<Desc/Clms Page number 1>
Transducteurs Ionique, . haute fréquence, {Inventeur! James Willi@@@ McAuley) -
La présente invention concerne d'une manière générale un transducteur générateur de son à haute fréquence et se rapporte plus particulièrement à desperfectionnements appor- tés aux systèmes émetteurs d'énergie directifs qui font par- tie desdits transducteurs, tels qu'employés pour le traite- ment de surfaces.
On sait que le nettoyage et le finissage de feuilles de verre s'effecpent en utilisant une/énergie sonore à haute fréquence. Dans une telle opération de nettoyage, on rocou. vre la surface de la feuille de verre à nettoyer d'un milieu liquide conducteur, consistant en eau seule ou avec un ad- ditif et l'on applique de l'énergie sonore à ce milieu, ce qui a pour résultat un nettoyage parfait du verre. Pour le surfaçage ou finissage, on incorpore au Milieu conducteur liquide une matière abrasive qui, lors des cavitations du milieu, est amenée à bombarder la surface du verre et à
<Desc/Clms Page number 2>
enlever des parcelles de celle-ci.
Un appareilgénérateur d'énergie sonore, destiné à et- fectuer les opérations de nettoyage et do finissage, doit produire des sorties de puissance d'un niveau relativement élevé, ce qui exige que les transducteurs appelés à fournir l'énergie soient d'un rendement relativement élevé et d'une construction robuste.
D'autres conditions auxquelles de tels transducteurs doivent satisfaire sont les suivantes : ils doivent pouvoir être remplacés individuellement; ils doivent pouvoir être maintenus suivant n'importe quelle o- rientation préférée sans une diminution sensible de l'ef- ficacité du fonctionnement ou niveau'de la puissance de .or- tie; ils doivent être relativement peu coûteux; et ils doi- vent pouvoir s'adapter aisément à une utilisation efficace dans une bande de fréquence relativement étendue de la ten- sion d'excitation.
On peut admettra que les transducteurs générateurs de son, les plus efficaces en vue des opérations de nettoyage et de finissage du verre sont des transducteurs à magnéto- striction, qui sont pourvus d'un système métallique direc- tif d'émission d'énergie, fixé à l'élément ou au noyau ma- gnétostrictif,
Initialement, de tels système émetteurs d'énergie di- rectifs étaient des corps solides de métal, dimensionnés de manière à être le siège d'une résonance mécanique à la fréquence de fonctionnement du transducteur.
Toutefois, on a constaté de bonne heure que pour satis- faire le but fixé, de tels corps solides devaient être fa- çonnés, usinés ou autrement mis en forme, d'une manière par- ticulière. Ainsi, mis en forme, ces corps solides étaient généralement dénommés "sirène". Toutefois, même après cet- te mise en forme particulière, la sirène solide n'était
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
pat entièrement offîoaoo pour les applications #ou eau, telles que les emploi.
3,daratie, relatif$ au traitement
EMI3.2
de surfaces*
EMI3.3
Dans la suite, on a suggéré des éléments dite notrêne creuse"# en tant que moyen pour augmenter ,si"'iato3,t! d* telw transducteurs* Cependant, bien que la ooaa1mlOUOQ ainsi modifiât ait permit de réaliser dit résultat quelqu peu meilleur., elle a augmenté davantage le ooQ" qui 4uit presque prohibitif, des sirènes, paroi qu'elle a accru le nombre des problèmes qui se posent en et qui concerne 1 mine en forme et le aéoanisage prie±*% D'autre part, an t cru jusqu'à présent que tom si systèmes émetteurs dttntr4le dirwctifw de tum spéciale devaient étre établis en un acier tnoxymble wyM mm huys te rî4i#tanob à la corrosion et difficile à "o\1'tev. m prix relativement élevé* Le uïxgrr et , i iwama, tel système émetteur d énergie dirtif représwt* pu%.
tie considérable du total des frais dt wain 4*o* w% t%m transducteur, de torte que 0... indiqué plus -- ....... ab3.emrnt à la présente 1"",,"-, la pvta8 t n If- ismi système émetteur d'énergie diit," W 4%U% m bzz tif et était d'un 00'\ presque b.l.i'"w La présente invention ou% ba*4e uw It #oett nm .1ût.nl;
lattteur ttfrtulte directif nbr%%9lr% #<Nm 199m ortuit inédit, destiné 4 Ive utut*4 dm 4m Ma<M<tw<e générateurs de Ion, ew% 61-" étant Ion .'tU ia disponible quil peut 4U,,% oou%cut% 4 pw%8* =%kw4M relativement peu O"Wt ., qvl a -.w.mW\ ...... et qui ritexist pal ca'opIft\ttM lt4rtLe r t "'-"'II1IU.trtn de mise a forme ' un r<<uK4t lu Wotr4 '* v i.yM% 3m 'M4<M! 4wwniti ii est construite fin plut... p4*m -*% aM <<? t ti
<Desc/Clms Page number 4>
rallonge cylindrique ou tubulaire, qui fournit des résultats
EMI4.1
égaux, voire supérieurs# à ceux obtenu avec les aonetrue- tions antérieures difficiles 4 établir et de forée compliquée.
Dans les dessine annexée :
La fige 1 représente une vue perspective, partie en cou- pe, du nouveau dispositif complet émetteur directif d'éner- gie vibratoire, suivant l'invention, assemblé pour former un système transducteur générateur d'énergie Ionique. ma.
EMI4.2
gn6tontrictîon; et
La tige 2 est une vue perspective éclatée du système émetteur directif d'énergie, suivant la fig. 1.
EMI4.3
La présente invention viee à établir un transducteur conique à haute fréquence, comprenant un noyau feuilleté en mdtal magn6toutrictitp comportant une surface vibrante, une bobine pour l'excitation du noyau et un système émetteur dia rectit d'énergie vibratoire, caractériel en oe que le ayete" me émetteur d'énergie directif comprend un élément de rallon- ge cylindrique creux, un élément actif porté par une extré- mité de l'élément de rallonge et obturant l'ouverture prévue dans celui-ci, et des moyens pour relier l'autre extrémité du tube la $=race vibrante
EMI4.4
On se reportera o1-apr'''wc devint annexés, et en pare tioulier à la fig, 1.
Dans ces dessins, on a représenté un transducteur générateur de son a haute fréquence, du type qui intéresse puettoulièrement la présente invention* Ce transducteur comprend un noyau 101 un enroulement d'exal- tation 11 qui entoure le noyau précité/ et un élément spin crial ..tW#r d'énergie directif la, monté en oentact fixe avec la partie vibrante du noyau.
EMI4.5
Coma on le voit dans ces d8..:1n., le noyau 10 affecte la forme d'un U, Il comprend un eocle ou une base 10a et des brmdheiï a.11Ll...ao6.. lOb et, est constitué par
<Desc/Clms Page number 5>
une série de bandes ou minces plaques, en forme de U, d'une matière magnétostrictive, telle quee nickel, que l'on assem- ble pour former un corps feuilleté ou que l'on place d'une autre manière à contact parfait face contre face, de façon a constituer un ensemble unique.
Il est avantageux que les bandes ou plaques soient maintenues en contact étroit face contre face, afin d'assurer une stabilité de fonctionnement, ce résultat pouvant être obtenu soit en encastrant les tôles du noyau dans une matière plastique ou résineuse, soit comme représenté ici, par des moyens mécaniques, tels par exemple que des pinces ou agrafes de retenue 13.
La bobine 11 consiste en vue séria de spires de fil, enroulées inductivement sur les deux branches du noyau.
De plus, on prévoit habituellement un système de polarisa- tion, lequel peut être constitué, par exemple, soit par une seconde bobine enroulée sur le noyau et appelée à être traversée par un courant continu, soit comme représenté dans la fig 1, par un aimant permanent 14, disposé entre , les deux branches de la bobine. L'excitation de la bobine 11 par une source (non représentée) appropriée de tension à haute fréquence, détermine une augmentation et une/diminu- tion cycliques de l'énergie sur toute la longueur des bran- ches 10b du noyau 10, lequel constitue ainsi une source d'é- nergie vibratoire et comporte une surface vibrante dans le socle ou la base 10a du noyau.
Dans un appareil complet, le système directeur et amplificateur 12 est fixé & cette surface inférieure ou base vibrante 10a du noyau, par souda- ge à l'argent, brasage, soudage électrique ou au chalumeau, ou autres opérations analogues, comme indiqué en 10c.
Bien que, aux fins de démonstration, on ait admis que le noyau 10 se compose de feuilles de matière ferromagnéti- que juxtaposées face contre face, on considère que le nouveau
<Desc/Clms Page number 6>
système directif suivant l'invention serait tout aussi bien applicable avec un noyau générateur sonore composé en une matière céramique magnétostrictive, ou consistant en un cris- tal piézoélectrique, ou encore, constitué par n'importe quel- le autre source d'énergie vibratoire de type classique.
Le nouveau système émetteur d'énergie vibratoire direc- tif 12 suivant l'invention comprend trois parties principa- les a savoir, un élément de montage supérieur 15un man- chon central de rallonge ou sirène 16 et un élément inférieur distributeur d'énergie ou actif 17. Ces trois éléments in- dividuels sont combinés en un/corps unique, d'une manière qui sera exposée dans la suite, pour former un dispositif émetteur d'énergie sonique directif et amplificateur, d'une qualité supérieure, dont le but est de transmettre, en l'am- plifiant, l'énergie vibratoire engendrée par le noyau 10, vers un point où elle peut être utilisée en)vue d'accomplir un travail utile.
On notera que l'élément de montage supérieur 15 du sys- tème directeur d'énergie 12 est constitué par un/corps métal- lique moulé présentant une collerette annulaire 18 à sa partie supérieure et dont l'extrémité inférieure est cons- tituée par un tampon 19, coaxial avec la collerette. Comme indiqué plus haut, la surface supérieure de la collerette 18 est soudée - ou fixée à demeure d'une autre manière -, comme représenté en 10c, à la surface inférieure de la base 10a du noyau 10. La partie inférieure 19 formant tampon présente une forme cylindrique et possède un diamètre infé- rieur à celui de la collerette annulaire supérieure 18.
Toutefois, pour une raison qui sera exposée dans la suite d'une manière plus détaillée, le corps de l'élément de mon- tage 15 est conformé en gradins entre le tampon et la col- lerette, de telle sorte qu'un épaulement 19a est situé &
<Desc/Clms Page number 7>
la jonction entre le tampon 19 et un tronçon cylindrique 20 de ce corps, de plus grand diamètre, coaxial avec ledit tem- pont Ceci N'applique également à un épaulement 20a, formé à la jonction entre le tronçon 20 du corpaet un tronçon cy- lindrique voisin 21 de celui-ci. Comme il ressort des fige, 1 et 2, le diamètre du tronçon 21 du corps est supérieur au diamètre du tronçon 20, Maie inférieur au diamètre de la collerette annulaire supérieure 18.
Le tronçon inférieur 19 formant tampon peut présenter une section transversale pleine. Toutefois, afin de donner de plus grandes dimensions à la chambre centrale contenue dans le système complet émetteur d'énergie directif, le bouchon est pourvu d'une cavité 19b.
On sait que la présence d'une cavité à l'intérieur d'un dispositif émetteur d'énergie vibratoire directif détermine une amplification de cette énergie vibratoire; cependant, l'emploi d'un bouchon solide, au lieu d'un bouchon creux, n'a pas pour résultat de réduire l'effet d'amplification total fourni par une cavité, à un point qui justifierait sa proscription. Par conséquent, il est envisagé, tout en restant dans le cadre de l'invention, d'utiliser un élément supérieur 15 comportant un tampon 19 constitué soit par un cylindre plein, soit par un cylindre évidé.
L'élément de rallonge ou "sirène" 16 de l'élément émetteur d'énergie di- rectif 12 est un tube ou tuyau métallique cylindrique, dont les surfaces extrêmes opposées sont parallèles l'une à l'au- tre et se situent dans des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal de cet élément. Le diamètre intérieur dudit élément est tel qu'il permet à ce dernier élément de recevoir le tampon 19, à contact intime.
Contrairement à l'opinion courante, suivant laquelle l'élément émetteur d'énergie directif doit être établi entiè-
<Desc/Clms Page number 8>
rement en acier inoxydable, on a constaté que l'élément de rallonge 16 peut être établi en une grande série de métaux différents offrant une rigidité mécanique et une résistance normales. Par exemple, les métaux qui se sont avérés Inti'- rement satisfaisants à cet égard comprennent l'aluminium, le cuivre,le bronze et le laiton. L'élément actif inférieur 17 est constitué par un corps en forme de cuvette présen- tant une surface active plane 22, dirigée vers l'extérieur, ainsi qu'une paroi 22a, solidaire de cette surface.
La sur- face 22 affecte une forme sensiblement rectangulaire et est limitée par des surfaces en biseau 22b, qui se terminent par des bords parallèles 22c
La paroi 22a s'amincit depuis la surface 22 jusqu'à la surface de bordure 23, opposée à la précédente, de cette pa- roi. La surface intérieure de la paroi précitée est formée de manière à présenter un épaulement 23a, destiné à recevoir une extrémité de la sirène 16 à contact intime.
L'élément actif inférieur 17 peut êtreconstitué en les métaux énumérés ci-dessus; néanmoins, en ce qui concerne l'élément de rallon- ge 16, la surface active plane 22 de celui-ci est de préfé- rence munie d'une plaque d'usure métallique dure (non repré- sentée), fermement attachée à cette surface et recouvrant complètement la partie formant la face rectangulaire.
Les différentes parties du système émetteur d'énergie directif 12, composé de plusieurs pièces,peuvent être réu- nies l'une à l'autre par brasage, soudage à l'argent ou un autre procédé de soudage; cependant, une particularité de l'invention consiste à utiliser un ciment organique de rési ne époxy pour réunir les éléments, comme Indiqué en 24 et 25. D'une part, l'emploi d'une telle matière adhésive est relativement peu dispendieux;
d'autre part, les pièces peu. vent être réunies les unes aux autres plus aisément que par
<Desc/Clms Page number 9>
la méthode de variante mentionnée plus haut, et l'appareil, une fois achevé, peut être désassomblé aisément, sans qu'il en résulte une détérioration des différents composants.
Ainsi, si l'on veut démonter le système directif 12, on peut y parvenir en mettant l'appareil dans un four et en le .ou- mettant à une température de 300 F environ, pendant plusieurs minutes, ce qui aura pour effet de désintégrer le aiment or- ganique qui retient les éléments assembles, en supprimant ainsi lour adhérence réciproque, tout en laissant les élé- monta individuels du transducteur 4 l'état intacte
On notera également que, lorsque l'élément supérieur 15 est réuni à l'élément de rallonge 16,
l'épaulement 19a de la partie cylindrique 20 repose sur l'extrémité supérieu- re de l'élément 16 et que la surface périphérique de la partie 20 est logée intérieurement par rapport à la surface extérieure de l'élément 16 de telle sorte qu'un évidement 26 est limité par l'extrémité de la sirène 16, la surface du tronçon cylindrique 20 et l'épaulement 20a.
Lorsque le transducteur complet est monté en vue de son fonctionnement, on place dans cet évidement une garniture d'obturation par- faite, par exemple un jonc d'étanohéité, que l'on applique a serrage contre l'épaulement 20a de la partie cylindrique 21, afin d'assurer un joint étanohe capable d'empêcher l'ac- cès du liquide conducteur d'énergie électrique aux parties électriques du transducteur*
La nouvelle construction du système émetteur directif d'énergie offre de nombreux avantages importants par rapport aux constructions courantes connues de la même espèce géné- rale.
Un avantage réalisé grâce à la nouvelle construction suivant l'invention consisteen ce qu'elle possède une sou- plesse qui permet la production d'appareils pouvant être si-
<Desc/Clms Page number 10>
sèment adaptés et rapidement en vua de leur utilisation avec des tensions d'excitation dans une gamme de fréquences rela- tivement étendue. A titre d'explication, les éléments émet- terus directive d'énergie vibratoire doivent présenter une longueur hors tout exactement déterminée. En d'autres ter- mes, ils doivent avoir une dimension précisai mesurée le Ions de l'axe de transmission de l'énergie vibratoire, di- mansion qui dépend directement do la fréquence de la tension- d'excitation du transducteur et est déterminée par cette fréquence.
On a constaté que môme un léger écart de cette dimension par rapport à la valeur optimale entraîne une bais- se abrupte des performances. Les constructions antérieures étaient établies pour une fréquence particulière de la ten- sion et ne pouvaient varier que dans une très faible mesure, en mécanisant une extrémité, de façon à réduire la longueur de l'appareil.
Par contre, dans l'élément directif suivant l'invention, l'élément inférieur 17 et le tronçon supérieur 15,qui est fixé au noyau, peuvent être combinés avec des éléments de rallonge intermédiaires de diverses longueurs, afin de constituer des transducteurs complets, appelés à être utilisés avec différentes fréquences de tension d'exci- tation. En résumant ce qui précède en d'autres termes, on dira que, contrairement à la technique antérieure, où chaque transducteur était établi en vue d'être utilisé avec une ten- sion d'une fréquence particulière, la présente invention per- met d'établir des transducteurs appelés à fonctionner avec une bande relativement étendue de fréquences de tension d'entrée,
cela simplement en donnant aus éléments de rallon- ge cylindriques des longueurs déterminées et en les assem- blant avec les mêmes éléments inférieurs et les mêmes compo- sants supérieurs.
Un autre avantage de l'invention est celui qui résulte
<Desc/Clms Page number 11>
de l'emploi d'une matière adhésive non métallique pour la jonction des composants individuels, en vue de former l'élé- ment directif complet, au lieu de braser ou souder ces com- posants les uns aux autres.
Lorsque, dans une telle cons- truction, la face active 22 s'use ou se détériore, l'élément inférieur 17 peut être enlevé assez facilement et un autre élément peut être fixé à sa place par un adhésif. Ceci se- rait évidemment impossible avec les dispositifs antérieurs décrits ci-dessus, étant donné que leur construction soudée monolithe ne permet pas un tel remplacement partiel, mais au contraire fait en aorte que l'ensemble du dispositif - y compris, souvent, le noyau feuilleté et la bobine - doit être rejeté lorsqu'un dégât survient à un quelconque de ses éléments, d'autre'part, grâce à la présente invention, l'élément de rallonge et l'élément inférieur peuvent être enlevés tous les deux et remplacés par d'autres,
sans que le noyau feuilleté ou les enroulements de la bobine subis- sent un dommage.
REVENDICATIONS
1. Transducteur sonique à haute fréquence, comprenant un noyau feuilleté en métal magnétostrictif, comportant une surface vibrante, une bobine pour l'excitation du noyau et un système direotif émetteur d'énergie vibratoire, caracté- risé en ce que le système émetteur d'énergie directif cota- prend un élément de rallonge cylindrique creux, un élément actif porté par une extrémité de l'élément de rallonge et obturant l'ouverture prévue dans celui-ci, et des moyens pour relier l'autre extrémité de l'élément de rallonge à la surface vibrante.