Brevet FR2363673A1 — publié le 19780331

La présente invention est relative à un dispositif coupe-feu destiné à réunir deux tuyaux d'une conduite traversant une paroi, notamment une dalle horizontale. Ce dispositif intéresse plus spécialemetfles conduites d'un diamètre assez important et notamment celles désignées dans le bâtiment sous le terme "grosses évacuations". Lorsque ces grosses évacuations sont en fonte, certes l'incendie ne les endommage pas, mais elles peuvent, mêmë au travers d'une paroi dite- "coupe-feu",. - jouer un--rôle de pont thermique suffisant pour enflammer des matières combustibles nême du coté de la paroi opposé à l'incendie. Il est donc intéressant de savoir interrompre de telles conduites au niveau d'une paroi coupe-feu. On rencontre par ailleurs de plus en plus souvent des grosses évacuations en matière plastique. En ce cas, peu après le début d'un incendie, la canalisation en plastique a fondu et il y a donc à son emplacement un trou par où le feu (flammes ou gaz chauds) risque de se propager, même si la dalle, quant à elle, a les caractéristiques# ff s pour assurer un rôle de coupe-feu pendant le temps réglemen taisre, qui est en général estimé comme devant etre au moins égal à une heure et demie.Depuis quelque temps, on a cherché à interrompre ces canalisations en plastique en utilisant une mousse réfractaire - au moins pendant un temps - obtenue à partir d'une matière intu- mescente qui gonfle radialement sous la chaleur de l'incendie et écrase progressivement le tuyau au fur et à mesure qutil-se ramollit ou disparait. Ces dispositifs donnent satisfaction lorsque les-tuyaux ont un petit diamètre. Par contre, pour des diamètres de l'ordre de 150 mm, qui se rencontrent couramment dans les grosses évacuations, et spécialement si le tuyau est susceptible de brûler, les flammes et les gaz chauds risquent de se propager avant que la matière intumescente ait pu obturer complètement l'emplacement de la canalisation. L'invention a pour but de fournir un dispositif coupe-feu qui soit efficace pour les grosses évacuations, qutelles soient en matière plastique ou métalliques. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe annulaire dont une première partie fait saillie sur la paroi et une seconde partie est encastrée dans cette paroi, l'enveloppe étant traversee par un passage délimité par un élément tubulaire se raccordant aux deux tu- yaux et comportant un premier et un second tronçons situés respectivement dans la première et dans la seconde parties de l'enveloppe cet élément tubulaire étant en un matériau rigide à la température ordinaire et se ramollissant sous l'effet de la chaleur, au moins ledit premier tronçon étant en une matière fusible ayant un point de fusion franc, la première partie de l'enveloppe étant munie de moyens pour obstruer instantanément le passage dès la disparition de ce premier tronçon et la seconde partie de cette enveloppe étant remplie d'une matière gonflant radialement sous l'action de la chaleur. Ainsi, en cas d'incendie, il y a d'abord fermeture instantanée à l'extérieur de la paroi, puis, dans un second temps, la chaleur atteint la matière gonflante, relativement isolée par la paroi, et eelle-ci provoque une seconde obstruction. Dans un mode de réalisation, lesdits moyens d'obturation instantanée comprennent au moins un volet articulé dans la première partie de l'enveloppe et maintenu en position relevée par appui sur ledit premier tronçon. Dans ce cas, de préférence, l'espace compris entre les volets et la première partie de l'enveloppe est rempli d'une = tière gonflant radialement sous l'effet de la chaleur.Cette matière gonflante réalise alors un matelas protecteur qui laisse encore plus de temps à celle de la seconde partie de l'enveloppe pour s'expanser, et qui, si la paroi est une dalle horizontale, lui offre un soutien Dans un autre mode de réalisation, lesdits moyens d4obturation- instantanée comprennent une première matière gonflant sous l'action de la chaleur combinée à une seconde matière dégageant de la chaleur sous l'action d'un apport extérieur de calories, ces deux matières remplissant la première partie de l'enveloppe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins schématiques annexés, sur les quels la Fig. 1 représente une vue en élévation et en coupe d##êtr & le d'un dispositif suivant l'invention appliqué à la traversée par une conduite en matière plastique d'une dalle horizontale; la Fig. 2 montre dans les mêmes conditions l'une des gieces ta dispositif; la Fig. 3 donne la vue en plan de cette pièce; la Fig. 4 est une demi-vue en élévation et en coupe montrant l'état du dispositif après fonctionnement;; la Fig. 5 est une demi-vue en élévation et en coupe d'une variante du dispositif de la Fig. 1, appliquée à un autre type de conduite en matière plastique; la Fig. 6 est une demi-vue en élévation et en coupe diamétrale d'une autre variante du dispositif de la Fig. 1, adapté à une tuyauterie en fonte; la Fig. 7 représente de façon analogue ce dispositif après fonctionnement; la Fig. 8 est une vue en élévation et en coupe diamétrale d'un autre mode de réalisation de dispositif suivant l'invention. Dans tous les cas représentesle dispositif est destiné à équiper une canalisation verticale d'axe X-X, à son passage à travers une dalle horizontale épaisse 1 faisant coupe-feu, et plus précisément à relier deux tuyaux 2 et 3 de cette canalisation. Ce dispositif comprend une enveloppe annulaire métallique 4 d'axe X-X à peu près non déformable par la chaleur, par exemple en tOle d'acier, dont une première partie ou bottier 5 est entièrement située sous la dalle et dont une seconde partie ou anneau 6 est encastrée dans un évidement ou épaulement cylindrique 7 ménagé dans la partie inférieure de la dalle.Cet évidement 7 a un diamètre supérieur au trou 8 de la dalle destiné au passage de la conduite 2-5 L'enveloppe 4 est délimitée intérieurement par un élément tubulaire composé des extrémités des tuyaux 2-3 et/ou de manchettes s'y raccordant et définissant à travers cette enveloppe et à travers la dalle un passage d'axe X-X ayant à peu près le diamètre de la conduite 2-3. Les raccordements sont du type à embottement. Les dispositifs d'étanchéité peuvent être de tout type connu approprié; n'étant pas concernés par l'invention, ils n'ont pas été représentés aux dessins, dans un but de clarté. Dans l'exemple de la Fig. 1, la canalisation verticale 2-3 est en un polypropylène disponible dans le commerce sous la marque "Avalène". Les tuyaux 2 et 3 pénètrent légèrement dans la partie supérieure et dans la partie inférieure de la dalle respectivement. Une manchette 9 en polychlorure de vinyle ou PVC relie les tuyaux 2 et 3. La description portera successivement sur le bottier 5, placé au contact de la face inférieure de la dalle, puis sur l'anneau intumescent 6 logé dans l'épaulement 7. Le boîtier 5 est parallélépipédique,avec une base 10 sensiblement rectangulaire, perpendiculaire au tuyau 3, et une épaisseur mesurée axialement, de 11 ordre de la moitié des deux autres dimensions. La base inférieure 10 du bottier présente en son centre une ouverture circulaire 11 pour le passage du tuyau 3. La figure est prise perpendiculairement à deux des parois verticales opposées, 12, du bot- tier. Ce boiter comporte à sa partie supérieure, aux extrémités des parois I2 , des ailes 13 percées de trous d'axe 14, en vue de la fixation du boîtier sous la dalle. A l'intérieur du bottier 5, deux arêtes inférieures opposée s 15 sont pourvues de charnières 16 sur lesquelles s'articulent deux volets 17 et 18.Ces volets ont une longueur telle que leurs extrémités 19,20 opposées aux charnières 16 puissent venir en contact, une fois lesdits volets rabattus en position horizontale. Ces extrémités 19 et 20 sont pourvues d'une aile, l'une 19 à angle aigu, l'autre 20 à angle obtus; ces deux ailes, par le contact oblique qu'elles réalisent en position rabattue des volets, comme représenté en traits mixtes à la Fig. 1, donnent à ceuxci une bonne étanchéité. Au repos (Fig. 1), les volets 17 et 18 sont maintenus en position relevée par appui de leurs bords libres contre le tuyau 3. L'espace compris entre les volets 17 et 18 etles parois verticales en regard I2 est occupé par des masses 21 constituées de plaquettes verticales de matière intumescente sous film plastique.Cette matière est un silicate de sodium aqueux vendu sous la marque "Palusol" et possède la propriété de gonfler perpendiculairement au plan des plaquettes en moussant sous l'action de la chaleur. L'anneau 6 est supporté dans la dalle par un fourreau à collerette 22 dont le détail apparat aux Fig. 2 et 3. Ce fourreau comporte supérieurement une partie cylindrique 23 d'un diamètre tel qu' il ménage autour de la conduite un espace annulaire, d'épaisseur radiale à peu près égale au cinquième du diamètre de cette conduite. Inférieurement, le fourreau 22 comporte une collerette radiale 24. Intérieurement au cylindre 23, la collerette 24 forme une rondelle 25 limitant inférieurement l'espace ménagé autour de la conduite par l'anneau 6 et entourant le tuyau 3. Extérieurement au cylindre 23, la collerette 24 présente des trous de mêmes axes I4 que ceux des ailes I3 du boîtier inférieur 5,ce qui permet une fixation simultanée sur la face inférieure de la dalle,au moyen de vis #4a,du fourreau 22 et du bottier 5. Une bague plane 26 ferme supérieurement 11 anneau 6 et est intérieurement au contact de la manchette 9. Enfin, l'espace annulaire délimité par l'anneau 6 et la manchette 9 est rempli de "Palusol" 27 enroulé en spirale et protégé par un film plastique. Il est à noter qu'en variante, la bague 26 peut être supprimée, car son seul rôle est de protéger de l'humidité le "Palusol" de l'anneau 6, qui est déjà protégé, dans son ensemble, par un film plastique en polyéthylène. Entre le trou 8 de la dalle 1 et le prolongement de la manchette 9 en polychlorure de vinyle, un bourrage de plâtre 28 referme complètement la dalle autour de la conduite. Le fonctionnement du dispositif qui vient autre décrit, lors d'un incendie se déclarant sous la dalle 1, est le suivant. Au début de l'incendie, très rapidement, -après quelques minutes au maximum, le tuyau inférieur 3 est détruit par fusion, sans laisser de traces, jusqu'au niveau de la dalle 1. L'espace compris entre les volets 17 et 18 est donc libéré; ceux-ci, n'étant plus soutenus, se rabattent instantanément sous l'effet de leur propre poids en fa#iant, au niveau inférieur du bottier 2, une fermeture métallique telle que représentée en 17a, 18a à la Fig. 1. Simultanément, le bottier 5 étant directement exposé à la chaleur, les masses intumescentes 21 se gonflent radialement jusqu'à remplir tout le bottier. Ce faisant, elles aident éventuellement les volets à se rabattre et réalisent un premier matelas coupe-feu. S ncendie continuant à se développer, la chaleur atteint progressivement l'anneau 6, qui est protégé dans une certaine mesure par la dalle 1 et le bottier 5 rempli de matière intumescente. La manchette 9 commence donc à se ramollir, cependant que sous l'effet de la même chaleur, la masse intumescente 27 commence à gonfler. Il s'opère donc une constriction progressive de la manchette 9 jusqu'à obturation totale de la canalisation, cette manchette se réduisant finalement à une petite masse charbonneuse dans l'axe de la canalisation. Le dispositif se trouve alors dans l'état représenté à la Fig. 4. On comprend que la masse intumescente 27 est maintenue au niveau de la dalle par la rondelle métallique 25. De plus, lorsque cette masse commence à s'expanser, tout l'ensemble du bottier 2 est déjà rempli de mousse, et les plaquettes constitutives de la masse 25 ne risquent plus de tomber ni de réduire de ce fait la capacité de constriction de la manchette 9 et d'obturation à ce niveau. Le dispositif fonctionne ainsi en deux temps principaux : une fermeture instantanée par les volets, puis un étranglement au niveau iei1'anneau 6. La matière 21 augmente le temps d'efficacité du dis pe if, mais l'essentiel réside dans l'isolement partiel et provisoire de l'anneau 6 pour lui laisser le temps de gonfler, ce temps étant relativement important pour des grosses évacuations. La matière 2f pourrait donc, dans certaines applications, être supprimée, et éventuellement être remplacée par un dispositif mécanique de rabattement des volets, par exemple par des ressorts. Par ailleurs, il est intéressant de constituer la manchette 9 en polychlorure de vinyle: contrairement aux autres matières plastiques,telles que le polypropylène ou le polyéthylène, dont le point de fusion est franc, le PVC se ramollit progressivement sous 1 ' effet de la chaleur avant de se dégrader. Ces qualités le mettent mieux à même de jouer le roe de maintien de la masse 27 que ne le ferait un plastique plus franchement combustible tel que le polyéthylène ou le polypropylène. En variante, le même résultat serait obtenu avec une manchette 9 en un alliage métallique ou en un métal fusible au-dessous de 4000 C, tel que du "Zamak" ou du plomb antimonieux. En effet, le point de fusion d'une telle matière serait de toute façon très supérieur à celui du polypropylène. Ceci explique pourvues lorsque la grosse évacuation est elle meme en PVC (Fig. cri), le tuyau 2 peut etre prolongé jusqutau bas de la dalle, une manchette 29 en polypropylène ou en polyéthylène reliant ce tuyau, à travers le toftier 5, au tuyau 3. On est ainsi ramené, dans le bottier et l'anneau, à la même configuration qh'à la Fig. 1, ce qui conduit à un fonctionnement identique : le tron çon de conduite situé dans le bottier 2 disparate très rapidement sans laisser de traces charbonneuses risquant de goder la bonne fermeture des volets, ce qui serait la cas si le tuyau 3 en PVC traversait le bottier. Par contre, le tronçon situé au niveau de l'anneau 6 se ramollit suffisamment pour ne pas s'opposer à#l'obtura- tion complète sous l'effet de l'expansion de la masse intumescente 27, mais ne coule pas, ce qui lui permet de retenir cette masse pendant tout le temps où le boîtier 5 n'est pas encore rempli de mousse. Les masses intumescentes 21 et 27 peuvent être feuilletées en les réalisant par un enroulement dans lequel alternent de la feuille intumescente et du clinquant, par exemple d'aîumlnium. Elles peuvent aussi être constituées par de simples plaquettes verticales. Selon les essais réalisés avec une grosse évacuation en polypropylène, une manchette 9 en polychlorure de vinyle, et des masses intumescentes non feuilletées, les temps ont été les suivants (diamètre nominal de la conduite : 150 mm) - fermeture des volets 17-18 : 2 à 5 mn, - obturation au niveau de l'anneau 6 : 20 b 40 mn; - maintien du caractère coupe-feu de la dalle : 2 h 30 mn. La Fig. 6 montre l'application du dispositif à une grosse évacuation en fonte. On attend alors de ce dispositif qu'il établisse une discontinuité thermique au niveau de la dalle 1. On retrouve les éléments déjà décrits en regard de la Fig. 1, avec les différences suivantes : le tuyau inférieur 3 s'arrête au niveau de la base du boftier 5, et les tuyaux 2 et 3 sont réunis par une seule manchette 30 traversant la dalle et le bottier. Cette manchette est choisie en un matériau très rapidement dégradable sous l'effet de la chaleur. On choisira donc par exemple un alliage fusiblé tel que du "Zamak" ou du plomb antimonieux. On peut aussi choisir un plastique se dégradant sans laisser de trace sous l'action de la chaleur tel que le polypropylène. De plus, la bague 26 et le bourrage de plâtre 28 de la Fig. 1 sont supprimés.Dans cet exemple, seule la partie de la manchette 30 située dans le bottier fond et tombe à l'intérieur du tuyau de fonte 3 sans gêner la fermeture des volets 17 et 18; par contre, au niveau de l'anneau 6, il n'y a pas à craindre une combustion prématurée qui libèrerait trop tôt la masse intumescente 27, puisque l'ensemble du dispositif est relativement protégé de l'incendie par le tuyau de fonte. La manchette 30 joue donc dans ce cas, au niveau du bottier) le rôle du polypropylène des Fig. 1 et 5 et, au niveau de l'anneau, celui du PVC de ces mêmes figures. La Fig. 7 représente le dispositif après fonctionnement au cours d'un incendie, ce fonctionnement se comprenant aisément d'après ce qui précède. Dans les exemples des Fig. 1 à 7, le diamètre de l'anneau 6, nettement plus petit que les dimensions horizontales du bottier 5, permet des économies de "Palusol". En effet, les dimensions du bottier 5 sont nécessairement importantes pour permettre de loger dans ce bottier des volets qui soient jointifs en position rabattue. L'agencement de la Fig. 8 permet de réduire encore la masse de Palusol nécessaire : l'enveloppe 4 est un cylindre d'un seul tenant partiellement encastré dans la dalle l et muni d'une bride 31 pour sa fixation sur celle-ci. Les tuyaux 2 et 3 sont en polypropylène et se raccordent directe ment 11un à l'autre au niveau de la partie inférieure de la dalle. L'enveloppe 4 est remplie de "Palusol" 32 enroulé en une spirale entre les spires de laquelle est disposée un film d'une matière dégagelant beaucoup de chaleur sous l'effet d'un apport extérieur de ca- lories, telle que de la nitrocellulose. Lors d'un incendie, la partie i=èrieare de cette masse, directement exposée, se gonfle très rapidement des la disparition du tuyau 3, procurant ainsi une obturation quasi-instantanée analogue à l'action des volets 17,18 des modes de r#alisation précédents. Puis la chaleur se propage vers le haut et provoque, le gonflement progressif de tout le "Palusol". Bien entendu, on peut également incorporer de la nitrocellulose au '1Palusol1r dans les autres modes de réalisation, pour accélérer le gonflement, ou, dans le cas de la Fig. 8, ne prévoir de la nitrocellulose que dans la partie de l'enveloppe 4 extérieure à la dalle. Bien que l'invention puisse aisément s'adapter à la traversée par une canalisation quelconque d'une paroi verticale, elle est particulièrement appropriée au cas, décrit dans les exemples qui précèdent, d'une grosse évacuation traversant une dalle horizontale. Revendications 1 - Dispositif coupe-feu destiné à réunir deux tuyaux d'une conduite traversant une paroi, notamment une dalle horizontale, ca ractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe annulaire (4) dont une première partie (5) fait saillie sur la paroi (1) et une seconde partie (6) est encastrée dans cette paroi, l'enveloppe étant traversée par un passage délimité par un élément tubulaire se raccordant aux deux tuyaux (2-3) et comportant un premier (3,29,30) et un second (9,2,30) tronçons situés respectivement dans la première et dans la seconde parties de l'enveloppe, cet élément tubulaire étant en un matériau rigide à la température ordinaire et se ramollissant sous l'effet de la chaleur, au moins ledit premier tronçon étant en une matière fusible ayant un point de fusion franc, la première partie (5) de l'enveloppe (4) étant munie de moyens (57,18) pour obstruer instantanément le passage dès la disparition de ce premier tronçon et la seconde partie (6) de cette enveloppe étant remplie d'une matière (27) gonflant radialement sous l'action de la chaleur. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second tronçon (9,2) d'élément tubulaire est en-une matière qui, sous l'effet de la chaleur, se ramollit sans couler avant de se décomposer. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit second tronçon (9,2) est en polychlorure de vinyle. 4 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément tubulaire est constitué par une manchette fusible unique (30). 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier tronçon (2,29) est en une matière plastique différente du polychlorure de vinyle. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ladite matière plastique est du polypropylène. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit premier tronçon (30) est en un métal ou alliage métallique dont le point de fusion est inférieur à 40000. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ledit premier tronçon (30) est en plomb antimonieux. 9 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation instantanée comprennent au moins un volet (17,18) articulé dans la première partie (5) de l'enveloppe (4) et maintenu en position relevée par appui sur ledit premier tronçon (2,29,#0). 10 - Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que espace compris entre les volets (17-18) et la première partie (5) de l'enveloppe (4) est rempli d'une matière (21) gonflant radialement sous l'effet de la chaleur. 11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation instantanée comprennent une première matière (32) gonflant sous l'action de la chaleur combinée à une seconde matière dégageant de la chaleur sous l'action d'un apport extérieur de calories, ces deux matières remplissant la première partie de ltenveloppe (4). 12 - Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la seconde matière est de la nitrocellulose. 1 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications il et t2, caractérisé en ce que la première matière (52) est enroulée en spirale autour dudit premier tronçon, la seconde matière étant enroulée en spirale entre les spires de la première matière. 14 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les deux parties (5-6) de l'enveloppe (4) sont séparées par une collerette radiale (24-25). 15 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le diamètre de la seconde partie (6) de l'enveloppe (4) est inférieur à celui de la première partie (5) de cette enveloppe.