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CA 02467070 200a-05-17
WO 03/043701 PCT/FR02/03967
Dispositif de protection d'un local notamment d'un tunnel contre les in-
cendies
La présente invention concerne un dispositif de protection
d'un local, notamment d'un tunnel contre les incendies.
s Les dégâts tant humains que matériels pouvant être causés
par le feu ne sont plus à démontrer, ei: les spécialistes cherchent depuis
longtemps à proposer des moyens pour :lutter contre ce fléau.
Dans ce but, les autorités imposent d'équiper certains bà-
timents à usage privé ou professionnel ou certains lieux publics de diffé-
io rents 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 gout-
telettes alimentées soit en eau sous pression soit par jet d'eau cisaillé par
15 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 une circulation d'air favorisant sa propagation.
Un incendie ne peut en effet pas se propager sans consom-
20 mer 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 incen-
die, celles-ci sont aspirées dans la flamme et se vaporisent, permettant
ainsi l'extinction de celle-ci par manque d'oxygène.
25 Cependant, les têtes génératrices de gouttelettes d'eau clas-
siques 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
30 ou de grande dimension tel qu'à titre d'E:xemple 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 caractéri.sé en ce qu'il est constitué par un
35 boitier 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 sensi-
blement vertical.
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Selon l'invention, ce boîtier comporte une partie inférieure
essentiellement cylindrique et une partie supérieure resserrée essentielle-
ment en forme de cloche et renferme d'une part des moyens déprimogènes
susceptibles d'accélérer la circulation ci'air due au gradient de tempéra-
ture et aux échanges thermiques notaunment 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 essezitielle du dispositif conforme à
l'invention est liée à la présence des moyens déprimogènes qui créent une
to 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 équi-
pant un camion de pompiers, notamment monté en bout d"un bras arti-
culé ou d'un bras télescopique et alir.nenté 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 mé-
dian du boîtier, monté essentiellement perpendiculairement à cet axe et
entrainé en rotation à grande vitesse autour de celui-ci par un moteur de
commande.
Selon l'invention, ce disque est équipé sur sa face supé-
rieure d'une série d'ailettes de section variable qui s'étendent dans la par-
tie supérieure resserrée du boîtier de façon à créer une dépression
importante et à permettre l'aspiration d'air de la partie supérieure du boi-
tier vers la partie inférieure de celui-ci.
On a pu obtenir une protection largement satisfaisante de
locaux de grandes dimensions en mettant en uvre 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.
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Une telle configuration cles moyens déprimogènes présente
l'avantage d'avoir un coût de fabricatiori réduit.
Le moteur de commande du disque peut bien entendu être
quelconque sans pour cela sortir du ca.dre de l'invention et peut fonction-
ner avec une source d'énergie quelconque (électricité, gaz, air, ...).
Il est cependant particulièrement avantageux de mettre en
ceuvre à cet effet une turbine à eau à action ou à réaction telle qu'une tur-
bine 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 classi-
que, ce bien que ces dernières présent:ent l'inconvénient de nécessiter la
mise en ceuvre 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 cham-
bre centrifugeuse cylindrique montée solidairement au disque rotatif de
façon à récupérer au moins une partie cie l'eau utilisée dans la turbine.
Selon l'invention, cette chambre est équipée, sur sa paroi
périphérique, d'orifices calibrés permett:ant l'injection de fines
gouttelettes
d'eau dans l'air mis en circulation.
Compte tenu de cette corifiguration, l'eau pénétrant dans la
chambre centrifugeuse qui tourne à grande vitesse est pressurisée, préci-
pitée contre les parois latérales de cette chambre sous l'action de la force
centrifuge et pulvérisée sous forme de fines gouttelettes au niveau des ori-
fices calibrés. Cette eau peut donc ainsi être injectée dans l'air mis en cir-
culation par les moyens déprimogènes dont la vitesse est suffisamment
élevée pour permettre l'aspiration des gouttelettes.
Selon l'invention, le boîti.er peut en outre être équipé d'un
cylindre fixe perforé monté en vis-à-vis des orifices de la chambre centri-
fugeuse 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 pulvéri-
sation 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.
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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 ou-
vrir la vanne d'alimentation des jets de la turbine à eau.
Selon une seconde variaiZte un tel détecteur peut être cons-
titué 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 boitier 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 par-
tie interne, d'une chambre radiale cozicentrique 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 égàlement 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 tun-
nel 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'ob=jet de l'invention permet de remé-
dier à cet inconvénient grâce à la forte clépression 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 mé-
canique ou naturelle redevient efficace.
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On peut ainsi protéger un tunnel, même de grande lon-
gueur contre les incendies en répartissant régulièrement une suite de dis-
positifs conformes à l'invention le long <ie celui-ci, à sa partie supérieure.
Ces dispositifs ne permettent pas obligatoirement d'éteindre
5 un incendie mais ils présentent toujours l'avantage d'empêcher la création
de bouchons de chaleur et de permeittre l'intervention des pompiers et
l'évacuation des personnes.
Il est par ailleurs à noter que les tunnels sont en règle géné-
rale surmontés par des collines ou des imontagnes.
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 ca-
nalisations d'alimentation des jets des turbines à eau de dispositifs con-
formes 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 disposi:tif de protection comporte un boî-
tier 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 boitier 1 renferme pa:r ailleurs à sa partie interne une
turbine de type Pelton 2 dont les jets 15 sont alimentée en eau sous pres-
sion selon la flèche A par une canalisat:ion axiale 3 et dont la roue à au-
gets 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.
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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 boitier 1, et est équipé sur sa face su-
périeure 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 centrifu-
geuse cylindrique 7 entraînée en rotation à grande vitesse par la roue à
augets 4 avec le disque rotatif 5 et mor.itée de façon à récupérer au moins
une partie de l'eau utilisée dans la turbüne 2.
La chambre centrifugeuse 7 est équipée sur sa paroi péri-
phérique 8 d'une série d'orifices calibrés 9.
Le boitier 1 est en outre é;quipé 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 montée:s au niveau des extrémités ouver-
tes 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 boitier 1.
Parallèlement, sous l'action de la force centrifuge, l'eau pro-
venant 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 étre injectée dans l'air mis en circulation selon les flèches C en re-
gard de ces orifices.
Le tube fixe 12 situé au -droit des orifices calibre 9 permet
de faciliter la génération des gouttelettes.
