FR2488710A1

FR2488710A1 - Dispositif d'absorption acoustique muni de resonateurs

Info

Publication number: FR2488710A1
Application number: FR8017740A
Authority: FR
Inventors: Raymond Suchet; Bernard Cavelier
Original assignee: SOCEA BALENCY SOBEA
Current assignee: SOCEA BALENCY SOBEA
Priority date: 1980-08-12
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1982-02-19
Also published as: FR2488710B1; BE889933A

Abstract

DANS LE DISPOSITIF REPRESENTE LES RESONATEURS SONT CONSTITUES PAR DES TUBES TELS QUE A, A, A DONT L'UNE DES EXTREMITES 2 EST OUVERTE ET APPLIQUEE CONTRE UNE ZONE PERFOREE, COMPORTANT UN OU PLUSIEURS TROUS 13, D'UNE PLAQUE 1, L'AUTRE EXTREMITE 3 ETANT FERMEE. UN CAPTEUR DIVERGENT 9 EST FIXE A LA PERIPHERIE DE LA PLAQUE 1.

Description

Pour reduire les bruits dans un local et améliorer le temps de réverbération, il est connu d'utiliser des matériaux acoustiquement absorbants, comportant des résonateurs.

Par définition un résonateur est toujours formé d'un volume clos V debouchant vers l'extérieur par un conduit de section et de longueur détermines. L'air compris dans le conduit d'entrée, ou col, agit comme une masse; l'air compris dans le volume agit comme un ressort. On a donc classiquement un système accordé du type "masse + ressort" qui possède une fréquence dite de résonance (fO)
En pratique le col d'un résonateur d'un dispositif absorbeur est défini par des trous de diamètre D, formés dans un panneau, à travers lesquels le volume d'air V du résonateur communique avec le milieu extérieur.Dans ces conditions la fréquence fn est la suivante

où N est le nombre de trous et G la longueur corrigée du col du résonateur, donnée par
G = - TV D2
4 (1+0,8 D)
Dans les dispositifs connus, les résonateurs utilisés pour absorber les bruits n'ont pratiquement qu'une seule résonance. L'adjonction à l'intérieur des résonateurs d'un matériau poreux assure un étalement en fréquence mais ne permet d'obtenir qu'une absorption peu sélective.

Le but de la présente invention est de rémédier à l'insuffisance des propriétés absorbantes des dispositifs connus et de réaliser un dispositif absorbeur permettant une bonne sélectivité et capable d'être adapté à des situations diverses, éventuellement changeantes.

A cet effet l'invention a pour objet un dispositif d'absorption acoustique muni de résonateurs comportant une plaque à trous et des volumes d'air, caractérisé en ce que les résonateurs sont disposés côte à côte et comprennent chacun un élément tubulaire fermé à une ex trémité et ayant à son autre extrémité une ouverture dont le bord est appliqué au contact de l'une des faces d'une plaque, dans laquelle le contour de l'ouverture de l'élé- ment tubulaire délimite une zone perforée comportant au moins un trou, et en ce que sur le contour de la plaque est fixée ou formée une lèvre qui s'étend à partir de l'autre face de la plaque, du côté opposé aux éléments tubulaires, et a en~section transversale un profil courbe dont la convexité esttournée vers l'intérieur
Les résonateurs du dispositif peuvent être accordés sur une même fréquence, auquel cas, si l'on veut obtenir dans un local une absorption à large spectre, il est nécessaire de prévoir d'autres dispositifs absorbeurs qui ont chacun des résonateurs accordés sur une autre fréquence.La mise en oeuvre la plus rationnelle du dispositif absorbeur suivant l'invention consiste toutefois à choisir les paramètres que sont le nombre d'éléments tubulaires, la longueur de chacun de ces éléments et le nombre de trous des zones perforées de la plaque asso ciées aux éléments tubulaires respectifs pour que chaque résonateur ait une bande passante différente et que l'ensemble de ces bandes passantes couvre le large spectre qu'il est souhaitable d'obtenir pour produire le confort acoustique optimal.

Dans tous les cas la lèvre de contour de la plaque à trous, qui de préférence a en section un profil exponentiel, constitue un capteur divergent, par l'effet duquel la captation du front d'onde acoustique est faite dans des conditions optimales car il n'y a pas de rupture d'impédance entre les deux milieux, l'un considéré comme infini (l'espace-extérieur) l'autre considéré comme fini (le volume d'air des résonateurs).

La plaque à trous est avantageusement de forme circulaire, auquel cas la lèvre de contour, formant capteur, constitue une couronne continue.

Les éléments tubulaires d'un dispositif absorbeurs peuvent avoir une forme cylindrique et être disposes parallèlement les uns aux autres, l'ouverture de chaque élément tubulaire étant alors constituée par la section terminale de l'élément qui est opposée à l'extrémité fermé. Le dispositif ainsi agencé peut être monté à l'intérieur d'une cavité ménagée par exemple dans la sous-face d'une dalle de plancher, le bord extrême de la lèvre de contour affleurant alors la face de la dalle.

Le dispositif absorbeur à éléments tubulaires pa rallèles peut être complété par une enveloppe cylindrique ou prismatique,-entourant le groupe d'éléments et soli darisée avec la plaque à trous et avec le capteur, de manière à constituer un appareil autonome, d'un transport facile, pouvant être par exemple suspendu à un plafond ou fixé à une cloison ou à un mur. L'enveloppe cylindrique ou prismatique peut être garnie intérieurement d'un matériau absorbant, tel que de la laine minérale, dont l'effet est d'élargir vers le haut du spectre des fréquences (f < 10 000 Hz) la capacité d'absorption du dispositif, l'enveloppe étant,à cet effet, perforée.

Il est également possible de donner aux éléments tubulaires une forme prismatique, par exemple à section carrée, et de disposer l'ensemble des éléments dans un même plan parallèle à la plaque à trous, auquel cas l'ou- verture de communication avec la zone perforée associée de la plaque est pratiquée dans une face latérale plane de l'élément tubulaire, qui est appliquée contre la plaque, les deux sections terminales des éléments tubulaires étant alors fermées.

Une disposition avantageuse consiste à prévoir un assemblage tel des constituants du dispositif qu'il soit possible de démonter facilement les éléments qui déterminent la fréquence de résonance des résonateurs, à savoir la plaque à trous et les éléments tubulaires. Ceci permet d'adapter le dispositif à des situations variables. Ainsi, si par accident un montage de résonateurs ne correspond pas au bruit à combattre, ou à l'inverse si le bruit a changé entre temps, on peut modifier le comportement du résonateur par le changement d'une ou plusieurs pièces.

Cette possibilité constitue un avantage par rapport aux résonateurs connus, figés dans leur structure.

La plaque à trous peut avoir une forme non circulaire, par exemple rectangulaire ou carrée.

L'invention sera explicitée au cours de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
- la fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un absorbeur comportant des résonateurs tubulaires parallèles;
- la fig. 2 est une vue de face de l'absorbeur;
- la fig. 3 est une vue en coupe d'une dalle de plancher dans laquelle un absorbeur a été incorporé;
- la fig. 4 est une vue en perspective partielle d'un absorbeur dont les résonateurs sont constitués par des tubes disposés dans un même plan;
- la fig. 5 est une vue en coupe axiale de l'absorbeur de la figure 4;
- la fig. 6 est une vue en coupe verticale d'un mur, dans chaque face duquel est intégré un absorbeur suivant les figures 4 et 5;;
- la fig. 7 est une yue schématique de la couronne, formant capteur, des absorbeurs des figures 1 et 4 illus trant la définition mathématique de sa courbure transversale.

Le dispositif absorbeur de sons représenté aux figures 1 et 2 constitue un appareil autonome, comprenant une plaque circulaire 1 sur la face arrière 4 de laquelle sont fixés,par leur extrémité ouverte 2, sept tubes cylindriques A1 à A7 dont l'extrémité 3, opposée à la plaque 1, est fermée.

Ces tubes sont contenus à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique 6 dans laquelle sont formées des perforations 7, et qui est fixée par son extrémité avant 8 sur la plaque 1. Concentriquement à la plaque 1 et à l'enveloppe 6 est fixée sur ces dernières une couronne 9, de forme générale divergente, définie par une lèvre 11 s'étendant à partir de la face avant 12 de la plaque 1, dont le profil en section est défini par une courbe exponentielle ayant sa convexité tournée vers l'axe XX de l'appareil.

Dans l'exemple représenté à la figure 1, la lèvre 11, l'enveloppe 6 et le bord périphérique coudé 2a de la plaque 1 sont assemblés par sertissage.

La fonction de résonateur des tubes A1 à A7 est assumée par le fait que la section terminale de chaque tube se trouve en regard d'une zone perforée de la plaque 1, B1 à B7, comportant chacune un ou plusieurs trous 13. Le nombre de trous et la longueur des tubes sont choisis de telle sorte que chaque résonateur ait une fré- quence de résonance différente.Les valeurs correspondantes sont, par exemple, celles qui apparaissent sur le tableau ci-dessous

<tb> Tube <SEP> Longueur <SEP> des <SEP> tubes <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> Fréquence
<tb> <SEP> (diamètre <SEP> égal <SEP> à <SEP> trous <SEP> de
<tb> <SEP> 0,04 <SEP> m) <SEP> résonance
<tb> Ai <SEP> 0,21 <SEP> m <SEP> 1 <SEP> 280 <SEP> Hz
<tb> A2 <SEP> 0,21 <SEP> m <SEP> 2 <SEP> 430 <SEP> Hz <SEP>
<tb> A3 <SEP> 0,21 <SEP> m <SEP> 4 <SEP> 600 <SEP> Hz
<tb> A4 <SEP> 0,21 <SEP> m <SEP> 8 <SEP> 850 <SEP> Hz
<tb> A5 <SEP> 0,10 <SEP> m <SEP> 8 <SEP> 1200 <SEP> Hz
<tb> A6 <SEP> 0,05 <SEP> m <SEP> 8 <SEP> 1700 <SEP> Hz
<tb> A7 <SEP> 0,03 <SEP> m <SEP> | <SEP> 8 <SEP> 2300 <SEP> Hz
<tb>
On peut obtenir ainsi un- ensemble de bandes passantes qui, juxtaposées r forment un large spectre de fréquence assurant une large absorption des bruits et, par-conséquent, un confort acoustique satisfaisant.

Dans l'exemple représenté, chaque tube A1 à A7 est fixé sur la face -4 de la plaque 1 par un boulonnage à travers une collerette radiale 16.

L'enveloppe cylindrique 6 est munie intérieurement d'un revêtement 17 en matériau absorbant, par exemple en laine minérale, et a pour effet d'élargir vers le haut le spectre des fréquences. L'appareil de la figure 1 peut être complété par un couvercle, non repré senté, coiffant l'extrémité ouverte 18 de l'enveloppe 6 et muni éventuellement de moyens facilitant la préhen sinon et le transport de l'appareil.

A la figure 3 un absorbeur suivant l'invention, réduit à ses éléments essentiels que sont la batterie de tubes A1 à A7, la plaque à trous 1 et la couronne 9, est inséré et fixé dans une cavité 21 formée dans le dessous d'une dalle de plancher en béton 22.

Dans l'exemple de la figure 4, les tubes A' formant résonateurs, au lieu d'être cylindriques sont prismatiques à section carrée et leurs deux sections terminales sont fermées. L'ouverture de chaque tube assurant sa communication avec le milieu extérieur à travers la zone perforée correspondante B de la plaque à trous 1 est constituée par une découpe rectangulaire 23 pratiquée dans la face plane 24 du tube A', qui est appliquée à plat contre la face arrière de la plaque 1. Les tubes
A'1 à A'7 sont ainsi disposés dans un même plan parallèle
1 7 -à la plaque 1.

Comme le montre la figure 5, les tubes A' sont fixés sur la plaque à trous 1 par des boulons 27 traversant la plaque 1 elle-même, les faces du tube parallèles à la plaque et une contre-plaque 26 contre laquelle sont serrés les écrous 28.

Le fonctionnement de l'absorbeur des figures 4 et 5 est rigoureusement identique à celui des figures i à 3 puisque, dans les deux cas, les résonateurs ont chacun un volume d'-air intérieur V relié à l'extérieur par des trous 13 des zones perforées de la plaque 1 et bénéficient de l'effet de captation de l'onde acoustique créée par la couronne 9 de section transversale exponentielle.

A la figure 6 deux résonateurs, conformes aux figures 4 et 5, sont insérés et fixés dans des cavités 29 ménagées dans les faces respectives d'un mur en béton 31.

A la figure 7 le tracé de la courbe exponentielle de la lèvre 11 du capteur 9 est défini par l'équation suivante

où r' est la distance à l'axe XX d'un point quelconque M
r est le rayon de la petitebase de la couronne 9
1' est la distance à l'axe YY, perpendiculaire à XX et
situé dans le plan de la petite base, du point M.

La matière des constituants peut être quelconque.

C'est ainsi que les tubes A sont avantageusement en ma tière plastique moulée, et la plaque 1, la couronne 11 et l'enveloppe cylindrique en métal, par exemple en tôle d'acier éventuellement galvanisée.

La fixation par sertissage, représentée à la figure 1, peut être remplacée par tout autre moyen d'assemblage. I1 est particulièrement avantageux de faire en sorte que l'assemblage soit séparable pour-qu'il soit possible de changer les tubes et la plaque 1 en vue de modifier la fréquence des résonateurs et éventuellement de neutraliser un ou plusieurs d'entre eux en supprimant les trous 13 correspondants.

I1 est également concevable de réaliser chacune des zones perforées B (fig. 2) sous la forme de pastilles amovibles facilitant la modification du nombre de trous 13.

Claims

- REVENDICATIONS

1 - Dispositif d'absorption acoustique muni de résonateurs comportant une plaque à trous et des volumes d'air, caractérisé en ce que les résonateurs sont disposés côte à côte et comprennent chacun un élément tubulaire (A) fermé à une extrémité et ayant à son autre ex trémité une ouverture (2, 23) dont le bord est appliqué au contact de l'une des faces (4) d'une plaque (1), dans laquelle le contour de l'ouverture de I'élément tubulaire délimite une zone perforée (B) comportant au moins un trou (13), et en ce que sur le contour de la plaque est fixée ou formée une lèvre (11) qui s'étend à partir de l'autre face (12) de la plaque, du côté opposé aux élé- ments tubulaires, et a en section transversale un profil courbe dont la convexité est tournée vers l'intérieur.

2 - Dispositif suivant la revendication 1, carac térisé en ce que tous les éléments tubulaires (A, A') ont même longueur et leur ouverture (2, 23) est appliquée sur des zones perforées de la plaque 1 qui ont un même nombre de trous (13).

3 - Dispositif suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le nombre d'éléments tubulaires (A, A'), la longueur de ces éléments et le nombre trous (13) des zones perforées (B) correspondantes, sont choisis de telle sorte que chaque résonateur ait une fréquence de résonance -différente de manière à couvrir un large spectre de fréquences.

4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profil de la lèvre de contour (11) est une courbe de forme exponentielle.

5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque à trous (1) est circulaire et la lèvre de contour (11), qui forme capteur, constitue une couronne continue.

6 - Dispositif suivant lune des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments tubulaires (A), par exemple cylindriques, sont orientés parallèlement les uns aux autres et perpendiculairement à la plaque à trous (1), l'ouverture (8) de ces éléments étant constituée par leur séction terminale opposée à l'extrémité fermée (3).

7 - Dispositif suivant la revendication 6, carac térisé en ce que les éléments tubulaires sont contenus dans une enveloppe cylindrique (6) ou prismatique soli darisée avec la plaque à trous (1) et avec la lèvre de contour (11).

8 - Dispositif suivant la revendication 7, carac térisé en ce qu'une couche de matériau absorbant (17) est appliquée sur la face interne de l'enveloppe (6).

9 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments tubulaires (A') sont prismatiques et sont disposés dans un même plan parallèle à la plaque à trous (1), l'ouverture (23),coincidant avec la zone perforée (B) correspondante, étant formée dans la face plane (24) de l'élément tubulaire qui est appliqué contre la face arrière (4) de la plaque à trous (1).

10 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'assemblage des élements tubulaires (A, A') avec la plaque à trous (1) et/ou de cette plaque à trous avec le capteur (9), est séparable.