CH619016A5

CH619016A5 -

Info

Publication number: CH619016A5
Application number: CH1082577A
Authority: CH
Inventors: David I Steinberger
Original assignee: Body Guard Inc
Priority date: 1976-09-13
Filing date: 1977-09-05
Publication date: 1980-08-29
Also published as: GB1579492A; AU510787B2; AT360718B; AU2870177A; CA1072882A; BE858487A; JPS5336201A; ATA652077A; DE2740321A1; FR2364309B1; SE416067B; SE7710041L; BR7706075A; US4094379A; JPS6110079B2; MX144728A; FR2364309A1

Description

L'invention concerne une structure absorbant le son.

Il est courant de nos jours que la totalité des pièces ou des bâtiments qui contiennent des machines ou des équipements produisant un bruit excessif comprenne des murs et des plafonds 50 qui sont insonorisés. Lorsque les murs et les plafonds de ces structures sont assemblés, ils doivent non seulement contenir les matériaux isolants d'absorption sonore nécessaire qui leur sont incorporés, mais ils doivent avoir aussi la résistance voulue. Ils comprennent d'habitude des matériaux isolants coûteux qui sont 5s difficiles à manipuler et à incorporer aux murs et qui ont tendence à se détériorer en vieillissant. Il en résulte que leur construction et leur entretien sont coûteux et que l'une des difficultés que soulève leur mise en œuvre est le fait que des dispositifs d'éclairage doivent aussi leur être incorporés pour M permettre d'observer l'équipement de l'intérieur. Une autre difficulté qu'ils soulèvent est que d'habitude l'équipement ne peut être observé de l'extérieur sans des fenêtres isolées ou d'autres panneaux d'observation qui sont coûteux.

La présente invention a pour but de supprimer les inconvé- m nients indiqués plus haut, par une structure simple et peu coûteuse qui reçoit les ondes sonores et qui les absorbe efficacement.

La structure selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend des parois divergentes qui délimitent un alvéole ouvert dans la direction de la source sonore, Iesdites parois comprenant une surface déflectrice et une surface absorbante disposées obliquement l'une par rapport à l'autre suivant un angle tel que le son reçu dans ledit alvéole est dévié par la surface déflectrice vers la surface absorbante, la surface déflectrice de l'alvéole divergeant vers l'extérieur par rapport à la surface absorbante et étant disposée le long d'une ligne droite qui est orientée sous un angle choisi par rapport à ladite surface absorbante, de sorte que quel que soit l'angle d'incidence des ondes sonores qui pénètrent dans l'alvéole et qui frappent la surface déflectrice en ligne droite en divers points situés à l'intérieur de celle-ci, elles sont déviées d'un angle tel qu'elles sont dirigées vers divers points de la surface absorbante situés le long de sa surface extérieure.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels:

La figure 1 est une vue en perspective d'un panneau d'insonorisation, comprenant des structures selon l'invention.

La figure 2 est une vue d'extrémité du panneau de la figure 1 ;

La figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 3 ;

La figure 4 est une coupe semblable à celle de la figure 3 et représente une variante de réalisation du panneau;

La figure 5 est une coupe horizontale de l'un des alvéoles qui reçoit le son et représente le matériau d'absorption enfermé dans une pellicule protectrice;

La figure 6 est une coupe analogue représentant un matériau de calorifugage incorporé au matériau absorbant ;

La figure 7 est une coupe horizontale et représente une forme différente d'alvéole qui ne comprend qu'une seule paroi oblique réfléchissant le son;

La figure 8 est une coupe horizontale représentant des parois obliques qui réfléchissent le son et qui comprennent des évidements ou des pièges pour le son à leurs extrémités extérieures;

La figure 9 est une vue en perspective représentant un alvéole d'absorption sonore de forme pyramidale;

La figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 9 mais représentant un alvéole de forme conique;

La figure 11 est une vue en perspective représentant un alvéole semblable à celui du panneau de la figure 1, mais dont la hauteur varie de sa partie supérieure à sa partie inférieure ;

La figure 12 est une vue en plan représentant un panneau semblable à celui de la figure 1, mais dans lequel il est possible de régler l'obliquité des parois réfléchissantes;

La figure 13 est une vue schématique représentant le mode d'utilisation d'un panneau en cloison autoportante ; et

La figure 14 est une vue schématique représentant le mode d'utilisation d'un panneau en panneau d'un plafond.

Le mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur les figures 1 à 3 est un panneau 15 autoportant qui est constitué principalement d'une matière plastique rigide et transparente telle que de la «Lucite», de sorte qu'il est autoportant. Il comprend une paroi de base plane 16 et des parois verticales 17 qui délimitent des cavités verticales 20 débouchant vers l'extérieur dans la direction de la machine ou de toute autre source qui produit le bruit. Un corps 18 d'absorption du son est disposé verticalement dans chaque cavité. Il a la même longueur que les parois 17 qui divergent vers l'extérieur de la cavité et il bissecte cette dernière de façon à délimiter deux alvéoles 20a destinés à la réception du son. Le corps 18 peut être en un matériau approprié de faible densité qui absorbe le son, par exemple un matériau cellulaire en forme de mousse de matière plastique ou de caoutchouc mousse. Il peut être en un matériau fibreux ou tout autre matériau qui comprend des vides ou des cavités

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d'absorption du son, tel qu'un isolant en fibres de verre, etc. De préférence, dans chaque cavité, le corps 18 occupe la profondeur complète ou est disposé vers l'avant et vers l'arrière de la façon indiquée. Une paroi 19 disposée à la paroi supérieure du panneau s'incline vers le bas ou vers l'arrière et ferme l'extré- s mité supérieure de chaque cavité.

Le panneau 15a de la figure 4 est exactement le même que le panneau 15 des figures 1 à 3, à l'exception du fait qu'il reçoit et absorbe les sons sur ses faces opposées. En plus des cavités 20 disposées sur sa face avant, il comprend des cavités 20b sur sa m face arrière. Les cavités 20 et 20b représentées sont disposées sur toute la hauteur du panneau mais elles peuvent être divisées par des parois horizontales. De plus, une ou plusieurs cavités 20b qui peut ne pas contenir de' corps absorbant, peut avoir simplement pour fonction de réfléchir le son d'une manière i .■> prévisible dans la direction des flèches indiquées.

La figure 4 représente schématiquement le mode de fonctionnement de chaque alvéole 20a de chaque cavité. Les ondes sonores qui proviennent de la source ou de l'émetteur de son sont indiquées par les flèches E dans l'alvéole 20a de droite. j» Elles frappent la paroi oblique 17 qui les dévie de la manière indiquée par les flèches D vers le corps opaque absorbant 18. Du fait de sa nature, ce corps absorbe, amortit ou affaiblit les ondes sonores. En conséquence, plusieurs cavités verticales, disposées côte-à-côte de la manière indiquée, sont extrêmement 25 efficaces. Les parois 17 sont transparentes de sorte que la vision et la transmission de la lumière sont possibles à travers le panneau du fait de la disposition des corps 18. Les corps 18 sont, de préférence, des bandes d'un matériau de faible densité qui absorbe le son et qui d'habitude est opaque. Cependant, du fait m qu'ils sont sur chant, par rapport à la profondeur des cavités, c'est-à-dire que leurs bords sont orientés vers l'émetteur de son, ils ne font pas sensiblement obstacle à vision ni au passage de la lumière par le panneau, car des espaces ou alvéoles importants existent de chaque côté de chacun d'eux dans les cavités. Le is corps 18 est donc une bande relativement étroite qui est disposée sur toute la hauteur ou longueur de la cavité et qui est orientée vers l'extérieur dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan général du panneau et qui est dirigé vers la source de bruit. -t«

La paroi réfléchissante 17 et le corps absorbant ou paroi 18 doivent occuper des positions relatives divergentes. L'angle incrit entre elles est un angle aigu qui, dans les exemples représentés, est d'environ 40°. 45

Cependant, cet angle peut être compris entre 20 et 80°

environ suivant la fréquence des ondes sonores qui doivent être réfléchies et absorbées. En conséquence, la paroi 17 est disposée par rapport à la paroi 18, de manière que les ondes sonores reçues dans l'alvéole 20a soient déviées par la paroi 17 vers le 5„ corps ou paroi 18.

Les essais I et II résumés à la fin de ce mémoire montrent les caractéristiques avantageuses des panneaux du type représenté sur les figures 1 à 3.

Le panneau représenté sur la figure 5 est le même que ceux ^ décrits plus haut, à l'exception du fait que le corps 18a du matériau absorbant est recouvert d'une pellicule très mince 21, de préférence en matière plastique, qui le protège contre toute contamination. Cependant, cette pellicule doit être suffisamment mince pour ne pas nuire aux caractéristiques d'absorption (l(, du son du corps. Ce recouvrement permet de réaliser un panneau comprenant plusieurs cavités et plusieurs corps absorbants 18a correspondants qui peut être rendu hygiénique en le lavant avec des détergents liquides ou des substances analogues.

La figure 6 montre comment un matériau de calorifugeage (,s peut être incorporé aussi au panneau. L'élément 18b comprend donc deux couches d'un matériau absorbant cellulaire entre lesquelles èst disposée une couche d'un matériau 22 de calorifugeage. Ce matériau peut être une bande de plomb ou de matière plastique imprégnée de particules de plomb ou d'utres substances calorifuges.

Dans l'exemple de la figure 7, l'alvéole est la moitié de l'une des cavités 20a des figures 1 à 6. La paroi déflectrice 17a est disposée de la même façon que la paroi 17 par rapport à la paroi absorbante 18c. Cependant, cette paroi 18c est soutenue par l'autre paroi de matière plastique rigide 17b qui est réunie à la paroi 17a de la façon indiquée.

Le panneau partiel 15b représenté sur la figure 8 est le même que celui de la figure 1, mais ses cavités 20d comprennent des parois déflectrices 17c d'une forme quelque peu différente. Dans ce cas, les extrémités extérieures des parois sont courbées ou évidées, de façon à comporter des gorges ou canaux 22 qui sont orientés vers l'intérieur et qui sont disposés sur toute leur hauteur ou longueur. Ces gorges ou canaux ont pour fonction d'emprisonner plus efficacement les ondes sonores à leur entrée dans les cavités 20d et de les dévier vers le corps absorbant 18d.

Les exemples décrits plus haut peuvent être tous combinés de diverses façons afin de constituer des panneaux de dimensions appropriées. De plus, il est possible de combiner n'importe quel nombre de panneaux pour réaliser des cloisons ou des pièces appropriées.

Le dispositif de la figure 11 est semblable à ceux décrits précédemment, à l'exception de sa cavité 20e dont la profondeur varie sur toute sa longueur ou hauteur. Sa paroi absorbante 18c a une forme analogue. Ce dispositif, dont les caractéristiques de déflexion et d'absorption du son varient sur toute sa longueur, peut donc être avantageux dans des installations spéciales. Il est possible de combiner un nombre quelconque de ces dispositifs dans un panneau.

Le dispositif de déflexion et d'absorption du son de la figure 9 est un réflecteur sonore 17f de matière plastique transparente ou translucide en forme de pyramide, qui contient une cavité 20f dont la grande embouchure est orientée vers l'extérieur dans la direction de la source de son. Le corps absorbant 18f, disposé à l'intérieur de cette cavité, a la forme d'une pyramide inversée. Les parois déflectrices de l'enveloppe 17f et les parois correspondantes du corps 18f sont en conséquence disposées de façon à inscrire entre elles l'angle aigu voulu et sont espacées l'une de l'autre de façon à permettre le passage de la lumière et la vision si un panneau comprend plusieurs de ces cavités.

Le dispositif de la figure 10 est semblable à celui de la figure 9 mais il est de forme conique et non de forme pyramidale. Le cône extérieur 17g est donc en matériau déflecteur et le cône intérieur 18g qui est en matériau absorbant est inversé par rapport au cône extérieur. A nouveau dans ce cas, la grande embouchure de l'enveloppe du réflecteur est orientée vers la source de son et la petite extrémité du corps absorbant est dirigée également vers cette source.

De nombreux dispositifs des figures 9 et 10 peuvent être combinés dans un panneau de dimensions voulues.

La structure 15h du panneau représenté sur la figure 12 est basée sur le même principe que celle du panneau des figures 1 à 3. Cependant, elle est conçue de manière que les parois déflectrices 17h soient articulées les unes aux autres par des charnières 21 disposées à leur sommet. Comme l'indiquent les lignes en pointillés, ce dispositif permet de régler l'obliquité des parois déflectrices 17h par rapport aux parois absorbantes 18h, en fonction de la fréquence des diverses ondes sonores qui doivent être absorbées.

Dans tous les exemples qui ont été décrits, la paroi déflectrice est une surface lisse et relativement dure qui est disposée obliquement d'un angle aigu choisi par rapport à la paroi absorbante correspondante qui elle-même, en un matériau tendre, est disposée par rapport à la profondeur de l'alvéole ou de la cavité de façon à ne pas faire obstacle à la vision ou à la

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transmission de la lumière par la cavité délimitée par Iesdites parois.

Comme indiqué plus haut, tous les panneaux décrits sont chacun une structure autoportante qui peut être utilisée en cloison ou paroi verticale ou horizontale. Sur la figure 13, par s exemple, le panneau est représenté en cloison verticale autoportante 15, qui a pour but d'absorber le bruit émis par une machine M et de l'empêcher d'atteindre un bureau 0 et il serait avantageux que ce panneau soit transparent pour que la lumière puisse le traverser et que la machine M puisse être observée au- m delà du panneau. Ce dernier pourrait être semblable à celui qui est représenté sur la figure 1.

Le panneau 15a représenté sur la figure 14 est suspendu en position horizontale et ses cavités sont tournées vers le haut dans la direction d'une lampe L. Dans ce cas, il suffit que le i s panneau soit translucide pour que la lumière puisse passer vers le bas et pour qu'il cache les objets situés au-dessus du plafond. Un tel panneau absorbe le bruit à la fois dans la pièce qui est située au-dessous du plafond et dans l'espace qui est situé au-dessus. :o

N'importe quel équipement peut être enfermé complètement à l'aide d'agencements appropriés de panneaux de construction afin de supprimer ou réduire sensiblement le bruit qu'il émet. Chaque panneau est constitué d'un assemblage de divers alvéoles du type décrit plus haut qui dévient ou absorbent le son. ;<; Chaque alvéole comprend un corps ou enveloppe extérieur dont les parois de densité élevée dévient le son et un corps intérieur d'un matériau de faible densité qui l'absorbe. Les corps sont disposés les uns par rapport aux autres de façon qu'il y ait une cavité ou alvéole entre deux d'entre eux. L'embouchure ouverte m de la paroi déflectrice est dirigée vers la source de son de manière à collecter efficacement les ondes sonores qui en sont émises et le corps absorbant est aussi dirigé vers cette source. En conséquence, le son est sensiblement absorbé, amorti ou affaibli. 15

Dans toutes les formes de panneau, la surface déflectrice de l'alvéole diverge vers l'extérieur d'un angle déterminé par rapport à la surface absorbante et est disposée le long d'une ligne droite ou d'un plan qui est orienté d'un angle choisi par rapport à la ligne droite ou le plan de la surface absorbante de l'alvéole. 411 Il en résulte que quel que soit l'angle d'incidence des ondes sonores qui pénètrent dans l'alvéole et qui frappent la surface déflectrice droite, en divers points situés à l'intérieur de celle-ci, elles sont déviées d'un angle tel qu'elles sont dirigées vers divers point de la longueur extérieure de la surface absorbante.

La structure offre toutes les caractéristiques de barrière du matériau réfléchissant et, cependant, des caractéristiques d'absorption supérieures aux caractéristiques de base du matériau absorbant lui-même. Cette structure qui est autoportante, peut être utilisée seule et ne nécessite pas d'autres structures de support. De plus, il lui faut beaucoup moins de matériau absorbant. Enfin, elle ne fait pas obstacle à la vision ni à la transmission de la lumière.

d'une largeur de 0,13 m a été collé verticalement dans la gorge de chaque ondulation. L'échantillon pesait 9,08 kg/m2. Sa surface totale était de 6,69 m2. On a utilisé le montage no 7 (avec un dispositif de suspension dans lequel la face du matériau et un soutien dur étaient espacés de 0,40 m).

L'échantillon a été maintenu pendant 48 heures au moins dans les conditions d'essais, c'est-à-dire une température de 22° C et une humidité relative de 61 %.

Les résultats d'essai ont été les suivants:

Coefficients d'absorption

Fréquence centrale en Hz d'une bande 'h d'Octave

125 250 500 1000 2000 4000 NRC

0,32 0,39 0,64 1,10 0,86 0,92 0,75

Essai I

Le procédé d'essai correspond explicitement au procédé d'essai ASTM C423-66, Method of Test for Sound Absorption of Acoustical Materials in Reverberation Rooms. Il est possible de se procurer séparément une description de la technique de mesure.

L'échantillon comprenait six morceaux de «Clear and Quiet» d'une longueur de 1,22 m, d'une largeur de 0,85 m et deux morceaux d'une longueur de 1,22 m et d'une largeur de 0,21 m. Il était constitué d'une matière plastique de 4,76 mm ondulée, dont les ondulations étaient séparées d'une distance de 0,21 m et avaient une profondeur de 0,13 m. Un morceau de mousse de matière plastique d'une épaisseur de 25,4 mm et

Quatre vingt dix pourcent des limites d'erreur des coefficients mesurés sont inférieures à 0,03 à 125 Hz et inférieures à 0,015 pour des fréquences plus élevées. Aucune valeur de coefficient n'a été ajustée. Le coefficient de réduction du bruit (CRB) est la moyenne des coefficients à 250,500,1000 et 2000 Hz exprimée en multiple entier le plus proche de 0,05 ou par rapport à 0,95, suivant celle des valeurs qui est la plus faible.

Le tableau ci-après donne une comparaison des résultats d'essai d'absorption du panneau effectué au cours de l'essai I comparé avec les essais que le fabricant a effectué sur son matériau absorbant.

Fréquence centrale en Hz d'une bande de ' /a d'Octave

125 250 500 1000 2000 4000 CRB*

Paroi 18

Essais du fabricant du panneau sur Scott Acousti en «Pyrell»

cal Foam «Pyrell»

de 25,4 mm

UL-94 SE (25,4 mm)

0,32

0,07

0,39

0,15

0,64

0,41

1,10

0,76

0,86

0,74

0,92

0,70

0,75

0,50

45

50

55

60

65

* % de réduction du bruit dans les plages de fréquence normales.

Il convient de noter l'accroissement important du coefficient de réduction du bruit (absorption sonore, amélioration de 50%) qui caractérise la forme du panneau d'essai et ses équivalents, en comparaison des spécifications d'absorption du fabricant.

Essai II

Sauf indication contraire, les mesures indiquées plus haut ont été effectuées avec tous les appareils et suivant les modes opératoires qui correspondent exactement aux normes ASTM E90-70 et E413-73, ainsi qu'aux autres normes correspondantes.

L'échantillon d'essai, d'une épaisseur totale de 127,0 mm, d'une longueur de 1,22 m et d'une hauteur de 2,44 m a été monté directement dans l'ouverture d'essai du laboratoire et a été scellé sur place sur toute sa périphérie. Il comprenait une matière plastique «UVEX» transparente d'une épaisseur de 4,76 mm en forme de paroi plissée. Les sommets des plis étaient espacés d'une distance de 203,2 mm, et chaque gorge avait une profondeur de 152,4 mm. Chaque gorge située d'un côté, contenait des bandes de Scott Acoustical Foam «Pyrell», UL-94, SE-1; 90P. P.I., chacune d'une épaisseur de 25,4 mm, d'une profondeur de 139,7 mm et d'une longueur complète de 2,44 m. L'échantillon pesait 29,5 kg, soit une moyenne de 9,91 kg/m2.

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La surface de transmission, S, utilisée pour les calculs était de 2,97 m2. Au moment où les mesures ont été effectuées, les conditions d'ambiance dans les pièces d'essai étaient les suivantes: température de la pièce de la source 26,7° C, humidité

relative 56%, température de la pièce réceptrice 26,7° C et humidité relative 56%.

Les valeurs des pertes de transmission du son sont indiquées dans le tableau suivant pour dix-huit fréquences normales.

Hertz HHH(N(stf)Tfin\Dooorj|«ooir)Hoo

Perte de transmission >h n ^ omo

M es M H H H i cn dB

Insuffisances de perte en oo oo vo ^ <n

Classe de transmission i -

sonore 26

C

4 feuilles dessins

Claims

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1. Structure absorbant le son, caractérisée en ce qu'elle comprend des parois divergentes qui délimitent un alvéole ouvert dans la direction de la source sonore, Iesdites parois comprenant une surface déflectrice et une surface absorbante s disposées obliquement l'une par rapport à l'autre suivant un angle tel que le son reçu dans ledit alvéole est dévié par la surface déflectrice vers la surface absorbante, la surface déflectrice de l'alvéole divergeant vers l'extérieur par rapport à la surface absorbante et étant disposée le long d'une ligne droite m qui est orientée sous un angle choisi par rapport à ladite surface absorbante, de sorte que quel que soit l'angle d'incidence des ondes sonores qui pénètrent dans l'alvéole et qui frappent la surface déflectrice en ligne droite en divers points situés à l'intérieur de celle-ci, elles sont déviées d'un angle tel qu'elles i ? sont dirigées vers divers points de la surface absorbante situés le long de sa surface extérieure.

2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface déflectrice est une paroi d'un premier matériau et la surface absorbante est une paroie d'un deuxième matériau, le :o premier matériau étant plus rigide et ayant une densité plus élevée que le deuxième.

2

REVENDICATIONS

3. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle inscrit entre Iesdites surfaces est inférieur à 45° .

4. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi déflectrice est en un matériau diaphane.

5. Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que la surface absorbante est recouverte d'une pellicule protectrice.

6. Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un matériau calorifuge est incorporé à la paroi qui absorbe le m> son.

7. Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un évidement est disposé à l'extrémité extérieure de la surface déflectrice, destiné à emprisonner les ondes sonores et à les dévier vers la paroi absorbante. 15

8. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que deux alvéoles sont réalisés dans une cavité de section sensiblement triangulaire par deux parois déflectrices, la surface absorbante de chaque alvéole étant constituée par une bande absorbante qui est disposée sensiblement sur toute la longueur des -tu parois déflectrices depuis leur sommet vers l'extérieur et qui bissecte la cavité de façon à réaliser deux alvéoles débouchant vers l'extérieur.