Brevet FR2354783A1 — publié le 19780113

La présente invention concerne une installation pour l'obten- tion de grandes quantités de gaz inertes utilisables pour l'extinction d'incendies et pour la prévention des explosions dans les mines et dans les exploitations souterraines de l'industrie minière. On connaît un dispositif pour l'obtention d'un mélange gazvapeur en vue de l'extinction d'incendies souterrains comprenant une soufflerie, une chambre de combustion et un dispositif d'amenée d' eau (voir notamment le Certificat d'auteur de llURSS NO 231 502). L'inconvénient de l'installation connue réside dans le fait que ltefficacité de la combustion du carburant est- insuffisante. Ceci est dû au fait que du carburant froid et liquide, par exemple, du kérosène est injecté dans un courant d'air directement en amont de la zone de combustion de la chambre de combustion. Un autre inconvénient de cette installation consiste en ce que sa chambre de combustion a une grande résistceaee à 1 t écoulement due à l'augmentation continue de la température et du volume du mélange air-carburant pendant son écoulement par des canaux à double voie. Ces derniers ayant une section transversale constante sur toute leur longueur, la vitesse d'écoulement du courant de gaz (air-carburant) augmente et par conséquent, la résistance à l'écoulement dans ces canaux augmente également. L'augmentation de la résistance à l'écoulement dans les canaux à double voie de la chambre de combustion provoque donc la réduction de la pression du mélange gaz-vapeur à la sortie de l'installation, ce qui diminue le rendement de l'installation et réduit la distance entre l'installation et le point où le mélange peut être utilisé. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des instal- lations existantes de type analogue et vise la création d'une nouvelle installation perfectionnée pour 11 obtention de melanges gazvapeur avec un rendement élevé. L'invention permet de résoudre le problème du changement de caractère de 1' écoulement du courant de carburant dans la chambre de combustion de façon à accrottre l'efficacité de combustion du carburant et à réduire la consommation d'eau pour le refroidissement de 1' installation. Suivant l'invention le problème posé est résolu dans une installation pour l'obtention d'un mélange gaz-vapeur en vue de l'ex- tinction d'incendies souterrains comprenant une soufflerie, une chambre de combustion comportant un rétrécissement dans le sens de l'écoulement du courant de gaz et des dispositifs d'alimentation en carburant et en eau. Cetteinstallation est caractérisée en ce que sa chambre de combustion est réalisée en amont de la partie rétrécissante sous forme de deux tubes concentriques munis à leur entrée d'un fond commun comportant des orifices servant à amener du carburant et de l'air dans la cavité annulaire ménagée entre les tubes. Cette cavité est fermée hermétiquement à la sortie à l'aide d'une paroi et elle est divisée en chaux à double voie à l'aide de cloisons longitudinales situées près des côtés latéraux des orifices de sorte que les cloisons continues qui s'étendent du fond à la paroi et les cloisons raccourcies qui ne sont adjacentes qu'au fond, sont disposées en alternance. Une telle solution technique permet d'accroitre l'efficacité de la combustion du carburant injecté grâce à l'arrivée dans la zone de combustion d'un mélange gaz-vapeur préchauffée jusqu'à la tempéra turne optimale et contenant des vapeurs du carburant mélangé avec de l'air. Suivant une variante de réalisation de l'invention, visant à diminuer la résistance à l'écoulement de la chambre de combustion, lesdites cloisons reccourcies des canaux à double voie sont montées en hélice perpendiculairement à la surface des tubes. Ce perfectionnement vise à diminuer la résistance à l'écoulement de la chambre de combustion vis-à-vis du courant air-carburant, en augmentant ainsi la pression du mélange gaz-vapeur, le rendement et la distance sur laquelle ce mélange peut être transporté. D'autres caractéristiques de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la Fig. 1 représente une coupe longitudinale de l'installation suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue du fond de la chambre de combustion côté entrée, de l'installation représentée sur la Fig. 1; la Fig. 3 représente développée dans un plan, la cavité annulaire ménagée entre les tubes concentriques faisant partie de l'installation montrée sur la Fig. 1; la Fig. 4 représente-développée dans un plan, la cavité annulaire disposée entre les tubes de l'installation réalisée suivant une variante de l'invention. l'installation comporte une soufflerie 1, une chambre de combustion 2, un dispositif 3 d'alimentation en carburant et un dispositif 4 d'alimentation en eau. La chambre de combustion est composée de deux tubes concentriques dont l'un 5 est intérieur et l'autre 6 est extérieur, et qui forment une cavité annulaire 7 fermée hermétiquement à sa sortie à l'aide d'une paroi 20, ladite chambre de combustion étant munie dans sa partie rétrécissante 8 d'une chemise d'eau 9. La chambre comporte à son entrée un fond 10 muni de tubulures d'arrivée d'air Il et d' orifices 12 débouchant dans la cavité annulaire et dans lesquels sont montées des buses 13 d'une tubulure d'alimentation en carburant 14. Des cloisons longitudinales raccourcies 15 (Fig. 2,3) et des eloisons longitudinales continues 16 s'étendant sur toute la longueur de la cavité annulaire sont disposées près des côtés latéraux des orifices et divisent la cavité annulaire en canaux à double voie 17. Le tube-intérieur comporte, à proximité du fond, des orifices 18. Un dispositif d'allumage 19 est destiné à allumer le mélange air-carburant. le dispositif d'amenée d'eau 4 assure le refroidissement de la partie rétrécissante 8 de la chambre de combustion et le refroidissement et l'humidification des produits de combustion. 'installation pour l'obtention d'un mélange gaz-vapeur en vue de l'extinction d'incendies souterrains fonctionne de la façon suivante. Une partie de l'air venant de la soufflerie 1 est amenée vers le fond 10 de la chambre de combustion et entre par les tubulures d'arrivée d'air il dans le tube intérieur 5 et une autre partie dé l'air passe travers les orifices 12 du fond dans les canaux a double voie 7. Ces canaux à double voie 7 sont alimentés en carburant liquide, par exemple en kérosène à travers les buses 13, Ce- carburant s'y évapore et se mélange avec l'air de façon à former un mélange combustible gazeux air-vapeur.On réchauffe ensuite ce mélange air-vapeur dans les canaux à double voie 7 jusqu'à la température optimale et ensuite ce mélange arrive par les orifices 18 dans le tube intérieur au voisinage du fond 10 où il subit une turbulence supplémentaire par les courants d'air arrivant à travers les tubulu res 11 d'arrivée d'air. le mélange arrive ensuite dans la zone de combustion "Â", où on le fait brûler. L'amenée dans la zone de combustion du mélange combustible préchauffé jusqu'à une température optimale et contenant du carburant évaporé et mélangé avec l'air permet d'assurer une efficacité plus élevée de combustion du carburant par rapport à celle des installations connues (voir, par exemple, Y.M. Pchelkin "les chambres de combustion des turbomoteurs", éditions "Machinostroiénié", Moscou, .1967, p. 102). Â la sortie de la chambre, les produits de combustion sont refroidis par de l'eau amenée par le dispositif 4 d'amenée d'eau. Pendant le refroidissement du courant de gaz, l'eau s'évapore et le mélange gaz-vapeur obtenu est amené par des galeries minières ou par un conduit vers le foyer d'incendie. Une variante de réalisation de l'invention prévoit lfemploi, dans une installation analogue, d'une soufflerie 1 (Fig. 1), d'une chambre 2 de combustion, d'un dispositif 7 d'alimentation en carburant et d'un dispositif 4 d'alimentation en eau. La chambre de combustion comporte deux tubes concentriques dont l'un 5 est-intérieur et l'autre 6 est extérieur et qui forment une cavité annulaire fermée à sa sortie par une paroi 20, un fond 10 et une partie rétrécissante 8. Le fond 10 est muni de tubulures d'arrivée d'air 11 et d'orifices 12 dans lesquels sont montées des buses 13 servant à amener du carburant dans la cavité annulaire 7.Celleci comporte des cloisons relativement longues 16 (Fig. 4) et des cloisons courtes 15. les cloisons longues 16 sont longitudinales et elles sont montées radialement par rapport à la surface des tubes 5 et 6, tandis que les cloisons courtes 15 sont montées en hélice per pendiculsirement à la même surface des tubes. les canaux à double voie 17 formés par les cloisons 15 et 16, les tubes 5 et 6, le fond 10 et la paroi latérale 20 sont mis en communication avec les orifices 18 réalisés dans le tube intérieur 5 à proximité du fond 10 (près de l'extrémité des canaux). On obtient ainsi des canaux à double voie qui s'élargissent en fonction de l'augmentation de la température du mélange air-combustible grâce à la disposition des cloisons courtes 15 suivant une hélice. A la sortie de la chambre, les produits de combustion sont refroidis par de l'eau injectée à l'aide du dispositif 4. Pendant le refroidissement du courant de- gaz, l'eau s'évapore et le mélange gaz-vapeur qui sty forme est amené vers le foyer djincendie. Revendications 1 - Installation pour ltobtention d'un mélange grz-vapeur en vue de l'extinction d'incendies souterrains-, comprenant une soufflerie, une chambre de combustion comportant une partie rétrécissante dans le sens de 11 écoulement du courant de gaz et iu dispositif d' alimentation en carburant et en eau, caractérisée en ce que ladite chambre de combustion (A) est réalisée en amont d'une partie rétré- cessante (8), sous forme de deux tubes concentriques (5,6) munis à leur entrée d'un fond commun (10) comportant des orifices (ll,t2) servant à amener du carburant et de l'air dans une cavité annulaire (7) ménagée entre ces tubes (5,6), cette cavité (7) étant herméti- quement fermée à sa sortie par une paroi (20) et divisée en canaux à double voie (17), des orifices (18) étant pratiqués dans le tube intérieur (5) à proximité du fond (10) par des cloisons longitudinales montées près des côtés latéraux des orifices (18) de façon qu' entre les tubes (5,6) soient montées alternativement, depuis le fond (10) jusqu'à la paroi (20), des cloisons continues (16) et des cloisons raccourcies (15), ces dernières n'étant adjacentes qu'au fond (10). J 2 - Insstallation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'en vue de diminuer la résistance à l'écoulement de la chambre de combustion (A), lesdites cloisons raccourcies (15) des canaux à double voie (17) sont montées en hélice perpendiculairement à la surface des tubes (5,6).