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" SILENCIEUX "
La présente invention est relative à des per- fectionnements aux silencieux pour les gaz producteurs de bruits, et spécialement aux silencieux pour les canalisa- tions d'admission et d'échappement des moteurs à combus- tion interne, compresseurs, etc...
L'un des objets de l'invention est de réaliser un silencieux qui soit très eff icace pour les sons les plus bas de la gamme. Le principal objet de l'invention est, toutefois, de réaliser un silencieux qui soit égale- ment efficace pour supprimer aussi bien les sons les plus bas que les plus élevés. D'autres particularités seront
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mises en évidence au cours de la description ci-dessous, faite à l'aide des dessins annexés, sur lesquels :
Les Fig. 1 à 10 représentent, en coupe axiale ou médiane, divers types de silencieux qui constituent des modes divers de réalisation de l'invention.
Les silencieux pour courants gazeux producteurs de bruits, tels que ceux qui sont disposés sur les canali- sations d'admission et d'échappement des moteurs, sont ba- sés sur des principes divers. Le silencieux le plus commu- nément employé est basé sur le principe de la chicane. Ce type de silencieux, bien qu'il supprime effectivement le bruit, produit une contrepression, qui est indésirable dans de nombreux cas. Dans un second type, le conduit dans lequel passent les gaz est entouré d'une matière absorban- te pour les sons ou pour la pression des gaz et les sons, le long de laquelle passent les gaz. Il ne se produit pra- tiquement aucune augmentation de la contrepression, avec ce procédé d'absorption des sons. Si la canalisation est incurvée, ou repliée, la contrepression s'accroit, en rai- son du changement de direction des gaz.
Ce second type de silencieux se trouve décrit dans le brevet français N
675. 907 déposé le 29 Mai 1929, par la Société demanderesse.
Ce type de construction donne d'excellents résultats dans de nombreux cas, mais il présente l'inconvénient de n'être pas aussi efficace pour les sons de basse fréquence, spé- cialement pour ceux de moins de 400 périodes par seconde que pour les sons de haute fréquence. Ces sons ne sont ha- bituellement pas aussi gênants que les sons de haute fré- quence. Bien que les matières absorbantes employées dans le silencieux décrit dans le brevet ci-dessus mentionné varient quant à leur efficacité, avec les sons des diver- ses fréquences; aucune ne s'est montrée complètement effi-
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cace avec les notes basses.
Les matières absorbantes qui ont de très petites ouvertures se sont montrées très ef- ficaces, mais elles sont indésirables pour les échappe- ments de moteurs, puisque les orifices capillaires sont facilement obstrués par les particules de carbone déposées par les gaz. L'allongement du silencieux est efficace, mais il est indésirable au point de vue du prix et il augmente la contrepression en raison de l'augmentation de la surfa- ce de frottement.
Il est possible de supprimer les notes basses, aussi bien que les notes hautes, en faisant passer les gaz dans des filtres acoustiques ou neutralisateurs. Ces derniers sont employés dans des formes diverses pour neu- traliser les sons d'espèces diverses. La difficulté que l'on rencontre pour la suppression des sons dans une gam- me de fréquences étendue est que l'appareil devient très encombrant et très dispendieux, puisque chaque neutralisa- teur ou filtre n'est efficace que sur une gamme de fréquen- ces étroite. Puisque le type de silencieux absorbeur est efficace pour une gamme de fréquences étendue, on a trou- vé, selon l'invention, que l'on pouvait compléter ce type de silencieux absorbeur avec un type neutralisateur effi- cace sur une bande étroite pour les basses fréquences, et de la sorte rendre silencieuse la gamme entière de fréquen- ces.
Les filtres ou neutralisateurs pour basses fré- quences n'exigent pas de longs tubes, mais sont efficaces avec des longueurs très courtes, de sorte que le silen- cieux peut être construit dans des limites raisonnables de dimensions. La Société demanderesse a trouvé, de plus, ainsi que cela sera expliqué plus en détail ci-après, com- ment on peut supprimer plus complètement le bruit par la
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combinaison d'un absorbeur et d'un neutralisateur, soit pour les basses fréquences, soit pour les hautes fréquen- ces, lorsqu'il existe à la fois, des unes et des autres et qu'il est désirable de supprimer à la fois les unes et les autres dans les gaz en mouvement.
Dans les modes de réalisation de l'invention re- présentés sur les dessins annexés:
La Fig. 1 représente un type simple de filtre acoustique ou de neutralisateur, combiné avec une matière qui absorbe les sons. On fait usage d'une enveloppe 10, sensiblement non perforée. Cette enveloppe porte un orifice d'entrée pour les sons 11 et un orifice de sortie des sons 12. Ces orifices peuvent être inversés, de façon que 11 soit l'orifice de sortie et 12 l'orifice d'entrée, bien que la première disposition soit préférable pour certains types de construction. Un conduit 13 s'étend depuis l'une des ouvertures vers l'autre ouverture.
Ce conduit possède des parois formées d'une matière qui absorbe les sons ou d'une matière combinée qui absorbe à la fois la pression des gaz et les sons, indiquée par 14, et/qui est du genre indiqué dans le brevet dont il a été question précédemment.
Si la paroi absorbante n'est pas susceptible d'être moulée, il est nécessaire d'avoir recours à un tube perforé 15 pour soutenir la matière absorbante 14. Ce tube perforé peut être constitué par un tamis, une toile métallique, du métal perforé, etc..., ainsi qu'il est dit dans le bre- vet ci-dessus mentionné, de manière que les sons et les ondes de pression des gaz puissent atteindre/la matière ab- sorbante.
Pour les canalisations d'admission des moteurs et compresseurs, on peut employer des absorbants inflamma- bles tels que: coton, laine, feutre de poils, fibre de bois, etc..., tandis que pour les conduits d'échappement
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des moteurs et autres conduits de gaz chauds,.on doit em- ployer des absorbeurs ininflammables tels que : lained'a- cier et autres laines métalliques, tournures ou copeaux métalliques, fibres d'amiante, laine minérale, pierre pon- ce, "Haydite" et autres agrégats céramiques non compacts.
Les agrégats peuvent cependant, être réunis ensemble, en laissant des canaux d'absorption qui communiquent entre eux. Une paroi externe 16 de retenue est utilisée pour ceux de ces absorbeurs qui ne sont pas compacts ou qui peu- vent se désintégrer. Cependant, cette paroi de retenue n'est pas indispensable, et elle peut être supprimée lors- que la matière absorbante est telle que cela peut être fait sans inconvénient. La matière absorbante peut n'avoir qu'une épaisseur de 6 m/m, mais de préférence, son épaisseur doit être d'au moins 13 m/m, afin d'être plus efficace pour l'ab- sorption des sons et des pointes de surpression des gaz.
Une chambre 17 est ménagée entre l'enveloppe 10 et l'absor- beur 14. Les sons de la gamme inférieure sont neutralisés dans cette chambre. Une ouverture 19, de grandes dimensions, est laissée entre la paroi absorbante 14 et la paroi d'ex- trémité 18 de l'enveloppe externe. L'ouverture 19 permet aux sons transmis par les gaz, spécialement à ceux de bas- se fréquence qui traversent la canalisation 13, de passer dans la chambre annulaire 17, où ils sont neutralisés. L'ou- verture 19 n'a pas besoin d'être entièrement ouverte comme cela est indiqué. En prolongeant le tube perforé 15 jusqu'à la paroi d'extrémité 18, comme le montre la fig. 2, on peut obtenir le même résultat.
Le diamètre du conduit 1 eut varier par rapport à celui de l'ouverture 11. S'il est de même dimension que celui de l'ouverture 11, la longueur du conduit absorbant 13 est moindre que celle de l'enveloppe 10, comme le mon-
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trent les Fig . 1 et 2. La longueur de la canalisation 13, par rapport à celle de l'enveloppe 10, le volume de la chambre annulaire 17 et les autres dimensions déterminent les caractéristiques neutralisantes du dispositif, et ces variables peuvent être réglées de manière à neutraliser les sons dans une certaine gamme de basses fréquences.
Ainsi, par exemple, dans un filtre acoustique ou un neu- tralisateur dans lequel l'absorbeur 14 serait supprimé, le tube 15 (Fig. 1) non perforé, et où l'enveloppe 10 au- rait 88 m/m de diamètre et 150 m/m de longueur, en augmen- tant la longueur du tube 15 de 112 à 175 m/m, l'ouverture 11 étant plus grande que le diamètre externe du tube 15, on augmente beaucoup la neutralisation des sons de fréquen- ce comprise entre 175 et 375 périodes par seconde, mais on diminue celle des sons dont la fréquence est comprise en- tre 375 et 1. 500 périodes par seconde. L'augmentation du diamètre de l'enveloppe 10 augmente encore l'efficacité de la neutralisation des sons de la gamme de basse fréquence.
Lorsque le tube 15 est plus petit que l'ouverture 11, l'in- version du sens des sons, de sorte qu'ils entrent en 12, réduit l'absorption des sons dans cette gamme de fréquence.
La modification du profil soit du conduit, soit de l'enve- loppe soit de l'un et de l'autre, lequel profil peut, au lieu de circulaire, être ovale ou d'une autre forme, fait également varier les caractéristiques.
Au lieu que l'ouverture 19 soit disposée dans la chambre neutralisatrice 17, à l'une des extrémités du conduit 13 elle peut être placée au centre, ou en un autre point, comme le montre la Fig. 3. Cette disposition donne deux chambres de neutralisation, de longueurs différentes, dans le même dispositif. En excentrant le conduit 13, ou en faisant ce conduit et l'enveloppe 10 de contours diffé-
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rents en coupe transversale, on peut modifier les dñien- @ sions de la chambre 17 dans le même appareil et les ca- ractéristiques d'absorption de celui-ci peuvent ainsi être modifiées..
Sur la fig. 4, la paroi 14 d'absorption des sons ou le conduit 13 sont plus longs que la partie de plus grand diamètre de l'enveloppe 10, et cette enveloppe est munie d'une partie coaxiale, de diamètre réduit, indiquée en 50, dans laquelle se prolonge l'extrémité du conduit..
La paroi d'extrémité 18 est disposée en échelons, de fa- çon à laisser une ouverture annulaire 20, destinée à per- mettre aux sons de parvenir à la chambre neutralisatrice 17. Le son doit entrer, de préférence, par l'ouverture 11, dans ce type de silencieux, bien que les gaz qui transpor- tent les sons puissent passer dans l'un ou dans 'l'autre sens, sans modifier apparemment les caractéristiques silen- cieuses du dispositif.
Sur la Fig. 5, l'absorbeur 14 ou le conduit 13, ne se prolongent pas jusqu'à la paroi d'extrémité 18, mais s'arrêtent un peu auparavant. Si un tube perforé 15 revêt intérieurement le tube 13, il ne s'étend que sur la lon- gueur du revêtement absorbant 14. L'extrémité 21, qui est facultative et qui peut être supprimée, se prolonge au delà de la paroi d'extrémité 18, et elle est non perforée.
Sur la fig. 6, la matière absorbante 23 est dis- posée à l'intérieur de l'enveloppe 10, de manière à garnir extérieurement la chambre neutralisatrice 17. Le tube 24, non perforé, traverse l'enveloppe, et sa longueur peut être modifiée, c'est-à-dire qu'il peut se prolonger au delà de la paroi d'extrémité 18, comme le montre la figure, ou bien il peut ne pas arriver jusqu'à cette paroi, comme sur les
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figures 1 et 2. L'ouverture 25 permet aux sons qui traver- sent le tube 24 d'arriver,à la chambre neutralisatrice 17 et à la matière absorbante 23.
Cette disposition, bien que plus efficace pour les basses fréquences, ne l'est pas autant pour absorber les hautes fréquences, que celles dans lesquelles le conduit central possède une paroi ab- sorbante. Les deux types de construction peuvent être com- binés de façon que le conduit et l'enveloppe possèdent tous deux des parois absorbantes.
Sur la fig. 7, la construction des Fig. 1 et 2 est modifiée par l'insertion d'une chicane 26, qui fait saillie intérieurement sur la paroi d'extrémité 18, de ma- nière à former une ouverture 27, plus sinueuse ou plus étranglée et plus longue, pour le passage du,son dans la chambre neutralisatrice 17. On peut employer une chicane similaire dans l'ouverture 19 de la Fig. 3, l'ouverture 20 de la Fig. 4, l'ouverture 22 de la Fig. 5 et l'ouverture 25 de la Fig. 6. La longueur et l'espacement de la chicane 26 peuvent être modifiés pour changer les caractéristiques neutralisatrices du dispositif. Les essais indiquent que l'allongement du recouvrement de la chicane 26, abaisse la fréquence de la bande qui est atténuée.
De nombreuses modifications peuvent être appor- tées aux dispositifs décrits. Par exemple, sur la Fig. 8, la construction du silencieux selon le brevet précédemment indiqué, se trouve modifiée par l'insertion d'une chambre de neutralisation 28. L'enveloppe 10, et le conduit 13 pos- sèdent une paroi absorbante 14, et vont de l'extrémité 11 à l'extrémité 12. La chambre neutralisatrice 28 est insé- rée dans la paroi absorbante 14, et elle est reliée au con- duit 13 par l'orifice 29. Les caractéristiques du neutra-
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lisateur peuvent être modifiées par la dimension et la forme de la chambre, et par l'insertion d'une chicàne 30, destinée à réaliser un passage plus sinueux ou plus long 31, pour les)sons qui doivent parvenir à la chambre 28.
Des parties des parois ou toutes les parois de la chambre 28 peuvent être formées de matière absorbante. Ce résul- tat est obtenu facilement enormant ces parois d'une ma- tière perforée 32, comme le montre le dessin.
Dans la variante de construction de la fig. 9, la chambre neutralisatrice 17 est combinée à la matière absorbante 14 bout à bout, au lieu que cette chambre et cette matière absorbante forment deux anneaux concentri- ques. La chambre neutralisatrice est également, de préfé- rence, revêtue d'un absorbeur 33.
Dans l'application de la présente invention à une situation spéciale dans laquelle il était nécessaire de changer la direction du courant gazeux, en raison du manque de place, le dispositif de la fig. 10 a été trouvé satisfaisant. La direction du courant gazeux et le sens de propagation du son sont inverses, ainsi que le montrent les flèches. Avec un conduit 13, muni d'une enveloppe ab- sorbante 14, et ouvert aux deux extrémités, les sons de basse fréquence n'étaient pas supprimés, bien que ceux de haute fréquence le fussent d'une façon satisfaisante. Le conduit 13 fut alors fermé à son extrémité de gauche,avec un morceau de tôle d'acier, et les notes de basse fréquen- ce se trouvèrent neutralisées. En interrompant le conduit en 34, ainsi qu'on le voit en traits ponctués, les sons de basse fréquence furent à nouveau perceptibles.
Une paroi absorbante disposée à l'extrémité de gauche, au lieu d'une tôle d'acier ne diminue pas la neutralisation des sons de basse fréquence. par suite, on constate qu'un absorbant
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des sons, convenable pour les hautes fréquences (environ 500 périodes par seconde) lorsqu'il est employé pour entou- rer une chambre neutralisatrice, et quoiqu'il offre une surface d'absorption sur laquelle les ondes sonores de- vraient apparemment se réfléchir, n'interfère pas avec l'action neutralisante de la chambre, à laquelle il ajoute aussi un effet absorbant.
Il est évident, pour les personnes expertes, que de nombreuses modifications aux modes de réalisation dé- crits et représentés peuvent être réalisées.
Lorsque le diamètre intérieur du conduit 13 est égal à celui de l'ouverture d'extrémité 11, le bruit peut être transmis dans un sens ou dans l'autre et l'action amor- tissante est la même dans les deux cas, mais si le diamètre du conduit est moindre que celui de l'ouverture, comme c'est le cas sur les fig. 4 et 5, le fonctionnement est plus effi- cace lorsque l'entrée du bruit se fait en 11.
Quoique beaucoup des variantes de construction du dispositif objet de la présente demande représentent la communication entre le conduit 13 et la chambre neutrali- sante 17 comme adjacente à la paroi d'extrémité 18, on com- prend facilement que cette communication puisse être placée à l'une ou à l'autre extrémité, ou encore en un point dé- terminé d'avance le long du conduit, comme sur la fig. 3.
Les enveloppes et conduits peuvent être de formes diverses, et les conduits n'ont pas besoin d'être concentriques aux enveloppes. Les enveloppes peuvent également varier de for- me d'une extrémité à l'autre.
Dans le cas où l'on sait, d'avance, que des har- moniques des notes de basse fréquence fondamentales exis- tent dans la source de production des sons, qu'il s'agit de rendre silencieuse, l'application de filtres acoustiques
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pour supprimer en premier ces sons fondamentaux peut occa- sionner un renforcement excessif de certaines de ces har- moniques, lesquelles sont de haute fréquence. Une suppres- sion partielle, par absorption, qui suit le filtre ou neu- tralisateur acoustique, peut encore laisser presque autant d'intensité dans l'harmonique, que celle qui existait origi- nairement, sans dispositif silencieux. Dans ce cas, il est préférable de permettre au silencieux absorbeur d'agir d'a- bord sur le son à supprimer.
Cependant, inversement, il est possible que le silencieux absorbant renforce les sons de basse fréquence, et qu'ainsi, l'effet apparent du filtre acoustique suivant ne soit moindre qu'il n'est réellement. par conséquent, il est possible, pour obtenir un résultat, que l'on supprime l'autre, et que le fonctionnement du si- lencieux ne produise aucune différence dans l'intensité de l'ensemble du son, bien qu'il donne une différence de gam- me : dans le premier cas une gamme supérieure, et dans le second une gamme inférieure. La relation entre les pério- des des deux types de silencieux, leur efficacité silen- cieuse, détermine le son d'ensemble résultant (qui est égal, sans égard au fonctionnement, pour un cas spécial seulement).
Le fonctionnement convenable est déterminé, dans chaque cas, par un réglage manuel. Dans le cas de non existence d'har- moniques, ou, en d'autres termes, de l'existence d'un son fondamental de basse fréquence et de sons de haute fréquen- ce non harmoniques, il est préférable de placer le filtre acoustique en premier, pour empêcher le silencieux absor- bant de renforcer le son de basse fréquence, en raison des effets de résonance ci-dessus mentionnés. puisque les échappements de moteurs à gaz consis- tent en une succession rapide de pulsations gazeuses, ces échappements ont des sons assez ressemblants résultant d'une
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succession rapide d'ondes de gaz sous pression. Toutefois, les pulsations gazeuses dans l'échappement sont de fréquen- ce relativement basse, et par conséquent, peuvent être com- parées aux sons de basse fréquence.
Les résultats montrent toutefois qu'elles ne sont pas absolument semblables, en particulier dans leur action sur les absorbants de sons.
En raison de cette relation entre les vibrations sonores et les pulsations de gaz sous pression, les principes de la présente invention peuvent être appliqués dans l'un et l'autre cas, en tenant compte des différences qui ont été mentionnées, lors de l'application pratique de ces princi- pes.