CZ20014372A3 - Izolační sklo se zvukově izolační schopností - Google Patents

Description

Izolační sklo se zvukově izolační schopností

Oblast techniky

Vynález se týká zvukové izolace izolačního skla.

Dosavadní stav techniky

Ve stavebnictví se běžně používají izolační skla pro zlepšování tepelné izolace budov. Izolační skla obecně obsahují dvě skleněné tabule, spojené přes distanční rámeček, který je udržuje ve vzájemném odstupu tak, že mezi nimi vymezuje vrstvu vzduchu nebo plynu. Skleněné tabule mohou mít tlouštku 4 mm a mohou být vzájemně od sebe oddělovány vzduchovou nebo plynovou mezerou o tlouštce 6 až 24 mm. Tato izolační skla, ve formě jak jsou známá, však mají omezené akustické vlastnosti, značně horší než ty, jaké má monolitní sklo stejné celkové plošné hmotnosti, a konkrétně mají nevalné akustické vlastnosti izolační dvouskla s tlouštkou tabulí 4 mm.

V průmyslu jsou používány různé prostředky pro zlepšování akustických vlastností izolačních skel. Nejběžnější prostředek spočívá ve zvyšování tlouštky skleněných tabulí, ale tento postup má omezenou účinnost a zvyšuje hmotnost izolačního skla.

Další prostředek spočívá ve zvyšování tlouštky vzduchové mezery, ale účinek je citelný pouze pro tlouštky vzduchové mezery více centimetrů, což brání tvorbě těsněných izolačních skel.

Ze spisu EP-0 100 701 je známé izolační sklo, jehož

-2skleněné tabule jsou tvořeny dvěma speciálními souvrstvími, obsahujícími zvláštní polymerové folie. Tento typ izolačních skel umožňuje velmi značné zlepšení vzhledem k obyčejnému izolačnímu sklu, ale odbytová cena tohoto izolačního skla je značně zvýšená.

Některé publikace navrhly izolační skla, vytvořená z monolitických skleněných tabulí standardní tloušťky, vně kterých jsou osazeny Helmholtzovy rezonátory, naladěné na rezonanční frekvenci vzduchové mezery, uzavřené mezi skleněnými tabulemi, s nimiž jsou spojené. Je vhodné připomenout, že Helmholtzův rezonátor je tvořen dutinou, která je ve spojení s vnějškem úzkým otvorem. Když akustický tlak působí na tento otvor, má sklon rozvibrovat masu vzduchu, obsaženou v dutině, při určité frekvenci, která je funkcí rozměrů této dutiny. Helmholtzův rezonátor je použit pro tlumení nízkofrekvenčních kmitů. Jeho účinnost je maximální okolo jeho frekvence akustické rezonance, jakož i jeho harmonických.

Příklad takého řešení je popsán v patentové přihlášce WO-A-85 02640. Týká se skříně, opatřené sférickými Helmholtzovými rezonátory, uloženými vně skříně s vnitřní dutinou kanály malého průřezu. Tento systém je zcela nevhodný pro použití pro izolační skla, nebot provedení vnějších sférických rezonátorů je nákladné a dá se obtížně realizovat. Navíc jsou tyto rezonátory relativně objemné vzhledem k objemu vzduchové mezery izolačního skla a vedly by tedy k celkovým velkým rozměrům.

Německý patent DE 3 401 996 se týká varianty předchozího systému, aplikovaného na izolační sklo, který používá

-3pouze jeden Helmholtzův rezonátor, stále vně skla, osazený na jeho obvod, a jehož dutina je ve spojení se vzduchovou mezerou prostřednictvím souvislé štěrbiny, ale tento systém se vyznačuje stejným nedostatkem jako předchozí.

Konečně je ze spisu EP 0 579 542 známé izolační sklo, opatřené na jeho obvodě vlnovodem, který je ve spojení se vzduchovou mezerou více otvory, jejichž tvar, průřez a poloha jsou určeny tak, aby rozlaďovaly akustické a mechanické vlny, které vznikají ve vzduchové mezeře a na tabulích skla, když je sklo vystaveno akustickému poli.

Tento vlnovod je realizován ve formě jednoho profilu, obíhajícího izolační sklo, uloženého podél stran distančního rámečku, zevnitř vzhledem k tomuto rámečku, a s otvory s výhodou uprostřed stran pro zajištování spojení mezi vnitřkem vlnovodu a vzduchovou mezerou. Podle jiné varianty je tento vlnovod vytvořen z více přímých profilů, jehož konce na sebe nenavazují a vytvářejí tak přídavné spojovací průchody mezi vnitřkem vlnovodu a vzduchovou mezerou.

Bez ohledu na variantu provedení jsou akustické účinky dosti omezené a osazování vlnovodového profilu nebo profilů je složité.

Vynález si klade za úkol odstranit nedostatky výše uvedených řešení dle stavu techniky a vytvořit izolační sklo se zvukově izolační schopností, sestávající ze dvou monolitních skleněných nebo jiných tabulí, se zlepšenou akustickou účinností, při zachování dostatečně velkého průhledu, s malými nároky na prostor a snadno vyrobitelné, při ceně sotva

-4vyšší, než je cena klasických izolačních skel.

Podstata vynálezu

Vynález je založen na zjištění, že izolační sklo tvořené dvěma skleněnými tabulemi a vystavené akustickému buzení dopadající akustickou energií, je oblastí s více vibro-akustickými módy (mody - dále v celém textu: módy), ale že jeden z akustických módů, který přenáší nejvíce energie od jedné tabule ke druhé je mód s Á/2. Tlumí-li se tedy podstatně tento mód s Λ/2, vyloučí se největší část akustické energie, přenášené z jednoho skla na druhé.

Vynález se týká zvukově izolačního skla typu popsaného v patentovém spisu EP 0 579 542, t.j. vytvořeného ze dvou skleněných tabulí, oddělovaných od sebe obvodovým distančním rámečkem, uzavírajícím dutinu naplněnou plynem, zejména nejobvykleji vzduchem, a opatřeným vlnovodem, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že vlnovod je tvořen nejméně jedním přímým trubicovitým profilem, uloženým na obvodu dutiny podél jedné strany dvouskla, přičemž tento profil je opatřen příčnou přepážkou, která ho uzavírá ve směru délky a uloženou v místě této délky, která závisí na akustickém módu, který se má tlumit.

K izolačnímu sklu se tak připojí dvojitý trubicovitý Helmholtzův rezonátor, naladěný na vlnovou délku akustického módu, který se má v podstatě rušit, například X /2, má-li se rušit tento vibrační mód, nebo Λ /i (kde i je celé číslo), má-li se rušit tento jiný vibrační mód. Je známo, že X odpovídá vzorci Λ =c/l, kde c je rychlost zvuku ve vnitřní dutině izolačního skla a 1 je délka trubicovitého Helmholtzova

-5·· ···· · · · ·· ··· ···· «·· ····· · · · · rezonátoru, závislá na poloze přepážky.

S výhodou se pro lepší účinnost uloží do dutiny čtyři profily na obvod izolačního skla ve tvaru pravoúhlého čtyřúhelníka, přičemž každý profil je opatřen jednou příčnou přepážkou.

Poloha přepážky závisí na akustickém módu, jaký se má rušit. Je uložena v podstatě doprostřed délky profilu, aby působila na mód s -4/2, nebo v třetině pro rozladění akustického módu s -A /3 .

Střední přepážka může být vytvořena jakýmkoli vhodným způsobem. Může pocházet z výroby s profilem při jeho protlačování nebo může být vytvářena následně, zejména nasazením dvou profilů s délkami o něco menšími, než je polovina délky strany izolačního skla, na spojku s přepážkou, anebo, zejména v případě teplem tvarovatelných profilů z plastu, škrticím stlačením profilu a tepelně tavným spojením, anebo může být přepážka vsunuta a zaklínována dovnitř hladkého profilu.

Dále je možné vložit do vlnovodů absorpční látku (absorbent), aby se zlepšily akustické vlastnosti. Je vhodné použít takový absorbent na místě přepážky a přisoudit mu roli této přepážky. Vlnovod bude potom tvořen například trubicovitými profily, uvnitř hladkými, do nichž jsou vloženy zátky z absorpční látky na požadovaná místa, zejména doprostřed délky každého profilu.

Princip profilů, nasazených na spojku, obsahující zátku z absorpční látky, je rovněž zajímavým praktickým hle• · · «

-6diskem.

Profily tvořící vlnovod mohou být nespojené a v tomto případě jsou vnitřní komory, vymezované po obou stranách přepážky, ve spojení s dutinou izolačního skla přes otevřené konce profilů, odvrácené vůči přepážce.

Mohou být rovněž sestaveny pomocí dutých rohovníků, jejichž ramena jsou zasunuta do konců profilů, přičemž v rohovnících nebo ve stěně proti profilům je vytvořen otvor pro zajištěné spojení vnitřního prostoru profilů s dutinou izolačního skla v oblasti jeho rohů.

Podle jiné varianty provedení se vytvoří rámeček z přímého dutého profilu jeho ohýbáním a v rozích rámečku se v jeho stěně, určené k tomu, aby byla obrácená do vnitřní dutiny izolačního skla, vytvoří otvory.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.1 půdorysný pohled na izolační sklo se zvukově izolační schopností podle prvního provedení vynálezu, v částečném řezu v úrovni poloviny jeho tloušťky, obr.2 detail v řezu rovinou II-II z obr.1, obr.3 řez izolačním sklem se zvukově izolační schopností, analogický obr.1, podle druhého provedení vynálezu, obr.4 řez rovinou IV-IV z obr.3, obr.5,6 a 8 podélné řezy třemi provedeními střední přepážky profilu, obr.8 detail spojky s přepážkou, obr.9 perspektivní pohled na úhelníkovitý rohovník, sloužící k vzájemnému spojení profilů, a obr.10 perspektivní pohled na vlnovod ve

-Ί-

tvaru obdélníkového rámečku, vytvořeného pomocí úhelníkovitých rohovníků z obr.9 a spojek s přepážkou podle obr.8.

Příklady provedení vynálezu

Jak ukazuje obr.l a 2, obsahuje znázornění izolační sklo (dvousklo) 10, jak je obecně známé, dvě skleněné tabule 12, 14, vzájemně spojené po celém jejich obvodě sestavou těsnění a distančního rámečku, která je jako celek označena jako rámečková sestava 16. Tato rámečková sestava 16 udržuje skleněné tabule ve vzájemném odstupu a uzavírá po obvodě plochou dutinu 18, ležící mezi tabulemi, která může obsahovat vzduch a/nebo plyn. Tato rámečková sestava 16 obsahuje dutý profil tvořící distanční rámeček 16^, přilepený k tabulím 12., 14.

Profil 16.-J. í^e opatřen na každé z jeho lícních ploch, které jsou v dotyku se skleněnými tabulemi, lepicí a těsnicí pásek 16.₂ ^z butylkaučuku, a při jeho vnějším boku je umístěna obvodová těsnicí vložka I63, přilepená k vnitřním povrchům skleněných tabulí 12 a 14.

Podle vynálezu je pro zvýšení zvukové izolace dvouskla vytvořen na jeho obvodu, uvnitř rámečkové sestavy 16, vlnovod, který je ve spojení s dutinou 18 prostřednictvím otvorů, umístěných na vhodných místech. Vlnovod je tvořen více přímými trubicovitými profily 20., 22, 24 , 26, které jsou přilepeny k oběma lícním plochám skleněných tabulí a vnitřním plochám rámečkové sestavy 16.

Tyto profily mají obdélníkový průřez stejné výšky jako profily tvořící distanční rámeček 16.-^, a jsou otevřené na jejich koncích. Obsahují například uprostřed jejich délky

-8··· · · · · ··· ····· · · · · střední přepážku 28., která vymezuje na obou stranách dvě komory 30, 31. Tyto profily na sebe přímo nenavazují, takže komory 30., 31 jsou přes jejich otevřené konce ve spojení s dutinou 18.

Jak bylo vysvětleno výše, takové profily s přepážkami uprostřed jejich délky se chovají jako Helmholtzovy rezonátory, jejichž vlastností je rušit akustický mód s 4 /2, který přenáší většinu energie dopadajícího akustického pole.

Je zřejmé, že v případě dvouskla ve tvaru pravoúhlého čtyřúhelníka z obr.l, které používá dvou dvojic profilů o délkách L a 1, bude vlnovod moci tlumit obě vlnové délky A-^/2 a iÁ₂/2, kde 4^ je rovná c/L a 4₂ je rovná c/1.

V případě, kdy se mají rušit jiné akustické módy, například 4/3, umístí se přepážka 28 na jiná místa délky profilů, například do třetiny délky profilů 20., 22 , 24, 26.

Účinnost vlnovodu se může zvýšit tím, že se do vnitřních komor 30, 31 vloží akusticky absorpční látka 32.

Jak je známé v oboru izolačních skel, je s výhodou do profilů tvořících distanční rámeček 16-^ vložena vysušující látka 34 . přičemž v profilech distančního rámečku 16₁ jsou vytvořeny otvory 36, ústící do nitra profilů 20, 22., 24., 26 vlnovodu, čímž je vysušující látka 34 uvedena do spojení se vzduchem dutiny 18 prostřednictvím otvorů ve vlnovodových profilech 20, 22 , 24 , 26.

Provedení znázorněné na obr.3 a 4 se od předchozího _9liší pouze v tom, že přímé trubicovíté vlnovodové profily 20, 22, 24, 26 současně vykonávají funkci tuhého distančního rámečku 16^, sloužícího k udržování obou skleněných tabulí ve vzájemném odstupu. Vytvoření izolačního skla je tak jednodušší, a průhled sklem je zvýšený.

V provedení vynálezu, jak je znázorněno na obr.4, jsou butylkaučukové pásky 16₂, které zajišťují těsné spojení se skleněnými tabulemi, uložené na lícních plochách (bocích) vlnovodových profilů, a uvnitř těchto profilů je uložena vysušující látka 34 , jakož i eventuelně akusticky absorpční látka 32.

Jak ukazuje obr.4, jsou s výhodou lícní plochy (t.j. plochy přivrácené ke sklům) trubicovitých profilů 20, 22, 24, 26, opatřeny podélnými drážkami 33 . uloženými mezi butylkaučukovými pásky 16.₂ ^a dutinou 18. Tyto drážky jsou způsobilé sloužit jako bezpečnostní zádržný prostor pro zadržování butylkaučuku nebo obecně lepidla, které by mohlo migrovat do volné průhledové oblasti dutiny 28 působením gravitace, teploty nebo vibrací.

Přepážka může být vytvořena různými způsoby, například může být tvořena zaškrcením 38 získaným smáčknutím dvou opačných stěn profilu (obr.5) nebo jedné stěny profilu (obr.6). To je zejména praktické, když jsou profily 20, 22, 24, 26 z termoplastické hmoty, protože se v tomto případě vytvoří smáčknutí profilu a jeho tepelně tavné spojení (svaření). Přepážka může být rovněž tvořena zátkou 39 se silnou akusticky absorpční schopností (obr.7).

» · · 9 »

-10Přepážka také může být vytvořena pomocí spojky 40 s přepážkou, jak je znázorněna na obr.8. Tato spojka je tvořená kusem trubicovitého profilu 41 malé délky, například přibližně 2 až 5 cm, o průřezu o něco menším, než je průřez vlnovodových profilů 20 , 22, 24, 26, ale stejného tvaru, takže se do nich může vsunout. Spojka je opatřena uprostřed své délky přepážkou 28 a na svém obvodě, například v úrovni přepážky 28, žebrem 42 vystupujícím vzhledem k jejímu povrchu a majícím výšku rovnou tlouštce stěn profilů 20, 22, 24, 26.

Dvě poloviční délky profilů, nasazených na spojce, tak budou jednoduchým způsobem vytvářet vlnovodový profil s hladkým vnějším profilem a opatřený přepážkou 28. Bude zřejmé, že v této spojce 40 může být rovněž vložen akustický absorbent (akusticky absorpční látka), a to na každé straně přepážky 28.

Spojka s přepážkou, znázorněná na obr.8, obsahuje podélné drážky 43., určené k zasunutí žeber 37, které vybíhají dovnitř vlnovodových profilů 20, 22 , 24 , 26.

Obr.9 znázorňuje perspektivní pohled na úhelníkovitý rohovník 50 sloužící k sestavování profilů 20, 22, 24., 26 pro usnadňování jejich osazování uvnitř dvouskla, a zejména pro zajišťování kontinutity a pevného spojení distančního rámečku dvouskla, takže profily 20., 22, 24 . 26 mohou současně zastávat funkci distančního rámečku 16, jak je znázorněno na obr.3 a 4.

Každý úhelníkovitý rohovník 50 obsahuje střední těle-11so 51 a dvě ramena 53, 55, mající stejný vnější průřez jako mají profily. Ramena jsou zakončena koncovkami 56, 58 zmenšeného průřezu, takže se mohou zasunout dovnitř konců profilů. Úhelníkovíté rohovníky jsou opatřeny v jejich vnitřním rohu (koutu) okénky 54 , která umožňují spojení vnitřku vlnovodu s dutinou 18.

Výroba izolačního dvouskla se zvukově izolační schopností z obr.3 probíhá následovně. Začne se vytvářením čtyř profilů 20 , 22 . 24 , 26 ze spojek 40 s přepážkou a příslušných částí trubicovítých profilů, které se nasunou na spojky. Do takto vytvořených čtyř profilů 20, 22, 24, 26 se vloží absorpční látka 3 2 a vysušující látka 34., načež se profily sestaví pomocí úhelníkovítých rohovníků 50 k získání rámečku znázorněného na obr.10. Délka profilů se zvolí v závislosti na velikostech skla, které se má vyrobit. Po té se uloží na boky takto vytvořeného distančního rámečku butylkaučukové pásky 16₂, a na distanční rámeček se přilepí skleněné tabule 12, 14. Do drážky, která vznikne na obvodě izolačního skla, se po té vstříkne těsnící plast pro vytvoření těsnicí vložky 16.₃ .

Z uvedeného je zřejmé, že sestavování profilů je velmi jednoduché a probíhá bez justace nebo zkusmých kroků vzhledem k tomu, že osazení 60 mezi koncovkami 56, 58 a tělesem 51 úhelníkovitého rohovníků omezují zasouvání koncovek dovnitř profilů na správnou délku. Je rovněž patrné, že horní a dolní plochy distančního rámečku jsou po celém povrchu ploché a nevykazují výstupky. Obě skleněné tabule se proto rovnoměrně opřou po celém povrchu těchto lícních ploch.

-12Rozumí se, že vlnovod může být rovněž vytvořen v případě potřeby z jednoho kusu s požadovanými rozměry, příklad ohýbáním dlouhého trubicovitého profilu podle tvaru a rozměrů vytvářeného izolačního skla, a svařením nebo spojením obou konců takto vytvořeného rámečku jiným způsobem.

Po té ve vyvrtají ve vnitřních rozích rámečku otvory, aby se spojil vnitřek profilů s dutinou 18. I zde budou přepážky 28 tvořeny jedním z výše popsaných způsobů, například tak, že se dovnitř profilu před jeho ohnutím zavedou čtyři absorpční zátky, které se uloží tak, aby po ohnutí ležely uprostřed čtyř vlnovodových stran, nebo se v případě termoplastových profilů profil smáčkne na požadovaných místech s jeho tepelně tavným spojením (svařením).

Pro vytvoření dvouskla varianty znázorněné na obr.1 a 2 se vytvoří profily 20 , 22, 24, 26, například pomocí trubek a spojek s přepážkou. Po té se na lícní plochy (t.j. plochy určené pro přiložení skla) každého takto vytvořeného profilu 20., 22 , 24 , 26 položí butylkaučukové pásky. Tyto profily se potom uloží uvnitř dvouskla během jeho výroby ve fázi, kdy již jsou již spojeny spodní sklo 12 a tuhý distanční rámeček 16^, přilepený na toto sklo. Když jsou profily 20, 22, 24, 26 osazeny, s přiložením k různým stranám distančního rámečku, uzavře se dvousklo položením druhé skleněné tabule 14.

Taková skla podle vynálezu se obzvláště dobře hodí pro tloušůky vzduchové mezery 16 až 24 mm.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Izolační sklo se zvukově izolační schopností, obsahuj ící dvě skleněné tabule (12, 14), vzájemně spojené na obvodě pomocí sestavy (16) obsahující těsnicí vložku (16₃) a distanční rámeček (16₁), vymezující s uvedenými dvěma skleněnými tabulemi plochou dutinu (18), vyplněnou plynem, a vlnovod upevněný mezi skleněnými tabulemi uvnitř distančního rámečku, vyznačené tím, že vlnovod je tvořen nejméně jedním přímým trubicovitým profilem (20, 22, 24, 26), uloženým na obvodě dutiny (18) vyplněné plynem, podél jedné strany izolačního skla, přičemž profil je opatřen příčnou přepážkou (28), která ho uzavírá ve směru délky, přičemž tato přepážka je uložena na místě délky profilu, která závisí na akustickém módu dutiny, který se má rušit, přičemž tato přepážka vymezuje po jejích obou stranách dvě komory (30, 31), spojené přes konce profilů s dutinou (18).
2. 2. Izolační sklo podle nároku 1, vyznačené tím, že obsahuje více vlnovodových profilů, zejména čtyři profily (20, 22, 24, 26), uložené podél délky každé ze stran dutiny (18) .
3. 3. Izolační sklo podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že přepážka (28) každého profilu je uložena v podstatě uprostřed jeho délky.
4. 4. Izolační sklo podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že přepážka (28) je uložena ve třetině nebo čtvrtině • · » · * ·

   -14délky profilu.
5. 5. Izolační sklo podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačené tím, že přepážka je tvořena jedním z prostředků, náležejících do skupiny, zahrnující spojku (40) s přepážkou, tepelně tavně spojené zaškrcení (38) v termoplastovém profilu, a zátku (39) z akusticky absorpční látky nebo přepážku vsunutou do profilu.
6. 6. Izolační sklo podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačené tím, že distanční rámeček (16^) izolačního skla a vlnovodové profily (20, 22, 24, 26) jsou vzájemně různé a uložené vedle sebe.
7. 7. Izolační sklo podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačené tím, že vlnovodové profily (20, 22, 24, 26) vykonávají současně funkci distančního rámečku (16^).
8. 8. Izolační sklo podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačené tím, že vlnovodové profily (20, 22, 24, 26) jsou opatřeny podél jejich ploch v dotyku se skleněnými tabulemi (12, 14) podélnou drážkou (33), tvořící bezpečnostní zádržný prostor pro zadržování hmoty (16₂), která slouží k přilepení skleněných tabulí (12, 14) k distančnímu rámečku (16-^), v případě tečení hmoty (16₂).
9. 9. Izolační sklo podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačené tím, že profily jsou sestaveny ve tvaru souvislého rámečku, majícího stejný tvar jako izolační sklo, přičemž ve vnitřních rozích rámečku jsou vytvořeny otvory (54) pro spojení vnitřních komor profilů s dutinou (18).

   • · » · · · • ♦ · • ♦ · · · • · · · · · · 15- • · · · · • · · • · ·· · • · · · • · · ·
10. 10. Izolační sklo podle nároku 1, vyznačené tím, že profily (20, 22, 24, 26) jsou nespojené a jejich vnitřní komory (30, 31) jsou ve spojení s dutinou (18) přes otevřené konce profilů.
11. 11. Izolační sklo podle nároku 9, vyznačené tím, že profily (20, 22, 24, 26) jsou sestaveny prostřednictvím trubicových úhelníkovitých rohovníků (50), jejichž ramena (56, 58) jsou zasunutá do konců profilů, přičemž úhelníkovité rohovníky jsou opatřeny otvorem (54) v úrovni jejich vnitřní strany pro spojení vnitřního prostoru profilů s dutinou izolačního skla.
12. 12. Izolační sklo podle kteréhokoli z nároků 1 až 11, vyznačené tím, že vlnovod obsahuje akusticky absorpční látku (12).