FR2910826A1 - Device for production of longitudinal ultrasonic acoustic vibrations in user element e.g. tube, comprises electro-acoustic converter with pair of piezo-electric ceramics, and intermediate element between the converter and user element - Google Patents

Device for production of longitudinal ultrasonic acoustic vibrations in user element e.g. tube, comprises electro-acoustic converter with pair of piezo-electric ceramics, and intermediate element between the converter and user element Download PDF

Info

Publication number
FR2910826A1
FR2910826A1 FR0752499A FR0752499A FR2910826A1 FR 2910826 A1 FR2910826 A1 FR 2910826A1 FR 0752499 A FR0752499 A FR 0752499A FR 0752499 A FR0752499 A FR 0752499A FR 2910826 A1 FR2910826 A1 FR 2910826A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
converter
vibration
user
intermediate element
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0752499A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2910826B1 (en
Inventor
Gilles Boursier
Philippe Vaxelaire
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SODEVA SA
Original Assignee
SODEVA SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SODEVA SA filed Critical SODEVA SA
Priority to FR0752499A priority Critical patent/FR2910826B1/en
Priority to PCT/EP2007/064395 priority patent/WO2008080888A1/en
Priority to TW096151055A priority patent/TWI413553B/en
Publication of FR2910826A1 publication Critical patent/FR2910826A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2910826B1 publication Critical patent/FR2910826B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0623Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0611Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
    • B06B1/0618Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07BSEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B2230/00Specific aspects relating to the whole B07B subclass
    • B07B2230/04The screen or the screened materials being subjected to ultrasonic vibration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

The device for the production of longitudinal ultrasonic acoustic vibrations in a user element e.g. tube, comprises an electro-acoustic converter (20) having a pair of piezo-electric ceramics (21), and an intermediate element (30) placed between the converter and user element. The piezo-electric ceramics vibrate in radial mode and its distal face (31) vibrates in bending mode. The intermediate element is arranged to the distal face of the converter in a contact zone located at a periphery, and to the user element through its plane end face. The device for the production of longitudinal ultrasonic acoustic vibrations in a user element e.g. tube, comprises an electro-acoustic converter (20) having a pair of piezo-electric ceramics (21), and an intermediate element (30) placed between the converter and user element. The piezo-electric ceramics vibrate in radial mode and its distal face (31) vibrate in bending mode. The intermediate element is arranged to the distal face of the converter in a contact zone located at a periphery, and to the user element through its plane end face. A point of the end face is animated by homogenous vibration according to a direction orthogonal to the surface. A part of the intermediate element and an other part of the user element or user ensemble are made of single-piece. A length of the contact zone is 10-15% of radius of the distal face. The intermediate element comprises a metallic cylinder having an opening, and is present in the form of disc. The cylinder has a side intended to come in contact with the converter. The vibration has an amplitude of larger than 90% of the amplitude of an antinode. The converter has an axis orthogonal to an axis of the disc that is parallel to the end surface, and is connected with a generator having alternative electric signal of ultrasonic frequency. Self-frequency of the vibration in the radial mode and self-frequency of the intermediate element are tuned to the ultrasonic frequency (80-200 KHz) of the generator. A frequency band passing through the generator is 100-300 Hz. The generator delivers an ultrasonic power of 50-10000 watt. The converter is disposed in a sealed chamber in which a cool gas or liquid circulates. The user ensemble comprises a speed transformer, a cylindrical rod and/or sonotrode constituted of an axial bar. The user element or a part of the user ensemble presents the self-frequency. A radial friction lining is arranged around the axial bar. An external radius of the friction lining is determined to include an integer of half wavelength in radial vibration mode. A liquid is pulverized by the vibration of surface situated on an external edge of the lining. The tube has two parts each fixed respectively at one of the two parts of the end surface. An independent claim is included for a process the production of longitudinal ultrasonic acoustic vibrations in a user element.

Description

DISPOSITIF POUR LA PRODUCTION DE VIBRATIONS ULTRASONIQUES L'inventionDEVICE FOR PRODUCING ULTRASONIC VIBRATIONS

concerne le domaine technique général des dispositifs et des procédés pour la génération d'ultrasons.  relates to the general technical field of devices and methods for ultrasound generation.

PRESENTATION GENERALE DE L'ART ANTERIEUR  GENERAL PRESENTATION OF THE PRIOR ART

Il a déjà été proposé des dispositifs et des procédés pour la génération d'ultrasons. Ces dispositifs comprennent généralement un élément producteur d'ultrasons, associé à un élément utilisateur lequel transmet les ultrasons à un substrat pour un effet technique donné : soudage, nettoyage, destruction de cellules ou encore découpe de produits alimentaires mous. Les éléments utilisateurs, leurs forme et caractéristiques en fonction du substrat et de l'effet technique recherché sont bien connus de l'homme du métier, comme les éléments producteurs d'ultrasons. La génération d'ultrasons de puissance se fait couramment à partir de céramiques piézo-électriques ou plus précisément de convertisseurs électro-acoustiques 20 de type triplet de Langevin . Un convertisseur électro-acoustique permet de transformer l'énergie électrique haute fréquence d'un générateur électronique 10 en vibrations mécaniques. En référence à la figure la, un convertisseur électro-acoustique comprend deux céramiques piézo-électriques montées en précontrainte entre deux pièces métalliques cylindriques 23, 25 : le pavillon 23 disposé sous les deux céramiques 21, et la contre-masse 25 disposée sur les deux céramiques 21. Il sera entendu dans la suite que lorsqu'une pièce A est mentionnée comme étant sur une pièce B, celle-ci peut être directement sur la pièce B, ou peut être située au dessus de la pièce B et séparée de ladite pièce B par une ou plusieurs pièces intermédiaires. 30 Il sera également entendu que lorsqu'une pièce A est mentionnée comme étant sur une pièce B, celle-ci peut couvrir toute la surface de la pièce B, ou une portion de ladite pièce B. Les céramiques piézo-électriques 21 sont en général en forme de disque d'épaisseur faible par rapport à leur diamètre, ou en forme de tore de section rectangulaire ou approchante. Les différents types de convertisseurs électro-acoustiques de puissance sont largement décrits dans des ouvrages tels que Modem Ceramic Engineering de Richerson , Marcel Dekker Inc., page 284, figure 7.24, ou High Intensity Ultrasonics de Brown and Goodman , Iliffe Books Ltd 1965, ou encore dans le livre de Crowford Engineering de Frederick and Co. Ces convertisseurs sont utilisés dans l'industrie, principalement pour la soudure des thermoplastiques, ou pour le nettoyage de pièces complexes en optique, électronique ou encore en mécanique. Les convertisseurs électro-acoustiques tels que décrits ci-dessus peuvent utiliser deux modes distincts de vibration des céramiques piézo-électriques : - le mode produisant des variations alternatives de leur épaisseur (mode dit dans l'épaisseur des céramiques ) et - le mode produisant des variations alternatives de leur diamètre (mode dit dans le plan des céramiques , ou plan , ou radial ). Le mode de vibration des céramiques piézo-électriques 21 dit dans l'épaisseur engendre des vibrations longitudinales dans le pavillon 23 de sorte que chaque point de la face distale plane 24 du pavillon 23 c'est-à-dire la face opposée à la face du pavillon en regard de la céramique - est animé d'une vibration homogène et orthogonale à ladite face 24.  Devices and methods for the generation of ultrasound have already been proposed. These devices generally comprise an ultrasound generating element, associated with a user element which transmits the ultrasound to a substrate for a given technical effect: welding, cleaning, destruction of cells or cutting of soft food products. User elements, their shape and characteristics depending on the substrate and the desired technical effect are well known to those skilled in the art, such as ultrasound producing elements. Power ultrasonic generation is commonly done from piezoelectric ceramics or more precisely from Langevin triplet electro-acoustic converters. An electro-acoustic converter makes it possible to transform the high frequency electrical energy of an electronic generator 10 into mechanical vibrations. With reference to FIG. 1a, an electro-acoustic converter comprises two piezoelectric ceramics mounted in prestress between two cylindrical metal parts 23, 25: the horn 23 disposed under the two ceramic elements 21, and the counter-mass 25 disposed on both Ceramics 21. It will be understood in the following that when a piece A is mentioned as being on a piece B, it can be directly on the piece B, or can be located above the piece B and separated from said piece B by one or more intermediate pieces. It will also be understood that when a piece A is mentioned as being on a piece B, it may cover the entire surface of the piece B, or a portion of said piece B. The piezoelectric ceramics 21 are generally disk-shaped of small thickness relative to their diameter, or in the form of torus of rectangular section or approaching. The various types of electroacoustic power converters are widely described in books such as Richerson's Modem Ceramic Engineering, Marcel Dekker Inc., page 284, Figure 7.24, or High Intensity Ultrasonics by Brown and Goodman, Iliffe Books Ltd 1965, or still in the book of Crowford Engineering of Frederick and Co. These converters are used in the industry, mainly for welding thermoplastics, or for cleaning complex parts in optics, electronics or mechanics. The electro-acoustic converters as described above can use two distinct modes of vibration of piezoelectric ceramics: the mode producing alternative variations in their thickness (said mode in the thickness of ceramics) and the mode producing alternative variations of their diameter (mode said in the plane of the ceramics, or plane, or radial). The vibration mode of the piezoelectric ceramics 21 said in the thickness generates longitudinal vibrations in the horn 23 so that each point of the distal flat face 24 of the flag 23 that is to say the face opposite to the face the flag facing the ceramic - is animated by a vibration homogeneous and orthogonal to said face 24.

Ce mode permet de propager des vibrations longitudinales de haute intensité au travers de dispositifs vibrant en résonance avec le convertisseur électro-acoustique et le générateur associé 10, appelés de façon générique sonotrodes et attachés à la face distale 24 du pavillon 23, le contact s'effectuant sur toute l'étendue de ladite face distale, selon l'art antérieur. Dans ce cas, les céramiques piézo-électriques sont alimentées par un générateur fournissant un signal électrique dont la bande passante est resserrée (100 ou 200 Hz) et qui est centré sur une fréquence qui doit être éloignée de la fréquence propre de résonance des céramiques piézo-électriques dans leur mode radial de vibration. Le mode de vibration dit dans l'épaisseur des céramiques est utilisé dans la plupart des applications industrielles des ultrasons de puissance comme, par exemple, le soudage, la pulvérisation, la destruction de cellules ou encore la découpe de produits alimentaires mous, tel que du foie gras. Il est bien connu de l'homme du métier que les dimensions de tels convertisseurs électro-acoustiques 20 de puissance utilisant le mode de vibration dit dans l'épaisseur des céramiques, varient de façon inversement proportionnelle à la fréquence utilisée. En pratique la longueur de ce type de convertisseur électro-acoustique 20 sera de l'ordre d'une demi-longueur d'onde alors que son diamètre sera largement inférieur au quart de longueur d'onde afin d'éviter la superposition d'une vibration transversale au mode préférentiel de vibration, la superposition des deux vibrations pouvant aboutir à la destruction des céramiques. Ainsi, audelà de 40 kHz, le diamètre des céramiques se réduit considérablement ce qui limite significativement la puissance admissible, de sorte que, par exemple, à 80 kHz, ce diamètre est d'environ 15 mm avec une puissance utile en fonctionnement permanent limitée à environ 20 Watt. Un inconvénient de tels dispositifs est donc le fait qu'ils sont impropres à transmettre une puissance utile significative, c'est-à-dire de l'ordre de 100 Watt minimum, aux fréquences supérieures ou égales à 60 kHz, à un élément utilisateur et ne sont donc pas utilisables dans le cas des applications industrielles requérant de tels couples puissance/fréquence. Le second mode de vibration des céramiques piézo-électriques, dit plan ou radial, est obtenu en choisissant leurs dimensions, ainsi que les caractéristiques piézo-électriques de leur matière, de telle façon que leur fréquence propre, selon ce mode de vibration, soit égale à celle du générateur. L'homme du métier sait que, dans le cas de céramiques toriques, cette fréquence propre F est donnée par la formule suivante : F = C / (Dext - Dint), dans laquelle : C est le coefficient de vibration radiale du matériau utilisé, Dext est le diamètre extérieur des céramiques, Dint est le diamètre intérieur des céramiques.  This mode makes it possible to propagate longitudinal vibrations of high intensity through devices vibrating in resonance with the electro-acoustic converter and the associated generator 10, generically called sonotrodes and attached to the distal face 24 of the horn 23, the contact performing the entire extent of said distal face, according to the prior art. In this case, the piezoelectric ceramics are fed by a generator providing an electrical signal whose bandwidth is tightened (100 or 200 Hz) and which is centered on a frequency which must be remote from the natural resonance frequency of the piezo ceramics -electrical in their radial mode of vibration. The so-called vibration mode in ceramics is used in most industrial applications of power ultrasounds, for example, welding, spraying, cell destruction or the cutting of soft food products, such as foie gras. It is well known to those skilled in the art that the dimensions of such electroacoustic power converters using the so-called vibration mode in the thickness of ceramics vary inversely with the frequency used. In practice, the length of this type of electro-acoustic converter 20 will be of the order of a half-wavelength, while its diameter will be much smaller than a quarter of a wavelength in order to avoid the superposition of a transversal vibration preferential mode of vibration, the superposition of the two vibrations can lead to the destruction of ceramics. Thus, beyond 40 kHz, the diameter of the ceramics is considerably reduced which significantly limits the allowable power, so that, for example, at 80 kHz, this diameter is about 15 mm with a permanent operating power limited to about 20 watts. A disadvantage of such devices is the fact that they are unsuitable for transmitting a significant useful power, that is to say of the order of 100 Watt minimum, at frequencies greater than or equal to 60 kHz, a user element and are therefore not usable in the case of industrial applications requiring such power / frequency pairs. The second mode of vibration of piezoelectric ceramics, called planar or radial, is obtained by choosing their dimensions, as well as the piezoelectric characteristics of their material, in such a way that their natural frequency, according to this mode of vibration, is equal to that of the generator. Those skilled in the art know that, in the case of toric ceramics, this natural frequency F is given by the following formula: F = C / (Dext-Dint), in which: C is the radial vibration coefficient of the material used, Dext is the outer diameter of ceramics, Dint is the inside diameter of ceramics.

Les dimensions des convertisseurs électro-acoustiques, dont les céramiques vibrent en mode plan ou radial, peuvent être beaucoup plus grandes que celles de convertisseurs dont les céramiques vibrent en mode dans l'épaisseur, à fréquence égale, en raison de leurs modes de vibration respectifs.  The dimensions of the electro-acoustic converters, whose ceramics vibrate in plane or radial mode, can be much larger than those of converters whose ceramics vibrate in thickness mode, at equal frequency, because of their respective modes of vibration. .

Ainsi, il est courant de trouver, par exemple, des convertisseurs électro-acoustiques dont les céramiques vibrent en mode plan, de 100 kHz de fréquence propre, présentant des céramiques piézo-électriques de diamètre de l'ordre de 40 mm et autorisant un niveau de puissance largement supérieur aux convertisseurs de même fréquence mais travaillant en mode dans l'épaisseur des céramiques. Ce mode de vibration des céramiques engendre des vibrations de flexion au niveau de la face distale 24 du pavillon 23. Ainsi ce type de convertisseur est spécifiquement destiné à la mise en vibration selon le mode de flexion, de grandes surfaces planes particulièrement recherchées pour le nettoyage par ultrasons. Dans ce cas, plusieurs convertisseurs électro-acoustiques sont en général directement fixés au bac de nettoyage, ou collés à l'intérieur d'un boîtier étanche immersible, par l'intermédiaire de la totalité de leur face distale 24 d'extrémité du pavillon 23 afin de transmettre au liquide contenu dans le bac l'énergie vibratoire ultrasonique nécessaire au processus de nettoyage par ultrasons.  Thus, it is common to find, for example, electro-acoustic converters whose ceramics vibrate in plane mode, 100 kHz of eigenfrequency, having piezoelectric ceramics with a diameter of the order of 40 mm and allowing a level power much higher than converters of the same frequency but working in mode in the thickness of ceramics. This mode of vibration of the ceramics generates bending vibrations at the distal face 24 of the horn 23. Thus this type of converter is specifically intended for vibrating according to the bending mode, large flat surfaces particularly sought after for cleaning by ultrasound. In this case, several electro-acoustic converters are generally directly attached to the cleaning tank, or glued inside an immersible sealed housing, through their entire distal end face 24 of the roof 23 in order to transmit to the liquid contained in the tank the ultrasonic vibratory energy required for the ultrasonic cleaning process.

Les convertisseurs électro-acoustiques sont alors reliés électriquement en parallèle pour former un ensemble présentant une courbe d'impédance électro-acoustique en fonction de la fréquence large et très aplatie et alimentés électriquement par un générateur à balayage de fréquence, couvrant une large fourchette de fréquences (plusieurs kHz) autour de la fréquence cible. L'homme de métier qui connaît, d'une part, le besoin existant dans l'industrie de générer des vibrations ultrasoniques longitudinales dans un élément utilisateur à des fréquences supérieures ou égales à 60 kHz et à des puissances supérieures ou égales à 100 Watt et, d'autre part, l'existence des convertisseurs électro-acoustiques, dont les céramiques vibrent en mode dit plan ou radial et la face distale en mode flexion, et qui sont capables de fonctionner à de tels couples puissance/fréquence, est alors amené à se poser le problème suivant : comment utiliser de tels convertisseurs pour générer les vibrations ultrasoniques longitudinales ainsi recherchées ? Un but de l'invention est d'apporter une solution à ce problème.  The electro-acoustic converters are then electrically connected in parallel to form an assembly having a broad electro-acoustic impedance curve and very flattened and electrically powered by a frequency sweeping generator, covering a wide range of frequencies (several kHz) around the target frequency. Those skilled in the art who know, on the one hand, the need existing in the industry to generate longitudinal ultrasonic vibrations in a user element at frequencies greater than or equal to 60 kHz and powers greater than or equal to 100 Watt and on the other hand, the existence of electro-acoustic converters, whose ceramics vibrate in said plane or radial mode and the distal face in bending mode, and which are capable of operating at such power / frequency pairs, is then brought to ask the following problem: how to use such converters to generate the longitudinal ultrasonic vibrations thus sought? An object of the invention is to provide a solution to this problem.

PRESENTATION DE L'INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION

A cet effet, on prévoit donc d'utiliser la capacité des convertisseurs électro-acoustiques 20, tels que décrits ci-dessus et dont les céramiques piézo-électriques 21 vibrent en mode dit plan ou radial et la face distale 24 en mode flexion, de transmettre aux fréquences recherchées une puissance élevée. Le mode flexion est un mode de déformation de la matière bien connu de l'homme du métier dans lequel la face distale se courbe en réponse à une contrainte. 30 La vibration en mode flexion de la face distale 24 du convertisseur est bien illustrée par les figures lb et 1c. A titre d'exemple, le convertisseur représenté sur les figures 1 est calculé pour vibrer à 80 kHz dans ce mode de vibration des céramiques ; le diamètre de son pavillon cylindrique 23 est de 41 mm. La courbe de la figure 1d représente l'amplitude de la vibration de chaque point de la face distale 24 du pavillon 23 en fonction de sa distance au centre de la face. Cette courbe fait ressortir que la vibration de flexion de la face distale présente deux ventres d'amplitude, situés respectivement au centre et au bord extérieur de ladite face ; ces deux ventres sont séparés par un noeud d'amplitude situé sur un cercle concentrique à ladite face et d'environ 26 mm de diamètre. Le ventre d'amplitude central est beaucoup plus marqué que le ventre d'amplitude périphérique. Au voisinage de chaque ventre, la courbe d'amplitude est aplatie, de sorte que dans une petite zone 26 autour de chaque ventre, l'amplitude est constante en première approximation. Ainsi, dans un disque 26a concentrique à la face distale d'environ 6 mm de diamètre, l'amplitude est en tout point supérieure à 90% de l'amplitude au ventre central ; dans ce cas, le rapport du rayon du disque 26a au rayon de la face distale est de 3/20,5 = 14,6%. De même, dans une couronne 26b concentrique à la face distale, située à sa périphérie et d'environ 2,5 mm de largeur, l'amplitude est en tout point supérieure à 90% de l'amplitude au ventre périphérique ; dans ce cas le rapport entre la largeur de la couronne 26b et le rayon de la face distale est de 2,5/20,5 = 12,2%. Ces deux rapports sont situés entre 10 et 15%. Un premier aspect du dispositif selon l'invention consiste à utiliser cette caractéristique particulière pour récupérer l'énergie vibratoire produite par le convertisseur par l'intermédiaire d'au moins une de ces zones où la vibration est en première approximation homogène et de forte amplitude. On va alors placer une liaison solidaire entre, d'une part, une de ces zones 26a ou 26b et, d'autre part, soit un élément intermédiaire 30, soit directement un élément utilisateur 40, 50. Ceci permet de générer les vibrations longitudinales souhaitées dans l'élément utilisateur, aux couples puissance/fréquence souhaités et d'apporter ainsi au problème posé la solution recherchée.  For this purpose, it is therefore proposed to use the capacity of the electro-acoustic converters 20, as described above and whose piezoelectric ceramics 21 vibrate in said plane or radial mode and the distal face 24 in bending mode, transmit at the desired frequencies a high power. Bending mode is a deformation mode of the material well known to those skilled in the art in which the distal face bends in response to stress. The flexural vibration of the distal end 24 of the converter is well illustrated by Figs. 1b and 1c. For example, the converter shown in Figures 1 is calculated to vibrate at 80 kHz in this mode of vibration ceramics; the diameter of its cylindrical flag 23 is 41 mm. The curve of FIG. 1d represents the amplitude of the vibration of each point of the distal face 24 of the horn 23 as a function of its distance to the center of the face. This curve shows that the bending vibration of the distal face has two amplitude bellows located respectively at the center and at the outer edge of said face; these two bellies are separated by an amplitude node located on a circle concentric to said face and about 26 mm in diameter. The belly of central amplitude is much more marked than the belly of peripheral amplitude. In the vicinity of each belly, the amplitude curve is flattened, so that in a small area 26 around each belly, the amplitude is constant in first approximation. Thus, in a disc 26a concentric to the distal face of about 6 mm in diameter, the amplitude is in all points greater than 90% of the central belly amplitude; in this case, the ratio of the radius of the disk 26a to the radius of the distal face is 3 / 20.5 = 14.6%. Similarly, in a ring 26b concentric to the distal face, located at its periphery and about 2.5 mm wide, the amplitude is in all points greater than 90% of the amplitude to the peripheral belly; in this case the ratio between the width of the ring 26b and the radius of the distal face is 2.5 / 20.5 = 12.2%. These two ratios are between 10 and 15%. A first aspect of the device according to the invention consists in using this particular characteristic to recover the vibratory energy produced by the converter by means of at least one of these zones where the vibration is in first approximation homogeneous and of high amplitude. We will then place an integral connection between, on the one hand, one of these zones 26a or 26b and, on the other hand, either an intermediate element 30, or directly a user element 40, 50. This makes it possible to generate the longitudinal vibrations desired in the user element, to the desired power / frequency pairs and thus to bring to the problem the solution sought.

En associant le cas échéant plusieurs convertisseurs électro-acoustiques 20 et plusieurs éléments intermédiaires 30, la présente invention permet notamment de produire, dans un élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50) dont la fréquence propre de vibration est accordée à celle des convertisseurs, des vibrations longitudinales de haute intensité nécessaires pour atteindre, dans le cas des fréquences élevées supérieures ou égales à 60 kHz, le niveau de puissance requis pour les applications industrielles telles que pulvérisation, soudage, usinage, traitement de liquides, découpe, etc.  By associating, as the case may be, several electro-acoustic converters 20 and several intermediate elements 30, the present invention makes it possible in particular to produce, in a user element (part 40 or set of parts 50), the natural frequency of vibration of which is tuned to that of the converters. , high-intensity longitudinal vibrations necessary to achieve, in the case of high frequencies greater than or equal to 60 kHz, the power level required for industrial applications such as spraying, welding, machining, liquid processing, cutting, etc.

D'autres aspects préférés mais non limitatifs du dispositif selon l'invention sont les suivants : - la fréquence propre de vibration en mode radial des céramiques piézo-électriques 21 du convertisseur et la fréquence propre de vibration de l'élément intermédiaire 30 sont accordées à la même fréquence ultrasonique F ; - le convertisseur 20 est alors relié à un générateur 10 capable de produire un signal électrique alternatif de bande passante de largeur resserrée et comprise entre 100 et 300 Hz autour de ladite fréquence ultrasonique F ; - dans un premier mode de réalisation, un élément intermédiaire 30 est attaché au convertisseur de façon solidaire par la zone de contact 26a localisée au centre de la face distale ; cet élément intermédiaire peut comprendre un barreau cylindrique métallique destiné à venir en contact avec l'élément utilisateur 40, 50 par l'intermédiaire de la surface plane d'extrémité 31, laquelle est animée en tous points d'une vibration homogène orthogonale à la surface ; - dans un deuxième mode de réalisation, l'élément intermédiaire 30 et le pavillon 23 du convertisseur piézo-électrique sont réalisés d'une seule pièce ; - dans un troisième mode de réalisation, l'élément intermédiaire 30 et l'élément utilisateur 40 sont réalisés d'une seule pièce, de sorte que l'élément utilisateur 40 est directement attaché au convertisseur de façon solidaire par la zone de contact 26a localisée au centre de la face distale ; - dans un quatrième mode de réalisation, l'élément intermédiaire 30 est attaché au convertisseur de façon solidaire par la zone de contact 26b localisée à la périphérie de la face distale ; cet élément intermédiaire peut comprendre un cylindre métallique comportant un évidement, la face 32 du cylindre comportant l'évidement étant destinée à venir en regard de la face 24 du convertisseur électro- acoustique, de façon à permettre aux deux faces en regard 32 et 24 de vibrer librement sans se toucher mutuellement ; - dans un cinquième mode de réalisation, une pluralité de convertisseurs électro-acoustiques 20 sont associés à l'élément intermédiaire 30 ; cet élément intermédiaire peut, par exemple, être en forme de disque épais à la périphérie duquel les convertisseurs sont fixés solidairement de façon régulièrement espacée, les axes des convertisseurs étant orthogonaux à l'axe du disque et la surface 31 d'extrémité étant parallèle à l'axe du disque; D'autres aspects préférés du dispositif selon l'invention sont les suivants : - la fréquence ultrasonique F est comprise entre 20 kHz et 400 kHz, préférentiellement 40 kHz et 200 kHz, et encore plus préférentiellement entre 80 kHz et 200 kHz, - la puissance ultrasonique délivrée par le générateur 10 est comprise entre 50 et 10000 Watt, - au moins une face d'extrémité 31 de l'élément intermédiaire 30 est plane, les vibrations en tout point de cette face étant homogènes et orthogonales à ladite face d'extrémité, - le convertisseur est disposé dans une chambre étanche dans laquelle circule un gaz ou un liquide de refroidissement, - le dispositif comprend en outre un élément utilisateur comprenant une pièce 40 ou un ensemble de pièces 50 disposé au niveau de la face d'extrémité 31 de l'élément intermédiaire 30.  Other preferred but non-limiting aspects of the device according to the invention are the following: the natural frequency of vibration in the radial mode of the piezoelectric ceramics of the converter and the natural frequency of vibration of the intermediate element are given to the same ultrasonic frequency F; - The converter 20 is then connected to a generator 10 capable of producing an alternating electrical bandwidth signal narrow width and between 100 and 300 Hz around said ultrasonic frequency F; - In a first embodiment, an intermediate element 30 is attached to the converter integrally by the contact zone 26a located in the center of the distal face; this intermediate element may comprise a cylindrical metal bar intended to come into contact with the user element 40, 50 via the flat end surface 31, which is animated at all points with a homogeneous vibration orthogonal to the surface ; in a second embodiment, the intermediate element 30 and the horn 23 of the piezoelectric converter are made in one piece; in a third embodiment, the intermediate element 30 and the user element 40 are made in one piece, so that the user element 40 is directly attached to the converter integrally by the contact zone 26a located in the center of the distal face; in a fourth embodiment, the intermediate element 30 is attached to the converter integrally by the contact zone 26b located at the periphery of the distal face; this intermediate element may comprise a metal cylinder having a recess, the face 32 of the cylinder comprising the recess being intended to come opposite the face 24 of the electro-acoustic converter, so as to allow the two facing faces 32 and 24 to vibrate freely without touching each other; in a fifth embodiment, a plurality of electroacoustic converters 20 are associated with the intermediate element 30; this intermediate element may, for example, be in the form of a thick disk at the periphery of which the converters are fixed integrally regularly spaced, the axes of the converters being orthogonal to the axis of the disk and the end surface 31 being parallel to the axis of the disc; Other preferred aspects of the device according to the invention are the following: the ultrasonic frequency F is between 20 kHz and 400 kHz, preferably 40 kHz and 200 kHz, and still more preferably between 80 kHz and 200 kHz; ultrasonic delivered by the generator 10 is between 50 and 10000 Watt, - at least one end face 31 of the intermediate element 30 is flat, the vibration at any point of this face being homogeneous and orthogonal to said end face the converter is arranged in a sealed chamber in which a gas or a cooling liquid circulates, the device further comprises a user element comprising a part 40 or a set of parts 50 disposed at the end face 31. of the intermediate element 30.

Selon une première variante, l'élément utilisateur 40 comprend une sonotrode formée d'une tige cylindrique 41.  According to a first variant, the user element 40 comprises a sonotrode formed of a cylindrical rod 41.

Selon une deuxième variante, l'élément utilisateur 50 comprend un transformateur de vitesse 52, et/ou une tige cylindrique 51, et/ou une sonotrode 54, 58, 59. Dans un cas préféré, mais non limitatif, les différents composants de l'élément utilisateur 40, 50 pris séparément, présentent une fréquence propre de vibration accordée à celle du générateur 10.  According to a second variant, the user element 50 comprises a speed transformer 52, and / or a cylindrical rod 51, and / or a sonotrode 54, 58, 59. In a preferred, but not limiting, case, the various components of the user element 40, 50 taken separately, have a natural frequency of vibration tuned to that of the generator 10.

Selon une troisième variante, la sonotrode 53 mise en oeuvre comprend un barreau axial 57 autour duquel est agencée une couronne radiale 56 disposée autour du barreau 57 orthogonalement à l'axe du barreau. Le barreau vibre longitudinalement et la couronne radialement, le rayon extérieur de la couronne 56 étant déterminé pour comprendre un nombre entier de demi-longueurs d'onde en mode radial de vibration de la couronne 56 à la fréquence F.  According to a third variant, the sonotrode 53 implemented comprises an axial bar 57 around which is arranged a radial ring 56 disposed around the bar 57 orthogonal to the axis of the bar. The bar vibrates longitudinally and the crown radially, the outer radius of the ring 56 being determined to comprise an integer number of half-wavelengths in radial vibration mode of the ring 56 at the frequency F.

La vibration de la surface 55 qui constitue le bord extérieur de la couronne 56 permet, par exemple, la pulvérisation de liquide, ce qui permet la réalisation de dispositifs d'atomisation. Dans un tel cas, le dispositif selon l'invention peut être avantageusement situé pour partie à l'intérieur d'une enceinte 61 étanche, la pénétration se faisant au niveau d'un noeud 511 de la vibration. Un tel dispositif permet, par exemple, d'atomiser des alliages métalliques en fusion, les gouttelettes ainsi formées donnant en se refroidissant dans l'enceinte des poudres métalliques à granulométrie resserrée.  The vibration of the surface 55 which constitutes the outer edge of the ring 56 allows, for example, the spraying of liquid, which allows the production of atomizing devices. In such a case, the device according to the invention may advantageously be located partly inside a sealed enclosure 61, the penetration being at a node 511 of the vibration. Such a device makes it possible, for example, to atomize molten metal alloys, the droplets thus formed giving cooling in the chamber metal powders with narrow granulometry.

Selon une quatrième variante, l'élément intermédiaire 30 est en forme de couronne à la périphérie de laquelle une pluralité de convertisseurs 20 sont fixés solidairement de façon régulièrement espacée, les axes des convertisseurs étant orthogonaux à l'axe de la couronne et la surface 31 est constituée par une partie de la couronne. L'élément utilisateur 40 est un tube creux de révolution dont l'axe est le même que celui de la couronne, dont la longueur est choisie pour qu'il vibre en résonance à la fréquence F et qui est fixé solidairement à la surface 31. Le tube peut préférentiellement être en deux parties 45 et 46, de part et d'autres de la couronne 30.  According to a fourth variant, the intermediate element 30 is in the form of a ring on the periphery of which a plurality of converters 20 are fixedly fixed in a regularly spaced manner, the axes of the converters being orthogonal to the axis of the ring and the surface 31 is constituted by a part of the crown. The user element 40 is a hollow tube of revolution whose axis is the same as that of the ring, whose length is chosen so that it vibrates in resonance at the frequency F and which is fixed integrally to the surface 31. The tube may preferentially be in two parts 45 and 46, on either side of the ring 30.

L'invention concerne également un procédé de production de vibrations acoustiques ultrasoniques longitudinales comprenant les étapes de : -conversion d'un signal électrique alternatif en vibrations mécaniques radiales de céramiques piézo-électriques qui sont les constituants d'un transducteur ultrasonique, - transformation des vibrations mécaniques radiales des céramiques en vibration de flexion de la face distale du transducteur, - utilisation de l'énergie vibratoire de la face distale du transducteur, pour engendrer des vibrations mécaniques 30 longitudinales dans un élément utilisateur par le moyen d'un élément intermédiaire.  The invention also relates to a method for producing longitudinal ultrasonic acoustic vibrations comprising the steps of: -conversion of an alternating electrical signal into radial mechanical vibrations of piezoelectric ceramics which are the constituents of an ultrasonic transducer, - transformation of the vibrations radial mechanical ceramics bending vibrations of the distal face of the transducer, - use of the vibratory energy of the distal face of the transducer, to generate longitudinal mechanical vibrations in a user element by means of an intermediate element.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : • La figure la illustre une vue schématique en perspective d'un convertisseur électro-acoustique du type triplet de Langevin de l'art antérieur; • Les figures lb et 1c illustrent, en coupe, une modélisation en fonctionnement dans le mode d'excitation des céramiques piézo- électriques dit radial ou plan, dans les deux positions d'amplitude maximum qui sont en opposition de phase du convertisseur électro-acoustique illustré à la figure la ; • La figure 1d présente l'amplitude de la vibration de chaque point de la face distale du convertisseur électro-acoustique illustré à la figure la, en fonction de son éloignement de l'axe de révolution ; • Les figures 2 à 13 illustrent différents modes de réalisation du dispositif selon l'invention.  PRESENTATION OF THE FIGURES Other features, objects and advantages of the present invention will become apparent from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting and should be read with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1a illustrates a schematic view in perspective of an electro-acoustic converter of the Langevin triplet type of the prior art; FIGS. 1b and 1c illustrate, in section, a modeling operation in the mode of excitation of piezoelectric ceramics said radial or plane, in the two positions of maximum amplitude which are in phase opposition of the electro-acoustic converter illustrated in Figure la; FIG. 1d shows the amplitude of the vibration of each point of the distal face of the electro-acoustic converter illustrated in FIG. 1a, as a function of its distance from the axis of revolution; FIGS. 2 to 13 illustrate various embodiments of the device according to the invention.

DESCRIPTION DE L'INVENTION Comme on l'a décrit précédemment, les dimensions des convertisseurs électro-acoustiques excités selon le second mode d'excitation de leurs céramiques piézo-électriques, c'est-à-dire dont les céramiques vibrent en mode plan (ou radial), peuvent être beaucoup plus grandes que celles de convertisseurs excités selon le premier mode, c'est-à-dire dont les céramiques vibrent en mode dans l'épaisseur.  DESCRIPTION OF THE INVENTION As described above, the dimensions of the electro-acoustic converters excited according to the second mode of excitation of their piezoelectric ceramics, that is to say whose ceramics vibrate in plane mode ( or radial), can be much larger than those of converters excited according to the first mode, that is to say whose ceramics vibrate mode in the thickness.

Toutefois et comme illustré aux figures lb et 1c, un convertisseur électro-acoustique dont les céramiques vibrent en mode plan (ou radial) produit une vibration de flexion de la face distale 24 du pavillon 23 -c'est-à-dire la face opposée à la face du pavillon en regard de la céramique. Or, ceci ne permet pas de mettre en vibration en mode longitudinal un élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50) fixé à ladite face distale 24 selon les mêmes procédés que ceux qui sont utilisés dans le cas de céramiques vibrant en mode dans l'épaisseur, et encore moins de lui transmettre une puissance ultrasonique utile significative. Ceci est vrai même lorsque la fréquence propre de vibration de l'élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50) est accordée à celle du convertisseur 20. En effet, il est connu de l'homme de l'art que pour qu'une telle puissance ultrasonique significative soit transmise à l'élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50), vibrant en mode longitudinal, il faut que chaque point de la face plane distale 24, qui est à l'interface entre le pavillon 23 (source des vibrations) et l'élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50) des vibrations, vibre de façon homogène et orthogonale à la face distale 24. Pour pallier cet inconvénient, l'invention propose un dispositif de production de vibrations acoustiques ultrasoniques tel qu'illustré aux figures 2 à 13. Ce dispositif comprend : - au moins, un convertisseur électro-acoustique 20, tel qu'illustré à la figure la et comportant une paire de céramiques piézo-électriques 21, dont les céramiques 21 vibrent en mode radial et la face distale 24 en mode flexion, tel qu'illustré aux figures lb et 1c, un élément utilisateur 40, 50, - un élément intermédiaire 30, qui est placé entre le convertisseur 20 et l'élément utilisateur 40, 50 et est attaché, d'un coté, de façon solidaire à la face distale 24 du convertisseur 20 en une zone de contact 26 localisée autour d'un ventre d'amplitude de vibration de la face distale 24 et, de l'autre coté, à l'élément utilisateur 40, 50 par sa surface d'extrémité plane 31, tout point de la surface d'extrémité 31 étant animé d'une vibration homogène orthogonale à ladite surface.  However, and as illustrated in FIGS. 1b and 1c, an electro-acoustic converter whose ceramics vibrate in plane (or radial) mode produces a bending vibration of the distal face 24 of the horn 23-that is to say the opposite face on the face of the pavilion next to the ceramics. However, this does not allow to vibrate in longitudinal mode a user element (part 40 or set of parts 50) attached to said distal face 24 according to the same methods as those used in the case of ceramics vibrating in the mode in which thickness, let alone to transmit significant useful ultrasonic power. This is true even when the natural vibration frequency of the user element (part 40 or set of parts 50) is given to that of the converter 20. In fact, it is known to those skilled in the art that for such significant ultrasonic power is transmitted to the user element (part 40 or assembly of parts 50), vibrating in longitudinal mode, it is necessary that each point of the distal plane face 24, which is at the interface between the flag 23 ( source of the vibrations) and the user element (part 40 or set of parts 50) of the vibrations, vibrates homogeneously and orthogonally to the distal face 24. To overcome this drawback, the invention proposes a device for producing ultrasonic acoustic vibrations. as shown in Figures 2 to 13. This device comprises: - at least an electro-acoustic converter 20, as shown in Figure la and comprising a pair of piezoelectric ceramics 21, ceramics 21 vibrate in radial mode and the distal face 24 in bending mode, as illustrated in FIGS. 1b and 1c, a user element 40, 50, an intermediate element 30, which is placed between the converter 20 and the user element 40, 50 and is attached, on one side, integrally to the distal face 24 of the converter 20 in a contact zone 26 located around a belly of amplitude of vibration of the distal face 24 and, of the another side, to the user element 40, 50 by its flat end surface 31, any point of the end surface 31 being animated with a homogeneous vibration orthogonal to said surface.

En référence à la figure 2a, on a illustré un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le dispositif comprend un générateur 10, un convertisseur électro-acoustique 20, et un élément intermédiaire 30. Le générateur 10 permet la génération d'un signal électrique alternatif de fréquence ultrasonique F. Le générateur 10 est relié électriquement au convertisseur électro- acoustique 20 de manière connue par l'homme de métier. Le convertisseur électro-acoustique 20 est de type triplet de Langevin .  Referring to Figure 2a, there is illustrated an embodiment of the device according to the invention. In this embodiment, the device comprises a generator 10, an electro-acoustic converter 20, and an intermediate element 30. The generator 10 allows the generation of an ultrasonic frequency alternating electrical signal F. The generator 10 is electrically connected to the electro-acoustic converter 20 in a manner known to those skilled in the art. The electro-acoustic converter 20 is of the Langevin triplet type.

Ce convertisseur 20 comporte deux céramiques piézo-électriques 21a, 21b contiguës. Les deux céramiques 21a, 21b sont disposées entre une première pièce métallique 23 - dénommée ci-après pavillon - solidaire de l'une 21a des deux céramiques, et une deuxième pièce métallique 25 - dénommée ci-après contre-masse - solidaire de l'autre céramique 21b. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2a, le pavillon 23 et la contre-masse 25 sont de forme cylindrique, et les deux céramiques 21a, 21b de forme torique à section rectangulaire. Toutefois, le pavillon 23, la contre-masse 25, et/ou les céramiques 21a, 21b peuvent présenter d'autres formes que celles illustrées à la figure 2a. Les céramiques 21a, 21b sont aptes à vibrer en mode radial. Plus particulièrement, les caractéristiques piézo-électriques de la matière constituant les céramiques et les dimensions des céramiques 21a, 21b sont choisies de sorte que la fréquence F du générateur 10 corresponde à leur fréquence de résonance (ou fréquence propre) dans le mode de vibration radial.  This converter 20 comprises two piezoelectric ceramics 21a, 21b contiguous. The two ceramics 21a, 21b are arranged between a first metal part 23 - hereinafter referred to as a bell - integral with one 21a of the two ceramics, and a second metal part 25 - hereinafter referred to as counter-mass - integral with the other ceramic 21b. In the embodiment illustrated in FIG. 2a, the horn 23 and the counter-mass 25 are of cylindrical shape, and the two ceramics 21a, 21b of toroidal shape with a rectangular section. However, the flag 23, against the mass 25, and / or the ceramics 21a, 21b may have other forms than those illustrated in Figure 2a. Ceramics 21a, 21b are able to vibrate in radial mode. More particularly, the piezoelectric characteristics of the material constituting the ceramics and the dimensions of the ceramics 21a, 21b are chosen so that the frequency F of the generator 10 corresponds to their resonance frequency (or natural frequency) in the radial vibration mode. .

La vibration des céramiques 21a, 21b dans le mode radial induit des vibrations de flexion au niveau de la face distale 24 du pavillon 23. Dans le mode de réalisation illustré aux figures la à 1d, la face distale 24 du pavillon 23 comprend deux ventres de vibration : un ventre central 26a, localisé au centre de la face distale 24, et un ventre périphérique 26b, localisé à la périphérie de la face distale 24. On entend, dans le cadre de la présente invention, par ventre de vibration , une région de la face distale 24 où l'amplitude de déplacement de la face distale 24 du pavillon 23 est maximale lorsque les céramiques 21 vibrent en mode radial.  The vibration of the ceramics 21a, 21b in the radial mode induces bending vibrations at the distal face 24 of the horn 23. In the embodiment illustrated in FIGS. 1a to 1d, the distal face 24 of the horn 23 comprises two bellows of vibration: a central belly 26a, located in the center of the distal face 24, and a peripheral belly 26b, located at the periphery of the distal face 24. In the context of the present invention, the term "vibrational belly" refers to a region of the distal face 24 where the amplitude of displacement of the distal face 24 of the horn 23 is maximum when the ceramics 21 vibrate in radial mode.

Le ventre central 26a et le ventre périphérique 26b sont séparés par une région nodale de la face distale 24 correspondant à un cercle, comme illustré aux figures lb à 1d. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2a, l'élément intermédiaire 30 est solidaire du pavillon 23 en une zone de contact 26a, en forme de disque concentrique à la face distale 24 et donc localisée au ventre central de ladite face. Avantageusement, le rayon de cette zone de contact est comprise entre 10% et 15% du rayon de la face distale 24, de sorte que, selon la figure 1d, l'amplitude de la vibration en tout point de ladite zone est supérieure à 90% de l'amplitude de la vibration au centre. L'élément intermédiaire 30 illustré à la figure 2a est constitué d'un barreau cylindrique métallique coaxial avec le pavillon 23, dont la matière et les dimensions ont été choisies pour qu'il présente un mode propre de vibration, en mode longitudinal, en résonance à la fréquence F.  The central belly 26a and the peripheral belly 26b are separated by a nodal region of the distal face 24 corresponding to a circle, as illustrated in Figures lb to 1d. In the embodiment illustrated in FIG. 2a, the intermediate element 30 is integral with the horn 23 at a contact zone 26a, in the form of a disc concentric with the distal face 24 and thus located at the central belly of said face. Advantageously, the radius of this contact zone is between 10% and 15% of the radius of the distal face 24, so that, according to FIG. 1d, the amplitude of the vibration at any point of said zone is greater than 90 % of the amplitude of the vibration in the center. The intermediate element 30 illustrated in FIG. 2a consists of a metal cylindrical bar coaxial with the horn 23, the material and dimensions of which have been chosen so that it presents a natural mode of vibration, in longitudinal mode, in resonance at frequency F.

Il est fixé au pavillon 23 par l'intermédiaire d'un petit cylindre coaxial au barreau, dont la section présente la même dimension que la zone de contact 26a et la hauteur est d'environ 1 mm ; cette disposition permet de limiter le contact entre les deux pièces à la zone de contact 26a souhaitée. Les moyens de fixation de l'élément intermédiaire 30 au pavillon 23 peuvent être de toute nature connue de l'homme de métier comme : vissage, soudage, collage, sertissage, frettage, ... Dans une réalisation particulière non limitative de l'invention, l'élément intermédiaire 30 et le pavillon 23 sont d'une seule pièce. L'élément intermédiaire 30 comprend par ailleurs une face d'extrémité 31 plane. Cette face d'extrémité correspond à la face de l'élément intermédiaire 30 opposée à la zone de contact entre l'élément intermédiaire 30 et le pavillon 23. Un élément utilisateur 40, 50 peut être fixé à la face d'extrémité 31 de l'élément intermédiaire 30. Le principe de fonctionnement du dispositif illustré à la figure 2a est le suivant. Le générateur 10 génère un signal électrique alternatif de fréquence ultrasonique F qui met en vibration les céramiques piézo-électriques 21a, 21b du convertisseur 20. Les céramiques vibrent en mode radial.  It is fixed to the horn 23 via a small cylinder coaxial with the bar, whose section has the same dimension as the contact zone 26a and the height is about 1 mm; this arrangement limits the contact between the two parts to the desired contact area 26a. The fixing means of the intermediate element 30 to the roof 23 may be of any nature known to those skilled in the art such as: screwing, welding, gluing, crimping, hooping, ... In a particular non-limiting embodiment of the invention the intermediate element 30 and the horn 23 are in one piece. The intermediate element 30 also comprises a flat end face 31. This end face corresponds to the face of the intermediate element 30 opposite to the contact zone between the intermediate element 30 and the horn 23. A user element 40, 50 can be attached to the end face 31 of the intermediate element 30. The operating principle of the device illustrated in Figure 2a is as follows. The generator 10 generates an ultrasonic frequency alternating electric signal F which vibrates the piezoelectric ceramics 21a, 21b of the converter 20. The ceramics vibrate in radial mode.

Ce mode de vibration des céramiques 21 induit des variations alternatives de leurs diamètres qui excitent la vibration du pavillon 23 en un mode de flexion au niveau de sa face distale 24. L'élément intermédiaire 30, qui est solidaire du pavillon 23 au niveau de la zone de contact 26a localisée au ventre central de la face distale 24, est excité par la vibration dudit pavillon 23. L'amplitude de la vibration de la face distale 24 dans la zone de contact est quasi homogène, puisqu'en tout point de ladite zone, l'amplitude est comprise entre 90% et 100% de l'amplitude au centre de la zone. Ceci permet de mettre en vibration l'élément intermédiaire 30 à la fréquence F selon son mode propre longitudinal, de sorte que tout point de sa face d'extrémité 31 est alors animé d'une vibration homogène et orthogonale à ladite face.  This mode of vibration of the ceramics 21 induces alternating variations in their diameters which excite the vibration of the horn 23 into a bending mode at its distal face 24. The intermediate element 30, which is integral with the horn 23 at the level of the contact zone 26a located at the central belly of the distal face 24, is excited by the vibration of said horn 23. The amplitude of the vibration of the distal face 24 in the contact zone is almost homogeneous, since in every point of said zone, the amplitude is between 90% and 100% of the amplitude in the center of the zone. This makes it possible to vibrate the intermediate element 30 at the frequency F according to its longitudinal self-mode, so that any point on its end face 31 is then animated by a vibration that is homogeneous and orthogonal to said face.

Tout élément utilisateur 40, 50 attaché à la face d'extrémité 31 peut alors être mis en vibration en mode longitudinal à la fréquence F, dès lors qu'il a été conçu, selon l'art antérieur, pour ce faire. Ainsi,l'invention propose un dispositif de production de vibrations longitudinales homogènes utilisable dans la plupart des applications industrielles comme le soudage, la pulvérisation et la découpe industrielle permettant de transmettre une puissance utile significative supérieure ou égale à 100 Watt. En référence à la figure 2b, on a illustré un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation particulier, l'élément intermédiaire 30 est intégré à l'élément utilisateur 40, qui en l'espèce est une sonotrode de l'art antérieur ; pour le reste, le dispositif est identique à celui présenté en figure 2a.  Any user element 40, 50 attached to the end face 31 can then be vibrated in the longitudinal mode at the frequency F, since it was designed, according to the prior art, to do this. Thus, the invention provides a device for producing homogeneous longitudinal vibrations used in most industrial applications such as welding, spraying and industrial cutting to transmit a significant power output greater than or equal to 100 Watt. Referring to Figure 2b, there is illustrated another embodiment of the device according to the invention. In this particular embodiment, the intermediate element 30 is integrated with the user element 40, which in this case is a sonotrode of the prior art; for the rest, the device is identical to that shown in Figure 2a.

En référence à la figure 3, on a illustré un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans le cas présenté par la figure 3, la zone de contact 26 entre le pavillon 23 et l'élément intermédiaire 30 est située au niveau du ventre périphérique de la face distale 24.  Referring to Figure 3, there is illustrated another embodiment of the device according to the invention. In the case presented in FIG. 3, the contact zone 26 between the horn 23 and the intermediate element 30 is located at the peripheral belly of the distal face 24.

L'élément intermédiaire 30 et le pavillon 23 sont deux pièces distinctes fixées par vissage, soudage, collage, sertissage ou frettage ou encore tout autre moyen connu de l'homme du métier permettant d'assurer une liaison rigide entre le pavillon 23 et l'élément intermédiaire 30. L'élément intermédiaire 30 comprend un premier cylindre métallique de diamètre sensiblement égal au diamètre du pavillon 23, et destiné à venir en contact avec le pavillon 23 au niveau du ventre périphérique de la face distale 24, la zone de contact 26b étant en forme de couronne. Avantageusement, la largeur de cette couronne est comprise entre 10% et 15% du rayon de la face distale 24, de sorte que, selon la 30 figure 1d, l'amplitude de la vibration en tout point de ladite zone est supérieure à 90% de l'amplitude de la vibration en périphérie. Le premier cylindre comprend un évidement dont la profondeur est prévue suffisante pour que la face distale 24 du pavillon 23 et la face en regard 32 de l'élément intermédiaire 30 puissent vibrer librement dans leurs modes respectifs sans se toucher ailleurs que dans la zone de contact 26b. Ceci permet le découplage des vibrations de ces deux faces qui vibrent en opposition de phase l'une par rapport à l'autre. Plus généralement, la géométrie de l'élément intermédiaire 30 est choisie pour que le contact entre l'élément intermédiaire 30 et le pavillon 23 n'ait lieu qu'au niveau de la zone de contact 26 retenue, lorsque le dispositif est en fonctionnement, de sorte à ne pas gêner la vibration de ces deux pièces selon leur mode propre de résonance. La matière (par exemple aluminium, titane, ...) de l'élément intermédiaire 30 est choisie, et sa géométrie est calculée, de sorte qu'il entre en vibration en résonance à la même fréquence F et que la face d'extrémité plane 31 de l'élément intermédiaire 30 soit animée en tout point d'un mouvement de vibration homogène orthogonal à ladite face d'extrémité 31.  The intermediate element 30 and the horn 23 are two separate parts fixed by screwing, welding, gluing, crimping or hooping or any other means known to those skilled in the art to ensure a rigid connection between the flag 23 and the intermediate element 30. The intermediate element 30 comprises a first metal cylinder of diameter substantially equal to the diameter of the horn 23, and intended to come into contact with the horn 23 at the peripheral belly of the distal face 24, the contact zone 26b being in the shape of a crown. Advantageously, the width of this ring is between 10% and 15% of the radius of the distal face 24, so that, according to FIG. 1d, the amplitude of the vibration at any point of said zone is greater than 90% the amplitude of the vibration at the periphery. The first cylinder comprises a recess whose depth is provided sufficient for the distal face 24 of the horn 23 and the facing face 32 of the intermediate element 30 to vibrate freely in their respective modes without touching other than in the contact zone. 26b. This allows the decoupling of the vibrations of these two faces that vibrate in phase opposition with respect to each other. More generally, the geometry of the intermediate element 30 is chosen so that the contact between the intermediate element 30 and the horn 23 takes place only at the level of the contact zone 26 retained, when the device is in operation, so as not to interfere with the vibration of these two parts according to their own mode of resonance. The material (for example aluminum, titanium, ...) of the intermediate element 30 is chosen, and its geometry is calculated, so that it enters into resonance vibration at the same frequency F and that the end face plane 31 of the intermediate element 30 is animated at every point of a homogeneous vibration movement orthogonal to said end face 31.

Le principe de fonctionnement du mode de réalisation illustré à la figure 3 est similaire à celui du mode de réalisation illustré à la figure 2. Le générateur 10 génère un signal électrique alternatif de fréquence ultrasonique F qui met en vibration les céramiques en mode radial.  The operating principle of the embodiment illustrated in FIG. 3 is similar to that of the embodiment illustrated in FIG. 2. The generator 10 generates an ultrasonic frequency alternating electric signal F which vibrates the ceramics in radial mode.

La vibration des céramiques 21a, 21b excitent la vibration du pavillon 23 en un mode de flexion au niveau de sa face distale 24. L'élément intermédiaire 30, qui est solidaire du pavillon 23 au niveau de la zone de contact 26b localisée au ventre périphérique de la face distale 24, est excité par la vibration dudit pavillon 23.  The vibration of the ceramics 21a, 21b excite the vibration of the horn 23 in a bending mode at its distal face 24. The intermediate element 30, which is integral with the horn 23 at the contact zone 26b located at the peripheral belly of the distal face 24 is excited by the vibration of said horn 23.

L'amplitude de la vibration de la face distale 24 dans la zone de contact est quasi homogène, puisqu'en tout point de ladite zone, l'amplitude est comprise entre 90% et 100% de l'amplitude au centre de la zone. Ceci permet de mettre en vibration l'élément intermédiaire 30 à la fréquence F selon son mode propre, de sorte que tout point de sa face d'extrémité 31 est alors animé d'une vibration homogène et orthogonale à ladite face.  The amplitude of the vibration of the distal face 24 in the contact zone is almost homogeneous, since at any point in said zone, the amplitude is between 90% and 100% of the amplitude at the center of the zone. This makes it possible to vibrate the intermediate element 30 at the frequency F according to its own mode, so that any point of its end face 31 is then animated by a vibration that is homogeneous and orthogonal to said face.

En référence à la figure 4, on a illustré un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'élément intermédiaire 30 comprend une platine circulaire et au moins une protubérance cylindrique s'étendant vers l'extérieur de la platine, et concentrique avec l'axe de révolution de la platine, l'extrémité de la protubérance formant la face d'extrémité plane 31 de l'élément intermédiaire 30 destinée à recevoir l'ensemble utilisateur. Le matériau et les caractéristiques géométriques de la platine sont soigneusement choisis pour qu'elle présente un mode propre de vibration en résonance à la fréquence F tel que la platine circulaire vibre en mode radial et que la protubérance 31 vibre en mode longitudinal en opposition de phase (effet Poisson) selon l'art antérieur, tel que décrit, par exemple dans le brevet US 3,696,259 du 03/10/1972. Une pluralité de convertisseurs 20 identiques est associée à la platine par l'intermédiaire de zones de contact 26a situées au ventre central de la face distale 24 de chaque convertisseur 20. Ces convertisseurs 20 sont fixés à l'extérieur de la platine et font saillie radialement, de sorte que l'axe de révolution de la platine est orthogonal aux axes de révolution des convertisseurs 20.  Referring to Figure 4, there is illustrated another embodiment of the device according to the invention. In this embodiment, the intermediate element 30 comprises a circular plate and at least one cylindrical protuberance extending towards the outside of the plate, and concentric with the axis of revolution of the plate, the end of the protuberance forming the flat end face 31 of the intermediate member 30 for receiving the user assembly. The material and the geometrical characteristics of the plate are carefully selected so that it has a natural mode of resonance vibration at the frequency F such that the circular plate vibrates in radial mode and the protrusion 31 vibrates in longitudinal mode in opposition of phase (Poisson effect) according to the prior art, as described, for example in US Pat. No. 3,696,259 of 03/10/1972. A plurality of identical converters 20 is associated with the plate via contact zones 26a situated in the central belly of the distal face 24 of each converter 20. These converters 20 are fixed outside the plate and protrude radially. , so that the axis of revolution of the plate is orthogonal to the axes of revolution of the converters 20.

Les convertisseurs 20 sont régulièrement espacés autour de la platine, et reliés au même générateur 10, de sorte que tous les convertisseurs vibrent en phase à la fréquence F du générateur. Bien évidemment, la géométrie de l'élément intermédiaire 30 de la figure 4 est déterminée pour que le contact en fonctionnement entre l'élément intermédiaire 30 et chaque convertisseur 20 n'ait lieu qu'au niveau de la zone de contact 26 retenue, c'est-à-dire au niveau du ventre central ou du ventre périphérique de la face distale 24 du pavillon 23 de chaque convertisseur électro-acoustique 20. Ainsi, les pavillons 23 des convertisseurs électro-acoustiques vont vibrer au niveau de leur face distale 24 en phase en mode flexion ; par l'intermédiaire des zones de contact 26 où la vibration est homogène, ils vont exciter la vibration de la platine dans son mode propre, de sorte qu'elle sera, elle, animée d'une vibration radiale. Le principe de fonctionnement du mode de réalisation illustré à la figure 4 est le suivant.  The converters 20 are regularly spaced around the plate, and connected to the same generator 10, so that all the converters vibrate in phase at the frequency F of the generator. Of course, the geometry of the intermediate element 30 of FIG. 4 is determined so that the operating contact between the intermediate element 30 and each converter 20 takes place only at the level of the contact zone 26 retained, c that is to say at the central belly or the peripheral belly of the distal face 24 of the horn 23 of each electro-acoustic converter 20. Thus, the horns 23 of the electro-acoustic converters will vibrate at their distal face 24 in phase in flex mode; through the contact zones 26 where the vibration is homogeneous, they will excite the vibration of the plate in its own mode, so that it will be animated by a radial vibration. The operating principle of the embodiment illustrated in Figure 4 is as follows.

Le générateur 10 génère un signal électrique alternatif de fréquence ultrasonique F qui met en vibration les céramiques des convertisseurs 20 en mode radial. La vibration des céramiques 21a, 21b excitent la vibration du pavillon 23 de chaque convertisseur 20 en un mode de flexion au niveau de sa face distale 24. L'élément intermédiaire 30, qui est fixé aux pavillons 23 des convertisseurs au niveau des ventres centraux 26a ou périphériques 26b des faces distales 24, est excité par les vibrations des pavillons 23. Les vibrations des pavillons 23 induisent la contraction et la dilatation de la platine, celle-ci induisant la contraction et la dilatation de la protubérance en opposition de phase (effet Poisson). Ainsi, la platine vibre radialement et la protubérance vibre longitudinalement à la même fréquence. De fait, la surface d'extrémité 31, à laquelle l'ensemble utilisateur 40, 50 est attaché de façon solidaire, permet de mettre en vibration en mode longitudinal cet ensemble. Le mode de réalisation présenté à la figure 4 permet d'obtenir une puissance acoustique particulièrement élevée, par la mise en parallèle des convertisseurs électro-acoustiques 20, qui fonctionnent tous en phase. L'élément intermédiaire 30 illustré à la figure 4, réalise ainsi simultanément : - la mise en parallèle de plusieurs convertisseurs électro-acoustiques 20 vibrant en phase, - la transformation du mode de vibration des convertisseurs piézo-électriques 20, en un mode radial de la platine, - la transformation du mode de vibration radial de la platine en un mode longitudinal au niveau de la face d'extrémité 31, - la transformation de l'amplitude des vibrations. En choisissant opportunément le nombre de convertisseurs électro-acoustiques et leur géométrie, on peut ainsi couvrir une plage de fréquence allant de 20 à 400 kHz et une plage de puissance allant de 50 à 10000 Watt. En référence à la figure 5, on a illustré un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le dispositif selon l'invention illustré par la figure 2a est disposé dans une chambre étanche 60 dans laquelle circule un gaz ou un liquide de refroidissement. En effet, le (cas des figures 2 et 3), ou les (cas de la figure 4), convertisseur(s) électro-acoustique(s) dégagent en fonctionnement de la chaleur ce qui entraîne l'élévation de leur température.  The generator 10 generates an ultrasonic frequency alternating electric signal F which vibrates the ceramics of the converters 20 in radial mode. The vibration of the ceramics 21a, 21b excite the vibration of the horn 23 of each converter 20 in a bending mode at its distal face 24. The intermediate element 30, which is fixed to the horns 23 of the converters at the central belly 26a or peripherals 26b of the distal faces 24, is excited by the vibrations of the horns 23. The vibrations of the horns 23 induce the contraction and the expansion of the plate, the latter inducing the contraction and the expansion of the protuberance in opposition of the phase (effect Fish). Thus, the plate vibrates radially and the protrusion vibrates longitudinally at the same frequency. In fact, the end surface 31, to which the user assembly 40, 50 is fixedly attached, makes it possible to vibrate in longitudinal mode this assembly. The embodiment shown in FIG. 4 makes it possible to obtain a particularly high acoustic power by setting the electro-acoustic converters 20 in parallel, which all operate in phase. The intermediate element 30 illustrated in FIG. 4 thus simultaneously carries out: the paralleling of several electro-acoustic vibrators 20 vibrating in phase, the transformation of the vibration mode of the piezoelectric converters 20 into a radial mode of platinum, - the transformation of the radial vibration mode of the platen into a longitudinal mode at the end face 31, - the transformation of the amplitude of the vibrations. By choosing the number of electroacoustic converters and their geometry, it is thus possible to cover a frequency range from 20 to 400 kHz and a power range from 50 to 10,000 watts. Referring to Figure 5, there is illustrated another embodiment of the device according to the invention. In this embodiment, the device according to the invention illustrated in FIG. 2a is disposed in a sealed chamber 60 in which a gas or a cooling liquid circulates. Indeed, the (case of Figures 2 and 3), or the (case of Figure 4), converter (s) electro-acoustic (s) give off in operation of heat which causes the raising of their temperature.

Cette élévation de la température des convertisseurs peut conduire à leur destruction. Pour pallier cet inconvénient, on peut placer le (ou les) convertisseur(s) électro-acoustique(s) à l'intérieur d'une chambre de refroidissement 60, le moyen de refroidissement étant fourni par une circulation d'air, de gaz ou d'eau circulant, dans ce dernier cas, dans une enveloppe étanche, ou encore par tout autre moyen envisageable. Dans le cas de la figure 5, le refroidissement est assuré par une circulation d'air comprimé entrant par l'ouverture 601 et sortant par l'ouverture 602.  This rise in the temperature of the converters can lead to their destruction. To overcome this drawback, it is possible to place the electro-acoustic converter (s) inside a cooling chamber 60, the cooling means being provided by a circulation of air, of gas or of circulating water, in the latter case, in a sealed envelope, or by any other means conceivable. In the case of Figure 5, the cooling is provided by a compressed air flow entering through the opening 601 and out through the opening 602.

La jonction de sortie du dispositif selon l'invention et la chambre de refroidissement 60 se fait en un noeud d'amplitude 33 de la vibration de l'élément intermédiaire 30.  The output junction of the device according to the invention and the cooling chamber 60 is made at a node of amplitude 33 of the vibration of the intermediate element 30.

On peut ensuite attacher solidairement, selon des principes bien connu de l'homme de métier, à la face d'extrémité 31, un élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50), qui va être mis en vibration ultrasonique à la même fréquence que les pièces précédentes, les vibrations créées dans la partie en contact avec la face d'extrémité 31 étant longitudinales et se propageant dans l'élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50) par plans d'égale phase, au moins dans sa partie initiale. Les liaisons entre le pavillon 23 et l'élément intermédiaire 30, d'une part, et entre l'élément intermédiaire 30 et l'élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50), d'autre part, peuvent être réalisées, selon l'art antérieur, par tout moyen approprié tel que vissage, soudage, collage, sertissage, frettage ou encore tout autre moyen mécanique approprié assurant une liaison rigide.  A user element (part 40 or set of parts 50) which is going to be vibrated at the same frequency, can then be solidarily attached, according to principles well known to those skilled in the art, to the end face 31. than the preceding parts, the vibrations created in the part in contact with the end face 31 being longitudinal and propagating in the user element (part 40 or set of parts 50) per plane of equal phase, at least in its initial part. The links between the flag 23 and the intermediate element 30, on the one hand, and between the intermediate element 30 and the user element (part 40 or set of parts 50), on the other hand, can be realized, according to the prior art, by any appropriate means such as screwing, welding, gluing, crimping, shrinking or any other appropriate mechanical means ensuring a rigid connection.

A cet égard, une variante du mode de liaison entre deux pièces consécutives consiste à les réaliser d'une seule pièce, dans le même bloc de matière. Sans que la présente invention se limite aux cas suivants, l'élément utilisateur (la pièce 40, ou suivant le cas, chaque pièce constituant l'ensemble de pièces 50) peut être préférentiellement choisie de sorte qu'elle présente une fréquence propre de vibration accordée à la fréquence propre F commune au générateur 10, au convertisseur électro-acoustique 20 et au élément intermédiaire 30, les assemblages ainsi composés constituant un ensemble vibrant en résonance à la fréquence F du signal électrique délivré par le générateur 10. L'élément utilisateur (pièce 40 ou ensemble de pièces 50) peut comprendre une sonotrode, ou une lame de coupe, ou un pulvérisateur, ou un réacteur ultrasonique, ou encore tout autre ensemble résonant en fonction de l'application visée : soudage, usinage, découpe, pulvérisation, traitement de liquides et de mélanges solides/liquides comme homogénéisation, dispersion, désagrégation, destruction de cellules biologiques, dégazage.  In this regard, a variant of the connecting mode between two consecutive parts consists of making them in one piece, in the same block of material. Without the present invention being limited to the following cases, the user element (the part 40, or as the case may be, each part constituting the set of parts 50) can be preferentially chosen so that it has a natural frequency of vibration. granted to the natural frequency F common to the generator 10, the electro-acoustic converter 20 and the intermediate element 30, the assemblies thus composed constituting a resonant vibrating assembly at the frequency F of the electrical signal delivered by the generator 10. The user element (part 40 or assembly of parts 50) may comprise a sonotrode, or a cutting blade, or a sprayer, or an ultrasonic reactor, or any other resonant assembly depending on the intended application: welding, machining, cutting, spraying , treatment of liquids and solid / liquid mixtures such as homogenization, dispersion, disintegration, destruction of biological cells, degassing.

Par suite, la présente invention trouve avantageusement application dans toutes les applications industrielles des ultrasons de puissance et notamment le soudage, l'usinage, la découpe, la pulvérisation, le nettoyage, le tamisage, le traitement des liquides, etc...  As a result, the present invention advantageously finds application in all industrial applications of power ultrasound and especially welding, machining, cutting, spraying, cleaning, sieving, treatment of liquids, etc.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-après d'un certain nombre de modes particuliers de réalisation de la présente invention. Les figures 6 à 8 portent sur la mise en vibration de sonotrodes simples. La figure 6 représente une sonotrode 40 dont la géométrie peut être adaptée à tout usage particulier. Elle comprend une barre cylindrique 41 à section circulaire qui est fixée solidairement à la face d'extrémité 31 de l'élément intermédiaire 30.  Other features and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description given below of a number of particular embodiments of the present invention. Figures 6 to 8 relate to the vibration of simple sonotrodes. Figure 6 shows a sonotrode 40 whose geometry can be adapted to any particular use. It comprises a cylindrical bar 41 with a circular section which is fixed integrally with the end face 31 of the intermediate element 30.

L'invention permet la propagation dans la barre cylindrique 41 de vibrations ultrasoniques longitudinales qui se propagent le long de la génératrice de la barre cylindrique par plans d'égale phase. La figure 7 met en oeuvre un ensemble utilisateur 50, constitué d'un transformateur de vitesse 52 - aussi appelé communément par l'homme de métier booster - et d'une sonotrode 58, qui peut, par exemple, être utilisée pour l'agitation/homogénéisation d'un liquide ; les deux extrémités du booster 52 sont raccordées aux autres éléments de l'ensemble utilisateur au voisinage de ventres d'amplitude de déplacement de la vibration.  The invention allows propagation in the cylindrical bar 41 of longitudinal ultrasonic vibrations which propagate along the generatrix of the cylindrical bar in equal phase planes. FIG. 7 implements a user assembly 50, consisting of a speed transformer 52 - also commonly known by those skilled in the booster art - and a sonotrode 58, which can, for example, be used for agitation / homogenization of a liquid; the two ends of the booster 52 are connected to the other elements of the user assembly in the vicinity of amplitude amplitude of displacement of the vibration.

La figure 8 met en oeuvre un ensemble utilisateur 50, constitué d'un transformateur de vitesse ou booster 52 et d'une sonotrode 59, qui peut, par exemple, être utilisée pour la découpe des matières molles ou fragiles (foie gras, mille-feuille, etc.). Les figures 9 à 11 portent sur des dispositifs de pulvérisation de substances liquides ou de mélanges solides/liquides conformes à l'invention.  FIG. 8 implements a user assembly 50, consisting of a speed transformer or booster 52 and a sonotrode 59, which can, for example, be used for cutting soft or fragile materials (foie gras, mille- sheet, etc.). Figures 9 to 11 relate to spraying devices of liquid substances or solid / liquid mixtures according to the invention.

La figure 9a met en oeuvre un dispositif de mise en vibration d'un ensemble utilisateur 50 comprenant successivement une tige cylindrique 51 fixé à la face plane d'extrémité 31 de l'élément intermédiaire 30 et de longueur égale à un multiple entier de demi- longueurs d'onde (mode de vibration longitudinal), un transformateur de vitesse 52 ou booster et une sonotrode de pulvérisation 53. La sonotrode 53, qui est illustrée de façon détaillée à la figure 9b, comporte un disque 56 et des excroissances cylindriques de révolution 57 concentriques à l'axe du disque 56 et s'étendant de part et d'autre de ce dernier. La matière et la géométrie de la sonotrode 53 sont choisies de sorte que les excroissances cylindriques 57 vibrent longitudinalement en résonance à la fréquence du générateur 10 et que le disque 56 vibre radialement en résonance à la même fréquence.  FIG. 9a uses a device for vibrating a user assembly 50 successively comprising a cylindrical rod 51 fixed to the flat end face 31 of the intermediate element 30 and of length equal to an integer multiple of half wavelengths (longitudinal mode of vibration), a speed transformer 52 or booster and a sputtering sonotrode 53. The sonotrode 53, which is illustrated in detail in FIG. 9b, comprises a disc 56 and cylindrical excrescences of revolution. 57 concentric to the axis of the disk 56 and extending on either side of the latter. The material and the geometry of the sonotrode 53 are chosen so that the cylindrical protrusions 57 vibrate longitudinally in resonance at the frequency of the generator 10 and the disc 56 vibrates radially in resonance at the same frequency.

Le rayon du disque est ainsi précisément déterminé pour qu'à la fréquence F, la vibration radiale qui l'anime comprenne un nombre entier de demi-longueurs d'onde. La face externe 55, qui constitue le bord du disque 56, est animée d'une vibration orthogonale à ladite face externe 55, ce qui permet la pulvérisation de liquide par cette face externe 55 de façon homogène et industriellement productive. Le brevet européen EP 0 588 609 décrit une telle sonotrode 53 Le rayon du disque 56 peut, dans des réalisations particulières de la présente invention, être plus ou moins important, dès lors qu'il permet une vibration radiale dudit disque 56 en résonance à la fréquence F du générateur et que, par ce fait même, la vibration qui l'anime comprend un nombre entier de demi-longueurs d'ondes. La figure 10 met en oeuvre l'ensemble de pulvérisation de la figure 9 monté à l'intérieur d'une enceinte étanche 61 dans laquelle toute atmosphère appropriée peut être établie, des points de vue de la composition, de la température et de la pression, dans le but de constituer un dispositif d'atomisation de type atomisation solidification (spray cooling), ou de type atomisation séchage (spray drying), ou encore de tout autre type. Dans le cas de la figure 10, la pénétration du dispositif selon l'invention à l'intérieur de l'enceinte étanche 60 se fait en un noeud d'amplitude 511 de la vibration de la tige cylindrique 51. L'atomiseur de la figure 10, dans lequel on a établi une circulation d'un gaz froid, permet, par exemple, de produire des poudres d'alliage métallique présentant un spectre granulométrique fin et resserré par atomisation solidification.  The radius of the disk is thus precisely determined so that at frequency F, the radial vibration which animates it comprises an integer of half-wavelengths. The outer face 55, which constitutes the edge of the disc 56, is vibrated orthogonal to said outer face 55, which allows the spraying of liquid by the outer face 55 in a homogeneous and industrially productive manner. The European patent EP 0 588 609 describes such a sonotrode 53 The radius of the disc 56 can, in particular embodiments of the present invention, be more or less important, since it allows a radial vibration of said disc 56 in resonance with the frequency F of the generator and that, by this very fact, the vibration which animates it comprises a whole number of half-wavelengths. FIG. 10 uses the spray assembly of FIG. 9 mounted inside a sealed enclosure 61 in which any suitable atmosphere can be established, from the point of view of composition, temperature and pressure. , in order to constitute a spray atomization atomization device, spray drying type, or any other type. In the case of Figure 10, the penetration of the device according to the invention inside the sealed chamber 60 is in a node amplitude 511 of the vibration of the cylindrical rod 51. The atomizer of the figure 10, in which a flow of cold gas has been established, allows, for example, to produce metal alloy powders having a fine particle size spectrum and constricted by atomization solidification.

Cet alliage métallique, porté au préalable à une température supérieure à son point de fusion, est atomisé au sein de l'atomiseur en fines gouttelettes. Ces gouttelettes se refroidissent ensuite en tombant au sein de l'enceinte et se solidifient de façon à produire les poudres recherchées.  This metal alloy, previously carried to a temperature above its melting point, is atomized within the atomizer into fine droplets. These droplets then cool down by falling within the enclosure and solidify to produce the desired powders.

A titre d'exemple, un ensemble conforme aux figures 9 et 10, et fonctionnant à 80 kHz, de puissance nominale 350 Watt, sera décrit ci-après de façon détaillée. Cet ensemble comprend un convertisseur électro-acoustique 20, équipé de deux céramiques 21 de diamètres 38 mm extérieur / 12 mm intérieur et d'épaisseur 6 mm excitées en mode dit radial ou plan. Ce convertisseur 20 est raccordé, par l'intermédiaire d'un élément intermédiaire 30, à une tige de couplage cylindrique droite 51 de diamètre 15mm, réalisé en alliage de titane TA6V d'une longueur correspondant à 6 demi-longueurs d'onde, soit 300 mm.  For example, an assembly according to Figures 9 and 10, and operating at 80 kHz, rated power 350 Watt, will be described in detail below. This set comprises an electro-acoustic converter 20, equipped with two ceramics 21 diameters 38 mm outside / 12 mm inside and 6 mm thickness excited in so-called radial or plane mode. This converter 20 is connected, via an intermediate element 30, to a straight cylindrical coupling rod 51 of diameter 15 mm, made of titanium alloy TA6V of a length corresponding to 6 half-wavelengths, or 300 mm.

Cet ensemble comprend en outre un booster 52, de rapport 2,25, qui permet d'obtenir une vibration crête à crête de l'ordre de 2 à 6 microns au niveau de son point de fixation (ventre de vibration) à la sonotrode de pulvérisation 53. La sonotrode de pulvérisation est du type révélé par la figure 9b et vibrant en résonance avec l'ensemble décrit précédemment.  This assembly further comprises a booster 52, with a ratio 2.25, which makes it possible to obtain a peak-to-peak vibration of the order of 2 to 6 microns at its point of attachment (vibration belly) to the sonotrode of spraying 53. The spray horn is of the type shown in FIG. 9b and vibrating in resonance with the assembly described previously.

Cet ensemble permet la production de poudre sphérique d'alliage métallique fusible à base d'étain ayant un diamètre moyen de l'ordre de 30 microns sous un débit d'alliage de l'ordre de 100 kg/h. Le dispositif illustré en figure 11 met en oeuvre un élément utilisateur 50 comprenant successivement une tige cylindrique 51 fixée à la face d'extrémité plane 31 de l'élément intermédiaire 30, un booster 52 et une sonotrode de pulvérisation 54 comportant un barreau cylindrique à section circulaire dont la face libre (i.e. la plus éloignée du convertisseur 20) 55 permet la pulvérisation d'un liquide.  This set allows the production of tin-based fusible metal alloy spherical powder having an average diameter of the order of 30 microns under an alloy flow rate of the order of 100 kg / h. The device illustrated in FIG. 11 implements a user element 50 successively comprising a cylindrical rod 51 fixed to the flat end face 31 of the intermediate element 30, a booster 52 and a spray horn 54 having a section cylindrical bar circular whose free face (ie the farthest from the converter 20) 55 allows the spraying of a liquid.

Une gaine 62 entoure l'élément utilisateur 50, lequel pénètre dans la gaine en un noeud d'amplitude 511 de la vibration de la tige cylindrique 51. Cette gaine 62 permet l'amenée du liquide à pulvériser sur la sonotrode 54 par l'intermédiaire d'un orifice 63.  A sheath 62 surrounds the user element 50, which enters the sheath at a node of amplitude 511 of the vibration of the cylindrical rod 51. This sheath 62 allows the liquid to be sprayed to be fed to the sonotrode 54 via an orifice 63.

En référence à la figure 12, on a illustré un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, permettant de constituer un réacteur ultrasonique tubulaire. Dans ce mode de réalisation, l'élément intermédiaire 30 est en forme d'anneau.  Referring to Figure 12, there is illustrated another embodiment of the device according to the invention for forming a tubular ultrasonic reactor. In this embodiment, the intermediate element 30 is in the form of a ring.

Une pluralité de convertisseurs 20 identiques sont associés à l'anneau par l'intermédiaire de zones de contact 26a situées au ventre central de la face distale 24 de chaque convertisseur 20. Ces convertisseurs 20 sont fixés à l'extérieur de l'anneau et font saillie radialement, de sorte que l'axe de révolution de l'anneau est orthogonal aux axes de révolution des convertisseurs 20. Les convertisseurs 20 sont régulièrement espacés autour de l'anneau, et reliés au même générateur 10, de sorte que tous les convertisseurs vibrent en phase à la fréquence F du générateur. Aux couronnes 31 internes à l'anneau, sont fixés de part et d'autre de l'anneau 30, deux tubes 45 et 46, qui peuvent être, dans une réalisation préférentielle mais non limitative, intégrés, avec l'anneau 30, dans une pièce unique.  A plurality of identical converters 20 are associated with the ring via contact zones 26a located at the central belly of the distal face 24 of each converter 20. These converters 20 are fixed on the outside of the ring and make radially projecting, so that the axis of revolution of the ring is orthogonal to the axes of revolution of the converters 20. The converters 20 are regularly spaced around the ring, and connected to the same generator 10, so that all the converters vibrate in phase at the frequency F of the generator. To the rings 31 internal to the ring, are fixed on either side of the ring 30, two tubes 45 and 46, which may be, in a preferred embodiment but not limited to, integrated with the ring 30, in a unique piece.

Les matériaux et les caractéristiques géométriques de l'anneau 30 et des tubes 45, 46, constituant ensemble l'élément utilisateur 40, sont choisis de sorte que, à la fréquence F, l'anneau vibre en résonance en mode radial et les tubes en mode longitudinal.  The materials and the geometric characteristics of the ring 30 and the tubes 45, 46, constituting together the user element 40, are chosen so that, at the frequency F, the ring vibrates in resonance in radial mode and the tubes in longitudinal mode.

Le fonctionnement du dispositif selon l'invention illustré à la figure 12 est alors le suivant. Les convertisseurs 20 vibrent en phase à la fréquence F délivrée par le générateur et mettent en vibration l'anneau 30 en mode radial. Par effet Poisson de l'anneau, les tubes 45 et 46 sont mis en vibration en mode longitudinal. Un liquide qui circule au sein des tubes reçoit alors l'énergie ultrasonique. Enfin, la figure 13 met en oeuvre un réacteur ultrasonique mis en vibration par des convertisseurs électro-acoustique 20 et leurs éléments intermédiaires 30. Le brevet européen EP0567579 révèle un tel réacteur ultrasonique, constitué d'un corps métallique tubulaire 43 et d'un renflement annulaire 42 dans la partie médiane du tube 43, vibrant chacun en résonance à la même fréquence ultrasonique.  The operation of the device according to the invention illustrated in FIG. 12 is then as follows. The converters vibrate in phase at the frequency F delivered by the generator and vibrate the ring 30 in radial mode. By Poisson effect of the ring, the tubes 45 and 46 are vibrated in the longitudinal mode. A liquid that circulates within the tubes then receives the ultrasonic energy. Finally, FIG. 13 uses an ultrasonic reactor vibrated by electro-acoustic converters 20 and their intermediate elements 30. European patent EP0567579 discloses such an ultrasonic reactor, consisting of a tubular metal body 43 and a bulge ring 42 in the middle part of the tube 43, each vibrating in resonance at the same ultrasonic frequency.

La figure 13 selon la présente invention reprend le schéma général révélé par ce document : il comprend un corps métallique tubulaire 43 et le renflement annulaire 42, réalisés en une seule pièce 40. Dans le cas particulier représenté par la figure 13, seuls deux convertisseurs 20 sont représentés, mais une pluralité de convertisseurs également répartis autour du renflement annulaire 42 peut aussi être mise en oeuvre. La liaison entre chaque convertisseur électro-acoustique 20 et son élément intermédiaire 30 associé est disposée, dans le cas de la figure 13, au ventre d'amplitude périphérique 26b, mais pourrait aussi bien se situer au ventre d'amplitude central 26a. Le lecteur appréciera que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite ci-dessus sans sortir matériellement des enseignements du présent document. Par exemple, la face distale 24 du convertisseur électro-acoustique peut comprendre plus de deux ventres de vibration, la zone de contact, dont le rayon (cas d'un disque central) ou la largeur (cas d'une couronne périphérique) a été présenté comme étant de préférence comprise entre 10% et 15% du rayon de la face distale peut plus petite ou plus grande. Enfin, la forme de l'élément intermédiaire 30 peut varier. Par exemple, le cylindre comportant l'évidement tel qu'illustré à la figure 3 peut comporter des encoches au niveau de sa paroi externe.  FIG. 13 according to the present invention shows the general diagram revealed by this document: it comprises a tubular metal body 43 and the annular bulge 42, made in one piece 40. In the particular case represented by FIG. 13, only two converters 20 are represented, but a plurality of converters also distributed around the annular bulge 42 can also be implemented. The connection between each electro-acoustic converter 20 and its associated intermediate element 30 is arranged, in the case of FIG. 13, at the belly of peripheral amplitude 26b, but could equally well be located at the belly of central amplitude 26a. The reader will appreciate that many modifications can be made to the invention as described above without departing materially from the teachings of this document. For example, the distal face 24 of the electro-acoustic converter may comprise more than two vibration bellies, the contact zone, whose radius (in the case of a central disk) or the width (in the case of a peripheral ring) has been preferably between 10% and 15% of the radius of the distal face may be smaller or larger. Finally, the shape of the intermediate element 30 may vary. For example, the cylinder having the recess as shown in Figure 3 may have notches at its outer wall.

Claims (20)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de production de vibrations acoustiques ultrasoniques longitudinales dans un élément utilisateur (40, 50), comprenant, au moins, un convertisseur électro-acoustique (20), comportant une paire de céramiques piézo-électriques (21), caractérisé en ce que les céramiques piézo-électriques (21) du convertisseur vibrent en mode radial et sa face distale (24) en mode flexion, un élément intermédiaire (30) est placé entre le convertisseur (20) et l'élément utilisateur (40, 50), l'élément intermédiaire est attaché, d'un coté, de façon solidaire à la face distale (24) du convertisseur (20) en une zone de contact (26) localisée autour d'un ventre d'amplitude de vibration de la face distale (24), l'élément intermédiaire (30) est attaché, de l'autre coté, à l'élément utilisateur (40, 50) par sa face d'extrémité plane (31), et tout point de la face d'extrémité (31) est animé d'une vibration homogène selon une direction orthogonale à ladite surface.  Apparatus for producing longitudinal ultrasonic acoustic vibrations in a user element (40, 50), comprising, at least, an electro-acoustic converter (20), comprising a pair of piezoelectric ceramics (21), characterized in that the piezoelectric ceramics (21) of the converter vibrate in radial mode and its distal face (24) in bending mode, an intermediate element (30) is placed between the converter (20) and the user element (40, 50), the intermediate element is attached, on one side, integrally to the distal face (24) of the converter (20) in a contact zone (26) located around a belly of amplitude of vibration of the distal face (24), the intermediate element (30) is attached on the other side to the user element (40, 50) by its flat end face (31), and any point of the end face (31) is animated with a homogeneous vibration in a direction orthogonal to said surface . 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur électro-acoustique (20) et l'élément intermédiaire (30) sont en une seule pièce.  2. Device according to claim 1, characterized in that the electro-acoustic converter (20) and the intermediate element (30) are in one piece. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément intermédiaire (30), d'une part, et l'élément utilisateur (40) ou une partie de l'ensemble utilisateur (50), d'autre part, sont en une seule pièce.  3. Device according to claim 1, characterized in that the intermediate element (30), on the one hand, and the user element (40) or a part of the user assembly (50), on the other hand, are in one piece. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la zone de contact (26) est localisée au centre (26a) de la face distale (24) du convertisseur (20).  4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact area (26) is located at the center (26a) of the distal face (24) of the converter (20). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rayon de la zone de contact (26a) est compris entre 10 et 15% du rayon de la face distale (24) du convertisseur (20).  5. Device according to claim 4, characterized in that the radius of the contact zone (26a) is between 10 and 15% of the radius of the distal face (24) of the converter (20). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la zone de contact (26) est localisée à la périphérie (26b) de la face distale (24) du convertisseur (20). 10  6. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact area (26) is located at the periphery (26b) of the distal face (24) of the converter (20). 10 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la largeur de la zone de contact (26b) est comprise entre 10 et 15% du rayon de la face distale (24) du convertisseur (20).  7. Device according to claim 6, characterized in that the width of the contact zone (26b) is between 10 and 15% of the radius of the distal face (24) of the converter (20). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément 15 intermédiaire (30) comprend un cylindre métallique comportant un évidement, la face du cylindre comportant l'évidement étant destinée à venir en regard du convertisseur électro-acoustique.  8. Device according to claim 6, characterized in that the intermediate element (30) comprises a metal cylinder having a recess, the face of the cylinder having the recess being intended to come opposite the electro-acoustic converter. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce 20 que l'étendue de la zone de contact (26) est telle qu'en chacun de ses points, l'amplitude de la vibration est supérieure à 90% de l'amplitude au ventre autour duquel se situe la zone de contact (26). 25  9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the extent of the contact zone (26) is such that at each of its points, the amplitude of the vibration is greater than 90% the amplitude at the belly around which the contact zone (26) is located. 25 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de convertisseurs électro-acoustiques (20) associés à l'élément intermédiaire (30), l'élément intermédiaire (30) étant en forme de disque et les convertisseurs (20) étant fixés solidairement de façon 30 régulièrement espacée à la périphérie de celui-ci, les axes des convertisseurs étant orthogonaux à l'axe du disque et la surface d'extrémité 31 étant parallèle au disque.5  10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a plurality of electro-acoustic converters (20) associated with the intermediate element (30), the intermediate element (30) being shaped of disk and the converters (20) being integrally fixed in a regularly spaced manner at the periphery thereof, the axes of the converters being orthogonal to the axis of the disk and the end surface 31 being parallel to the disk. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le (ou les) convertisseur(s) (20) est(sont) relié(s) à un générateur (10) de signal électrique alternatif de fréquence ultrasonique F, la fréquence propre de vibration en mode radial des céramiques piézo-électriques (21) du convertisseur et la fréquence propre de l'élément intermédiaire (30) étant accordées à la fréquence ultrasonique F du générateur (10) et la bande passante dudit générateur étant de largeur comprise entre 100 et 300 Hz autour de la fréquence F.  11. Device according to one of claims 1 to 10, wherein the (or) converter (s) (20) is (are) connected (s) to a generator (10) of alternating electric frequency signal ultrasonic frequency F, the natural frequency of vibration in radial mode of the piezoelectric ceramics (21) of the converter and the natural frequency of the intermediate element (30) being tuned to the ultrasonic frequency F of the generator (10) and the bandwidth of said generator being width between 100 and 300 Hz around the frequency F. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la fréquence ultrasonique F est comprise entre 20 kHz et 400 kHz, préférentiellement 40 kHz et 200 kHz, et encore plus préférentiellement entre 80 kHz et 200 kHz.  12. Device according to claim 11, characterized in that the ultrasonic frequency F is between 20 kHz and 400 kHz, preferably 40 kHz and 200 kHz, and even more preferably between 80 kHz and 200 kHz. 13. Dispositif selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la puissance ultrasonique délivrée par le générateur (10) est comprise entre 50 et 10000 Watt.  13. Device according to one of claims 11 or 12, characterized in that the ultrasonic power delivered by the generator (10) is between 50 and 10000 Watt. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le (ou les) convertisseur(s) (20) est(sont) disposé(s) dans une chambre étanche (60) dans laquelle circule un gaz ou un liquide de refroidissement.  14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the (or) converter (s) (20) is (are) arranged in a sealed chamber (60) in which a gas circulates or a coolant. 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'ensemble utilisateur (50) comprend un transformateur de vitesse (52), et/ou une tige cylindrique (51), et/ou une sonotrode (53).  15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the user assembly (50) comprises a speed transformer (52), and / or a cylindrical rod (51), and / or a sonotrode (53). ). 16. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que l'élément utilisateur (40), ou chaque pièce de l'ensemble 25 30utilisateur (50) prise séparément, présente une fréquence propre accordée à la fréquence ultrasonique F du générateur (10).  16. Device according to one of claims 11 to 15, characterized in that the user element (40), or each piece of the user unit (50) taken separately, has a natural frequency tuned to the ultrasonic frequency F of the generator (10). 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'ensemble utilisateur (50) comprend au moins une sonotrode (53) constituée d'un barreau axial (57) autour duquel est agencée une couronne radiale (56), disposée autour du barreau (57) orthogonalement à l'axe du barreau, le barreau (57) vibre longitudinalement et la couronne radialement, le rayon extérieur de la couronne (56) étant déterminé pour comprendre un nombre entier de demi-longueurs d'onde en mode radial de vibration de la couronne (56) à la fréquence F. 15  17. Device according to claim 16, characterized in that the user assembly (50) comprises at least one sonotrode (53) consisting of an axial bar (57) around which is arranged a radial ring (56), arranged around the bar (57) orthogonal to the axis of the bar, the bar (57) vibrates longitudinally and the crown radially, the outer radius of the ring (56) being determined to comprise an integer number of half-wavelengths in radial mode of vibration of the crown (56) at the frequency F. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'un liquide est pulvérisé par la vibration de la surface (55) situé sur le bord extérieur de la couronne (56).  18. Device according to claim 17, characterized in that a liquid is sprayed by the vibration of the surface (55) located on the outer edge of the ring (56). 19. Dispositif selon une des revendications 11 à 16, pouvant être 20 utilisé comme unité modulaire de réacteur ultrasonique, dans lequel l'élément intermédiaire (30) en forme de disque est une couronne évidée en son centre, la surface (31) est en deux parties qui se situent respectivement 25 de part et d'autre de l'élément (30) et sont ellesmêmes en forme de couronne intérieure concentrique à l'élément (30), l'élément utilisateur (40) est un tube en deux parties (45) et (46), chacune fixée respectivement à une des deux parties de la surface (31), tube dont les caractéristiques sont choisies pour qu'il 30 entre en résonance en mode de vibration longitudinal, à la fréquence F. 10 510  19. Device according to one of claims 11 to 16, which can be used as an ultrasonic reactor modular unit, in which the disc-shaped intermediate element (30) is a corona recessed in its center, the surface (31) is in two parts which are respectively on either side of the element (30) and are themselves in the form of an inner ring concentric with the element (30), the user element (40) is a two-part tube (45) and (46), each of which is respectively fixed to one of the two parts of the surface (31), whose characteristics are chosen so that it resonates in the longitudinal vibration mode at frequency F. 20. Procédé de production de vibrations acoustiques ultrasoniques longitudinales comprenant les étapes de : conversion d'un signal électrique alternatif en vibrations mécaniques radiales de céramiques piézo-électriques qui sont les constituants d'un transducteur ultrasonique, transformation des vibrations mécaniques radiales des céramiques en vibration de flexion de la face distale du transducteur, utilisation de l'énergie vibratoire de la face distale du transducteur, pour engendrer des vibrations mécaniques longitudinales dans un élément utilisateur par le moyen d'un élément intermédiaire.  20. A method for producing longitudinal ultrasonic acoustic vibrations comprising the steps of: converting an alternating electrical signal into radial mechanical vibrations of piezoelectric ceramics which are the constituents of an ultrasonic transducer, transformation of the radial mechanical vibrations of the ceramics into vibration bending the distal face of the transducer, using the vibratory energy of the distal face of the transducer, to generate longitudinal mechanical vibrations in a user element by means of an intermediate element.
FR0752499A 2007-01-02 2007-01-02 DEVICE FOR PRODUCING ULTRASONIC VIBRATIONS Active FR2910826B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0752499A FR2910826B1 (en) 2007-01-02 2007-01-02 DEVICE FOR PRODUCING ULTRASONIC VIBRATIONS
PCT/EP2007/064395 WO2008080888A1 (en) 2007-01-02 2007-12-20 Device for producing ultrasonic vibrations
TW096151055A TWI413553B (en) 2007-01-02 2007-12-31 Device for producing ultrasonic vibrations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0752499A FR2910826B1 (en) 2007-01-02 2007-01-02 DEVICE FOR PRODUCING ULTRASONIC VIBRATIONS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2910826A1 true FR2910826A1 (en) 2008-07-04
FR2910826B1 FR2910826B1 (en) 2009-08-28

Family

ID=38616400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0752499A Active FR2910826B1 (en) 2007-01-02 2007-01-02 DEVICE FOR PRODUCING ULTRASONIC VIBRATIONS

Country Status (3)

Country Link
FR (1) FR2910826B1 (en)
TW (1) TWI413553B (en)
WO (1) WO2008080888A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102918A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 Tenneco Gmbh ultrasonic evaporator
CN104096695A (en) * 2014-07-17 2014-10-15 陕西师范大学 Phased-array ultrasonic cleaner
CN104138831A (en) * 2014-07-25 2014-11-12 陶晓明 General rotating ultrasonic transducer assembly of high-speed motorized spindle
CN111189920A (en) * 2020-02-14 2020-05-22 华侨大学 Ultrasonic vibration assisted metal plate cupping test device and use method thereof
GB2578231B (en) * 2015-11-23 2020-12-16 Delavan Inc Powder removal systems

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102069240B (en) * 2009-11-20 2012-11-14 中国科学院沈阳自动化研究所 Spark discharge machining-based lossless segmentation method for silver layer electrode of piezoelectric ceramic tube
JP5887588B2 (en) * 2011-11-23 2016-03-16 本多電子株式会社 Ultrasonic radiation equipment, ultrasonic treatment equipment
CN102861693A (en) * 2012-10-15 2013-01-09 哈尔滨工业大学 Piezoelectric micro-spraying device based on longitudinal vibration sandwich transducer
CN104190608B (en) * 2014-07-21 2016-05-04 上海交通大学 A kind of oil cooling ultrasonic transducer amplitude modulator combined piece
CN105032748A (en) * 2014-10-21 2015-11-11 湖北瑜晖超声科技有限公司 Piezoelectric supersonic wave transduction unit and large power ultrasonic transducer formed by same
FR3029816B1 (en) * 2014-12-15 2016-12-30 Cedrat Tech MODULAR AND IMMERSIBLE ULTRASONIC TUBULAR TRANSDUCER
DE202018101069U1 (en) * 2018-02-27 2019-06-06 BANDELIN patent GmbH & Co. KG Device for applying ultrasound to a pipe section interior that can be filled with a hot medium
EP3845910B1 (en) * 2018-08-28 2023-10-11 Hitachi High-Tech Corporation Ultrasonic cleaner and automated analyzer using same
RU2730421C1 (en) * 2019-11-29 2020-08-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) High-frequency piezoelectric transducer for ultrasonic coagulation
CN112935289A (en) * 2021-03-05 2021-06-11 安徽天航机电有限公司 Ultrasonic vibration device and design method
US20230264116A1 (en) * 2022-02-22 2023-08-24 Sonics & Materials, Inc. Flow Cell Horn And Method Of Tuning
WO2023195179A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 本多電子株式会社 Ultrasonic wave radiation unit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5171387A (en) * 1990-01-19 1992-12-15 Sonokinetics Group Ultrasonic comb horn and methods for using same
FR2735412A1 (en) * 1995-06-19 1996-12-20 Unir Ultra Propre Nutrition In ULTRASONIC CUTTING DEVICE
US5653346A (en) * 1993-05-26 1997-08-05 Telsonic Ag Process and device for sifting, sorting, screening, filtering or sizing substances

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5171387A (en) * 1990-01-19 1992-12-15 Sonokinetics Group Ultrasonic comb horn and methods for using same
US5653346A (en) * 1993-05-26 1997-08-05 Telsonic Ag Process and device for sifting, sorting, screening, filtering or sizing substances
FR2735412A1 (en) * 1995-06-19 1996-12-20 Unir Ultra Propre Nutrition In ULTRASONIC CUTTING DEVICE

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102918A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 Tenneco Gmbh ultrasonic evaporator
DE102013102918B4 (en) * 2013-03-21 2015-04-23 Tenneco Gmbh ultrasonic evaporator
CN104096695A (en) * 2014-07-17 2014-10-15 陕西师范大学 Phased-array ultrasonic cleaner
CN104096695B (en) * 2014-07-17 2016-01-20 陕西师范大学 A kind of phased array supersonic washer
CN104138831A (en) * 2014-07-25 2014-11-12 陶晓明 General rotating ultrasonic transducer assembly of high-speed motorized spindle
CN104138831B (en) * 2014-07-25 2017-01-18 陶晓明 General rotating ultrasonic transducer assembly of high-speed motorized spindle
GB2578231B (en) * 2015-11-23 2020-12-16 Delavan Inc Powder removal systems
CN111189920A (en) * 2020-02-14 2020-05-22 华侨大学 Ultrasonic vibration assisted metal plate cupping test device and use method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
TW200841942A (en) 2008-11-01
WO2008080888A1 (en) 2008-07-10
FR2910826B1 (en) 2009-08-28
TWI413553B (en) 2013-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2910826A1 (en) Device for production of longitudinal ultrasonic acoustic vibrations in user element e.g. tube, comprises electro-acoustic converter with pair of piezo-electric ceramics, and intermediate element between the converter and user element
EP1087837B1 (en) Reactor with acoustic cavitation
EP0609404B1 (en) Ultrasonic microspraying device
EP0567551B1 (en) Device for causing an untuned structure to vibrate ultrasonically
US3400892A (en) Resonant vibratory apparatus
CA1154144A (en) High frequency oscillator with automatic temperature control
EP0567579B1 (en) Modular unit for a tubular ultrasonic reactor
FR2886534A1 (en) IMAGING AND PROCESSING HEAD OF LIVING ORGANS AND METHOD OF MANUFACTURING
EP1909675A2 (en) Head for imaging and treating organs of living organisms and production method thereof
FR2991807A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR FOCUSING PULSES
FR2655279A1 (en) METHOD OF MICRO-SPRAYING AN ULTRA SOUND SOLUTION AND DIFFUSER OF MICRO-DROPLETS IMPLEMENTING SAID DEVICE
EP3233310A1 (en) Modular, submersible ultrasonic tubular transducer
CH415138A (en) Method of transmitting vibratory energy and device for its implementation
WO2022186288A1 (en) Ultrasound supply device
FR2886174A1 (en) Product e.g. perfume, spraying device, has piezoelectric vibrator comprising ring for maintaining perforated membrane in vibration, where membrane has edge radially supported against side of ring in angularly spaced locations
WO1992009373A1 (en) Ultrasonic fluid spraying device
FR2910825A1 (en) Ultrasonic fluid atomizing device e.g. spray/cooling type atomizing device, has atomizer whose material and dimension are chosen so that atomizer vibrates at frequency in one mode, and with surface whose point is animated from vibration
EP1210986A9 (en) Vibration device of big dimensions especially useful for welding
US20060244340A1 (en) High power ultrasonic transducer
Lukacs et al. Single element and linear array PZT ultrasound biomicroscopy transducers
WO2020225658A1 (en) Vibrating tool and vibratory system comprising such a tool
WO2023143767A1 (en) Method for producing synthetic diamond
JP2001070881A (en) Ultrasonic wave generator
WO1990000094A1 (en) An ultrasonic emitter and a device for focussing ultrasonic emissions
FR2503517A1 (en) Piezoelectric transducer for ultrasonic waves - has transducer with polymeric piezoelectric element of higher acoustic impedance than reflector and half wavelength thickness

Legal Events

Date Code Title Description
CD Change of name or company name
CJ Change in legal form
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 15

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 16

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 17

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 18