Brevet FR2841144A1 — publié le 20031226

guipage (16) est un fil metallique ou en bore. -1 La presente invention concerne un dispositif pour eteindre les incendies en general et plus particulierement les incendies dans les tunnels. L' extinction de ce type dt incendie est traditionnellement s effectuee par les pompiers, a l' aide d'eau et d'autres moyens adaptes aux incendies d'hydrocarbures. Mais generalement ils ne parviennent pas a lteteindre, et leur r81e se limite a le controler afin qutil ne se propage pas, en attendant que les hydrocarbures aient find de bruler. o Les principaux inconvenients de ce procede vent le temps necessaire a l'arrivee sur place des secours et a leur mise en place, le temps necessaire a ltextinction, les moyens a mettre en aeuvre pour eteindre l'incendie, et les risques encourus par les pompiers. Ces inconvenients aboutissent tres souvent, a de lourdes pertes s humaines, mais egalement materielles, voire a la destruction de l'ouvrage. Le dispositif selon ['invention permet d'eliminer ces inconvenients. D'abord le systeme est a posse dans le tunnel, ctest- a-dire qu'il peut etre mobile et transportable. Il est compose d'un o ensemble de buses d' aspersions disseminees tout le long du tunnel et chargees de brumiser de l'azote liquide, au droit du foyer. L'extinction se fait au moyen de quatre principes: _Premier principe, l'azote est pulverise liquide sur le foyer et sous ['action de la temperature, il se vaporise. Du seul fait du changement s d'etat de l'azote (etat liquide a etat gazeux), une partie de l'energie est absorbee (voir Tableau 1 illustrant le coefficient de Chaleur Latente). _Second principe, il y a un echange d'energie entre le foyer et l'azote liquide genere par ltecart de temperature: l'azote liquide, a ao pression atmospherique (1,01325 bar), est a la temperature de - ,803 C (ou 77,347 K) et le foyer, (essentiellement de l'air chauffe et les residue des gaz de combustions) est a 1500 C (ou 1773,15 K) environ au point le plus chaud. En decoule la relation thermique suivante (pour les developpes et les equations litterales s voir Tableau 2 et figure 5): W = M.((Cp0T+ Cl) 28411 44 -2 _Troisieme principe, il y a diminution du pourcentage d'oxygene (20,94 % dans l'air sec (Voir figure l), car il est sature en azote et done, on observe une diminution du pourcentage du gaz combustible (Voir figure 2 et 3). s _Quatrieme principe, l'azote liquide est brumise en fines micro- gouttes, sous une pression comprise entre l et lOO bar, directement a l'endroit du foyer via un systeme de transport d'azote liquide qui traverse longitudinalement le tunnel (Voir figure 4) avec des buses de diffusion orientables, a geometric et a debit variables, qui vent o chargees de la brumisation Selon des modes particuliers de realisation: _ Il y a d'abord le stockage et la production d'azote liquide (Voir figure 13). Pour le stockage nous emploierons des reservoirs cryogeniques, de s plusieurs m3 qui vent couramment utilises dans cette industrie. Leur taille et leur nombre varieront en fonction de chaque tunnel et de ses contraintes propres. Pour la production, deux procedes ayant fait leur preuve ont ete retenus, le premier est le filtrage moleculaire de ['air, avec xo separation de ltoxygene et des autres gaz, pour ne garder que l'azote, lequel est ensuite liquefie a ['aide d'un liquefacteur. Le second est la liquefaction de ['air, a ['aide d'un liquefacteur pour ensuite ricupirer l'azote par distillation. Ce dernier procede est le plus ancien des deux. :s La production d'azote liquide pourra etre realisee sur place. Dans le cas contraire, il sera necessaire de prevoir un pipeline d' interface entre le(s) reservoir(s) et la citerne mobile de transports. _Il y a ensuite le transport de l'azote liquide sur toute la longueur du tunnel (Voir figure 4). Afin de minimiser la perte de charge nous n utiliserons un tuyau calorifuge ainsi que des compresseurs de circulation qui vont permettre de mettre l' azote sous pression variable. Dans le cas d'une grande longueur de tube ( plus d'un kilometre), on pourra raj outer un ou plusieurs echangeurs thermiques pour maintenir la ligne interieure a la temperature de s l'azote liquide. La temperature sera maintenue entre 80 k et l lS k, la pression de l'azote devra se situer entre 20 et 30 bar. Ces pressions 28411 44 -3 sont indispensables pour maintenir l'azote liquide au dessus de 77K (Voir figure 6 et 7). _Puis viens la detection et la localisation de l'incendie, pour ce faire on se raccordera au systeme de detection deja en place dans le tunnel. Pour que l' invention soit la plus efficace possible, il est souhaitable de conna^tre precisement la position de l'incendie a l'interieur du tunnel. _L'extinction de l'incendie est effectuee au moyen de buses de diffusions (Voir figure 8, 9, 10 et 11). o Une buse est compose de quatre parties: _1 Une partie fixe (Figure 8, A) montee sur un berceau mecanique qui lui est fixe sur la partie haute du tunnel. Cette partie est equipee de deux moteurs pas a pas (Figure 8, D1 et D2) montes sur une rotule(Figure 8,C), ce qui lui permet d'avoir deux axes de rotations s (Voir figure 8). En bout de rotule, il y a une interface mecanique, qui est reliee a la partie 2 de la buse(Figure 8, B). _2 Une coque en metal (Voir figure 11, I) ayant pour double r81e d'agir comme une enceinte thermique entre ltenvironnement et les o deux parties centrales de la buse (Figure lO,E,F) et de canaliser l'azote gazeux autour des deux parties centrales. Ces parties centrales doivent baigner dans de l'azote gazeux (Figure 11, J) car elles vont etre traversees par de l'azote liquide a -196 C. Si ce procedd ntest pas applique, compte tenu de lthumidite contenue dans s lair la moindre parcelle de vapeur d'eau va se condenser, puis geler ce qui va gripper le mecanisme risquant de le detruire, alors que si l'on balaye ltenceinte thermique a l'azote gazeux qui est un gaz sec ne contenant pas de vapeur d'eau, cela ne se produira pas. 3 La buse proprement cite (Voir figure 9,10 et 12) est la partie ac fixe(Figure 9,E). C' est une piece taillee dans la masse en acier inoxydable car ctest un metal supportant bien les tres basses temperatures. Cette piece est munie de plusieurs dizaine de trous coniques (Voir figure 12), pour permettre la diffusion de l'azote liquide sur le foyer. Ils vent coniques et pas droits pour limiter les s pertes de charges, et eviter le coup de belier dans la louse. Leur diametre est egalement tres important, car ct est lui qui conditionne la taille des gouttes, et plus elles vent petites, plus la brumisation est 28411 44 efficace. La taille des trous est variable en fonction des contraintes thermiques et economiques du tunnel. _4 La quatrieme partie de la buse(Figure 9,F), est identique a la troisieme partie quant au fonctionnement. La difference vient de sa s mobilite (Figure 9,H). Wile a un degre de liberte (rotation sur un axe), qui lui permet d'etre orientable. Cela apporte une geometric variable du jet d'azote liquide (Voir figure 9 et 10). Le dispositif selon ['invention est particulierement destine, o a ltextinction des incendies dans les tunnels. Mais elle peut-etre installee sur un vehicule et servir d' unite d' extinction mobile pour d'autres types ou lieux d'incendies. 28411 44 REVENDICATIONS 1) Dispositif pour eteindre les incendies et plus particulierement, dans les tunnels. Ce dispositif se caracterise, par le fait qutil comporte un reservoir d'azote liquide et un dispositif de filtrage de l'azote dans ['air, ainsi qu' un liquefacteur (figure 13). 2) Dispositif selon la revendication 1 alimente une ligne de transfert (Figure 43, qui est chargee de transporter l'azote liquide, a tres basse temperature, a une forte pression et avec le moins de perte de charge possible. o 3) Dispositif selon l'une des quelconques revendications precedentes caracterise par une buse qui est chargee de brumiser l'azote liquide au droit du foyer (Figure 9 et 10, E, F). La partie F est mobile ce qui permet a l'injecteur de diverger ou de converger suivant la nature du foyer. s 4) Dispositif selon l'une des quelconques revendications precedentes caracterise par une cloche metallique, qui est chargee de servir d'enceinte thermique (Figure 11, I) et de faire baigner les injecteurs (Figure 12), dans une atmosphere composee uniquement d'azote gazeux injecte dans la cloche sous une pression plus elevee zo que la pression atmospherique. ) Dispositif selon l'une des quelconques revendications precedentes caracterise par une rotule(Figure 8) munie de deux moteurs pas a pas(Figure 8,D1,D2) qui motorisent la rotule et lui permettent d'etre controle a distance. :s 6) Oispositif selon l'une des quelconques revendications pricedentes caracterise par le fait que ltensemble des dispositifs est automatise et nta pas besoin de ['intervention humaine dans la cadre d'un fonctionnement normal. En cas de dysfonctionnement, ltoperateur pourra intervenir et forcer ou inhibe ntimporte queue