Brevet FR2526984A1 — publié le 19831118

ELEMBNT INSONORISANT ET ANTISONIQUE AVEC RESONATEURS La présente invention concerne un élément insono- risant et antisonique avec résonateurs à plaques minces pour incorporation dans des canalisations o s'écoule du gaz. Pour diminuer le niveau de bruit dans des canalisa- tions, on sait garnir les parois de matières absorbant le son Avec ces matières, il s'agit principalement de matériaux à pores ouverts, qui cependant se salissent facilement et nécessitent avant tout un volume important. De plus, un moyen d'absorption du son avec résonateurs en plaques est décrit en général, ainsi qu'un moyen d'absorption correspondant avec des feuilles en matière syn- thétique en particulier, par F Mechel et N Riesewetter par NACUSTICA", volume 47 ( 1981), pages 83, 88 Dans de tels moyens d'absorption du son, le champ sonore excite une plaque en flexions ondulées, qui sont amorties par un frottement interne et ont ainsi pour effet une absorption du son Dans les essais ci-dessus indiqués et décrits dans ACUSTICA, une feuille en matière synthétique est déformée de façon à produire des morceaux de surface à angle droit ayant une longueur et une largeur de quelques centimètres, qui sont limités, en bordure, par un coude Le coude en bordure de ces plaques sert de fixation et empoche la feuille, en ces emplacements, d'avoir un mouvement libre Par conséquent, la plaque est mise en auto-oscillations par les ondes sonores. Les longueurs d'onde de ces formes d'auto-oscillations sont, dans une plage de fréquences jusqu'à 5000 Hz, considérable- ment plus petites que les longueurs d'onde de l'onde des bruits transmis par l'air qui se présentent L'amplitude des oscillations de la plaque et ainsi l'effet d'absorption du son sont particulièrement importants aux fréquences fonda- mentales. Afin qu'une telle plaque soit excitée, par les bruits transmis par l'air, en auto-oscillations, une sollication de pression incohérente de la plaque, des deux côtés, est nécessaire Dans ce but, la plaque est serrée solidement, en son bord, dans un cadre Le cadre est pourvu d'une paroi rigide de fermeture de façon à obtenir un espace creux rempli 2 2526984 d'air entre la plaque et cette paroi de fermeture L'air renfermé agit alors comme un simple ressort sur le dos de la plaque. Pour utiliser de tels résonateurs à plaques dans des canalisations traversées par du gaz, il faudrait équiper une grande partie des parois des canalisations de tels résona- teurs à plaques. La présente invention a par conséquent pour tâche de créer un élément insonorisant et antisonique avec résonateurs à plaques minces pour incorporation dans des canalisations traversées par du gaz, qui agisse sur une large plage de fréquences, en ne nécessitant qu'un volume minime Cette tâche est résolue par un élément o au moins deux plaques planes et en vis-à-vis ainsi qu'au moins un cadre rigide en flexion, relié de force aux plaques, renferment un volume de gaz et les plaques sollicitées de l'extérieur par des ondes sonores, agissent ensemble sur le volume de gaz qui est renfermé. Les éléments insonorisants et antisoniques selon l'invention sont excités en oscillations dans un champ sonore à leur fréquence fondamentale Les résonateurs qui oscillent en même temps forment des sources secondaires de son, donc, par inversion de phase, on arrive à une compensation de la pression du son entre les ondes sonores incidentes et rayonnées L'insonorisation se compose par conséquent de la compensation de la pression du son et de la perte d'énergie dans les plaques. Un résonateur simple à plaques, reste, comme on l'a indiqué ci-dessus, sans effet, lorsque règne des deux côtés la même pression du son Si cependant les plaques sont rassemblées, selon l'invention, en un bottier fermé, alors la pression du son s'établit toujours d'un côté sur les côtés extérieurs des plaques de façon à produire ces oscillations. L'ensemble des surfaces absorbant le son d'un tel élément est par conséquent le double de celui de résonateurs à plaques connus Par un choix correspondant de l'épaisseur du volume de gaz renfermé, la fréquence de résonance du système peut être établie à partir de la masse des plaques et de l'effet de ressort du volume de gaz renfermé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, donnés à titre indicatif mais nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre une vue en coupe transversale faite à travers un élément résonateur à plaques simple les figures 2 a et 2 b montrent une vue en coupe trans- versale et respectivement une vue de dessus faites à travers une unité composée de plusieurs éléments résonateurs à plaques; la figure 3 montre une canalisation traversée par un gaz, avec des éléments résonateurs à plaques; la figure 4 montre une canalisation traversée par un gaz avec des éléments résonateurs à plaques agissant en by- pass, qui agissent sur un volume de gaz commun; et la figure 5 montre un conduit de gaz d'échappement pour moteurs à combustion avec éléments résonateurs à plaques disposés en by-pass. L'élément de base représenté sur la figure 1 d'un résonateur à plaques selon l'invention présente un cadre 1 avec une hauteur de cadre h et un diamètre de cadre D Le cadre est garni, des deux côtés, de plaques minces ou feuilles 2 1 et 2 2, de façon qu'avec le cadre, un volume de gaz 3 soit renfermé De façon que les plaques 2 1 et 2 2 à l'état normal soient toujours non déformées, le volume de gaz renfermé 3 doit toujours être à la pression de l'environne- ment, sans sollicitation due à la pression du bruit Dans ce but, est prévu dans le cadre 1, un perçage fin 4 par lequel les différences de pression peuvent lentement s'équilibrer. L'élasticité du volume de gaz renfermé est principalement déterminée par la hauteur h du cadre. La figure 2 a montre une vue en coupe transversale à travers une unité avec plusieurs résonateurs à plaques, qui présente de nouveau un cadre 5 ayant l'effet d'une couche d'écartement Sur ce cadre sont fixées, des deux côtés, deux parties 6 1 et 6 2 rigides à la flexion et en forme de grille, qui sont représentées sur la figure 2 b en vue de dessus Les parties 6 1 et 6 2 en forme de grille sont recou- vertes extérieurement d'une plaque mince ou feuille 7 1 ou 7.2 et fixée le long de barrettes du cadre On obtient ainsi des résonateurs à plaques pouvant osciller indépendamment les uns des autres 7 11, 7 12, ou 7 21, 7 22, Chaque résonateur agit sur un volume de gaz 8 qu'il renferme, qui prend la pression de l'environnement, sans sollicitation de pression, par un perçage 9 d'équilibrage de pression. Les fréquences de résonance de chaque plaque de réso- nateur sont entre autre déterminées par les grandeurs des ouvertures de fenêtre établies par les cadres 7 1 et 7 2 Les ouvertures de fenêtre peuvent être rondes, rectangulaires ou carrées; dans lé cas de dimensions carrées, on atteint la plus forte utilisation de la surface Le cadre d'écartement 5 peut être configuré au moyen de ressorts ou au moyen d'une couche de caoutchouc de façon qu'ultérieurement un ajustement de l'épaisseur du volume de gaz renfermé soit possible De cette façon, les propriétés de ressort du volume de gaz renfermé sont modifiées. La figure 3 montre une canalisation 10 traversée par un gaz, dans l'espace interne de laquelle sont disposés des éléments résonateurs en plaques 11, parallèles et à certaine distance les uns des autres Par une telle disposition, par exemple, des cheminées d'aération peuvent être isolées contre une transmission des bruits du ventilateur ou autres ondes sonores, sans que la résistance à l'écoulement ne soit consi- dérablement élevée. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 4 d'une canalisation d'aération 12 insonorisée, sont disposés des éléments résonateurs à plaques 13 correspondant à la figure 2, de façon analogue à la figure 3 Les éléments 13 ne remplissent cependant qu'à peu près la moitié de la hauteur de la canalisation d'aération et agissent ainsi partiellement en by-pass Chaque élément résonateur à plaques 13 est ouvert à sa partie inférieure et ils sont reliés les uns aux autres, de façon à renfermer, avec le dessous de la paroi de la cana- lisation, un coussin d'air commun 14 Ainsi, l'effet de 2526984 ressort du coussin d'air renfermé est considérablement diminué. La figure 5 montre l'extrémité d'un conduit de gaz d'échappement 15 d'un moteur à combustion, qui est élargi par deux renflements des deux côtés 15 1 et 15 2 A l'intérieur de ces renflements sont disposés des éléments résonateurs à plaques 16, semblables à ceux de la figure 4, selon le système du bypass Une telle disposition contribue, sans influencer le comportement de l'écoulement, à une diminution considérable du bruit des gaz d'échappement. 6 2526984 REVENDICATIONS 1 Elément insonorisant et antisonique avec résona- teurs à plaques minces pour incorporation dans des canalisa- tions o passe du gaz caractérisé en ce qu'au moins deux plaques planes et en vis-à-vis ( 2 1, 2 2; 7 1, 7 2) ainsi qu'au moins un cadre résistant à la flexion ( 1; 5, 6 1, 6 2) relié de force auxdites plaques, renferment un volume de gaz ( 3.8) et en ce que les plaques sollicitées de l'extérieur par des ondes sonores agissent ensemble sur le volume de gaz qui est renfermé. 2 Elément selon la revendication 1 caractérisé par deux plaques minces et continues situées face à face ( 7 1, 7.2), par au moins un cadre d'appui résistant à la flexion ( 6.1, 6 2) avec plusieurs ouvertures de fenêtre de dimensions identiques et/ou différentes et caractérisé en ce que les- dites plaques sont reliées au cadre ou aux cadres de façon solide, en particulier par collage, de façon qu'il en résulte un certain nombre d'éléments résonateurs pouvant osciller indépendamment ( 7 11, 7 12; 7 1, 7 2). 3 Elément selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le cadre et/ou les plaques pré- sentent au moins une petite ouverture ( 4; 9) d'équilibrage par laquelle ne peuvent s'équilibrer entre le volume de gaz renfermé et l'environnement, que des différences de pression qui se modifient, dans le temps, plus lentement que la pres- sion du son. 4 Elément selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un certain nombre de plaques avec résonateurs, dont chaque fois deux renferment un volume de gaz, sont disposées les unes à côté des autres à des dis- tances pré-établies et sont disposées, par au moins l'un des côtés n'oscillant pas, sur la paroi interne d'une canalisa- tion o passe du gaz. Elément selon la revendication 4 caractérisé en ce que les résonateurs agissent sur un volume de gaz commun ren- fermé. 6 Elément selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que les résonateurs sont disposés en tant que système en by-pass, sur une canalisation o passe du gaz.