Brevet FR2715777A1 — publié le 19950804

Dispositif de protection de câbles électriques L'invention concerne un dispositif propre à assurer la protection de câbles électriques contre la propagation du feu en cas d'incendie dans un local ou un site industriel. On connaît déjà des dispositifs de protection de ce type qui comprennent une gaine destinée au passage des câbles électriques, une enveloppe réfractaire entourant la gaine et au moins un clapet d'aération et de coupe-feu logé dans une ouverture faisant communiquer l'intérieur de la gaine avec un milieu extérieur. Les câbles électriques reçus dans la gaine comprennent habituellement des câbles de commande et des câbles de puissance qui dégagent une quantité importante de chaleur par effet Joule. La gaine et son enveloppe réfractaire permettent de protéger les câbles électriques contre l'action du feu, en cas d'incendie, et cela pendant un temps déterminé qui dépend des caractéristiques de l'enveloppe réfractaire. Le ou chaque clapet d'aération et de coupe-feu a une double fonction. En fonctionnement normal, il permet une ventilation pour évacuer vers le milieu extérieur l'énergie thermique dégagée par les câbles électriques. En cas d'incendie, il permet d'assurer une protection coupe-feu en fermant la communication entre l'intérieur du dispositif et le milieu extérieur. Il en résulte que les câbles électriques sont alors complètement protégés vis-à-vis de l'action du feu. Il existe déjà différents types de clapets d'aération et de coupe-feu propres à assurer les deux fonctions citées précédemment. On connaît ainsi un clapet de ce type qui est formé de bandes en matériau intumescent disposées sur l'une des deux lèvres, situées en regard l'une de l'autre, d'une fente continue qui s'étend sur au moins une partie de la longueur de la gaine. La réalisation d'un tel clapet est délicate et nécessite généralement que les bandes en matériau intumescent soient montées dans un élément en matériau réfractaire, qui doit être lui-même inséré dans l'enveloppe réfractaire et fixé à la gaine qui doit être spécialement adaptée à cet effet. Un inconvénient des clapets connus réside dans leur difficulté, voire leur impossibilité, de montage après coup sur une gaine et une enveloppe réfractaire déjà constituées, du fait notamment des adaptations spécifiques à apporter à la gaine. Par ailleurs, un inconvénient supplémentaire de ces clapets connus réside dans leur difficulté de démontage ou de remplacement. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. Elle propose à cet effet un dispositif de protection de câbles électriques, du type défini en introduction, dans lequel le clapet est réalisé sous la forme d'un bloc en matériau intumescent comportant deux faces frontales opposées en forme de grilles, distantes l'une de l'autre d'une profondeur choisie, et une multiplicité de fentes étroites qui s'étendent entre les deux faces frontales, et dans lequel l'ouverture du dispositif est aménagée dans l'épaisseur de l'enveloppe réfractaire pour recevoir le bloc, de sorte que ses deux faces frontales débouchent respectivement vers l'intérieur de la gaine et vers le milieu extérieur, le clapet étant ainsi intégré entièrement dans l'enveloppe réfractaire. Le clapet peut être ainsi facilement réalisé, par exemple par moulage, sous la forme d'un bloc en matériau intumescent, c'est-à-dire en matériau susceptible de gonfler et de s'expanser sous l'action de la chaleur. Les fentes étroites du bloc font communiquer l'intérieur de la gaine avec le milieu extérieur pour assurer la ventilation dans des conditions de fonctionnement normales. En cas d'incendie, le matériau intumescent se met à gonfler et à s'expanser brusquement dès que la température ambiante atteint une valeur déterminée, caractéristique du matériau, habituellement supérieure à 100 0C environ. Le gonflement du matériau assure alors la fermeture des fentes du clapet, bloquant ainsi la communication entre l'intérieur de la gaine et le milieu extérieur. Les caractéristiques de résistance au feu du clapet dépendent principalement du matériau intumescent choisi et de la profondeur du bloc, la résistance à la propagation du feu assurée par le clapet étant généralement croissante en fonction de la profondeur du bloc. Bien que le bloc puisse être réalisé sous différentes formes, par exemple ronde, on préfère que celui-ci présente la forme générale d'un parallélépipède délimité par les faces frontales précitées, par deux grandes faces planes opposées de même longueur que les deux faces frontales et par deux faces d'extrémité. Un tel bloc parallélépipédique peut se loger facilement dans une ouverture de forme correspondante ménagée dans l'enveloppe réfractaire. Le bloc parallélépipédique peut être formé d'une seule pièce ou bien comporter plusieurs modules parallélépipédiques réunis entre eux par des faces d'extrémité. Dans un bloc parallélépipédique de ce type, les fentes ont avantageusement une section de forme générale rectangulaire. Dans un exemple de réalisation, cette forme rectangulaire peut être délimitée par deux grands côtés parallèles aux faces d'extrémité et par deux petits côtés parallèles aux deux grandes faces du bloc. Il en résulte alors que la direction générale des fentes s'étend transversalement à la direction longitudinale de la gaine. Selon une autre caractéristique de l'invention, la profondeur du bloc est choisie en fonction des caractéristiques coupefeu désirées. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bloc comprend au moins une agrafe fixée sur une face frontale et propre à s'engager par clipsage sur la gaine. L'invention s'applique tout particulièrement à une gaine standard comprenant, de façon en soi connue, un conduit à section en forme de U avec un fond plat dont dépendent deux ailes, ainsi qu'un capot maintenu à distance de la gaine par une multiplicité de pattes ou "réhausses" fixées chacune à une aile du conduit et au capot, de manière à ménager un espace libre de hauteur choisie entre chaque aile et le capot. Une telle gaine connue et standardisée comprend alors, de chaque côté, une fente longitudinale de faible hauteur. Conformément à l'invention, le bloc est alors fixé en porteà-faux à l'extérieur de la gaine au moyen de l'agrafe qui s'engage par clipsage sur une aile du conduit, de sorte que l'une des faces frontales du bloc débouche dans l'espace libre ainsi délimité entre une aile et le capot. Il en résulte que le bloc peut être monté facilement en tout endroit choisi de la gaine, par exemple sur l'une ou l'autre des deux ailes du conduit en U. L'agrafe est avantageusement une patte métallique repliée présentant une forme d'épingle à cheveu et fixée à la face frontale du bloc au moyen d'au moins une vis introduite dans l'épaisseur du bloc. Selon une autre caractéristique de l'invention, la profondeur du bloc est sensiblement égale à l'épaisseur de l'enveloppe réfractaire. Dans le dispositif de l'invention, l'enveloppe réfractaire est avantageusement formée de lés successifs de même largeur disposés transversalement par rapport à la direction de la gaine, et cela selon une technique en soi connue. Selon l'invention, les faces frontales du bloc ont avantageusement une grande dimension (longueur) qui correspond sensiblement à la largeur d'un lé. Le dispositif comprend avantageusement plusieurs clapets qui peuvent être disposés, soit d'un même côté de l'enveloppe réfractaire, soit alternativement d'un côté et d'un autre côté de l'enveloppe réfractaire selon un montage en quinconce, et à des hauteurs identiques ou différentes par rapport aux câbles, cela pour favoriser la ventilation. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective partielle d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue de face d'un dispositif analogue à celui de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, selon la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue frontale d'un bloc réalisé à partir de plusieurs modules adjacents; - la figure 5 est une vue de face d'une face frontale d'un module; - la figure 6 est une vue de l'autre face frontale du module; - la figure 7 est une vue de côté du module des figures 5 et 6; et - la figure 8 est une vue en coupe schématique de l'enveloppe réfractaire. Le dispositif de protection coupe-feu représenté à la figure 1 comprend une gaine 10 de section générale rectangulaire recevant, dans l'exemple, quatre câbles électriques C1, C2, C3 et C4. La gaine 10 qui s'étend de préférence dans une direction sensiblement horizontale est entourée par une enveloppe réfractaire 12 de section droite sensiblement rectangulaire de manière à procurer deux faces latérales opposées 14 et 16. Dans la face 16 de l'enveloppe réfractaire 12 sont ménagées, à intervalles réguliers, des ouvertures 18 de forme générale rectangulaire dont la grande dimension s'étend dans le sens de la longueur de la gaine. Dans chacune des ouvertures 18 est logé un clapet d'aération et de coupe-feu 20 réalisé sous la forme d'un bloc de forme générale parallélépipédique qui sera décrit plus loin. L'enveloppe réfractaire 12 est formée de lés successifs 22 et 24 disposés de façon alternée. Les lés 22 et 24 ont une même largeur L qui peut, à titre d'exemple, être égale à 61 cm. Dans la forme de réalisation représentée, les lés 22 sont des lés complets qui entourent complètement la gaine sur sa périphérie, tandis que les lés 24 sont des lés partiels qui entourent la gaine, sauf au niveau de l'ouverture 18 recevant le clapet 20. Dans l'exemple représenté, il existe ainsi au moins un lé complet 22 entre deux lés 24 entourant chacun un clapet 20. Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, les clapets 20 sont disposés sur la même face 16 de l'enveloppe. En variante, ils pourraient être disposés alternativement du côté de la face 14 et du côté de la face 16 suivant un montage en quinconce. Comme montré aux figures 1 et 2, le dispositif 10 est fixé à l'aide d'une pluralité de suspentes 26 formées chacune d'un support 28 à profil en H entouré d'une garniture réfractaire 30. Comme on le voit sur la figure 2, les suspentes 26 sont disposées à intervalles réguliers qui peut, à titre d'exemple, correspondre à approximativement quatre fois L. Comme montré à la figure 3, la gaine 10 comprend un conduit 32 à section en forme de U avec un fond plat 34 dont dépendent deux ailes 36, chacune munie d'un bord 38 roulé vers l'intérieur. La gaine 10 est formée en outre par un capot 40 maintenu à distance du conduit 32 par une multiplicité de pattes 42 jouant le rôle de réhausses fixées chacune à une aile 36 du conduit 34 et au capot (figures 2 et 3). Chaque patte 42 est fixée à l'aile 36 par au moins un ensemble vis-écrou 44 et à un rebord 46 du capot par un clips 48. On ménage ainsi deux espaces libres E (figure 3) de hauteur choisie entre le bord roulé 38 d'une aile 44 et le rebord 46 correspondant du capot. Le clapet 20 en forme de bloc parallélépipédique est fixé en porte-à-faux à l'extérieur de la gaine par l'intermédiaire d'au moins une agrafe 50 s'engageant par clipsage sur une aile 36 du conduit 32 en U. Le clapet 20 (figures 3 et 4) est un bloc de forme générale parallélépipédique réalisé par moulage à partir d'un matériau intumescent. Le bloc comprend deux faces frontales opposées 52 et 54 propres à déboucher respectivement vers l'intérieur de la gaine et vers le milieu extérieur. Les faces 52 et 54 ont une forme générale rectangulaire avec un grand côté correspondant sensiblement à la largeur L d'un lé et un petit côté de hauteur H approximativement égal à la hauteur d'un espace E. Les faces frontales 52 et 54 sont réalisées en forme de grilles distantes l'une de l'autre d'une profondeur choisie P (figure 3) pour aménager une multiplicité de fentes étroites parallèles 56 qui s'étendent entre les deux faces 52 et 54. Le clapet 20 de forme parallélépipédique est en outre délimité par deux grandes faces opposées 58 de forme rectangulaire de dimensions LxP et par deux faces d'extrémité 60 de forme rectangulaire de dimensions PxH. Les fentes 56 ont une section de forme générale rectangulaire délimitée par deux grands côtés A parallèles aux faces d'extrémité 60 et par deux petits côtés B parallèles aux grandes faces 58. Le clapet 20 des figures 3 et 4 peut être réalisé d'une seule pièce et est muni, par exemple, de trois agrafes 50. En variante, il est formé par la réunion de plusieurs modules 62 tels que représentés aux figures 5 à 7. Chacun des modules a la même hauteur H et la même profondeur P que le bloc mais s'étend sur une longueur 1 plus faible. Dans l'exemple, chaque module 62 comporte dix fentes 56 de section rectangulaire de dimensions A et B (figure 5). Les modules peuvent être collés les uns aux autres par des faces d'extrémité 62 pour obtenir un clapet de longueur voulue. Comme on le voit sur les figures 5 à 7, l'agrafe 50 est une patte métallique recourbée pour avoir sensiblement la forme d'une épingle à cheveu comportant une première branche 64 sensiblement rectiligne et une seconde branche 66 comprenant une partie 68 adjacente à la partie 64, un évidement 70 se prolongeant par une partie 72 sensiblement parallèle à la branche 64 et terminé par un bord 74 recourbé vers l'extérieur. L'agrafe 50 est fixée au moyen de deux vis 76 à la face frontale 52. Dans l'exemple, les deux vis 76 coopèrent avec un pont de matière 78 prévu au milieu du module 62 et reliant les deux faces 58. Le clapet 20 est réalisé en matériau intumescent rigide, par exemple à base de mousse ou de polyuréthane ou de mousse de silicone. Il peut être aisément réalisé par moulage. Lors de la réalisation du dispositif de protection de l'invention, on place les clapets 20 en position adéquate au fur et à mesure de la posé des lés 22 et 24. Chaque lé 22 ou 24 comprend essentiellement une nappe 80 formée avantageusement de fibres réfractaires du type céramique et possédant une épaisseur déterminée e. La profondeur P du bloc est avantageusement sensiblement égale ou proche de l'épaisseur e de la nappe 80. Il est à remarquer que les propriétés coupe-feu du clapet augmentent avec l'épaisseur P du bloc et que les propriétés de résistance au feu de la gaine réfractaire augmentent également avec l'épaisseur e de la nappe 80. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la nappe 80 est munie, côté intérieur, d'une enveloppe interne souple 82 à base de tissu de verre et, côté extérieur, d'une enveloppe externe souple 84 à base de tissu de verre (figure re 8). L'enveloppe interne 82 facilite, en cas de besoin, l'enlèvement de l'enveloppe réfractaire 12 du fait que l'enveloppe interne 82 n'est collée que partiellement sur la gaine. L'enveloppe externe 84 assure la finition de l'ensemble et permet notamment la décontamination et le nettoyage de l'enveloppe réfractaire. On décrira maintenant un exemple de réalisation de l'invention. On a réalisé un clapet sous forme d'un bloc parallélépipédique de dimensions 610 mm x 48 mm x 50 mm (LxHxP) en matière organique intumescente commercialisée par la société fran çaise STRULIK. La nappe 80 de matériau réfractaire est une nappe de fibres céramiques commercialisée sous la Marque KERLANE, qui possède une épaisseur e de 50 mm. On a réalisé un essai de résistance au feu et on a constaté une fonctionnalité de degré P60, c'est-à-dire une résistance au feu d'au moins 60 minutes. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes, notamment en ce qui concerne la forme du bloc qui n'est pas nécessairement parallélépipédique. De plus, le dispositif de l'invention peut comprendre soit une seule gaine entourée par une enveloppe réfractaire individuelle, soit plusieurs gaines entourées par une enveloppe réfractaire commune. L'invention trouve une application particulière à la protection des câbles électriques, de commande ou de puissance, dans les locaux et sites industriels. Revendications 1.- Dispositif de protection de câbles électriques, comprenant au moins une gaine (10) destinée au passage des câbles (C1 à C4), une enveloppe réfractaire (12) entourant la gaine (10) et au moins un clapet d'aération et de coupe-feu (20) logé dans une ouverture faisant communiquer l'intérieur de la gaine avec un milieu extérieur, caractérisé en ce que le clapet (20) est réalisé sous la forme d'un bloc en matériau intumescent comportant deux faces frontales opposées (52,54) en forme de grilles, distantes l'une de l'autre d'une profondeur choisie (P) et une multiplicité de fentes étroites (56) qui s'étendent entre les deux faces frontales, et en ce que l'ouverture (18) est aménagée dans l'épaisseur de l'enveloppe réfractaire (12) pour recevoir le clapet (20) en forme de bloc, de sorte que ses deux faces frontales (52,54) débouchent respectivement vers l'intérieur de la gaine (10) et vers le milieu extérieur, le clapet (20) étant ainsi intégré entièrement dans l'enveloppe réfractaire (12). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc (20) a la forme générale d'un parallélépipède délimité par les faces frontales précitées (52,54), par deux faces planes opposées (58) de même longueur (L) que les deux faces frontales et par deux faces d'extrémité (60). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc (20) en forme de parallélépipède comprend plusieurs modules parallélépipédiques (62) réunis entre eux par des faces d'extrémité (60). 4.- Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les fentes (56) du bloc (20) ont une section de forme générale rectangulaire. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la profondeur (P) du bloc (20) est choisie en fonction des caractéristiques coupe-feu désirées. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bloc (20) comprend au moins une agrafe (50) fixée sur une face frontale (52) et propre à s'engager par clipsage sur la gaine (10). 7.- Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la gaine (10) comprend un conduit (32) à section en forme de U avec un fond plat (34) dont dépendent deux ailes (36), ainsi qu'un capot (40) maintenu à distance du conduit (32) par une multiplicité de pattes (42) fixées chacune à une aile (36) du conduit et au capot, de manière à ménager un espace libre (E) de hauteur choisie entre chaque aile et le capot, caractérisé en ce que le bloc (20) est fixé en porte-à-faux à l'extérieur de la gaine (10) au moyen de l'agrafe (50) qui s'engage par clipsage sur une aile (36) du conduit (32), de sorte que l'une des faces frontales (52) du bloc (20) débouche dans l'espace libre (E). 8.- Dispositif selon l'une des revendicatiom 6 et 7, caractérisé en ce que l'agrafe (50) est une patte métallique repliée présentant une forme d'épingle à cheveu et fixée à la face frontale (52) du bloc (20) au moyen d'au moins une vis (76) introduite dans l'épaisseur du bloc. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la profondeur (P) du bloc (20) est sensiblement égale à l'épaisseur (e) de l'enveloppe réfractaire (12) afin de s'intégrer entièrement dans cette enveloppe réfractaire. 10.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel l'enveloppe réfractaire (12) est formée de lés successifs (22,24) de même largeur (L) disposés transversalement par rapport à la direction longitudinale de la gaine, caractérisé en ce que les faces frontales (52,54) du bloc ont une grande dimension (L) qui correspond sensiblement à la largeur d'un lé (22,24). 11.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs clapets (20) en forme de blocs disposés, soit d'un même côté (14,16) de l'enveloppe réfractaire, soit alternativement d'un côté (14) et d'un autre côté (16) de l'enveloppe réfractaire, selon un montage en quinconce, et à des hauteurs identiques ou différentes par rapport aux câbles.