Transmission de puissance pneumatique - Caractérisation acoustique des silencieux d’échappement

Dans les systèmes de transmission de puissance pneumatique, la puissance est transmise par de l’air ou un gaz sous pression dans un circuit qui permet le fonctionnement de machines simples ou complexes. Les niveaux de bruit excessifs associés à l'utilisation d'air comprimé sont en général causés par la détente d'air sous pression dans l'atmosphère. Les sources de bruit les plus courantes sont donc les échappements pneumatiques et les jets d'air comprimé. Les échappements pneumatiques sont prévus sur une large gamme de machines et d'outils uniquement dans le but de dissiper l'air comprimé après que celui-ci ait effectué son travail. Bien que certains échappements pneumatiques soient en fonctionnement continu (par exemple ceux des meules à main), la majorité d'entre eux travaillent sur une base intermittente dictée par le cycle de fonctionnement de la machine ou de l'outil.

La réduction des niveaux sonores des échappements pneumatiques se fait principalement par l’utilisation de silencieux installés sur les machines. En effet, le bruit des échappements d’air est dû aux fortes zones de turbulence qui sont créées dans le jet d’air à la sortie de l’orifice en raison de la grande différence de pression avec l'air ambiant. Les silencieux ont justement pour fonction de rendre cette transition plus régulière en réduisant cet écart de pression, mais sans générer une contre-pression trop importante en amont dans le dispositif pneumatique.

Les directives européennes concernant le bruit industriel, d’une part réglementent les aspects présentant des risques pour la santé dont ceux liés au bruit, à prendre en compte par les fabricants lors de la conception d’une machine et, d’autre part fixent des prescriptions minimales permettant l’amélioration du milieu de travail, comme notamment des valeurs limites d’exposition sonore quotidienne. Cependant, les silencieux pneumatiques ne sont pas directement soumis aux directives, et il existe très peu d’informations disponibles sur leurs performances acoustiques.

C’est ainsi qu’il est apparu nécessaire de fournir aux fabricants de silencieux un cadre commun pour l’évaluation des niveaux de pression acoustique des silencieux d’échappement pneumatiques, et que la norme ISO 20145 a vu le jour. Son but est d’éclairer les fabricants de machines dans le choix des silencieux d’échappements pneumatiques et d’aider à l’évaluation de l’exposition au bruit des opérateurs.

Il est à noter que, lors de l'installation de silencieux pneumatiques, il faut rester attentif à l'effet que ceux-ci auront sur le flux d'air, de façon à ne pas réduire la capacité de travail de l'air comprimé, en raison de la contre-pression introduite. C’est pourquoi, conjointement à la caractérisation acoustique, il est proposé que la caractérisation en débit des silencieux soit effectuée dans les mêmes conditions expérimentales sur des bancs de mesures communs.

Le plan thématique retenu pour cet article permet dans une première partie de rappeler le contexte réglementaire concernant les émissions acoustiques, ainsi que le contexte technique aboutissant à l’utilisation de silencieux. Puis, dans un but didactique, les fondamentaux d’acoustique sont rappelés, ainsi que la description des différents bruits apparaissant lors de l’échappement d’air comprimé sous la forme de jets libres supersoniques sous-détendus. La troisième partie est consacrée à la description technique des silencieux, ainsi qu’aux critères permettant leur choix. Enfin, les méthodes de caractérisation acoustique et pneumatique sont introduites et illustrées avec des résultats expérimentaux concernant différents types de silencieux, qui permettent de mettre en évidence la difficulté de caractérisation de certains types particuliers.

Le lecteur trouvera en fin d'article un sommaire et un tableau des symboles utilisés.