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Dispositif d'insonorisation et de dépoussiérage d'un courant gazeux
La présente invention concerne un dispositif combiné d'insonorisation et de dépoussiérage, destiné à être monté dans un circuit où circule un courant gazeux, notamment dans le circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne
Une proportion importante du bruit qu'émettent les véhicules équipés d'un moteur à combustion interne provient de ce moteur et de ses circuits d'alimentation en air et d'échappement, en particulier du"bruit de bouche"provoqué par l'aspiration d'air ambiant. Cette aspiration se fait en effet par saccades, au rythme du fonctionnement du moteur.
Pour remédier à ce problème, on a déjà proposé de faire passer l'air dans un silencieux constitué d'un tronçon de tuyau perforé communiquant avec une chambre périphérique annulaire contenant un isolant phonique (DE 3413998). Ce dispositif présente cependant l'inconvénient de s'encrasser rapidement, en raison de la nature généralement fibreuse de l'isolant phonique utilisé (laine de roche, etc. ), ce qui réduit au fil du temps la qualité de l'insonorisation.
Une autre solution, souvent utilisée, consiste à utiliser un résonateur de Helmholz, qui permet d'atténuer les pulsations de fréquences bien précises. Un tel dispositif doit donc être soigneusement adapté au moteur auquel il est destiné, ce qui constitue un inconvénient pratique.
Par ailleurs, la plupart des moteurs à combustion interne existants sont équipés d'un filtre à air, distinct de l'éventuel dispositif d'insonorisation, et dont le rôle est d'éliminer la plus grande partie des poussières présentes dans l'air aspiré avant que le carburant n'y soit mélangé et que le mélange inflammable ainsi obtenu ne soit brûlé dans le moteur. Ce filtre doit donc être régulièrement remplacé si l'on souhaite que les performances du moteur ne soient pas réduites par son encrassement et par la perte de charge qui s'ensuit. Les dispositifs d'insonorisation connus susmentionnés ne jouent cependant aucun rôle sur le plan du filtrage de l'air.
De manière surprenante, on a maintenant développé un dispositif simple et compact remplissant à la fois une fonction d'insonorisation et une fonction de dépoussiérage (ou de"pré-filtrage") d'un courant gazeux, qui peut notamment être avantageusement installé dans le circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne Ce dispositif peut en outre être également utilisé dans tout
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autre équipement dans lequel est aspiré ou circule un gaz (pompe, compresseur, etc. ), car des problèmes d'insonorisation et de dépoussiérage s'y posent généralement aussi.
De manière plus précise, la présente invention concerne un dispositif d'insonorisation et de dépoussiérage d'un courant gazeux, constitué d'une canalisation dans laquelle est disposé au moins un organe rotatoire apte à conférer un mouvement hélicoïdal au courant gazeux la traversant, et dont au moins une partie de la paroi comporte des orifices la mettant en communication avec une chambre périphérique extérieurement adjacente à la canalisation.
L'organe rotatoire, qui constitue le premier élément essentiel du dispositif, est conçu de manière à conférer un mouvement hélicoïdal au courant gazeux traversant la canalisation dans laquelle il est disposé. Selon une variante avantageuse, l'organe rotatoire comprend une ou plusieurs ailettes déflectrices, de préférence fixes. Selon une autre variante avantageuse, l'organe rotatoire comprend un cyclone, c'est-à-dire un élément dans lequel le mouvement hélicoïdal du courant gazeux est provoqué au moins en partie par la pénétration tangentielle de celui-ci dans cet organe. Ce cyclone a généralement une forme approximativement conique. Dans certains cas, on peut utiliser un organe rotatoire comprenant à la fois un cyclone et des ailettes. De préférence, toutefois, le cyclone est dépourvu d'ailettes.
La chambre périphérique constitue le second élément essentiel du dispositif de l'invention. Elle est extérieurement adjacente à la canalisation, c'est-à-dire qu'elle est en contact avec au moins une partie de sa surface extérieure. De préférence, elle entoure la canalisation sur toute sa périphérie. On donne avantageusement à la chambre périphérique la forme d'un manchon coaxial à la canalisation.
La chambre périphérique peut comprendre un ou plusieurs compartiments, adjacents ou non les uns aux autres, que ce soit selon une direction circonférentielle, axiale ou autre. De préférence, cependant, la chambre périphérique comprend un seul compartiment.
La canalisation peut être de section quelconque, par exemple de section circulaire ou ovale, constante ou variable. En vue de perturber le moins possible le mouvement hélicoïdal du courant gazeux dans la canalisation, il est toutefois avantageux que celle-ci présente une section transversale dépourvue d'angles vifs, de préférence circulaire. On peut notamment lui donner une section constante, ce qui simplifie le dispositif A titre de variante avantageuse, on peut cependant lui
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donner une section successivement décroissante et croissante, de manière à provoquer un effet de venturi et à ainsi réduire les pertes de charge.
La canalisation est de préférence substantiellement rectiligne, bien que des contraintes extérieures puissent conduire à lui donner une forme générale différente, par exemple incurvée.
La chambre périphérique communique avec l'intérieur de la canalisation grâce à des orifices pratiqués dans la paroi de celle-ci. Ces orifices sont de forme quelconque, de préférence circulaires pour simplifier la fabrication du dispositif.
Ils peuvent être présents en nombre quelconque. On préfère que les orifices représentent au moins 40 % de la superficie de la portion de la paroi de la canalisation mettant celle-ci en communication avec la chambre périphérique. Par ailleurs, ils en représentent avantageusement au plus 60 %. Les orifices sont avantageusement répartis de manière substantiellement régulière sur la portion de la paroi de la canalisation mettant celle-ci en communication avec la chambre périphérique.
La chambre périphérique communique exclusivement avec l'intérieur de la canalisation, où circule le courant gazeux. Il est toutefois avantageux que l'on puisse temporairement accéder à l'intérieur de la chambre, notamment afin de la nettoyer, par exemple en en démontant une partie telle qu'un couvercle amovible prévu sur sa paroi extérieure. De préférence, la chambre périphérique est entièrement démontable, ce qui facilite notamment son remplacement en cas de besoin ; à cet effet, elle peut par exemple être constituée de deux coquilles munies de moyens permettant leur fixation autour de la canalisation.
A titre de variante, il peut être utile que la communication de la chambre périphérique avec l'intérieur de la canalisation puisse être temporairement réduite, ou même interrompue ; par exemple dans certaines plages de régime du moteur, dans le but d'éviter des résonances. Dans le cas où la paroi de la canalisation présente une symétrie axiale (de révolution) à l'endroit où elle est munie d'orifices de communication avec la chambre périphérique, une telle mise en communication variable peut notamment être obtenue en installant un élément d'obturation rotatif, présentant la même forme que la canalisation à cet endroit, également muni d'orifices, et conçu de telle façon que sa rotation permette d'obturer au moins partiellement les orifices mettant l'intérieur de la canalisation en communication avec la chambre périphérique.
Alternativement, si la canalisation présente une section constante à cet endroit, on peut utiliser un élément d'obturation coulissant
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Une variante avantageuse consiste par ailleurs à ce qu'axialement, la chambre périphérique se prolonge en aval (par rapport au sens du courant gazeux) de la partie de la canalisation comportant des orifices ; ceci permet de réduire les turbulences du courant gazeux dans l'extrémité aval de la chambre périphérique, et ainsi de réduire le risque que les poussières qui y avaient pénétré en soient extraites, ce qui réduirait l'efficacité du dépoussiérage.
Selon une variante avantageuse, le dispositif comprend un premier tronçon de canalisation dans lequel est disposé au moins un organe rotatoire apte à conférer un mouvement hélicoïdal à un courant gazeux le traversant, et un second tronçon de canalisation dont la paroi comporte des orifices le mettant en communication avec une chambre périphérique extérieurement adjacente à ce second tronçon de canalisation.
Le dispositif doit être installé de telle façon que le courant gazeux traverse d'abord le premier tronçon de canalisation (l'organe rotatoire), et ensuite le second.
L'organe rotatoire est dans ce cas au moins partiellement installé dans une partie de la canalisation dont la paroi ne comporte aucun orifice. Toutefois, les deux tronçons de la canalisation peuvent éventuellement présenter un recouvrement partiel ; autrement dit, l'organe rotatoire peut éventuellement se prolonger partiellement dans le second tronçon de canalisation. Dans un cas extrême, l'organe rotatoire peut même se prolonger dans la totalité du second tronçon de canalisation
Il est toutefois préférable que le premier et le second tronçon de canalisation ne se recouvrent pas, mais soient consécutifs, c'est-à-dire que l'organe rotatoire ne se prolonge pas dans le second tronçon de canalisation.
Dans ce cas, le second tronçon de canalisation, et plus précisément les orifices le mettant en communication avec la chambre périphérique, sont cependant disposés directement en aval du premier tronçon de canalisation, et plus précisément de l'organe rotatoire, afin que le mouvement hélicoïdal du courant gazeux ne se soit pas notablement affaibli à la hauteur de ces orifices.
Pour des raisons de pertes de charge, il est préférable que l'extrémité aval du premier tronçon de canalisation (dans le sens d'écoulement du courant gazeux) ait sensiblement la même section que l'extrémité amont du second tronçon de canalisation.
La chambre périphérique ne contient de préférence aucun matériau de remplissage tel qu'un isolant phonique, afin d'améliorer ses performances de
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dépoussiérage. On peut toutefois y disposer une ou plusieurs languettes, cloisons ou autres éléments visant à améliorer la rétention des poussières. Le volume de la chambre périphérique est défini par le degré d'insonorisation souhaité.
Le dispositif ainsi décrit peut être réalisé en tout matériau approprié, par exemple en métal ou en plastique, ou encore en utilisant différents matériaux Notamment pour des raisons de simplicité de fabrication et de poids, le dispositif peut avantageusement être réalisé en un matériau thermoplastique.
Tout en étant d'une grande simplicité et par conséquent peu coûteux à fabriquer, le dispositif ainsi décrit, permet à la fois de dépoussiérer un courant gazeux et de jouer un rôle d'insonorisation, ce que les dispositifs antérieurement connus ne permettaient pas de faire simultanément de manière efficace.
La présente invention concerne également un circuit d'alimentation en air d'un moteur à combustion interne, comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus. De préférence, ce dispositif est dans ce cas installé en amont d'un éventuel filtre à air classique, ce qui permet de réduire l'encrassement de ce dernier et augmente ainsi le rendement du moteur tout en insonorisant ce dernier De manière équivalente, l'invention concerne également l'utilisation d'un dispositif tel que décrit ci-dessus pour insonoriser et dépoussiérer l'alimentation en air d'un moteur à combustion interne.
Le dispositif décrit ci-dessus peut trouver des applications autres que l'insonorisation et le dépoussiérage de l'air d'alimentation d'un moteur à combustion interne. Il peut notamment être utilisé dans le circuit où circulent les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ou encore dans le circuit d'aspiration d'une pompe à gaz. C'est pourquoi un autre objet de la présente invention concerne un circuit d'alimentation en gaz d'une pompe à gaz, comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus. Par pompe à gaz, on entend désigner toute machine à piston (s) ou à roue (s) d'ailettes (turbomachine) telle que pompe, soufflante, ventilateur, compresseur, etc., destinée à faire circuler ou à comprimer non seulement de l'air, mais encore tout autre gaz ou mélange de gaz.
De manière équivalente, l'invention concerne également l'utilisation d'un dispositif tel que décrit ci-dessus pour insonoriser et dépoussiérer l'alimentation en gaz d'une pompe à gaz.
En particulier, le dispositif décrit peut également être utilisé dans les installations de climatisation de bâtiments et de véhicules, munies d'organe (s) permettant de réchauffer et/ou de refroidir l'air ainsi que de soufflante (s), ce terme désignant de manière très large tout dispositif tel que ventilateur, etc. assurant la
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circulation forcée de l'air. Généralement, dans ces installations, il est en effet également souhaitable de dépoussiérer l'air et d'éviter la propagation de bruits pouvant gêner les occupants Ces bruits peuvent provenir de soufflantes assurant le déplacement de l'air, du frottement de l'air sur les parois des conduites ou sur les organes de commande qui s'y trouvent, ou encore de sources de bruit extérieures à l'installation de climatisation proprement dite.
Un autre objet de la présente invention concerne dès lors une installation de climatisation comprenant au moins une soufflante ainsi qu'au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus.
Dans ce cas, il peut être utile d'installer un dispositif conforme à l'invention non seulement à proximité d'une bouche d'aspiration par laquelle de l'air est capté en vue d'être réparti dans le bâtiment ou le véhicule, mais encore à tout autre endroit, par exemple immédiatement en amont d'une bouche de climatisation par laquelle de l'air est introduit dans une pièce. De manière équivalente, l'invention concerne également l'utilisation d'un dispositif tel que décrit ci-dessus pour insonoriser et dépoussiérer une installation de climatisation.
Enfin, la présente invention concerne également l'utilisation du dispositif décrit ci-dessus, et plus précisément un procédé d'insonorisation et de dépoussiérage d'un courant gazeux, dans lequel on fait passer le courant gazeux dans un dispositif tel que décrit ci-dessus. Si l'on applique la variante dans laquelle on considère deux tronçons de canalisation, il est préférable que le courant gazeux circule dans un sens tel que le courant gazeux traverse dans l'ordre le premier puis le second tronçon de canalisation.
Les figures annexées illustrent, de façon non limitative, deux variantes différentes du dispositif de l'invention.
Chacune des deux figures représente, en coupe, un dispositif conforme à l'invention, comprenant un premier (1) et un second (2) tronçons de canalisation.
Le second tronçon de canalisation (2) est entouré par une chambre périphérique annulaire (3), qui communique avec l'intérieur de la canalisation (2) au moyen d'orifices (6) Le courant gazeux traverse le dispositif de gauche à droite, selon le sens de la flèche, c'est-à-dire en y entrant par le côté (4) et en en sortant par le côté (7)
Dans la variante de la figure 1, le premier tronçon de canalisation (1) contient un organe rotatoire à ailettes (5), qui permet de donner un mouvement hélicoïdal au courant de gaz, qui entre et sort axialement du dispositif
Dans la variante de la figure 2, l'organe rotatoire est un cyclone :
le premier tronçon de canalisation (1) a une forme générale conique, et le courant gazeux y
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pénètre tangentiellement, par une conduite (8) débouchant à la périphérie du premier tronçon de canalisation (1), perpendiculairement à l'axe général du dispositif (horizontal sur la figure).
En outre, dans la variante de la figure 2, la chambre périphérique (3) se prolonge axialement (9) en aval des derniers orifices (6), de manière à mieux retenir les poussières dans l'extrémité aval (à droite) (9) de la chambre (3)