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Perfectionnements apportés aux silencieux pour courants gazeux et à leur mode de fabrication.
Cette invention est relative à des perfectionnements apportés aux silencieux pour courants gazeux, ainsi qu'à leur mode de fabrication et s'applique plus particulièrement aux silencieux ou pots d'échappement pour moteurs à combustion in- terne, bien qu'on puisse l'appliquer à d'autres usages dans lesquels on désire absorber les vibrations d'un agent gazeux engendrées par un moyen quelconque; par exemple, on peut l'ap- pliquer à l'admission des compresseurs.
Le but principal de la présente invention est d'offrir un silencieux perfectionné du type comportant'une enveloppe pourvue d'un remplissage de matiè-
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re absorbant ou amortissant le son, comme par exemple de l'amiante ou de la fibre minérale, ledit remplissage étant disposé à l'intérieur de l'enveloppe de manière à laisser un passage ou conduit libre et non obstrué, ou en principe non obstrué, pour les gaz allant de l'admission à l'échappement, et sous ce rapport le présent silencieux se distingue du type de silencieux dans lequel tout le gaz est obligé de traverser une matière amortissant le son, comme par exemple de la fibre minérale, dans son passage de l'entrée à la sortie.
Le silencieux établi conformément à la présente in- vention se caractérise par l'application d'un remplissage mix- te pour garnir l'enveloppe, ce remplissage consistant en une matière fibreuse ou autre matière amortissant le son, relati- vement fine, telle que de la laine ou paille d'acier, du coton de verre, de la fibre d'amiante, ou son équivalent, et d'une matière plus rigide, telle que du métal déployé, de la toile métallique, ou son équivalent, laquelle matière plus rigide sert aussi de moyen de liage pour retenir ensemble la. matière fibreuse ou autre matière analogue amortissant le son, d'une finesse relative.
La laine d'acier ou autre matière analogue consti- tuant la matière fibreuse fine ou autre matière amortisseuse de son du silencieux selon la présente invention, est de pré- férence de grosseurs différentes lorsque le silencieux doit être utilisé pour rendre silencieux les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ou autre moteur analogue. Par exemple, la masse se compose de brins ou fibres d'une épais- seur différente ou se différenciant sous le rapport d'autres caractéristiques physiques. Cette caractéristique est désignée d'une façon générale ci-après sous le nom de "différents de- grés d'épaisseur".
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Le silencieux établi selon la présente invention, et en particulier la construction qui va être décrite ci-après, s'est révélé dans la pratique comme étant très efficace. Bien que l'inventeur n'entende pas se limiter à une explication par- ticulière quelconque de la cause de cette efficacité très avan- tageuse, il base sa présente théorie sur les nombreuses expé- riences qui ont été faites et qui ont révélé que dans un si- lencieux des ondes sonores de fréquences différentes étaient le mieux absorbées.ou amorties par des matières d'amortisse- ment de son présentant des caractéristiques différentes et qu'il était également nécessaire, pour rendre d'une manière convenable un courant gazeux silencieux, d'obliger les ondes sonores à travailler.
Les ondes sonores de l'échappement d'un moteur à combustion interne ont des fréquences mixtes, depuis la basse fréquence jusqu'à la haute fréquence et, toujours selon l'inventeur, les ondes sonores de ces différentes fré- quences sont plus facilement amorties par des matières pré- sentant des caractéristiques différentes telles qu'on dispose d'une matière absorbante convenable pour chaque variation de fréquence. Conformément à cette théorie, la matière plus rigi- de du remplissage absorbera des ondes sonores de fréquences comparativement basses, tout en transmettant en même temps les ondes sonores de fréquences plus élevées, à la laine d'acier ou son équivalent, cette dernière ou son équivalent, présentant des différents degrés d'épaisseur, absorbera sé- lectivement et efficacement les fréquences plus élevées.
Tout en jouant le rôle ci-dessus décrit d'absorbant des ondes sonores d'une fréquence relativement basse et d'or- gane pour transmettre d'une.façon très efficace les ondes so- nores de fréquences plus élevées, à la laine d'acier ou son équivalent, la matière plus rigide sert également, conformé-
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ment à la présente invention, à lier la matière fibreuse re- lativement fine et à l'empêcher de se déplacer sous l'effet de la pression du gaz.
Un autre avantage du remplissage mixte selon la pré- sente invention, c'est de rendre inutile l'emploi d'un tube central à perforations constituant le passage libre depuis l'entrée jusqu'à la sortie.
Dans les dessins annexés, qui montrent à titre d'exemples illustrants et non limitatifs, certains modes de réalisation convenables de la présente invention:
La fig. 1 est une coupe longitudinale prise par le type adopté de préférence de silencieux selon la présente in- vention.
La figure 2 est une vue en perspective montrant la phase initiale du procédé de fabrication, adopté de préféren- ce, du remplissage selon l'invention.
La fig. 3 est une vue en perspective du remplissage fini, obtenu à l'aide de ce procédé.
La fig. 4 est une coupe longitudinale prise par une autre forme d'exécution du silencieux, selon la présente in- vention.
La fig. 5 est une vue en perspective d'une variante de remplissage selon la présente invention.
La fig. 6 est une coupe prise par une autre variante encore du remplissage selon la présente invention.
En se référant maintenant plus particulièrement à la disposition montrée aux figures 1 à 3, le silencieux qui y est montré comprend une enveloppe 10 comportant une entrée 11 et une sortie 12 et, pour les motifs exposés ci-dessus, il n'y a de préférence pas de conduit ou tube central faisant communiquer l'entrée et la sortie dans le silencieux selon
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la présente invention. Le remplissage mixte est libre à l'intérieur de l'enveloppe, c'est-à-dire qu'il ny est pas attaché et remplit, ou remplit en substance, l'intérieur de l'enveloppe 10, à l'exception d'un passage central libre 13 dont le diamètre est, de préférence, à peu près égal au dia- mètre du tube d'entrée.
Dans un mode de formation du remplissage mixte selon la présente invention, on prend une feuille de métal déployé en treillis 14 qui constitue la matière plus rigide du rem- plissage mixte selon l'invention et on commence par enrouler une des extrémités de ce métal déployé autour d'un moule cy- lindrique (non représenté), de façon à constituer un support central 15 entourant le passage 13.
De la laine d'acier 16, à degrés d'épaisseur variés, comme décrit ci-dessus (ou bien si on le désire et particulièrement lorsque le courant gazeux ne comporte pas d'ondes sonores de fréquences différentes, comme tel est le cas pour l'admission de compresseurs, à degré d'é- paisseur unique), est alors étalée sous la forme d'une couche égale ou inégale présentant l'épaisseur voulue, sur le reste du métal déployé, et le tout est enroulé comme le montre la figure 3, de manière à obtenir un remplissage mixte composé de couches alternantes de laine d'acier (la matière fine fi- breuse ou autre matière d'amortissement du son) et de métal déployé (la matière plus rigide).
Les dimensions de la feuille de métal déployé 14 et l'épaisseur de la couche de laine d'a- cier 16 sont telles que le remplissage fini représenté à la figure 3, glissera facilement dans l'enveloppe extérieure 10 avant qu'un des chapeaux extérieurs soit appliqué sur cette enveloppe et remplira en substance cette dernière.
Le silencieux est alors complet et peut, comme on le verra, être fabriqué facilement et à peu de frais.
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Le métal déployé constitue un agent de liaison très efficace qui retient la laine d'acier et l'empêche d'être expulsée sous l'action des courants gazeux. En outre, ce mé- tal sert très utilement à distribuer d'une manière efficace et rapide à l'ensemble de la masse de laine d'acier, les vi- brations sonores d'une périodicité comparativement élevée, qui constituent la majeure partie du son à amortir, de sorte que les vibrations en question peuvent être absorbées d'une façon plus rapide. Le métal déployé joue lui-même, de l'avis de l'inventeur, également le rôle d'un amortisseur pour les ondes sonores d'une périodicité relativement basse.
On verra que le remplissage mixte est exposé à l'ac- tion des courants gazeux s'écoulant à travers le passage cen- tral sur toute la surface de ce passage, de telle sorte que le gaz remplit la totalité de l'enveloppe et que ses vibra- tions sont amorties dans le remplissage, lequel peut vibrer librement.
Dans la variante de construction qui est représentée à la figure 4, le remplissage se compose d'un certain nombre de disques annulaires 20 formés chacun d'une masse de laine d'acier. Ces disques annulaires peuvent être constitués de la même manière que les nettoyeurs de pots bien connus et sont renforcés ou garnis de fil métallique, ou son équivalent, sur la face extérieure, ce fil métallique ou son équivalent cons- tituant la matière plus rigide et servant à empêcher la laine d'acier d'être chassée vers l'extérieur sous l'effet de la pression des courants gazeux.
Figure 5 montre en perspective une autre variante de construction de remplissage selon la présente invention. Dans ce cas, la laine d'acier est filée ou amenée de toute autre manière à la forme d'une corde ou son équivalent 21, avec ren- @
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forcement ou garniture de fil métallique (constituant la ma- tière plus rigide) le long ou autour de sa face extérieure, puis est enroulée sous la forme d'une spirale, comme représen- té, de la dimension voulue. Cette spirale constitue le remplis. sage et est glissée dans l'enveloppe, comme décrit ci-dessus.
Dans ce cas également, le passage central non obstrué 13 se trouve ménagé et le remplissage est exposé librement à l'action du courant gazeux sur toute l'étendue de ce passage.
Figure 6 montre une autre variante encore du remplis- sage suivant la préserite invention, variante dans laquelle le passage central est formé d'un certain nombre de morceaux de tubes 30 en métal déployé ou son équiva.lent, pourvus chacun d'une bride 31 à une de ses extrémités. Les brides constituent la matière plus rigide et divisent l'espace cylindrique de l'enveloppe en un certain nombre de compartiments dont chacun est rempli de laine d'acier 32. On obtient le même effet dans ce cas, attendu que le remplissage sectionné est libre à l'in- térieur de l'enveloppe et qu'il n'y a pas de tube ou conduit central fixe s'étendant le long du milieu de l'enveloppe.
De nombreuses modifications peuvent être apportées à la construction décrite ci-dessus sans s'écarter pour cela du principe de la présente invention; c'est ainsi, par exemple, qu'à la place du métal déployé, on peut faire usage de toile métallique tissée, avec mailles d'une grosseur appropriée quelconque, du treillage en fil métallique ou tout autre treil- lage ou réseau convenable ou toute autre matière appropriée pour lier ou assembler la laine d'acier ou autre matière ana- logue. De même, à la place de la laine d'acier, on peut faire usage de laine ordinaire ou de feutre lâche (lorsque le si- lencieux n'est pas pour être employé avec des gaz chauds) du coton de verre, de la fibre minérale, de la fibre d'amiante,
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ou équivalents.
Le silencieux établi selon la présente invention peut présenter toute section transversale convenable et peut être droit ou courbé, suivant qu'on le désire.
Le silencieux établi conformément à la présente invention présente un autre avantage, c'est que la chaleur est distribuée uniformément sur le remplissage et est dissi- pée dans celui-ci et que, de cette façon, il y a moins de con- densation et pas d'endroits chauds qui pourraient avoir tendan- ce à endommager l'enveloppe.
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Improvements made to silencers for gas streams and their manufacturing method.
This invention relates to improvements made to silencers for gaseous streams, as well as to their method of manufacture and more particularly applies to silencers or exhaust pipes for internal combustion engines, although it may be possible to do so. apply to other uses in which it is desired to absorb the vibrations of a gaseous agent generated by any means; for example, it can be applied to the intake of compressors.
The main object of the present invention is to provide an improved silencer of the type comprising a casing provided with a filling of material.
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re absorbing or damping sound, such as for example asbestos or mineral fiber, said filling being arranged inside the casing so as to leave a passage or duct free and unobstructed, or in principle unobstructed , for gases going from the intake to the exhaust, and in this respect the present silencer is distinguished from the type of silencer in which all the gas is forced to pass through a sound damping material, such as for example mineral fiber, in its passage from entry to exit.
The silencer made in accordance with the present invention is characterized by the application of a mixed filling to line the casing, this filling consisting of a fibrous material or other relatively fine sound-damping material, such as wool or steel wool, cotton glass, asbestos fiber, or its equivalent, and a more rigid material, such as expanded metal, wire mesh, or its equivalent, which material more rigid also serves as a binding means to hold together the. fibrous material or other similar sound dampening material of relative fineness.
The steel wool or other similar material constituting the fine fibrous material or other sound damping material of the muffler according to the present invention is preferably of different sizes when the muffler is to be used for silencing the exhaust gases. exhaust from an internal combustion engine or other similar engine. For example, the mass consists of strands or fibers of different thickness or differing in other physical characteristics. This characteristic is referred to generally hereinafter as "different degrees of thickness".
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The silencer established according to the present invention, and in particular the construction which will be described hereinafter, has been found in practice to be very effective. Although the inventor does not intend to limit himself to any particular explanation of the cause of this highly advantageous efficacy, he bases his present theory on the numerous experiments which have been made and which have shown that in sound waves of different frequencies were best absorbed or damped by sound damping materials having different characteristics and which were also necessary, to suitably render a gas stream silent , to force the sound waves to work.
The sound waves of the exhaust of an internal combustion engine have mixed frequencies, from low frequency to high frequency and, still according to the inventor, the sound waves of these different frequencies are more easily damped. by materials having different characteristics such that suitable absorbent material is available for each frequency variation. According to this theory, the more rigid material of the filling will absorb sound waves of comparatively low frequencies, while at the same time transmitting sound waves of higher frequencies, to the steel wool or its equivalent, the latter or its sound. equivalent, having varying degrees of thickness, will selectively and efficiently absorb higher frequencies.
While playing the above-described role of absorbing sound waves of a relatively low frequency and organ to transmit sound waves of higher frequencies very efficiently, to the wool of steel or its equivalent, the more rigid material also serves, conforming
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According to the present invention, bond the relatively fine fibrous material and prevent it from moving under the pressure of the gas.
Another advantage of the mixed filling according to the present invention is that it makes unnecessary the use of a central tube with perforations constituting the free passage from the inlet to the outlet.
In the accompanying drawings, which show, by way of illustrative and non-limiting examples, certain suitable embodiments of the present invention:
Fig. 1 is a longitudinal section taken through the preferably adopted type of silencer according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the initial phase of the manufacturing process, preferably adopted, of the filling according to the invention.
Fig. 3 is a perspective view of the finished filling, obtained using this process.
Fig. 4 is a longitudinal section taken through another embodiment of the silencer, according to the present invention.
Fig. 5 is a perspective view of an alternative filling according to the present invention.
Fig. 6 is a section taken through yet another variant of the filling according to the present invention.
Referring now more particularly to the arrangement shown in Figures 1 to 3, the silencer shown therein comprises a casing 10 having an inlet 11 and an outlet 12 and, for the reasons set out above, there is no preferably no duct or central tube communicating the inlet and outlet in the silencer according to
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the present invention. The mixed filling is free inside the envelope, i.e. it is not attached to it and fills, or substantially fills, the interior of the envelope 10, except for a free central passage 13, the diameter of which is preferably approximately equal to the diameter of the inlet tube.
In one method of forming the mixed filling according to the present invention, a sheet of expanded metal mesh 14 which constitutes the more rigid material of the mixed filling according to the invention is taken and one begins by winding one of the ends of this expanded metal. around a cylindrical mold (not shown), so as to constitute a central support 15 surrounding the passage 13.
Steel wool 16, with varying degrees of thickness, as described above (or if desired and particularly when the gas stream does not include sound waves of different frequencies, as is the case for the inlet of compressors, single degree of thickness), is then spread in the form of an equal or unequal layer having the desired thickness, over the rest of the expanded metal, and the whole is wound up as shown FIG. 3, so as to obtain a mixed filling composed of alternating layers of steel wool (the fine fibrous material or other sound damping material) and expanded metal (the more rigid material).
The dimensions of the expanded metal sheet 14 and the thickness of the steel wool layer 16 are such that the finished infill shown in Figure 3 will easily slide into the outer casing 10 before one of the caps. exterior is applied to this envelope and will substantially fill the latter.
The silencer is then complete and can, as will be seen, be manufactured easily and inexpensively.
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Expanded metal is a very effective bonding agent which retains steel wool and prevents it from being expelled under the action of gas streams. Furthermore, this metal serves very usefully in distributing in an efficient and rapid manner to the whole mass of steel wool the sonic vibrations of comparatively high periodicity, which constitute the major part of the mass. sound to be damped, so that the vibrations in question can be absorbed more quickly. The expanded metal itself plays, in the opinion of the inventor, also the role of a damper for sound waves of relatively low periodicity.
It will be seen that the mixed filling is exposed to the action of the gas streams flowing through the central passage over the entire surface of this passage, so that the gas fills the whole of the envelope and that its vibrations are damped in the filling, which can vibrate freely.
In the variant construction which is shown in Figure 4, the filling consists of a number of annular discs 20 each formed from a mass of steel wool. These annular discs can be made in the same way as the well-known pot cleaners and are reinforced or lined with metal wire, or its equivalent, on the outer face, this metal wire or its equivalent constituting the more rigid material and serving preventing the steel wool from being forced out by the pressure of the gas streams.
Figure 5 shows in perspective another alternative filling construction according to the present invention. In this case, the steel wool is spun or otherwise brought into the shape of a cord or its equivalent 21, with r- @
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Forcing or packing of metal wire (constituting the more rigid material) along or around its outer face, and then is wound in the form of a spiral, as shown, of the desired size. This spiral constitutes the filled. sage and is slipped into the envelope, as described above.
Also in this case, the unobstructed central passage 13 is provided and the filling is freely exposed to the action of the gas stream over the entire extent of this passage.
Figure 6 shows yet another variant of the filling according to the present invention, a variant in which the central passage is formed from a number of pieces of tubes 30 of expanded metal or its equivalent, each provided with a flange 31. at one of its ends. The flanges constitute the more rigid material and divide the cylindrical space of the casing into a number of compartments each of which is filled with steel wool 32. The same effect is obtained in this case, since the sectioned filling is free. inside the enclosure and that there is no fixed central tube or duct extending along the middle of the enclosure.
Many modifications can be made to the construction described above without thereby departing from the principle of the present invention; for example, instead of expanded metal, it is possible to use woven wire mesh with meshes of any suitable size, wire mesh or any other suitable mesh or network or any other material suitable for binding or joining steel wool or the like. Likewise, instead of steel wool, one can use ordinary wool or loose felt (when the silencer is not to be used with hot gases), cotton glass, fiber mineral, asbestos fiber,
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or equivalent.
The muffler established in accordance with the present invention may have any suitable cross section and may be straight or curved, as desired.
Another advantage of the muffler made in accordance with the present invention is that the heat is distributed evenly over the filling and is dissipated in it, and in this way there is less condensation and no hot places which could tend to damage the casing.