La présente invention concerne un atténuateur acoustique, insérable notamment dans un conduit d'air servant à la ventilation ou à l'évacuation de gaz.
Pour réduire la transmission des sons par les conduits d'air, notamment par les gaines de ventilation, on a déja réalisé différents types d'atténuateur acoustique.
Un premier type d'atténuateur acoustique connu comprend des parois parallèles, épaisses, en un matériau acoustiquement absorbant, qui subdivisent la section du conduit d'air en plusieurs canaux parallèles, de section réduite. Pour atténuer les ondes sonores dont la direction de propagation coïncide sensiblement avec celle des canaux parallèles, on est amené à donner à ce type d'atténuateur connu une grande longueur, ce qui en fait un appareil encombrant et coûteux. Le matériau acoustiquement absorbant qui constitue les parois épaisses doit être en outre protégé contre Abrasion par le flux d'air au moyen d'organes protecteurs, tels que des grilles ou des tôles perforées, appliquées sur les surfaces desdites parois.
Ces organes protecteurs non seulement élèvent le prix de revient, mais en outre donnent lieu, pour les flux d'air de ventilation, animés de vitesses élevées, à des réflexions parasites des ondes sonores, qui réduisent l'effet d'atténuation acoustique.
Un autre atténuateur acoustique connu comprend essentiellement un conduit de section sensiblement constante, mais dont les parois latérales, revêtues d'un matériau acoustiquement absorbant, forment, les uns à la suite des autres, plusieurs coudes brusques, par exemple à 90 , qui imposent au flux d'air un trajet sineux, favorable à l'absorption des ondes sonores par lesdites parois latérales. Ces coudes brusques ont cependant rinconvénient de donner lieu, tout au moins pour certaines vitesses du flux d'air, à des phénomènes tourbillonnaires, qui gênent considérablement récoulement de rair, et auxquels il ne serait possible de remédier qu'en prévoyant des dérivations sur le conduit d'air, lesquelles donneraient lieu à une importante perte de charge.
On connaît également des atténuateurs acoustiques, insérables notamment dans un conduit d'air, qui comprennent chacun un élément de conduit, à axe rectiligne, dans lequel sont disposés, les uns à la suite des autres dans la direction axiale dudit élément de conduit, plusieurs étages d'ailettes déflectrices, parallèles et régulièrement espacées. Dans une première forme de réalisation de ce type connu d'atténuateur acoustique, les ailettes de deux étages successifs sont jointives et inclinées symétriquement sur la direction axiale du conduit, si bien qu'il y a formation, entre les ailettes, de plusieurs canaux de guidage des ondes sonores, juxtaposés et sans communication, les parois latérales respectives de ces canaux formant des coudes brusques, qui offrent l'inconvénient précédemment mentionné.
Dans une seconde forme de réalisation, les ailettes de deux étages successifs peuvent prendre des inclinaisons différentes, de part et d'autre de l'axe du conduit, mais, comme les bords de sortie des ailettes de chaque étage sont décalés axialement par rapport aux bords d'entrée des ailettes de l'étage suivant, les canaux de guidage des ondes sonores formés par lesdites ailettes sont interrompus au niveau de chaque intervalle entre deux étages successifs, ce qui réduit l'efficacité des atténuateurs acoustiques de ce genre connu.
L'atténuateur acoustique selon la présente invention, qui est insérable notamment dans un conduit d'air, ne présente aucun des inconvénients des atténuateurs acoustiques qui ont été développés jusqu'à présent pour des applications analogues.
L'atténuateur acoustique selon la présente invention comprend également un élément de conduit à axe rectiligne ou à courbure continue, dans lequel sont disposés, les uns à la suite des autres dans la direction axiale dudit élément de conduit, au moins trois étages d'ailettes déflectrices, parallèles et régulièrement espacées; il est caractérisé en ce que les ailettes respectives de deux étages successifs sont disposées de manière à être inclinées symétriquement sur ladite direction axiale, d'un angle voisin de +45 , et de façon que le bord de sortie de chaque ailette du premier étage soit sensiblement dans le même plan que les bords d'entrée des ailettes de l'étage suivant et sensiblement au milieu de l'intervalle entre lesdits bords d'entrée les plus voisins.
Grâce aux étages successifs d'ailettes qu'il comprend, I'atténuateur acoustique selon la présente invention offre une efficacité élevée pour un encombrement relativement faible, et notamment pour une valeur peu élevée du rapport de la longueur de son élement de conduit à la plus grande dimension transversale de cet élément de conduit.
Ces propriétés avantageuses de l'atténuateur acoustique selon la présente invention résultent notamment des deux effets suivants: d'une part, le flux d'air entrant dans l'atténuateur est divisé, par les ailettes déflectrices, parallèles, de son premier étage, en plusieurs filets entrants, dont chacun est ensuite divisé en deux filets séparés, par le bord d'entrée de l'ailette du second étage, qui est interposé entre les bords de sortie des ailettes du premier étage, canalisant le filet entrant considéré: dans le troisième étage, les deux filets séparés confluent à nouveau, si bien que, si l'atténuateur selon la présente invention comporte seulement trois étages d'ailettes, ou plus généralement un nombre impair d'étages, chaque filet d'air sortant entre deux ailettes du dernier étage est sensiblement constitué par l'air provenant d'un même filet entrant.
Cependant, à la traversée de l'atténuateur, comportant par exemple un nombre impair, 2p+ 1, d'étages, chaque filet d'air a subi un nombre p de divisions puis de réunions successives, qui ont favorisé la dispersion, et par suite l'amortissement des ondes sonores. D'autre part, chaque filet d'air qui a été dévié par une ailette déflectrice d'un permier étage de ratténuateur, et qui s'écoule ensuite à peu près parallèlement à ladite ailette, est ensuite dévié par ailette correspondante de étage immédiatement suivant, d'un angle important, sensiblement voisin de 90" si les ailettes sont inclinées à 45" sur la direction axiale de l'élément de conduit.
Ce phénomène, qui se reproduit dans chacun des étages d'ailettes de l'atténuateur, favorise également rabsorption des ondes sonores, sans qu'il puisse en résulter les inconvénients, précédemment mentionnés, dus à l'appa- rition éventuelle de phénomènes tourbillonnaires au niveau des ailettes déflectrices, ainsi qu'on le précisera ultérieurement plus en détail.
Du fait que les bords de sortie des ailettes d'un premier étage sont placés sensiblement au milieu des intervalles entre les bords d'entrée des ailettes de l'étage immédiatement suivant, chaque filet d'air entrant est divisé par l'ailette correspondante du deuxième étage, en deux filets séparés pratiquement de mêmes sections, ce qui a pour effet de régulariser l'écoulement des filets d'air et d'éviter ainsi plus certainement l'apparition de phénomènes tourbillonnaires.
Il est bien entendu possible d'accroître l'efficacité de l'atténuateur acoustique selon la présente invention en augmentant son nombre d'étages d'ailettes au-delà de trois; la disposition selon la présente invention offre cependant l'important avantage de permettre cette augmentation du nombre d'étages d'ailettes sans qu'il en résulte un accroissement sensible de l'encombrement de l'atténuateur, notamment de la longueur de son élément de conduit, à condition de multiplier convenablement le nombre d'ailettes de chaque étage, ainsi qu'on le précisera ultérieurement plus en détail.
Dans une forme de réalisation préférée de ratténuateur acous
tique selon la présente invention, les ailettes de chaque étage ont
une longueur I supérieure à la plus courte distance, D, de deux
ailettes voisines, par exemple: 1=1,5 D. Cette disposition évite cer
tainement toute transmission directe d'ondes sonores à travers
l'élément de conduit.
Pour accroître encore l'efficacité de l'atténuateur acoustique selon la présente invention, des revêtements de plusieurs centimètres d'épaisseur, en un matériau acoustiquement absorbant, tel que de la laine de verre, surmontant éventuellement des revêtements de plomb, par exemple sous la forme de feuilles de plomb ayant une épaisseur de l'ordre de 1 mm, sont prévus sur certaines au moins des surfaces des parois internes de l'élément de conduit et des surfaces des ailettes déflectrices.
En outre, dans une forme de réalisation préférée, les surfaces externes des revêtements en matériau acoustiquement absorbant sont prétraitées pour résister à l'abrasion, par exemple par imprégnation de la laine de verre avec une résine. Cette disposition assure une protection très efficace des revêtements acoustiquement absorbants contre l'abrasion par les particules qu'entraîne souvent l'air de ventilation, ce résultat étant obtenu d'une façon particulièrement simple et économique, en évitant l'emploi d'organes protecteurs, tels que des grilles ou des tôles perforées, dont les inconvénients ont été mentionnés précédemment.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous, et illustré schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation de l'atténuateur acoustique selon la présente invention.
La fig. 1 représente schématiquement cette forme de réalisation, en coupe par un plan vertical.
La fig. 2 est une vue en plan de cette forme de réalisation.
Les fig. 3 et 4 sont des vues de détails, à plus grande échelle, correspondant respectivement aux coupes suivant la ligne III-III de la fig. 2 et suivant la ligne IV-IV de la fig. 1.
Sur les fig. 1 et 2, 1 désigne un élément de conduit, par exemple à parois métalliques, et à section interne rectangulaire. On n'a pas représenté les éléments, bien connus, tels que des brides d'assemblage, des colliers de serrage, etc., qui peuvent permettre éventuellement d'insérer l'élément de conduit 1 dans un conduit d'air, par exemple entre deux éléments de conduit d'une installation de ventilation, pour atténuer la transmission par ledit conduit d'air des bruits qui proviennent par exemple d'un local ventilé par l'installation. On a d'autre part supposé que l'élément de conduit 1 doit être inséré dans un conduit d'air d'axe Z vertical, de telle sorte que ledit élément de conduit 1 est traversé par le flux d'air dans la direction verticale ascendante.
Cette disposition est cependant facultative, élément de conduit 1 de l'atténuateur selon la présente invention pouvant être disposé avec une inclinaison quelconque de son axe Z sur la verticale.
A l'intérieur de l'élément de conduit 1 sont disposés, selon la présente invention, les uns à la suite des autres dans la direction de l'axe Z, trois étages, A, B et C, d'ailettes déflectrices; chaque étage, tel que A, comporte un certain nombre d'ailettes parallèles, 2A, 2A', 2A". . ., régulièrement espacées et inclinées de 45" sur la direction de l'axe Z. Les ailettes respectives de deux étages successifs, par exemple A et B, B et C, sont inclinées symétriquement sur la direction de l'axe Z, si bien que, dans la forme de réalisation considérée, les directions des ailettes respectives de deux étages successifs sont perpendiculaires l'une à l'autre. D'autre part, les bords de sortie, tels que 3A, 3A', des ailettes, 2A, 2A' . .
. d'un premier étage tel que A, sont interposés, sans contact, entre les bords d'entrée, tels que 3B, 3B', des ailettes, telles que 2B, 2B' de l'étage suivant, notamment B; dans cette forme de réalisation préférée, chaque bord d'entrée, tel que 3B, d'une ailette, 2B, d'un étage tel que B, est placé sensiblement au milieu de l'intervalle entre les bords de sortie, 3A et 3A', des ailettes 2A et 2A' correspondantes de l'étage immédiatement précédent, notamment A.
Grâce à cette disposition, on voit que, si l'on désigne par D la plus courte distance de deux ailettes voisines d'un même étage, telles que 2A et 2A', le bord de sortie 3A de Ailette 2A d'un étage tel que A se trouve à une distance d1 =D/2 de l'ailette correspondante, 2B, de l'étage immédiatement suivant, B, tandis que le bord d'entrée, 3B, d'une ailette 2B, d'un étage tel que B, se trouve également à une distance d2=D/2 de l'ailette correspondante, 2A', de l'étage immédiatement précédent, notamment A. Enfin, dans cette forme de réalisation, chacune des ailettes telles que 2A de chacun des étages tels que A présente une longueur 1=1,5 D.
Ce dimensionnement suffit largement pour empêcher la propagation directe d'ondes sonores, parallèlement à la direction de l'axe Z; on peut voir, en effet, qu'il faut pour cela que la longueur I de chacune des ailettes soit au moins égale à leur plus courte distance D.
On voit sur la fig. 1 que, dans la forme de réalisation considérée, chacun des filets d'air tels que Fl + F'1, F2+F'2, qui aune direction sensiblement verticale ascendante à son entrée dans l'extrémité inférieure de l'élément de conduit 1, entre deux ailettes voisines du premier étage A, est dévié par ces dernières, vers la droite (fig. 1), sensiblement d'un angle égal à 45 ;
; si l'on considère par exemple le filet d'air Fl + F' 1, qui est canalisé par les deux ailettes 2A, 2A', lorsqu'il parvient à la frontière entre-les étages d'ailettes A et B, qui est matérialisée par la ligne en traits mixtes fl (fig. 1), ledit filet d'air est divisé, par le bord d'entrée 3B de l'ailette 2B de l'étage suivant, B, en deux fractions Fl et F'l respectivement, qui sont sensiblement égales, puisque les passages dl et d2 sont égaux.
Dans le second étage B, les différentes fractions des filets d'air ainsi séparées sont à nouveau déviées d'environ 90" vers la gauche (sur la fig. 1), et les fractions telles que F' 1 et F2 de deux filets d'air voisins, qui se trouvent canalisées par deux ailettes voisines, 2B et 2B', de l'étage B, confluent dans cet étage en un filet unique, qui se trouve à nouveau séparé en ses deux fractions constituantes, sensiblement égales, F'l et F2, par le bord d'entrée de l'ailette 2C' du troisième étage C. Ce dernier produit à nouveau une déviation des différentes fractions de filets d'air d'environ 90" vers la droite mais, en outre, ses ailettes produisent la réunion des fractions en lesquelles les filets d'air entrant,
Fl + F' 1, F2 + F'2 avaient été séparés au niveau de l'étage intermédiaire d'ailettes B.
Les filets d'air qui sortent de l'extrémité supérieure de l'élément de conduit 1, dans une direction sensiblement verticale ascendante, ont donc subi au total quatre déviations successives, les deux déviations intermédiaires, au niveau des frontières, ft et f2, entre les différents étages d'ailettes, A à C, étant voisines de 90". L'atténuation acoustique obtenue à la traversée de l'élément de conduit 1 résulte non seulement de ces déviations multiples, mais aussi de la division des filets d'air entrant au niveau de l'étage intermédiaire B.
Il convient de remarquer que les importantes déviations (d'environ 90 ), que subissent les filets d'air aux entrées respectives des étages B et C ne risquent pas de donner lieu à la formation de tourbillons, comme dans le cas où des déviations de la même importance sont produites, dans les atténuateurs acoustiques antérieurement connus, qui ont été mentionnés précédemment, par une paroi d'un coude d'un conduit; en effet, la formation de tourbillons, qui est susceptible de réduire considérablement l'effet recherché d'atténuation acoustique, ne peut avoir lieu que si la paroi, que le filet d'air vient heurter presque perpendiculairement, est prolongée par une seconde paroi matérielle, sensiblement perpendiculaire à la première, comme c'est le cas pour les parois des coudes antérieurement utilisés.
Bien entendu, L'effet d'atténuation acoustique obtenu avec le dispositif selon la présente invention peut être encore accru en augmentant le nombre de ses étages d'ailettes. Il est remarquable que ce résultat peut être obtenu sans accroissement sensible de l'encombrement de l'atténuateur acoustique selon la présente invention, et notamment de la longueur, ou de la hauteur, L, de son élément de conduit 1. En effet, la condition préférentielle, selon laquelle les ailettes de chaque étage doivent avoir une longueur I supérieure à la plus courte distance D de deux ailettes voisines peut être satisfaite en posant:
1) I=D(l+a), a étant un nombre positif.
On voit facilement que, pour un angle d'inclinaison des ailettes exactement égal à 45 , si l'on désigne par E la plus grande dimension transversale intérieure de l'élément de conduit 1, et par N le nombre d'ailettes des étages d'ordre impair, la relation suivante est satisfaite dans ces derniers étages:
2) E=(Nl)D$2+l/,,,"2É
Des relations 1) et 2) on déduit aisément que:
EMI2.1
D'autre part, si l'on désigne par p le nombre d'étages d'ailettes de l'atténuateur acoustique selon la présente invention:
EMI3.1
en supposant les étages jointifs comme sur la fig. 1.
Des relations 3) et 4) ci-dessus on déduit le coefficient d'encombrement de l'atténuateur acoustique:
5) L/E=(l+a p
S) L/E=(I+a) 2N+aI
La relation 5) montre qu'il est possible de réaliser des atténuateurs acoustiques selon la présente invention qui présentent des coefficients d'encombrement voisins, c'est-à-dire des longueurs L voisines, pour une même dimension transversale E, mais qui comportent des nombres d'étages p différents; il suffit pour cela de munir chaque étage de ces différents atténuateurs de nombres différents d'ailettes, N, tels que le rapport p/(2N+a- 1) ait des valeurs voisines pour ces différents atténuateurs.
En d'autres termes, on peut multiplier refficacité de l'atténuateur acoustique selon la présente invention en augmentant son nombre d'étages p, sans augmenter corrélativement son encombrement, à condition toutefois d'aug- menter en même temps le nombre N d'ailettes de chaque étage de façon appropriée. Le faible encombrement en longueur, ou en hauteur, de ratténuateur acoustique selon la présente invention est particulièrement avantageux dans la mesure où les grandes longueurs que devaient nécessairement présenter certains au moins des atténuateurs acoustiques réalisés antérieurement entraînaient pour ces derniers des pertes de charge importantes, et même l'apparition de bruits dus à l'écoulement de Fair, ce qui allait à rencontre de l'effet recherché d'atténuation acoustique.
La relation 5) ci-dessus montre en outre que l'encombrement de l'atténuateur acoustique selon la présente invention est d'autant plus faible que le nombre a, positif et nécessairement non nul, est plus petit; on a déjà indiqué que ron choisit de préférence 1=1,5 D, c'està-dire, d'après la relation 1): a=1/2. Dans ce cas, le coefficient d'en encombrement est donné par la relation:
6) L/E- 3p 4N-l soit, dans le cas illustré sur la fig. 1, c'est-à-dire pour p=3 et N=3:L/E=9/11 =0,818.
Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, qui est illustrée sur les fig. 1 à 4, chacune des parois, telle que Id (fig. 3) de élément de conduit I est recouverte par un revêtement composite, comprenant une feuille de plomb 5 de 1 mm d'épaisseur par exemple, qui est assujettie par tous moyens appropriés à ladite paroi Id, et qui est elle-même recouverte par une couche 6 de 2 à 3 cm d'épaisseur d'un matériau acoustiquement absorbant tel que de la laine de verre, par exemple collée sur la feuille de plomb 5.
De préférence, la surface externe 7 de la couche de laine de verre 6 est prétraitée pour résister à l'abrasion par les particules solides véhiculées par le flux d'air qui traverse l'atténuateur acoustique; ce prétraitement superficiel de la couche de laine de verre consiste, par exemple, en une imprégnation de celle-ci avec une résine.
D'autre part, chacune des ailettes telle que 2B' (fig. 4) est constituée par une tôle métallique 8, relativement mince, qui est fixée par tous moyens appropriés aux deux grandes parois latérales, la et lb (fig. 2), de l'élément de conduit 1; cette fixation peut être réalisée, par exemple, à raide d'équerres ayant chacune une branche rivée à l'une des parois latérales mentionnées de l'élément de conduit I (notamment dans un évidement du revêtement acoustiquement absorbant 6), son autre branche étant par exemple rivée à l'une des extrémités de la tôle 8.
La face de la tôle 8 que vient frapper directement le flux d'air, c'est-Åa-dire sa face tournée vers le bas dans le cas de la disposition illustrée sur la fig. 1, est recouverte également par une feuille de plomb 9, de I mm d'épaisseur par exemple, fixée par tous moyens appropriés; enfin, la face de la tôle 8 qui est tournée vers le haut et la face libre de la feuille de plomb 9 sont recouvertes respectivement par des revêtements, I Oa et lOb, en matériau acoustiquement absorbant, notamment en laine de verre, par exemple collés, les surfaces extérieures 1 la et I lb de ces deux couches de laine de verre 10a et 10b étant de préférence rendues résistantes à l'abrasion par imprégnation avec une résine.
La structure des revêtements composites prévus sur certaines au moins des surfaces des parois internes de l'élément de conduit et des surfaces des ailettes est matière à option; ces revêtements peuvent être prévus seulement sur les parois internes de l'élément de conduit, ou bien seulement sur les ailettes; ils peuvent comprendre seulement des feuilles de plomb ou seulement un matériau acoustiquement absorbant, qui peut être éventuellement différent de la laine de verre. Les meilleurs résultats sont cependant octenus avec les revêtements composites précédemment décrits. Le revêtement de plomb amortit spécialement les basses fréquences acoustiques, tandis que le revêtement de laine de verre amortit spécialement les hautes fréquences acoustiques. L'effet d'amortissement ainsi obtenu a prouvé son maximum d'efficacité dans une gamme de mesure s'étendant de 30 Hz à 16000 Hz.
Sans sortir du cadre de la présente invention, il est également possible de donner aux ailettes des différents étages (A à C sur la fig. I) des inclinaisons sur la direction de l'axe Z qui différent d'un angle relativement faible de la valeur optimale, indiquée précédemment, qui est de + 45 .
The present invention relates to an acoustic attenuator, which can be inserted in particular into an air duct used for ventilation or for evacuating gas.
To reduce the transmission of sound through the air ducts, in particular through the ventilation ducts, various types of acoustic attenuator have already been produced.
A first type of known acoustic attenuator comprises parallel, thick walls made of an acoustically absorbent material, which subdivide the section of the air duct into several parallel channels of reduced section. In order to attenuate the sound waves, the direction of propagation of which substantially coincides with that of the parallel channels, it is necessary to give this type of known attenuator a great length, which makes it a bulky and expensive device. The acoustically absorbent material which constitutes the thick walls must be further protected against abrasion by the air flow by means of protective members, such as grids or perforated sheets, applied to the surfaces of said walls.
These protective members not only increase the cost price, but also give rise, for the ventilation air flows, driven at high speeds, to parasitic reflections of the sound waves, which reduce the sound attenuation effect.
Another known sound attenuator essentially comprises a duct of substantially constant section, but the side walls of which, coated with an acoustically absorbing material, form, one after the other, several sudden bends, for example at 90, which impose on the body. air flow a sinuous path, favorable to the absorption of sound waves by said side walls. However, these sudden bends have the drawback of giving rise, at least for certain speeds of the air flow, to vortex phenomena, which considerably hamper the flow of air, and which it would only be possible to remedy by providing for diversions on the air flow. air duct, which would give rise to a significant pressure drop.
Acoustic attenuators are also known, which can be inserted in particular into an air duct, which each comprise a duct element, with a rectilinear axis, in which are arranged, one after the other in the axial direction of said duct element, several stages of deflecting fins, parallel and regularly spaced. In a first embodiment of this known type of acoustic attenuator, the fins of two successive stages are contiguous and inclined symmetrically on the axial direction of the duct, so that there is formation, between the fins, of several channels of guiding the sound waves, juxtaposed and without communication, the respective side walls of these channels forming abrupt bends, which have the previously mentioned drawback.
In a second embodiment, the fins of two successive stages can take different inclinations, on either side of the axis of the duct, but, since the outlet edges of the fins of each stage are offset axially with respect to the input edges of the fins of the next stage, the sound wave guide channels formed by said fins are interrupted at each interval between two successive stages, which reduces the effectiveness of acoustic attenuators of this known type.
The acoustic attenuator according to the present invention, which can be inserted in particular into an air duct, does not have any of the drawbacks of the acoustic attenuators which have been developed until now for similar applications.
The acoustic attenuator according to the present invention also comprises a duct element with a rectilinear axis or with a continuous curvature, in which are arranged, one after the other in the axial direction of said duct element, at least three stages of fins deflectors, parallel and regularly spaced; it is characterized in that the respective fins of two successive stages are arranged so as to be inclined symmetrically on said axial direction, by an angle close to +45, and so that the exit edge of each fin of the first stage is substantially in the same plane as the inlet edges of the fins of the next stage and substantially in the middle of the gap between said most neighboring inlet edges.
Thanks to the successive stages of fins which it comprises, the acoustic attenuator according to the present invention offers high efficiency for a relatively small size, and in particular for a low value of the ratio of the length of its duct element to the most. large transverse dimension of this duct element.
These advantageous properties of the acoustic attenuator according to the present invention result in particular from the following two effects: on the one hand, the air flow entering the attenuator is divided, by the deflecting fins, parallel, of its first stage, into several incoming threads, each of which is then divided into two separate threads, by the inlet edge of the second stage fin, which is interposed between the outlet edges of the first stage fins, channeling the considered incoming net: in the third stage, the two separate threads meet again, so that, if the attenuator according to the present invention has only three stages of fins, or more generally an odd number of stages, each stream of air exiting between two fins of the last stage is essentially constituted by the air coming from the same entering net.
However, when passing through the attenuator, comprising for example an odd number, 2p + 1, of stages, each stream of air has undergone a number p of divisions then of successive reunions, which favored dispersion, and consequently damping of sound waves. On the other hand, each stream of air which has been deflected by a deflecting fin of a first stage of the attenuator, and which then flows approximately parallel to said fin, is then deflected by a corresponding fin of the immediately following stage. , at a large angle, substantially close to 90 "if the fins are inclined at 45" on the axial direction of the duct member.
This phenomenon, which is reproduced in each of the fin stages of the attenuator, also promotes absorption of sound waves, without resulting in the drawbacks mentioned above, due to the possible appearance of vortex phenomena in the air. level of the deflector fins, as will be specified later in more detail.
Because the outlet edges of the fins of a first stage are placed substantially in the middle of the gaps between the inlet edges of the fins of the immediately following stage, each incoming air stream is divided by the corresponding fin of the stage. second stage, in two separate threads of practically the same sections, which has the effect of regulating the flow of the air streams and thus more certainly preventing the appearance of vortex phenomena.
It is of course possible to increase the efficiency of the acoustic attenuator according to the present invention by increasing its number of fin stages beyond three; the arrangement according to the present invention however offers the important advantage of allowing this increase in the number of stages of fins without resulting in a significant increase in the size of the attenuator, in particular in the length of its control element. duct, provided that the number of fins of each stage is suitably multiplied, as will be specified later in more detail.
In a preferred embodiment of the acous attenuator
tick according to the present invention, the fins of each stage have
a length I greater than the shortest distance, D, by two
neighboring fins, for example: 1 = 1.5 D. This arrangement avoids certain
all direct transmission of sound waves through
the conduit element.
To further increase the effectiveness of the acoustic attenuator according to the present invention, coatings several centimeters thick, made of an acoustically absorbent material, such as glass wool, optionally overcoming lead coatings, for example under the lead sheets having a thickness of the order of 1 mm, are provided on at least some of the surfaces of the internal walls of the duct element and of the surfaces of the deflecting fins.
Further, in a preferred embodiment, the outer surfaces of the coverings of acoustically absorbent material are pretreated to resist abrasion, for example by impregnating the glass wool with a resin. This arrangement ensures very effective protection of the acoustically absorbent coverings against abrasion by the particles often entrained by the ventilation air, this result being obtained in a particularly simple and economical manner, by avoiding the use of protective elements. , such as grids or perforated sheets, the drawbacks of which have been mentioned previously.
By way of example, an embodiment of the acoustic attenuator according to the present invention has been described below and illustrated schematically in the accompanying drawing.
Fig. 1 schematically shows this embodiment, in section on a vertical plane.
Fig. 2 is a plan view of this embodiment.
Figs. 3 and 4 are detail views, on a larger scale, corresponding respectively to the sections along line III-III of FIG. 2 and along line IV-IV of FIG. 1.
In fig. 1 and 2, 1 designates a duct element, for example with metal walls, and with a rectangular internal section. We have not shown the elements, well known, such as assembly flanges, clamps, etc., which may possibly allow the duct element 1 to be inserted into an air duct, for example. between two duct elements of a ventilation installation, to attenuate the transmission by said air duct of noises which originate for example from a room ventilated by the installation. On the other hand, it has been assumed that the duct element 1 must be inserted into an air duct of vertical Z axis, so that said duct element 1 is traversed by the air flow in the vertical direction. ascending.
This arrangement is however optional, duct element 1 of the attenuator according to the present invention being able to be arranged with any inclination of its axis Z to the vertical.
Inside the duct element 1 are arranged, according to the present invention, one after the other in the direction of the Z axis, three stages, A, B and C, of deflector fins; each stage, such as A, has a number of parallel fins, 2A, 2A ', 2A ".., regularly spaced and inclined 45" in the direction of the Z axis. The respective fins of two successive stages , for example A and B, B and C, are inclined symmetrically on the direction of the Z axis, so that, in the embodiment considered, the directions of the respective fins of two successive stages are perpendicular to each other. 'other. On the other hand, the exit edges, such as 3A, 3A ', fins, 2A, 2A'. .
. of a first stage such as A, are interposed, without contact, between the inlet edges, such as 3B, 3B ', fins, such as 2B, 2B' of the following stage, in particular B; in this preferred embodiment, each inlet edge, such as 3B, of a fin, 2B, of a stage such as B, is placed substantially in the middle of the gap between the outlet edges, 3A and 3A ', the corresponding fins 2A and 2A' of the immediately preceding stage, in particular A.
Thanks to this arrangement, it can be seen that, if we denote by D the shortest distance between two neighboring fins of the same stage, such as 2A and 2A ', the exit edge 3A of fin 2A of a stage such as that A is at a distance d1 = D / 2 from the corresponding fin, 2B, from the immediately following stage, B, while the entry edge, 3B, from a fin 2B, from a stage such that B, is also at a distance d2 = D / 2 from the corresponding fin, 2A ', of the immediately preceding stage, in particular A. Finally, in this embodiment, each of the fins such as 2A of each of the floors such that A has a length of 1 = 1.5 D.
This dimensioning is largely sufficient to prevent the direct propagation of sound waves, parallel to the direction of the Z axis; we can see, in fact, that for this the length I of each of the fins must be at least equal to their shortest distance D.
It is seen in fig. 1 that, in the embodiment considered, each of the air streams such as Fl + F'1, F2 + F'2, which has a substantially vertical upward direction as it enters the lower end of the duct element 1, between two adjacent fins of the first stage A, is deflected by the latter, to the right (FIG. 1), substantially by an angle equal to 45;
; if we consider for example the air stream Fl + F '1, which is channeled by the two fins 2A, 2A', when it reaches the border between the stages of fins A and B, which is materialized by the dashed line fl (fig. 1), said air stream is divided, by the inlet edge 3B of the fin 2B of the next stage, B, into two fractions Fl and F'l respectively, which are substantially equal, since the passages d1 and d2 are equal.
In the second stage B, the different fractions of the air streams thus separated are again deflected by about 90 "to the left (in fig. 1), and the fractions such as F '1 and F2 by two threads d 'neighboring air, which are channeled by two neighboring fins, 2B and 2B', from stage B, converge in this stage in a single thread, which is again separated into its two constituent fractions, substantially equal, F ' l and F2, by the entry edge of the fin 2C 'of the third stage C. The latter again produces a deviation of the different fractions of air streams of about 90 "to the right but, in addition, its fins produce the union of the fractions in which the incoming air streams,
Fl + F '1, F2 + F'2 had been separated at the level of the intermediate stage of fins B.
The air streams which exit from the upper end of the duct element 1, in a substantially vertical ascending direction, have therefore undergone a total of four successive deflections, the two intermediate deflections, at the borders, ft and f2, between the different stages of fins, A to C, being close to 90 ". The acoustic attenuation obtained when passing through the duct element 1 results not only from these multiple deviations, but also from the division of the threads of air entering at intermediate level B.
It should be noted that the large deviations (of about 90), which the air streams undergo at the respective inlets of stages B and C, do not risk giving rise to the formation of vortices, as in the case where deviations of the same importance is produced, in the previously known sound attenuators, which have been mentioned above, by a wall of an elbow of a duct; in fact, the formation of vortices, which is liable to considerably reduce the desired effect of acoustic attenuation, can only take place if the wall, which the air stream hits almost perpendicularly, is extended by a second material wall , substantially perpendicular to the first, as is the case for the walls of the elbows previously used.
Of course, the acoustic attenuation effect obtained with the device according to the present invention can be further increased by increasing the number of its stages of fins. It is remarkable that this result can be obtained without noticeably increasing the bulk of the acoustic attenuator according to the present invention, and in particular the length, or the height, L, of its duct element 1. Indeed, the preferential condition, according to which the fins of each stage must have a length I greater than the shortest distance D of two neighboring fins, can be satisfied by laying:
1) I = D (l + a), a being a positive number.
It is easy to see that, for an angle of inclination of the fins exactly equal to 45, if we denote by E the greatest internal transverse dimension of the duct element 1, and by N the number of fins of the stages d odd order, the following relation is satisfied in these last stages:
2) E = (Nl) D $ 2 + l / ,,, "2É
From relations 1) and 2) we can easily deduce that:
EMI2.1
On the other hand, if we denote by p the number of fin stages of the acoustic attenuator according to the present invention:
EMI3.1
assuming the adjoining floors as in fig. 1.
From relations 3) and 4) above, we deduce the bulkiness coefficient of the acoustic attenuator:
5) L / E = (l + a p
S) L / E = (I + a) 2N + aI
Relation 5) shows that it is possible to produce acoustic attenuators according to the present invention which have neighboring bulk coefficients, that is to say similar lengths L, for the same transverse dimension E, but which comprise different numbers of p stages; it suffices for this to provide each stage of these different attenuators with different numbers of fins, N, such that the ratio p / (2N + a- 1) has similar values for these different attenuators.
In other words, the efficiency of the acoustic attenuator according to the present invention can be increased by increasing its number of stages p, without correspondingly increasing its size, on condition, however, that at the same time the number N of units is increased. fins of each stage appropriately. The small size in length, or in height, of the acoustic attenuator according to the present invention is particularly advantageous insofar as the long lengths that must necessarily have had some at least of the acoustic attenuators produced previously resulted for the latter in significant pressure drops, and even the appearance of noise due to the flow of Fair, which went against the desired effect of acoustic attenuation.
Relation 5) above further shows that the size of the acoustic attenuator according to the present invention is all the smaller as the number a, positive and necessarily non-zero, is smaller; it has already been indicated that ron preferably chooses 1 = 1.5 D, that is to say, according to the relation 1): a = 1/2. In this case, the congestion coefficient is given by the relation:
6) L / E- 3p 4N-l or, in the case illustrated in fig. 1, i.e. for p = 3 and N = 3: L / E = 9/11 = 0.818.
In the preferred embodiment of the invention, which is illustrated in Figs. 1 to 4, each of the walls, such as Id (fig. 3) of duct element I is covered by a composite coating, comprising a lead sheet 5, for example 1 mm thick, which is secured by any suitable means to said wall Id, and which is itself covered by a layer 6 2 to 3 cm thick of an acoustically absorbent material such as glass wool, for example glued to the lead sheet 5.
Preferably, the external surface 7 of the layer of glass wool 6 is pretreated to resist abrasion by the solid particles carried by the air flow which passes through the acoustic attenuator; this surface pretreatment of the glass wool layer consists, for example, in impregnating the latter with a resin.
On the other hand, each of the fins such as 2B '(FIG. 4) is constituted by a relatively thin metal sheet 8, which is fixed by any suitable means to the two large side walls, la and lb (FIG. 2), of the duct element 1; this fixing can be carried out, for example, with stiff brackets each having a branch riveted to one of the side walls mentioned of the duct element I (in particular in a recess of the acoustically absorbent covering 6), its other branch being for example riveted to one of the ends of the sheet 8.
The face of the sheet 8 which the air flow strikes directly, that is to say its face facing downwards in the case of the arrangement illustrated in FIG. 1, is also covered by a lead sheet 9, for example 1 mm thick, fixed by any suitable means; finally, the face of the sheet 8 which is turned upwards and the free face of the lead sheet 9 are respectively covered by coatings, I Oa and 10b, of acoustically absorbent material, in particular of glass wool, for example glued , the outer surfaces 11a and 11b of these two layers of glass wool 10a and 10b preferably being made abrasion resistant by impregnation with a resin.
The structure of the composite coatings provided on at least some of the surfaces of the internal walls of the duct member and of the surfaces of the fins is optional; these coatings can be provided only on the internal walls of the duct element, or else only on the fins; they may include only lead sheets or only an acoustically absorbent material, which may possibly be different from glass wool. The best results are however obtained with the composite coatings described above. The lead coating specially dampens low acoustic frequencies, while the glass wool coating specially dampens high acoustic frequencies. The damping effect thus obtained has proved its maximum efficiency in a measurement range extending from 30 Hz to 16000 Hz.
Without departing from the scope of the present invention, it is also possible to give the fins of the different stages (A to C in FIG. I) inclinations in the direction of the Z axis which differ from a relatively small angle of the axis. optimal value, indicated previously, which is + 45.