Brevet FR3011268A1 — publié le 20150403

La présente invention concerne une turbine permettant de générer de fines gouttelettes de liquide et en particulier de fines gouttelettes d'eau. Une telle turbine est en particulier destinée à être fixée à 5 une paroi d'un local, à titre d'exemple d'un tunnel pour permettre de le protéger 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. 10 Dans ce but, les autorités imposent d'équiper certains bâ- timents à usage privé ou professionnel ou certains lieux publics de dispositifs d'extinction dont l'efficacité est malheureusement trop souvent insuffisante. On a, à titre d'exemple, déjà proposé à cet effet des disposi15 tifs 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 entraine 20 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 incen25 die, celles-ci sont aspirées dans la flamme et se vaporisent, permettant ainsi l'extinction du feu 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 30 l'ordre de 500 m3 avec une limitation en hauteur de l'ordre de 7 mètres, ce qui est insuffisant notamment pour la protection de locaux à haut risque ou de grandes dimensions tels qu'à titre d'exemple des tunnels. Pour remédier à ces inconvénients on a déjà proposé, conformément au document FR 2 832 316, une turbine permettant la protec35 tion d'un local, notamment d'un tunnel contre les incendies essentiellement constituée par un boitier de révolution ouvert à ses deux extrémités et destiné à être fixé dans le local à protéger de sorte que son axe médian soit sensiblement vertical, ce boitier comportant une partie inférieure essentiellement cylindrique et une partie supérieure resserrée 5 essentiellement en forme de cloche et renfermant d'une part des moyens déprimogènes susceptibles d'accélérer la circulation d'air dans et autour du boitier et d'autre part des moyens de pulvérisation susceptibles d'injecter de fines gouttelettes d'eau dans l'air ainsi mis en circulation. Une telle turbine a effectivement une efficacité nettement 10 améliorée pour la protection contre les incendies par rapport aux dispositifs d'extinction par pulvérisation d'eau classiques, mais présente l'inconvénient d'être très difficile à paramétrer techniquement pour obtenir de fines gouttelettes, de sorte que sa mise en oeuvre s'est avérée décevante à l'usage. 15 La présente invention a pour objet de remédier à cet incon- vénient en proposant une turbine permettant de générer de fines gouttelettes de liquide en particulier de fines gouttelettes d'eau particulièrement adaptée à la protection contre les incendies qui se distingue par une configuration particulièrement simple et robuste et est donc très bon marché 20 mais néanmoins d'une efficacité remarquable. Selon l'invention, une telle turbine ne comporte essentiellement que quatre éléments, à savoir un tube central fixe, une bague de guidage fixée à la périphérie externe de ce tube central, une bague de fermeture annulaire fixée elle aussi à la périphérie externe du tube central et 25 une bague d'entrainement montée rotative sur des roulements, notamment des roulements à billes là encore à la périphérie externe du tube central. Selon l'invention, le tube central est fermé à l'une de ses extrémités ou première extrémité et est relié à son extrémité opposée ou se- 30 conde extrémité à une conduite d'alimentation en liquide, en particulier en eau sous pression, en règle générale sous une pression de l'ordre de 5 bars. Ce tube central est équipé au voisinage de sa première extrémité d'une série de perforations uniformément réparties sur sa périphé- 35 rie. La bague de guidage est fixée au tube central au niveau de sa première extrémité et est équipée sur sa périphérie d'une collerette annulaire qui délimite autour du tube central et en regard des perforations de ce tube une chambre de liaison annulaire. La face frontale de cette collerette annulaire qui s'étend es- sentiellement perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube central est équipée d'une série de rainures de guidage traversantes uniformément réparties sur cette face de façon à relier la chambre de liaison à l'extérieur. La bague de fermeture annulaire fixée au tube central vient 10 en butée contre la face frontale de la collerette annulaire de la bague de guidage de façon à permettre de fermer la chambre de liaison. La bague de guidage d'une part et la bague de fermeture d'autre part coopèrent avec une série de joints d'étanchéité, notamment de joints d'étanchéité toriques pour assurer l'étanchéité de cette chambre de 15 liaison. Par suite, le liquide, en particulier l'eau sous pression qui sort par les perforations du tube central et pénètre dans la chambre de liaison ne peut s'échapper vers l'extérieur qu'en passant par les rainures de guidage. 20 Il est essentiel conformément à l'invention que ces rainures soient orientées de sorte que ce liquide et en particulier cette eau s'échappe de celles-ci essentiellement tangentiellement. La bague d'entrainement rotative est quant à elle équipée à sa périphérie externe d'un épaulement annulaire qui délimite une colle- 25 rette orientée en sens inverse de la collerette annulaire de la bague de guidage et faisant saillie à la périphérie de l'ensemble constitué par cette bague de guidage et par la bague de fermeture. Cet ensemble est ainsi imbriqué dans la bague d'entrainement rotative. 30 La face frontale de la collerette de la bague d'entrainement qui est essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube central est située en regard des rainures tangentielles de la collerette annulaire de la bague de guidage et est équipée d'une série de rainures radiales uniformément réparties. Les rainures tangentielles de la bague de guidage et les rainures radiales de la bague d'entrainement sont ainsi situées sur deux couronnes circulaires concentriques, à savoir d'une part une couronne circulaire interne fixe équipée des rainures tangentielles et d'autre part une couronne circulaire externe mobile en rotation équipée des rainures radiales. Par suite, le liquide, en particulier l'eau sous pression sortant tangentiellement de la chambre de liaison par les rainures de la bague de guidage exerce, au niveau des rainures de la bague d'entrainement qui font office d'aubes, une force de poussée entrainant la rotation de cette dernière bague à une vitesse pouvant être de l'ordre de 5.000 tours. Selon l'invention, les rainures radiales de la bague d'entrainement peuvent être ouvertes ou fermées sur leur périphérie et le liquide sous pression en particulier l'eau peut s'échapper de ces rainures uniquement par le dessous ou également à la périphérie de la bague d'entrainement. Ce liquide, en particulier cette eau, est ensuite cisaillé par la résistance de l'air de façon à générer de fines gouttelettes constituant 20 un brouillard pouvant notamment permettre une protection efficace contre les incendies. Il est à noter que conformément à l'invention la turbine peut être plusieurs étages, c'est-à-dire que le tube central peut comporter plusieurs ensembles constitués chacun par une bague de guidage, une 25 bague de fermeture et une bague d'entrainement montés les uns au-dessus des autres. Les caractéristiques de la turbine qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : 30 - la figure 1 est une coupe longitudinale de la turbine, la figure 2 est une coupe transversale de la turbine représentée sur la figure 1 au niveau des rainures de guidage tangentielles et des rainures d'entrainement radiales. Selon la figure 1, la turbine comporte un tube central 1 fixé 35 à une paroi du local à protéger de façon non représentée, une bague de guidage 2 fixée à la périphérie externe de ce tube central 1, une bague de fermeture annulaire 3 fixée elle-aussi à la périphérie externe du tube central 1 ainsi qu'une bague d'entrainement 4 monté rotative sur des roulements à billes 5 là encore à la périphérie externe du tube central 1. Ce tube central 1 est fermé à une première de ses extrémi- tés (6) et est ouvert à sa seconde extrémité 7 au niveau de laquelle il est relié à une conduite d'alimentation en eau sous pression non représentée. Le tube central 1 est par ailleurs équipé au voisinage de sa première extrémité 6 d'une série de perforations 8 uniformément réparties 10 sur sa périphérie. La bague de guidage 2 est fixée au tube central 1 au voisinage de sa première extrémité 6 et est équipée à sa périphérie d'une collerette annulaire 9 qui délimite autour du tube central 1 une chambre de liaison annulaire 10 fixée en regard des perforations 8 de ce tube 1. 15 Selon la figure 2, la face frontale 11 de la collerette annu- laire 9 qui s'étend essentiellement perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube central 1 est équipée de rainures de guidage traversantes 12 uniformément réparties sur cette face 11 de façon à relier la chambre de liaison 10 à l'extérieur. 20 Selon la figure 1, la bague de fermeture annulaire 3 vient en butée contre la face frontale 11 de la collerette annulaire 9 de la bague de guidage 2 de façon à permettre de fermer la chambre de liaison 10. Dans l'exemple représenté sur la figure 1 la bague de fermeture 3 est également équipée d'une collerette annulaire 13 située en re- 25 gard de la collerette annulaire 9 de la bague de liaison 2 de façon à prolonger la chambre de liaison annulaire 10 située en regard des perforations 8 du tube central 1. La bague de guidage 2 d'une part et la bague de fermeture 3 d'autre part coopèrent avec une série de joints d'étanchéité toriques non 30 représentés sur les figures de façon à assurer l'étanchéité de la chambre de liaison 10. Par suite, et comme représenté par les flèches sur la figure 1, l'eau sous pression pénétrant dans le tube central 1 par sa seconde extrémité 7 et sortant par les perforations 8 pour pénétrer dans la chambre de liaison 10 ne peut s'échapper vers l'extérieur qu'en passant par les rainures de guidage 12 équipant la bague de guidage 2. Selon la figure 2, ces rainures de guidage 12 sont orientées de sorte que l'eau sous pression s'échappe de ces rainures essentiellement 5 tangentiellement. Selon la figure 1, la bague d'entrainement rotative 4 est équipée à sa périphérie externe d'un épaulement annulaire qui délimite une collerette 14 orientée en sens inverse de la collerette annulaire 9 de la bague de guidage 2. 10 Cette collerette annulaire 14 fait saillie à la périphérie de l'ensemble constitué par la bague de guidage 2 et par la bague de fermeture 3 et cet ensemble 2, 3 est ainsi imbriqué dans la bague d'entrainement rotative 4. Selon les figures 1 et 2 la face frontale 15 de la collerette 15 annulaire 14 de la bague d'entrainement (4) qui est essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube central 1 est équipée d'une série de rainures radiales 16 uniformément réparties sur sa périphérie qui sont situées en regard des rainures tangentielles 12 de la collerette annulaire 9 de la bague de guidage 2. 20 Selon la figure 2, les rainures tangentielles 12 de la bague de guidage 2 et les rainures radiales 16 de la bague d'entrainement 4 sont situées sur deux couronnes circulaires concentriques, à savoir une couronne circulaire interne fixe équipée des rainures tangentielles 12 et une couronne circulaire externe mobile en rotation équipée des rainures ra- 25 diales 16. Compte tenu de cette configuration, et comme représentée par les flèches sur les figures 1 et 2, l'eau sous pression sortant tangentiellement de la chambre de liaison 10 par les rainures 12 de la bague de guidage 2 exerce au niveau des rainures radiales 16 de la bague 30 d'entrainement 4 une force de poussée. Ces rainures radiales 16 délimitent ainsi des aubes 17 sur lesquelles l'eau sous pression sortant tangentiellement par les rainures 12 de la bague de guidage 2 exerce une force de poussée qui entraine la rotation de cette bague 4. Cette eau est ensuite cisaillée par la résistance de l'air de façon à générer de fines gouttelettes 18 comme représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 qui constituent un brouillard pouvant permettre une protection efficace contre les incendies.5 NOMENCLATURE 1. Tube central 2. Bague de guidage 3. Bague de fermeture 4. Bague d'entrainement 5. Roulement à billes 6. Première extrémité 7. Seconde extrémité 8. Perforations 9. Collerette annulaire 10. Chambre de liaison 11. Face frontale de la collerette 9 12. Rainures tangentielles 13. Collerette annulaire 14. Collerette bague rotative 4 15. Face frontale 16. Rainures radiales 17. Aubes 18. Gouttelettes REVENDICATIONS1°) Turbine permettant de générer de fines gouttelettes de liquide, en par- ticulier d'eau, caractérisée en ce qu' elle comporte : - un tube central fixe (1) fermé à l'une de ses extrémités ou première extrémité (6) et relié à son extrémité opposée ou seconde extrémité (7) à une conduite d'alimentation en liquide, en particulier en eau sous pression, ce tube central (1) étant équipé au voisinage de sa première ex- trémité fermée (6) d'une série de perforations (8) uniformément réparties sur sa périphérie, - une bague de guidage (2) fixée à la périphérie externe du tube central (1) au niveau de sa première extrémité (6) et équipée sur sa périphérie d'une collerette annulaire (9) délimitant autour du tube central (1) et en regard des perforations (8) de ce tube (1) une chambre de liaison annu- laire (10), - une série de rainures de guidage (12) uniformément réparties sur la face frontale (11) de la collerette annulaire (9) s'étendant essentiellement perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube central (1) de façon à relier la chambre de liaison (10) à l'extérieur, - une bague de fermeture (3) fixée à la périphérie externe du tube central (1) pour permettre de fermer la chambre de liaison (10) de sorte que le liquide en particulier l'eau sous pression s'échappant par les perforations (81) du tube central (1) et pénétrant dans la chambre de liaison (10) ne puisse s'échapper vers l'extérieur qu'en passant par les rainures de guidage (12), ces rainure (12) étant orientées de sorte que ce liquide et en particulier cette eau s'échappe de celles-ci essentiellement tangentiellement, et - une bague d'entrainement (4) montée rotative sur des roulements, no- tamment des roulements à billes (5) à la périphérie externe du tube cen- tral (1) et équipée à sa périphérie externe d'une épaulement annulaire délimitant une collerette (14) dont la face frontale (15) essentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube central (1) est située en regard des rainures tangentielles (12) de la collerette (9) de la bague de guidage (2) et est équipée d'une série de rainures d'entrainement ra-diales (16) uniformément réparties, le liquide en particulier l'eau sous pression sortant tangentiellement de la chambre de liaison (10) par les rainures de guidage (12) exerçant au niveau des rainures d'entrainement (16) une force de poussée entrainant la rotation de la bague d'entrainement (4). 2°) Turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle est à plusieurs étages.10