Brevet FR2465105A1 — publié le 19810320

La présente invention concerne un dispositif d'insonori- sation de soufflantes, ventilateurs ou turbomachines du même type susceptibles de créer un courant de fluide. Les turbomachines atteignent, quand elles fonctionnent, un niveau sonore élevé qui est déterminé par leur entrai- nement, leur rotor ainsi que par les courants d'air passant dans les canalisations. Ces bruits sont très perturbateurs, en particulier quand on utilise de telles turbomachines comme ventilateurs de salles o séjournent des personnes. C'est pourquoi on a déjà proposé un grand nombre de dispositifs pour réduire le bruit. A titre d'exemple, le brevet allemand 937.969 et le brevet US 2.169.232 décrivent des nervures de guidage concentriques sur le côté de l'arrivée du courant, nervures au moyen desquelles on obtient une dispersion de la vitesse de l'air aspiré, ce qui réduit le bruit. On connait des nervures de guidage disposées concentri- quement sur le côté de l'aspiration de turbomachines et destinées à l'affaiblissement des bruits par les brevets britanniques 444.206 et 1.196.176. Ces nervures de guidage peuvent être pourvues d'espaces creux, de manière qu'elles puissent se comporter comme des pièges acoustiques (brevet britannique 1.445.384). En outre, le brevet allemand 1.064.191 décrit un dispo- sitif qui empêche le décollement du courant et les bruits qui lui sont associés dans la zone du moyeu des turbomachi- nes à courant axial, au moyen de nervures de -uidage. L'inconvénient de tous ces dispositifs connus réside cependant dans le fait que les mesures prises dans la turbomachine obligent à transformer la machine et exercent une influence négative sur son fonctionnement. Le but de l'invention est de proposer un dispositif d'insonorisation susceptible d'être raccordé, du fait de son faible poids et de ses dimensions réduites, à des turbomachines déjà existantes, sans transformation essentielle de ces machines, et sans avoir une influence négative sur le fonctionnement desdites machines. Ce problème est résolu au moyen d'un dispositif dans lequel sont prévus un premier corps de guidage entourant la section d'entrée du rotor et comprenant une canalisation d'entrée incurvée en direction de l'entrée du courant et à recouvrement axial, dont la section transversale va en se réduisant en direction du courant de l'extérieur vers l'in- térieur jusqu'à la section d'entrée, et/ou un second corps de guidage entourant la section de sortie et comprenant une canalisation de sortie allant en s'évasant en direction du courant, la canalisation d'entrée ou la canalisation de sor- tie étant subdivisée en une série de canalisations de courant par des nervures de guidage radiales ou pratiquement radiales, et concentriques, de forme annulaire ou de forme partiellement annulaire et annulaire, çes canalisations étant au moins par- tiellement recouvertes en direction radiale et/ou axiale par les nervures de guidage. Grâce au premier corps de guidage, la section d'aspira- tion de la section d'entrée du rotor va en s'élargissant de façon continue vers l'extérieur, de manière que la vitesse du courant puisse être plus faible à l'entrée du corps de guidage que dans la section d'entrée de la turbomachine, ce qui permet de réduire considérablement le niveau des bruits. Grâce à la déviation multiple et forcée du courant d'air aspiré, on obtient un second effet d'amortissement qui permet de réduire encore plus le niveau des bruits sortant par le côté avant grâce au recouvrement axial obtenu par la série de canalisa- tions de courant. Grâce au second corps de guidage, le bruit rayonné et le - bruit du rotor dirigé vers l'arrière sont fortement amortis, et ceci aussi bien par une action d'écran direct déterminée par le recouvrement par le grand nombre de canalisations de courant que par la réduction de la vitesse du courant du fait de l'effet du diffuseur. Les corps de guidage de l'invention n'exigent aucune mo- dification de la forme de la soufflante, du ventilateur ou de la turbomachine, du fait qu'ils sont disposés à l'extérieur de la zone o se trouve le rotor. 2A.65105 Selon le type et la disposition de la turbomachine, on peut prévoir seulement un corps de guidage avant ou un corps de guidage arrière, ou encore un corps de guidage avant et un corps de guidage arrière. En utilisant les corps de guidage de l'invention, le fonctionnement de la turbomachine n'est pas influencé négativement. Il est désormais possible de modifier au moyen des corps de guidage de l'invention, et à l'intérieur de certaines limites, la ligne caractéristique que l'on obtenait sans les corps de guidage de l'invention, c'est-à- dire le rapport entre le débit massique et la pression, comme cela est apparu dans divers cas d'utilisation: A titre d'exemple, quand il s'agit de turbomachines à symétrie de révolution et aspiration axiale, on peut au moyen du premier corps de guidage de l'invention déterminer par une disposition appropriée des nervures de guidage une prérotation qui s'ajoute à l'accélération que l'on peut obtenir pour le courant d'air aspiré en direction de la section d'entrée du rotor. En outre, quand il s'agit de turbomachines dont l'en- traînement est disposé radialement à l'intérieur de la section de sortie et dont l'axe d'entraînement est perpen- diculaire à la section de sortie, on peut fixer le point de fonctionnement dynamique de l'appareil, au moyen des nervures de guidage concentriques et de l'élargissement de la section de sortie sur une section de passage total du courant,sur la section terminale du corps de guidage, qui peut correspondre par exemple à la section circulaire totale de passage du courant ou encore à une section rectan- gulaire. En maintenant l'angle d'élargissement au moyen de nervures de guidage concentriques, on a la possibilité d'élargir la section de sortie de l'appareil sur un par- cours très court et sur sa section totale, ce qui permet de conformer le corps de guidage de façon très compacte. A l'aide du corps de guidage et du désétranglement addition- nel de l'appareil qu'il permet d'obtenir, on peut allonger la ligne caractéristique de fonctionnement en direction d'un débit massique plus important pour la même vitesse de rotation. L'invention sera maintenant décrite plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'une soufflante radiale à aspiration axiale et comprenant le premier corps de guidage selon l'invention, la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1, pour montrer le profil du squelette des nervures de guidage radiales, les figures 3 et 4 sont des vues selon les flches III et IV de la figure 1 pour illustrer la position radiale des nervures de guidage radiales, et la figure 5 est une coupe longitudinale partielle d'une soufflante radiale à aspiration axiale comprenant le second corps de guidage selon l'invention. La figure 1 représente sur sa partie de droite l'extré- mité avant ou le côté d'aspiration d'une soufflante radiale comprenant un rotor 1, un carter 2 et une canalisation de sortie 3. Un corps de guidage selon l'invention est monté sur le flanc du carter en 4. Ce corps de guidage est un corps à symétrie de révolution par rapport à l'axe de rotation du rotor 1, et il comprend une canalisation d'en- trée 6 courbée en forme d'S" en direction axiale et se présentant approximativement sous la forme d'un "S" couché allant en s'élargissant de façon continue vers l'extérieur en direction d'un plan d'entrée 8 et en partant d'une section d'entrée 7-du rotor, la courbure étant choisie de manière qu'on obtienne un recouvrement en direction axiale, et que de ce fait il ne puissey avoir de chemin axial en ligne droite et traversant,suivi par le courant. Une sur- face de guidage radiale et interne 10 de la canalisation d'entrée est reliée dans la zone avant, c'est-à-dire dans la zone d'une courbure en "S" avant 11, à une surface de guidage 13 concentrique radiale et disposée à l'extérieur de la canalisation d'entrée, au moyen de nervures de gui- dage 12 au moins radiales dans leur ensemble. Les nervures de guidage radiales 12 ont un profil approximativement en forme d'"S", comme on peut le voir sur la figure 2, pour qu'elles recouvrent au moins le pas 14 qui les sépare. Ces nervures 12 ont une inclinaison positive de par exemple 370 par rapport à un plan radial ou à un rayon radial 15 respectif (voir figures 3 et 4), de manière que des canali- sations ce courant 9 soient constituées entre les nervures individuelles sinueuses, lesdites canalisations pouvant être également éventuellement utilisées pour produire une prérotation en direction du rotor 2. Entre les surfaces de guidage internes et externes 10, 13 sont aménagées des nervures de guidage de forme annulaire 16 qui suivent également la courbure de la canalisation d'entrée 6, ce qui permet de déterminer un recouvrement axial et rend impossi- ble dans la zone de leur passage un filet de courant dirigé axialement. Concentriquement et radialement à l'intérieur de la surface de guidage 10 est prévue, dans la zone de la cour- bure en "S" avant, une chambre de forme annulaire 20 qui débouche par l'intermédiaire d'ouvertures 21 dans la cana- lisation d'entrée 6 et qui sert de piège acoustique. Une autre chambre annulaire 24 est disposée décalée au niveau de la courbure en "SI arrière 22 sur le côté de la surface de guidage externe 13 et radialement à l'extérieur de cette surface de guidage, et axialement par rapport à la chambre , cette chambre 23 débouchant également dans la canali- sation d'entrée 6 et servant également de piège acoustique. La longueur des chambres est déterminée par la longueur d'onde du son provenant de la rotation de la soufflante. Grace au premier corps de guidage de l'invention que l'on peut monter à la partie avant de la soufflante, le côté frontal de cette dernière est protégé en direction de l'extérieur, et du fait de la forme particulière de la section transversale du canal de traversée, il est possible de déterminer un courant d'aspiration plus lent à l'entrée et un courant accéléré, éventuellement avec une prérota- tion, à la sortie du corps de guidage, ce qui permet d'amé- liorer le rendement en dehors d'une insonorisation plus efficace par cloisonnement et par des dérivations multiples du courant. L'élément additionnel de l'invention augmente les possibilités d'utilisation de soufflantes par ailleurs classiques dans des domaines particulièrement sensibles aux bruits, le corps des soufflantes ou des ventilateurs ou ana- logues pouvant être constitué sous forme d'appareils habituels du commerce mais en étant conformés de manière à pouvoir recevoir sur leur flanc un élément additonnel, ces appareils pouvant être utilisés comme des appareils normaux quand ils ne sont pas pourvus des corps de guidage additionnels. Lorsqu'il s'agit de turbomachines dont l'entraînement est disposé radialement à l'intérieur de la section de sortie et dont l'axe d'entrainement est perpendiculaire à cette section de sortie, il est avantageux de prévoir une ogive recouvrant l'entrainement, allant en convergeant axialement dans la direc- tion du courant de sortie sous une forme approximativement parabolique sous un angle 6 plus important que l'angle limite du décollement du courant, qui constitue avec le second corps de guidage la canalisation de sortie de forme annulaire allant en s'élargissant en direction du passage du courant pour par- venir à une section de sortie de courant complète, la canali- sation de sortie étant subdivisée par des nervures de guidage en une série de canalisations de courant dont la section de pas- sage du courant va en s'élargissant en direction de la sortie du courant sous un angle plus faible que l'angle limite de décolle- ment du courant. Avantageusement, ladite ogive est perforée. Elle peut être reliée au corps de guidage par l'intermédiaire des nervures de guidage radiales ou pratiquement radiales pour former une seule pièce avec lui. Selon une autre solution, ladite ogive peut être montée amovible sur le corps de guidage par l'intermédiaire des nervures de guidage radiales ou pratiquement radiales. La figure 5 représente une soufflante radiale comprenant la canalisation de sortie 3 de forme annulaire qui entoure son entraînement 31, la canalisation se terminant par une section de sortie 34 à angle droit par rapport à l'axe de rotation 33 de la soufflante. Le carter 2 de la soufflante comprend dans le plan de la section de sortie 34 une bride de raccordement destinée à un corps de guidage 36 monté à l'aval et comprenant -un carter externe 37 cylindrique ou rectangulaire et prolongeant axialement le carter de la soufflante. Le carter externe 37 porte à l'intérieur, à l'aide de nervures de guidage radiales ou pratiquement radiales 38, une ogive 39 de forme 2 465105 approximativement parabolique et allant en convergeant vers l'extérieur, qui recouvre l'entrainement 31 entouré par la section de sortie 34, et élargit uniformément la section de -passage du courant au-delà de la section de sortie 34 Jus- qu'à la totalité du diamètre du cercle 40, c'est-à-dire jusqu'au plus grand diamètre interne de la section de sortie 34. L'ogive est avantageusement trouée selon la figure de manière à assumer les fonctions d'insonorisation à la manière d'un piège acoustique. Entre l'ogive 39 et le carter externe 37 du corps de guidage sont disposées des nervures de guidage 42, concentri- ques et de forme annulaire ou partiellement annulaire, une seule nervure de guidage concentrique étant prévue' dans le présent exemple; on peut cependant en prévoir plusieurs, le nombre d'anneaux étant déterminé par le diamètre le plus important du carter externe, l'angle d'élargissement ou la longueur nécessaire au dispositif, S'il n'y avait pas de ner- vures concentriques 42, l'ogive devrait aller en convergeant selon un angle d'élargissement 5 approprié pour éviter un décollement des filets fluides. Mais on peut augmenter cet angle en utilisant les nervures de guidage concentriques 42, et en d'autres termes on peut raccourcir nettement la longueur totale sur laquelle logive passe de son diamètre le plus important à son diamètre le plus faible, et dans ce cas il suffit de veiller à ce que les nervures 42 aient une inclinaison par rapport à l'axe de rotation 33 de la soufflante telle que dans l'ensemble l'angle dtélargissement des canalisations de courant 43 constituées entre les nervures 42 et 38 reste plus faible que la valeur aérodynamique limite. Du fait de l'inclinaison des nervures 42, la section d'ouverture du corps de guidage est partiellement recouverte, ce qui permet de réduire le passage axial direct du bruit. D'une manière comparable, l'ogive constitue aussi un cloisonnement vers l'arrière pour l'entrai- nement 31. Les nervures de guidage radiales 38 sont avantageusement décalées vers l'intérieur au niveau de leurs rebords terminaux, comme le montre la figure, alors que les nervures de guidage concentriques parviennent jusqu'aux surfaces frontales du carter externe. Dans le cas d'un développement avantageux - de l'invention, on peut prévoir des nervures de guidage con- centriques correspondantes 44 dans la canalisation de sortie 32 de la soufflante, ces nervures prolongeant les nervures de guidage correspondantes 42 du corps de guidage. Mais il est également possible de prolonger les nervures de guidage 42 au-delà du plan de raccordement avec la soufflante de ma- nière à ce qu'elles soient comprises dans la canalisation de sortie 3 lorsque le corps de guidage est monté sur le flanc de la soufflante. Le corps de guidage constitue un diffuseur multiple per- mettant d'augmenter la section de sortie 34 de la soufflante par exemple jusqu'à la section circulaire complète 40 qui constitue la section transversale terminale 45 du corps de guidage. Fondamentalement, l'élargissement est possible pratiquement pour une section de grandeur quelconque, qui peut également être rectangulaire. On peut alors déterminer à volonté et par des moyens simples le point de fonctionnement ou de travail de la soufflante, ou le modifier, par exemple en le fixant sur la section terminale 45 qui correspond dans cet exemple à la section circulaire totale traversée par le courant. Il en résulte un désétranglement de la soufflante et de ce fait un prolongement de la ligne caractéristique en direction d'un débit massif plus important pour la même vitesse de rotation. Un outre, le bruit rayonnant et le bruit du rotor dirigé vers l'arrière sont considérablement amortis, et ceci par un cloisonnement direct ainsi que par la diminution de la vitesse du courant. Pour réaliser les corps de guidage, on peut utiliser une matière plastique pouvant être moulée par le procédé de moulage par injection. Sans les corps de guidage de l'inven- tion, le ventilateur peut être utilisé de façon habituelle et incorporé par exemple dans des canalisations ou dans d'au- tres endroits peu sensibles aux bruits. En outre, on peut faire remplir au corps de guidage la fonction d'un adaptateur pour des sections de raccordement diverses (telles que des sections transversales de conduites). 2 46 5105 En outre, on peut utiliser des matériaux appropriés pour augmenter encore plus l'isolation acoustique, et en outre les surfaces parcourues par le courant peuvent être revêtues partiellement ou en totalité d'une substance acous- tiquement isolante. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'isolation acoustique pour soufflantes, ventilateurs ou turbomachines de ce type, caractérisé en ce qu'il comprend un premier corps de guidage (4) entourant la section de sortie (7) du rotor (1) et comprenant une canalisation d'entrée (6) incurvée en direction de l'entrée du courant et à recouvrement axial, dont la section trans- versale va en se réduisant en direction du courant de l'extérieur vers l'intérieur jusqu'à la section d'entrée (7) et/ou un second corps de guidage (36) entourant la section de sortie (34) et comprenant une canalisation de sortie allant en s'évasant en direction du courant, et en ce que la canalisation d'entrée ou la canalisation de sortie est subdivisée eni une série de canalisations de courant (9 ou 43) par des nervures de guidage (12, 16; 38, 42) radiales ou pratiquement radiales,et concentriques,cbfar- me annulaire ou de forme partiellement annulaire et annu- laire, ces canalisations étant au moins partiellement recouvertes en direction radiale et/ou axiale par les nervures de guidage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nervures de guidage radiales (12) du premier corps de guidage (4) ont un profil approximativement en "S" qui recouvre au moins le pas (14) qui les sépare. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les nervures de guidage radiales (12) du premier corps de guidage (4) sont inclinées par rapport au rayon radial (15) avec recouvrement d'au moins un pas qui les sépare, et forment un angle supérieur à 00, avec le rayon radial (15) respectif. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit angle est d'environ 37 . 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à des turbomachines à symétrie de révolution et aspiration axiale, comprenant une section d'entrée annulaire, caractérisé en ce que que la forme du premier corps de guidage (4) en direction axiale de la section de passage du courant est celle d'un "S" couché allant en s'élargissant axialement vers l'extérieur. il 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que concentriquement et radialement à l'intérieur de la courbure en "S" avant (11), et concentriquement et radialement à l'extérieur de la courbure en "S" arrière (12), le premier corps de guidage (4) est pourvu de chambres creuses destinées à réduire les bruits. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les nervures de guidage radiales et concentriques (12, 16) du premier corps de guidage s'étendent approxima- tivement le long de la courbure en "S" avant (11) en par- tant de l'extrémité d'entrée du corps de guidage. 8. Dispositif selon la revendication 1, destiné à des turbomachines dont l'entraînement est disposé radialement à l'intérieur de la section de sortie et dont l'axe d'entrai- nement est perpendiculaire à cette section de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend une ogive (39) recouvrant l'entraînement (31), allant en convergeant axialement dans la direction du courant de sortie sous une forme approxima- tivement parabolique sous un angle (S) plus important que l'angle limite du décollement du courant, qui constitue avec le second corps de guidage (36) la canalisation de sortie de forme annulaire allant en s'élargissant en direction du passage du courant pour parvenir à une section de sortie totale du courant, la canalisation de sortie étant subdivisée par des nervures de guidage (38, 42) en une série de canalisations & courant dont la section de passage du courant va en s'élargissant en direction de la sortie du courant sous un angle plus faible que l'angle limite de décollement du courant. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ogive (39) est perforée. 1Oo Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caracté- risé en ce que l'ogive (39) est reliée au corps de guidage par l'intermédiaire de nervures de guidage radiales ou pratiquement radiales (38) pour former une seule pièce avec lui. 11. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'ogive est-reliée de façon amovible au corps de guidage (36) par l'intermédiaire de nervures de guidage radiales ou pratiquement radiales (38). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 8 à 11, caractérisé en ce que les nervures de guidage concentriques (42) se prolongent à l'intérieur de la sec- tion transversale de sortie (45). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les surfaces des corps de guidage (4; 36) sur lesquelles passe le courant sont recouvertes au moins partiellement d'une substance acoustiquement isolante. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le premier et/ou le second corps de guidage (4; 36) peut ête monté sur des soufflantes, ventilateurs ou turbomachines de ce type disponibles dans le commerce et déjà existantes.