FR2498866A1

FR2498866A1 - Case for electroacoustic transducer for high hydrostatic pressure - has double wall separated by gas under pressure and contained in vulcanised rubber skin

Info

Publication number: FR2498866A1
Application number: FR8101439A
Authority: FR
Inventors: Henri Louit; Robert Gagno
Original assignee: TECH RADIOELECT ELECTRO FS
Current assignee: TECH RADIOELECT ELECTRO FS
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1982-07-30
Also published as: FR2498866B1

Abstract

The transducer has an inner and outer wall between which is a gas chamber for which an inlet connection allows pressurisation to a predetermined value. The counterweight and a stack of piezoelectric discs are transversed by a prestressed shaft which also permits mounting to a support. The transducer assembly is contained in a skin and is retained in position by metallic retaining rings at its ends. At the emitting cone end is a centering assembly carried by shafts fixed to the support. The skin is formed from synthetic fibre threads impregnated with rubber and then vulcanised. This prevents entry of all except very small foreign bodies to the area over the membrane over the emitting cone area.

Description

Carter de maintien pour transducteur électroacoustique de puissance soumis à de fortes pressions hydrostatiques
L'invention concerne un carter de maintien pour transducteur électroacoustique de puissance soumis à de fortes pressions hydrostatiques.Holding case for electroacoustic power transducer subjected to high hydrostatic pressures
The invention relates to a holding casing for an electroacoustic power transducer subjected to high hydrostatic pressures.

On connatt, notamment par le brevet français nO 2085545 "Transducteur électroacoustique de grande puissance conçu pour les fortes pressions hydrostatiques", des transducteurs dont au moins le moteur constitué par un empilage de disques piézoélectriques est séparé du milieu ambiant par une couche de gaz assurant le découplage acoustique et une membrane de caoutchouc. We know, in particular by French patent No. 2085545 "High power electroacoustic transducer designed for high hydrostatic pressures", transducers at least the motor consisting of a stack of piezoelectric discs is separated from the ambient medium by a layer of gas ensuring the acoustic decoupling and a rubber membrane.

On peut utiliser une membrane double, constituée de deux parois souples délimitant entre elles une chambre à gaz ; cette solution permet d'isoler les organes constituant le transducteur et notamment l'empilage de disques piézoélectriques du gaz ; que la membrane soit à simple ou a double parois, le gaz enfermé doit être à une certaine pression initiale, et la membrane seule ne résiste pas d'elle-même. On utilise donc un carter de maintien métallique, contre lequel la membrane s'appuie lorsque le gaz est introduit à la pression initiale désirée ; le transducteur est alors soumis à une force qui tend à le faire sortir du carter ce qui oblige à maintenir le transducteur rigidement, soit par l'avant soit par l'arrière, à l'aide d'une suspension pour l'empêcher de sortir.Lorsque l'appareil est immergé à une certaine profondeur, l'eau pénétre dans le carter par des orifices prévus à cet effet, et s'installe entre la membrane et le carter ; le transducteur est alors en équipression. Le transducteur est donc soumis à des efforts variables en fonction de l'immersion, et le couplage entre le transducteur et le carter varie ; ces efforts variables créent des perturbations dans le fonctionnement du transducteur et une perte de rendement. One can use a double membrane, consisting of two flexible walls delimiting between them a gas chamber; this solution makes it possible to isolate the organs constituting the transducer and in particular the stack of piezoelectric discs from the gas; whether the membrane is single or double walled, the enclosed gas must be at a certain initial pressure, and the membrane alone does not resist by itself. A metallic holding casing is therefore used, against which the membrane is pressed when the gas is introduced at the desired initial pressure; the transducer is then subjected to a force which tends to make it come out of the casing which obliges to maintain the transducer rigidly, either from the front or from the back, using a suspension to prevent it from going out .When the device is submerged to a certain depth, water enters the casing through holes provided for this purpose, and settles between the membrane and the casing; the transducer is then under pressure. The transducer is therefore subjected to variable forces depending on the immersion, and the coupling between the transducer and the casing varies; these variable forces create disturbances in the operation of the transducer and a loss of efficiency.

Par ailleurs lorsque l'eau pénètre par les orifices du carter elle entraine des corps indésirables tels que par exemple, sable, microorganismes, larves, qui ne sont pas nécessairement expulsés quand le transducteur est sorti de l'eau ; ces différents corps sont alors emprisonnés entre le carter et la membrane et entrassent une usure prématurée de ladite membrane. Furthermore, when water enters the orifices of the casing, it causes undesirable bodies such as, for example, sand, microorganisms, larvae, which are not necessarily expelled when the transducer is removed from the water; these different bodies are then trapped between the casing and the membrane and build up premature wear of said membrane.

La présente invention a pour but de supprimer le couplage du transducteur avec le carter et d'améliorer le fonctionnement du transducteur. The object of the present invention is to eliminate the coupling of the transducer with the casing and to improve the operation of the transducer.

L'invention a également pour but de réduire de manière importante l'introduction de corps étrangers entre le carter et la membrane. The invention also aims to significantly reduce the introduction of foreign bodies between the housing and the membrane.

L'invention a pour objet un carter de maintien pour transducteur électroacoustique de puissance soumis à de fortes pressions hydrostatiques comportant un moteur constitué par un empilage de disques piézoélectriques, un pavillon, une contremasse, un axe de précontrainte, une couche de gaz et une membrane séparant au moins le moteur du milieu ambiant, ladite membrane comportant un raccord de remplissage, caractérisé par le fait que le carter est constitué par une peau résistante, comportant un premier jonc à une extrémité et un second jonc à une autre extrémité, que l'axe de précontrainte est inséré à travers le premier jonc dont le diamètre est juste suffisant pour laisser le passage à l'axe de précontrainte, que le second jonc est inséré à force dans une gorge du pavillon située à la périphérie de celui-ci est à proximité de sa face avant, et que la peau comporte un orifice de passage pour le raccord de remplissage. The subject of the invention is a holding casing for an electroacoustic power transducer subjected to high hydrostatic pressures comprising a motor constituted by a stack of piezoelectric discs, a horn, a counterweight, a prestressing axis, a layer of gas and a membrane. separating at least the engine from the ambient environment, said membrane comprising a filling connection, characterized in that the casing is constituted by a resistant skin, comprising a first rod at one end and a second rod at another end, than the prestressing axis is inserted through the first rod, the diameter of which is just sufficient to allow passage to the prestressing axis, that the second rod is forced into a groove in the roof located at the periphery of the latter near its front face, and that the skin has a passage orifice for the filling connection.

L'invention sera bien comprise par la description qui va suivre d'un exemple de réalisation illustré par les figures annexées dans lesquelles
La figure 1 se rapporte à l'art connu et représente en coupe un transducteur monté dans un carter, la figure la représentant le transducteur avant immersion et la figure lb représentant le même transducteur immergé,
La figure 2 représente en coupe partielle un transducteur de l'invention avant introduction du gaz sous pression,
La figure 3 représente en coupe partielle un transducteur de l'invention après introducteur du gaz sous pression.The invention will be better understood from the description which follows of an embodiment illustrated by the appended figures in which
FIG. 1 relates to the prior art and represents in section a transducer mounted in a casing, FIG. 1 representing the transducer before immersion and FIG. 1b representing the same immersed transducer,
FIG. 2 shows in partial section a transducer of the invention before introduction of the gas under pressure,
FIG. 3 shows in partial section a transducer of the invention after introducing the gas under pressure.

Dans les figures la et lb qui illustrent l'utilisation d'un carter pour maintenir une membrane souple et représentent respectivement, en coupe un transducteur avant immersion et un transducteur immergé, 1 est un carter métallique comportant des orifices 2 dans toute l'épaisseur du carter, 3 est une contremasse, 4 un moteur constitué par un empilage de disques piézoélectriques, 5 est un pavillon, 6 est un axe de précontrainte servant également à la fixation du transducteur par un écrou 7, 8 et 9 sont respectivement une paroi interne et une paroi externe d'une membrane souple délimitant entre elles une chambre à gaz 10 ; 11 est un raccord de remplissage communiquant avec la chambre à gaz 10, 12 est une membrane avant raccordée à la membrane constituée par les deux parois 8 et 9, le raccordement 13 étant situé à la périphérie du pavillon 5. In FIGS. 1a and 1b which illustrate the use of a casing to hold a flexible membrane and represent, respectively, in section a transducer before immersion and a submerged transducer, 1 is a metal casing comprising orifices 2 throughout the thickness of the casing, 3 is a countermass, 4 a motor constituted by a stack of piezoelectric discs, 5 is a horn, 6 is a prestressing axis also used for fixing the transducer by a nut 7, 8 and 9 are respectively an internal wall and an outer wall of a flexible membrane delimiting between them a gas chamber 10; 11 is a filling connection communicating with the gas chamber 10, 12 is a front membrane connected to the membrane formed by the two walls 8 and 9, the connection 13 being located at the periphery of the pavilion 5.

Dans la figure la le transducteur n'étant pas immergé et la chambre à gaz 10 étant remplie de gaz sous une pression déterminée, la paroi externe 9 de la membrane est appliquée contre le carter 1. In the figure, the transducer not being immersed and the gas chamber 10 being filled with gas under a determined pressure, the external wall 9 of the membrane is applied against the casing 1.

Dans la figure lb le transducteur de la figure la est immergé dans un liquide de l'eau de mer par exemple ; lorsque la profondeur d'immersion est suffisante pour que la pression du liquide soit supérieure à celle du gaz dans la chambre à gaz 10, cette pression, qui s'exerce sur la paroi externe 9 de la membrane par le liquide présent dans les orifices 2, repousse ladite paroi externe 9 du carter et le liquide pénétre entre le carter 1 et la paroi externe 9. In FIG. 1b the transducer of FIG. 1a is immersed in a liquid of sea water for example; when the immersion depth is sufficient for the pressure of the liquid to be greater than that of the gas in the gas chamber 10, this pressure, which is exerted on the external wall 9 of the membrane by the liquid present in the orifices 2 , pushes said outer wall 9 of the housing and the liquid penetrates between the housing 1 and the external wall 9.

Les figures 2 et 3 représentent, en coupe, un transducteur de l'invention, la figure 2 représentant un transducteur avant remplissage de la chambre de gaz, la figure 3 représentant le transducteur après remplissage de la chambre de gaz, mais non immergé. Figures 2 and 3 show, in section, a transducer of the invention, Figure 2 showing a transducer before filling the gas chamber, Figure 3 showing the transducer after filling the gas chamber, but not submerged.

Dans ces figures on retrouve, comme dans les figures la et lb, un transducteur du type TONPILZ, comprenant une contremasse 3, un moteur 4, un pavillon 5, un axe de précontrainte 6, une nembrane ayant une paroi interne 8 et une paroi externe 9 qui délimitent entre elles une chambre à gaz 10, un raccord de remplissage 11 et une membrane avant 12 raccordée à la membrane constituée par les deux parois 8 et 9, le raccordement 13 étant situé à la périphérie du pavillon 5. Dans ces figures, comme d'ailleurs dans les figures la et lb, la membrane ne comporte, par construction, qu'une seule paroi avant le raccordement 13 avec la mambrane avant 12, et autour de l'axe de précontrainte 6, de sorte que l'étanchéité de la chambre à gaz n'est pas affectée lorsque la membrane avant est raccordée à la membrane. In these figures we find, as in Figures la and lb, a TONPILZ type transducer, comprising a countermass 3, a motor 4, a horn 5, a prestressing axis 6, a nembrane having an internal wall 8 and an external wall 9 which delimit between them a gas chamber 10, a filling connection 11 and a front membrane 12 connected to the membrane constituted by the two walls 8 and 9, the connection 13 being located at the periphery of the pavilion 5. In these figures, as also in Figures la and lb, the membrane comprises, by construction, only one wall before the connection 13 with the front mambrane 12, and around the preload axis 6, so that the seal of the gas chamber is not affected when the front diaphragm is connected to the diaphragm.

Dans les figures 2 et 3 le transducteur est fixé sur un support 14 par l'intermédiaire de l'axe de précontrainte 6, à l'aide de deux écrous 15 et 16. Avant d'entre fixé sur le support 14, le transducteur est introduit dans une peau 17 relativement souple mais résistante, en forme générale de cloche, par exemple ; cette peau comporte deux joncs 18 et 19, métalliques, à ses extrémités, un premier jonc 18 délimitant au sommet de la cloche un trou dont le diamètre est juste suffisant pour le passage de précontrainte 6, un second jonc 19, à la base de la cloche, étant introduit à force dans une gorge 20 du pavillon 5, à l'extrémité de celui-ci ; la peau 17 comporte également une ouverture près du premier jonc pour le passage du raccord de remplissage 11.Un dispositif de centrage 21, porté par des tiges 22 fixées sur le support 14, assure le centrage du transducteur et du second jonc 19 qu'il entoure étroitement, de sorte que ledit second jonc 19 est retenu entre le dispositif de centrage et le pavillon, de façon à ce qu'il ne puisse pas s'échapper sous l'effet des efforts dus au gonflage de la chambre à gaz. In FIGS. 2 and 3, the transducer is fixed to a support 14 via the preload axis 6, using two nuts 15 and 16. Before entering fixed on the support 14, the transducer is introduced into a relatively flexible but resistant skin 17, in the general shape of a bell, for example; this skin comprises two rods 18 and 19, metallic, at its ends, a first rod 18 delimiting at the top of the bell a hole whose diameter is just sufficient for the passage of prestress 6, a second rod 19, at the base of the bell, being forced into a groove 20 of the roof 5, at the end thereof; the skin 17 also has an opening near the first rod for the passage of the filling connector 11. A centering device 21, carried by rods 22 fixed on the support 14, ensures the centering of the transducer and of the second rod 19 which it tightly surrounds, so that said second rod 19 is retained between the centering device and the roof, so that it cannot escape under the effect of the forces due to the inflation of the gas chamber.

Le dispositif de centrage 21 est constitué par exemple par un anneau ou par des segments de forme circulaire, les segments constituant un anneau ou étant espacés les uns des autres. The centering device 21 is constituted for example by a ring or by segments of circular shape, the segments constituting a ring or being spaced from one another.

La peau 17 est constituée d'une toile de fils résistants en fibres synthétiques imprégnée par un produit souple tel que par exemple le caoutchouc qui est vulcanisé ensuite. The skin 17 consists of a canvas of resistant threads of synthetic fibers impregnated with a flexible product such as for example rubber which is then vulcanized.

Aux extrémités de la peau la toile est retroussée et stoppée autour des joncs. Afin de permettre à l'eau de passer à travers de la peau on peut ne pas imprégner une ou plusieurs zones de la peau, ou encore pratiquer de petits trous dans la peau. At the ends of the skin the canvas is turned up and stopped around the rods. In order to allow water to pass through the skin, it is possible not to impregnate one or more zones of the skin, or even to make small holes in the skin.

Dans la figure 2 la chambre à gaz 10 n'est pas en pression et les deux parois 8 et 9 sont très proches l'une de l'autre. In FIG. 2 the gas chamber 10 is not under pressure and the two walls 8 and 9 are very close to each other.

Dans la figure 3 la chambre à gaz 10 est sous pression et la paroi externe 9 est appliquée contre la peau 17. In FIG. 3, the gas chamber 10 is under pressure and the external wall 9 is applied against the skin 17.

Lorsque l'ensemble transducteur, peau 17 et support 14 est immergé à une profondeur telle que la pression est supérieure à celle du gaz dans la chambre à gaz 10, la pression s'exerce sur la paroi externe 9 de la membrane par l'intermédiaire du liquide trous ; la paroi externe 9 est repoussée de la peau et le liquide pénétre entre la peau et la paroi externe 9. When the transducer, skin 17 and support 14 assembly is immersed to a depth such that the pressure is greater than that of the gas in the gas chamber 10, the pressure is exerted on the external wall 9 of the membrane via liquid holes; the external wall 9 is pushed back from the skin and the liquid penetrates between the skin and the external wall 9.

Le carter étant remplacé, selon l'invention, par une peau relativement souple, le couplage indésirable entre le transducteur et le carter est donc supprimé. Le carter métallique comporte dans toute son épaisseur des orifices dont le diamètre doit avoir nécessairement une certaine valeur, pour des raisons d'usinage ; la peau par contre peut comporter des trous très petits, dont le diamètre peut être au moins 10 fois plus petit que celui des orifices dans le carter si la peau ne comporte pas de trous, mais des zones non imprégnées ce sont les mailles de la toile qui font office de trous pour laisser passer le liquide, et dans ce cas également les dimensions des mailles sont très nettement inférieures à celles des orifices du carter. La peau selon l'invention permet donc de réduire considérablement l'introduction de corps étrangers entre elle et la paroi externe de la membrane, l'introduction de corps étragers étant limitée aux corps ayant de très petites dimensions, ce qui est bien évidemment moins préjudiciable pour la paroi externe 9. The casing being replaced, according to the invention, by a relatively flexible skin, the undesirable coupling between the transducer and the casing is therefore eliminated. The metal casing has, throughout its thickness, orifices the diameter of which must necessarily have a certain value, for machining reasons; on the other hand, the skin may have very small holes, the diameter of which may be at least 10 times smaller than that of the orifices in the casing if the skin does not have holes, but non-impregnated areas are the mesh of the canvas which act as holes to let the liquid pass, and in this case also the dimensions of the meshes are very much smaller than those of the orifices of the casing. The skin according to the invention therefore makes it possible to considerably reduce the introduction of foreign bodies between it and the external wall of the membrane, the introduction of foreign bodies being limited to bodies having very small dimensions, which is obviously less harmful. for the outer wall 9.

On a décrit et représente une peau en forme de cloche, ceci uniquement à titre d'exemple, car il est possible de donner une autre forme à la peau sans s'écarter pour autant de l'invention. A bell-shaped skin has been described and shown, this only by way of example, because it is possible to give another shape to the skin without departing from the invention.

On a également décrit et représenté, à titre d'exemple, un transducteur comportant une membrane à deux parois ; bien entendu l'invention s'applique également aux transducteurs électroacoustique à couche d'air et à une membrane à simple paroi comme par exemple le transducteur faisant l'objet du brevet français cité dans l'introduction. There has also been described and shown, by way of example, a transducer comprising a membrane with two walls; of course the invention also applies to electroacoustic transducers with an air layer and to a single-walled membrane such as for example the transducer which is the subject of the French patent cited in the introduction.

Claims

1 / Holding casing for an electroacoustic power transducer subjected to high hydrostatic pressures comprising a motor constituted by a stack of piezoelectric discs, a horn, a counterweight, a preload axis, a layer of gas and a membrane separating at least the motor from the ambient environment, said membrane comprising a filling connection, characterized in that the casing is constituted by a resistant skin (17), comprising a first rod (18) at one end and a second rod (19) at another end , that the preload pin (6) is inserted through the first rod, the diameter of which is just sufficient to allow passage to the preload pin, that the second rod (19) is force-fitted into a groove (20 ) of the roof (5) located on the periphery thereof and close to its front face, and that the skin has a passage orifice for the filling connection (11).

2 / holding housing according to claim 1, characterized in that it also comprises a centering device (21) of the second rod (19) connected to a support (14) to which the transducer is also fixed by the axis of preload (6), said centering device holding in place the second rod (19).

3 / holding housing according to claim 1, characterized in that the skin (17) is a canvas of synthetic fibers impregnated with a flexible product and that it has passage points for a liquid in which the transducer is immersed .

4 / holding housing according to claim 3, characterized in that the points of passage of the liquid are formed by areas of the fabric not impregnated with flexible product.

5 / holding housing according to claim 3, characterized in that the points of passage of the liquid consist of small holes in the impregnated fabric.

6 / holding housing according to claim 3, characterized in that the flexible product is vulcanized rubber.

7 / holding housing according to claim 2, characterized in that the centering device (21) is a ring.

8 / holding housing according to claim 2, characterized in that the centering device (21) consists of segments forming a ring.

9 / holding housing according to claim 2, characterized in that the centering device (21) consists of segments spaced from each other.