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BREVET D'INVENTION. "Perfectionnements apportés aux silencieux tels que ceux pour moteurs à combustion interne, notamment à ceux pour véhicules profilés".
L'invention est relative aux silencieux) l'erpression "silencieux" désignant, de façon générale, les organes que 1?on disposes par exemple, soit sur la tubulure d'échappement, soit sur la tubulure d'admission, des moteurs à combustion interne,(qu'ils soient à explosion ou à injection), ou en bout du canon des armes à feu, dans le but d'atténuer les oscillations de pression génératrices de bruit tout en freinant le moins possible le mouvement d'ensemble des gaz; et elle concerne plus particulièrement, parmi ces organes, ceux pour les moteurs des véhicules profilés terrestres et aériens.
On a jusquà présent surtout eu recours ,pour établir les si** lencieux, à des chicanes ou à des milieux discontinus, destinés à provoquer l'amortissement des ondes sonores par des pertes de charge, créées sur le courant principal ou en dérivation, grâce auxquelles l'énergie relative des pressions et dépressions,était progressivement absorbée.
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Malheureusement, ces pertes de charge ont comme effet de freiner l"écoulement des gaz traversant les silencieux, ce qui est défavorable à la marche des moteurs.
On a également proposé d'utiliser, pour établir des silencieux, le phénomène ci-après exposé.
Si l'on constitue un tuyau d'orgue par une matière poreuse perméable, d'épaisseur et de densité convenables, on constate qu'il est impossible de faire vibrer la colonne d'air incluse, bien que la perte de charge nécessaire à l'écoulement de l'air soit égale à celle du tube plein correspondant. L'écoulement à travers une matière poreuse s'effectue en effet avec une vitesse négligeable et selon un processus sensiblement isotherme, malgré la détente, en raison de la résistance de frottement que rencontre l'air dans les vacuoles de toutes petites dimensions.
C'est ainsi que l'on a réalisé des silencieux en revêtant la paroi interne d'un tube avec des matières poreuses ou bourres diverses dans le but de provoquer un écoulement allant des zones mobiles de pression jusqu'aux zones mobiles de dépression, effet qui entraînerait une égalisation des pressions locales.
Mais deux faits s'opposent à l'obtention d'un bon résultat avec de tels silencieux.
D'une part, la longueur du train d'onde à amortir est très grande, devant l'épaisseur de la matière qui doit être parcourus avec réflection sur la paroi.
D'autre part, la réflection sur la paroi met cette dernière en mouvement et le bruit se propage au travers.
L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces inconvénients...
Elle consiste, principalement, pour établir les organes du genre en question, à disposer sur le parcours des gaz un passage dont partie au moins de la paroi soit constituée par une cloison en matière poreuse et à prévoir, dans une enceinte appropriée, un espace libre en regard de la face externe de cette cloison poreuse,
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en
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certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en marne temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application, ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions et elle vise plus particulièrement encore;' et ce à ttre de produits industriels nouveaux, les organes du genre en question comportant application desdites dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les installations fixes ou mobiles, notamment les véhicules profilée comportant de tels organes.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication..
La fig. l, de ce dessin, montre, en coupe longitudinale, un silencieux d'échappement établi conformément à un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 2 est une coupe transversale partielle, à plus grande échelle, de ce même appareil.
La fig. 3 montre, semblablement à la fig. 1, un silencieux établi conformément à un autre mode de réalisation de l'invention.
Les fig,. 4 et 5 montrent, à plus grande échelle, en coupe radiale et en coupe transversale, une variante d'exécution d'un certain élément des susdits silencieux.
La fig. 6 montre, semblablement à la figé @, uhe autre variante d'exécution du même élément.
La fig. 7 montre, en vue par en-dessous à petite échelle, une voiture automobile profilée munie. conformément à l'invention, de deux si- lencieux d'échappement.
La fig. 8: enfin, montre, à plus grande échelle, la partie inférieure d'une coupe verticale selon VIII-VIII de la susdite voiture.
Selon l'invention et plus particulièrement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se
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proposant, par exemple rétablir un silencieux destiné à être monté en bout de la tubulure d'échappement 1 du moteur d'un véhicule automobile, on a'y prend comme suit, ou de façon analogue.
On dispose, en prolongement de la tubulure 1, un passage dont partie au moins de la paroi soit constituée par une cloison en une matière poreuse, d'épaisseur, de densité et de texture convenables et on prévoit, dans une enceinte appropriée, un espace libre en regard de la face externe de cette cloison
Avantageusement, on donne à la partie poreuse dudit passage une longueur au moins égale à la longueur d'onde du train d'onde à amortir.
Da même, on donne à cette cloison une forme tubulaire de façon à réaliser un conduit poreux 2 prolongeant la tubulure 1.
On @@nistitue alors simplement le susdit espace libre par une chambre annulaire 3 entourant le susdit conduit 2 et communiquant avec l'atmosphère par l'une de ses extrémités au moins (de préférence du coté par lequel les gaz sortent du conduit.2), chambre que l'on délimite par une paroi 4, par exemple en tôle dtacier, disposée à une certaine distance (quelques centimètres) du conduit 2 et s'étendant sur toute la longueur de ce dernier.
Le fonctionnement d'un tel silencieux est alors le suivant.
Si A est une onde de pression et B l'onde de dépression suivante (fig. 1), ces ondes se déplaçant dans le sens de la flèche F, on conçoit, si l'on suppose ce train d'onde arrêté, que, en regard de A, l'excès de pression provoque le passage à très faible vitesse, accompagné d'une détente, d'une certaine quantité de gaz à travers la paroi poreuse. Ce gaz s'émule alors vers la sortie sans avoir mis en branle la paroi 4 puisque la vitesse et les pressions sont négligeables.
En face de l'onde de dépression B, c'est le contraire qui se produit (mais 4 un degré moindre car, dans les échappements qui fournissent des ondes balistiques, les pressions sont plus fortes que les dépressions) et une certaine quantité de gaz passe de la chambre 3 dans l'intérieur du conduit 2.
La résultante de ces écoulements de gaz au travers de la cloison poreuse est un débit à vitesse très réduite vers l'orifice par lequel
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la chambre 3 communique avec l'atmosphère.
On conçoit que, si l'onde est en mouvement, le degré d'atténuation qu'elle subira dépendra du temps qu'elle mettra à parcourir le conduit 2, donc de la longueur dudit conduit; il dépendra en outre des particularités physiques de la cloison poreuse.
En ce qui concerne la longueur du conduit 2, on la déterminera par exemple expérimentalement Elle pourra être égale à plusieurs lon- gueurs d'onde.
En ce qui concerne maintenant la cloison poreuse, on lui donnera, soit une épaisseur constante, soit une épaisseur allant en décroissant dans le sens de l'écoulement. Cette épaisseur dépendra d'ailleurs de la nature même de la cloison porsuse.
De nombreux produits pourront servir à l'établissement de ladite cloison.
Elle pourra, par exemple, être faite en bourre de quartz filé, amené à une densité convenable déterminée expérimentalement.
Il faudra alors, ainsi que dans tous les cas où la matière utilisée ne présentera pas par elle-même une rigidité suffisante, armer la cloison poreuse par au moins deux t8les perforées 5, 6 (fig. 2), ou par des toiles métalliques, disposées de part et d'autre de ladite cloison.
On pourra également utiliser des copeanx métalliques, par exemple d'acier inoxydable, comprimés en cartouche et maintenus de façon appropriée.
On pourra encore constituer le conduit 2 par un empilage de plaquettes annulaires laissant entre elles des passages de faible section ou constituant des labyrinthes.
Ces plaquettes pourront par exemple comporter des rainures circulaires 7 (fig. 4) et être maintenues écartées les unes des autres de quelques dixièmes de millimètre par des bossages appropriés.
Elles pourraient aussi affecter la forme d'emboutis 8 à ondulations annulaires (fig. 6) disposés entre des plaquettes planes 9, des fuites légères étant alors ménagées entre les éléments 8 et 9.
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De toute façon, ces plaquettes pourront être maintenues en les place par des tiges longitudinales 10 (fig. 5) /traversant et assurant leur serrage.
On pourra, si on le désire et notamment si les vacuoles ou fentes doivent être relativement grandes pour ne pas être obturées trop vite par les produits de la combustion ou les suies, combiner plusieurs dispo- sitifs tel que celui venant d'être décrit, en disposant concentriquement plusieurs conduits poreux 2', 2" (fig. 3), les débouchés des chambres 3', 3" pouvant alors être tous groupés concentriquement à celui du conduit 2.
Le même phénomène, mais atténué, se produit alors dans le deuxième étage, et ainsi de suite.
Quel que soit leur mode de réalisation, les silencieux venant d'être décrits peuvent être disposés, soit en ligne droite, par exemple sous une voiture, soit, selon tout contour approprié.
C'est ainsi que lorsqu'ils devront être appliqués à des véhicules profilés, ils pourront être façonnés de façon à. suivre une ligne de cou- rant autour d'une carène 11 (fig. 7). On pourra alors les encastrer en partie (fig. 8) dans cette carène.
En suite de quoi, on obtient de toute façon, des silencieux dont le fonctionnement et les avantages ressortent suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'entrer, à leur sujet, dans aucune expli" cation complémentaire.
Comme il va de soi et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'ap- plication, non plus qu'à ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, ayant plus particulièrement été envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment, celles où le conduit 2 ne serait poreux que par places, soit selon sa longueur, soit selon des zones délimitées par des génératrices.
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PATENT. "Improvements made to silencers such as those for internal combustion engines, in particular those for streamlined vehicles".
The invention relates to mufflers) the term "silencer" designating, in general, the members that 1? Are arranged for example, either on the exhaust manifold or on the intake manifold, combustion engines internal, (whether they are explosion or injection), or at the end of the barrel of firearms, with the aim of attenuating the pressure oscillations that generate noise while slowing down as little as possible the overall movement of the gases ; and it relates more particularly, among these components, to those for the engines of profiled land and air vehicles.
Until now, we have mainly used, to establish the silences, baffles or discontinuous media, intended to cause the damping of the sound waves by pressure losses, created on the main current or in bypass, thanks to at which the relative energy of pressures and depressions was gradually absorbed.
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Unfortunately, these pressure drops have the effect of slowing down the flow of gases passing through the silencers, which is unfavorable to the operation of the engines.
It has also been proposed to use, to establish silencers, the phenomenon described below.
If an organ pipe is formed from a permeable porous material of suitable thickness and density, it is found that it is impossible to make the included air column vibrate, although the pressure drop necessary for the 'air flow is equal to that of the corresponding full tube. The flow through a porous material takes place in fact with a negligible speed and according to a substantially isothermal process, despite the expansion, due to the frictional resistance encountered by the air in the vacuoles of very small dimensions.
This is how silencers have been produced by coating the internal wall of a tube with porous materials or various fillings with the aim of causing a flow ranging from the mobile pressure zones to the mobile vacuum zones, effect which would lead to equalization of local pressures.
But two facts are opposed to obtaining a good result with such silencers.
On the one hand, the length of the wave train to be damped is very large, compared to the thickness of the material which must be traversed with reflection on the wall.
On the other hand, the reflection on the wall sets it in motion and the noise propagates through it.
The aim of the invention is, above all, to remedy these drawbacks ...
It consists, mainly, to establish the organs of the type in question, to have on the gas path a passage of which at least part of the wall is constituted by a partition made of porous material and to provide, in an appropriate enclosure, a free space facing the external face of this porous partition,
It consists, apart from this main provision, of
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certain other arrangements which are preferably used over time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to a certain mode of application, as well as to certain embodiments, of said provisions and it relates more particularly still to; and this to be new industrial products, the bodies of the type in question comprising application of said provisions, the special elements specific to their establishment, as well as the fixed or mobile installations, in particular the profiled vehicles comprising such elements.
And it can, in any case, be well understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawing, which supplement and drawing are, of course, given above all by way of indication.
Fig. 1 of this drawing shows, in longitudinal section, an exhaust silencer established in accordance with an embodiment of the invention.
Fig. 2 is a partial cross section, on a larger scale, of the same apparatus.
Fig. 3 shows, similarly to FIG. 1, a silencer established in accordance with another embodiment of the invention.
Figs. 4 and 5 show, on a larger scale, in radial section and in transverse section, an alternative embodiment of a certain element of the aforesaid silencers.
Fig. 6 shows, similarly to figé @, uhe another variant of the same element.
Fig. 7 shows, in a view from below on a small scale, a profiled motor car equipped. in accordance with the invention, two exhaust silencers.
Fig. 8: finally, shows, on a larger scale, the lower part of a vertical section along VIII-VIII of the aforesaid car.
According to the invention and more particularly according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given,
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proposing, for example re-establishing a silencer intended to be mounted at the end of the exhaust manifold 1 of the engine of a motor vehicle, it is taken as follows, or similarly.
As an extension of the pipe 1, there is a passage of which at least part of the wall is constituted by a partition made of a porous material of suitable thickness, density and texture, and a space is provided in a suitable enclosure. free facing the external face of this partition
Advantageously, the porous part of said passage is given a length at least equal to the wavelength of the wave train to be damped.
Likewise, this partition is given a tubular shape so as to produce a porous duct 2 extending the tubing 1.
The aforesaid free space is then simply nistitue by an annular chamber 3 surrounding the aforesaid conduit 2 and communicating with the atmosphere via at least one of its ends (preferably on the side through which the gases exit the conduit. 2) , chamber which is delimited by a wall 4, for example made of sheet steel, disposed at a certain distance (a few centimeters) from the duct 2 and extending over the entire length of the latter.
The operation of such a silencer is then as follows.
If A is a pressure wave and B the following depression wave (fig. 1), these waves moving in the direction of the arrow F, we can see, if we assume that this wave train has stopped, that, opposite A, the excess pressure causes the passage at very low speed, accompanied by an expansion, of a certain quantity of gas through the porous wall. This gas then emulates towards the outlet without having set in motion the wall 4 since the speed and the pressures are negligible.
Opposite the depression wave B, the opposite occurs (but 4 to a lesser degree because, in the exhausts which provide ballistic waves, the pressures are greater than the depressions) and a certain quantity of gas passes from chamber 3 into the interior of duct 2.
The result of these gas flows through the porous partition is a very low velocity flow towards the orifice through which
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bedroom 3 communicates with the atmosphere.
It will be understood that, if the wave is in motion, the degree of attenuation which it will undergo will depend on the time it will take to travel through the conduit 2, therefore on the length of said conduit; it will also depend on the physical characteristics of the porous partition.
As regards the length of the conduit 2, it will be determined for example experimentally. It may be equal to several wavelengths.
As regards the porous partition, it will be given either a constant thickness or a thickness decreasing in the direction of flow. This thickness will also depend on the very nature of the porsuse partition.
Many products can be used for the establishment of the said partition.
It could, for example, be made of spun quartz floss, brought to a suitable density determined experimentally.
It will then be necessary, as well as in all cases where the material used does not present sufficient rigidity by itself, reinforce the porous partition with at least two perforated t8les 5, 6 (fig. 2), or with wire mesh, arranged on either side of said partition.
It is also possible to use metallic copeanxes, for example of stainless steel, compressed in a cartridge and suitably maintained.
It is also possible to constitute the conduit 2 by a stack of annular plates leaving between them passages of small section or constituting labyrinths.
These plates could, for example, comprise circular grooves 7 (FIG. 4) and be kept apart from each other by a few tenths of a millimeter by suitable bosses.
They could also take the form of stampings 8 with annular corrugations (FIG. 6) arranged between flat plates 9, slight leaks then being formed between the elements 8 and 9.
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In any case, these plates can be held in place by longitudinal rods 10 (FIG. 5) / passing through and ensuring their tightening.
It is possible, if desired and in particular if the vacuoles or slots must be relatively large so as not to be blocked too quickly by the products of combustion or soot, combine several devices such as the one just described, by having concentrically several porous conduits 2 ', 2 "(fig. 3), the outlets of the chambers 3', 3" can then all be grouped concentrically with that of the conduit 2.
The same phenomenon, but attenuated, then occurs in the second stage, and so on.
Whatever their embodiment, the silencers just described can be arranged either in a straight line, for example under a car, or according to any suitable contour.
Thus, when they have to be applied to profiled vehicles, they can be shaped so as to. follow a current line around a hull 11 (fig. 7). They can then be partially embedded (fig. 8) in this hull.
As a result of which, in any case, silencers are obtained, the operation and advantages of which emerge sufficiently from the foregoing for it to be unnecessary to enter into any additional explanation about them.
As goes without saying and as moreover already emerges from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of application, nor to those of the embodiments, of its various parts, which have more particularly been considered; it embraces, on the contrary, all the variants thereof, in particular, those where the duct 2 is porous only in places, either along its length or along areas delimited by generatrices.