FR3046943A1 - Buse silencieuse de diffusion de gaz. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une buse de diffusion pour injecter un gaz sous pression dans une pièce, caractérisé en ce qu'il comprend : - un support doté d'un connecteur de fixation pour fixer le support à un circuit d'injection, - une mousse métallique solide maintenue par le support de sorte que le gaz provenant du circuit d'injection traverse la mousse métallique avant de diffuser dans la pièce.
Description
"Buse silencieuse de diffusion de gaz."
La présente invention se rapporte à une buse de diffusion pour injecter un gaz sous pression dans une pièce.
La présente invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine d'extinction d'incendie par gaz.
Des bâtiments peuvent être équipés d'un réseau de diffusion apte à diffuser un gaz dans des locaux où un incendie se serait déclaré. Un tel gaz est généralement un mélange d'azote et d'argon. Le réseau de diffusion comprend une réserve d'un tel gaz sous haute pression entre 200 et 300 bars. Un circuit de canalisation est connecté à ce réservoir et atteint chaque local à protéger. De façon générale, l'extrémité de chaque canalisation pénètre en hauteur, par exemple par le plafond, dans chaque local ou pièce. A chaque extrémité, on fixe une buse de diffusion adaptée pour diffuser le gaz selon un débit prédéterminé. Ce débit est une quantité de gaz à diffuser sur un temps prédéterminé. Ce débit est déterminé pour permettre d'abaisser rapidement le taux d'oxygène dans la pièce sans qu'il y ait de dégâts sur le matériel et l'humain.
Les buses de diffusion selon l'art antérieur sont généralement des caissons vides perforés avec un nombre de trous permettant d'avoir un débit adapté en fonction de la valeur de la pression du gaz arrivant dans la pièce. Certaines buses sont conçues pour diffuser le gaz vers le sol.
Or, les bâtiments à protéger peuvent comporter des composants, notamment électroniques, de grande sensibilité au bruit. Le bruit émis au moment du déclenchement d'un système d'extinction d’incendie par gaz peut atteindre des valeurs très élevées au-delà des 120dB. On s'est rendu compte que pour des pièces hébergeant des centres de données ou « data center » en anglais, le bruit au-delà de 100 dB génère des vibrations qui perturbent et même peuvent détruire les têtes de lectures des disques durs.
En particulier, les ondes de fréquences élevées sont particulièrement directionnelles. Par conséquent, orienter les buses de diffusion vers les composants dans la pièce n'est pas souhaitable.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant une nouvelle buse de diffusion peu bruyant.
Un autre but de l'invention est la mise en œuvre d'une buse de diffusion apte à diffuser un gaz sans plus de perte de charge qu'une buse standard.
On atteint au moins l'un des objectifs précités avec une buse de diffusion pour injecter un gaz sous pression dans une pièce. Selon l'invention, la buse comprend : - un support doté d'un connecteur de fixation pour fixer le support à un circuit d'injection, - une mousse métallique solide maintenue par le support de sorte que le gaz provenant du circuit d'injection traverse la mousse métallique avant de diffuser dans la pièce.
Avec la buse selon l'invention, le gaz sous pression transitant via le circuit d'injection est d'abord insufflé dans la mousse métallique avant d'être diffusé dans la pièce. La mousse métallique est utilisée comme un filtre acoustique permettant de limiter le bruit, bruit engendré par le passage du gaz d'une pression élevée (supérieure), par exemple au-delà de 60 bars, à une pression faible (inférieure) de l'ordre de 5 bars.
Une mousse métallique est généralement modélisée par une microstructure tridimensionnelle périodique. Les non linéarités géométriques d'une telle structure sont à l'origine de caractéristiques physiques spécifiques. Contrairement à un matériau plein, la mousse métallique présente une structure alvéolaire, poreuse, de sorte qu'un flux traversant une telle structure est scindé en une multitude de petits flux traversant un matériau constitué essentiellement du vide.
Une mousse métallique a également l'avantage de présenter un rapport rigidité sur le poids assez élevé. Par ailleurs, en fonction du matériau utilisé, la résistance à la variation de température peut être très élevée.
De façon générale, les mousses métalliques sont utilisées dans des échangeurs thermiques, dans le secteur automobile pour alléger les pièces mécaniques et augmenter l’absorption d’énergie en cas de choc.
Les inventeurs se sont rendus compte qu'une mousse selon l'invention permet d'éliminer les ondes sonores de hautes fréquences, plusieurs kHz, ces mêmes fréquences qui, portées à des décibels élevées créent des vibrations à l'origine de la détérioration de composants sensibles.
Selon l'invention, la mousse métallique est constituée de plusieurs matériaux dont le nickel et le chrome dans des proportions respectivement de 60-80% et 15-40%. Les inventeurs se sont rendus compte que l'utilisation de ces matériaux permettait une meilleure absorption des ondes de fréquences élevées.
De préférence, la mousse métallique selon l'invention est une mousse métallique à pores ouverts ou réticulée. Il s'agit de mousse métallique à pores non fermés, idéal pour assurer un bon débit de diffusion dans la pièce.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la mousse métallique peut présenter une porosité supérieure à 90%. Le rapport entre la porosité est la densité relative est que la porosité est égale à 100% moins la densité relative. Cela signifie que la densité relative est inférieure à 10%. De telles valeurs permettent d'assurer un débit minimum pour l'application dans le domaine d'extinction d'incendie. Avec une faible densité relative, la mousse est essentiellement constituée de vide. Le flux est subdivisé en un nombre infini de flux plus petits qui diffuse à travers la mousse métallique.
Selon un mode de réalisation, la mousse métallique présente une porosité égale à 92.2%. A titre d'exemple non limitatif, la mousse métallique peut présenter une densité moyenne de 0.45 à 0.9 grammes par centimètres cube.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, lorsque la mousse métallique est à pores ouverts, cette mousse métallique peut présenter un nombre de pores par pouce, soit 2.54cm, compris entre 17 et 23.
De la même manière, lorsque la mousse métallique est à pores ouverts, cette mousse métallique peut présenter un diamètre moyen par pore estimé entre 0.6 et 1.4mm, idéalement 0.9mm.
En pratique, la mousse métallique peut être constituée de plusieurs blocs prédécoupés ou d'un monobloc. Lorsqu'il s'agit de plusieurs blocs, ils peuvent être posés les uns sur les autres sans collage particulier. L'utilisation de la mousse métallique par blocs prédécoupés permet de simplifier le montage dans le support.
Avantageusement, la mousse métallique peut être de forme cylindrique, à section circulaire, carrée, triangulaire ou autre. Dans tous les cas, les dimensions sont telles que la mousse métallique présente une face supérieure à la section du flux provenant du circuit d'injection.
Selon un mode de réalisation avantageux, le support peut comprendre un caisson contenant complètement la mousse métallique, des ouvertures étant réalisées sur les parois latérales de ce caisson pour la diffusion latérale du gaz. Par « complètement » on entend un caisson qui englobe toute la mousse métallique. De préférence, les ouvertures sont réalisées uniquement sur les parois latérales de sorte que le flux est diffusé latéralement et non directement vers le bas sur les composants sensibles.
Le caisson peut être de forme cylindrique, parallélépipédique, sphérique ou complexe. La mouse métallique peut avoir ou non la même forme que le caisson.
De préférence, le nombre d'ouvertures latérales est fonction du débit souhaité dans la pièce et de la pression en entrée de la mousse métallique.
La buse de diffusion peut comprendre un disque de restriction disposé au niveau d'une interface mécanique de façon à régler le débit du gaz diffusé dans la pièce. Il peut s'agir d'un disque ayant une ouverture centrale réglable ou bien un disque amovible qui peut être changé en fonction du débit souhaité.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le support peut couvrir partiellement la mousse métallique. Dans ce cas, le support peut par exemple uniquement maintenir la mousse par le haut, le reste de la mousse métallique étant complètement exposé dans la pièce. Le support peut également comporter des baguettes latérales venant maintenir la mousse métallique directement par pression sur les flancs latérales ou à l'aide d'un plateau inférieur.
En complément notamment de ce qui précède, le connecteur de fixation peut être de forme tubulaire dont une extrémité est directement en contact avec une surface de la mousse métallique.
En variante, on peut envisager un connecteur de fixation de forme tubulaire dont une extrémité est introduite dans la mousse métallique.
Avantageusement, le support selon l'invention peut être en plastique ou en métal. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 est une vue schématique d'un réseau de diffusion de gaz dans des pièces en cas d'incendie,
La figure 2 est une vue schématique en perspective d'une buse de diffusion selon l'invention,
La figure 3 est une vue schématique en coupe de la buse de diffusion représentée sur la figure 2,
La figure 4 est une vue schématique en coupe d'un autre exemple de buse de diffusion selon l'invention,
La figure 5 est une vue schématique en perspective encore d'un autre exemple de buse de diffusion selon l'invention, et
La figure 6 est un schéma simplifié d'un bloc de mousse métallique.
Bien que l'invention n'y soit pas limitée, on va maintenant décrire un exemple, non limitatif, de réalisation et de mise en œuvre d'une buse de diffusion selon l'invention présentant une forme globalement cylindrique.
Sur la figure 1 est représenté un réseau de diffusion de gaz disposé par exemple dans un bâtiment comprenant plusieurs pièces 1, 2 et 3. Ces trois pièces peuvent êtes accolées, proches ou espacées à des distances de plusieurs dizaines de mètres.
Chaque pièce peut contenir de composants électroniques de grandes valeurs et sensibles à la vibration. Un exemple de composant électronique craignant la vibration est la tête de lecture d'un disque dur.
On distingue un réservoir 4 maintenu sous pression par exemple entre 200 et 300 bars. Un circuit d’injection 5 sous la forme d’une canalisation est connecté en amont au réservoir 4 et en aval à chacune des pièces 1 à 3. Des valves, non représentées, sont disposées le long du circuit d’injection 5 et permettent de libérer le gaz sous pression du réservoir 4 pour alimenter une ou plusieurs pièces en cas d’incendie. Chaque bras du circuit d’injection, qui est disposé à l’intérieur d’une pièce, peut diffuser le gaz en question sous une pression qui n’est pas la pression du gaz dans le réservoir du fait de la distance entre le réservoir est ladite pièce. Dans chaque pièce le circuit d’injection peut injecter un gaz sous une pression différente de la pression du gaz injecté dans d'autres pièces. Ainsi, pour chaque pièce, la buse de diffusion est adaptée pour que le débit du gaz injecté soit conforme au débit souhaité pour chaque pièce, de préférence identique dans toutes les pièces. Généralement, il est souhaitable d'avoir une diffusion homogène dans toutes les pièces. Pour ce faire, on utilise une buse ajustable ou de préférence amovible de façon à la changer en fonction du débit souhaité.
Sur la figure 2, on distingue une buse de diffusion 6 selon l'invention. Elle comporte un connecteur de fixation 7 de forme cylindrique dotée d'un pas 8 sur sa surface intérieure. Ce connecteur de fixation peut simplement être de type micro présentant une surface latérale externe de forme hexagonale aux carrés offrant une prise pour une clé de serrage. Cette surface latérale externe que également simplement présenté, comme on le voit sur la figure 2, deux chanfreins opposés 9 pour une prise au moyen d'une clé de serrage.
Le connecteur de fixation est destiné à venir en prise avec une extrémité du circuit d'injection. Pour ce faire, les pas de vis 8 coopèrent avec des pas de vis correspondants de l'extrémité du circuit d'injection.
Sur la figure 2, l'extrémité inférieure du connecteur de fixation 7 et connectée de façon étanche à un caisson 10 de forme cylindrique avec un diamètre de section supérieur au diamètre de section du connecteur de fixation.
Le caisson 10 est constitué d'un corps cylindrique 10a fermé sur sa partie supérieure par un disque 10b, et sur sa partie inférieure d'un disque 10c. Le disque supérieur 10b présente une ouverture centrale dans laquelle est inséré de façon fixe et étanche le connecteur de fixation 7. Par conséquent, le flux d'un gaz provenant du circuit d'injection peut traverser le connecteur de fixation 7 et atteindre directement la chambre du caisson 10.
De préférence, le disque inférieur 10c est un disque plein.
Selon l'invention, une mousse métallique 11 est disposée à l'intérieur du caisson 10 de façon à occuper tout l'espace intérieur.
Comme on peut le voir sur la figure 3, le caisson 10 est un support maintenant la mousse métallique en place et directement face au passage intérieur du connecteur de fixation 7.
De préférence, la mousse métallique 11 est disposée en butée sur l'extrémité inférieure du connecteur de fixation 7.
Le corps cylindrique 10a du caisson 10, est doté d'une multitude de trous 12 pour le passage latéral du flux de case injectée via le connecteur de fixation. Avec un disque inférieur 10c plein, on privilégie ainsi un flux de sortie latérale de façon à éviter d'insuffler le gaz directement en direction des composants électroniques se trouvant pas la pièce. En effet les buses de diffusion sont généralement disposées en hauteur. A titre d'exemple, le caisson peut être constitué d'un matériau en inox ou en plastique. La hauteur de ce caisson peut-être de 70 mm, un diamètre de 60 mm, avec des trous 12 d'un diamètre d'environ 6.5mm. Les trous 12 sont au nombre de 48 et sont régulièrement répartis sur le corps cylindrique 10a.
Le support selon l'invention permet ainsi de diffuser le gaz latéralement sur 360°.
La mousse métallique 11 remplit complètement le volume intérieur du caisson 10 et présente des dimensions avec une hauteur de 60 mm et un diamètre de 51 mm.
Bien que la mousse métallique puisse être constituée d'un seul bloc, dans l'exemple de la figure 3, il s'agit de 6 blocs cylindriques superposés les uns sur les autres.
La mousse métallique utilisée est une mousse solide constituée majoritairement de nickel et de chrome et présente une porosité de 92. 2 % soit une densité relative de 7.8 %. Il s'agit d'une mousse métallique à pores ouverts offrant une grande compacité et autorisant des débits élevés tout en réduisant le bruit généré lors du passage d'un flux de case. Dans le cas présent, des essais ont montré qu'un passage dans la buse de diffusion selon l'invention d'un gaz ayant 60bars en entrée et 5bars à la sortie permettait d’atteindre un niveau de bruit inférieur à 100 dB alors que dans des buses de diffusion selon l’état de la technique antérieure le bruit atteint facilement 120 à 130 dB.
La buse de diffusion selon l’invention est un matériau résistant à la variation de la température entre -40° jusqu'à environ 50°. Ce matériau est également résistant à l'eau. Ces caractéristiques sont des avantages non négligeables dans la mesure où la détente d'un gaz peut considérablement baisser la température et par la suite provoquer des condensations.
Contrairement à une utilisation classique de la mousse métallique pour atténuer le flux, dans le cas présent, on utilise la mousse métallique pour atténuer le bruit tout en conservant un débit de gaz élevé, en tout état de cause adapté à une utilisation dans un système d'incendie, par exemple en fonction de la pression ce débit peut aller globalement jusqu'à 60 m3/mn.
La figure 6 est un schéma simplifié d'un bloc de mousse métallique. L'élément constitué est compact, solide, capable de ne pas se déformer par l'impact du flux de gaz.
Toujours dans le cadre de l'invention, un autre exemple de buse de diffusion est illustré sur la figure 4. Le connecteur de fixation peut avantageusement être du même type que celui décrit sur la figure 2. Par contre le support est complètement différent. Il ne s'agit plus d'un caisson mais d'un corps cylindrique 13 non fermé sur sa partie inférieure, le disque supérieur étant ouvert sur sa partie centrale identiquement au mode de réalisation de la figure 2. Le flux de gaz 14 traverse le connecteur de fixation 7 pour attaquer directement la mousse métallique 11. Cette dernière est fixée au corps cylindrique 13 par collage, par vissage, à l'aide de crochets ou par tout autre moyen permettant de maintenir en place la mousse métallique, notamment lors de l'impact du flux de gaz 14. Dans ce mode de réalisation, le gaz diffuse sur tout le pourtour de la mousse métallique non couverte par le corps cylindrique 13. La diffusion se fait ainsi à travers les parois latérales et la base de la mousse métallique..
Sur la figure 5 est illustré un autre exemple de buse de diffusion selon l'invention. Le connecteur de fixation peut avantageusement être du même type que celui décrit sur la figure 2. Le support seul est représenté sans la mousse métallique. Le support est un cadre comprenant un disque supérieure comme le disque 10b décrit précédemment, et un disque inférieur plein comme le disque 10c décrit précédemment. Les deux disques sont reliés entre eux par des tiges rigides, semi-rigides voire souples. Ces tiges sont u nombre de deux ou plus.
La mousse métallique peut librement diffuser sur une grande partie de sa surface latérale. Le disque inférieur 16 est plein mais il peut également être simplement un cercle relié aux tiges. Le disque supérieur 17 peut également être un cercle relié au connecteur de fixation par des tiges rigides, semi-rigides voire souples (non représentées).
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. D'autres formes de mousse métallique peuvent être utilisées, notamment sphérique ou de forme complexe. Le support en forme de caisson peut avoir une partie (corps cylindrique et le disque inférieur) amovible de façon à avoir un corps cylindrique avec des trous adaptés au débit de gaz souhaité.
Claims (16)
- REVENDICATIONS1. Buse de diffusion pour injecter un gaz sous pression dans une pièce, caractérisé en ce qu'il comprend : - un support doté d'un connecteur de fixation pour fixer le support à un circuit d'injection, - une mousse métallique solide maintenue par le support de sorte que le gaz provenant du circuit d'injection traverse la mousse métallique avant de diffuser dans la pièce.
- 2. Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la mousse métallique est constituée de plusieurs matériaux dont le nickel et le chrome dans des proportions respectivement de 60-80% et 15-40%.
- 3. Buse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la mousse métallique est une mousse métallique à pores ouverts ou réticulée.
- 4. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la mousse métallique présente une porosité supérieure à 90%.
- 5. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la mousse métallique présente une porosité égale à 92.2%.
- 6. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la mousse métallique présente une densité moyenne de 0.45 à 0.9 grammes par centimètres cube.
- 7. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lorsque la mousse métallique est à pores ouverts, elle présente un nombre de pores par pouce, soit 2.54cm, compris entre 17 et 23.
- 8. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lorsque la mousse métallique est à pores ouverts, elle présente un diamètre moyen par pore estimé entre 0.6 et 1.4mm.
- 9. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la mousse métallique est constituée de plusieurs blocs prédécoupés ou d'un monobloc.
- 10. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la mousse métallique est de forme cylindrique.
- 11. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support comprend un caisson contenant complètement la mousse métallique, des ouvertures étant réalisées sur les parois latérales de ce caisson pour la diffusion latérale du gaz.
- 12. Buse selon la revendication 11, caractérisée en ce que le nombre d'ouvertures est fonction du débit souhaité dans la pièce et de la pression en entrée de la mousse métallique.
- 13. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support couvre partiellement la mousse métallique.
- 14. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le connecteur de fixation est de forme tubulaire dont une extrémité est directement en contact avec une surface de la mousse métallique.
- 15. Buse selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le connecteur de fixation est de forme tubulaire dont une extrémité est introduite dans la mousse métallique.
- 16. Buse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support est en plastique ou en métal.
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