Brevet FR2577999A1 — publié le 19860829

L'invention se rapporte à un silencieux à aubes de distributeur monté sur le côté aspiration du compres- seur d'un turbo-compresseur entraîné par les gaz d'échap- pement, comprenant un bottier relié à l'entonnoir d'en- trée du compresseur, sur la périphérie duquel sont prévus des organes de. filtration de l'air et dans le volume inté- rieur duquel sont prévus, les uns à la suite des autres dans la direction axiale, à un certain écartement mutuel et dans des positions mutuellement parallèles, plusieurs éléments insonorisants réalisés sous la forme de disques annulaires plans, les éléments insonorisants, composés d'un noyau métallique avec enrobage de matière insonori- sante, étant maintenus à un certain écartement mutuel, de même que les éléments insonorisants extrêmes sont mainte- nus à une certaine distance des parois arrière et avant du bo:tier, par des éléments entretoises, cependant que l'ensemble du paquet d'éléments insonorisants est fixé en- tre -la paroi avant et la paroi arrière du bottier au moyen de plusieurs vis de serrage qui traversent entière- ment. Dans la technique moderne, on exige des compres- seurs des turbo-compresseurs sur gaz d'échappement qu'ils fournissent de grands débits d'air et des taux de compres- sion élevés. Dans ces mécanismes, il se manifeste de gran- des vitesses d'écoulement à l'entrée du rotor du compres- seur. On atteint des nombres de Mach d'attaque relatifs supérieurs à l'unité. Ceci conduit à de fortes détériora- tions du rendement et de la largeur du champ caractéristi- que. Pour réduire le bruit d'aspiration du compres- seur, il est nécessaire d'utiliser un silencieux. Un tel silencieux est connu par la DE-B-26 00 860. Une caracté- ristique essentielle de ce silencieux déjà connu consiste en ce que, sur ses éléments insonorisants formés par des disques annulaires, le bord intérieur de ces éléments est recourbé en entonnoir vers l'entonnoir d'entrée du com- presseur. On vise à imposer par ce moyen à l'air qui est aspiré de l'extérieur dans une direction radiale une com- posante de direction orientée vers le compresseur. Toute- fois, dans ces formes de réalisation ou dans les formes de réalisation analogues, on n'évite pas les grandes vi- tesses d'attaque précitées à l'entrée du rotor du compres- seur. Le but de l'invention est donc de réaliser un silencieux du genre précité sous une forme telle que la vitesse d'attaque du rotor du compresseur soit réduite, afin d'obtenir des nombres de Mach d'attaque inférieurs à l'unité et d'éviter ainsi les accroissements de détériora- tion du rendement et de la largeur de champ caractéristi- que du turbo-compresseur sur gaz d'échappement qui ont été cités plus haut. Selon l'invention, ce problème est résolu dans un silencieux du genre défini au début par le fait que les aubes de distributeur sont disposées entre la paroi avant et le premier élément insonorisant, qui Lui est ad- jacent, ainsi qu'entre la paroi arrière et le dernier élé- ment insonorisant, qui lui est adjacent, ainsi que dans chaque intervalle entre deux éléments insonorisants adja- cents, avec une disposition répartie sur toute la périphé- rie, et s'étendent sensiblement perpendiculairement au plan des éléments insonorisants mais sont inclinées sur les rayons correspondants et dévient l'air aspiré de tel- le manière qu'il se forme dans le volume intérieur libre du silencieux ainsi que dans l'entonnoir d'entrée, une co- lonne d'air tournante ou un courant tourbillonnaire. Du fait que l'air aspiré est dévié, à l'inté- rieur du silencieux, au moyen des aubes de distributeur, de manière qu'il s'établisse une colonne d'air tournante ou un courant tourbillonnaire, la vitesse d'entrée de l'air pénétrant dans le compresseur se réduit à la valeur désirée, qui peut être obtenue par un positionnement ap- proprié des aubes de distributeur. En dehors de la fonc- tion de générateur de tourbillons, la grille radiale for- més par les aubes de distributeur produit un effet de si- lencieux supplémentaire qui peut encore être renforcé par le garnissage de matière insonorisante des aubes. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple feront bien comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée. La figure 1 représente un compresseur de turbo- compresseur entraîné par les gaz d'échappement, équipé d'un silencieux selon l'invention placé en amont, la de- mi-coupe supérieure montrant un premier exemple de réali- sation et la demi-coupe inférieure un deuxième exemple de réalisation; la figure 2 est une vue en coupe agrandie d'un détail II de la figure 1, comprenant une forme de réalisa- tion des aubes de distributeur présentes dans le silen- cieux selon l'invention; la figure 3 représente une variante de la figu- re 2, représentée dans le même détail II; - la figure 4 est une variante des figures 2 et 3; la figure 5 est une coupe de détail du disposi- tif de la figure 1, prise selon la ligne de coupe V-V de cette figure; les figures 6, 7 et 8 représentent chacune une variante de la solution représentée sur la figure 5. Sur les figures du dessin, les éléments identi- ques ou qui se correspondent sont désignés par les mêmes numéros de référence. Sur la figure 1, on a désigné par 1 le compres- seur d'un turbo-compresseur entraîné par les gaz d'échap- pement associé à un moteur à combustion interne. En 2, on a désigné le rotor du compresseur 1, en 3 son entonnoir d'entrée et en 4 son stator en volute. Sur la face radia- le de l'entonnoir d'entrée 3 est agencé un silencieux dé- signé dans son ensemble par 5; ce dernier est fixé au stator en volute 4 par la paroi arrière 6 de son bottier. Le bottier du silencieux 5 comprend en outre une paroi avant 7. A la périphérie, le bottier est limité par des organes de filtration d'air, désignés dans leur ensemble par 8 et qui s'étendent entre la paroi arrière 6 et la pa- roi avant 7. La paroi avant 7 se compose, dans l'exemple de réalisation représenté dans la moitié supérieure de la figure 1, d'une pièce partielle annulaire plane et d'une paroi 10 en forme de cloche qui se prolonge dans l'espace intérieur 9 du bottier, et, dans cette partie de paroi, peut être disposé un moteur électrique 11 qui est accou- plé par son arbre 12 à l'axe 13 du rotor 2. Dans l'exem- ple de réalisation représenté dans la moitié inférieure de la figure 1, la paroi avant 7 est au contraire formée par une plaque plane. Dans le volume intérieur 9 du silencieux 5, sont disposés, l'un à la suite de l'autre dans la direc- tion axiale et également à un certain écartement mutuel et parallèlement entre eux, plusieurs éléments insonori- sants 14, présentant la -forme de disques annulaires plans. Chacun de ces éléments insonorisants 14 est compo- sé, comme on peut le voir sur les figures 2 à 4, d'un noyau métallique 15 qui est entouré d'un enrobage 16 en matière insonorisante, soit entièrement, soit uniquement sur sa face supérieure ou sur sa face inférieure. Les dif- férents éléments insonorisants 14 sont maintenus à un cer- tain écartement mutuel et les deux éléments insonorisants extrêmes 14 sont maintenus à un certain écartement de la paroi arrière 6 et de la paroi avant 7 respectivement, par des entretoises 17, cependant que, dans chaque zone intercalaire entre deux éléments insonorisants 14 voisins ou entre l'élément insonorisant 14 extrême avant et la pa- roi avant 7, ou entre l'élément insonorisant 14 extrême arrière et la paroi arrière 6 du bottier, la distance d'écartement est fixée par la longueur axiale des entre- toises 17 ou des aubes de distributeur 18. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, l'ensemble du paquet d'élé- ments insonorisants est fixé entre la paroi avant 7 et la paroi arrière 6 du bottier du silencieux 5 au moyen de plusieurs vis de serrage 25 qui le traversent entière- ment, dont seule une vis est visible en raison de la posi- tion de la coupe. Selon l'invention, les aubes de distributeur 18 sont disposées avec une répartition uniforme sur toute la périphérie entre la paroi avant 7 du bottier et le pre- mier élément insonorisant 14 qui lui est adjacent ainsi qu'entre la paroi arrière 6 du bottier et le dernier élé- ment insonorisant 14 qui lui est adjacent ainsi que dans chaque intervalle entre deux éléments insonorisants adja- cents, et elles s'étendent sensiblement perpendiculaire- ment au plan des éléments insonorisants mais avec une orientation inclinée sur les rayons - voir les lignes 19 sur les figures 5 à 8. Les aubes de distributeur 18 agen- cées de cette façon impriment à l'air aspiré radialement vers l'intérieur, qui pénètre dans le volume intérieur du bottier en traversant les organes de filtration d'air 8, un changement de direction-tel qu'il se forme dans le vo- lume intérieur libre 20 du silencieux 5 une colonne d'air tournante ou un courant tourbillonnaire. Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 5 à 8, les aubes de distributeur 18 peuvent être de configura- tion incurvée ou, en variante, plane. En outre, les aubes de distributeur 18 peuvent présenter une épaisseur cons- tante, comme on l'a représenté sur les figures 5 et 6 ou encore elles peuvent être constituées par des aubes profi- lées comme on le voit sur les figures 7 et 8. Ainsi qu'on le montre dans l'exemple de réalisa- tion selon la figure 2, le noyau métallique 15 de chaque élément insonorisant 14 peut être fabriqué par coulée, en une seule pièce avec les aubes de distributeur 18 d'une même zone intercalaire, disposées avec une répatition uni- forme sur la périphérie, soit sur sa face supérieure, soit sur sa face inférieure. En variante, et comme on le voit sur la figure 3, le noyau métallique 15 de chaque élément insonorisant 14 peut être constitué par une pla- que de tôle d'acier annulaire sur laquelle les différen- tes aubes de distributeur 18 d'une même zone intercalai- re, préalablement formées en tôle d'acier, sont soudées avec une répartition uniforme sur la périphérie, soit sur la face supérieure, soit sur la face inférieure. Une autre variante est représentée sur la figu- re 4. Là, le noyau métallique 15 de chaque élément insono- risant 14 et les aubes de distributeur 18 disposées avec une répartition uniforme sur la périphérie dans une même zone intercalaire sont maintenus assemblés avec une liai- son par obstacle, au moyen d'ergots 22 engagés dans des trous 21. Par ailleurs, en variante par rapport aux exem- ples de réalisation représentés sur les figures 5 et 7, les aubes de distributeur 18 peuvent également être enro- bées d'un enrobage 23 de matière insonorisante, de la mê- me façon que dans les exemples de réalisation selon les figures 6 et 8. Comme on peut le voir sur la demi-coupe supé- rieure de la figure 1, lorsque les aubes de distributeur 18 servent en même temps pour la fixation de l'écarte- ment, elles sont dimensionnées de telle manière que les surfaces radiales libres extérieures 24 de chaque aube de distributeur 18 s'enfoncent légèrement dans l'enrobage 16 des éléments insonorisants 14 qui leur sont adjacents, ainsi qu'on le voit sur les figures 2 et 3 et en imposant une précontrainte aux vis de serrage 25, de sorte que la solidité de la liaison entre deux éléments insonorisants 14 adjacents est également assurée par les aubes de dis- tributeur 18. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, les aubes de distributeur 18 s'étendent au contraire chacune entre la face supérieure du noyau métallique 15 d'un élément insonorisant et la face inférieure du noyau métallique 15 de l'élément insonorisant 14 adjacent, les vis de serrage 25 assurant une compression correspondante et le maintien de l'assemblage du paquet d'éléments inso- norisants en s'appuyant sur la paroi arrière 6 et sur la paroi avant 7. Dans les exemples de réalisation représentés, en ce qui concerne leur distribution angulaire, les aubes de distributeur sont disposées les unes à la suite des au- tres dans le même alignement axial entre une zone interca- laire et la suivante. Toutefois, ceci ne constitue pas une caractéristique obligatoire puisque l'air arrive au silencieux selon un écoulement qui présente une symétrie de révolution. L'inclinaison des aubes de distributeur -18 peut être constante dans toutes les zones intercalaires, ou en- core elle peut varier progressivement d'une zone interca- laire à une autre, en fonction de la répartition du cou- rant tourbillonnaire qu'on désire obtenir à l'entrée du rotor du compresseur. Il va de soi que différentes modifications pour- ront être apportées par l'homme de l'art aux modes de réa- lisation qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R EV E N D I C AT I ON S 1 - Silencieux à aubes de distributeur monté sur le côté aspiration du compresseur d'un turbo-compres- seur entraîné par les gaz d'échappement, comprenant un bottier relié à l'entonnoir d'entrée du compresseur, sur la périphérie duquel sont prévus des organes de filtra- tion de l'air et dans le volume intérieur duquel sont pré- vus, les uns à la suite des autres dans la direction axia- le et à un certain écartement mutuel et dans des posi- tions mutuellement parallèles, plusieurs éléments insono- risants réalisés sous la forme de disques annulaires plans, les éléments insonorisants, composés d'un noyau mé- tallique avec un enrobage de matière insonorisante, étant maintenus à un certain écartement mutuel, de même que les éléments insonorisants extrêmes sont maintenus à une cer- taine distance des parois - arrière et avant du bottier, par-des éléments entretoises, cependant que l'ensemble du paquet d'éléments insonorisants est fixé entre la paroi avant et la paroi arrière du bottier au moyen de plu- sieurs vis de serrage qui traversent entièrement, caracté- risé en ce que les aubes de distributeur (18) sont dispo- sées, entre la paroi avant (7) et le premier élément inso- norisant (14), qui lui est adjacent ainsi qu'entre la pa- roi-arrière (6) et le dernier élément insonorisant (14), qui lui est adjacent, et également dans chaque intervalle entre deux éléments insonorisants (14) adjacents, avec une disposition répartie sur toute la périphérie, et s'étendent sensiblement perpendiculairement au plan des' éléments insonorisants (14) mais sont inclinées sur les rayons correspondants (19) et dévient l'air aspiré de tel- le manière qu'il se forme dans le volume intérieur libre (20) du silencieux (5) ainsi que dans l'entonnoir d'en- trée (3) une colonne d'air tournante ou un courant tour- billonnaire. 2 - Silencieux selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les aubes de distributeur (18) sont in- curvées. 3 - Silencieux selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les aubes de distributeur (18) sont pla- nes. 4 - Silencieux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aubes de distribu- teur (18) présentent une épaisseur constante. - Silencieux selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que les aubes de dis- tributeur (18) sont constituées par des aubes profilées. 6 - Silencieux selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que le noyau métalli- que (15) de chaque élément insonorisant (14) est fabriqué d'une seule pièce avec les aubes de distributeur (18) d'une même zone intercalaire, qui sont disposées avec une répartition uniforme, soit sur sa face supérieure, soit sur sa face inférieure. - 7 - Silencieux selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que le noyau métalli- que (15) de chaque élément insonorisant (14) est formé d'une plaque de tôle d'acier annulaire sur laquelle les différentes aubes de distributeur (18) en tôle d'acier d'une même zone intercalaire sont soudées, soit sur la fa- ce supérieure, soit sur la face inférieure, avec une ré- partition uniforme sur la périphérie. 8 - Silencieux selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que le noyau métalli- que (15) de chaque élément insonorisant (14) et les aubes de distributeur (18) disposées avec une répartition uni- forme sur la périphérie dans une même zone intercalaire sont assemblés avec une liaison par obstacle, au moyen d'ergots (22) engagés dans des trous (21). 9 - Silencieux selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que les aubes de dis- tributeur (18) sont enrobées d'un enrobage (23) en mati- ère insonorisante. - Silencieux selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 10, caractérisé en ce que, en ce qui con- cerne la distribution angulaire de leur agencement, les aubes de distributeur (18) sont disposées les unes à la suite des autres dans un même alignement axial entre une zone intercalaire et la suivante. 11 - Silencieux selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 9, caractérisé en ce que les aubes de distributeur (18) sont disposées partout avec la même in- clinaison sur les rayons correspondants (19). 12 - Silencieux selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 9, caractérisé en ce que les aubes de distributeur (18) sont disposées avec une inclinaison va- riable sur les rayons correspondants (19). 13 - Silencieux selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que les aubes de distributeur (18) forment en même temps des éléments entretoises pour les éléments insonorisants (14).