Dispositif de soufflage à niveau de bruit bas
L'intention concerne un dispositif de soufflage à niveau de bruit bas.
On utilise dans l'industrie, de façon générale,
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ple, on procède à un nettoyage par soufflage d'air, par exemple dans des opérations de tournage et de fraisage.
D'autres exemples sont le refroidissement, le chauffage et le séchage, et le transport de diverses pièces, par exemple sur des machines-outils automatiques. Il peut aussi être question de souffler avec des gaz autres que l'air, par exemple un gaz protecteur dans des opérations de soudage. Le bruit engendré par ces outils de soufflage est souvent si élevé qu'on ne peut plus s'entendre.
Typiquement, les outils de soufflage les plus courants sont conçus suivant la figure 1, qui en est une coupe longitudinale.
Le gaz est fourni à l'outil par un tuyau souple
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source de gaz ayant une pression supérieure à la pression
-atmosphérique. Lorsqu'on doit utiliser l'outil de souffla- <EMI ID=3.1>
cer un tiroir de valve 4, en sorte que le gaz puisse passer par une rainure 5 dans le tiroir et par un prolongement tubulaire 6 pour s'échapper de l'embouchure 7 du prolongement tubulaire.
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l'atmosphère de cette manière, on obtient une vitesse d'échappement du gaz qui dépend du rapport des pressions entre la contre-pression l'aval et la pression ; en avant de l'embouchure.
Si l'embouchure n'est pas conformée comme une
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pour ce qu'on appelle le rapport de pressions critique. La pression en avant de l'embouchure ,pour laquelle le rapport de pressions critique est obtenu est déterminée par la contre-pression après l'embouchure, laquelle est
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dans laquelle le jet d'air quittant l'embouchure dans son mouvement entraînera l'air ambiant. Ainsi, plus élevé
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d'alimentation élevée nécessaire dans la manche sous' haute pression 2 pour obtenir le rapport de pressions critique..
Si l'intérieur de l'outil de soufflage est conçu
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passages pour le gaz en avant de l'ajutage ont une aire en, section transversale sensiblement plus grande que celle
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de l'ajutage serait sensiblement la même que la pression de par exemple 6 à 8 bars du gaz fourni par le tuyau ou <EMI ID=11.1>
La pression du gaz après sa dilatation au-delà de l'ajutage n'est jamais inférieure à la pression critique
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est normalement d'au moins 3 bars.
Dans de tels cas, il est important que l'ajutage
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<EMI ID=16.1> .ne s'écarte que légèrement de la pression immédiatement après la zone de dilatations c'est-à-dire dans la zone <EMI ID=17.1> jet une sous-pression qui aurait un effet retardateur sur les particules de gaz.. Ceci se répéterait périodiquement
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latation dans l'ouverture soit réduit, une co-éjection augmentée fera que le jet de gaz, en se mélangeant à l'air ambiant !, conservera ou augmentera son énergie cinétique totale.
Lorsque l'agent gazeux à grande vitesse, proche
de la vitesse du son, quitte l'embouchure 7 du tube de
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térieur.. A partir de ces turbulences, un bruit intense est émis. Avec une éjection augmentée, ces turbulences peuvent être réduites de sorte que le rayonnement du son est réduit"
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de bruit à la valve est plus grande que la production de ,bruit à l'embouchure.
Par ailleurs, les bruits engendrés aux deux sources de bruit ont rarement la même composition de fréquences. SI l'ensemble de valve est situé à une distance de l'embouchure inférieure à quelques mètres, la résistance acoustique est si faible que la puissance du son est propagée à l'extérieur dans l'environnement autour de l'embouchure proprement dite, en sorte que la puissance sonore obtenue à la valve déterminera totalement ou partiellement le niveau ou intensité du son autour d'un outil de soufflage en fonctionnement. La mesure dans laquelle
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tenue en pratique à l'embouchure sera déterminée par la
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<EMI ID=31.1> En plus de l'inconvénient que les turbulences affectent l'écoulement du gaz et par conséquent son effi-
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à l'intérieur de l'outil. Le bruit peut être aussi gênant que le bruit engendré à la sortie du gaz de l'ajutage,. ;
en raison, entre autres choses, des différences de la
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Le but de la présente invention est de procurer un outil de soufflage ayant un faible niveau de bruit, une grande puissance de soufflage et un rendement méca- nique élevé. L'outil procure un écoulement que l'on peut commander de façon continue dans une large gamme.
Un dispositif de soufflage ou un outil de soufflage, respectivement, suivant l'invention, présentent les particularités caractéristiques indiquées dans les reven-
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cosse constitué de deux ajutages reliés en série, qui sont séparés par une chambre, La valve est un presser .
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peut y être négligée la chambre après le premier res-
<EMI ID=38.1> Le raccord d'attache 8, la valve 11,13 et l'aju- tage 17 du dispositif de soufflage ont des aires de passage telles que lorsque l'outil est en fonctionnement et que la valve est complètement ouverte, la pression dans la chambre 16 soit au moins égale à 0,9 fois la pression du gaz fourni au dispositif de soufflage.
Lorsque, pour une pression d'alimentation donnée,
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vail de dilatation à l'intérieur de l'ouverture de la valve est augmenté. La vitesse du gaz à l'intérieur de l'ouver- ture de la valve est augmentée. En pareil cas, il est particulièrement important que cette chambre soit prévue ,
en combinaison avec un ajutage provoquant une chute de pression, en sorte que l'énergie correspondant à la vitesse du gaz dans la première section d'étranglement, c'est-à- dire dans la valve, soit amenée à disparaître avant que
le gaz n'atteigne 1 ' ajutage.
Comme l'ajutage d'extrémité est ainsi formé avec
une chute de pression considérable dans son orifice d'entrée, la chambre fonctionnera aussi comme une zone d'égalisation des pressions, en réduisant ainsi les turbulences qui se présentent au premier resserrement. L'ajutage
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éjection du gaz extérieur. Ainsi, le jet aura un écoulement massique total plus élevé, mais la production de bruit sera également réduite.
Pour réduire encore le risque de production de turbulences à l'intérieur du dispositif de soufflage, affectant l'écoulement du gaz après l'embouchure de l'ajutage d'extrémité, l'ajutage comprend plusieurs canaux de sortie allongés pour le gaz, dont les aires de passage et également la totalité des aires de passage,
-soient sensiblement moindres que l'aire de passage de la chambre.
En raison de l'effet combiné , du fait que la
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sidérablement plus grande que la vitesse d'écoulement du gaz à l'intérieur de la chambre, et du fait que les
canaux de sortie respectifs ont une faible aire de passage, les turbulences ou tourbillons de gaz qui subsistent,
s'il y en a, dans la chambre, seront étirées en une bulle de gaz allongée, cette dernière perdant rapidement son énergie correspondant à la vitesse du gaz.
La contre-pression plus élevée,à l'ajutage d'extrémité, provoquée par la co-éjection accrue, permettra d'utiliser une pression d'alimentation plus élevée avant d'atteindre une vitesse d'écoulement critique dans l'ajutage d' extrémité. Les dimensions de la valve sont telles que,pour une valve complètement ouverte, le rapport de .pressions critique.) dans celle-ci ne peut être obtenu avant que la surpression critique n'ait été obtenue sur l'ajutage d'extrémité.
Sur les dessins joints au présent mémoire, les figures 2 à 10 montrent des formes de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
- La figure 2 est une coupe longitudinale d'une première forme de réalisation de l'outil;
- les figures 3 et 4 montrent l'ajutage en.coupe longitudinale et en vue en bout, respectivement ;
- les figures 5 et 6 correspondent à la figure 2, mais avec la valve de l'outil en position de demi-ouverture et d'ouverture complète, respectivement ;
- les figures 7 et 8 sont respectivement une coupe longitudinale et une vue en bout d'une seconde forme de réalisation ; et
- les figures 9 et 10 sont des vues correspondantes d'une troisième forme de réalisation de l'invention.
Un nipple 8 (figure 2) pour l'attache d'un conduit d'alimentation en gaz sous pression pour l'outil, a un canal central 9 ayant une aire de passage en section transversale, A. Sur le nipple 8 est vissé un premier manchon. 20 sur lequel est vissé un second manchon 21 qui enferme une chambre 10 dans laquelle on a prévu l'unité de valve. Le gaz passe du nipple 8 à l'unité de valve
qui a un siège circulaire 11 dans la chambre 10. Un corps de valve circulaire 13 est fixé à un bras de commande 12, ce corps de valve étant pressé vers le siège de valve par un ressort 14. Le siège de valve a un grand diamètre, de sorte que la vitesse d'écoulement à travers une valv�
complètement ouverte sera faible, réduisant ainsi la turbulence de la valve. Comme dit précédemment, le bruit après l'ajutage d'extrémité augmentera avec accroissement de la turbulence du gaz qui atteint l'ajutage.
A la suite de la valve se trouve un manchon de
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plètement ou partiellement de caoutchouc ou d'une autre matière élastique, enfermant une chambre cylindrique 16. A l'intérieur de cette chambre qui sépare la valve de l'échappement de l'ajutage d'extrémité 17 de l'outil, on obtient une zone de pression stabilisée. Par là, la dé- pendance mutuelle entre l'ajutage de valve et l'ajutage d'extrémité est réduite. Une condition préalable pour cela est que la longueur de la chambre 16 soit suffisante et que l'aire de passage la plus petite de cette chambre soit plus grande qu'avantageusement au moins 1,5 fois,
et de préférence au moins 2,5 fois l'aide de passage de la valve 11,13 ou, dans le cas où cette dernière est plus grande que l'aire de passage du canal d'entrée 9, de manière semblable, plus grande que l'aire de passage mentionnée en dernier lieu. En outre, l'aire de passage la plus petite de la chambre 16 doit être plus grande, avantageusement au moins deux fois plus grande et de préférence au moins trois fois plus grande que la somme, des aires de passage des canaux de sortie 30. Avec les resserrements obtenus par la valve, la chambre fonctionnera de telle sorte que l'énergie cinétique engendrée au premier resserrement, c' est-à-dire à la valve, soit perdue. A travers l'ajutage d'extrémité, en obtient un état d'écoulement équivalent à l'état d'écoulement que l'on aurait eu si la réduction de l'écoulement avait été réa-.
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de soufflage, par exemple avec une installation de compresseur d'où l'on obtient l'agent ou milieu sous pression. La chambre doit avoir une longueur d'au moins 5 fois le diamètre de sa section transversale. L'ajutage d'échap- pement ou ajutage d'extrémité 17 fait suite à la chambre
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entre dans une forure 18 de l' ajutage. Pour une pression dirigée à la nain, latéralement, sur* le manchon de pro-
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en sorte qu'on obtient une ouverture partielle plus petite ou plus grande de la valve, comme représenté à la figure 5.
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des résonances acoustiques sous forme d'ondes sonores
<EMI ID=49.1> de pression dynamique à l'endroit de l'élément de valve mobile légèrement décalé au passage du gaz ne viendront pas en résonance avec les forts maxima de pression acoustique, et de cette façon les sons de "cri " qui se présentent souvent dans les robinets d'eau sont évités. L'ajutage d'extrémité 17 est en forme de cylindre circulaire et son pourtour a une série de canaux cylindriques situés annulairement, 30, ayant un diamètre d qui est
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tage. L'emplacement des canaux près de la périphérie 9 en combinaison avec la forme conique du manchon de prolongement assure une forte co-éjection de gaz à 3. [deg.] extérieur
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combinée ou totale des canaux, doit être plus petite que toutes les aires d'écoulement à l'intérieur de l'outil, c'est-à-dire plus petite que l'aire d'écoulement A au
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de la valve complètement ouverte. Ceci est important pour qu'un écoulement critique ne soit pas obtenu à ces resserrements avant qu'un écoulement critique ne se produise
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efficace, les canaux doivent avoir une longueur L qui
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c'est-à-dire dans le canal de sortie respectif en sorte
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de la surface latérale extérieure de l'ajutage doit être inférieure à 20 degrés, de préférence inférieure à 15 degrés, par exemple de 4 à 10 degrés. La surface latérale 32 doit être lisse sur toute sa longueur axiale ou
tout au moins sur une partie sensible de cette longueur et, dans tous les cas, exempte de discontinuités ou de raideur, ce qui pourrait réduire,sensiblement la co- éjection ou provoquer de la turbulence, et elle doit s'arrêter très près des canaux 30 à la surface d'extrémité plane 33 de l'ajutage, qui doit être de façon générale
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conique. L'outil est également muni de moyens pour assurer -un débit de gaz fixe prédéterminé. Un tel réglage est montré à la figure 6. Sur un goujon 9 relié au corps de valve 13, on a prévu des ailes 23 qui, lorsque l'on visse le manchon de prolongement 15 dans un sens qui l'écarté
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manchon 20, ce qui fait que la valve est ouverte en proportion du vissage vers l'extérieur du manchon d e prolongement 15.
Dans un outil de soufflage de dimensions classi-
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des dorures. Les axes centraux des forures slnt situés
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que D-6d. Une série intérieure de forures peut également
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ne doit y avoir aucune forure correspondant aux forures 30.
La section d'ouverture maximale de la valve 11,13
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fois, à l'aire en section transversale totale de l'orifice de sortie de l'ajutage, c'est-à-dire la somme des aires
en section transversale des canaux de sortie de l'ajutage. A une ouverture plus petite que l'ouverture maximale
de la valve, cette section peut représenter la section
la plus étroite et provoquer du bruit. Comme le siège de la valve a une grande circonférence, la distance est très petite, entre le corps de valve et le siège de valve, à l'arc circulaire pour lequel la valve s'ouvre lorsque le bruit produit sera sensiblement au-dessus de la garnie
des fréquences audibles. La valve 11,13 de l'outil de soufflage est par conséquent conçue convenablement de manière telle que lorsque l'ouverture de passage a une aire d'environ 0,5 fois l'aire de passage totale des ouvertures de sortie 50 de l'ajutage, la distance entre l'élément de valve mobile et le siège de valve ne dépasse
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<EMI ID=68.1> Pour empêcher un contact direct de la peau de l'opérateur de l'outil et des ouvertures de sortie des canaux 30, l'ajutage 17 est muni d'une ou de plusieurs saillies 40 (figures 7,8)et 41 (figures 9 et 10) , partant de la surface d'extrémité ou du plan 33 de l'ajutage. La
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moins 1,2 fois et de préférence à au moins 2 fois le diamètre des canaux de sortie respectifs 30, et les saillies peuvent être placées entre les canaux 30 , comme montré aux figures 7 et 8. En variante, une saillie unique 41 peut être prévue au centre de la surface 33, et entourée par les ouvertures de sortie 30. Ces saillies peuvent être conçues en sorte que la co-éjection dont il a été question plus haut ne soit pas troublée de manière importante et que le bruit à l'orifice de sortie de l'ajutage ne soit pas sensiblement augmenté.
Un prototype du dispositif suivant la présente invention, en accord avec la forme de réalisation de la figure 2, a été soumis à des essais pratiques et a été comparé d'une part avec les ajutages de soufflage soidisant silencieux du commerce, ayant un corps de métal fritté poreux introduit dans le tube d'échappement, et aussi, d'autre part, avec de nombreux outils de soufflage classiques. Dans tous les cas, les outils classiques donnaient naissance à une consommation d'air plus grande et à des niveaux de bruit considérablement plus élevés et à une puissance de soufflage moindre que L'outil suivant l'invention.
Egalement, une comparaison entre un outil suivant l'invention et un outil semblable pourvu autour de
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fixé autour de la surface latérale 32 à une distance de
10 mm de la surface d'extrémité 33 de l'ajutage, a donné pour résultat que l'outil suivant l'invention a un niveau de bruit inférieur et une plus grande puissance de soufflage .Le même résultat a été obtenu dans une comparaison avec un outil semblable à ladite forme de réalisation. sauf que les canaux étaient distribués irrégulièrement sur l'aire en section transversale des ajutages et que a était de 20 degrés.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation montrées et décrites , puisqu'on peut les modifier à bien des égards tout en restant dans le cadre de l'invention.