Brevet FR2589195A1 — publié le 19870430

Cheminée insonorisée pour gaz chauds éjectés d'un tube d'échappement La présente invention concerne une cheminée insonorisée pour gaz chauds éjectés d'un tube d'échappement. Dans des installations éjectant des gaz chauds, telles que, par exemples, un banc d'essai de turboréacteurs ou de moteurs à poudres, ou une installation de turbines à gaz dont l'arbre moteur est situé côté aspiration, l'éjection des gaz se fait généralement par l'intermédiaire d'un tube d'échappement horizontal, celui-ci étant ra ccordé à une cheminée verticale qu'il est nécessaire d'aménager pour éviter le bruit dû au rejet des gaz dans l'atmosphère. Cet aménagement de la cheminée doit assurer une régulation du débit et une bonne répartition des vitesses des gaz, et également une bonne atténuation du niveau sonore. On connaît des cheminées verticales dont le fond est muni d'un panier éclateur percé d'orifices sur la majeure partie de sa circon férence et placé directement dans l'axe du tube d'échappement hori zontal. Ce panier, placé horizontalement dans une cheminée verticale, comporte donc des rangées d'orifices débouchant dans l'axe de la cheminée verticale, puis des rangées débouchant perpendiculairement à l'axe de la cheminée, et enfin plusieurs rangées intermédiaires. Les orifices de ce panier créent des multijets assurant une régulation correcte du débit mais la répartition non symétrique de ces orifices par rapport à l'axe principal de la cheminée, provoque d'une part une dissymétrie dans la distribution des vitesses et d'autre part une atténuation partielle du niveau de bruit car les gaz sortant des orifices situés dans l'axe principal de la cheminée ne rencontrent aucune surface absorbante. La mise en place de plusieurs rangées de baffles acoustiques au-dessus du panier est alors indispensable. La présente invention a pour but d'assurer, dans toutes chemi nées d'échappement de gaz chauds, une parfaite régulation du débit, une bonne répartition des vitesses et une atténuation du niveau de bruit supérieure à celle de l'art antérieur. Ce but est atteint en plaçant l'axe principal du panier dans l'axe de la cheminée d'échappement, l'ensemble cheminée et panier con centriques étant installé verticalement ou horizontalement. La présente invention a pour objet une cheminée insonorisée pour gaz chauds éjectés d'un tube d'échappement, enveloppant un panier éclateur percé d'orifices et dont l'extrémité opposée à l'entrée des gaz est fermée par un fond plein, caractérisée en ce que l'axe principal du panier et l'axe principal de la cheminée sont confondus, le panier étant percé d'orifices sur toute sa périphérie, l'axe principal de chaque orifice étant perpendiculaire aux faces internes de la cheminée recouvertes par un revêtement thermo-acoustique. Selon un premier mode de réalisation, une cheminée installée verticalement, perpendiculairement au tube d'échappement, enveloppe un coude raccordé à une de ses extrémités au tube d'échappement horizontal, et à l'autre de ses extrémités au panier éclateur vertical. Cette cheminée peut comporter, en outre, au-dessus du panier, des baffles acoustiques. Selon un deuxième mode de réalisation, une cheminée installée horizontalement, dans le prolongement du tube d'échappement, est prolongée par un coude permettant le rejet vertical des gaz dans l'atmosphère. Il est décrit ci-après, en référence aux dessins annexés, une cheminée de l'art antérieur et trois exemples de réalisation de la cheminée selon l'invention. La figure 1 montre une cheminée de l'art antérieur et les figures 2, 3 et 4 montrent chacune un exemple de réalisation de la cheminée selon l'invention. La figure 1 montre une cheminée 10 placée à la sortie d'un tube d'échappement 1 d'un banc d'essai de réacteurs par exemple. Un joint 2 assure l'étanchéité entre la cheminée 10 et le tube 1. La cheminée 10, installée perpendiculairement au tube 1, comporte un panier éclateur 11 placé horizontalement, dans le prolongement du tube 1. Ce panier éclateur est fermé à son extrémité opposée au tube 1 par un fond plein bombé 12, et il est percé d'orifices 13 sur environ les deux tiers de sa circonférence, c'est-à-dire en-dehors d'une zone basse 14 symétrique par rapport à l'axe vertical du panier. Ce panier est posé sur un socle 15 et retenu par une bride 16. La cheminée 10 est revêtue, sur ses faces internes, par un revêtement thermique 17, et elle comporte des baffles acoustiques plans 18A, 18B. Les orifices 13 du panier assurent une régulation du débit correcte mais la répartition non symétrique des orifices par rapport à la cheminée entraine des vitesse d'écoulement des gaz différentes comme le montre la ligne de répartition des vitesses 19. Les orifices supérieurs du panier, situés dans l'axe principal de la cheminée, projettent les gaz vers le haut selon une direction parallèle à l'axe principal. Ces gaz ne rencontrent donc aucune surface atténuant les ondes sonores et pour se faire la présence des baffles acoustiques 18A et 18B est indispensable. La figure 2 montre une cheminée 20 perpendiculaire à un tube d'échappement 1, un joint 2 assurant l'étanchéité entre les deux. Cette cheminée comprend selon ltinvention, un coude 29 posé sur un support 29A et raccordé à une extrémité au tube 1 et à son autre extrémité à un panier éclateur 21, ce panier étant concentrique à la cheminéeJpercé d'orifices 23 sur toute sa circonférence et muni d'un fond plein bombé 22. Les parois internes de cette cheminée sont nécessairement recouvertes d'un revêtement thermo-acoustique 27. Cette cheminée 20 est dans ce cas bidirectionnelle et elle ne nécessite aucun baffle acoustique, sauf naturellement dans le cas où des performances acoustiques exceptionnelles seraient souhaitées, une seule rangée de baffles 28, ou un autre dispositif insonorisant serait alors installée au dessus du panier. La figure 3 montre une cheminée 20 cylindrique équivalente à celle de la figure 2, et munie d'un coude équivalent 29 et d'un panier équivalent 21. Dans le cas où les baffles acoustiques seraient nécessaires, ceux -ci seraient des anneaux concentriques 28A, 28B, 28C, recouverts d'un produit absorbant. Dans ces figures 2 et 3, les gaz sont redressés vers le haut en traversant le coude 29, puis ils sortent du panier, sur toute sa circonférence, suivant des plans horizontaux et de maniere symétrique, assurant ainsi sur le plan aérodynamique : une bonne régulation du débit, des anneaux de vitesses homogènes et concentriques représentés par les lignes de répartition 30, et une parfaite répartition des vitesses dans la cheminée. Sur le plan acoustique, les gaz rencontrent, sur les parois de la cheminée, une surface acoustiquement absorbante normale a leur direction, ce qui entraine un effet de coude atténuateur de bruit. Le revetement acoustique 27 assure aussi un rôle dtisolation thermique. La figure 4 montre une cheminée selon l'invention, installée à la sortie du tube d'échappement 1. La cheminée 20 selon l'invention comporte un panier éclateur 21, les axes respectifs de la cheminée, du panier et du tube, étant confondus. Le panier 21 comporte un fond plein bombé 22 et des orifices 23 répartis sur toute sa circonférence. Cette cheminée est prolongée par un coude 29 comportant éventuellement une trappe 29B permettant une récupération d'énergie. La cheminée et le coude sont soutenus par des supports 25, 25A, les supports 25 étant fixes et les supports 25A mobiles le long de l'axe principal. Les faces internes de la cheminée et du coude sont recouvertes d'un revêtement thermo-acoustique 27. Les gaz sortent du panier sur toute sa circonférence et de manière symétrique, assurant ainsi une bonne régulation du débit et une bonne répartition des vitesses représentée par les lignes 30. Ils subissent un premier effet de coude acoustique en rencontrant la surface 27 puis un deuxième effet dans le coude 29. REVENDICATIONS 1/ Cheminée insonorisée (20) pour gaz chauds éjectés d'un tube d'échappement (1), enveloppant un panier éclateur (21) percé d'orifices (23) et dont l'extrémité opposée à l'entrée des gaz est fermée par un fond plein (22), caractérisée en ce que l'axe principal du panier et l'axe principal de la cheminée sont confondus, le panier étant percé d'orifices (23) sur toute sa périphérie, l'axe principal de chaque orifice (23) étant perpendiculaire aux faces internes de la cheminée (20) recouvertes par un revêtement thermo-acoustique (27). 2/ Cheminée selon la revendication 1, installée verticalement, perpendiculairement au tube d'échappement, caractérisée en ce qu'elle enveloppe un coude (29) raccordé à une de ses extrémités au tube d'échappement (1) et à l'autre de ses extrémités au panier éclateur vertical (21). 3/ Cheminée selon la revendication 2, dont la section est parallélépi pédique, caractérisée en ce qu'elle comporte, au dessus du panier éclateur (21), des baffles acoustiques plans (28). 4/ Cheminée selon la revendication 2, dont la section est cylindrique, caractérisée en ce qu'elle comporte, au dessus du panier éclateur (21), des baffles acoustiques constitués d'anneaux (28A, 28B, 28C) recouverts d'un revêtement acoustique. 5/ Cheminée selon la revendication 1, installée horizontalement, dans le prolongement du tube d'échappement (1), caractérisée en ce qu'elle est prolongée par un coude (29) permettant le rejet vertical des gaz dans l'atmosphère.