agencer les conduites de gaz suivant un angle aigu aveo le sens longitudinal de l'orifice de la tuyère comme l'in- dique la figure 10, de manière que le courant de gaz soit coupé par le courant liquide suivant une surface perpendi- culaire large.
Alors que dans les exemples d'exécution qui viennent d'être mentionnés, les oscillations sonores ou ultra-so- nores pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention étaient produites par le courant liquide lui-même, elles peuvent par contre être envoyées au mélange gaz-liquide, ou provenir de l'extérieur. La figure 11 représente un
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exemple d'exécution de ce genre. La tuyère 11 et le tube d'arrivée du liquide 14 ainsi que le tube d'arrivée du gaz 13 présentent par exemple la forme de la figure 6. Sur le coté du jet, sortant de la tuyère du mélange gaz-liquide, on a disposé par exemple un oscillateur piézo-électrique à cristal 17 dont la forme arrondie est agencée de manière que les oscillations qu'il engendre se concentrant juste devant l'orifice de sortie de la tuyère, au point désigné par 18.
Le jet de la tuyère, aussitôt sa sortie, est alors directement exposé à un traitement d'oscillations agissant sur lui de l'extérieur. Au lieu de disposer l'oscillateur à cristal sur le côté, on pourrait aussi bien choisir une autre disposition quelconque du jet de liquide, par exemple de la manière indiquée en pointillé en 17'. Au lieu d'un générateur d'oscillations du type piézo-électrique, on pourrait également avoir recours à un autre type de généra- teur d'oscillations, par exemple du type magnétique. L'exem- ple d'exécution n'est nullement limité du reste à la forme courbe connue du générateur d'oscillations; on peut par conséquent tout aussi bien employer un générateur d'oscil- lations avec surface plane d'oscillations.
On a une autre possibilité de faire arriver de l'ex- térieur les oscillations sonores ou ultra-sonores dans le mélange gaz-liquide, qui consiste à faire produire des oscillations par la tuyère elle-même ou par son tupe d'ar- rivée. C'est ce que l'on peut obtenir en fixant un généra- teur d'oscillations d'un genre quelconque à la tuyère, ou mieux en construisant la tuyère elle-même avec son tube d'arrivée comme oscillateur de structure magnétique. La figure 12 reproduit un exemple d'exécution de cette dernier re possibilité de réalisation. La tuyère 11 munie par exem-
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ple d'un orifice de sortie en forme de fente comporte un tube d'arrivée 14 en matière susceptible d'être aimantée, par exemple en nickel.
Au-dessus du tube 14, on a glissé un autre tube 19, non susceptible d'être aimanté, de pré- férence en matière isolante, écarté du premier. L'arrivée de gaz, comme dans la figure 6 se fait par le tube 13. Le tube 14 est fixé dans le tube 19 au moyen d'une bride 110 et de manière qu'il se trouve dans le plan de la bride un point nodal d'oscillation du corps oscillant constitué par le tube 14 et la tuyère 11. Le tube 19 sert en même temps de support pour l'enroulement cylindrique d'excitation 111 destiné à l'excitation magnétique du tube 14.
Le bobinage d'excitation 111 est entouré par un corps cylindrique 112 consistant en une matière susceptible d'une bonne perméa- bilité magnétique, par exemple en fer, dont la face avant est recourbée à l'intérieur en forme de bride, servant de culasse magnétique pour le tube 14 qu'il s'agit d'exciter magnétiquement. Lorsqu'on met l'enroulement d'excitation 111 sous tension, les parties 14 et 11 exécutent des os- oillations de direction longitudinale. La masse et la for- me de ces deux parties sont calculées de manière qu'il se produise un ventre d'oscillation au moins à l'ouverture de sortie de la tuyère, mais aussi le cas échéant, à l'extré- mité du tube 14 la plus éloignée de la tuyère. Le mélange gaz-liquide est par conséquent soumis à des oscillations violentes dans la tuyère 11.
Une autre zone d'oscillations se trouve à l'extrémité du tube 14 la plus éloignée de la tuyère. Pour que le mouvement d'oscillation du tube ne soit pas trop amorti, l'extrémité du tube peut être bièeau- tée comme l'indique la figure.
La disposition d'après l'invention peut être agencée, en condition de fonctionnement, directement dans un réci-
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pient dans lequel se trouve déjà une partie du li- quide qu'il s'agit d'enrichir, notamment au-dessous du ni- veau supérieur de ce liquide. Pour ne pas seulement enri- ohir les liquides introduits dans le récipient par la tu- yère, mais également ceux qui s'y trouvaient avant la mi- se en service, il y a intérêt à prévoir des moyens, par exemple un courant produit par une pompe, au moyen des- quels le mélange gaz-liquide produit par la tuyère fasse un circuit se reproduisant à plusieurs reprises. Ceci pré- sente en même temps l'avantage d'augmenter sensiblement la dispersion de sorte qu'il se produit une répartition de gaz encore plus intense à l'intérieur du liquide.
L'invention n'entend nullement se limiter aux exem- ples d'exécution qui viennent d'être décrits, et peut être au contraire utilisée pour les cas les plus divers. En particulier, la forme des tuyères et des arêtes ou des sifflets respectivement peut être toute différente. Ainsi, par exemple, dans le dispositif de la figure 8, où le sif- flet est du type circulaire, la tuyère extérieure 11' peut être supprimée et remplacée, pour l'arrivée du gaz, par une conduite de gaz distincte, comme dans la figure 4, dé- bouchant directement à l'ouverture de sortie de 'la tuyère.
En outre, la disposition inclinée donnée figure 10, à la conduite de gaz peut être avantageusement adoptée pour tous les autres exemples d'exécution de l'invention, puisqu'elle permet d'obtenir un mélange particulièrement efficace du gaz et du liquide. Dans l'exemple d'exéoution de la figure 11, pour obtenir un rayonnement convergent des oscillations produites par le générateur, on pourra employer des réflec- teurs de forme appropriée au lieu de donner une forme spé- ciale au générateur d'oscillations.
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On sait que le triage par flottage des minerais et similaires est amélioré par l'action d'oscillations ultra- sonores sur les agents de flottage mis en contact avec les parties troubles. On a en outre proposé,de soumettre les parties troubles elles-mêmes à l'action des oscillations ultra-sonores, dans les deux cas, au lieu d'oscillations ultra-sonores, on peut également employer des oscillations sonores. Pour produire les oscillations ultra-sonores pour les buts qui viennent d'être mentionnés, on a eu re- cours jusqu'à maintenant à des générateurs piézo-électri- ques bien qu'on puisse également employer des générateurs magnétiques pour produire ces oscillations sonores et ul- tra-sonores.
Ces deux genres de générateurs sont des appareils dont le fonctionnement est très sur, mais l'énergie des oscillations obtenues par ces deux procédés n'est que d'un rendement faible par rapport à la dépense de courant.
Avec le générateur piézo-électrique, on a de plus l'Incon- vénient de sa faible durée qui rend difficile un service continu irréprochable. De plus, les oscillateurs piézo- électriques exigent la présence d'une tension électrique élevée d'environ 15 à 20 KV par exemple dans la cuve de flottage.
Avec l'installation conforme à l'invention, l'a- mélioration du triage des minerais ou autres matières par flottage peut donner des avantages appréciables au moyen d'oscillations sonores ou ultra-sonores, puisque ces ins- tallations se distinguent particulièrement par leur rende- ment élevé, leur longue durée, et la suppression de tous organes soumis à une tension électrique quelconque*
L'invention prévoit que le générateur d'oscillation est constitué par une arête sur laquelle on fait arriver,
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soit par soufflerie, soit par d'autres moyens, à l'aide d'une tuyère, un gaz, par exemple de l'air, et ou un liquide, par exemple de l'eau. Cette tuyère comporte de préférence un orifice de sortie allongé.
Un générateur d'oscillations par- ticulièrement Intéressant de l'invention est constitué par un sifflet, par exemple un sifflet avec tuyère dont l'orifice est de forme annulaire. Le sifflet peut être Indifféremment du type ouvert ou du type à éclipse. Il y a un gros avantage à disposer le générateur d'oscillations directement à l'in- térieur de la cuve de flottage, et dans la zône trouble, bien qu'il puisse être placé dans un récipient muni d'un agitateur précédant la cuve de flottage, de même que dans un récipient contenant les seuls agents du flottage.
Pour souffler ou envoyer le courant sur le générateur d'oscilla- tions, on peut utiliser par exemple directement le liquide entourant le générateur d'oscillations, par exemple la partie trouble elle-même, ou une partie de celle-ci, notamment de manière que le trouble traverse le générateur d'oscillations en pénétrant dans la cuve de flottage. Il y a Intérêt dans ce cas à utiliser les gaz et les agents indispensables de flottage simultanément avec le trouble pour actionner le gé- nérateur d'oscillations. Dane ce cas, on a alors l'avantage que les parties mélangées au trouble et participant avec celui-ci à l'actionnement du générateur se trouvent en même temps finement divisées dans le trouble et sont de ce fait particulièrement efficaces.
D'autres avantages ressortiront de la description qui va suivre de plusieurs exemples d'exécution de l'invention, à l'aide du dessin annexé.
On a représenté figure 13, un générateur d'oscillations conforme à l'invention sous forme d'un sifflet cylindrique.
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Il consiste en un tube 21 avec tuyère soufflante 22. Le tube du sifflet 21 est chanfreiné dans sa partie dirigée contre la tuyère et obturé à son extrémité opposée par un piston réglable 23, bien qu'il puisse rester ouvert. La tuyère 22 possède un noyau 24 au moyen duquel son orifice de sortie prend une forme annulaire. La partie supportant le noyau comporte des ouvertures 25 pour permettre le passage du milieu soufflant. On peut insuffler dans le sifflet, ou y envoyer, un courant de gaz ou de liquide, ou les deux à la fois.
La figure 14, dont les parties 21 à 25 sont identiques à celles de la figure 13, représente une exécution parti- culière du sifflet, du fait qu'on a agencé une autre tuyère 22'concentriquement à la première. On a ainsi la possibi- lité d'amorcer le sifflet simultanément avec deux agents séparés, de préférence l'un gazeux, l'autre liquide. Les deux agents se mélangent directement à l'orifice de sortie de la tuyère. On adoptera avantageusement ce type d'exé- oution lorsqu'on voudra alimenter le sifflet avec des mélanges gazeux ou liquides nécessaires à l'aooomplisse- ment de l'opération de flottage, en particulier lorsqu'il s'agira d'utiliser d'une part de l'air et d'autre part un liquide chargé en produits chimiques.
Le déplacement du piston 23 dans le tube du sifflet 21 des deux exemples d'exécution des figures 13 et 14 per- met de faire varier la hauteur des fréquences produites et de l'adapter aux conditions momentanées d'exploitation, en particulier au genre des minerais ou des minéraux qu'il s'agit de traiter. Une autre possibilité de faire varier la fréquence que l'on peut utiliser simultanément avec la première, consiste à utiliser une disposition au moyen de
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laquelle on peut faire varier l'écartement entre les bords de la lèvre du sifflet et 1'ouverture de sortie de la tuyère.
Les figures 15 et 16 reproduisent deux exemples d'application du générateur d'oscillations de l'invention à une cuve de flottage.
A la figure 15, la cuve de flottage 26 contenant le trouble comporte trois générateurs d'oscillations 27, 28 et 29. Les générateurs 27 et 29 sont montés sur une même conduite d'air 210, amenant de l'air oomprimé. L'air comprimé sert en même temps à amorcer les deux générateurs d'oscillations 27 et 29 et à la poursuite de l'opération de flottage. Le générateur d'oscillations 28 par contre, est raccordé par l'intermédiaire d'une conduite de liqui- de 211 passant par un équilibreur 212, à une pompe 213 qui sert à comprimer le liquide du bac 214 au générateur d'oscillations 28. Ce liquide peut être par exemple char- gé de produits chimiques et sert en même temps aussi bien à actionner le générateur d'oscillations 28 qu'à accom- plir l'opération de flottage.
Le récipient d'équilibrage 212 est établi comme volant d'air, de manière à éloigner de la pompe 213 les oscillations produites par le généra- teur. Le cas échéant, on pourrait supprimer le réservoir d'air.
Dans l'exemple d'exécution de la figure 16, les parties 26 et 210 à 212 sont identiques à celles de la figure 15. La conduite d'air comprimé 210 et la conduite du liquide dans le cas considéré, se réunissent en une conduite unique 215 qui amène le milieu liquide et le gaz simultanément à un générateur d'oscillations 216.
Ce générateur peut avoir par exemple exactement la forme
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de celui que représente la figure 14.
Une caractéristique intéressante de la disposition de la figure 16, réside en outre en ce qu'une partie de la paroi de la cuve de flottage, notamment son fond, est concave et plus spécialement en forme de miroir parabo- lique, au foyer duquel on a'placé le générateur d'oscil- lations 216. On obtient de cette manière un champ sonore dirigé au sein du trouble de flottage. Au lieu de cons- truire la paroi de la cuve en forme de miroir concave, on pourra également adopter la forme d'un entonnoir, et, dans ce cas, il y aura intérêt à placer le générateur d'oscillations à l'entrée de l'entonnoir. Toutefois, il sera possible d'agencer le générateur d'oscillations conforme à l'invention de toute autre façon dans la cuve de flottageet, en particulier, à la, hauteur qui paraîtra la mieux appropriée.
Un avantage appréciable fourni par le dispositif préconisé par l'invention, réside en ce que non seulement les conditions économiques de production des oscillations sont des plus favorables, mais que la répartition des par- ties solubles est rapide et particulièrement régulière, l'émulsification instantanée et par suite, la diffusion la plus intime des agents de flottage insolubles assurée dans le trouble. Cet avantage constitue donc un progrès particulièrement intéressant par rapport aux installations connues de triage par flottage utilisant des agents addi- tionnels délivrés par des systèmes débitant des réactifs, par exemple des graisseurs à disques qui ne permettent qu'une répartition incomplète des agents de flottage inso- lubles.
Un autre avantage réside en ce que les oscillations engendrées agissant directement sur les bulles d'air indis-
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pensables à l'opération du flottage et en outre sur les particules de minerai ou de gangue.
De même, l'arrivée d'air ou d'autre gaz nécessaire à l'aooomplissement de l'opération du flottage, au généra- teur d'osoillation, conforme à l'invention constitue un progrès réel par rapport aux installations connues de triage par flottage. Dans les installations connues, l'ar- rivée d'air s'effectue soit à l'aide d'un corps à pores fine, soit par des appareils à jet libre, ou encore à l'aide de cellules avec mécanismes de brassage, en aspirant l'air à travers l'arbre creux du système agitateur, soit au moyen de tubulures séparées, le mécanisme de brassage ayant pour effet de battre l'air dans le trouble. Dans ces deux oas, la répartition de l'air n'est cependant pas entière- ment satisfaisante.
Dans la production d'oscillations so- nores ou ultra-sonores au moyen d'un dispositif conforme à l'invention, par contre, tout l'air nécessaire, ou du moins une partie de celui-ci, est envoyé directement dans le trouble par le générateur lui-même. OP obtient alors une division extrême de l'air. De plus, l'effet des oscillations sonores ou ultra-sonores sur les bulles d'air produit un brassage mécanique intense du trouble, surtout lorsque la fréquence du générateur, grâce à un accord approprié, se trouve dans une zône de résonance correspondant à la gros- seur des bulles. Le cas échéant, l'amplitude des oscilla- tions peut être modifiée par un changement de fréquence, pour améliorer l'opération du flottage.
Le dispositif préconisé par l'invention convient par- ticulièrement pour l'amélioration du triage par flottage, non seulement des minerais, mais aussi des autres minéraux ou autres substances organiques, par exemple la pâte de
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bois; elle n'entend donc nullement se limiter aux exem- ples d'exécution qui viennent d'être décrits et prétend s'appliquer à de nombreux autres cas. Le générateur d'oscillations pourra par exemple être agencé dans un récipient oscillant séparé pouvant être placé directe- ment à l'intérieur de la cuve de flottage ou d'un ré- cipient avec agitateur situé avant la cuve de flottage et placé dans le trouble, ou encore être monté sur la cuve elle-même ou le récipient avec agitateur.
Il suffira alors de veiller à ce que le gaz ou le liquide contenu dans le récipient oscillant soient séparés du trouble de flottage à mettre en oscillations, au moyen de dispositifs susceptibles de transmettre les oscilla- tions, par exemple à l'aide d'une cloison de séparation du genre membrane. En tout cas, pour actionner un géné- rateur d'oscillations aménagé dans un récipient oscillant de ce genre, on emploiera de préférence un liquide aussi peu apte que possible à produire une cavitation si l'on veut obtenir une action particulièrement violente. On emploiera donc de préférence un liquide chauffé à 1000 ou plus, puisque l'effet de cavitation diminue avec un ac- croissement de températute.
La forme elle-même du générateur d'oscillations d'après l'invention, peut varier à volonté. Ainsi par exemple, le diamètre d'un sifflet cylindrique peut être adapté aux dimensions du récipient qu'il s'agit de sono- riser, de manière par exemple que l'ouverture de sortie de la tuyère se prolonge le long de la périphérie d'un récipient cylindrique. Par exemple, au lieu du générateur d'oscillations des figures 13 et 14, on peut utiliser un sifflet ayant une tuyère avec lèvre aplatie ou une arête
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avec bord plat et une tuyère avec orifice de sortie aplati. Dans tous les cas, le jet de liquide ou de gaz sortant de la tuyère, du fait qu'il détruit les courants tourbillonnaires, engendre des oscillations sonores ou ultra-sonores respectivement.
L'emploi d'un ou de plusieurs générateurs simulta- nément dépend des dimensions et de la puissance de ce dernier ainsi que de la grandeur des cuves de flottage à sonoriser. On pourra par exemple employer une certaine quantité de générateurs individuels d'oscillations montée parallèlement à la suite les uns des autres de manière à constituer une surface étendue dans le genre d'une mosaïque, surface qui pourra être circulaire, cylindrique, rectangulaire ou en forme de bandes. Lorsqu'on emploiera simultanément plusieurs générateurs d'oscillations, ceux- ci pourront suivant les besoins, être actionnés avec la même fréquence d'oscillations, ou des fréquences différen- tes.
Les générateurs d'oscillations pourront être égale- ment actionnés individuellement de manière que leùr ren- dement maximum soit atteint en des temps différents, par exemple de manière que la surface constituée par cette mosaque de générateurs puisse effectuer un mouvement on- dulatoire produit par les oscillations.
L'emploi simultané de plusieurs générateurs peut également présenter des avantages lorsque l'un d'eux ou une partie de ceux-ci sont alimentés par un jet liquide en même temps qu'ils servent à amorcer immédiatement l'opération de flottage au moyen des produits chimiques contenus dans le liquide, tandis qu'un ou plusieurs autres générateurs sont alimen- tés par un jet de gaz et servent de préférence à la pour- suite de l'opération de flottage grâce à l'action exercée
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sur les particules de minerais, les produits chimiques ainsi que les bulles d'air qu'ils forment, d'autant mieux que le brassage intime du trouble de flottage au moyen des bulles aptes à la résonance ne nécessite gé- néralement qu'une sonorisation peu importante.
On mentionnera enfin qu'à l'aide du dispositif de l'invention, la forme particulière donnée à la tuyère permet déjà de produire des oscillations sonores ou ultra-sonores sans avoir besoin de recourir à une tran- che ou à un sifflet associé à la tuyère. Comme l'ont démontré des essais pratiques, ce résultat peut être obtenu par la disposition suivante: le liquide qu'il s'agit d'enrichir en gaz, par exemple d'air, est compri- mé dans une tuyère et le gaz qu'il s'agit de mélanger au liquide est amené directement à la tuyère notamment au moyen d'une conduite de gaz qui débouche dans la tuyère juste avant son orifice de sortie - dans le sens du courant liquide - et perpendiculairement à ce courant.
Dans ce cas, il y a intérêt à ce que l'ouverture de sor- tie de la tuyère ait une forme allongée, aplatie, et à faire arriver le gaz par une double conduite débouchant au-dessus et au-dessous de l'orifice de la tuyère et faisant un angle aigu de 45 par exemple par rapport à la direction de cette ouverture. On pourra évidemment adjoindre à une telle disposition de l'invention, une arête ou tranche ou un sifflet supplémentaires, de ma- nière que les oscillations engendrées par la tuyère soient renforcées par l'arête ou le sifflet.
On a déjà mentionné que le dispositif préconisé par l'invention trouvait son application très avantageu- se pour la stérilisation du lait et des autres liquides.
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On sait que l'on peut stériliser des liquides divers au moyen d'oscillations sonores ou ultra-sonores. L'appli- cation pratique de ce principe qui convient parfaitement à la stérilisation des moûts ou du lait, s'est toujours heurtée jusqu'à présent aux difficultés d'adaptation des générateurs connus d'oscillations sonores ou ultra-sono- res, par exemple des générateurs magnétiques ou piézo-é- leotriques, aux traitement de grandes quantités de li- quides. De même l'énergie des oscillations produites au moyen de ces générateurs connus, par rapport à l'énergie électrique la plus généralement en usage est relativement faible. Le dispositif conforme à l'invention offre non seulement l'avantage appréciable de stériliser de grosses quantités de liquides dans le temps le plus court, mais encore d'avoir une durée beauooup plus longue.
De plus, le manque de toute tension électrique sur le dispositif constitue en lui-même un énorme avantage. Les mouvements d'oscillation du dispositif de l'invention, comme des essais pratiques l'ont démontré, sont tellement forts, notamment lorsqu'il se produit une cavitation, que les liquides même les plus insonores sont eux-mêmes forte- ment stérilisés.
Lorsque le dispositif de l'invention est utilisé pour fabriquer des émulsions, celle des substances qui est liquide sera de préférence dirigée, en sortant de la tuyère, contre l'arête ou tranche qui se trouvera alors dans un récipient contenant l'autre substance ou les composés émulsifiants.
Cette façon de procéder permettant non seulement d'utiliser pour l'émulsifioation l'extrême division du courant liquide et l'augmentation de surface de l'une des composantes, mais encore la cavitation très
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importante résultant d'une sonorisation intense beaucoup plus essentielle à la formation de l'émulsion, il s'en- suit qu'on peut réaliser ainsi en très peu de temps, une émulsion bien meilleure et beaucoup plus stable qu'aveo tout autre système connu d'émulsifioation. Lorsqu'on devra émulsionner des substances se laissant difficilement émul- sionner, on pourra avantageusement les faire passer à plusieurs reprises simultanément dans la tuyère ou à travers un sifflet conditionné pour la production de sonoxisations dans les liquides.
Même lorsqu'il s'agit d'émulsion, il y a intérêt à disposer le générateur d' oscillations constitué par la tuyère et par l'arête au foyer d'un récipient courbe par exemple concave; de ce fait, les ondes sonores stationnaires produites dans le récipient de l'émulsion viennent renforcer très nette- ment la formation de l'émulsion.
REVENDICATIONS
1 )- dispositif pour produire des oscillations sonores ou ultra-sonores dans des liquides, caractéri- séen ce que le générateur d'oscillations est une arête ou une combinaison d'une arête avec un corps de résonan- ce, sur lesquels on projette le liquide, de préférence au moyen d'un systéme à tuyère soit sous pression, soit en charge.