Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
1224'-~Z~
Cette de~ande est une divisionnai~e de la
demande canadienne no. 393~893 deposée le 11 janvier
1982.
L'invention concerne une garniture insonDrisante pDur conduit
de gaz. Elle concerne aussi un outillage de ~abrication d'éle-
ments de cette garniture.
La garniture de l'invention cDnvient notamment, en raison de
sa faible épaisseur, de sa légèreté, d¢ sa bonne tenue aux
impacts et de la facilité dP sa mise en place, à l'insonorisa-
tion des carters amont et aval d'une soufflante de turboréacteur
à double flux. D'une fa~on générale, elle peut ~tre avanta~euse-
ment utili5ée chaque fois qu'il s'agit de diminuer le niveau dubruit engendré-dans une veine de grand diamètre par un flux de
gaz dont la température est relativement basse.
La garniture de l'invention est du genre constitué par la juxta-
1S position de panneaux composites insonorisants dans l'épaisseur
desquels sont ménagées des cavitçs résonnantes qui communiquent
avec le flux de gaz par une pluralité d'évents. On connait déjà
de tels panneaux composites, notamment par le brevet fran~ais
publié sous le No. 2 201 D10. Ils comportent deux feuilles en
2D regard dDnt l'une, en contact avec le flux de gaz, est perforée.
Ces deux feuilles sont entretoisées par une feuille Dndulée dont
les ondes délimitent les cavités résonnantes. Les trois feuilles
sont métalliques et sont assemblées rigidement par brasage. De
tels panneaux composites doivent avoir des rayons de courbure
précis car leur rigidité empêche de compenser leurs défauts- di-
mensionnels par une déformation au montage. ~ette rigidité est
encore plus gênante lorsque la veine est de grande section. La
paroi de la veine présente en effet elle-même des défauts de
courhure. Le problème peut être résolu par l'interposition d'un
lZ~4724
matelas en materiau souple et pDreux~ comme Dn l'a déjà proposé
dans le brevet français au nDm du demandeur publié sous le
No. 2 396 ~6~. Mais cette solution ne convient qu'à des veines
de sectiun reletivement faible. SinDn la garniture devient trop
S encombrante et trop pesante.
La garniture insonorisante de l'invention est exempte de ces
inconvénients. Ses éléments sont légers et d'un montage facile.
Sa fabrication est rapide. Elle comprend d'une part une plura-
lité de panneaux perforés rigides et minces juxtaposés partuilage (c'e~t-à-dire que l'un des bords d'un panneau recouvre
le bord d'un panneau adjacent) et d'autre part, entre chaque
panneau perforé et la paroi 3 ins~noriser, une couche intermé-
diaire cDnformée pour délimiter avec ledit panneau perforé une
pluralité de cavités acoustiques résonnantes dont les évents
acoustiques sont constitués par les orifices du panneau perforé.
Elle est caractérisée en ce que chaque panneau perforé est muni
de moyens de fixation directe à la paroi ménageant un intervalle
entre celle-ci et ce,panneau perforé et en ce que la couche
2D intermédiaire est un panneau intermédiaire déformable logé et
serré dans cet intervalle.
~ La relative flexibilité des panneaux perforés (due à leur min-
,ceur) et la déformabilité des panneaux intermédiaires per-
mettent à la garniture de s'adapter, lors du mDntage, aux dé-
fauts de cDnformation de la paroi de la veine.
Mais la garniture de l'invention pr~ésente bien d'autrescaracté-
ristiques avantageuses.
On sait que les fréquences propres de résonance d'une cavité
dépendent de son volume et de l'impédance acoustique de sDn
évent ou de ses évents. Il est connu d'accroître la résistance
acoustique d'un évent en lui confércnt une forme tubulaire.
-
i22g~24
Plus cette résistance acDustique cDntribue pour une grande partà l'impédance acDustique de la cavité, plus les bandes de fré-
quences de résDnance de celle-ci s'~largissent et plus la ca-
vité devient capable d'absDrber des bruits dans des bandes de
S fréquences qui s'écartent sensiblement de part et d'autre de
J ses fréquences nominales de résDnance. PDur obtenir cet effet
avantageux malgré la minceur des panneaux perforés de l'inven-
tion, chacun de ces panneaux porte au droit de chacun de ses
orifices, sur sa face regardant la paroi, un court manchon
tubulaire dont l'alésage prolonge ledit orifice pour former
un évent tubulaire.
Avantageusement, chaque panneau perforé est constitué par une
feuille mince en résine polymère moulée armée de fibres miné-
rales ou organ-iques Non seulement il est ainsi léger, relati-
vement rigide et présente de bonnes caractéristiques d'all~n-
gement qui lui permettent d'accepter des déformatiDns impor-
tantes SDUS impacts, mais en outre, comme on le verra, les
manchDns tubulaires peuvent venir de moulage avec la feuille.
Leur accrochage à cette feuille est d'autant plus résistant que,
conformément à l'invention, les fibres de l'armature pénètrent
~- dans lesdits manchons.
- D'autres dispositiDns avan*ageuses de l'inventiDn concernent le
panneau intermédiaire logé entre la paroi et chaque panneau per- 25 foré. Afin qu'un tel ?anneau intermédiaire soit à la fois rela-
tivement souple et capable de fDrmer avec le panneau perforé
des cavités résonnantes étanches entre elles, l'invention pré-
voit les dispositions suivantes :
- le panneau intermédiaire est constitué d'une feuille mince de
résine polymère (de préférence élastomère~ appliquée contre la
paroi de la veine par le panneau perforé et porte des nervures
dont les bDrds s'appliquent contre ce panneau perforé et qui
délimitent les cavités résonnantes ;
- afin d'éviter que le panneau perforé n'écrase les bords des
nervures (l'écrasement nuirait à l'étanchéité entr-e les cavites
lZ2~724
limitrophes), ces b~rds de nervures sDnt des bDrds tombés ;
cette dispositiDn devient particulièrement avantageuse lorsque
la garniture équipe une veine de sDufflante de turboréacteur
car la d~formabilité de ces bords tombés accroît sensiblement
la capacité d'absorptiDn d'énergie mécanique de ladite garni-
ture car, à la différence des structures connues, le panneau
intermédiaire nervuré n'est pas lié intimement eu panneau per-
- foré et il peut suivre librement les déformations et reprendre
sa forme initiale ; le panneau perforé résiste beaucoup mieux
aux martèlements répétés par les grêlons ou les graviers ;
- pour faciliter l'applicatiDn du panneau intermédiaire cDntre
la paroi, ce panneau intermédiaire porte de courtes nervures
sur la face qui regarde ladite paroi ;
- le panneau intermédiaire est m~nté avec précontrainte, ce qui
procure par conséquent, un certain amortissement du panneau
perforé aux vibrations acoustiques.
Quant à l'outillage de l'invention, destiné à la réalisation de
panneaux per~orés constitués, conformément ~ l'inventiDn, par
une feuille mince en résine polymère moulée armée de fibres
- minérales ou organiques, il comprend :
- une partie fixe de mDule et une partie mDbile de moule a
insérer entre les plateaux d'une presse et d~limitant une em-
preinte de moulage,
z5 - une pluralité d'épingles destinées à ménager les orifices du
panneau au cours du moulage lorsque le mDule est complètement
fermé-, chacune de ces épingles traversant alors l'une des par-
ties de moule par un passage d'épingle, traversant l'empreinte
et pénétlant dans l'autre partie du moule par un autre passage
d~épingle.
Il est caractérisé :
- en ce que des chambrages sDnt ménages au débouche dans l'em-
preinte des passages d'épingles de l'une des parties du mnule
.
~'~Z47~4
pDur former les empreinte~ de moulage dec manchDn~ tubulaires,
- en ce que les épingles, en ecier, sDnt revetues d'une cDuche
d'nxyde favorisant l'accr~chage d'un egent de démoulage.
5 L'invention ~era mieux comprise par la lecture des de6criptiDr.s
qui suivent et qui sont relatives à des exemples de réalisa-
tion de la garniture de l'invention ~t de réalisation de l'ou-
tillage. Ces descriptions ~e réfèrent aux dessins annexés dans
lesquels :
10 - la figure 1 est une section partielle transversale à grande
échelle, prise dans le ~lan 1-1 de la figure Z, d'une veine de
t soufflante équipée d'une garniture conforme à l'invention,
~ ,................................................................. .
- la figure 2 est une section partielle transversale à meme
échelle, prise dans le plan 2-2 de la figure 1, de ladite
15 veine de soufflante,
- la figure 3 est une section partielle du mDule destiné à réa-
liser les panneaux perforés de ladite garniture,
- la figure 4 est un détail agrandi de la figure 3,
- la figure 5 est une section partielle transversale analogue
20 à la figure 1 montrant en variante un détail de la figure 1.
On considère simultanément les figures 1 et 2. La garn~ture de
l'inventiDn destinée à insonDriser la paroi 10 d'une veine de
- soufflante, ~omprend d'une part une pluralité de panneaux minces
perforés 20 ~20A, 20B,etc..) fix~s à la paroi 10 et à distance
de celle-ci et d'autre part une pluralité de panneaux déforma-
bles nervurés 3D (un seul panneau d~formable 30A étant représenté)
dont chacun est logé et maintenu dans l'intervalle existant en-
tre la virole 10 et un panneau perforé 20.
La figure 1 ne montre, vue de l'avant, que la zone de droite
du panneau perforé 20A et le bord gauche du panneau suivant
20~. Le bord de 20B, constitué par un soyage s'engage sur le
bord droit de 20A de telle sorte que la paroi perfDrée cons-
35 tituée par le tuilage des panneaux 20 est quasi-continue.
1~2472~
Les organes de fixation de chaque panneau 20 ~ la parDi 1D
comprennent des boulons 11 à tête frais~e (munis d'écrDus 12
et de rDndelles de freinage 13), des entretoises 14 et de6
rondelles de logement de tête de boulDn 15. Chacune de ces ,
dernières compDrte une collerette 151 qui s'appuie sur le
panneau 20 et un corps 152 qui s'engage dbns un loyement de
centrage ménayé dans l'entretoise 14 associée. Les rondelles
15 et les entretoises 14 sunt de pré~érence collées sur le
panneau 20. Celui-ci est einsi maintenu rigidement à dis-
tance de la paroi 10.
~,
Les boulons 11 dispDsés dans une m~me section de veine sont
en réalité davantage éloignés les uns des autres que ne le
~ mDntre la figure 1. Les deux boulons de c~tte figure sont ar-
bitrairement rapprochés pour illustrer respectivement le cas
(bDulDn i1 de gauche) où un boulon assure la fixation d'une
réginn d'un seul panneau 2û (ici 20A) et le cas où (boulon 11
de droite) un même boulDn assure la fixatiDn simultanée des
bords de deux panneaux 20 ~ici 20A et 20~).
La figure 5 montre une variante selDn l'invention du mode de
fixation de chaque panneau 20 à la paroi 10, en maintenant ri-
gidement à distance chaque panneau de la parDi. Le~ organes
de fixation en conservant' les boulDn,s 11, écrous 12j rondelles
de freinage 13 décrits ci-dessus et Teplésentés aux figures
1 et 2 comprennent en outre des entretDises 14a, des premières
coupelles t5a f~rmant lDgements des têtes de boulons et des
secondes coupelles 15b. Dans un mode préférentiel de réali~a-
tion, les entretoises 14a sDnt moulées dans un matériau compo-
site et leur pDlymérisation est effectuée en place en mêmetemps que la polymérisation du panneau 20 lui-même. Les cou-
pell~s 15a et 15b sont métallique,s et les premières coupelles
1Sa sont mises en place sur le panneau 2D avant polymerisatiDn
tandis que les secondes ccupelles 15b sont emboîtees dans
les entretoises 14a au moment du montage.
~ZZ472a~
De meme que les autres panne3ux,nervurés 3D, le panneau 3DA
logé entre la virole 1D et le panneau perforé 2DA comporte
une 8me 31 en forme de lame, une pluralité de nervule~ ~'appui
32 disposées du coté du panneau perforé 20A et une pluralité
de hervures d'appui 33 disposées du cBté de la virole 10, Des
trous tels que 34 permettent le passage des entretoises 14. .
Celles-ci sont munies d'une collerette 141 qui s'oppDse au
débattement de la lame 31 vers la virole 1D. Les nervures 33
sDnt très courtes car leur seule fonction est d'assurer des
contacts franc~ entre la virole 1~ et les panneaux 30. On
remarque que le panneau ?OA comporte, de même que les autres
t~,;1 panneaux 20 de la même.section de vei~e, un bDrd amont tombé
22 en vue de protéger les panneaux 3D.
Les am~s 31, les nervures 3Z et les panneaux 20 délimitent
ainsi une succession de cavités annulaires éventuellement di-
visées par des nervures des panneaux,30 qui sont orientées
selon des plans axiaux de la veine et qui ne sont pas repré-
sentées. Chacune de ces cavités communique avec la veine
(flèche ~de la fig. 2) par une pluralité de petits orifices
23 qui constituent autant d'évents acoustiques.
f
Les panneaux 2D, qui doivent être à la fois minces-ét rigides,
sont par exemple faits d'une résine époxyde armée de fibres
- 25 de verre (empilage de mats pré-imprégnés).
Les panneaux nervurés 30, qui ne doivent pas être détériDrés
par le serrage que leur impose le montage, SDnt faits d'un
mélange élastomère-plastomère tel que l'AB5 (acrylonitrile-
30 butadiène-styrène).
Dn examine maintenant d'autres dispositionE qui caractérisent
la garniture des fisures 1 et 2.
35 La première consiste dans la présènce, au droit de chaque per-
foration 23, d'un court manchon 24 qui est disposé sur ~a face
72'~
.' 13 '
de chaque panneau 20 qui regarde le panneaù neruur~ 3D et la
virole 1D et dont l'orifice prolnnge la perforation 23.
Ia deuxième de ces dispDsitiDns consi5te en ce que les bord~
35 des nervure~ 32 en contact avec le panneau 2D correspDndant
sont des bords tombés.
- On notera que les panneaux nervurés 30 sont maintenus en posi~
tion uniquement per les entretoises 14, sans liaison des pan-
nesux 3D avec les panneaux 2D, ni avec la virole 10.
r-.
~.~
On voit aussi dans les figures ? et 2 que les manchons 24 sont
renforcés par des extrémités de fibres de i'armature. On verra
plus loin comment ce résultat est obtenu.
~5
~es avantages de ces diverses dispositiDns ont ét~ développés
et justifiés au début de la présente description. Il est donc
inutilè d'y revenir.
2D Dn donne ci-après à titre d'exemple quelques dimensions carac-
téristiques, en millimètres, pour une garniture acoustique
C équipant un carter de soufflante d'un diamètre d'environ
1700 mm.
- épaisseur des panneaux perf~rés 20 : 1,5 à 1,9 ;
- épaisseur des âmes 31 des panneaux nervurés 30 : D,7 à 1 ;
- haute~r des nervures 32 : 6,5 a 7 i
- longueur des évents 23 : 2 à 5 selon les fréquences acous-
tiques à absorber.
3D On vérifie ainsi que, en raisDn de la nature des matériaux mis
en oeuvre et des valeur5 de5 épaisseurs utilisées, la garni-
ture de l'invention est extrêmement légère Elle est en outre
dotée d'un excellent coefficient d'amortissement mécanique et
acoustique.
i2~4~7;~'1
?
On d~crit maintenant, 2n réfé~ence aux ~igures 3 et 4, l'outil-
1 lage de mDulage confDrme a l'invention pDur l~ réalisati~n des
panneaux perforés 2D (figures 1 et 2). Cet Dutillage est des-
tiné a être placé entre les plateaux d'une pres~e rhauffante,
nDn replésentée. D'une fa~Dn générale, ~n ne mentiDnnera pas,
bien qu'ils soient nécessaires, des organes DU pièces (sondes
de mesure de température, pions de centrage, joints d'etanché-
ité, etc...) d~nt la description n'app~rterait rien à la com-
préhensiDn du fonctionnement de l'outillage. Celui-ci cDmpDrte,
pour délimiter l'empreinte de moulage, une partie fixe de mDule
50 et une partie mobile 6D.
,.,,~ ,
Le partie fixe SO est constituee par l'assemblage des éléments
métalliques suivants :
- une platine réfrigérante comprenant, de bas en haut, d'une
part une plaque 51 dans laquelle est ménagée une cavité lami-
naire de circulation d'eau 52, d'autre part une contre-plaque
d'étanchéité 53,
- une forme de mDulage (ou matrice) 54 qui repose sur la cDntre:
plaque 53 et dDnt la face supérieure 55 délimite la paroi in-
férieure de l'empreinte de mDulage.
Ces éléments sont assemblés au mDyen de vis ~7.
.
La partie mobile 6D comprend, de bas en haut, les éléments
métalliques suivants :
.
- une contre-forme de moulage (DU pDinçon) 61 qui délimite par
sa face 6? la paroi supérieure de l'empreinte de mDulage,
- une plaque-support d'épingles 63,
- une platine réfrigérante cDmprenant, dlune part, une plaque
64 dans la face supérieure de laquelle est ménagéE une cavité
laminaire de circulation d'eau 65, d'autre part une contre-
plaque de fermeture 66.
~Zi~4~Z~ -;
lD
.
La plaque 63, le plaque 64 et l~ contre-plaque ~6 ~Dn*-assem-
blées au mDyen de vis 67.
Les orifices de passage des CD~pS de rondelles 1~2 (fig.
2) sont ménagés au mDyen de nDyaux 70 emmanchés ~ force dans
des alésages de la fDrme 54 et pDuvant cDulisser dans des
alésage~ de la cDntre-forme 61.
,
PDur m~nager les évents 23 (Fig. 1 ~ 2), l'outillage compDrte
en outre une pluralité d'épingles ~0 dont les corps 81 tra-
( ;j versent, par des alésages ménagés à cet effet, la plaque sup-
port 63 et la contre-forme ~1. Ce5 épingles sont suspendues
par leurs têtes ~2 à la face supérieure de la plaque ~3.
15 Ces têtes sDnt logées dans un chambrage 63 ménagé dans la face
' inférieure de la plaque 64. L'épaisseur de ce chambrage est
- juste suffisante pour les loger sans les pincer.
L'outillage compDrte en outre des cDlDnnettes 9D encastrées
20 dans la plaque 66 et coulissant dans des alésages 611 ménagés
dan~ l'épaisseur de la contre-forme 61. Des ressorts de com-
pression 91 insérés autour de ces colonnettes éloignent les
plaques 63, 64 et 66 de la cDntre-forme 61 lDrsque l'outillage
n'est pas comprimé par la presse. Les cDlDnnettes 9D cDmpDrtent
25 des pieds 92, d'un diamètre supérieur à celui de leur cDrps.
~es pieds coulissent dans des chambrages 612 aménagés dans la
c~ntre-f~rme 61. Ils limitent la course ascendante des colon-
nettes. Cette course est telle et la longueur des épingles ~0
est telle que les extrémités des.épingles s'engagent (lorsque
3D l'outillage est comprimé) dans des alésages ménagés dans la
f~rme 54 et que lesdites.extrémités ne ressDrtent pas de la
face d'empreinte de la contre-fDrme 61 lorsque les ressDrts 90
éloignent au maximum les plaques 63, 64 et 66 de la cDntre-
fDrme 61.
12~4724 -
11 , "
Conformément ~ l'inventiDn :
- des chambrages 6g peu prDfDnds sont ménage~ dans ~a parDi
inférieure 5S au débDuché de ch~que al~sage de pas~age d'~pin-
gle~ ; il8 ccnstituent 1e6 empreintes de muulage des menchons
24 (fig. 1 ~ 2) ; -- -
.
- les corps B1 des épingles BD (en acier) sont oxydés superfi-
ciellement ; la couche d'oxyde-ainsi créée favorise l'accrochage
de l'agent de démoulege (voi~ plus loin~ destiné à permettre
l'extrection des épingles apr~s la polymérisation de la resine.
~.,. j . ' , ~
, ~
L'outillage comporte en outre quatre v~rins auxiliaires ~non
représentés) qui sont mis en place entre le~ pleques 51 et
efin de permettre la séparation des deux parties de moule
après polymérisation.
.
.
Dn va maintenant énum~rer les phases principales du procédé de
réalisation d'un panneau perforé. Préalablement à leur utili-
sation, les épingles 80 Dnt subi un traitement thermique d'oxy-
dation ~ous atmosphère d'argon humide (500C pendant quatre
heures) destiné à former la couche d'eccrochage.
'' ' ' 1
1/ Préparation de l'outillaqe~
Après nettoyage, les faces d'empreinte du moule et les épin-
gles sont enduites, par projection à la bombe, d'un agent de
démoulage au silicone. Les couches de démoulage sont elors
fixées par un chauffage de une heure à 15DC.
Le moule ouvert est placé sur le plateau inférieur de la presse.
Les deux faces de l'empreinte sont maintenues en permanence 3
environ 135C, par exemple au moyen de jets d'air chaud.
2/ Préparation et mise en_place de l'ébàuche de moulaqe
'35
12
~ette ébauche comprend :
- un em~ilement de-couches prédécDupees de mat pré-imprégné
(feutre de verre a fibres courtes ~ ~esine épDxyde) ;
- de part et d'autre ~e l'empilement, une couche de tiEsu de
verre silione destiné à c~nférer ~u panneau l'~tat de surf~ce
désirable ;
- cDntre la face de l'ébauche à disposer du caté de la paroi
sup~rieure de l'empreint~ (fsce de pénétration des ~pingles
8D), une toile de délaminage sparée de l'ébauche par film
- 1D d'étanchéité en polyamide ; ce film est destiné à empêcher le
ressuage de la résine autour des épingles au cDurs du pressage
et du chauffage.
i
15 L'ébauche est mise en place et centrée sur la partie inférieure
50 du moule.
.
3~ Fermeture du moule et moulaqe.
La fermeture du moule se fait en deux temps. Lorsque la partie
20 mobile 6D est appliquée cDntre la partie fixe 50, les ressorts ~,
91 maintiennent (par l'intermédiaire des plaques 66 et 64), la
plaque-support 63 éloignée de la contre-forme 61 Les épingles
B0 ne ressortent pas encore de la face 62. Ciest seulement
lorsque la contre-forme 61 est appliquée par la presse contre
la forme 54 que les ressorts 91 cèdent sous la pression de la
presse et que les épingles BD pénètrent dans la forme 54 en
traversant l'empreinte. Les fibres ne sont pas rompues par la
pénétration des épingles, mais seulement écartées. Elles sont
réparties de part et d'autre de l'orifice et foisonnent dans
3D les cham~res ~9 pour constituer les armatures des manchons 24
(fig. 1 ~;Z), assurant la continuité pour le passage des ef-
forts et garantissant la bonne tenue du panneau. Les plateaux
chau~fan$s de la presse maintiennent la pression pendant par
exemple 45 minutes et la température de l'ensemble du mDule à
135~-
12Z4724 ,. , ;.
3 .
4~ Démoulaqe.
Puis un courant d'eau est alors admis dans 1PS cavités 5Z et o5pour refr~idir les faces de l'empreinte à environ 90~. -Le
plateau supérieur de la presse est élevé et la plaque 63 sou-
lève les épingles BO qui s'escamotent dens la contre-form~ 61 . LB
séparatiDn de la forme 54 et de la c~ntre-forme est réalisée au
moyen des vérins auxiliaires. Le panneau mDulé est extraii et,
s'il y a lieu, placé sur un conformateur pour être ramené à ia
température ambiante.
i,'"'~ .~"
~ 5/ Finition.
. .
Le panneau refroidi est ébarbé. Les rondelles 15 et les entre-
toises 14 (fig; 1 ~ 2) y sont collées. On pro~ède enfin a
l'application de couches de peinture anti-érosion.
.
