Silencers in a Nutshell

By Tim Kelsall

Almost every noise regulation around the world, including Ontario’s, has some variation of the words “The employer shall protect workers from exposure to a sound level greater than the limit without requiring them to use and wear personal protective equipment.”

Unfortunately in practice too many workplaces only rely on hearing protection (or nothing at all), even when there are clearly practical noise control measures available. This is one reason why over 1 million Canadians report having a hearing disability. 

One of the most common noise controls is the silencer, which come in all sizes and can handle almost any noise caused by movement of air or gas. This article will highlight a few of the more common types.

Gas Exhaust Silencers 

                   The gas exhaust or snubber silencer can quiet almost any pneumatic or steam exhaust. It simply screws into any air exhaust and spreads the air exhaust over a much larger area, thus slowing the air and quieting the air exhaust. They come in all sizes, from simple silencers that screw into a ¼” NPT pipe nipple to steam exhaust silencers large enough to handle the blow-down from a large boiler. 

Two items are of concern: the gas exhausting should be relatively clean so the silencer does not plug, and the gas should be dry since expanding gas cools and there is the potential for the silencer to become plugged with ice. Otherwise they are rugged and dependable.

Air Jet Silencers 

Probably the most cost effective noise control available, the air jet silencer operates by entraining outside air into the air jet, turning a small high-speed jet into a large slow moving jet. The interesting thing is that the larger jet actually has better momentum transfer than the original jet, meaning it can be used to clean, push objects, dry, or to perform any other application of air jets even more effectively than a standard compressed air nozzle while saving considerable compressed air. This allows these silencers to pay for themselves very quickly. They come in a wide variety of configurations to handle almost any application which used to be done by compressed air jets, efficiently, quietly and cost effectively. Again, clean dry air is important. They also effectively prevent air embolism by making it impossible for a compressed air jet to puncture the skin.

Fan Silencers

The most common type of silencer in industry would be the fan silencer. They come in both rectangular and circular configurations to match the ductwork and should be on the inlet and outlet of almost every industrial fan. A fan silencer, which comes in a wide variety of configurations, is really nothing more than a duct lined with sound absorbing material. They can be designed to add very little additional pressure drop to a system. Unfortunately there are still fans being installed in industry without silencers and they are almost invariably a cause of excessive noise exposure. Worse, if the ductwork is not designed with silencers in mind they may be difficult (but often not impossible) to retrofit. As fan manufacturers can predict the noise from their fans quite accurately, there is no need to guess as to the size or performance required.

Mufflers

Reactive silencers or mufflers are familiar as seen on cars and are used on almost all engines and compressors. They operate using the wave properties of sound to cancel other waves and, as we all know from our cards, they are very effective (until they get a hole in them). Again they come in a variety of configurations and materials to suit almost any application.

 Basically, if sound or a noisy gas flow is coming out of an opening there is a silencer available to quiet it down. There is no reason why such noise sources should be allowed to over expose employees in industry, mining, construction, or any other area. The more employees, work and safety committees, engineers, and safety professionals know about these simple approaches to noise control in industry, the sooner these common offenders will be done away with. Tim Kelsall is director of noise and vibration, Hatch, Mississauga, ON and can be reached at tkelsall@hatch.ca

Les atténuateurs de bruit en bref

Par Tim Kelsall

Presque tous les règlements du monde sur le bruit, y compris celui de l’Ontario, stipulent dans des mots similaires « que l’employeur doit prendre toutes les mesures nécessaires afin d’assurer que les travailleurs ne soient pas exposés à un bruit qui dépasse la limite maximale, sans exiger des travailleurs qu’ils portent et utilisent du matériel de protection personnelle ».

 Malheureusement, dans la pratique, trop de lieux de travail comptent uniquement sur la protection auditive (ou ne prévoient rien), même lorsque des mesures de contrôle du bruit tout à fait pratiques sont disponibles. Voilà pourquoi plus d’un million de Canadiens signalent une déficience auditive.   

Un des moyens de contrôle du bruit le plus courant est l’atténuateur de bruit, qui se présente dans toutes les tailles et qui peut atténuer presque tous les bruits causés par le déplacement d’air ou de gaz. Cet article présente quelques uns des types d’atténuateur de bruit les plus courants.

Un atténuateur de bruit d’échappement des gaz 

L’atténuateur ou amortisseur de bruit d’échappement des gaz peut rendre silencieux presque toute évacuation d’air comprimé ou de vapeur. Il se visse simplement dans tout tuyau d’évacuation de l’air et amortit le bruit d’échappement d’air. Ces dispositifs existent dans toutes les tailles, du simple atténuateur de bruit qui se visse dans le raccord fileté NPT d’un tuyau de ¼ po, à l’atténuateur de bruit d’échappement de vapeur assez gros pour atténuer le souffle d’une grosse chaudière. 

Deux points sont préoccupants : l’échappement de gaz doit être relativement propre afin que l’atténuateur de bruit ne se bouche pas et les gaz doivent être secs parce que les gaz en expansion se refroidissent et il y a un risque que l’atténuateur de bruit soit bouché par la glace. Sinon, les atténuateurs de bruit sont résistants et fiables.

Un atténuateur de bruit de jet d’air  

Probablement le contrôle du bruit le plus économique disponible, l’atténuateur de bruit de jet d’air fonctionne en aspirant l’air extérieur dans le jet d’air, transformant un mince jet d’air à haute vitesse en gros jet à faible débit.  Ce qui est intéressant est qu’en fait, le plus gros jet offre un meilleur transfert de mouvement que le jet original et qu’il peut donc servir à nettoyer, à propulser des objets, à sécher ou à toute autre application de jets d’air, encore plus efficacement que les buses d’air comprimé standards, avec d’importantes économies d’air comprimé. Le coût de ces atténuateurs de bruit est donc très rapidement récupéré. Ils sont offerts dans une grande variété de configurations afin d’exécuter toute application habituellement permise par l’emploi de jets d’air comprimé avec efficacité, en silence et économiquement. De nouveau, il est important que l’air soit sec et propre. Ces atténuateurs de bruit empêchent aussi efficacement l’aéroembolisme en éliminant totalement le risque qu’un jet d’air comprimé ne perfore la peau.

Un atténuateur de bruit de soufflerie

Le type le plus courant d’atténuateur de bruit dans l’industrie est l’atténuateur de bruit de  soufflerie. Il peut avoir une forme circulaire ou rectangulaire pour s’adapter au système de gaines et devrait être installé à l’entrée et à la sortie d’air de presque toutes les souffleries industrielles. L’atténuateur de bruit de soufflerie, qui est offert dans une variété de configurations, n’est qu’une gaine doublée d’un matériau absorbant le son. Il peut être conçu de manière à ne causer qu’une très légère baisse supplémentaire de pression dans un système. Malheureusement, il y a toujours des souffleries installées dans des industries sans atténuateurs de bruit et presque invariablement, ce manque est la cause d’une exposition excessive au bruit. Pire encore, si le système de gaines n’est pas conçu avec des atténuateurs de bruit au départ, il peut être difficile (mais rarement impossible) de l’installer après coup. Étant donné que les fabricants de souffleries peuvent prédire avec une grande exactitude le bruit généré par leur soufflerie, il n’est pas nécessaire d’essayer d’en deviner la taille ou le rendement requis.

Un silencieux

Les atténuateurs de bruits réactifs, ou silencieux, sont familiers tel qu’on les voit sur les automobiles et sont utilisés sur presque tous les moteurs et compresseurs. Ils fonctionnent en utilisant les propriétés oscillatoires du son pour éliminer d’autres ondes sonores et, comme nous le savons tous par expérience, ils sont très efficaces (jusqu’à ce qu’ils soient percés). De nouveau, ils sont offerts dans une variété de configurations et de matériaux pour convenir à presque toute application.

Fondamentalement, si un son ou un échappement de gaz bruyant sort d’une ouverture, il existe un atténuateur de bruit pour l’amortir. Rien ne justifie que l’on permette que des employés dans l’industrie, les mines, la construction ou autres soient surexposés à de telles sources de bruit. Plus les employés, les comités du travail et de la sécurité, les ingénieurs et les professionnels de la sécurité en sauront sur ces méthodes simples, plus rapidement ces auteurs d’infraction seront mis au pas.

Tim Kelsall est directeur du Service Bruit et vibrations, Hatch, Mississauga (Ont.), et on peut le joindre à tkelsall@hatch.ca