Brevet FR2674362A1 — publié le 19920925

ISOLANT D'ATTENUATION ACOUSTIQUE A RESISTANCE SEGMENTEE. La présente invention se rapporte à un isolant d'atténuation acoustique Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée. Les isolants acoustiques de moteur à réaction classique sont conçus avec une impédance acoustique uniforme pour atténuer un mode acoustique spécifique de la signature de bruit du moteur Des isolants segmentés ont été utilisés pour atténuer plusieurs modes et plusieurs niveaux de bruit à différentes fréquences en ayant des valeurs de résistance et de hauteur d'âme variables selon leur emplacement sur la surface de l'isolant Tout en présentant des avantages significatifs, ces isolants sont plus complexes à fabriquer et ont des surfaces traitées acoustiquement réduites en raison du raccordement au droit des frontières des segments Les zones de qualités acoustiques réduites résultent du raccordement de l'armature en treillis de parement, du raccordement de l'âme en nid d'abeilles et de la nécessité d'ajouter des éléments pour relier mécaniquement les segments. Selon l'invention, un isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée comprend une feuille support, une âme en nid d'abeilles sur la feuille support et liée à celle-ci, une feuille perforée sur l'âme en nid d'abeilles et liée à l'âme et une armature tissée suivant une pluralité de dessins de mailles différents déterminés en fonction de la matière et fixée à la feuille perforée, ce par quoi l'armature présente une pluralité de résistances différentes, la feuille perforée étant réticulée et l'armature étant centrée par rapport à la feuille perforée et liée à la feuille perforée, en créant par ce moyen un isolant segmenté avec une pluralité de résistances de parement. Afin que l'invention puisse être facilement mise en pratique, elle va maintenant être décrite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée, dans lequel les composant sont séparés les uns des autres; La figure 2 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention, dans lequel les composants sont séparés les uns des autres; La figure 3 est un schéma d'une variante du premier mode de réalisation d'un isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention, dans lequel les composants sont séparés les uns des autres; La figure 4 est un schéma d'une autre variante du premier mode de réalisation d'un isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention, dans lequel les composants sont séparés les uns des autres; La figure 5 est un schéma d'un second mode de réalisation d'un isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention, dans lequel les composants sont séparés les uns des autres; et La figure 6 est une vue en perspective d'une variante de capotage de l'isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention. La figure 1 montre un isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée comprenant une feuille support 1 avec une âme en nid d'abeilles 2 placée sur ladite feuille support et liée à celle-ci Une feuille perforée 3 est disposée sur l'âme en nid d'abeilles 2 et est liée à ladite âme avec l'aide de colle 4. S'il est souhaité que l'isolant d'atténuation acoustique ait une résistance segmentée, au moins deux pièces d'un type quelconque connu approprié d'armature en treillis 5 A et 5 B sont prévues avec des résistances qui sont différentes l'une de l'autre Les pièces d'armature en treillis 5 A et 5 B sont liées à la feuille perforée 3 d'une manière quelconque appropriée avec l'aide de colle 6. Les pièces 5 A et 5 B de l'armature en treillis de parement sont raccordées par un raccord 7 tel que, par exemple de la fibre de verre, lequel raccord est fixé aux deux dites pièces par de la colle 8 L'utilisation de raccords 7 a pour conséquence une perte de surface d'armature en treillis et peut avoir pour résultat que les deux types différents d'armature en treillis se décollent et/ou se délaminent. Le premier mode de réalisation de l'isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention, tel que montré à la figure 2, comprend une feuille support d'aluminium massif 1 Une âme en nid d'abeilles 2 en aluminium résistant à la corrosion d'un type quelconque connu approprié tel que, par exemple, l'âme PAA (marque déposée) d'American Cyanamid, est placée sur la feuille support 1 et est liée à celle-ci L'âme 2 est en outre protégée contre la corrosion par application d'une couche primaire par immersion dans un primaire adhésif inhibiteur de corrosion, tel que, par exemple, le primaire Eysol EA 9205 qui est constitué d'un éther de glycidyle aromatique trifonctionnel et d'une résine époxy Novolaque époxydée polymérisée avec une 4,4 '- diaminodiphénylsulfone/dicyanodiamide chargée avec du chromate de strontium, le tout dissout ou en suspension dans un solvant de méthyléthylcétone pour donner une solution pulvérisable Une feuille perforée 3 protégée contre la corrosion, d'un type quelconque connu approprié, est disposée sur l'âme en nid d'abeilles 2 La feuille perforée 3 est d'une manière préférable protégée contre la corrosion par anodisation de la feuille d'aluminium dans de l'acide sulfurique, suivie par l'utilisation d'un primaire adhésif inhibiteur de corrosion, tel que, par exemple, le primaire Hysol EA 9205. La feuille perforée 3 d'une manière préférable a un taux de perforation s'échelonnant de 27 à 35 % de sa surface Le taux de perforation choisi est d'une manière préférable uniforme sur toute la superficie de la surface de la feuille perforée 3. De la colle 4 d'un type susceptible de réticulation est placée entre la feuille perforée 3 et l'âme en nid d'abeilles 2 pour lier ladite feuille perforée à ladite âme Cette colle est réticulée sur la surface perforée pour éviter l'obturation par la colle des trous de perforation La seule obturation qui en résulte se trouve au droit de l'intersection des perforations et de l'âme. Des procédés de réticulation standards ont pour résultat une réticulation de l'âme en nid d'abeilles et l'obturation qui en découle de nombreux trous, ce dont il résultera une performance acoustique réduite de l'isolant. Cette "réticulation inverse" est réalisée en utilisant un système de réticulation conçu pour déplacer la feuille perforée au travers d'une lame d'air à une vitesse prédéterminée et avec une température et un débit d'air prédéterminés La lame d'air est conçue pour s'adapter au profil de l'élément de manière à ce que la colle de réticulation se forme uniformément autour des trous La réticulation est exécutée sur la feuille perforée 3 afin d'empêcher l'obturation des trous. Un autre point important pour l'amélioration de la performance acoustique est la réduction de l'épaisseur de la feuille perforée en conservant les dimensions et l'espacement des trous Une feuille mince d'épaisseur maximale de 0,65 mm ( 0,025 pouce) avec un taux de perforation important, de 27 à 35 %, en même temps que l'armature en treillis appropriée auront pour résultat un isolant qui a un facteur de réactance de masse faible, un facteur de non linéarité faible et une faible variation de résistance à un écoulement rasant Une armature en treillis 5 A,5 B tissée à partir d'un métal résistant à la corrosion est placée sur la feuille perforée 3 L'armature en treillis 5 A, 5 B est constituée d'une manière préférable d'un acier inoxydable qui a été tissé à partir d'un alliage qui n'a pas été étiré en fils fins auparavant De faibles facteurs de non linéarité ont pour résultat des isolants qui sont insensibles à l'amplitude du niveau de pression sonore L'écoulement rasant sur la surface de l'isolant modifie le coefficient de débit aux orifices de l'isolant et altère la résistance avec les variations de la vitesse d'écoulement rasant Il a été démontré que de faibles facteurs de réactance de masse amélioraient les propriétés acoustiques L'armature en treillis 5 A, 5 B, peut être constituée d'un fil résistant à la corrosion quelconque connu approprié, tel que, par exemple, un alliage tissé en un dessin de maille hollandaise simple inversé pour satisfaire des valeurs spécifiques de résistance à l'écoulement. Selon l'invention, l'impédance acoustique de l'isolant linéaire est fonction de la résistance de parement d'isolant et de la hauteur de cavité Le parement est constitué du matériau d'armature en treillis tissé A,5 B lié à la feuille perforée 3 En modifiant les résistances de l'armature en treillis 5 A,5 B, on modifie la résistance de parement, ce qui détermine la composante résistive de l'impédance d'isolant Bien qu'une feuille d'armature en treillis tissée soit couramment structurée pour une résistance unique en présélectionnant le dessin de maille, le diamètre de fil et le nombre de fils par unité de longueur, une technique courante existe pour produire des feuilles d'armature en treillis avec des valeurs de résistance spécifiées pour chacun d'une pluralité de segments de la feuille En centrant de manière appropriée la feuille de treillis segmentée 5 A, 5 B par rapport à la feuille perforée 3, un isolant segmenté avec une pluralité de résistances de parement peut être réalisé sans aucun joint aux frontières des segments. La fabrication de torons de fils fins à partir d'un alliage résistant à la corrosion d'un type connu approprié quelconque et le tissage de ceux-ci en des mailles particulières pour le parement a un double but Le premier est la résistance à la corrosion et le second est une performance acoustique améliorée et variée, selon l'invention Le treillis 5 A, 5 B est structurée avec un nombre constant de torons dans le sens de la chaîne et dans le sens de la trame sur un segment donné de sa surface Un nombre fixe de torons sont retirés dans le sens de la trame pour modifier la résistance sur un second segment de surface distinct Les propriétés acoustiques sont ainsi modifiées en fonction des variations de la résistance de l'armature en treillis 5 A, 5 B, dans les différentes surfaces dudit treillis L'armature en treillis 5 A,5 B comporte approximativement 720 à 725 torons dans le sens de la chaîne à l'une des extrémités de sa pièce 5 A, et approximativement 720 à 725 torons dans le sens de la chaîne à l'autre extrémité de sa pièce 5 B, avec des variations différentes dans l'intervalle et approximativement 115 à 120 torons dans le sens de la trame à l'une des extrémités de la pièce 5 A et approximativement 135 à 150 torons dans le sens de la trame à l'autre extrémité de la pièce 5 B, avec des variations différentes dans l'intervalle Les propriétés acoustiques sont ainsi modifiées en fonction des variations de la résistance de l'armature en treillis 5 A, B dans des zones différentes de ladite armature en treillis L'âme 2 est liée à la feuille support 1 par de la colle 9 d'un type quelconque connu approprié. La colle supplémentaire 6 est disposée entre l'armature en treillis 5 A et 5 B et la feuille perforée 3 pour lier ladite armature à ladite feuille perforée La colle supplémentaire est spécialement sélectionnée parce qu'elle possède des caractéristiques prédéterminées, comprenant une viscosité minimale de 100 Pa S ( 1 000 Poises) pendant la cuisson subséquente Plus précisément, la colle supplémentaire est de manière préférable une colle époxy précatalysée sous forme de solution, appropriée pour l'application par une technique de pulvérisation, telle que, par exemple, celle fabriquée par Minnesota Mining Manufacturing Company et connue sous la référence EC 3710 L'épaisseur de colle pulvérisée doit tomber à l'intérieur d'une épaisseur déterminée afin de satisfaire les nécessités acoustiques de ne pas provoquer d'obturation et également d'avoir une résistance au décollement suffisante pour empêcher le décollement, ou la délamination, en service La pulvérisation de colle est d'une manière préférable appliquée par un robot selon un modèle déterminé qui appliquera un revêtement uniforme en plus d'une épaisseur de colle prédéterminée Lorsqu'elle est utilisée pour fixer des métaux, la colle 6 est sensiblement de 0,015 à 0,02 mm ( 0,6 à 0,9 mil) d'épaisseur et lorsqu'elle est utilisée pour fixer des composites de graphite, la colle 6 est sensiblement de 0,025 à 0,04 mm ( 1,0 à 1,5 mils) d'épaisseur La colle supplémentaire 6 est pulvérisée par un robot, de sorte qu'une quantité calculée d'épaisseur de colle est appliquée à la surface perforée, ce qui fournira la valeur correcte de résistance au décollement et empêchera l'obturation de l'armature en treillis tissée. Dans la première variante du premier mode de réalisation de l'invention, montrée à la figure 3, les composants sont les mêmes que dans le premier mode de réalisation, à l'exception de l'âme en nid d'abeilles 10, qui est en biseau, comme cela est montré à la figure 3. Dans la seconde variante du premier mode de réalisation de l'invention, montré à la figure 4, les composants sont les mêmes que dans le premier mode de réalisation, à l'exception de l'âme en nid d'abeilles 11, qui comporte une feuille de cloison massive 12, comme cela est montré à la figure 4. Le second mode de réalisation de l'isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention montré à la figure 5, comprend une feuille support 1 d'un matériau composite massif non métallique d'un type quelconque approprié, d'une manière préférable renforcée par du graphite Une première âme en nid d'abeilles 13 d'un matériau non métallique, tel que, par exemple, un matériau composite, comme, par exemple, le Nomex TM, est fixée à la feuille support 1 au moyen d'une colle 14 d'un type connu quelconque approprié Le point important de cet élément de la structure est la colle réticulante Les isolants acoustiques normaux ont de la colle réticulante appliquée à leur âme en nid d'abeilles, avec pour résultat l'obturation de nombreux trous sur la feuille perforée pendant le collage Cette obturation a pour résultat une performance acoustique réduite Au contraire, un procédé a été étudié par lequel la colle réticulante est appliquée sur la feuille perforée Ceci est réalisé en utilisant un système de réticulation qui commande la température, le débit d'air et le temps de passage de la feuille perforée sous la lame d'air La feuille résultante ne comporte aucun trou obturé, de sorte que, lorsqu'elle est combinée avec les autres composants, il en résulte un isolant amélioré. Dans le second mode de réalisation de l'invention, tel qu'il est montré à la figure 5, une première armature "segmentée" 5 A, 5 B, est fixée au premier nid d'abeilles 13 par une colle 15 d'un type connu quelconque approprié Une seconde âme en nid d'abeilles 16 d'un matériau non métallique, tel que par exemple, un matériau composite comme, par exemple, le Nomex TN, est fixée à la première armature "segmentée" 5 A,5 B par de la colle 17 d'un type connu quelconque approprié Une feuille perforée 18 en tissu de graphite torsadé à mailles ouvertes et imprégnée avec de l'époxy est fixée à l'âme en nid d'abeilles 16 avec de la colle 4 du type réticulante et appliquée à la surface ouverte par un processus de réticulation Le matériau à mailles ouvertes est tissé de manière à fournir un pourcentage d'ouvertures important Ce matériau est tissé de sorte que les filaments de la maille de graphite donnent un profil plat Ceci est réalisé en divisant le nombre des torons de graphite en des faisceaux plus petits pendant le processus de tissage Une feuille perforée à profil plat en résulte qui accomplit deux tâches importantes La première est que le profil plat fournit une surface de contact plus grande pour fixer l'armature en treillis et fournit une résistance au décollement plus grande La seconde est que le profil plat de la feuille perforée cuite constitue une surface aérodynamique améliorée, ce qui est nécessaire à la fois pour le moteur et pour la performance acoustique Le pourcentage de surface d'ouvertures des mailles ouvertes peut être augmenté ou diminué lors de leur fabrication pour tenir compte de variations dans les nécessités de l'atténuation acoustique Dans le mode de réalisation de la figure 5, une seconde armature en treillis d'acier inoxydable segmentée 19 A,19 B est fixée à la feuille perforée 18 par la colle supplémentaire 6 du mode de réalisation de la figure 2 La colle supplémentaire 6 est prévue pour fournir une bonne résistance au décollement et une faible obturation pour une bonne performance acoustique. L'isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention peut être réalisé pour une entrée haute de réacteur à double flux ou pour un capot de dérivation Dans le procédé de fabrication d'un isolant d'atténuation acoustique de l'invention pour un capot de moteur, le graphite est tissé pour former une feuille perforée Le graphite est alors pré-imprégné avec de la résine époxy et cuit dans une conformation souhaitée, d'une manière préférable d'une partie d'un capot de moteur La colle est réticulée sur la surface de la maille ouverte, de sorte que la superficie d'ouverture demeure la même, et une âme en nid d'abeilles d'un matériau non métallique est placée sur la surface de la maille ouverte portant la colle Une feuille support en graphite massif est placée du côté opposé à l'âme en nid d'abeilles par rapport à la maille ouverte L'ensemble de la feuille support, de l'âme en nid d'abeilles et de la feuille perforée est cuit dans une opération en autoclave en une seule fois. Une colle supplémentaire, qui est la même que la colle supplémentaire des premier et second modes de réalisation de l'invention, est pulvérisée sur la face opposée de la maille ouverte Dans les premier et second modes de réalisation de l'invention, l'ensemble est maintenu dans une étuve à sensiblement 991 C ( 2100 F) pendant sensiblement une heure. Une armature en acier inoxydable, qui est la même que l'armature des premier et seconds modes de réalisation de l'invention, est ajoutée à la colle supplémentaire sur la face opposée de la maille ouverte La colle supplémentaire est cuite et la maille est liée à la feuille support fixée antérieurement;l'armature en nid d'abeilles et la feuille perforée et l'ensemble sont liés à une pression de sensiblement 3 l Ok Pa ( 45 psi). La variante de capot du mode de réalisation d'isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée de l'invention montrée à la figure 6 comprend une virole d'isolation de moteur double flux 20 composée de deux segments de résistance 21 et 22 Dans la configuration de la figure 6, les segments 21 et 22 sont des isolants à hauteur d'âme équivalente Le point important de cette configuration est que l'armature en treillis est structurée d'une manière par laquelle sa résistance sur toute la surface du segment 21 est constante, mais d'une valeur différente de la résistance constante du segment 22 Cependant, les segments 21 et 22 sont constitués des mêmes feuilles perforées continues, d'âme de nid d'abeilles et feuille support, sans aucune ligne de raccordement entre lesdits segments. il REVENDICATIONS 1 Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée, caractérisé en ce qu'il comprend une feuille support ( 1); une âme en nid d'abeilles ( 2,10,11) sur ladite feuille support ( 1) et liée à celle-ci; une feuille perforée ( 3) sur ladite âme en nid d'abeilles, liée à ladite âme; et une armature tissée ( 5 A,5 B) suivant une pluralité de dessins de mailles différents déterminés en fonction de la matière et fixée à la feuille perforée ( 3), ce par quoi l'armature ( 5 A,5 B) présente une pluralité de résistances différentes, ladite feuille perforée ( 3) étant réticulée et l'armature ( 5 A,5 B) étant centrée par rapport à la feuille perforée ( 3) et liée à la feuille perforée ( 3), en créant par ce moyen un isolant segmenté avec une pluralité de résistances de parement. 2 Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite armature ( 5 A,5 B) est constitué d'un fil ayant une pluralité de nombres de fils différents par unité de longueur, en procurant par ce moyen des résistances différentes. 3 Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille support ( 1) est constituée d'aluminium ou d'un matériau non métallique. 4 Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille perforée ( 3) est constituée d'aluminium anodisé et présente un taux de perforation s'échelonnant de 27 à 35 % de sa surface et une épaisseur maximale de 0,65 mm ( 0,025 pouce) pour une faible réactance de masse. Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite armature ( 5 A,5 B) est constituée de fils d'acier inoxydable. 6 Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite âme en nid d'abeilles ( 2,10,11) est constituée d'aluminium ou d'un matériau non métallique. 7 Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une colle supplémentaire ( 6) entre ladite armature ( 5 A,5 B) et ladite feuille perforée ( 3) pour lier ladite armature ( 5 A,5 B) à ladite feuille perforée ( 3). 8 Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite colle supplémentaire ( 6) a une viscosité minimale de 100 Pa S ( 1 000 poises) pendant la cuisson et une épaisseur prédéterminée. 9 Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille perforée ( 3) est constituée d'une maille d'époxy au graphite tissée suivant un dessin déterminé qui procure des facteurs de non linéarité faibles et un dessin de mailles qui permet des variations de résistance pour accorder la résistance finale dudit isolant. Isolant d'atténuation acoustique à résistance segmentée selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite feuille perforée ( 3) est constituée à partir d'une maille ouverte en époxy au graphite d'une superficie d'ouverture déterminée, la section transversale de la maille étant aplatie pour procurer une surface de liaison et des caractéristiques aérodynamiques lisses.