FR3083298A1 - Dispositif reducteur de bruit pour une conduite de ventilation traversee par un flux gazeux - Google Patents
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Abstract
Dispositif réducteur de bruit (100) pour équiper l'extrémité d'une conduite (5) traversée par un flux gazeux comprenant un déflecteur (2, 3, 4) coupant l'axe (xx) du flux à l'extrémité de la conduite (5). Le déflecteur est formé de cavités de résonateur (31). Ces cavités sont couvertes par une couche de mousse absorbante (4) et les cols (34) des cavités (31) traversent la couche de mousse absorbante (4).
Description
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un dispositif réducteur de bruit pour équiper l’extrémité d’une conduite de ventilation traversée par un flux gazeux (flux d’air).
Etat de la technique
Il est connu que les flux gazeux circulant dans les conduites, par exemple dans les systèmes de ventilation et les composants du système également, en particulier le ventilateur, génèrent du bruit et qu’il est souhaitable de réduire.
Ainsi, il est connu selon le document DE 10 2015 111 828 Al, un système de ventilation intégré dans une paroi. Ce système de ventilation se compose d’un ventilateur combiné à un échangeur de chaleur pour échanger la chaleur entre le flux d’air passant dans un sens en provenance d’un côté de la cloison et le flux d’air circulant dans le sens opposé en venant de l’autre côté de la cloison. L’échangeur de chaleur fonctionne en faisant alterner les flux de manière synchronisée.
Mais ce système est principalement conçu pour récupérer de la chaleur du flux d’air sortant d’un local et réchauffer le flux d’air prélevé sur l’extérieur pour être introduit dans le local.
Ce dispositif se compose d’un ensemble tubulaire traversant la cloison et dont les deux sorties aux extrémités sont couvertes par un déflecteur. Mais ce système d’échange d’air ou de renouvellement d’air avec récupération de chaleur ne traite pas efficacement le problème du bruit généré par la déviation des flux d’air car les déflecteurs à chaque extrémité d’entrée et de sortie d’air ont pour seule fonction, celle de dévier et de répartir le flux d’air.
But de l’invention
La présente invention a pour but de réduire les émissions sonores à l’entrée/ sortie de systèmes de ventilation en traitant tout particulièrement certaines plages de fréquence.
Exposé et avantages de l’invention
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif réducteur de bruit pour équiper l’extrémité d’une conduite de ventilation traversée par un flux gazeux, comprenant :
un déflecteur coupant l’axe xx du flux à l’extrémité de la conduite, le déflecteur étant formé de :
* cavités de résonateur Helmholtz munies de cols, * ces cavités étant couvertes par une couche de mousse absorbante, et * les cols des cavités traversant la couche de mousse absorbante.
Le dispositif réducteur de bruit selon l’invention permet de réduire efficacement les bruits de fréquences élevées mais aussi ceux dans une plage de fréquence comprise globalement entre environ 300 Hz et 900 Hz. Cela couvre la plage de la majorité des fréquences sonores émises par la circulation d’un fluide gazeux et les composants du système de ventilation, c'est-à-dire de l’air à la sortie d’une conduite.
La combinaison d’une couche de mousse absorbant les fréquences élevées et de cavités de résonateurs de Helmholtz absorbant les fréquences basses, constitue une combinaison avantageuse pour le traitement des bruits générés dans et à la sortie de systèmes de ventilation.
Suivant une caractéristique avantageuse, le dispositif réducteur de bruit composé d’un corps ouvert, muni d’un raccord pour le conduit et d’un orifice d’entrée/sortie, ainsi que d’une ouverture à l’intersection du flux dans la conduite et dans l’orifice, cette ouverture étant fermée par un couvercle combiné au corps pour former le déflecteur en recevant :
une ossature munie de cloisons et fixée dans le couvercle délimitant avec le couvercle, des cavités de résonateur ayant :
* une nappe portant des éléments tubulaires formant les cols des cavités de résonateur, * la nappe étant couverte par la couche de mousse absorbante, traversée par les éléments tubulaires.
Cette forme de réalisation permet de combiner de façon simple et efficace des cavités résonantes accordées sur des fréquences différentes, voire étalées pour couvrir une plage large de basses fréquences. Cela permet de couvrir de nombreux modes d’ondes station naires pour différentes longueurs de conduites par la forme appropriée des cavités résonantes améliorant efficacement l’absorption des bruits.
Suivant une caractéristique avantageuse, le couvercle est formé d’un fond bordé par une paroi latérale munie d’un bord pour s’assembler au bord de l’ouverture du corps et le fermer.
Cette forme de réalisation constitue une solution simple à fabriquer.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, dans cette forme de réalisation, le fond du couvercle est courbe, notamment dans les trois directions de l’espace.
Suivant une autre caractéristique, la nappe est réalisée solidairement avec les cloisons et les éléments tubulaires formant les cols des cavités.
Suivant une autre caractéristique avantageuse de réalisation, l’ossature est sous la forme d’une plaque avec des cloisons délimitant les cavités de résonateur, cette plaque étant combinée à la nappe munie des éléments tubulaires formant les cols des cavités de résonateur, la plaque cloisonnée et la nappe étant réalisées séparément puis assemblées.
Dans cette forme de réalisation, l’ossature est un ensemble plat, mis en forme cintrée par sa fixation dans le couvercle, de forme cintrée, l’ossature étant appuyée contre le fond du couvercle pour délimiter ainsi les cavités des résonateurs.
Selon une forme de réalisation avantageuse, la paroi du couvercle a une hauteur au moins égale à la hauteur de l’ossature et notamment au moins égale à la hauteur de l’ossature couverte par la couche de mousse absorbante.
Cela facilite la fabrication séparée du couvercle et du corps et leur assemblage.
Avantageusement, les cloisons qui séparent les parois sont munies d’orifices permettant de coupler les cavités des résonateurs. Selon une autre variante, les cloisons délimitant les cavités sont relativement souples, ce qui permet également de coupler les cavités.
Les différents éléments du dispositif réducteur de bruit, en particulier son ossature, sont réalisés en matière plastique.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide de modes de réalisation d’un dispositif réducteur du bruit généré par un flux gazeux et les sources de bruit interne au système (ventilateur) dans une conduite de ventilation, représentés dans les dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue en coupe schématique d’un dispositif réducteur de bruit installé à l’extrémité d’une conduite traversée par un flux gazeux, la figure 2 est une vue en coupe éclatée du dispositif réducteur de bruit de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe éclatée d’un autre mode de réalisation d’un dispositif réducteur de bruit pour une conduite traversée par un flux gazeux, la figure 3a est une vue en coupe partielle du dispositif réducteur de bruit de la figure 3.
Description de modes de réalisation de l’invention
Selon la figure 1, l’invention a pour objet un dispositif réducteur de bruit 100 pour équiper l’extrémité d’une conduite de ventilation 5 traversée dans un sens ou l’autre par un flux gazeux évacué (flux d’air) vers l’extérieur (E) dans une direction de sortie ou inversement d’un flux arrivant de l’extérieur (E) pour passer dans la conduite 5. Le dispositif réducteur de bruit 100 est destiné à réduire le bruit généré par ce changement de direction du flux d’air.
Le dispositif réducteur de bruit 100 se compose d’un corps 1 muni d’un raccord 11 pour sa réunion à la conduite 5 et d’un orifice 12 pour la sortie/entrée du flux gazeux. La direction du flux dans la conduite 5 est celle de l’axe xx et sa direction à l’arrivée dans l’orifice 12 est la direction yy.
A la jonction des deux directions du flux gazeux, le corps 1 forme un coude couvert par un couvercle 2 incliné par rapport à la direction xx pour former un déflecteur déviant le flux gazeux de la direction xx vers la direction yy ou inversement.
Le déflecteur comprend une structure 3 logée dans le couvercle 2 et combinée au couvercle 2 pour former des cavités 31 de résonateurs de Helmholtz ; les cavités sont couvertes par une couche de mousse absorbante 4 délimitant la surface S du déflecteur, exposée au flux gazeux.
La couche 4 vient sur une nappe 32 fermant le dessus des cavités 31.
Les cavités 31 de résonateurs de Helmholtz communiquent avec l’intérieur (I) du corps 1 du dispositif 100 par des cols 34, de forme tubulaire, traversant la nappe de mousse 4 pour déboucher de la surface S de la nappe 4.
Les cavités 31 sont ainsi délimitées chacune par le fond 21 du couvercle 2, les cloisons 33 latérales et le dessus formé par la nappe 32 en débouchant par les cols 34 formant ainsi les résonateurs de Helmholtz.
La figure 1 est une vue en coupe schématique, non à l’échelle, qui montre les cavités 31 de forme et de volume différents pour s’accorder sur différentes fréquences de résonance à traiter dans les plages des fréquences moyennes et basses.
La couche de mousse 4 à cellules ouvertes absorbe les fréquences élevées.
Il convient de rappeler que le déflecteur 2,3,4 qui constitue l’élément absorbant se développe idéalement avec des courbures dans les trois dimensions ; il doit à la fois dévier le flux gazeux de la direction xx vers la direction yy tout en réduisant le bruit généré par cette déviation ; le déflecteur est globalement une surface S cintrée dans les trois directions xx, yy et zz ; cette dernière direction non figurée est perpendiculaire au plan des axes xx et yy. Cette surface géométrique idéale (S) peut être simplifiée sous la forme d’une surface de faible courbure, voire plane ou encore une surface composée de facettes planes, ou encore une combinaison de surfaces courbées et de surfaces planes.
Les cavités 31 peuvent être couplées par des ouvertures 331 dans les cloisons 33 ou par la souplesse des cloisons 33 qui les séparent de façon à étaler les fréquences de résonance des cavités et réaliser l’accord sur des fréquences étalées. Dans la mesure où pour des raisons techniques de fabrication, il est avantageux que la hauteur radiale des cavités 31 dans la direction radiale, sensiblement perpendicu laire localement à la nappe 32, soit la même. Les cloisons 33 sont réparties en fonction du volume que doivent avoir les différentes cavités selon des fréquences de résonance sur lesquelles elles doivent être accordées. Il en est de même pour la dimension des cols. Dans un souci de simplicité de réalisation, le col a une hauteur constante. Son rayon peut en revanche varier d’un résonateur à un autre pour avoir un paramètre de dimensionnement supplémentaire permettant d’accorder au mieux les résonateurs à la fréquence souhaitée.
Le dispositif 100 se réalise avantageusement par la combinaison du couvercle 2 garni de la structure 3 couverte par la couche de mousse 4.
La structure 3 est de préférence en matière plastique moulée/injectée, garnie ensuite de la couche de mousse 4 pour être fixée au couvercle 2 et l’ensemble est ensuite réuni au corps 1.
La figure 2 est une vue en coupe éclatée du dispositif 100 de la figure 1 montrant la coupe de la structure 3 dans le plan médian (c'est-à-dire un plan parallèle au plan des axes xx, yy). Le couvercle 2, formé du fond 21 et de sa paroi 22, est représenté avec le bord 211 figuré par un trait interrompu qui figure la ligne de jonction des deux surfaces géométriques constituées, l’une, par la paroi 22 entourant le fond 21 et l’autre par la forme complexe de l’ouverture 13 du corps 1. Ce dernier a un bord 131 de forme identique à celle du bord 221. Cette ligne de jonction, en général soudée, entre le bord 221 et le bord 113, dépend de la forme géométrique complexe, à la fois du couvercle 2 et du corps 1. La liaison peut également se faire par imbrication mécanique.
La structure 3 est représentée sans la couche de mousse 4.
La hauteur de la paroi 22 est au moins égale à la hauteur des cavités 31 et notamment à la hauteur de la structure 3 munie de la couche de mousse 4 de sorte que l’ensemble du déflecteur ainsi constitué par la mise en place et la fixation de la structure 3 dans le couvercle 2 avec aussi la couche de mousse 4, constitue un élément qui se fixe facilement au corps 1. Cette fixation est faite par exemple par une soudure, un collage ou encore un emboîtement selon la ligne d’assemblage formée par les bords 131, 221 du corps 1 et du couvercle 2. Il peut y avoir également chevauchement des bords avant la fixation définitive par soudage ou collage. Ce mode de réalisation permet d’avoir une surface S de déflecteur (2, 3, 4) nettement supérieure à la section de raccordement 11.
La structure 3 est réalisée en une matière rigide et avec la forme cintrée appropriée ou en une matière suffisamment souple pour permettre d’abord une réalisation à plat puis un cintrage par la mise en place et la fixation dans le couvercle 2 rigide de forme cintrée.
Le corps 1 et le couvercle 2 sont de préférence réalisés en une matière plastique.
La figure 3 montre un autre mode de réalisation du dispositif réducteur de bruit 100a qui diffère du précédent mode de réalisation 100 par sa structure 3a.
Les éléments identiques à ceux du mode de réalisation de la figure 2 portent les mêmes références et les éléments analogues portent la même référence numérique complétée par le suffixe a.
Dans ce second mode de réalisation 100a, le corps 1 et le couvercle 2 sont identiques à ceux du premier mode de réalisation ; seule change la structure alvéolaire 3a. Celle-ci, en deux parties, est composée d’une plaque cloisonnée 30a subdivisée par des cloisons 33a et d’une nappe 32a distincte de la plaque cloisonnée 30a. Les cavités 31a délimitées par les cloisons 33a sont ouvertes. Les cloisons définissent les contours des cavités 31a de dimensions appropriées, identiques ou différentes. Une couche de couverture 4a formée de mousse absorbante couvre la nappe 32a traversée par les éléments tubulaires 34a constituant des cols.
La nappe 32a porte les éléments tubulaires 34a débouchants, c'est-à-dire traversant la nappe 32a. Les éléments tubulaires 34a ont une hauteur égale à l’épaisseur de la couche de mousse absorbante 4a couvrant la nappe 32a qu’ils traversent.
L’assemblage des deux parties 30a, 32a est représenté à la figure 3a.
La nappe 32a est fixée sur la tranche des cloisons 33a dont certaines sont vues en coupe et d’autres sont vues de face. Cette fixation peut être faite par soudage ou collage. La couche de mousse 4a est mise en place sur la nappe 32a avant ou après son assemblage à la plaque cloisonnée 30a.
La plaque cloisonnée 30a et la nappe 32a sont réalisées en une matière plastique ayant une certaine souplesse pour prendre par assemblage au couvercle 2 rigide, la forme cintrée avec des courbures dans trois directions x, y, z. La flexion de la nappe est absorbée par la compression locale de la couche de mousse 4a.
Dans les différents modes de réalisation décrits cidessus, l’orientation des éléments tubulaires 34, 34a formant les cols est radiale par rapport à la surface qui porte les éléments tubulaires. Dans le cas du mode de réalisation de la figure 3, initialement, cette orientation est perpendiculaire.
Les cols 34a ne débouchent pas nécessairement au milieu de la section de chaque cavité 31a de sorte que selon les impératifs de fabrication ou d’assemblage de la plaque cloisonnée 30a et de la nappe 32a portant les éléments tubulaires formant les cols 34a et la couche de mousse 4a, il peut y avoir un décalage ou décentrement.
| NOMENCLATURE | |
| 100, 100a 1 | Dispositif réducteur de bruit Corps 11 Raccord 12 Orifice d’entrée/sortie de flux 13 Ouverture 131 Bord de l’ouverture |
| 2 | Couvercle 21 Fond 22 Paroi 221 Bord |
| 3 | Structure 30a Plaque 31, 31a Cavité 32, 32a Nappe 33, 33a Cloison 331, 331a Ouverture 34, 34a Elément tubulaire formant un col |
| 4, 4a 5 | Couche de mousse Conduite |
| E | Extérieur du dispositif réducteur |
| I | Intérieur du dispositif réducteur |
| S | Surface du déflecteur |
Claims (10)
- REVENDICATIONS1°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) pour équiper l’extrémité d’une conduite (5) de ventilation traversée par un flux gazeux, dispositif caractérisé en ce qu’il comprend :un déflecteur (2, 3, 4) coupant l’axe (xx) du flux à l’extrémité de la conduite (5), le déflecteur étant formé de :* cavités de résonateur (31, 31a) munies de cols (34, 34a), * ces cavités (31, 31a) étant couvertes par une couche de mousse absorbante (4, 4a), et * les cols (34, 34a) des cavités (31, 31a) traversant la couche de mousse absorbante (4, 4a).
- 2°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) composé d’un corps (1, la) ouvert (13, 13a), muni d’un raccord (11) pour le conduit (5) et d’un orifice d’entrée/sortie (12), ainsi que d’une ouverture (13) à l’intersection du flux dans la conduite (5) et dans l’orifice (12), cette ouverture (13) étant fermée par un couvercle (2) combiné au corps (1) pour former le déflecteur en recevant :une ossature (3, 3a) munie de cloisons (33, 33a) et fixée dans le couvercle (2) délimitant avec le couvercle (2), des cavités (31, 31a) de résonateur ayant :* une nappe (32, 32a) portant des éléments tubulaires (34, 34a) formant les cols des cavités de résonateur (31, 31a), * la nappe (32, 32a) étant couverte par la couche de mousse absorbante, traversée par les éléments tubulaires (34, 34a).
- 3°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couvercle (2) est formé d’un fond (21) bordé par une paroi latérale (22) munie d’un bord (221) pour s’assembler au bord (131) de l’ouverture (13) du corps (1) et fermer le corps (1).
- 4°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fond (21) du couvercle (22) est courbe, notamment dans les trois directions de l’espace.
- 5°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la nappe (32) est réalisée solidairement avec les cloisons (33) et les éléments tubulaires (34).
- 6°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’ossature (3a) est sous la forme d’une plaque (30a) avec des cloisons (33a) délimitant les cavités de résonateur (31a), cette plaque étant combinée à la nappe (32a) munie des éléments tubulaires (34a) formant les cols des résonateurs, * la plaque cloisonnée (30a) et la nappe (32a) étant réalisées séparément puis assemblées.
- 7°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’ossature (3a) est réalisée comme un ensemble plat mis en forme cintrée par sa fixation dans le couvercle (2), de forme cintrée, en appui contre le fond (21) de celui-ci.
- 8°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi (22) du couvercle (2) a une hauteur au moins égale à la hauteur de l’ossature (3, 3a) et notamment au moins égale à la hauteur de l’ossature (3, 3a) couverte par la couche de mousse absorbante (4, 4a).
- 9°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les cloisons délimitant les cavités sont munies d’orifices de couplage des cavités ou sont formées de cloisons souples pour le couplage des cavités.
- 10°) Dispositif réducteur de bruit (100, 100a) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’ il est réalisé sous la forme d’éléments en matière plastique.
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