Brevet FR2608438A1 — publié le 19880624

Dispositif de lutte contre l'incendie La présente invention est relative à un dispositif à la lutte contre les incendies. Le moyen de lutte contre l'incendie le plus couramment utilisé est la lance à eau ; il est efficace en milieu urbain car on dispose d'un réseau de distribution étendu et dense, délivrant un grand débit d'eau qui permet de "noyer" le feu. Les feux se déclarant loin d'une bouche d'incendie, et notamment les feux de forêts sont beaucoup plus difficiles à combattre car on utilise l'eau de camions citernes dont la contenance est limitée. On utilise aussi avec succès des extincteurs à mousse qui produisent un jet diphasique d'eau et de gaz carbonique. Ce procédé est d'une très grande efficacité par rapport à la faible quantité d'eau utilisée, mais il nécessite le stockage de l'ensemble "eau + gaz carbonique + agent émulsifiant" à l'intérieur d'une capacité sous pression ; il peut donc difficilement se concevoir pour des unités de grande capacité. On cannait par ailleurs des moyens de produire des émulsions dynamiques gaz-liquide ; ces moyens ont été proposés a) pour la propulsion des bateaux très rapides, sous la forme de statoréacteur air-eau b) pour le générateur magnatohydrodynamique d'électricité sous la forme de tuyère de détente d'une émulsion diphasique d'un métal alcalin et d'un gaz rare, par exemple une émulsion sodium-argon, ou lithium-vapeur de cesium. On met habituellement en oeuvre une émulsion dynamique dans un système émulseur-tuyère tel que représentée figure 1 ; sur la figure, l'eau arrive par le canal 1 suivant la flèche 2 avec une vitesse non négligeable (par exemple 10 ou 20 m/s), puis dans l'émulseur 3 compris entre les sections 4 et 5 ; celui-ci est un divergent dont la paroi est percée de trous relativement grands (par - exemple 5 mm) à travers lesquels le gaz est injecté ; le mélange diphasique est formé dans 1' émulseur. En raison des mécanismes physiques intervenant à l'échelle de la dispersion gaz liquide, le mélange diphasique a une finesse telle que son comportement mécanique et thermique est celui d'un milieu continu et homogène, c'est-à-dire que a) le mouvement propre de la phase gazeuse par rapport à la phase liquide est négligeable, même dans des gradients de pression importants, b) la température du gaz est très sensiblement la même que celle du liquide et les évolutions du mélange dans des transformations où la pression varie sont isothermes, du fait de le perfection des échanges et de la très grande capacité calorifique du liquide vis-à-vis du gaz qui est en contact avec lui. Le comportement thermodynamique et hydrodynamique du mélange est celui d'un fluide relativement dense et compressible ; il en résulte que la vitesse du son, pour des pressions de 1 à quelque bars est faible (de l'ordre de quelques dizaines de mètres par seconde) ; la tuyère comporte donc un col où le débit est bloqué, à la manière des tuyères d'Hugoniot bien connues dans le cas d'écoulements monophasiques ; au delà du col, la détente se poursuit dans un divergent ; à la sortie 7 de la tuyère, l'énergie totale du liquide s'est accrue depuis sa-valeur à l'entrée, du travail isotherme du gaz qui est en contact avec lui. Le titre gaz/liquide est caractérisé habituellement par la "fraction de vide" volume de gaz/volume de mélange.Pour des valeurs de faibles, la structure du mélange est celle de fines bulles dans un milieu continu liquide ; lorsque croit, le comportement du fluide pendant la détente ne varie pas, et notamment le rendement de détente augmentation d'énergie totale de l'eau Saz travail isotherme du gaz reste bon. On peut atteindre ainsi des valeurs de i très élevées (par exemple 0(= 0.96 ou 0.98) ; la structure du mélange est alors celle d'un brouillard très fin. L'invention a pour but de créer un jet diphasique d'eau et d'un gaz non comburant, tel que le gaz carbonique C02 sur les lieux mêmes de l'intervention contre le feu, à partir de la ressource d'eau existante, et d'une source de gaz non comburant, permettant ainsi d'obtenir vis-àvis de l'extinction du feu une efficacité comparable à celle des extincteurs à mousse. Sous sa forme la plus générale l'invention a pour objet un dispositif pour créer un jet diphasique d'eau et d'un gaz non comburant, caractérisé en ce que le mélange diphasique est formé mécaniquement dans un système émulseur-tuyère à partir d'eau sous pression et d'un gaz non comburant sous pression. Selon une modalité de l'invention l'eau provient d'une réserve et sa pression a été élevée au moyen d'une pompe. Selon une modalité de l'invention, le gaz non comburant est du gaz carbonique issu d'un réservoir sous pression. Selon une autre modalité de l'invention le gaz non comburant est un composé gazeux comprenant principalement du gaz carbonique est de l'azote issu d'un ensemble comprenant un compresseur d'air atmosphérique, une chambre de combustion brûlant un combustible fossile et produisant un mélange sous pression contenant du gaz carbonique et de l'azote, et une rampe d'aspersion pour en faire chuter la température dudit mélange. Ce dispositif peut être rendu compact et de faible dimension, et constituer un accessoire de voiture de pompier. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tuyère à émulsion fournissant un flux primaire est incorporée dans un trompe à gaz où le jet diphasique intervient comme flux moteur pour entraîner un débit d'un gaz non comburant tel que C02 à pression atmosphérique, ce débit constituant un flux secondaire. Lors de l'échange de quantité de mouvement entre les flux primaire et secondaire, tous deux étant constitués par un milieu continu de gaz non comburant, des gouttelettes du flux primaire passent dans le flux secondaire ; le flux sortant finalement de la trompe est un brouillard eau-gaz non comburant dont le titre en eau peut être ajusté à la valeur qu'on veut ; on peut alors faire en sorte que le jet qui sort de la trompe possède une quantité de mouvement suffisamment élevée pour parcourir plusieurs dizaines de mètres tout en conservant ses caractéristiques diphasiques. La quantité de mouvement est portée essentiellement pour les gouttelettes puisque la phase liquide représente la majeure partie du débit masse ; en raison des propriétés de continuum du mélange, cette phase liquide entraine le gaz non comburant qui est à son contact jusqu'à son impact sur le foyer d'incendie. L'invention sera maintenant illustrée sans être aucunement limitée par la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est un schéma expliquant le principe du système émulseur-tuyère de détente diphasique. La figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de lutte contre l'incendie selon l'invention et comportant notamment un système émulseur-tuyère de détente diphasique. La figure 3 est une vue schématique en coupe axiale d'une variante de réalisation de l'invention, comprenant une tuyère secondaire. La figure 2 représente un équipement complet produisant un jet diphasique eau mélange de gaz non comburants à partir d'eau de citerne. A partir de la citerne 11, on pompe l'eau par la pompe 12 pour l'envoyer dans le canal à eau 13 de l'ensemble émulseur-tuyère 14. Par ailleurs, un compresseur 15 entraîné par un organe 15A et aspirant l'air atmosphérique en 16, le comprime jusqu'à une certaine pression ; l'air comprimé passe ensuite dans la chambre de combustion 17 où l'on brûle un combustible fossile tel que du fioule provenant de la réserve 18 par l'intermédiaire de la pompe à injection 19. Le mélange de gaz carbonique et d'azote ainsi produit passe dans une chambre de désurchauffe 20, où il est refroidi ; il est alors injecté dans l'émulseur 22 par l'intermédiaire des chambres d'émulseur 21. Le mélange diphasique se forme dans l'émulseur 21, puis se détend dans la tuyère 23. On trouve à la sortie 24 de la tuyère un jet diphasique eau mélange de gaz non comburants à grande vitesse. Une variante de réalisation consiste à remplacer l'ensemble compresseur-chambre de combustion par un réservoir de gaz carbonique sous pression. Cette variante sera utilisée pour lutter contre les inoendies de faible ou moyenne importance. La figure 3 représente une trompe à émulsion, où l'on trouve un sytème émulseur-tuyère à émulsion 31, muni de son entrée d'eau sous pression 32, son entrée de gaz non comburant (C02 ou mélange C02 azote) sous pression 33, et à la sortie 34 duquel s'échappe un jet diphasique eau gaz non comburant. On trouve également la tuyère secondaire 35, avec son aspiration 36 de gaz non comburant tel que C02 et dans laquelle s'effectue le mélange, qui s'échappe à la sortie de la tuyère secondaire en 7. Cette variante est avantageuse pour la lutte contre les feux importants et/ou éloignés car elle permet de rester à dix ou 20 mètres des flammes. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de lutte contre l'incendie comprenant un moyen pour créer un jet diphasique eau-gaz carbonique, caractérisé en ce que ledit moyen comprend un système émulseur-tuyère (14) alimenté par de l'eau sous pression et un gaz non comburant sous pression. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau alimentant le système émulseur-tuyère (14) provient d'une réserve d'eau (11) associée à une pompe (12). 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit gaz comburant est du gaz carbonique issu d'un réservoir sous pression. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit gaz non comburant est un mélange comprenant principalement du gaz carbonique et de l'azote issu d'un ensemble comprenant un compresseur d'air atmosphérique (15), une chambre de combustion (17), alimentée en combustible fossile et produisant ledit mélange de gaz sous pression, et une rampe d'aspersion (20) pour faire tomber la température dudit mélange de gaz. 5/ Dispositif de lutte contre l'incendie, selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un système émulseur-tuyère (31) ayant une première entrée (32) alimentée en eau sous pression et une seconde entrée (33) alimentée en gaz non comburant sous pression, ledit système étant disposé dans une tuyère secondaire (35) aspirant un gaz non comburant à son entrée (36) et rejetant à sa sortie (37) une émulsion eau gaz non comburant.