Brevet FR2890569A1 — publié le 20070316

La présente invention concerne un ventilateur pour la lutte contre l'incendie comprenant un dispositif de guidage du flux d'air produit par l'hélice du ventilateur. Classiquement le dispositif de guidage du flux d'air se présente sous la forme d'une enveloppe tubulaire, généralement cylindrique, montée coaxiale à l'axe de rotation de l'hélice et a pour fonction d'augmenter l'efficacité du ventilateur pour faciliter le travail des sapeurs pompiers lors de leur intervention. Généralement, l'enveloppe cylindrique est fermée à son extrémité avant par une grille de protection. io De manière générale, la procédure d'intervention des sapeurs pompiers dans un bâtiment enfumé consiste d'abord à créer un accès au bâtiment, par exemple en cassant une porte, et ensuite à former un trou d'évacuation vers l'extérieur du bâtiment, par exemple en cassant une vitre d'une fenêtre. Les sapeurs pompiers peuvent alors placer un ventilateur pour la lutte contre l'incendie à l'extérieur du bâtiment enfumé de sorte à créer un flux d'air passant par la porte et évacuant les fumées très chaudes dangereuses vers l'extérieur du bâtiment par la fenêtre. Cette procédure a pour but premier d'éviter le phénomène d'embrasement général ("flash-over") qui se produit lorsque les fumées à 800 C s'enflamment brutalement. Le deuxième intérêt de la procédure est d'accroître la visibilité dans le bâtiment afin de faciliter et accélérer l'intervention des sapeurs pompiers. Par conséquent, la procédure d'intervention des sapeurs pompiers ne peut être menée efficacement qu'avec l'utilisation d'un système de ventilation performant et adapté. Sur la figure 1, on a illustré de façon très schématique un ventilateur conventionnel 1 avec une hélice 2 en vue de dessus. Le ventilateur est disposé devant une porte 3 d'accès à un bâtiment enfumé 4 de manière à former un flux d'air 8 passant par la porte d'accès 3 pour évacuer les fumées. Le ventilateur conventionnel 1 est ici muni d'un dispositif de guidage 5 du flux d'air qui se présente sous la forme d'une enveloppe cylindrique entourant l'hélice 2 et se projetant devant l'hélice 2 dans le sens de déplacement du flux d'air pour canaliser et guider le flux d'air. Sur la figure 1, la référence 6 désigne l'axe de rotation de l'hélice et la référence 7 désigne le moteur du ventilateur, par exemple un moteur 35 électrique, thermique ou hydraulique. 2890569 2 Comme visible sur la figure 1, le flux d'air 8 se concentre en sortie du ventilateur dans un espace de forme tronconique dont l'angle d'ouverture est indiqué par la référence A. Sur la figure 2, on a illustré le ventilateur conventionnel 1 de la figure 1 vu de côté. Comme expliqué précédemment, le ventilateur 1 produit un flux d'air 8 de forme générale tronconique ayant l'angle d'ouverture A. Avec un ventilateur 1 conventionnel incliné verticalement d'un angle de 20 , la distance entre l'hélice 2 et la porte d'accès 3 est de deux mètres environ afin d'obtenir une évacuation efficace des fumées hors du bâtiment io 4. Cette distance est relativement courte et les sapeurs pompiers peuvent se trouver gênés par la faible distance laissée entre le ventilateur 1 et la porte 3 d'accès à la pièce enflammée 4. Par ailleurs, le problème est aggravé lorsque l'accès à la porte 3 se fait par un perron. Dans ce cas, le ventilateur peut devoir être mis sur le sol en contre bas du perron pour garder une distance d'accès suffisante entre le ventilateur 2 et la porte d'accès 3. La quantité d'air qui pénètre dans le bâtiment enfumé 4 est alors très réduite du fait que le perron fait alors écran à la partie basse du flux d'air produit par le ventilateur. Le but de l'invention est de proposer un ventilateur pour la lutte contre l'incendie dont les performances sont augmentées. En particulier, le ventilateur proposé selon l'invention doit permettre d'évacuer rapidement les fumées chaudes tout en libérant un large espace devant le bâtiment enflammé afin de faciliter et accélérer l'intervention des sapeurs pompiers. A cet effet, l'invention a pour objet un ventilateur à hélice pour la lutte contre l'incendie comprenant un dispositif de guidage du flux d'air produit par l'hélice du ventilateur qui se présente sous la forme d'une enveloppe tubulaire montée coaxiale à l'axe de rotation de l'hélice, caractérisé en ce que des déflecteurs sont disposés dans l'enveloppe tubulaire pour redresser et concentrer le flux d'air produit par l'hélice du ventilateur. En ayant un flux d'air redressé et concentré, on atteint des performances plus importantes et de ce fait la distance entre le ventilateur selon l'invention et la porte d'accès d'un bâtiment enfumé peut être augmentée tout en conservant une évacuation de la fumée équivalente voir supérieure à celle obtenue avec le ventilateur conventionnel. Le ventilateur selon l'invention peut présenter les particularités suivantes 2890569 3 - les déflecteurs sont des aubes disposées de façon radiale dans l'enveloppe tubulaire; - chaque aube a une section transversale en forme de V dont les deux branches définissent respectivement une bande de réception du flux d'air et une bande de redressement du flux d'air, la bande de redressement s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de rotation de l'hélice et la bande de réception s'étendant entre l'hélice et la bande de redressement en étant inclinée par rapport à la bande de redressement; - l'hélice comporte des pales qui s'étendent de façon sensiblement io perpendiculaire à la bande de réception d'une aube; Avec cet agencement, on a des pertes de charge réduites. Le flux d'air produit par l'hélice est donc canalisé par la bande de réception des aubes et glisse ensuite sur la bande de redressement des aubes selon la direction de l'axe de rotation de l'hélice. Dans un autre mode de réalisation particulier du ventilateur selon l'invention, les déflecteurs sont des tubes juxtaposés entre eux et de section circulaire, ou hexagonale formant une structure en nid d'abeille, ou encore de section carrée. Les tubes sont disposés, dans l'enveloppe tubulaire, de façon coaxiale à l'axe de rotation de l'hélice du ventilateur. Suivant les dispositions des déflecteurs, un espace plus ou moins grand est laissé libre dans l'enveloppe tubulaire entre les déflecteurs et l'hélice du ventilateur. De préférence, le nombre de déflecteurs dans l'enveloppe tubulaire est supérieur au nombre de pales de l'hélice du ventilateur. Le dispositif de guidage du flux d'air peut être monté amovible sur le ventilateur ce qui permet d'utiliser le même dispositif de guidage sur différents ventilateurs. La fixation du dispositif de guidage sur le ventilateur peut être un système de crantage par exemple. En variante, on peut avoir des aubes pour les déflecteurs qui ont une section en arc de cercle, lesquelles sont bien adaptées pour redresser et guider un flux d'air produit par une hélice ayant des pales incurvées, c'est-à-dire également à section en arc de cercle. Avantageusement, il peut être prévu que l'orientation des aubes puisse être réglée par un système de réglage, que ce soit pour les aubes à section en V ou les aubes à section en arc de cercle, ce qui permet de modifier et/ou d'optimiser le flux d'air. On peut aussi prévoir un système de déplacement dans l'enveloppe des déflecteurs sous forme de tubes juxtaposés pour modifier et/ou optimiser le flux d'air. Le ventilateur selon l'invention est décrit plus en détail ci-après et illustré 5 par les dessins. Cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 illustre une vue de dessus d'un ventilateur conventionnel placé devant une porte d'accès. La figure 2 illustre une vue de côté du ventilateur conventionnel montré io sur la figure 1. La figure 3 montre une représentation éclatée d'un ventilateur selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 4 montre schématiquement la disposition d'une pale de l'hélice du ventilateur et d'un déflecteur selon un premier exemple d'un premier 15 mode de réalisation de l'invention. La figure 5 montre schématiquement la disposition d'une pale de l'hélice du ventilateur et d'un déflecteur selon un deuxième exemple du premier mode de réalisation de l'invention. La figure 6 illustre schématiquement un ventilateur selon l'invention vu de 20 dessus face à une porte d'accès. La figure 7 illustre schématiquement un ventilateur selon l'invention vu de côté et face à une porte d'accès. La figure 8 illustre schématiquement un ventilateur selon l'invention vu de côté et face à une porte d'accès munie d'un perron. La figure 9 est un graphique qui illustre le débit d'air fourni par un ventilateur conventionnel et le débit d'air fourni par un ventilateur selon l'invention, en fonction de la distance par rapport à l'entrée d'un bâtiment. La figure 10 montre schématiquement un deuxième mode de réalisation des déflecteurs du flux d'air selon l'invention. La figure 11 illustre schématiquement les déflecteur du flux d'air de la figure 10 vus en coupe axiale. La figure 12 montre schématiquement une pale de l'hélice à section en forme d'arc de cercle avec une aube également à section en forme d'arc de cercle. La figure 13 illustre schématiquement le réglage de l'orientation des aubes. La figure 14 illustre encore schématiquement le réglage de l'orientation des aubes. La figure 15 illustre schématiquement un système de réglage de l'orientation des aubes. Les figures 1 et 2 ont déjà été présentées en introduction. La figure 3 illustre le premier mode de réalisation du ventilateur selon l'invention. Pour des raisons de clarté on a représenté le ventilateur 11 de façon simplifiée avec une hélice 12 et un dispositif de guidage 13 installé en aval de l'hélice 12, la direction du flux d'air étant représentée parla flèche 14. io Comme visible sur la figure 3, l'hélice 12 tournant autour de l'axe 15 comprend un moyeu central cylindrique 16 à la périphérie duquel sont réparties régulièrement une pluralité de pales 17 s'étendant de façon radiale par rapport à l'axe 15. Le dispositif de guidage 13 du flux d'air comprend une enveloppe tubulaire 18, ici cylindrique, qui est montée de façon coaxiale à l'axe 15 et des déflecteurs qui sont disposés dans l'enveloppe cylindrique 18 et qui se présentent sous la forme d'une pluralité d'aubes 20 montées radialement à la périphérie d'un disque central 19. Les déflecteurs sont fixes dans l'enveloppe. L'enveloppe cylindrique 18 peut être montée amovible sur le ventilateur Le diamètre du disque 19 est sensiblement égal à celui du moyeu 16 de l'hélice. De préférence, le nombre d'aubes 20 est supérieur au nombre de pales 17 de l'hélice 12. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, l'hélice 12 comprend dix pales 17 et le dispositif de guidage 13 comprend vingt aubes 20. Sur la figure 3, on voit que chaque aube 20 a une section transversale profilée en forme de V. Une branche de la forme en V constitue une bande de redressement du flux d'air 21 et est orientée selon l'axe de rotation 15. La bande de redressement 21 est donc parallèle à l'axe 15. L'autre branche de la forme en V constitue la bande de réception du flux d'air 22 et est inclinée par rapport à la bande de redressement 21. La bande de réception 22 est donc sécante à l'axe 15. La bande de réception 22 de chaque aube 20 est disposée entre la bande de redressement 21 et l'hélice 12. On comprend qu'avec un tel agencement selon l'invention, le flux d'air créé par la rotation de l'hélice 12 est d'abord reçu sur la bande de réception 22 des aubes pour ensuite glisser vers la bande de redressement 21 des aubes 20. Sur la figure 4, on a représenté de façon très schématique la section en forme de V d'une aube 20 et une pale 17 de l'hélice qui s'étend dans un plan formant un angle droit avec le plan dans lequel s'étend la bande de réception 22 de l'aube 20. Par ailleurs, comme visible sur la figure 4, la bande de réception 22 de l'aube 20 est inclinée par rapport à l'axe de rotation 15 de l'hélice 22 d'un angle R et la pale 17 est inclinée par rapport à l'axe de rotation 15 d'un angle y. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, io on choisit R = - y, par exemple R = 45 . Avec une telle inclinaison, l'aube 20 suit le profil de la pale 17 de sorte que le flux d'air est reçu sur la bande de réception 22 de l'aube avec le moins de pertes de charge possible. La largeur de la bande de redressement 21 peut être constante ou variable sur la longueur de l'aube 20 pour redresser le flux d'air de manière uniforme. La largeur de la bande de réception 22 peut, elle aussi être variable le long de l'aube 20 et suivre le profil de la pale 17 de telle sorte que l'espace laissé libre entre la pale 17 et l'aube 20 reste contant. Par exemple, si la largeur de la pale 17 diminue en s'éloignant de l'axe de rotation 15, alors la largeur de la bande de réception 22 augmente en s'éloignant de l'axe de rotation 15 de manière à garder l'espace laissé libre constant. Avec un tel agencement du déflecteur selon l'invention, le rendement en débit et en pression du flux d'air du ventilateur 11 sont optimisés. Dans le premier exemple de réalisation de l'invention, l'espace entre les pales 17 et les aubes 20 est constant et est d'environ 5mm. Dans ce cas, pour chaque aube 20, la largeur de la bande de réception 22 est sensiblement identique à la largeur de la bande de redressement 21, soit une largeur de 21 mm environ. Pour cet exemple, la largeur moyenne des pales 17 est de 42 mm pour un diamètre d'hélice de 400 mm. La largeur de la bande de redressement 21 peut être adaptée à la largeur de la pale 17 et selon le rendement en débit et en pression nécessaire pour rendre le flux d'air plus ou moins concentré. De même, la bande de réception 22 peut être adaptée au profil de la pale 17, par exemple si la pale 17 est courbée selon un certain rayon de courbure, la bande de réception 22 peut être courbée suivant le même rayon de courbure. On obtient un bon compromis encombrement/performance quand la hauteur des aubes 20 selon l'axe 15 est sensiblement égale à la hauteur moyenne des pales 17 selon l'axe 15. Dans une variante illustrée sur la figure 5, l'espace entre les pales 17 et les aubes 20 est plus grand que 5 mm. Dans ce cas il est nécessaire que l'enveloppe cylindrique 18 du dispositif de guidage 13 recouvre en partie les pales de l'hélice 12. Ce recouvrement selon la direction axiale doit être égal au minimum à 5 mm et peut aller jusqu'à un recouvrement total de l'hélice 12. Par ailleurs, il ne doit exister qu'un très faible espace entre l'hélice 12 et io l'enveloppe 18. Dans ce deuxième exemple de réalisation, la largeur de la bande de réception 22 d'une pale peut être constante le long de l'aube 20 quelque soit le profil de la pale 17. Avec ce dispositif de guidage 13, on obtient un flux d'air 30 concentré qui est approximativement contenu dans un volume de forme tronconique dont l'angle d'ouverture est indiqué par B sur la figure 6. L'angle d'ouverture B est nettement plus petit que l'angle d'ouverture A sur la figure 1. Un ventilateur tel que 11 avec un déflecteur selon l'invention peut être placé à une distance de 4 mètres d'une porte d'accès 3 au lieu d'une distance de 2 mètres avec un ventilateur conventionnel tel que 1, ce qui permet aux sapeurs pompiers d'accéder plus facilement au bâtiment enflammé 4. Sur la figure 6 on a représenté une situation où tout le flux d'air pénètre entièrement par la porte dans la pièce 4 tout en ayant un ventilateur qui est plus éloigné de la porte d'accès que le ventilateur 1 sur la figure 1. Sur la figure 7 on a représenté le ventilateur 11 selon l'invention vu de côté et orienté verticalement avec un certain angle, environ 10 par exemple, de telle sorte que le flux d'air 30 soit centré verticalement sur le milieu de la hauteur de la porte 3 et de telle sorte que le flux d'air ne touche pas le sol. Comme visible sur la figure 7, à une distance de quatre mètres, la forme tronconique du flux d'air 30 n'occupe pas verticalement tout l'espace de la porte d'accès, ce qui signifie qu'il reste une marge pour orienter le ventilateur 11 verticalement pour diriger le flux d'air. Dans le cas où l'accès à la porte 3 se fait par un perron (ou par des marches) 31 comme illustré sur la figure 8, le ventilateur 11 selon l'invention reste adapté puisqu'il peut être disposé à une distance relativement grande (4 m environ) de la porte 3 pour que le flux d'air passe au dessus du perron. Sur la figure 8, le ventilateur 11 est incliné de telle sorte que l'axe de rotation 15 forme un angle de 20 environ avec le sol. Sur le graphique de la figure 9, on a représente par la courbe 32 (en traits interrompus) le débit du flux d'air (sur l'axe des ordonnées) d'un ventilateur conventionnel 1 et par la courbe 33 (en trait plein) le débit du flux d'air du ventilateur 11 selon l'invention en fonction de la distance entre ledit ventilateur et l'accès au bâtiment. Le débit du flux d'air est exprimé en mètre cube par heure et sur l'axe des abscisses, la distance entre le ventilateur et l'accès au bâtiment est exprimée en mètre. On voit sur le graphique, qu'avec io le ventilateur 11 on obtient un débit maximum légèrement supérieur et qu'en plus ce débit maximum de 19100 mètres cube par heure est maintenu sur une plus grande distance en comparaison avec la courbe 32. La figure 10 montre une variante de réalisation d'un dispositif de guidage 40 selon l'invention avec des déflecteurs constitués d'une pluralité de tubes 43 juxtaposés et coaxiaux à l'axe 15 de l'hélice et disposés fixes dans l'enveloppe cylindrique 41 autour d'un disque 42. Les tubes 43 sont ici distribués régulièrement autour de l'axe 15 sur deux rangées concentriques. On a représenté sur la figure 10 trente tubes 43 à section cylindrique pour un diamètre d'hélice de ventilateur d'environ 550 mm Sur la figure 11, on a représenté en coupe axiale les tubes 43 et l'hélice 12 ainsi que le flux d'air illustré par la flèche 14. On voit que le disque 42 est coaxial au moyeu 16 de l'hélice 12 et que le diamètre de l'enveloppe 41 est sensiblement supérieur au diamètre de l'hélice 12. Dans ce mode de réalisation, l'espace entre les pales 17 de l'hélice 12 et les tubes 43 doit être inférieur à la longueur des tubes 43 suivant la direction indiquée par la flèche 14. De préférence, la longueur des tubes 43 est au moins 3 fois supérieure à l'espace entre les pales 17 et les tubes 43. A titre d'exemple, pour un ventilateur d'environ 550 mm de diamètre, les tubes 43 sont disposés à environ 50 mm des pales 17 et ont une longueur minimum de 150mm. Il est entendu que l'enveloppe cylindrique 41 peut encore être montée de façon amovible sur le boîtier du ventilateur. En variante, les tubes 43 peuvent avoir une section transversale de forme hexagonale et constituer ainsi une sorte de structure en nid d'abeille. Les tubes 43 peuvent encore avoir une section transversale de forme carrée et dans ce cas ils constituent une sorte de grille avec des mailles carrées. On a représenté sur la figure 12, une autre variante de réalisation de l'invention dans laquelle le ventilateur comporte une hélice avec des pales 17' de section transversale profilée en forme d'arc de cercle et dans laquelle le dispositif de guidage comporte des aubes 20' de section transversale profilée également en forme d'arc de cercle. La référence 15' désigne l'axe de rotation de l'hélice du ventilateur. La portion longitudinale d'extrémité 22' de l'aube 20' qui est la plus proche de la pale 17' constitue une bande de réception pour le flux d'air tandis que la portion longitudinale d'extrémité 21' de l'aube qui est la plus io éloignée de la pale 17' constitue une bande de redressement du flux d'air. La forme en arc de cercle de l'aube permet de guider le flux d'air de manière continue, sans cassure risquant de provoquer des turbulences. Le rayon de courbure d'une aube telle que 20' est en rapport avec le rayon de courbure de la pale 17'. En général, plus la pale 17' est courbée plus l'aube 20' doit être courbée. Des aubes de section transversale profilée en forme d'arc de cercle peuvent bien entendu être utilisées avec un ventilateur ayant des pales à section transversale rectiligne. On a représenté sur la figure 13, une variante du mode de réalisation dans laquelle l'aube 20 de section transversale profilée en forme de V est montée sur un axe de rotation 50 pour avoir une orientation réglable. Dans ce cas d'exemple, les deux branches du V se déplacent en même temps autour de l'axe 50. On a représenté sur la figure 14, une autre variante du mode de réalisation laquelle c'est la bande de réception 22 d'une aube 20 à section transversale profilée en forme de V qui est montée sur l'axe de rotation 50. Le réglage de l'orientation d'une aube complète ou de la bande de réception d'une aube comme décrit ci-dessus permet de modifier le flux d'air ou encore d'optimiser ce flux d'air dans le cas ou les pales du ventilateur ont une orientation réglable. On peut prévoir aussi des aubes à sections en arc de cercle ayant une orientation réglable. On a représenté sur la figure 15 de façon très schématique un système à engrenage par pignons agencé pour transmettre aux axes 50 des aubes 20 un mouvement de rotation exercé sur un boulon de réglage 51 accessible depuis la façade avant du ventilateur. Ce système à engrenage par pignons comprend ici une roue crantée 52 dont l'axe centrale est solidaire du boulon 51 et qui est engrenée sur un éventail de roues à pignons 53 à axe de rotation 50. Bien entendu, on peut prévoir à la place d'un système à engrenage par pignons un système de transmission de mouvement par vis sans fin ou par coulisses ou analogue qui permet de modifier l'orientation des aubes telles que 20 ou 20'. Dans le cas de déflecteurs sous la forme de tube juxtaposés, on peut prévoir un système apte à déplacer en translation les tubes selon la direction io 14 permettant de modifier et/ou d'optimiser le flux d'air. En particulier, on peut prévoir des coulisses longitudinales entre l'enveloppe cylindrique 41 et des tubes périphériques 43 pour guider le mouvement de translation des tubes 43, par un système qui transforme un mouvement rotatif fourni par une manivelle par exemple en un mouvement linéaire qui est appliqué sur les tubes 43. REVENDICATIONS 1/ Ventilateur (11) à hélice (12) pour la lutte contre l'incendie comprenant un dispositif de guidage (13;40) du flux d'air produit par l'hélice du ventilateur qui se présente sous la forme d'une enveloppe tubulaire montée coaxiale à l'axe de rotation (15) de l'hélice, caractérisée en ce que des déflecteurs (20;43) sont disposés dans l'enveloppe tubulaire pour redresser et concentrer le flux d'air produit par l'hélice (12) du ventilateur (11). io 2/ Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel lesdits déflecteurs sont des aubes (20) disposées de façon radiale dans l'enveloppe tubulaire. 3/ Ventilateur selon la revendication 2, dans lequel chaque aube (20) est constituée par une bande de réception du flux d'air (22) et une bande de redressement (21) du flux d'air, et dans lequel la bande de redressement s'étend sensiblement parallèlement à l'axe de rotation (15) de l'hélice (12) et la bande de réception s'étend entre l'hélice et la bande de redressement en étant inclinée par rapport à la bande de redressement. 4/ Ventilateur selon l'une des revendications 2 ou 3 dans lequel chaque aube a une section en forme de V ou en forme d'arc de cercle. 5/ Ventilateur selon l'une des revendications 2 à 4, comprenant un système (51,52,53) de réglage de l'orientation des aubes. 6/ Ventilateur selon la revendication 1, dans lequel lesdits déflecteurs sont des tubes (43) juxtaposés entre eux et disposés dans l'enveloppe tubulaire de façon coaxiale à l'axe de rotation de l'hélice. 7/ Ventilateur selon la revendication 6, dans lequel les tubes ont une section circulaire ou une section hexagonale pour former une structure en nid d'abeille ou une section carrée. 8/ Ventilateur selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel les 35 tubes (43) sont montés mobiles en translation dans l'enveloppe tubulaire. 9/ Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le nombre de déflecteurs dans l'enveloppe tubulaire est supérieur au nombre de pales de l'hélice du ventilateur. 10/ Ventilateur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de guidage (13;40) du flux d'air est monté de façon amovible sur le ventilateur.