Brevet FR2832316A1 — publié le 20030523

La présente invention concerne un dispositif de protection d'un local, notamment d'un tunnel contre les incendies. Les dégâts tant humains que matériels pouvant être causés par le feu ne sont plus à démontrer, et les spécialistes cherchent depuis longtemps à proposer des moyens pour lutter contre ce fléau. Dans ce but, les autorités imposent d'équiper certains bâtiments à usage privé ou professionnel ou certains lieux publics de différents types d'extincteurs dont l'efficacité est malheureusement trop souvent insuffisante. On a à titre d'exemple déjà proposé à cet effet des dispositifs d'extinction par pulvérisation d'eau équipés de têtes génératrices de gouttelettes alimentées soit en eau sous pression soit par jet d'eau cisaillé par un gaz tel que l'air. De tels dispositifs fonctionnent de la façon suivante : De par la chaleur qu'il dégage, le feu crée un gradient de température qui entraîne une circulation d'air favorisant sa propagation. Un incendie ne peut en effet pas se propager sans consommer de l'oxygène. Or, si l'on injecte de fines gouttelettes d'eau notamment sous la forme d'un brouillard dans l'air circulant au voisinage d'un incendie, celles-ci sont aspirées dans la flamme et se vaporisent, permettant ainsi l'extinction de celle-ci par manque d'oxygène. Cependant, les têtes génératrices de gouttelettes d'eau classiques du type susmentionné n'ont en règle générale qu'un débit de 2 à 20 1/min et ne peuvent protéger efficacement qu'un volume au maximum de l'ordre de 500 m3 avec une limitation en hauteur de l'ordre de 7 m, ce qui est insuffisant, notamment pour la protection de locaux à haut risque ou de grande dimension tel qu'à titre d'exemple des tunnels. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de protection d'un local contre les incendies ayant une efficacité nettement améliorée. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il est constitué par un boîtier de révolution ouvert à ses deux extrémités et destiné à être fixé en partie haute du local à protéger de sorte que son axe médian soit sensiblement vertical. Selon l'invention, ce boîtier comporte une partie inférieure essentiellement cylindrique et une partie supérieure resserrée essentiellement en forme de cloche et renferme d'une part des moyens déprimogènes susceptibles d'accélérer la circulation d'air due au gradient de température et aux échanges thermiques notamment par effet de convection, et d'autre part des moyens de pulvérisation susceptibles d'injecter de fines gouttelettes d'eau dans l'air mis en circulation. La caractéristique essentielle du dispositif conforme à l'invention est liée à la présence des moyens déprimogènes qui créent une forte dépression par application du principe de Bernoulli et permettent ainsi de canaliser et d'accélérer la circulation d'air naturelle générée par le feu suite à la présence d'un gradient de température. Or, si l'on charge l'air ainsi mis en circulation de fines gouttelettes d'eau, la vaporisation de cette eau est elle aussi accélérée permettant ainsi d'obtenir une extinction rapide du feu par manque d'oxygène. Il est à noter que le dispositif conforme à l'invention peut dans certains cas particuliers correspondre à un matériel semi-fixe équipant un camion de pompiers, notamment monté en bout d'un bras articulé ou d'un bras télescopique et alimenté en eau pressurisée. Un tel dispositif qui peut être introduit au dessus d'un foyer ou à proximité est de nature à faciliter l'approche des pompiers pour combattre l'incendie. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les moyens déprimogènes sont constitués par un disque centré sur l'axe médian du boîtier, monté essentiellement perpendiculairement à cet axe et entraîné en rotation à grande vitesse autour de celui-ci par un moteur de commande. Selon l'invention, ce disque est équipé sur sa face supérieure d'une série d'ailettes de section variable qui s'étendent dans la partie supérieure resserrée du boîtier de façon à créer une dépression importante et à permettre l'aspiration d'air de la partie supérieure du boîtier vers la partie inférieure de celui-ci. On a pu obtenir une protection largement satisfaisante de locaux de grandes dimensions en mettant en oeuvre des disques rotatifs ayant un diamètre de l'ordre du mètre. Pour protéger un tunnel on peut avantageusement mettre en place un boîtier de ce type environ tous les 50 mètres. Une telle configuration des moyens déprimogènes présente l'avantage d'avoir un coût de fabrication réduit. Le moteur de commande du disque peut bien entendu être quelconque sans pour cela sortir du cadre de l'invention et peut fonctionner avec une source d'énergie quelconque (électricité, gaz, air,...). Il est cependant particulièrement avantageux de mettre en oeuvre à cet effet une turbine à eau à action ou à réaction telle qu'une turbine à eau de type Pelton ou une turbine à eau de type Francis. Les moyens de pulvérisation peuvent eux aussi être de type quelconque et à titre d'exemple constitués par des buses de type classique, ce bien que ces dernières présentent l'inconvénient de nécessiter la mise en oeuvre de pompes haute pression ou de bouteilles d'air. Pour cette raison, et selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les moyens de pulvérisation sont constitués par une chambre centrifugeuse cylindrique montée solidairement au disque rotatif de façon à récupérer au moins une partie de l'eau utilisée dans la turbine. Selon l'invention, cette chambre est équipée, sur sa paroi périphérique, d'orifices calibrés permettant l'injection de fines gouttelettes d'eau dans l'air mis en circulation. Compte tenu de cette configuration, l'eau pénétrant dans la chambre centrifugeuse qui tourne à grande vitesse est pressurisée, précipitée contre les parois latérales de cette chambre sous l'action de la force centrifuge et pulvérisée sous forme de fines gouttelettes au niveau des orifices calibrés. Cette eau peut donc ainsi être injectée dans l'air mis en circulation par les moyens déprimogènes dont la vitesse est suffisamment élevée pour permettre l'aspiration des gouttelettes. Selon l'invention, le boîtier peut en outre être équipé d'un cylindre fixe perforé monté en vis-à-vis des orifices de la chambre centrifugeuse pour faciliter la génération des gouttelettes d'eau. Selon une autre caractéristique de l'invention le dispositif comporte un détecteur d'incendie coopérant avec les moyens de pulvérisation pour commander l'injection de fines gouttelettes d'eau dans l'air mis en circulation. Selon une première variante ce détecteur peut être une tête de détection de type sprinkler connue en elle-même constituée par une ampoule de verre contenant un gaz fixée en partie inférieure et médiane du boîtier. Sous l'effet de la chaleur engendrée par un incendie une telle ampoule éclate de façon à libérer un mécanisme de nature à com- mander l'actionnement des moyens de pulvérisation, en particulier à ouvrir la vanne d'alimentation des jets de la turbine à eau. Selon une seconde variante un tel détecteur peut être constitué par une ampoule de verre du type susmentionné positionnée à l'endroit le plus propice à la détection d'incendies et située sur le circuit de pilotage d'une vanne à membrane montée en amont de la canalisation d'alimentation en eau des moyens de pulvérisation. Il est par ailleurs possible d'envisager, conformément à l'invention d'injecter de l'eau pulvérisée ou des gouttelettes d'eau dans l'air aspiré directement à la partie supérieure du boîtier de façon à refroidir cet air qui se trouve à une température élevée. Dans ce cas, il est avantageux d'équiper le boiter, à sa partie interne, d'une chambre radiale concentrique aux ailettes de façon à récupérer une partie de l'eau qui a été injectée en amont sous l'action de la force centrifuge. Or, lors de son injection dans l'air cette eau s'est chargée en particules provenant de la combustion, permettant ainsi d'obtenir un léger filtrage des fumées. Il est à noter que la mise en oeuvre du dispositif qui fait l'objet de l'invention dans un tunnel notamment de grande longueur est particulièrement avantageuse. En effet, dans un tunnel, il y a en général une circulation d'air qui peut être naturelle, mais également forcée au moyen d'organes mécaniques tels que des ventilateurs. Or, lorsqu'il y a un feu dans un tunnel, la pression et la température augmentent localement. Cette surpression locale empêche toute ventilation du tunnel et les ventilateurs lorsqu'ils sont présents deviennent inefficaces vu que le feu a créé un bouchon d'air chaud. Le dispositif qui fait l'objet de l'invention permet de remédier à cet inconvénient grâce à la forte dépression créée qui a pour effet de canaliser la circulation d'air en chargeant celui-ci de fines gouttelettes d'eau. L'air est donc refroidi, et sa densité augmente. Le bouchon d'air est par suite affaibli et la ventilation mécanique ou naturelle redevient efficace. On peut ainsi protéger un tunnel, même de grande longueur contre les incendies en répartissant régulièrement une suite de dispositifs conformes à l'invention le long de celui-ci, à sa partie supérieure. Ces dispositifs ne permettent pas obligatoirement d'éteindre un incendie mais ils présentent toujours l'avantage d'empêcher la création de bouchons de chaleur et de permettre l'intervention des pompiers et l'évacuation des personnes. Il est par ailleurs à noter que les tunnels sont en règle générale surmontés par des collines ou des montagnes. Il est par suite avantageux de créer à ce niveau, en partie haute un bassin de rétention de capacité suffisante dont l'eau peut être utilisée pour alimenter les moyens de pulvérisation, en particulier les canalisations d'alimentation des jets des turbines à eau de dispositifs conformes à l'invention pour la protection contre les incendies. Le dénivelé permet en effet de pressuriser l'eau. On peut ainsi obtenir un système de protection contre les incendies efficace et fiable dont la maintenance est aisée et la mise hors gel simplifiée. Les caractéristiques du dispositif de protection contre les incendies qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant à la figure annexée qui est une vue schématique d'un exemple non limitatif de configuration d'un tel dispositif. Dans un but de clarté, sur la figure, les éléments fixes ont été représentés en trait fin et les éléments rotatifs en trait plus épais. Selon la figure, le dispositif de protection comporte un boîtier de révolution 1 ouvert à ses deux extrémités qui est destiné à être fixé en partie haute d'un local à protéger de sorte que son axe médian x-x'soit sensiblement vertical. Le boîtier 1 comporte plus précisément une partie inférieure cylindrique 10 se prolongeant à sa partie supérieure par une partie 11 resserrée en forme de cloche. Le boîtier 1 renferme par ailleurs à sa partie interne une turbine de type Pelton 2 dont les jets 15 sont alimentée en eau sous pression selon la flèche A par une canalisation axiale 3 et dont la roue à augets 4 est solidaire d'un disque 5 centré sur l'axe médian x-x'du boîtier 1 et monté essentiellement perpendiculairement à cet axe. Le disque rotatif 5 est donc entraîné en rotation à grande vitesse par la turbine 2. Selon la figure, le disque rotatif 5 est monté dans la zone de jonction entre la partie inférieure cylindrique 10 et la partie supérieure resserrée en forme de cloche 11 du boîtier 1, et est équipé sur sa face supérieure opposée à la turbine 2 d'une série d'ailettes 6 de section variable qui s'étendent dans la partie supérieure resserrée 11 du boîtier 1. Le boîtier 1 renferme par ailleurs une chambre centrifugeuse cylindrique 7 entraînée en rotation à grande vitesse par la roue à augets 4 avec le disque rotatif 5 et montée de façon à récupérer au moins une partie de l'eau utilisée dans la turbine 2. La chambre centrifugeuse 7 est équipée sur sa paroi périphérique 8 d'une série d'orifices calibrés 9. Le boîtier 1 est en outre équipé d'un cylindre fixe perforé 12 monté en vis-à-vis des orifices calibrés 9 de la chambre centrifugeuse 7 ainsi que de deux grilles 13,14 montées au niveau des extrémités ouvertes du boîtier 1 de façon à faire office d'organes de filtration. Le mode de fonctionnement de ce dispositif est le suivant : La rotation à grande vitesse des ailettes 6 crée à la partie interne du boîtier 1 une dépression entraînant l'aspiration d'air du haut vers le bas selon les flèches B. Cet air qui circule selon les flèches C à la partie interne du boîtier 1 passe en regard des orifices calibrés 9 de la chambre centrifugeuse 7, avant de remonter selon les flèches D le long de la périphérie externe du boîtier 1. Il se crée ainsi une circulation forcée d'air dans et autour du boîtier 1. Parallèlement, sous l'action de la force centrifuge, l'eau provenant de la turbine 2 est précipitée contre les parois latérales 8 de la chambre 7 et pulvérisée au droit des orifices calibrés 9 de cette chambre pour être injectée dans l'air mis en circulation selon les flèches C en regard de ces orifices. Le tube fixe 12 situé au droit des orifices calibre 9 permet de faciliter la génération des gouttelettes. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de protection d'un local, notamment d'un tunnel contre les incendies, caractérisé en ce qu' il est constitué par un boîtier de révolution (1) ouvert à ses deux extrémités et destiné à être fixé en partie haute du local à protéger de sorte que son axe médian (xx) soit sensiblement vertical, ce boîtier (1) comportant une partie inférieure (10) essentiellement cylindrique et une partie supérieure (11) resserrée essentiellement en forme de cloche, et renfermant d'une part des moyens déprimogènes (2,5, 6) susceptibles d'accélérer la circulation d'air dans et autour du boîtier (1), et d'autre part des moyens de pulvérisation (7,9) susceptibles d'injecter de fines gouttelettes d'eau dans l'air ainsi mis en circulation. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens déprimogènes sont constitués par un disque (5) centré sur l'axe médian (xx') du boîtier (1), monté essentiellement perpendiculairement à cet axe et entraîné en rotation à grande vitesse autour de celui-ci par un moteur de commande (2), ce disque (5) étant équipé sur sa face supérieure d'une série d'ailettes (6) de section variable s'étendant dans la partie supérieure resserrée (11) du boîtier (1) de façon à créer une dépression et à permettre l'aspiration d'air de la partie supérieure du boîtier (1) vers la partie inférieure de celui-ci. 3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur de commande (2) est constitué par une turbine à eau à action ou à réaction telle qu'une turbine à eau de type Pelton ou une turbine à eau de type Francis. 4 ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de pulvérisation sont constitués par une chambre centrifugeuse cylindrique (7) montée solidairement au disque rotatif (5) de façon à récupérer au moins une partie de l'eau utilisée dans la turbine (2), cette chambre (7) étant équipée sur sa paroi périphérique (8) d'orifices calibrés (9) permettant l'injection de fines gouttelettes d'eau dans l'air mis en circulation. 5 ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier (1) est équipé d'un cylindre fixe perforé (12) monté en vis-à-vis des orifices (9) de la chambre centrifugeuse (7) pour faciliter la génération des gouttelettes d'eau. 6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu' il comporte un détecteur d'incendie coopérant avec les moyens de pulvérisation (7,9) pour commander l'injection de fines gouttelettes d'eau dans l'air mis en circulation.