Brevet FR2339082A1 — publié le 19770819

L'invention concerne un dispositif de détente silencieux pour fluides compressibles. Des modules de détente ontdéjà été mis au point,certains permettant, d'une part, la localisation et la stabilisation de l'onde de choc produite par l'écoulement sonique des gaz et, d'autre part, la trans formation du bruit de jet dans le but d'effectuer un déplacement de fré -quences et de ne développer que celles pour lesquelles les dispositifs acoustiques classiques sont efficaces. Le but de l'invention est de réduire le brat émis lors de la détente d'un fluide gazeux d'une pression P1 jusqu 'à une pression Fl voulue P2, le rapport P2 étant supérieur au taux de détente critique. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détente entre deux pression d'un fluide comprimé, le rapport desdites pressions étant au moins égal à la valeur critique correspondant à la réalisation d'un écoulement sonique du fluide. Ce dispositif comprend au moins deux enceintes distinctes et successives de détente, chacune de ces enceintes étant telle que le rapport de détente partielle, qui lui correspond, est inférieur à la valeur critique pour laquelle serait obtenu un écoulement sonique. Chaque enceinte est de préférence constituée par un conduit divergent et par un générateur de pertes de charge. De manière avantageuse, une chambre, de préférence cylindrique est raccordée à l'embouchure d'aval du conduit divergent, cependant que le générateur de pertes de charge est disposé dans la zone médiane de ladite chambre, entre ses embouchures d'amont et d'aval. Enfin, souvent, un conduit divergent simple est raccordé à l'embouchure d'aval de la dernière enceinte. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaitront au cours de la description d'une réalisation donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et le(s) dessin(s) ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés ,dans lesquels - les figures 1 et 2 sont des diagrammes thermodynamiques permettant d'expliquer le fonctionnement du dispositif décrit, conforme à l'invention; - la figure 3 est une coupe d'un dispositif conforme à l'invention. Si on ne prend pas de précautions particulières, le régime de détente peut devenir supersonique et la chute de pression désirée est accompagnée d'ondes de choc.LebruLt intense de la détente est du aux fluctuations des ondes de choc et aux formations de turbulences aérodynamiques. Par contre, si on fractionne, comme le préconise l'invention, la détente en plusieurs étages, en obligeant le gaz à passer dans un certain nombre de grilles, par exemple, l'augmentation d'entropie ainsi obtenue évite la formation d'ondes dechoc. Bien quten certains points, notamment au passage des grilles, il soit possible que ltécoulement soit sonique, le dispositif n'est pas bruyant. La détente du gaz est du type FANNO, c'est-à-dire adiabatique avec frottements. Dans un diagramme (figure 1) représentant la variation de l'enthalpie H en fonction de l'entropie S, la détente s'opère de la façon suivante : si Ho,So est le point représentatif du gaz comprimé au repos, on sait que, suivant des sections croissantes de l'échappement, le point représentatif du gaz évoluera suivant les courbes C1, C2, C3, sans que son enthalpie puisse descendre eq dessous d'une certaine valeur Hc correspondant à la détente critique. Dans le dispositif représenté sur la figure 3, chaque étage de détente est composé d'un conduit divergent la et lb, suivi d'une chambre cylindrique 2a, 2b, dans laquelle est placé un organe générateur de pertes de charge 3a, 3b. Les étages, dont le nombre est déterminé par le calcul de façon à conserver 1 t écoulement subsonique, sont mis ainsi à la suite l'un de l'autre par ordre croissant de diamètre Da, Db de chambre. L'embouchure d'aval 5a, 5b d'un divergent 1a, 1b se raccorde à l'embouchure d'amont de la chambre 2a, 2b du même étage, cependant que l'embouchure d'amont 6b d'un divergent lb se raccorde à l'embouchure d'aval de la chambre 2a de l'étage précédent. Le dernier conduit est constitué par un simple divergent 4 sans générateur de pertes de charge. La longueur La, Lb des chambres 2a, 2b est égale à environ quatre fois leur diamètre Da, Db et le générateur de pertes de charge 3a, 3b formant diaphragme est placé à mi-longueur de la chambre correspondante 2a > 2b. La détente obtenue (figure 2) comporte de brusques sauts d'entropie au passage des grilles, mais le point représentatif reste sur la même courbe de FANS0. Lors d'un changement de section, le point représentatif passe d'une courbe à l'autre avec une légère augmentation d'entropie due au frottement sur les parois. On peut ainsi, avec un dispositif à deux étages passer de 30 bars à 1 bar sans onde de choc, les différentes sections dé tuyautages et de grilles étant calculées en fonction du débit et de la pression du fluide. Le dispositif objet de l'invention est de construction simple et peu onéreuse; il permet, même en partant de très hautes pressions, l'obtention d'un écoulement silencieux. Le mélange du fluide détendu avec le fluide extérieur est nettement amélioré et les vibrations sont éliminées. Le niveau sonore à l'échappement du dispositif décrit est de l'ordre de 80 décibels, alors qu'il dépasse 100 décibels avec les systèmes connus. Le dispositif proposé est applicable en particulier, aux décharges des soupapes de sûreté de vapeur, soit dans un condenseur, soit dans un réservoir d'eau; dans ce dernier cas, un condenseur par mélange peut être ajouté à la suite du dispositif de détente. L'invention n'est pas limitée- au dispositif décrit, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportéoesans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS I. Dispositif de détente entre deux pressions d'un fluide comprime, le rapport desdites pressions étant au moins égal à la valeur critique correspondant à la réalisation d'un écoulement sonique du fluide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux enceintes distinctes et successives de détente, chacune de ces enceintes étant telle que le rapport de détente partielle, qui lui correspond, est inférieur à la valeur critique pour laquelle serait obtenu un écoulement sonique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque enceinte est constituée par un conduit divergent et par un générateur de pertes de charge. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une chambre, de préférence cylindrique, est raccordée à l'embouchure d'aval du conduit divergent, cependant que le générateur de pertes de charge est disposé dans la zone médiane de ladite chambre, entre ses embouchures d'amoflt et d'aval. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un conduit divergent simple est raccordé à l'embouchure d'aval de la dernière enceinte.