Brevet FR2713702A1 — 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 a 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. Si on examine l'atténuation acoustique, en fonction de la fréquence, d'un tel silencieux, on s'aperçoit que cette atténuation est particulièrement bonne pour les basses fréquences acoustiques (par exemple entre 30 Hz et 500 Hz), mais qu'elle peut être insuffisante pour les très basses fréquences acoustiques (inférieures à 30 Hz), ainsi que pour les hautes fréquences acoustiques (supérieures à 500 Hz). Un tel phénomène est dû au fait que le silencieux présente, d'une part, une fréquence de coupure basse et, d'autre part, des modes propres de résonance dus à la présence des dites chambres internes de la virole et au couplage par ledit passage longitudinal. L'objet de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et de perfectionner un tel silencieux afin d'en améliorer l'atténuation aux très basses fréquences et aux fréquences élevées. A cette fin, selon l'invention, le silencieux du type mentionné ci-dessus est remarquable en ce 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 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 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 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un exemple de réalisation dudit silencieux conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 montrent deux autres exemples de réalisation du silencieux selon l'invention. Les figures 4 et 5 représentent schématiquement, en coupe longitudinale, des variantes de réalisation dudit silencieux montré sur la figure 1. Le silencieux 1 pour courant gazeux, montré sur la figure 1, comprend principalement une enveloppe allongée 2 d'axe X-X et des moyens de détente des gaz. I1 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 à 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 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 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 3 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. Lesdites chambres 8 et 9 peuvent présenter des volumes différents. Ainsi, le passage 7 relie les deux chambres de la virole. Ces moyens de détente 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. Des pattes 10 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. Comme le montre la figure 1, conformément à la présente invention, la surface interne 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 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. Dans la variante de réalisation de la figure 2, un revete- ment 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 le 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 celle de la figure 1. Le mode de réalisation de la figure 3 comporte le revêtement absorbant 14A de la figure 1 et le revêtement absorbant 14C de la figure 2, 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, qui est alors approximativement doublée. Le silencieux montré par la figure 4 comporte tous les éléments du silencieux de la figure 1. De plus, les extrémités transversales 2A, 2B de l'enveloppe 2 sont respectivement recouvertes 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 5, on retrouve tous les éléments du silencieux de la figure 1. 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 5A 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 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 qu'au moins l'une des parois dudit passage longitudinal (7) porte un revêtement d'un matériau acoustiquement absorbant (14A, 14C). 2. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement acoustiquement absorbant (14A) est porté par la surface interne (2F) de ladite enveloppe (2). 3. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement acoustiquement absorbant (14C) est porté par la surface externe (6H) de ladite virole (6). 4. Silencieux selon les revendications 2 et 3, 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 (14F) porté par la surface externe (6H) de ladite virole (6). 5. Silencieux selon l'une des revendications 1 & 4, caractérisé en ce que des revêtements acoustiquement absorbants supplémentaires (14B) sont disposés intérieurement sur les parois d'extrémité (2A, 2B) de ladite enveloppe (2). 6. Silencieux selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque revêtement acoustiquement absorbant est maintenu en place par une grille ou analogue. 7. Silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les extrémités libres (61, 6J) de ladite virole (6), terminant lesdites chambres internes (8,9) sont convergentes. 8. Silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 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.