Brevet FR2033264A1 — publié le 19701204

02''50 i 2033264 La présente invention concerne un matériau d'insonorisation utilisable pour garnir l'intérieur de conduits, par exemple, les canaux de ventilateur et de dérivation des moteurs à turbine à gaz. Le matériau d'insonorisation se compose de deux ou plus de deux couches de tissu en fibres de verre, les fibres de chaque couche étant décalées angulaire-ment par rapport aux fibres de la couche voisine, les couches étant solidarisées par une résine. L'épaisseur du matériau peut être comprise entre 0,76 mm et 2,54 mm environ, la dimension du fibre du tissu entre 0,127 mm et 0,5 mm et la teneur en résine du matériau peut se situer entre 20 % et 40 % en poids. Une face du matériau peut être couverte d'un revêtement résistant à l'érosion qui peut être en une matière du type des résines telles que celles connues dans le commerce sous le nom " Titanine" ou "Kynar". En variante, le revêtement résistant à l'érosion peut être consitué par du fil d'acier inoxydable inséré dans la face extérieure. Le matériau d'insonorisation peut être fixé sur un matériau cellulaire en nid d'abeilles. On décrira maintenant l'invention, à simple titre d'exemple, en référence aux dessins annexés qui représentent : - la figure 1, une vue en élévation schématique d'un moteur à turbine à gaz ; - la figure 2, une partie du moteur de la figure 1 qui comporte un matériau d'insonorisation selon la présente invention ; et - la figure 3, un détail à plus grande échelle du matériau d'insonorisation de la figure 2. Le moteur à turbine à gaz 10 de la figure 1, comprend un capot 12 de ventilateur, qui délimite un canal 14, et un ventilateur 16. La paroi intérieure du canal 14 est garnie d'une structure d'absorption sonique consistant en une couche 18 cellulaire à nid d'abeilles et une couche de matériau d'insonorisation 20, représentée plus en détail aux figures 2 et 3. Le matériau 20 est composé de couches 22 de tissu de fibre de verre solidarisées par une résine et les couches de tissu adjacentes sont disposées de façon à faire un angle l'une par rapport à l'autre ( voir la figure 3 ). Un revêtement résistant à l'érosion est appliqué sur la surface extérieure du matériau 20, c'est-à-dire la surface de la structure qui est au contact du fluide circulant dans le 70 02*50 2033?64 canal T4. Un procédé pour fabriquer le matériau 20 consiste à empiler des couches de tissu de verre imprégné de résine de façon qu'elles forment l'une par rapport à l'autre, les angles désirés, à placer les couches dans une prèssé à cuire et à 5 cuire sous une pression d'une atmosphère pendant trois heures a T80°C et pendant deux autres heures à 200°C. Le matériau cuit est ensuite retiré de la presse et on l'habille d'un revêtement résistant à l'érosion. Quand on décide de la constitution du matériau 20, c'est-à-dire, quand on fixe le nombre de couches 22, le degré de tissage de chaque couche, la di-10 mension du fil-, le fini de surface, le faux de résine et l'épaisseur finale, on doit tenir compte d'un certain nombre de facteurs, afin de satisfaire aux exigences d'un modèle spécifique et ces facteurs sont les suivants : 1. Résistance au flux d'air pour des valeurs de vitesse "continue" exprimées en unités Rayl. 15 2. Facteur de non-linéarité au-delà d'une gamme de niveaux sonores. 3. Gamme de fréquence absorbée 4.Résistance à l'érosion 5. Résistance au clivage. Résistance à la vitesse"continue" 20 L'intensité sonore est fonction d'une valeur de vitesse continue, qui est la vitesse maximale à laquelle une particule se déplacerait si elfe se déplaçait avec l'air au ventre d'ondes. Le rendement de l'absorption sonique est fonction de la résistance du matériau au flux d'air et il s'exprime en terme d'unité Rayl où D . AP Rayl = r V 25 AP étant la chute de pression dans le matériau en unités c.g.s. V étant la vitesse de l'air correspondante en unités c.g.s. Pour obtenir une absorption sonique maximale le matériau 20 doit être fabriqué de façon qu'il présente une valeur Rayl spécifique. Tout tissu de verre présente une proportion d'aire ouverte qui définit la résistance "continue" pour 30 chaque couche'de tissu employée. Ainsi, un tissu particulier peut donner 4 Rayls par couche à une intensité sonique de 150 db ; six couches, par conséquent, donnent environ 24 Rayls pour le matériau final. Si on veut obtenir une plus grande résistance pour la même épaisseur de matériau final, il faut utiliser un obturateur ou bien on peut employer une combinaison de divers tissus. 70 02650 3 2033264 On peut faire varier la valeur du rapport Rayl/couche indiquée ici en modifiant le taux de résine du produit et on peut donc maintenir cette valeur constante. Si on utilise moins de 20 % de résine, le produit final sera trop fragile ; et plus de 35 % de résine tend à provoquer une obstruction des pores du 5 matériau. Le matériau est moulé sous pression, pression qui doit aussi être maintenue à une valeur constante afin d'obtenir des résultats reproductibles. Facteur de non-linéarité La chute de pression dans le matériau résulte de deux facteurs, à savoir la résistance à l'écoulement et la perte de charge dynamique dans les inversions 10 de flux. Si la totalité de la perte de pression était due à la résistance a l'écoulement, la valeur de Rayls ne varierait pas. avec la vitesse "continue" et le coefficient d'absorption serait indépendant du niveau sonore. Toute perte due à la charge dynamique donne une valeur de Rayls dépendant du niveau sonore et ceci peut aboutir à un abaissement du rendement d'absorption sonique en fonction de 15 conditions de fonctionnement du moteur différentes. Le facteur de nôn-lméarité est fonction de la dimension de fibre employée dans les couches du tissu et il peut être modifié au-dessus d'une gamme limitée. Un facteur de non-linéarité peut être exprimé en Rayl 500 .• . 20 R°yl 20 où le rapport ci-dessus correspond â des valeurs de vitesse "continue" équivalen-tes. Il est peu probable qu'on emploie une dimension de fibre supérieure à 0,5 mm environ car le facteur de non-linéarité dépasse 14 ; il est tout aussi im-25 probable que l'on utilise une dimension de fibre inférieure à 0,12 mm environ car la résine aurait tendance, dans ce cas, à obturer les pores du matériau. Gamme de fréquence absorbée Elle est tout d'abord commandée par l'écart entre le revêtement absorbant et la paroi du canal. Une certaine réduction de l'écho de fréquence peut être 30 obtenue par l'utilisation d'un matériau plus épais. Il semble que l'épaisseur sera comprise entre environ 0,76 mm et 2,54 mm. Résistance à l'érosion La résistance du matériau à l'érosion est faible en comparaison des matériaux d'absorption métalliques tel que le matériau commercialisé sous le nom de 35 "Feltmetal" ; on peut utiliser deux procédés pour améliorer la résistance : 70 02*50 4 2033264 a) un mince revêtement pulvérisé d'un matériau résistant à l'érosion consisté par exemple par des matériaux du type résine bien connus tels que "Titanine" et le "Kynar" b) une résille de surface en fil d'acier inoxydable peut être noyée dans 5 la couche superficielle au cours de la cuisson du matériau. Résistance au clivage On peut employer plusieurs types de résine comme agent de cohésion tel que des matériaux du type époxy, polyméthane et ester acrylique. La résistance au clivage dépend de la fragilité de la résine utilisée et 10 le meilleur choix est celui d'une résine ayant une souplesse raisonnable. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. 70 02450 5 2-033264 REVENDICATIONS 1. Matériau d'insonorisation composé de deux ou plus de deux couches de tissu en fibre de verre, les fibres de chaque couche étant décalées angulaire-ment par rapport aux fibres de la couché voisine, les couches étant solidarisées par une résine. 2. Matériau selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'épaisseur du matériau est compris entre environ 0,76 et 2,54 mm, la dimension des fibres de verre est comprise entre environ 0,127 mm et 0,5 mm et la quantité de résine est comprise entre 20 % et 35 % en poids. 3. Matériau selon les revendications 1 ou 2 dans lequel une face du matériau est munîe d'un revêtement résistant à l'érosion. 4. Matériau selon la revendication 3 dans lequel le revêtement résistant à l'érosion est du "Titanine" ou du "Kynar". 5. Matériau selon la revendication 3 dans lequel le revêtement résistant à l'érosion est constitué de fil d'acier inoxydable noyé dans une face du matériau. 6. Matériau selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5 dans lequel une couche cellulaire en nid d'abeilles est fixée au matériau.