Brevet FR2876434A1 — publié le 20060414

La présente invention concerne un dispositif d'obturation d'une conduite destinée à l'écoulement d'un gaz, du type comprenant un volet d'obturation destiné à être disposé dans la conduite en étant mobile entre au moins deux positions permettant l'obturation complète ou partielle de la conduite. Des ensembles de ventilation, disposés notamment dans les avions, comprennent des ventilateurs et des dispositifs d'obturation. Les ventilateurs forcent un écoulement d'air de ventilation vers un compartiment comprenant des équipements, du type électrique ou électronique, ou vers un habitacle de l'avion. Des dispositifs d'obturation permettent de contrôler le débit d'air de ventilation ou empêchent une circulation d'air en sens inverse dans des conduites de circulation d'air de ventilation. De tels ensembles de ventilation sont source de bruits. Afin d'améliorer le confort de l'équipage et des passagers, il est souhaitable de réduire les bruits. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'obturation d'une conduite permettant une réduction de bruits. A cet effet, l'invention propose un dispositif d'obturation du type 20 précité, caractérisé en ce que le volet comprend au moins une couche présentant des propriétés d'atténuation des ondes acoustiques. Selon d'autres modes de réalisation, le dispositif d'obturation comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - la couche comprend une base recouverte d'un revêtement à lumières multiples; - la base est une structure en nid d'abeille; - la base est constituée d'un matériau poreux; - le matériau poreux est une mousse; - le matériau poreux est un enchevêtrement de fibres tissées ou non; - le revêtement est une peau perforée; - le revêtement est un tissu; - le volet comprend un support portant d'un côté au moins la couche d'atténuation acoustique; le dispositif comprend des moyens de commande de la position du volet; le volet est mobile librement entre une première position et une deuxième position, de façon que le volet se déplace en fonction d'une différence de pression de part et d'autre du volet; - le dispositif comprend des moyens de rappel élastique du volet vers une position déterminée. L'invention concerne également un ensemble de ventilation comprenant un boîtier délimitant intérieurement un passage présentant une première ouverture et une deuxième ouverture, le boîtier contenant un ventilateur pour forcer la circulation d'un gaz dans le passage entre les première et deuxième ouvertures, et au moins un dispositif d'obturation du type défini ci-dessus fixé sur le boîtier dans le passage. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'obturation commandé conforme à l'invention, selon un premier mode de réalisation, disposé dans une conduite et en position fermée; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, le dispositif d'obturation commandé étant en position ouverte; - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'obturation conforme à l'invention, selon un deuxième mode de réalisation, disposé dans une conduite et en position fermée; - la figure 4 est une vue de face du dispositif d'obturation de la figure 3; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 3, le dispositif d'obturation étant en position ouverte; - la figure 6 est une vue en perspective écorchée d'une couche présentant des propriétés d'atténuation acoustique, selon un premier mode de réalisation; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 illustrant un deuxième mode de réalisation; la figure 8 est une vue analogue à la figure 6 illustrant un troisième mode de réalisation; et - la figure 9 est une vue en coupe axiale d'un ensemble ventilateur comprenant un ventilateur et un dispositif d'obturation conforme à l'invention. Sur les figures 1 et 2, un dispositif d'obturation commandé 2 est disposé dans une conduite 4 de circulation de gaz pour contrôler la circulation des gaz. La conduite 4, par exemple de section circulaire, s'étend dans le tronçon représenté suivant une ligne centrale D. Le sens d'écoulement des gaz dans la conduite 4 est indiqué par la flèche A. Le dispositif d'obturation 2 comprend un volet ou papillon 6 mobile situé dans la conduite 4, et un ensemble de commande 8 de la position du papillon 6. Le papillon 6 est monté mobile entre une position fermée (figure 1) et une position ouverte (figure 2). Le papillon 6 est monté à rotation autour d'un axe perpendiculaire à la ligne D. Dans ce mode de réalisation, le papillon 6 se présente sous la forme d'un disque de profil analogue à celui de la section dans un plan transversal à la ligne D de la conduite 4. Dans la position fermée, le papillon 6 est orienté transversalement à la ligne D et obture la conduite 4 de façon à empêcher la circulation de gaz dans la conduite 4. Dans la position ouverte, le papillon 6 est orienté parallèlement à la ligne D et occupe une aire minimale de la section de la conduite 4, de façon à permettre l'écoulement de gaz dans la conduite 4 suivant un débit maximal. Le papillon 6 est susceptible d'occuper différentes positions intermédiaires entre la position fermée et la position ouverte pour permettre plus ou moins la circulation des gaz dans la conduite 4. Le papillon 6 présente une première face 10 et une deuxième face 12 opposées. En position fermée, la première face 10 est orientée vers l'amont suivant le sens de circulation des gaz dans la conduite 4, et la deuxième face 12 est orientée vers l'aval. Afin de limiter la propagation du son dans la conduite 4, le papillon 6 comprend des couches 14, 16 présentant des propriétés d'atténuation acoustique. Plus spécifiquement, le papillon 6 comprend plusieurs couches incluant un support 18 situé entre les faces 10, 12 du papillon 6, le support 18 portant, du côté de la première face 10, une première couche 14 d'atténuation acoustique, et, du côté de la deuxième face 12, une deuxième couche 16. Les couches 14, 16 affleurent les faces 10, 12 du papillon 6. En variante, le papillon 6 comporte une unique couche présentant des propriétés d'atténuation acoustique. Une couche présentant des propriétés d'atténuation acoustique est une couche conçue pour absorber une partie substantielle de l'énergie acoustique d'une onde acoustique frappant ladite couche, afin d'atténuer le niveau de bruit. Les propriétés d'atténuation acoustique d'une couche dépendent de la fréquence des ondes acoustiques. Suivant la constitution de la couche, le spectre des fréquences dans lesquelles l'atténuation du son est substantielle est plus ou moins large. La couche est choisie en fonction de la fréquence et de la structure modale des bruits à atténuer. De préférence, une couche d'atténuation acoustique présente un coefficient d'absorption acoustique, mesuré selon la norme ISO 354, avec une incidence omnidirectionnelle du son sur la couche, supérieur à 0,1 sur au moins une plage de fréquence déterminée comprise dans la plage de fréquence de 500 à 10 000 Hz. De préférence, sur cette plage de fréquence déterminée, le coefficient d'absorption acoustique est de préférence au moins égal à 0,3, encore de préférence au moins égal à 0,5, et encore de préférence au moins égal à 0, 7. Avantageusement, la couche d'atténuation acoustique présente un coefficient d'absorption acoustique tel que mentionné sur toute la plage de fréquence de 500 à 10 000 Hz, et au moins sur la plage de fréquence de 1000 à 10 000 Hz. Des exemples de réalisation de couches d'atténuation acoustiques seront décrits en détail par la suite. Pour commander la position du papillon 6, les moyens de commande 8 comprennent un moteur 9 apte à entraîner en rotation un arbre 11 s'étendant transversalement dans la conduite 4 suivant l'axe de rotation du papillon 6. Le papillon est solidaire de l'arbre 11. Sur les figures 3 à 5 est illustré un dispositif d'obturation 20 conforme à l'invention qui est du type clapet anti-retour. Le dispositif 20 est disposé dans une conduite 22 de circulation de gaz et autorise une circulation des gaz dans la conduite 22 de l'amont vers l'aval, c'est-à-dire dans le sens de la flèche A, et interdit une circulation en sens inverse. La conduite 22 est par exemple de section circulaire. Le dispositif d'obturation 20 comprend un support 24 s'étendant diamétralement en travers de la conduite 22, et deux volets 26 articulés sur le support 24. Le support 24 divise la conduite 22 en deux passages 28 semi- cylindriques parallèles, et chaque volet 26 est susceptible d'obturer un passage 28. Chaque volet 26 présente la forme d'un demi-disque comprenant un bord intérieur 30 rectiligne et un bord extérieur 32 en demi-cercle. Les volets 26 sont situés de part et d'autre du support 24, et chaque volet 26 est articulé suivant son bord intérieur 30 sur le support 24. Chaque volet 26 est mobile entre une position fermée (figure 3) et une position ouverte (figure 5). Dans la position fermée, chaque volet 26 s'étend transversalement à la ligne D en travers du passage 28 correspondant et obture celui-ci. Dans la position ouverte, chaque volet 26 est rabattu vers l'aval de façon à dégager le passage 28 correspondant pour permettre l'écoulement du gaz dans la conduite 22. Le dispositif d'obturation 20 comprend des butées 34 interdisant un mouvement de rotation des volets 26 vers l'amont au-delà de la position 10 fermée. Les butées 34 se présentent sous la forme d'arceaux en arc de cercle s'étendant entre les extrémités du support 24, dans un plan transversal à la ligne D, et de chaque côté du support 24. Le support 24 et les butées 34 forment un cadre permettant la fixation du dispositif d'obturation 20 dans la conduite 4. En fonctionnement, lorsqu'une surpression apparaît en amont du dispositif d'obturation 20 par rapport à l'aval de ce dispositif 20, les volets 26 se rabattent vers l'aval, en position ouverte (figure 5). Lorsqu'une dépression apparaît en amont du dispositif d'obturation 20 par rapport à l'aval de ce dispositif, les volets 26 sont sollicités vers l'amont. Toutefois, les volets 26 sont retenus dans la position fermée (figure 3) par les butées 34 et obturent les passages 28. De préférence, le dispositif d'obturation 20 comprend des moyens de rappel des volets 26 vers la position fermée (figure 3). Ces moyens de rappels sont par exemple des moyens élastiques de rappel, comme un ressort (non représenté). Le rappel élastique de chaque volet 26 est en variante produit par une charnière élastique reliant le support 24 au volet 26 suivant son bord. En fonction de la rigidité des moyens de rappel et de la différence de pression entre l'amont et l'aval, les volets 26 peuvent occuper une position intermédiaire de fermeture partielle (ou d'ouverture partielle) entre la position fermée et la position ouverte. Chaque volet 26 présente une première face 36 et une deuxième face 38 opposées. En position fermée du volet 26, la première face 36 est orientée vers l'amont suivant le sens de circulation des gaz dans la conduite 22, et la deuxième face 38 est orientée vers l'aval. Afin de limiter la propagation du son dans la conduite 22, chaque volet 26 comprend une couche 40 présentant des propriétés d'atténuation acoustique. Plus précisément, chaque volet 26 comprend un support 42, et la couche 40 est fixée sur le support 42 du côté de la première face 36 du volet 26, en affleurant la première face 36. En position de fermeture partielle ou complète, ou en position ouverte, les premières faces 36 des volets 26 sont exposées aux ondes acoustiques, en particulier aux ondes acoustiques se déplaçant de l'amont vers l'aval. La couche 40 d'atténuation acoustique de chaque volet 26 permet d'absorber au moins en partie les ondes frappant les premières faces 36 des volets 26. Les deuxièmes faces 38 des volets sont moins exposées à de telles ondes acoustiques et sont dénuées de couches d'atténuation acoustique. En variante, les volets 26 comprennent également du côté de leur deuxième face 38 des couches d'atténuation acoustique. Dans une autre variante, un ou chaque volet 26 est constitué d'une unique couche d'atténuation acoustique affleurant les première 36 et deuxième 38 faces des volets 26. Des exemples de modes de réalisation de couches d'atténuation acoustique pouvant être utilisés dans les dispositifs d'obturation acoustique 2 et 20 décrits précédemment sont illustrés par la suite en référence aux figures 6 à 8. Sur la figure 6, un support 44 présente une face 46 revêtue d'une couche d'atténuation acoustique 48. La couche d'atténuation acoustique 48 est elle-même stratifiée et comprend une base 50 en contact avec la face 46 du support 44, et un revêtement 52 disposé sur la base 50 du côté opposé au support 44. Le revêtement 52 est exposé à l'extérieur. La base 50 est une structure en nid d'abeille comprenant une pluralité d'alvéoles 54 s'étendant perpendiculairement à la face 46 du support 44. Les alvéoles 54 présente des sections hexagonales. En variante, les alvéoles 54 présentent des sections différentes, par exemple quadrangulaires ou circulaires. Le revêtement 52 est muni de lumières multiples et se présente par exemple sous la forme d'un tissu réalisé à partir de fils métalliques, synthétique ou autre. Lorsque le revêtement 52 est frappé par une onde acoustique, l'onde acoustique traverse en partie le revêtement 52, et circule dans les alvéoles 54 jusqu'au support 44 sur lequel elle est réfléchie. Le passage de l'onde à travers le revêtement 52 et sa propagation dans les alvéoles 54 s'accompagne d'une dissipation d'énergie et d'une atténuation de l'onde acoustique. Le bruit réfléchi par le support 44 recouvert de la couche 48 est donc diminué. Le mode de réalisation illustré sur la figure 7 diffère du mode de réalisation précédent en ce qu'il comprend plusieurs couches 48 superposées, chaque couche 48 comprend une base 50 en nids d'abeille et un revêtement 52. Ainsi, l'absorption des ondes acoustiques est améliorée par rapport au mode de réalisation précédent. Dans ces modes de réalisation, l'épaisseur de la base 50 en nid d'abeille peut être maintenue faible tout en obtenant des propriétés d'atténuation satisfaisante. L'épaisseur est par exemple comprise entre 5 et mm et 40 mm, de préférence entre 15 mm et 30 mm. La couche d'atténuation 48 illustrée sur la figure 8 diffère du mode de réalisation de la figure 6 en ce que la base en nid d'abeille est remplacée par une base 50 en matériau poreux. La base 50 est par exemple une mousse, qui est par exemple une mousse de matière plastique, notamment du type mélamine ou polyimide, ou un enchevêtrement tissé ou non de fibres, notamment du type laine de verre ou laine de roche. Dans ce cas, les ondes acoustiques pénétrant dans le matériau poreux sont dissipées sous forme de chaleur d'agitation du matériau poreux. De plus, dans la variante de la figure 8, le revêtement 52 est une peau perforée. Sur la figure 9, un ensemble de ventilation 54 comprend un boîtier 56 délimitant intérieurement un passage 58 qui débouche à l'extérieur du boîtier 56 par une ouverture aval 60 et une ouverture amont 62. Le passage 58 s'étend axialement suivant une direction axiale L. Le boîtier reçoit dans le passage 58 un ventilateur 64 comprenant un moteur 66, une hélice 68 et un redresseur 70. Le moteur 66 est disposé axialement suivant la direction L dans le passage 58. Le moteur 66 délimite un conduit annulaire 72 entre sa surface 20 externe et la paroi du passage 58. Le moteur 66 comprend un arbre de rotation 73 s'étendant vers l'amont suivant la direction axiale L. L'arbre 73 porte à son extrémité amont l'hélice 68. Le moteur 66 est maintenu dans le boîtier 56 par l'intermédiaire du redresseur 70. Celui-ci se présente sous la forme d'ailettes disposées autour du moteur 66 et s'étendant sensiblement radialement dans le conduit annulaire 72 entre le moteur 66 et le boîtier 56. L'ensemble de ventilation 54 comprend en outre un dispositif d'obturation 74 conforme à l'invention. Le dispositif d'obturation 74 est fixé 30 dans le boîtier 56 au niveau de l'ouverture aval 60. Le dispositif d'obturation 74 est par exemple un dispositif d'obturation du type clapet anti-retour tel que décrit en regard des figures 3 et 4. En fonctionnement, lorsque le moteur 66 est actionné, il entraîne l'hélice 68 en rotation, ce qui provoque un écoulement dans le passage 58 de l'ouverture 62 vers l'ouverture 60. L'air s'écoule dans le conduit annulaire 72 vers le dispositif d'obturation 74. Une surpression se forme en amont du dispositif d'obturation 74. Ce dernier est disposé de façon à permettre l'écoulement d'air dans ce sens, comme expliqué en regard des figures 3 à 5. Lorsque le moteur 66 est arrêté, le dispositif d'obturation 74 interdit l'écoulement d'air dans le sens opposé. L'air s'écoule en aval de l'hélice principalement axialement suivant la direction axiale L, et avec également un mouvement de rotation autour de la direction axiale L, dû à la rotation de l'hélice elle-même. Les ailettes du redresseur 70 sont courbes axialement de façon à redresser l'écoulement d'air. Le redresseur 70 permet d'obtenir un écoulement d'air sensiblement axial. Les volets 26 (figures 3 et 4) étant traités à l'aide de couches d'atténuation acoustique, des bruits générés par le ventilateur 64 sont efficacement absorbés avant toute propagation dans une conduite raccordée à l'ouverture 60 en aval du boîtier 56. L'ensemble de ventilation 54 forme un ensemble modulaire sous la forme d'un boîtier contenant un ventilateur et un dispositif d'obturation. L'ensemble de ventilation 54 est facilement intégrable dans une conduite d'un système de ventilation et permet une réduction du bruit produit par son ventilateur. En variante, l'ensemble de ventilation 54 est dépourvu de redresseur 70 et le moteur 66 est maintenu par exemple à l'aide de brides radiales non prévues pour corriger l'écoulement d'air dans le passage annulaire 72. L'ensemble de ventilation 54 est utilisable dans les avions, et également dans d'autres applications, comme par exemple les bâtiments et les véhicules automobiles ou ferroviaires. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'obturation d'une conduite destinée à l'écoulement d'un gaz, du type comprenant un volet (6, 26) d'obturation destiné à être disposé dans la conduite en étant mobile entre au moins deux positions permettant l'obturation complète ou partielle de la conduite, caractérisé en ce que le volet (6, 26) comprend au moins une couche (14, 16, 40) présentant des propriétés d'atténuation des ondes acoustiques. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche (14, 16, 40) comprend une base (50) recouverte d'un revêtement à lumières multiples (52). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la base 15 (50) est une structure en nid d'abeille. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la base (50) est constituée d'un matériau poreux. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau poreux est une mousse. 6.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau poreux est un enchevêtrement de fibres tissées ou non. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le revêtement (52) est une peau perforée. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, 30 caractérisé en ce que le revêtement (52) est un tissu. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet (6, 26) comprend un support portant d'un côté au moins la couche d'atténuation acoustique. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (8) de la position du volet (26). 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet (6, 26) est mobile librement entre une première position et une deuxième position, de façon que le volet (6, 26) se déplace en fonction d'une différence de pression de part et d'autre du volet (6, 26). 12.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de rappel élastique du volet (6, 26) vers une position déterminée. 13.- Ensemble de ventilation comprenant un boîtier (56) délimitant intérieurement un passage (58) présentant une première ouverture (60) et une deuxième ouverture (64), le boîtier (56) contenant un ventilateur (64) pour forcer la circulation d'un gaz dans le passage (58) entre les première (60) et deuxième (62) ouvertures, et au moins un dispositif d'obturation selon l'une quelconque des revendications précédentes fixé sur le boîtier (56) dans le passage (58).