La présente invention concerne un dispositif d'éjection d'un mélange au moins diphasique selon le préambule de la revendication 1, ainsi que diverses utilisations avantageuses de ce dispositif selon les revendications 16 à 20.

A la base, un moyen connu pour lutter efficacement contre un incendie est la lance à eau, permettant de pouvoir « noyer » un feu, en particulier sous une grande portée d'éjection mais au prix d'un grand débit d'eau.

Un autre dispositif d'éjection utilise un mélange diphasique, par exemple au moyen entre autre d'eau et de gaz sous pression, et s'adapte dans le domaine de l'extinction d'incendie afin de créer un brouillard d'eau ou une mousse extinctrice, tel qu'un extincteur classique. La quantité d'eau requise est donc réduite. D'autres agents peuvent aussi être inclus dans la phase eau-gaz sous pression, telle qu'un agent émulsifiant ou un autre agent à caractère non obligatoirement émulsifiant tel que du gaz carbonique. L'ajout d'agent reste cependant contraignant par exemple à cause du stockage limité d'un extincteur. La portée des extincteurs classiques est par ailleurs aussi limitée, car ceux-ci sont conçus pour des extinctions de feu à faible étendue.

D'autres systèmes, par exemple adaptés à une lance à longue portée, utilisent un gaz à haute pression comme de l'azote, permettant une atomisation de l'eau, cependant préalablement traitée (déminéralisation). Ainsi, les propriétés spécifiques du liquide injecté restent à caractère contraignant. De ce fait, de l'eau de mer ou toute autre eau avec des impuretés ne permettent pas de former correctement un mélange diphasique qui, même outre une haute pression du gaz, n'atteint pas une longue portée.

Il a été tenté de pallier à cet inconvénient en utilisant un dispositif de génération d'un écoulement diphasique, tel que décrit dans le brevet français FR 2 548 052. Un dispositif de ce type comporte une paroi délimitant une chambre ou l'on produit cet écoulement diphasique sous pression, perforée par au moins une ouverture à travers laquelle entre un gaz sous une pression dite "pression d'alimentation", munie d'une première extrémité amont raccordée a une source d'alimentation de liquide sensiblement a la même pression, ainsi que d'une deuxième extrémité aval raccordée a Une tuyère accélératrice du fluide où celui-ci se détend, et d'où il s'échappe sous forme de jet à grande vitesse. Un tel dispositif permet de créer un jet diphasique d'eau et de gaz non comburant sur les lieux mêmes de l'intervention contre le feu, à partir de la ressource d'eau existante, et d'une source de gaz non comburant. L'expérience montre que la mise en oeuvre de tels dispositifs est satisfaisante pour autant que la pression d'alimentation soit suffisamment basse. Ils permettent alors d'éteindre un feu avec une efficacité comparable à celle d'un extincteur à mousse, donc avec une portée restreinte du jet de mélange diphasique. Cependant, si l'on augmente la pression d'alimentation pour obtenir des jets à des vitesses telles qu'ils puissent atteindre des feux à grande distance, le fonctionnement des dispositifs devient défectueux.

De là, un nouveau dispositif a été élaboré, tel que celui décrit dans la demande de brevet FR 2 766 108, afin de générer un écoulement diphasique dont la qualité de fonctionnement est sensiblement constante quelque soit la pression (liquide et gaz) en entrée du dispositif. Ce dispositif d'éjection d'un mélange diphasique comprend deux entrées distinctes pour une l'entrée d'injection du liquide et l'entrée d'injection du gaz, une chambre d'émulsion pour produire un mélange liquide-gaz et une tuyère d'éjection du premier mélange liquide-gaz suivant une direction principale définie par un axe-vecteur. En particulier, le gaz est injecté perpendiculairement dans la conduite d'arrivée d'eau et par l'intermédiaire d'éléments perforés favorisant l'émulsion du mélange liquide-gaz. De plus, des éléments de partage tels que des lamelles sont disposés parallèlement à l'écoulement de la conduite d'eau de façon à former des canaux distincts d'écoulement. Ces lamelles peuvent être espacées angulairement sur une section de la conduite d'eau entourée par les éléments perforés pour l'entrée du gaz dans les canaux. Certes, ce dispositif permet de générer un jet diphasique constant pour des pressions diverses, mais peut être sujet à des perturbations dues à des obstructions intempestives au niveau des lamelles ou des éléments perforés, par exemple en cas d'introduction d'impuretés (sable, caillou, saleté, etc.) via la conduite d'eau ou via la conduite de gaz. Ceci peut aussi se traduire dans une dégénérescence ponctuelle ou prolongée du mélange diphasique qui rend l'extinction d'un feu moins maitrisable. De plus, les éléments internement disposés aux niveaux des conduites imposent une fabrication et une maintenance du dispositif à caractère complexe.

Divers dispositifs d'éjection d'un mélange sont par ailleurs connus des documents WO 95 30 452, WO 90 05000, WO 02 076624, EP 0 608 140.

Un but de la présente invention est de proposer un dispositif simple d'éjection d'un mélange au moins diphasique qui permet au moins un contrôle précis de sa portée d'éjection sous forme diphasique assurée.

En particulier, ce dispositif devrait s'adapter à des pressions d'injection du liquide et du gaz diverses, voire aussi dans le domaine des basses pressions tout en atteignant de longues portées du jet diphasique.

Le dispositif devrait pouvoir s'affranchir d'éléments internes à potentiel obturateur et complexe et rester insensible à des facteurs d'impuretés en entrée, en ce sens que le mélange diphasique en sortie de dispositif est assuré sur toute la longueur du jet et en permanence.

L'invention propose ainsi une solution basée sur un dispositif d'éjection d'un mélange au moins diphasique, comprenant au moins une entrée d'injection pour un liquide et un gaz, une chambre d'émulsion pour produire un premier mélange liquide-gaz, une tuyère d'éjection du premier mélange liquide-gaz suivant une direction principale définie par un axe-vecteur.

Du fait que la tuyère d'éjection possède une géométrie avec au moins sur sa longueur une section minimale, dite col, à un emplacement de l'axe-vecteur, non seulement un effet de détente au sein de la tuyère est créé comme connu dans tout écoulement de type Venturi, mais il est important de noter que la géométrie de la tuyère est adaptée de telle façon qu'une détente au sein de la tuyère d'éjection est induite permettant au premier mélange liquide-gaz issu de la chambre d'émulsion d'être transformé, au sens de la configuration d'écoulement, en un deuxième mélange de liquide-gaz en sortie de tuyère dont la portée d'éjection du deuxième mélange et la granulométrie du liquide sous forme de gouttelettes est contrôlable en fonction des débits massiques du liquide et du gaz et de la pression absolue à l'entrée d'injection.

Il est à noter que l'invention permet d'utiliser éventuellement une entrée commune pour le liquide et le gaz, ce qui diminue la complexité favorablement vis-à-vis de dispositif à deux entrées distinctes dont la position relative est à prendre en compte en particulier pour l'émulsion.

De plus, l'invention n'oblige pas à utiliser des éléments de partage ou de perforation dans une des entrées d'injection pour permettre une émulsion et un mélange diphasique de qualité, car la géométrie de la tuyère couplée aux conditions génératrices en entrée du dispositif (débits massiques du liquide et du gaz et de la pression absolue à l'entrée d'injection) assurent une émulsion optimale et permettent de plus au mélange diphasique en entrée de tuyère de se transformer, au sens de la configuration d'écoulement, en un deuxième mélange diphasique en sortie de tuyères dont la granulométrie et la portée sont clairement liées aux conditions génératrices, donc contrôlées. Ainsi, le dispositif se voit fort simplifié et de plus évite tout effet obturateur par l'absence d'éléments disposés dans l'écoulement complet. Bien entendu, de tels éléments (cône perforé, grille, agitateur, etc.) peuvent être disposés en amont comme aval de la tuyère si l'émulsion ou la configuration du jet doivent être modifiées.

La géométrie de la tuyère est donc adaptée de telle façon que le mélange éjecté, dénommé deuxième mélange pour le distinguer du premier mélange en entrée de tuyère, forme un jet de brouillard principalement suivant l'axe-vecteur de la tuyère et dont la granulométrie, la portée et le déploiement volumique hors de l'axe-vecteur (aussi communément appelée divergence de jet) sont contrôlables et assurés jusqu'à la surface d'attaque du feu désirée.

Du fait de la géométrie de section de la tuyère de l'ordre d'un ou plusieurs millimètres d'ouverture, les impuretés ou même des grains de sables par exemple ne provoquent pas de perturbations notables au niveau du mélange diphasique éjecté. Il est même possible d'ajouter au mélange eau-gaz un produit abrasif tel que constitué de fines particules solides. Par la suite, un exemple de géométrie adaptée pour une tuyère (ou un dispositif multi-tuyères), en particulier au niveau de son entrée, son rétrécissement et sa sortie sera illustré. Principalement, l'entrée de tuyère consiste en une première zone d'accès convergent à fort gradient suivi d'une deuxième zone convergent à faible gradient, d'un passage à la section minimale appelé aussi col de la tuyère, et éventuellemt à une troisième zone divergent se terminant par la section de sortie de tuyère. C'est grâce à une telle configuration ou à des configurations approchantes que la détente au sein de la tuyère permet de contrôler la granulométrie du jet de brouillard et sa portée, en fonction de conditions génératrices simplement définissables en entrée du dispositif.

En réalité, des simulations avancées de géométrie de tuyère ont été effectuées pour arriver sur l'exemple ci-dessus, mais aussi sur d'autres variations permettant un contrôle adapté à un exercice voulu, par exemple pour permettre d'assurer un intervalle de portée variable tout en tendant à maintenir une granulométrie contrôlée du jet de brouillard.

Un avantage fort de l'invention est que le dispositif peut être utilisé pour une pression absolue basse (de l'ordre généralement de 5 à 10 bar) au niveau de l'entrée dans la chambre d'émulsion ou de la tuyère. Pour ce domaine de pression, un débit de jet de brouillard en sortie de tuyère est cependant parfaitement assuré dans un domaine allant de 50 à 150 m/s ainsi qu'une granulométrie de gouttelettes de 50 à 150 µm. Le dispositif ne nécessite donc pas de forte pression en entrée ou du moins d'augmentation considérable, afin de garantir une portée de jet plus importante, telle que pour un feu à grande distance. Ainsi, lors d'une variation même considérable de portée du jet, des variations intempestives et brusques de sa granulométrie (et donc de son état diphasique) sont écartées.

En bref, la géométrie (avec au moins deux sections à diamètre variable le long de l'axe vecteur en entrée et en sortie) de la tuyère selon l'invention est adaptée pour permettre un taux de détente en sortie de tuyère qui assure :

• une granulométrie contrôlée du mélange diphasique par un fractionnement du liquide en gouttelettes
• une accélération et une vectorisation des gouttelettes de liquide par la détente du gaz également préémulsionné en entrée de tuyère.

En d'autres termes, la géométrie de la tuyère permet à une émulsion liquide-gaz à son entrée de lui assurer une uniformité granulométrique ainsi qu'une portée contrôlée (et vice-versa). On pourrait alors comprendre que pour faire varier la portée ainsi obtenue sans modifier la granulométrie du jet et les conditions génératrices, il faudrait modifier la géométrie de la tuyère, ce qui serait pratiquement impossible. En fait, la géométrie de la tuyère a aussi été calculée et adaptée pour permettre une variation de portée du jet pour un facteur de granulométrie stable en faisant varier simplement une ou plusieurs des conditions génératrices à l'entrée ou dans le dispositif. Pour un souci de facilité, la pression en entrée (injection liquide-gaz) du dispositif est par exemple réglable par une simple vanne.

L'invention présente également un deuxième aspect avantageux couplant plusieurs tuyères telles que décrites ci-dessus et disposées sur un support rotatif, permettant en plus d'une action giratoire par les détentes des tuyères et leurs dispositions particulières sur le rotor et entre elles, de balayer des surfaces ciblées de façon complète et étendue ou bien de projeter des jets de brouillards sur un large volume sans essayer d'atteindre précisément une zone de flamme par exemple. De la même façon que pour le contrôle de la portée et de la granulométrie du jet, la vitesse de rotation peut aussi être contrôlée favorablement pour un exercice souhaité, en fonction des conditions génératrices du dispositif multi-tuyères, semblables à celles d'une seule tuyère.

Ainsi, le dispositif d'éjection selon l'invention satisfait aux exigences du contrôle de granulométrie importantes dans la pratique. En effet, la taille des gouttelettes doit être adaptée en fonction du type de foyer d'incendie, par exemple au moyen de gouttes plus fines pour attaquer des foyers d'hydrocarbures ou refroidir des ambiances très chaudes, ou au moyen de gouttes plus grosses pour mouiller des feux formant des braises.

Avantageusement, diverses utilisations de la tuyère ou d'un dispositif multi-tuyère (rotatif ou non) sont possibles comme à titre d'exemple et de façon non exhaustive:

• Utilisation pour l'extinction d'un incendie, la prévention d'incendie par humidification à faible consommation de liquide ou le refroidissement de matériau avec comme liquide de l'eau pouvant contenir un agent extincteur, un agent mouillant.
• Utilisation pour un traitement surfacique d'un matériau, telle que :
  • + pour le nettoyage d'un matériau, le liquide étant de l'eau ou/et pouvant contenir un agent de nettoyage ;
  • + pour une application de peinture sur le matériau où le liquide contient principalement un agent colorant ;
  • + pour un traitement abrasif du matériau où le deuxième mélange contient une solution chimique liquide ou partiellement de faible granulométrie solide.
• Utilisation comme dispositif d'éjection d'un combustible (liquide ou gazeux).
• Utilisation comme dispositif pour la propulsion d'un élément comprenant la tuyère comme moyen de propulsion.
• etc.

Un ensemble de sous-revendications présente également des avantages de l'invention.

Des exemples de réalisation et d'application sont fournis à l'aide de figures décrites :

Figure 1

description générale d'une tuyère pour un mélange diphasique,

Figure 2

coupe d'un dispositif multi-tuyères rotatif,

Figure 3

vue de dessous du dispositif multi-tuyères rotatif,

Figure 4

vue de côté (droite) du dispositif multi-tuyères rotatif.

Figure 1 décrit généralement un exemple de tuyère EJ pour un mélange diphasique MLG1 réalisé via une chambre d'émulsion EMC avec des éléments optionnels ou des formes conçues pour favoriser le mélange d'un liquide L1 avec un gaz G1, tous deux injectés à basse pression (inférieure à 20 bar, dans la pratique entre 5 et 10 bars). Un profil plus exact de tuyère adéquate sera décrit dans la suite du document. Le liquide L1 et le gaz G1 entrant dans la chambre d'émulsion EMC ou directement dans la tuyère EJ peuvent être amenés par deux canaux IN1, IN2 distincts convergents vers l'entrée IN. Ces canaux n'ont avantageusement pas besoin d'avoir une disposition particulière comme dans la plupart des dispositifs à tuyère diphasique de l'état de la technique. Ainsi, dans la chambre d'émulsion EMC ou plus généralement en aval de l'entrée de la tuyère EJ, le premier mélange diphasique MLG1 est formé d'une manière encore non idéalement contrôlée, en ce sens que la granulométrie du mélange MLG1 ou du liquide L1 et l'écoulement du gaz G1 sont encore grossiers et très variables. Grâce à la géométrie adaptée de la tuyère EJ de longueur L avec un col de tuyère disposé à un emplacement X (qui peut être local comme aussi étendu), une transformation du premier mélange MLG1 en un deuxième mélange diphasique MLG2 s'opère, tout au long de la tuyère optimisée par le biais de la détente. Le mélange a alors une granulométrie à caractère maîtrisé, c'est-à-dire que le liquide L1 apporté dans le premier mélange MLG1 se trouve dans le mélange MLG2 sous forme de gouttelettes GOUT ayant des diamètres faibles (50à 150µm) résultant de l'atomisation produite au sein de la tuyère.. Ainsi la granulométrie du liquide L1 et donc du jet de brouillard sortant est parfaitement contrôlée sur une portée PO. De plus, le gaz G1, en tant que composante à la base du premier mélange MLG1 à basse pression, est détendu avec un fort gradient, de telle façon qu'il provoque une accélération et une vectorisation des gouttelettes GOUT selon en majeure partie un axe-vecteur AX (axe de symétrie principal de la tuyère. Dans ce jet pouvant avoir une divergence variable mais maîtrisée, le gaz G1 dans le deuxième mélange MLG2 a donc un effet porteur des gouttelettes GOUT sur la portée PO. La portée PO est bien entendu liée à la géométrie particulière de la tuyère utilisée et aux conditions génératrices. Au cours de la détente en tuyère à géométrie adaptée, le gaz G1 issu du premier mélange MLG1 fournit un travail qui assure ainsi d'une part une propulsion supplémentaire du liquide L1, à la base grossièrement fractionné, et d'autre part son atomisation en fines gouttelettes uniformes. Le jet sortant se présente sous forme de brouillard à déplacement rapide (50 à 150 m/s).

Ce concept met à profit une géométrie de tuyère de forme simple, et comprenant des orifices de « grande » dimension (jusqu'à quelques mm) pour mettre en oeuvre au sein même de l'écoulement diphasique une physique complexe de détente en pression associant :

• une détente à forts gradients de pression et associée à un intense transfert aussi bien de quantité de mouvement (trainée interfaciale) que d'énergie (chaleur et travail interfaciaux), l'efficacité de ces transferts est liée à l'augmentation de l'aire interfaciale (surface d'échange liquide-gaz) résultant de l'atomisation.
• un fractionnement et une accélération contrôlés de la phase liquide.

Les caractéristiques granulométriques et de portée du deuxième mélange liquide-gaz MLG2 éjecté sont contrôlables par des dites conditions génératrices telle que la pression totale en entrée de la chambre d'émulsion EMC ou de/des tuyère(s) EJ et des débits massiques du liquide L1 et du gaz G1. Ces conditions génératrices relatives à un écoulement en tuyère sont adaptées pour des points de fonctionnement de la tuyère à granulométrie et portée ciblées.

Pour une géométrie de tuyère donnée, les conditions d'alimentation (pression du premier mélange MLG1 en entrée de tuyère EJ, débit entrant du liquide L1, débit entrant du gaz G1) ne sont pas quelconques. Il est possible de démontrer qu'il existe pour une géométrie de tuyère une relation f unique de tel que : $$\mathrm{f}\left({\stackrel{•}{\mathrm{m}}}_{\mathrm{1}}+{\stackrel{•}{\mathrm{m}}}_{\mathrm{g}},\mathrm{Pin}\right)=\mathrm{0}$$
où m_l est le débit massique (en kg/sec) du liquide L1, m_g est le débit massique (en kg/sec) du gaz G1 et Pin est la pression absolue du mélange MLG1 (en bar) en entrée de tuyère.

Remarque :

1. 1. En écoulement diphasique, la grandeur utilisée est le titre massique en gaz TM (rapport du débit massique gaz et du débit massique total « liquide + gaz »), plutôt que le débit massique gaz. $$\mathrm{TM}=\frac{{\stackrel{•}{\mathrm{m}}}_{\mathrm{g}}}{{\stackrel{•}{\mathrm{m}}}_{\mathrm{g}}+{\stackrel{•}{\mathrm{m}}}_{\mathrm{l}}}$$
2. 2. Il est alors possible de définir des points de fonctionnement de la tuyère qui sont donc caractérisés par un ensemble de triplet {m_l, TM, Pin} qui constitue les conditions génératrices de l'écoulement en entrée de tuyère. D'un point de vue pratique cette relation a pour conséquence de rendre impossible un choix quelconque de débits (liquide et gaz) et de pression. Il faut donc « relaxer » une des variables (par exemple le débit gaz). Ainsi lorsque qu'un réglage est effectué, il est possible de choisir un débit liquide m_l et une pression d'alimentation Pin, mais le débit gaz mg est alors imposé.

Suivant ce schéma, des valeurs de sortie en tant que grandeurs pertinentes sont à considérer. Le jet diphasique qui se développe en sortie de tuyère EJ se caractérise par :

1. 1. Une dynamique de jet de l'ordre de 50 à 150 m/sec en sortie de tuyère
2. 2. Une granulométrie (taille des gouttelettes) de l'ordre de 50 à 150 µm
3. 3. Une enveloppe de jet (c'est à dire la frontière entre le jet et l'extérieur du jet)

De ces trois caractéristiques de première importance, il est possible de déduire les grandeurs pertinentes, par exemple dans le cadre de la lutte contre les incendies comme :

• La portée PO, distance maximum au delà de laquelle la dynamique du jet n'est plus suffisante pour être efficace sur un feu.
• La densité d'aire interfaciale, c'est-à-dire la surface totale développée par l'ensemble des gouttes contenues dans un volume unitaire.
• Le volume protégé (couverture volumique du jet)

Bien entendu, les conditions de sortie du jet (dynamique du jet, granulométrie et enveloppe) sont entièrement fonction des conditions génératrices de l'écoulement, directement liées aussi à la géométrie de la tuyère. Il est ainsi possible de cartographier, pour une géométrie de tuyère, des points de fonctionnements en fonction des conditions génératrices et de sortie pour chaque application d'éjection souhaitée.

Dans le cadre générale de la lutte contre les incendies, et plus particulièrement au moyen de brouillards d'eau, il existe deux approches distinctes : la protection ponctuelle (le jet est directement orienté sur le site identifié à risque, par exemple un réservoir, un moteur, etc.) et la protection en volume où le jet est orienté de manière à protéger l'ensemble du volume sans essayer d'atteindre précisément la zone de flamme.

Les tuyères diphasiques à jet de brouillard selon l'invention produisent, outre une certaine tolérance de divergence, un jet de grande dynamique et relativement directif. Ainsi pour les applications de protection en volume, où l'on cherche à protéger un volume dans son ensemble sans privilégier une direction particulière, il est nécessaire d'utiliser un ensemble de plusieurs tuyères capable de couvrir toutes les directions dans tout le volume. Pour cela plusieurs solutions existent (liste non exhaustive):

• Disposer les tuyères en différents lieux du volume et suivant différentes directions (disposition en réseau dit en peigne ou en « swirl ») ;
• Regrouper plusieurs tuyères sur un même corps fixe (dispositif multi-têtes) ;
• Disposer plusieurs tuyères sur un corps rotatif (corps multi-tuyères rotatif).

Outre des résultats très intéressants, les dispositions en réseau ainsi que le dispositif multi-têtes, ont l'inconvénient de laisser des zones du volume non protégées, tandis que la solution d'un corps rotatif sur lequel plusieurs tuyères sont fixées permet de balayer tout un ensemble de direction et de couvrir de façon optimale le volume à protéger.

A la figure 2, un tel dispositif d'éjection d'un fluide diphasique MLG1 injecté dans un système rotatif multi-tuyères est représenté en coupe transversale. Le système comprend un stator STAT guidant en rotation un rotor ROT, sur lequel sont disposées des tuyères EJ, EJ1, EJ2... selon la figure 1. Il est à noter que le gaz G1 et le liquide L1 sont directement injecté jusqu'aux entrées des tuyères via l'entrée unique IN du stator STAT menant à un espace interne libre du rotor ROT qui sert simplement de chambre de distribution EMD pour le mélange MLG1. Il est à noter qu'une chambre d'émulsion effective, par exemple avec des éléments perforés ou de partage, n'est plus indispensable dans la mesure ou le mélange est admis directement dans la chambre de distribution. Si la maîtrise de la qualité du mélange admis le nécessite, il est possible de placer une chambre d'émulsion EMC, similaire à celle de la figure 1, en amont de la chambre de distribution EMD. Ainsi, aucun élément perforé ou de partage ou à risque obturateur n'est présent dans la chambre de distribution EMD. La chambre de distribution EMD matérialisée entre le rotor ROT et le stator STAT est ainsi commune à l'ensemble des tuyères EJ, EJ1, EJ2... qu'elle alimente en mélange eau/gaz ou tout autre mélange liquide /gaz (qui pourrait aussi contenir plus de deux phases).

Les tuyères EJ1, EJ2... et leurs axes AX1, AX2... disposées de manière décalée ou asymétrique par rapport à l'axe de rotation RX du rotor ROT permettent la propulsion en rotation par des forces de réaction même des jets sortants des tuyères. L'axe AX d'une tuyère EJ peut être superposé à l'axe de rotation RX du rotor ROT, mais ne contribue pas à la rotation du rotor. Cette tuyère EJ peut être aussi fixée sur le stator STAT pour simplifier la construction du dispositif complet et éviter une rotation de la tuyère sur elle-même.

Ainsi, plusieurs tuyères d'éjection EJ1, EJ2, ... munis de leurs axes-vecteur AX1, AX2, ... de jets distincts sont disposées sur les parois de la chambre de distribution EMD, en particulier de façon à obtenir une surface ou un volume de couverture de brouillard étendu à au moins une portée définie. Certains axes-vecteur AX1, AX2, ... des tuyères d'éjection EJ1, EJ2, ... peuvent être disposées sur le rotor ROT de façon asymétrique autour d'un plan comprenant l'axe de rotation RX, et sont en particulier orientés de manière décalée selon un angle compris entre 0° et 90° sous un plan perpendiculaire à l'axe de rotation RX. Pour simplement favoriser la distribution de jet, cet angle est différent entre au moins deux tuyères voisines.

Par la géométrie des tuyères, les détentes en sortie des tuyères d'éjection EJ1, EJ2, ... ou/et les directions distinctes des axes-vecteur AX1, AX2, ... sont ainsi adaptées pour qu'un effet giratoire du rotor ROT à vitesse de rotation contrôlée soit produit. En particulier, les axes-vecteur AX1, AX2, ... peuvent aussi être libres de toute intersection avec l'axe de rotation RX afin de générer sur le rotor ROT par les forces de réaction en tuyère une composante de couple latéralement à la tuyère induisant un déplacement angulaire du rotor ROT autour de son axe RX.

Il est bien entendu possible de disposer sur le rotor ROT des tuyères d'éjection EJ1, EJ2, ... ayant des géométries différentes influant sur la granulométrie ou/et la portée du deuxième mélange liquide-gaz MLG2. Ainsi, le brouillard obtenu peut avoir diverses propriétés utiles à des exercices variés (extinction proche et lointaine, plusieurs diamètres contrôlés de gouttes).

Dans ce dispositif et tout comme pour la tuyère de la figure 1, la pression du liquide L1 ou/et du gaz G1 à l'entrée d'injection est adaptable suivant le rapport des débits d'entrée pour le liquide L1 et le gaz G1. De même, le dispositif est conçu avec des tuyères étudiées géométriquement, afin que des caractéristiques granulométriques et de portée du deuxième mélange liquide-gaz MLG2 éjecté soient contrôlables par des conditions génératrices telle que la pression totale en entrée de la chambre de distribution EMD ou de/des tuyère(s) EJ, EJ1, EJ2,... et des débits massiques du liquide L1 et du gaz G1. Il en ressort que comme pour une tuyère, le dispositif rotatif répond à des conditions génératrices relatives à un écoulement en tuyère et qui sont adaptées pour des points de fonctionnements du dispositif pour une (ou plusieurs) granulométrie(s) ou/et une (ou plusieurs) portée(s) ciblées. Suivant cette configuration, des débits de liquide L1 de l'ordre ou inférieur à 2kg/s sont rendus possibles.

Enfin, la figure 2 correspondant à une réalisation appropriée au dispositif multi-tuyères rotatif présente une des géométries idéales de la tuyère selon l'invention. Cette géométrie a été détaillée pour la tuyère EJ2 vue en coupe au niveau de son axe-vecteur AX2 (axe de symétrie de la tuyère). Principalement, la tuyère EJ2 se compose de trois portions de longueur La, Lb, LC suivant son axe-vecteur AX2. L'entrée de tuyère consiste en une première zone, de longueur La, convergent à fort gradient suivi d'une deuxième zone, de longueur Lb, convergent à faible gradient, d'un passage à la section minimale appelé aussi col de la tuyère, et éventuellement à une troisième zone, de longueur Lc, divergent se terminant par la section de sortie de tuyère de dimension D2 (usuellement supérieure à 1 mm pour des applications d'extinction ou de refroidissement sur quelques dizaines de mètres). La première zone à fort gradient favorise une atomisation rapide de l'écoulement, l'augmentation de la surface d'échange résultant de cette atomisation permet d'intenses transferts de quantité de mouvement et d'énergie, entre liquide et gaz, dans l'ensemble de la tuyère qui assure ainsi conjointement l'atomisation et l'accélération du liquide au cours de la détente. C'est grâce à une telle géométrie et de telles dimensions que le mélange diphasique peut être éjecté après détente en tuyère sous forme de brouillard à granulométrie, portée et volume contrôlés tel que l'invention le décrit.

Les figures 3 et 4 représentent une vue de dessous et une vue de côté (droite) de dispositif multi-tuyères rotatif selon la figure 2. En particulier, il est à noter que la disposition des tuyères EJ1, EJ2, ..., EJ6 par rapport à l'axe de rotation RX du rotor ROT (ou par rapport à un plan comprenant l'axe de rotation RX) est asymétrique en considérant deux tuyères dont les axes-vecteur sont inclus dans un seul plan comprenant aussi l'axe de rotation RX du rotor (par exemple les tuyères EJ4 et EJ6 avec leurs axes-vecteur AX4 et AX6). Les tuyères voisines sont aussi décalées angulairement par rapport à l'axe de rotation RX du rotor ROT. Cette disposition favorise l'effet giratoire contrôlé du rotor ROT, mais aussi offre un balayage de jet étendu sur des volumes à humidifier.

Il est important de souligner que ce système apporte un avantage à caractère écologique, car il fonctionne à de faibles débits d'eau vis-à-vis des dispositifs actuels d'éjection d'un mélange diphasique eau-gaz (gaz faiblement comprimé). Il permet donc une faible consommation d'eau couplée de plus à une répartition précisément contrôlée de l'eau. Ce dispositif pourrait donc être aussi avantageusement utilisé, hors d'un bâtiment, pour la prévention d'incendie dans les milieux naturels. L'eau pourrait provenir d'une source quelconque (en particulier une nappe phréatique). Une fonction d'humidification voire d'arrosage est également possible sur de grands espaces tout en minimisant la consommation d'eau sans besoin de disposer de haute pression en entrée du dispositif. D'autres milieux tels que des surfaces industrielles à caractère inflammable peuvent également être protégées contre tout réchauffement suspect ou incendie.

La présente invention s'adapte potentiellement à d'autres types d'applications telles que l'alimentation/atomisation en ergols pour des moteurs de fusée, ou pour une optimisation d'injection de carburant pour des moteurs thermiques à combustion.

Il est aussi possible selon l'invention d'améliorer le dispositif d'éjection d'un combustible (liquide ou gazeux) pour former une flamme de grande dimension (exemple d'application industrielle : brûleurs dans les fours verriers ; exemple d'application militaire : lance-flammes).

Une utilisation du dispositif pour la propulsion d'un véhicule comprenant la tuyère comme moyen de propulsion est aussi possible, tel que pour la propulsion d'un véhicule marin ou aérien (sous-marin, jet-ski, avion, etc.).

Ainsi, il est facile de comprendre que la présente invention, telle que definie par les revendications, va bien au-delà d'une liste exhaustive de possibilités de domaine d'application ou d'utilisation de la tuyère ou plus généralement du dispositif d'éjection.