EP0579542B1 - Caisson isolant acoustique - Google Patents

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EP0579542B1
EP0579542B1 EP93401819A EP93401819A EP0579542B1 EP 0579542 B1 EP0579542 B1 EP 0579542B1 EP 93401819 A EP93401819 A EP 93401819A EP 93401819 A EP93401819 A EP 93401819A EP 0579542 B1 EP0579542 B1 EP 0579542B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waveguide
acoustic
glazing
cavity
orifices
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93401819A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0579542A1 (fr
Inventor
Mohamed Ali Hamdi
Hamid 20 Rue Du Fond Pernant Bouhioui
Marc Rehfeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Vitrage SA
Original Assignee
Saint Gobain Vitrage SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Vitrage SA filed Critical Saint Gobain Vitrage SA
Publication of EP0579542A1 publication Critical patent/EP0579542A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0579542B1 publication Critical patent/EP0579542B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/66—Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together
    • E06B3/67—Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together characterised by additional arrangements or devices for heat or sound insulation or for controlled passage of light
    • E06B3/6707—Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together characterised by additional arrangements or devices for heat or sound insulation or for controlled passage of light specially adapted for increased acoustical insulation

Definitions

  • the invention relates to the sound insulation of a planar box with multiple walls and more particularly insulating glass.
  • Insulating glass consisting of two or more glass sheets associated together through a spacer frame that keeps them at a certain distance from each other by trapping between them a gas slide, dry air in general, are used in the majority of cases to improve the thermal insulation of premises or even possibly transport vehicles earthly.
  • a difficult-to-use means for glazing intended to equip windows but common in interior partitions or in railway vehicles consists in increasing the thickness of the air space. But it is only for air thicknesses of several centimeters (5 or 6) that the effect is appreciable which prohibits to produce such variants in insulating glazing sealed.
  • the problem which the invention sets for itself is to solve is to provide insulating glass made of glasses usual monolithic but with improved performance, without the manufacturing cost and weight increasing too much.
  • the invention is also given the task - more generally, to provide a simple and inexpensive solution to problem of sound insulation of watertight boxes double or multiple walls filled with gas and / or air.
  • This system since it is tuned on one frequency, acts mainly in a domain around it, but, on the other frequencies, either it acts only little, or even it acts negatively. Furthermore, the volume of the resonator must be a significant fraction of that of the cavity proper - of the order of 15% - which for example for a glazing of 1 m 2 with an air gap of 12 mm thickness requires installing several "bottles" at the periphery of the glazing, the total capacity of which is almost 2 liters: this solution is not suitable for the usual conditions for manufacturing insulating glazing or, in general, for the sound insulation of boxes of comparable thickness.
  • connection resonator-interior of the box is not made by pipes as in the case general of Helmoltz resonators, but by a continuous link.
  • Requirement of patent DE-A-34 01 996 thus proposes a glazing whose glasses have different thicknesses and are mechanically separated from each other.
  • a cavity of very large section was made which allows, taking into account its volume and the characteristics of the continuous slit which connect it inside the glazing, to tune the resonator to improve the insulation at a given frequency.
  • the invention does not use to improve performance acoustics of a box or the principle of resonators Helmoltz located outside the box or that of sound absorption by a suitable material located between the plates, at the periphery of the internal space.
  • the invention provides a method for increasing the acoustic isolation of a box comprising at least one flat cavity made up of two substantially parallel plates assembled at their periphery using a frame interlayer, the cavity being filled with gas and / or air, according to claim 1.
  • the disagreement between acoustic and mechanical waves is evaluated by calculating the energy coupling coefficients between acoustic and mechanical modes and these are these coefficients which are minimized.
  • the waveguide is integrated to the insulating frame of the insulating glass.
  • the realization preferred of the invention comprises a waveguide and a frame spacers which consist of a single profile comprising two compartments in communication by a narrow slot along their entire length, the outer compartment containing the desiccant.
  • the profile constituting the waveguide and the intermediate frame is obtained by folding a sheet thin aluminum.
  • a preferred way of carrying out the invention provides that the communication ports between the waveguide and the cavity each constitute a set whose width is, at least locally, close to that of the waveguide.
  • the orifices are preferably located in the middle of the sides and they're made up of a series of equidistant circles.
  • the principle of the invention is as follows: to increase the sound insulation of a box made of two parallel plates, separated by a small space and connected at their periphery by a frame, thus achieving a cavity, it is proposed to produce on the periphery of the box a section waveguide (A) which communicates with the blade air or gas trapped between the two walls, by through section openings placed at appropriate places.
  • the main role of this waveguide being to detune the acoustic and mechanical waves which arise respectively in the air or gas space and on the walls when the double wall box system is subjected to an incident sound field.
  • the principle of the method therefore consists in seeking the characteristic dimensions of the waveguide so that minimize the energy coupling coefficients.
  • the method is as follows: from a given basic structure, for example insulating glass comprising two separate 4 mm thick glass plates by a 12 mm air gap, we imagine a guide compatible with the characteristics of the structure.
  • insulating glass comprising two separate 4 mm thick glass plates by a 12 mm air gap
  • the calculation dictates the elements A, s and the position of the openings which, a priori, will give the best results while remaining compatible with the final product.
  • the result of this modeling of the materialized box by the curve of the sound reduction index depending on the frequency allows to judge the effect provided by the selected waveguide.
  • the calculation allows to modify iteratively one, two, or three of the parameters A, s and position of the openings which define the guide so as to improve the weakening index, the experience allows to check the validity of the result acoustics of the new box - waveguide assembly.
  • double glazing 4 (12) 4 made of two float glass plates 4 mm thick separated by a 12 mm air gap and assembled with an aluminum frame filled with a desiccant (molecular sieve) and bonded using butyl and polysulfide.
  • the glazing dimensions were 1.23 x 1.48 m 2 .
  • FIG. 1 we see the glazing 1 with its glasses 2 and its peripheral profile 3,
  • the waveguide is shown at 6 in FIGS. 1 and 2. It is materialized by four walls: the internal surfaces 7 and 8 of the glasses, the internal wall 9 of the intermediate frame and for the fourth wall, we used the outer face 10 of a profile 11 identical to the profile of the frame. This profile is glued between the two glasses like the profile of the frame. It is cut into sections of length such that they leave between them the connection orifices defined above, that is to say with an area of 54 mm 2 for the orifice 12 of the corners and 480 mm 2 for those 13 from the middle of the sides. The profiles are empty but their ends are blocked.
  • the glazing of the second example was carried out in the conditions for industrial mass production.
  • a profile was produced by folding aluminum strip, intended to constitute the interlayer of insulating glazing.
  • This profile has a double role, on the one hand it must play the usual role of an insulating glazing frame and on the other hand, it also incorporates the waveguide of the invention.
  • the section of the profile is shown in Figure 4. We see at 16 the compartment reserved for desiccant and fixing the corners at the four corners of the glazing. In 17, the waveguide was formed. We have chosen here a section of 150 mm 2 .
  • the glazing prototype was produced with 4 mm glass in the same dimensions as before: 1.23 x 1.48 m 2 .
  • the energy coupling coefficients between the acoustic and mechanical modes were calculated and then, by calculation, we examined how the choice of the position, the shape and the section of the openings in the streamlined managed to minimize these coefficients.
  • the position retained for the openings was in the middle of the four sides of the glazing, the corners being assembled at a bevel at 18, FIG. 3 without being waterproof.
  • the shape of the orifices has been determined by a series of circles 19 almost tangent to each other. It is important that their diameter is close to the thickness of the profile. Another important criterion is the total length occupied by all of the circles 19 in the middle of the sides of the glazing. This must be at least 2% and at most 25% of the side length. Optimization provided as a number of juxtaposed circular openings, the number 4 for both the side of 1.23 m in length and that of 1.48 m.
  • the profile shown in Figure 4 has a special feature interesting: we designed it with a communication orifice between the two rooms.
  • the partition wall 20 does not come into contact with the perpendicular wall 21 put leaves a space 22 of, for example, 0.2 mm free.
  • This passage allows the desiccant (not shown) filling the compartment 16 to act through the compartment 17 and openings 19 on the internal space 23 of the glazing insulation which it always keeps dry.
  • the tests were carried out according to ISO 140 in two reverberant chambers of respective volumes 62 and 86 m 3 .
  • FIG. 5 The results are shown in FIG. 5.
  • the frequencies (in kHz) are seen on the abscissa and the acoustic attenuation indices are shown on the ordinate.
  • Curve 14 represents the results of traditional insulating glazing 4 (12) 4 filled with air while curve 15 shows those of glazing of the same dimensions, still in 4 (12) 4, but with the waveguide peripheral of FIGS. 3 and 4. It can be seen that between 200 Hz and 2500 Hz, the glazing of the invention is greater by a value between 2 and 5 dB than an ordinary glazing.
  • the general shape of the curve shows that the effect does not manifest itself at a localized frequency as is the case with Helmholtz resonators but over a wide band of the audible spectrum.
  • the waveguide produces its effect perfectly by coming disrupt the coupling that the air gap usually performs between the first and the second plate.
  • the function of the guide is to allow the sound wave to circulate, this is why it is important that the number of communication holes between the cavity and the guide do is not too important which would hinder this free movement.
  • Examples 1 and 2 of making the boxes of the invention use transparent glass plates but, of course, the acoustic results are not not dependent on the nature of this material. Plates of sheet metal or any other material with a module of similar elasticity would have led to results comparable.
  • the invention proposes an unexpected solution and far removed not only from systems that act on the plates themselves (thicknesses, laminated sets, special resins) but even of those which act on the cavity (resonators Helmholtz or peripheral absorbents). Compared to these other treatments it has the advantage of being cheap, easy to use in industry and aesthetically discreet.

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Description

L'invention concerne l'isolation acoustique d'un caisson plan à parois multiples et plus particulièrement d'un vitrage isolant.
Les vitrage isolants, constitués de deux ou plusieurs feuilles de verre associées ensemble par l'intermédiaire d'un cadre intercalaire qui les maintient à une certaine distance l'une de l'autre en emprisonnant entre elles une lame de gaz, de l'air sec en général, sont utilisés dans la majorité des cas pour améliorer l'isolement thermique des locaux ou même éventuellement des véhicules de transport terrestre.
Les systèmes les plus courants utilisent des verres avec une épaisseur commune de 4 mm séparés par un espace compris entre 6 et 12 mm. Tels qu'ils sont, ces vitrages ont des performances acoustiques limitées, notablement inférieures à celles d'un verre monolithique de même masse surfacique globale.
On dispose dans l'industrie de différents moyens pour améliorer les performances acoustiques des vitrages isolants. Le plus courant consiste à utiliser des verres d'épaisseurs fortes et différentes. Ce moyen a une efficacité limitée, il accroít le poids du vitrage ce qui peut obliger à utiliser une fenêtre renforcée, par ailleurs, l'augmentation de coût n'est pas négligeable. Un autre moyen courant consiste à remplacer les verre monolithiques par des verres feuilletés. Ici, l'efficacité est limitée et l'accroissement du coût, supérieur au cas précédent.
Un moyen difficilement utilisable pour les vitrages destinés à équiper des fenêtres mais courant dans les cloisons intérieures ou dans les véhicules de chemin de fer consiste à accroítre l'épaisseur de la lame d'air. Mais c'est seulement pour des épaisseurs d'air de plusieurs centimètres (5 ou 6) que l'effet est sensible ce qui interdit de réaliser de telles variantes en vitrages isolants scellés.
Un moyen efficace réside dans l'utilisation de feuilletés spéciaux. C'est ainsi que la demande de brevet européen EP 100 701 B1 décrit un vitrage isolant comportant un ou deux éléments feuilletés dont la résine est "telle qu'un barreau de 9 cm de longueur et de 3 cm de largeur, constitué d'un verre feuilleté comprenant deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur réunies par une couche de 2 mm de cette résine, ait une fréquence critique qui diffère au plus de 35 % de celle d'un barreau de verre ayant la même longueur, la même largeur et 4 mm d'épaisseur". Le principe de fonctionnement de ce type de vitrage basé sur une faible raideur de la résine, indépendamment de son amortissement permet une très nette amélioration par rapport au vitrage feuilleté ordinaire mais le prix en est également sensiblement supérieur.
Le problème que l'invention se donne pour tâche de résoudre est de fournir un vitrage isolant fait de verres monolithiques usuels mais avec une performance améliorée, sans que le coût de fabrication et le poids augmentent trop.
L'invention se donne également pour tâche - plus généralement, de fournir une solution simple et bon marché au problème de l'isolation acoustique de caissons étanches à parois doubles ou multiples remplis de gaz et/ou d'air.
Aucune des solutions techniques évoquées précédemment dans le cas des vitrages n'utilise des vitrages isolants scellés faits de verres monolithiques usuels puisqu'elles proposent d'agir sur leurs épaisseurs ou sur leur nature (feuilletés normaux ou spéciaux). En revanche, certaines études ont proposé d'utiliser des plaques d'épaisseur standard et d'installer à la périphérie du caisson des résonateurs d'Helmholtz accordés sur la cavité du caisson (voir MASON and FAHY, Journal of Sound and Vibration, Vol 124 (2) page 367 à 379 Academic Press Ltd 1988). La demande de brevet WO-A-85 02640 propose ainsi un caisson avec une isolation acoustique améliorée à certaines fréquences. Il comporte dans une de ses variantes des résonateurs sphériques localisés situés à l'extérieur du caisson et en communication avec le volume interne par des conduits de faible section. Ce système, puisqu'il est accordé sur une fréquence, agit surtout dans un domaine autour de celle-ci, mais, sur les autres fréquences, ou bien il n'agit que peu, ou même il agit négativement. Par ailleurs, le volume du résonateur doit être une fraction importante de celui de la cavité proprement dite - de l'ordre de 15 % - ce qui par exemple pour un vitrage de 1 m2 avec une lame d'air de 12 mm d'épaisseur nécessite d'installer à la périphérie du vitrage plusieurs « bouteilles » dont la capacité totale est de près de 2 litres : cette solution n'est pas adaptée aux conditions habituelles de fabrication des vitrages isolants ni, d'une manière générale, à l'isolation acoustique de caissons d'épaisseur comparable.
On connaít également une variante de résonateur dans laquelle la liaison résonateur-intérieur du caisson ne se fait pas par des tuyaux comme dans le cas général des résonateurs d'Helmoltz, mais par une liaison continue. La demande de brevet DE-A-34 01 996 propose ainsi un vitrage dont les verres ont des épaisseurs différentes et sont mécaniquement désolidarisés l'un de l'autre. A la périphérie du vitrage, on a réalisé une cavité de très grande section qui permet, en tenant compte de son volume et des caractéristiques de la fente continue qui la relie à l'intérieur du vitrage, d'accorder le résonateur pour améliorer l'isolation à une fréquence donnée.
Une autre solution a été évoquée dans le document GB-A-2 077 834 ; on y propose un vitrage composé de deux plaques de verre séparées par un profilé intercalaire dont la forme et la fonction sont traditionnelles. Pour améliorer les propriétés d'isolation acoustique, on propose de placer le long de ce premier profilé et dirigé vers l'intérieur du vitrage un deuxième profilé fermé équipé de trous multiples.
On connaít également une variante des vitrages comportant un matériau périphérique absorbant dans lequel celui-ci est contenu dans un tube situé à l'intérieur du vitrage, à sa périphérie. La demande de brevet DE-A-27 48 223 propose que la liaison entre l'intérieur et l'extérieur du tube contenant le matériau absorbant se fasse par un canal étroit et de grande longueur qui s'étend d'un bout à l'autre du tube. Le principe de fonctionnement de ce type de vitrage est de provoquer l'amortissement des sons par un matériau absorbant approprié. Aucune variante sans matériau absorbant n'est envisagée dans DE-A-27 48 223.
L'invention n'utilise pour améliorer les performances acoustique d'un caisson ni le principe des résonateurs d'Helmoltz situés à l'extérieur du caisson ni celui de l'absorption des sons par un matériau adapté situé entre les plaques, à la périphérie de l'espace interne.
L'invention propose un procédé pour augmenter l'isolement accoustique d'un caisson comportant au moins une cavité plate constituée de deux plaques sensiblement parallèles assemblées à leur périphérie à l'aide d'un cadre intercalaire, la cavité étant remplie de gaz et/ou d'air, selon la revendication 1.
Le désaccord entre ondes acoustiques et mécaniques est évalué par le calcul des coefficients de couplage énergétique entre les modes acoustiques et mécaniques et ce sont ces coefficients qui sont minimisés.
Dans le cas où c'est un vitrage isolant avec comme plaques des feuilles de verre, le guide d'onde est intégré au cadre intercalaire du vitrage isolant. La réalisation préférée de l'invention comporte un guide d'onde et un cadre intercalaire qui sont constitués d'un profilé unique comportant deux compartiments en communication par une fente étroite sur toute leur longueur, le compartiment extérieur contenant le desséchant.
De préférence, le profilé constituant le guide d'onde et le cadre intercalaire est obtenu par pliage d'une tôle mince d'aluminium.
Une manière préférée de réaliser l'invention prévoit que les orifices de communication entre le guide d'onde et la cavité constituent chacun un ensemble dont la largeur est,au moins localement,voisine de celle du guide d'onde. Lorsque le vitrage est rectangulaire, les orifices sont de préférence situés au milieu des côtés et ils sont constitués d'une série de cercles équidistants.
La technique de l'invention telle qu'elle est dans sa variante la plus élaborée, vitrage isolant rectangulaire avec guide d'onde périphérique relié à la cavité par des ouvertures localisées le long du guide, permet d'améliorer sensiblement les performances acoustiques d'un vitrage traditionnel avec des moyens faciles à mettre en oeuvre et bon marché.
La description et les figures qui suivent permettront de comprendre l'invention et d'en apprécier les avantages.
Parmi les figures,
  • la figure 1 montre un exemple de réalisation d'un caisson selon l'invention,
  • la figure 2 présente un détail du même caisson,
  • la figure 3 représente un vitrage selon l'invention,
  • et la figure 4, la section du profilé constituant le cadre de ce même vitrage.
  • la figure 5 montre les résultats acoustiques d'un vitrage selon l'invention en comparaison avec le même vitrage non équipé du dispositif de l'invention.
    • Le principe de l'invention est le suivant : pour augmenter l'isolement acoustique d'un caisson fait de deux plaques parallèles, séparées par un espace faible et reliées à leur périphérie par un cadre, réalisant ainsi une cavité, on propose de réaliser sur la périphérie du caisson un guide d'onde de section (A) qui communique avec la lame d'air ou de gaz emprisonnée entre les deux parois, par l'intermédiaire d'ouvertures de section (s) placées à des endroits appropriés. Le rôle principal de ce guide d'onde étant de désaccorder les ondes acoustiques et mécaniques qui naissent respectivement dans la lame d'air ou de gaz et sur les parois lorsque le système caisson à double paroi est soumis à un champ acoustique incident.
    Pour déterminer les caractéristiques géométriques optimales (A,s, et la position des ouvertures), on utilise une méthode de calcul qui consiste à discrétiser la lame d'air ou de gaz et les parois par des éléments finis acoustiques et mécaniques. Les éléments finis acoustiques permettent de calculer de façon très précise la modification des modes acoustiques internes de la lame d'air par l'adjonction du guide d'onde, tandis que les éléments finis mécaniques permettent de calculer de façon aussi précise les modes propres des deux parois.
    Pour tenir compte du couplage vibro-acoustique entre les parois et la lame de gaz ou d'air, on utilise une formulation mixte mise au point par l'équipe du Professeur HAMDI à l'Université de Technologie de Compiègne. Voir "Méthodes de discrétisation par éléments finis et éléments finis de frontière" par HAMDI in Rayonnement acoustique des structures, Eyrolles éditeur, Paris 1988. Cette formulation repose sur l'application du principe de Hamilton au système couplé fluide-structure, décrit en termes des composantes modales acoustiques et mécaniques qui constituent les inconnues du problème. L'avantage principal de cette formulation est de faire apparaítre explicitement les coefficients de couplage énergétiques entre les modes acoustiques internes et les modes mécaniques des parois.
    Le principe de la méthode consiste donc à rechercher les dimensions caractéristiques du guide d'onde de façon à minimiser les coefficients de couplage énergétique.
    Pour calculer l'indice d'affaiblissement du système double paroi muni du guide d'onde, on utilise ensuite une méthode d'éléments finis de frontière, également mise au point par l'équipe de recherche du Professeur HAMDI, qui permet de calculer l'impédance de rayonnement des parois et l'indice d'affaiblissement du système à double paroi soumis à un champ acoustique d'ondes planes incidentes.
    En résumé, la méthode est la suivante : à partir d'une structure de base donnée, par exemple un vitrage isolant comprenant deux plaques de verre de 4 mm d'épaisseur séparées par une lame d'air de 12 mm, on imagine un guide d'onde compatible avec les caractéristiques de la structure. Dans le cas d'un vitrage par exemple, on préférera en général le placer à la périphérie. Le calcul dicte les éléments A, s et la position des ouvertures qui, a priori, donneront les meilleurs résultats tout en restant compatibles avec le produit final. (Ainsi pour un vitrage isolant, on évitera que le guide d'onde périphérique n'empiète trop profondément dans le champ de vision du vitrage. De même, toujours dans le cas d'un vitrage, on placera les ouvertures à des emplacements symétriques, de préférence aux milieux des côtés).
    Le logiciel de calcul mis au point consiste en définitive à exécuter les 6 étapes suivantes :
  • 1. Maillage par éléments finis de la lame de gaz ou d'air et des parois,
  • 2. Calcul des modes vibratoires des parois,
  • 3. Calcul des modes acoustiques de la lame de gaz ou d'air en absence et en présence du guide d'onde,
  • 4. Calcul des coefficients de couplage énergétique entre les modes acoustiques et mécaniques. C'est à ce moment que l'on peut voir si le découplage se produit et pour quelles fréquences. Le but est en effet de provoquer une rupture d'impédance entre plaques et guide d'onde,
  • 5. Calcul des matrices d'impédance de rayonnement acoustique des parois,
  • 6. Calcul de l'indice d'affaiblissement du système double paroi.
    • Le résultat de cette modélisation du caisson matérialisé par la courbe de l'indice d'affaiblissement acoustique en fonction de la fréquence permet de juger de l'effet fourni par le guide d'onde choisi. Le calcul permet de modifier de façon itérative un, deux ou trois des paramètres A, s et position des ouvertures qui définissent le guide de manière à améliorer l'indice d'affaiblissement, l'expérience permet alors de vérifier la validité du résultat acoustique du nouvel ensemble caisson - guide d'onde.
    Exemple 1
    La méthode précédente a été appliquée à un double vitrage 4(12)4 fait de deux plaques de verre flotté de 4 mm d'épaisseur séparées par une lame d'air de 12 mm et assemblées avec un cadre en aluminium rempli d'un desséchant (tamis moléculaire) et collées grâce à du butyl et du polysulfure. Les dimensions du vitrage étaient 1,23 x 1,48 m2.
    Les différentes étapes de la méthode décrite plus haut appliquées au vitrage ont fini par aboutir à la suite d'approximations successives, à un produit représenté figures 1, et 2.
    Il s'agissait de réaliser, à la périphérie du vitrage, un guide d'onde de section 240 mm2 communiquant par huit orifices de liaison avec la cavité dont quatre, de section 54 mm2 aux quatre coins du vitrage et quatre, de section 480 mm2 aux milieux de ses côtés.
    Sur la figure 1 on voit le vitrage 1 avec ses verres 2 et son profilé périphérique 3,
    Sur la figure 2, on a représenté la colle 4 et le desséchant 5. Tous ces éléments sont traditionnels. Le guide d'onde, lui est représenté en 6 sur les figures 1 et 2. Il est matérialisé par quatre parois : les surfaces internes 7 et 8 des verres, la paroi interne 9 du cadre intercalaire et pour la quatrième paroi, on a utilisé la face externe 10 d'un profilé 11 identique au profilé du cadre. Ce profilé est collé entre les deux verres comme le profilé du cadre. Il est découpé en tronçons de longueur telle qu'ils laissent entre eux les orifices de liaisons définis plus haut, c'est-à-dire avec une surface de 54 mm2 pour l'orifice 12 des coins et de 480 mm2 pour ceux 13 du milieu des côtés. Les profilés sont vides mais leurs extrémités sont bouchées.
    Les mesures acoustiques expérimentales réalisées sur le prototype qu'on vient de décrire ont montré une amélioration sensible des performances en comparaison avec un vitrage identique à l'exception du profilé 11 absent. Les résultats selon la norme française NF-S 31 051 étaient meilleurs de 3 dB(A) pour un bruit de route et selon la norme ISO 717 (Rw), également de + 3 dB.
    Exemple 2
    Le vitrage du deuxième exemple a été réalisé dans les conditions d'une production industrielle de grande série.
    On a réalisé par pliage de feuillard d'aluminium, un profilé destiné à constituer l'intercalaire d'un vitrage isolant. Ce profilé a un double rôle, d'une part il doit jouer le rôle habituel d'un cadre de vitrage isolant et d'autre part, il incorpore également le guide d'onde de l'invention. La section du profilé est représentée figure 4. On voit en 16 le compartiment réservé au desséchant et à la fixation des coins aux quatre angles du vitrage. En 17 on a constitué le guide d'onde. On a choisi ici une section de 150 mm2. Le prototype du vitrage a été réalisé avec des verres de 4 mm dans les mêmes dimensions que précédemment : 1,23 x 1,48 m2. En appliquant la méthode de l'invention, on a calculé les coefficients de couplage énergétiques entre les modes acoustiques et mécaniques puis, par le calcul, on a examiné comment le choix de la position, de la forme et de la section des ouvertures dans le profilé arrivait à minimiser ces coefficients. La position retenue pour les ouvertures a été le milieu des quatre côtés du vitrage, les coins étant assemblés en biseau en 18, figure 3 sans être étanches. La forme des orifices a été arrêtée à une série de cercles 19 presque tangents les uns aux autres. Il est important que leur diamètre soit voisin de l'épaisseur du profilé. Un autre critère d'importance est la longueur totale occupée par l'ensemble des cercles 19 aux milieux des côtés du vitrage. Celle-ci doit être d'au moins 2 % et au maximum de 25 % de la longueur du côté. L'optimisation a fourni comme nombre d'ouvertures circulaires juxtaposées, le chiffre 4 aussi bien pour le côté de 1,23 m de longueur que pour celui de 1,48 m.
    Le profilé représenté figure 4 possède une particularité intéressante : on l'a conçu avec un orifice de communication entre les deux chambres. La paroi de séparation 20 ne vient pas au contact de la paroi perpendiculaire 21 mis laisse un espace 22 de, par exemple, 0,2 mm libre. Ce passage permet au desséchant (non représenté) remplissant le compartiment 16 d'agir par l'intermédiaire du compartiment 17 et des ouvertures 19 sur l'espace interne 23 du vitrage isolant qu'il maintient toujours sec.
    Des mesures acoustiques en vraie grandeur ont été effectuées sur le vitrage qu'on vient de décrire et, par comparaison, sur un vitrage de mêmes dimensions mais qui n'était pas équipé du guide d'onde de l'invention.
    Les essais étaient réalisés selon la norme ISO 140 dans deux chambres réverbérantes de volumes respectifs 62 et 86 m3.
    Les résultats sont représentés figure 5. On voit en abscisse les fréquences (en kHz) et en ordonnée, les indices d'affaiblissement acoustique. La courbe 14 représente les résultats du vitrage isolant traditionnel 4(12)4 rempli d'air tandis que la courbe 15, montre ceux d'un vitrage de mêmes dimensions, toujours en 4(12)4, mais avec le guide d'onde périphérique des figures 3 et 4. On constate qu'entre 200 Hz et 2500 Hz, le vitrage de l'invention est supérieur d'une valeur comprise entre 2 et 5 dB à un vitrage ordinaire. L'allure générale de la courbe montre que l'effet ne se manifeste pas à une fréquence localisée comme c'est le cas avec les résonateurs de Helmholtz mais sur une large bande du spectre audible.
    A partir des courbes précédentes, on a calculé les valeurs globales de l'indice d'affaiblissement acoustique, d'une part selon la norme française NF-S 31 051 (indice d'affaiblissement respectivement pour un bruit de route, Rrte et pour un bruit rose, Rrose) et selon la norme ISO 717 (Rw).
    Les résultats étaient les suivants :
    Figure 00100001
    Le guide d'onde produit parfaitement son effet en venant perturber le couplage que la lame d'air réalise habituellement entre la première et la deuxième plaque. La fonction du guide est de permettre à l'onde sonore de circuler, c'est pourquoi il est important que le nombre des orifices de communication entre la cavité et le guide ne soit pas trop important ce qui gênerait cette libre circulation.
    Les exemples 1 et 2 de réalisation des caissons de l'invention utilisent des plaques de verre transparent mais, bien évidemment, les résultats acoustiques ne sont pas dépendants de la nature de ce matériau. Des plaques de tôle ou de n'importe quel autre matériau avec un module d'élasticité du même ordre aurait conduit à des résultats comparables.
    Il ressort de ce qui précède que l'invention propose une solution inattendue et très éloignée non seulement des systèmes qui agissent sur les plaques proprement dites (épaisseurs, ensembles feuilletés, résines spéciales) mais même de ceux qui agissent sur la cavité (résonateurs d'Helmholtz ou absorbants périphériques). Par rapport à ces autres traitements elle a l'avantage d'être bon marché, facile à mettre en oeuvre dans l'industrie et esthétiquement discrète.

    Claims (8)

    1. Procédé pour augmenter l'isolement acoustique d'un caisson comportant au moins une cavité plate constituée de deux plaques sensiblement parallèles assemblées à leur périphérie à l'aide d'un cadre intercalaire, la cavité étant remplie de gaz et/ou d'air, caractérisé en ce qu'on réalise un guide d'ondes placé à la périphérie de la cavité, polygonal et refermé sur lui-même, en communication le long de chaque bord avec la cavité par un ou plusieurs orifices localisés dont la longueur totale occupée par l'ensemble ainsi constitué est comprise entre 2 et 25 % de la longueur du côté concerné et, de préférence entre 2 et 5 % et en ce que la section du guide d'onde, la forme, la section et la position des orifices localisés sont déterminées de manière à désaccorder les ondes acoustiques et mécaniques qui naissent, respectivement dans la cavité et sur les plaques lorsque le caisson est soumis à un champ acoustique incident.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le désaccord entre ondes acoustiques et mécaniques est évalué par le calcul des coefficients de couplage énergétique entre les modes acoustiques et mécaniques et en ce que ce sont ces coefficients qui sont minimisés.
    3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur des orifices est, au moins localement, voisine de celle du guide d'onde.
    4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson est rectangulaire, que les orifices sont situés au milieu des côtés et qu'ils sont constitués d'une série de cercles équidistants.
    5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson est un vitrage isolant dont les plaques sont des feuilles de verre et en ce que le guide d'onde est intégré au cadre intercalaire du vitrage isolant.
    6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le guide d'onde et le cadre intercalaire sont constitués d'un profilé unique comportant deux compartiments en communication l'un avec l'autre et en ce que le compartiment extérieur contient le desséchant.
    7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la communication se fait par une fente étroite éventuellement sur toute la longueur du profilé.
    8. Procédé selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que le profilé constituant le guide d'onde et le cadre intercalaire est obtenu par pliage d'une tôle mince d'aluminium.
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