Brevet FR2713701A1 — publié le 19950616

La présente invention concerne un silencieux pour courant gazeux, destiné par exemple aux moteurs à combustion interne, aux turbines à gaz, aux compresseurs, etc ... Les silencieux, qui font partie du dispositif d'échappement associé aux moteurs et analogues, ont notamment pour but de réduire les pressions acoustiques des gaz issus du moteur afin qu'ils sortent du dispositif d'échappement à un niveau sonore acceptable, répondant aux normes en vigueur, de plus en plus sévères. On connaît déjà des silencieux qui permettent de répondre à ces exigences, tels que, par exemple, le silencieux pour courant gazeux décrit dans le brevet européen EP-A-0 243 559. Un tel silencieux connu comporte - une enveloppe allongée, pourvue d'une tubulure d'entrée et d'une tubulure de sortie des gaz ; et - des moyens de détente desdits gaz, logés dans ladite enveloppe, et comprenant au moins une virole qui est partagée intérieurement en deux chambres internes de détente dans lesquelles débouchent respectivement lesdites tubulures d'entrée et de sortie et qui délimite avec ladite enveloppe un passage longitudinal pour lesdits gaz entre lesdites tubulures d'entrée et de sortie. Ainsi, le transfert des gaz, depuis l'entrée vers la sortie du silencieux, ne s'effectue pas directement mais selon un trajet considérablement augmenté (première chambre - passage interne - deuxième chambre), ce qui contribue & diminuer les caractéristiques physiques des gaz issus du moteur en direction de l'extérieur. Du point de vue acoustique, chacune desdites chambres internes fonctionne comme un résonateur et ledit passage longitudinal couple acoustiquement lesdits résonateurs. L'atténuation acoustique d'un tel silencieux est particulièrement bonne pour les basses fréquences acoustiques (par exemple entre 30 Hz et 500 Hz). L'objet principal de la présente invention est d'améliorer encore l'atténuation acoustique d'un tel silencieux pour les basses fréquences acoustiques. A cette fin, le silencieux du type rappelé ci-dessus est remarquable en ce que ladite virole comprend au moins une chambre supplémentaire disposée entre lesdites chambres de détente et en communication avec l'intérieur de ladite enveloppe allongée. Ladite chambre supplémentaire peut être en communication avec l'une desdites chambres de détente ou avec ledit passage longitudinal. Cette chambre supplémentaire agit acoustiquement comme un troisième résonateur, couplé aux deux autres, permettant d'augmenter l'atténuation pour les basses fréquences. Selon un exemple de réalisation, ladite chambre supplémentaire peut être ménagée & l'intérieur de ladite virole, entre une cloison transversale délimitant lesdites chambres de détente à l'intérieur de la virole et une grille ou analogue espacée sensiblement parallèlement de ladite cloison et disposée dans l'une ou l'autre desdites chambres de détente. Selon un autre exemple de réalisation, ladite chambre supplémentaire est ménagée à l'intérieur de ladite virole, entre ladite cloison transversale et une plaque espacée sensiblement parallèlement de ladite cloison et disposée dans l'une ou l'autre desdites chambres de détente, une pluralité d'orifices étant prévus dans la partie de virole située entre ladite cloison et ladite plaque pour mettre en communication ledit passage avec ladite chambre supplémentaire. De plus, afin d'améliorer l'atténuation du silencieux, notamment aux très basses fréquences acoustiques (inférieures à 30 Hz) et aux hautes fréquences acoustiques (supérieures à 500 Hz), il est avantageux qu'au moins l'une des parois dudit passage longitudinal porte un revêtement d'un matériau acoustiquement absorbant. Ainsi, ledit revêtement acoustiquement absorbant atténue les modes propres de couplage situés en basses fréquences dus aux trois chambres internes ainsi que la pression acoustique de hautes fréquences. On remarquera que le matériau acoustiquement absorbant se trouvant dans le passage de couplage entre les résonateurs (les trois chambres internes de la virole), son action d'atténuation est particulièrement efficace, puisque s'exer çant au niveau du couplage acoustique entre les résonateurs. Un tel revêtement acoustiquement absorbant peut être porté par la surface interne de ladite enveloppe et/ou par la surface externe de ladite virole. Afin d'améliorer encore l'atténuation acoustique du côté des moyennes et hautes fréquences, il est avantageux que des revêtements acoustiquement absorbants supplémentaires soient disposés intérieurement sur les parois d'extrémité de ladite enveloppe. Ledit matériau acoustiquement absorbant peut être de la laine de verre, de la laine de roche, de la laine d'acier, etc ... Chaque revêtement acoustiquement absorbant est maintenu en place par une grille ou analogue. Afin de réduire les pertes de charge dans la traversée du silencieux par les gaz, il est avantageux que les extrémités libres de ladite virole, terminant lesdites chambres internes, soient convergentes et que l'extrémité libre de la tubulure de sortie, disposée à l'intérieur de la chambre de détente correspondante, se termine de façon divergente. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure l est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un exemple de réalisation dudit silencieux conforme à l'invention. La figure 2 montre un autre exemple de réalisation du silencieux selon l'invention. Les figures 3 à 7 représentent schématiquement, en coupe longitudinale, des variantes de réalisation dudit silencieux montré sur la figure 1. Le silencieux l pour courant gazeux, montré sur la figure l, comprend principalement une enveloppe allongée 2 d'axe X-X et des moyens de détente des gaz 3. Il est intégré à un dispositif d'échappement, non représenté, pour moteur à combustion interne par exemple. Dans ce cas, l'enveloppe allongée 2 présente à ses extrémités transversales arrondies 2A et 2B, un orifice d'entrée 2C et un orifice de sortie 2D auxquels sont respectivement raccordés une tubulure d'entrée 4 des gaz, issue du collecteur d'échappement lié au moteur (non représenté), et une tubulure de sortie 5 des gaz terminant le dispositif d'échappement. On comprendra aisément de la suite de la présente description que les tubulures 4 et 5 pourraient être transversales & l'axe X-X de l'enveloppe 2. L'enveloppe 2 a une forme de révolution autour de l'axe longitudinal X-X sur lequel sont alors alignés, mais non nécessairement, les orifices d'entrée 2A et de sortie 2B, et dont la section transversale peut être circulaire, elliptique ou autre. A l'intérieur de l'enveloppe allongée cylindrique 2, sont disposés les moyens de détente 3 définis par une virole 6 qui présente alors, elle aussi, une forme de révolution alignée sur l'axe X-X, mais qui pourrait être décalée parallèlement de celui-ci. L'enveloppe 2 et la virole 6, toutes deux cylindriques, sont réalisées en métal ou tout autre matériau rigide. Plus particulièrement, la virole 6 s'étend par exemple sur approximativement toute la longueur de l'enveloppe allongée 2 ou sur une partie de la longueur, de sorte qu'un passage 7, de section annulaire dans cet exemple, est ménagé entre la paroi latérale cylindrique 6A de la virole et la paroi latérale cylindrique 2E de l'enveloppe se terminant par les extrémités transversales 2A et 2B. Par ailleurs, une cloison transversale 6B est prévue dans la virole 6 pour former ainsi, avec la paroi latérale 6A, une première chambre 8 dans laquelle débouche la tubulure d'entrée 4, et une deuxième chambre 9 dans laquelle débouche la tubulure de sortie 5. Ainsi, le passage 7 relie les deux chambres de la virole. Ces moyens de détente 3 conformés en une virole 6 à deux chambres 8,9 permettent de réduire notablement les caractéristiques physiques, et notamment sonore, des gaz issus du moteur, comme l'explique le brevet EP-A-0 243 559. Avantageusement, la virole 6 comprend une chambre de détente supplémentaire 10, qui est située entre les chambres 8 et 9 et qui est en communication avec la chambre 8. Pour cela, dans l'exemple de réalisation montré sur la figure 1, la chambre supplémentaire 10 est délimitée par la cloison transversale 6B, par une grille 6C ou analogue espacée parallèlement de la cloison 6B et tournée, dans ce cas, vers la première chambre 8, et par la partie 6D de la paroi latérale 6A de la virole, comprise entre la cloison 6B et la grille 6C. De plus, des pattes radiales il solidarisent la virole 6 de l'enveloppe 2. Fonctionnellement, les gaz sortant de la tubulure d'entrée 4 se détendent fortement grâce au volume important de la chambre 8, puis s'engagent successivement dans le passage annulaire 7 et dans la chambre 9 où ils se détendent encore fortement en raison de la distance parcourue et des volumes importants traversés. Puis, ils s'engagent dans la tubulure de sortie 5 pour s'évacuer vers l'extérieur. Le trajet des gaz à l'intérieur du silencieux est symbolisé par les flèches F. Dans l'exemple de réalisation montré sur la figure 2, la chambre supplémentaire 10 est ménagée entre la cloison transversale 6B et une plaque pleine 6F espacée parallèlement de la cloison 6B et tournée vers la première chambre 8. Les volumes des chambres 8 et 9 sont par exemple (mais non nécessairement) sensiblement identiques, comme pour l'exemple de réalisation précédent, tandis que la chambre supplémentaire 10 présente un volume moindre. Cette dernière est en communication avec le passage annulaire 7 grâce une pluralité d'orifices 6G prévus dans la partie 6D de la paroi latérale 6A de ladite virole. Ainsi, les silencieux des figures 1 et 2 comportent, du point de vue acoustique, trois résonateurs 8, 9, 10 couplés les uns aux autres, notamment par le passage 7. Il en résulte un accroissement de l'atténuation desdits silencieux (par rapport au silencieux connu décrit ci-dessus), notamment pour les basses fréquences. Des perfectionnements supplémentaires apportés au silencieux conforme à l'invention, contribuant à améliorer l'atténuation acoustique de celui-ci aux très basses et aux hautes fréquences, sont illustrés sur les figures 3 à 7. Pour illustrer ces perfectionnements supplémentaires, on a représenté les moyens de détente 3 montrés sur la figure 1, c'est-à-dire une chambre intermédiaire supplémentaire 10 de la virole communiquant avec la chambre 8 par une grille 6C. Bien entendu, ces perfectionnements pourraient s'adapter à la réalisation de la chambre supplémentaire, illustrée sur la figure 2. Comme le montre la figure 3, la surface intérieure 2F de la paroi latérale de ladite enveloppe 2 est recouverte d'un revêtement acoustiquement absorbant 14A, généralement fibreux, tel qu'une laine minérale. Une grille cylindrique 15 immobilise le revêtement absorbant 14A contre la paroi latérale 2E de l'enveloppe. Le passage 7 des gaz est ainsi délimité entre la grille 15 et la paroi latérale 6A de la virole. Ce revêtement acoustiquement absorbant atténue ainsi les fréquences propres de la virole, fonction de sa géométrie et de sa longueur et, donc, les phénomènes de résonance dus à la virole et aux volumes des trois chambres. En outre, le revêtement absorbant 14A garantit une atténuation linéique sur une large bande, due au passage entre une matière rigide et une matière absorbante. Comme le montre la figure 4, un revêtement absorbant 14C est placé autour de la surface externe 6H de la paroi latérale 6A de la virole. Ce revêtement 14C est maintenu en place sur la paroi 6A par une grille cylindrique 17. Dans ce cas, le passage 7 est délimité entre la grille 17 et la surface interne 2F de la paroi latérale de l'enveloppe 2. On comprendra aisément que cette variante de réalisation apporte les mêmes avantages que celui de la figure 3. Le mode de réalisation de la figure 5 comporte le revêtement absorbant 14A de la figure 3 et le revêtement absorbant 14C de la figure 4, de sorte que le passage annulaire 7 est délimité entre les deux grilles cylindriques 15 et 17. L'agencement de ces deux revêtements absorbants 14A et 14C procure les mêmes avantages que la réalisation précédente, mais l'atténuation à large bande est fortement améliorée en raison de l'augmentation de la surface d'absorption pour les gaz, qui est alors approximativement doublée. Le silencieux montré par la figure 6 comporte tous les éléments du silencieux de la figure 3. De plus, les extrémités transversales 2A,2B de l'enveloppe 2 sont respectivement recouvertes intérieurement de revêtements acoustiquement absorbants 14B, maintenus en place par des grilles plates 16. Cette disposition améliore encore l'atténuation du silencieux conforme à l'invention, aux fréquences élevées, supérieures à 500 Hz. Dans la variante de réalisation montrée sur la figure 7, on retrouve tous les éléments du silencieux de la figure 3. De plus, les extrémités libres 61 et 6J de la paroi latérale 6A de ladite virole cylindrique 6 sont coniques. Elles convergent de façon opposée vers l'axe longitudinal X-X du silencieux, en direction respectivement des extrémités 2A,2B de l'enveloppe. On remarque, également, que l'extrémité SA de la tubulure de sortie 5, qui se trouve dans la chambre 9 de la virole, est divergente. L'agencement de ces différentes extrémités sous forme conique permet de diminuer les pertes de charge du courant gazeux. REVENDICATIONS 1. Silencieux pour courant gazeux, comportant - une enveloppe allongée (2), pourvue d'une tubulure d'en trée (4) et d'une tubulure de sortie (5) des gaz ; et - des moyens de détente (3) desdits gaz, logés dans ladite enveloppe (2), et comprenant au moins une virole (6) qui est partagée intérieurement en deux chambres internes de détente (8,9) dans lesquelles débouchent respectivement lesdites tubulures d'entrée et de sortie (4,5) et qui délimite avec ladite enveloppe (2) un passage longitudinal (7) pour lesdits gaz entre lesdites tubulures d'entrée et de sortie, caractérisé en ce que ladite virole (6) comprend au moins une chambre supplémentaire (10) disposée entre lesdites chambres de détente et en communication avec l'intérieur de ladite enveloppe allongée (2). 2. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre supplémentaire (10) est en communication avec l'une desdites chambres de détente. 3. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre supplémentaire (10) est en communication avec ledit passage longitudinal (7). 4. Silencieux selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite chambre supplémentaire (10) est ménagée à l'intérieur de ladite virole, entre une cloison transversale (6B) délimitant lesdites chambres de détente à l'intérieur de la virole et une grille ou analogue (6C) espacée sensiblement parallèlement de ladite cloison et disposée dans l'une ou l'autre desdites chambres de détente (8,9). 5. Silencieux selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite chambre supplémentaire (10) est ménagée à l'intérieur de ladite virole, entre une cloison transversale (6B) délimitant lesdites chambres de détente à l'intérieur de la virole et une plaque (6F) espacée sensiblement parallèlement de ladite cloison et disposée dans l'une ou l'autre desdites chambres, une pluralité d'orifices (6G) étant prévus dans la partie (6D) de virole située entre ladite cloison et ladite plaque pour mettre en communication ledit passage (7) avec ladite chambre supplémentaire (10). 6. Silencieux selon l'une des revendications 1 & 5, caractérisé en ce qu'au moins l'une des parois dudit passage longitudinal (7) porte un revêtement d'un matériau acoustiquement absorbant (14A, 14C). 7. Silencieux selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit revêtement acoustiquement absorbant (14A) est porté par la surface interne (2F) de ladite enveloppe (2). 8. Silencieux selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit revêtement absorbant (14C) est porté par la surface externe (6H) de ladite virole (6). 9. Silencieux selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement acoustiquement absorbant (14A) porté par la surface interne (2F) de ladite enveloppe (2) et un revêtement acoustiquement absorbant (14C) porté par la surface externe (6H) de ladite virole (6). 10. Silencieux selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que des revêtements acoustiquement absorbants supplémentaires (14B) sont disposés intérieurement sur les parois d'extrémité (2A, 2B) de ladite enveloppe (2). 11. Silencieux selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que chaque revêtement acoustiquement absorbant est maintenu en place par une grille ou analogue. 12. Silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les extrémités libres (61, 6J) de ladite virole (6), terminant lesdites chambres internes (8,9), sont convergentes. 13. Silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'extrémité libre (5A) de la tubulure de sortie (5) disposée à l'intérieur de la chambre de détente correspondante (9) se termine de façon divergente.