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DISPOSITIF DE MISE SOUS PRESSION D'APPAREIL DE LUTTE
CONTRE L'INCENDIE A CARTOUCHES PYROTECHNIOUES
RECHARGEABLES GENERATRICES DE GAZ ET EXTINCTEUR MUNI D'UN
TEL DISPOSITIF.
Objet de l'invention
L'invention concerne un dispositif de mise sous pression destiné à des appareils de lutte contre l'incendie, qualifiés ci-après d'extincteurs.
L'invention porte tout particulièrement sur un dispositif de mise sous pression à cartouches pyrotechniques rechargeables génératrices de gaz.
Elle s'étend aux extincteurs munis d'un tel dispositif.
Arrière-plan technologiques
On sait que les appareils qualifiés généralement d'extincteurs sont classés en deux grands types.
On connaît d'une part des appareils à pression permanente dans lesquels un gaz propulseur est maintenu en permanence sous pression.
Ce type de dispositif est très sensible aux microfuites et, à juste titre, est soumis à des conditions sévères de vérification et d'entretien.
On connaît également des appareillages quelquefois qualifiés d'instantanés dans lesquels le gaz propulseur est libéré lors de la mise en service de l'extincteur.
On classifie bien entendu également les extincteurs par l'agent extincteur qu'il contient et on distingue actuellement les extincteurs à base d'eau, à base de mousse,
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à base de poudres, de dioxyde de carbone ou à hydrocarbures halogénés. La durée de fonctionnement d'un extincteur est de l'ordre de grandeur de 10 à 15 s.
L'inconvénient des extincteurs basés sur une production instantanée du gaz propulseur est leur durée de réaction relativement longue et leur sensibilité aux très basses températures.
Dans le cas notamment d'utilisation de dioxyde de carbone comme gaz propulseur, celui-ci devient pratiquement inopérant lorsque la température descend en dessous de-40 C.
Par le document US-A-5 449 041, on connaît un extincteur comportant un générateur de gaz qui produit à température élevée un premier gaz qui interagit avec un liquide vaporisable pour produire un second gaz présentant des capacités extinctrices.
Ce document, qui est incorporé à la présente demande par référence, propose d'utiliser un agent générateur de gaz propulseur contenu dans une enveloppe contenant un combustible, du carbonate de magnésium disposé entre ladite enveloppe et ledit combustible solide, un conduit amenant ce gaz à haute température vers une chambre ainsi qu'un liquide vaporisable contenu dans ladite chambre qui se vaporise au contact du gaz à haute température et une ouverture permettant de libérer hors de la chambre le liquide vaporisé pour éteindre le feu.
Comme agent propulseur, on propose des dérivés de triazol qui libèrent essentiellement de l'azote.
Ce dispositif est relativement complexe, utilise des réactifs particuliers et dans sa conception qui comporte une séparation d'une première enceinte contenant le propulseur et d'une seconde chambre contenant le liquide vaporisable, présente des inconvénients liés à l'encombrement
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et au fait qu'en cas de défaillance de l'enceinte contenant l'agent propulseur, celui-ci ou les gaz qu'il forme s'échappent à l'air libre.
On connaît aussi des dispositifs extincteurs comportant une membrane souple (ou vessie).
La présente invention vise essentiellement à améliorer les extincteurs des types connus par l'état actuel de la technique.
Eléments caractéristiques de l'invention
L'invention concerne au premier chef un dispositif de mise sous pression d'appareils de lutte contre l'incendie constitué par une cartouche pyrotechnique rechangeable génératrice de gaz, caractérisé en ce que la cartouche comporte comme constituant générateur de gaz propulseur du propergol contenu dans une enceinte, et qu'il est équipé d'un échangeur de chaleur, généralement qualifié de puits de chaleur vers et au travers duquel circulent les gaz produits.
Avantageusement, ladite cartouche est également équipée d'une chambre de post-combustion et d'une chicane brise-flammes.
En plus, il est préférable d'utiliser un filtre à scories pour retenir les fines scories de la combustion, étant entendu cependant que généralement, la matière contenue dans le puits de chaleur retient également la plupart des scories.
La garniture du puits de chaleur est constituée de préférence par du carbure de silicium qui présente la propriété d'absorber rapidement la chaleur dégagée par le propergol.
La mise à feu du propergol est avantageusement réalisée à l'aide d'un percuteur, d'une amorce d'allumage, avec éventuellement un bloc combustible auxiliaire à action
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rapide intercalé entre l'amorce d'allumage et la masse du bloc combustible générateur de gaz propulseur.
Ladite cartouche peut être avantageusement utilisée en conjonction avec un extincteur, les gaz produits par le propergol étant utilisés pour projeter l'agent extincteur, lequel contribue à absorber la chaleur.
Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, la cartouche est montée à l'intérieur du corps de l'extincteur, de manière à ce que toute défaillance éventuelle ne provoque pas l'expulsion du gaz produit dans l'atmosphère mais libère simplement le gaz à l'intérieur de l'extincteur, une soupape de sécurité assurant une décompression sans danger pour les personnes et les biens se trouvant éventuellement à proximité dudit extincteur.
On utilise de préférence une cartouche infraudable.
Il est avantageux, compte tenu du fait que la chaleur absorbée dans le puits de chaleur, en particulier dans une utilisation intentionnée du dispositif, se propage le long des parois du corps de l'extincteur, de prévoir une coupure thermique entre la cartouche et le corps de l'extincteur.
On peut donc obtenir la création d'une pression intermédiaire statique instantanée sans utilisation d'une membrane ou d'une vessie.
La libération des gaz produits se fait dans le bas de la chambre contenant l'agent extincteur, ce qui contribue à son détassement.
Différentes caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture d'une description qui suit d'une forme d'exécution préférée de l'invention sans caractère limitatif en regard des dessins annexés.
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Dans les dessins, la figure 1 représente une vue en coupe schématique d'un extincteur comportant une cartouche selon l'invention.
La figure 2 représente le diagramme de l'évolution de la pression dans le corps de l'extincteur contenant un agent extincteur (constitué par 6 kg de poudre ABC) la partie pyrotechnique étant constituée par 1,5 g de poudre noire et 3 x 42 g de propergol 75/25 HC.
Le diagramme de la figure 3 représente l'évolution de la température dans les mêmes conditions.
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Deflcription d'une forzo d'execution ; sÏferée de l'invention
Dans la figure 1, on a représenté par le repère 1 le corps d'extincteur.
Dans ce corps, se trouve l'agent extincteur qui doit être propulsé pour le fonctionnement de l'extincteur.
Le mécanisme de déverrouillage de sécurité et de mise en marche est représenté schématiquement par le repère 3. Il s'agit en principe d'un poinçon ou percuteur ou de tout autre moyen agissant sur une amorce d'allumage 4.
Cet amorce d'allumage 4 agit elle-même sur le bloc combustible auxiliaire à action rapide 5 qui agit sur le bloc générateur du gaz propulseur 6 avantageusement constitué de propergol.
L'ensemble est contenu dans une cartouche 7 scellée indéformable et remplaçable d'une seule pièce.
Un élément d'isolation 8 assure une coupure thermique entre la cartouche 7 et le corps de l'extincteur.
La cartouche est elle-même logée de préférence dans un canon en acier 9 qui se prolonge par une chambre de postcombustion 10 et des chicanes 11 assurant une fonction de brise-flammes.
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L'ensemble comporte également avantageusement des filtres à scories 12.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un puits de chaleur 13 est prévu pour absorber les calories, ce puits de chaleur étant en fait une charge de carbure de silicium.
Les gaz produits en provenance de la chambre de post-combustion circulent dans les chicanes brise-flammes et par les filtres à scories 12 pour arriver dans le puits de chaleur où les calories provenant de la composition du propergol sont absorbées.
Avantageusement, un espace 14 constitué par une double enveloppe peut être utilisé pour réaliser une isolation thermique.
Les zones de détassement du canon sont prévues ainsi que des évents 16.
Le bloc générateur de gaz propulseur à base de préférence de propergol est contenu dans une chambre de combustion telle qu'une combustion dite érosive se produise, c'est-à-dire que la matière ne remplit pas l'intégralité de la chambre, ce qui aurait comme conséquence que la combustion s'effectuerait de manière frontale. Au contraire, la matière est contenue dans la chambre en laissant un espace 17, ce qui provoque une combustion périphérique dite combustion érosive.
Dans la forme d'exécution représentée, on a indiqué dans un seul dessin une sortie 18 pour un agent extincteur selon une première option et une sortie 19 pour un agent extincteur selon une deuxième option. Il est entendu cependant qu'en principe, une seule sortie est choisie et que l'autre est inexistante.
Sur chacune de ces sorties 18 ou 19, il est prévu de monter un diffuseur (non-représenté) adapté à l'agent
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7 06bU6 extincteur.
Dans les conditions indiquées pour les figures 1 et 2, à savoir un mélange 75/25 de propergol à base d'azoture de sodium (NaN,) et de nitrate de potassium (KNC), on observe dans la figure 1 qu'après 200 ms environ, la pression a déjà atteint la valeur adéquate pour le fonctionnement de l'extincteur et se stabilise à cette valeur. La température mesurée par une sonde à la paroi de l'extincteur après 30 sec atteint un maximum ne dépassant pas 80 C, alors que l'extincteur a déjà été utilisé. La température des parois de l'extincteur reste cependant au voisinage de la température ambiante, et cela au moins 10 minutes après l'allumage et l'éventuelle mise en service de l'extincteur.
Bien qu'on ait décrit à titre d'illustration une forme d'exécution de l'invention, aucun caractère limitatif ne doit y être attaché. L'invention n'est notamment pas limitée aux formes et dimensions mentionnées.
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PRESSURE RELIEF DEVICE
AGAINST FIRE AT CARTRIDGES PYROTECHNIOUES
RECHARGEABLE GAS GENERATORS AND EXTINGUISHER PROVIDED WITH A
SUCH A DEVICE.
Subject of the invention
The invention relates to a pressurizing device intended for fire-fighting devices, hereinafter qualified as fire extinguishers.
The invention relates particularly to a pressurizing device with refillable pyrotechnic cartridges generating gas.
It extends to fire extinguishers fitted with such a device.
Technological background
We know that devices generally qualified as fire extinguishers are classified into two main types.
On the one hand, permanent pressure devices are known in which a propellant gas is permanently kept under pressure.
This type of device is very sensitive to micro-leaks and, rightly so, is subject to severe inspection and maintenance conditions.
Apparatuses are also known which are sometimes qualified as snapshots in which the propellant gas is released when the extinguisher is put into service.
Naturally, fire extinguishers are also classified by the extinguishing agent which it contains and a distinction is currently made between water-based and foam-based fire extinguishers,
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based on powders, carbon dioxide or halogenated hydrocarbons. The operating time of a fire extinguisher is of the order of magnitude from 10 to 15 s.
The drawback of fire extinguishers based on instant production of propellant gas is their relatively long reaction time and their sensitivity to very low temperatures.
In the case in particular of the use of carbon dioxide as a propellant, it becomes practically ineffective when the temperature drops below -40 C.
Document US-A-5,449,041 discloses an extinguisher comprising a gas generator which produces at high temperature a first gas which interacts with a vaporizable liquid to produce a second gas having extinguishing capacities.
This document, which is incorporated into the present application by reference, proposes to use a propellant generating agent contained in an envelope containing a fuel, magnesium carbonate disposed between said envelope and said solid fuel, a conduit bringing this gas to high temperature to a chamber as well as a vaporizable liquid contained in said chamber which vaporizes on contact with the gas at high temperature and an opening allowing the vaporized liquid to be released from the chamber to extinguish the fire.
As propellant, triazol derivatives are proposed which essentially release nitrogen.
This device is relatively complex, uses specific reagents and in its design which comprises a separation of a first enclosure containing the propellant and a second chamber containing the vaporizable liquid, has drawbacks linked to the bulk.
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and to the fact that in the event of failure of the enclosure containing the propellant, the latter or the gases which it forms escape into the open air.
Fire extinguisher devices are also known comprising a flexible membrane (or bladder).
The present invention essentially aims to improve fire extinguishers of the types known from the current state of the art.
Character-defining elements of the invention
The invention relates in the first place to a device for pressurizing fire-fighting apparatus consisting of a replaceable pyrotechnic gas generator cartridge, characterized in that the cartridge comprises as a propellant generator component propellant contained in a enclosure, and that it is equipped with a heat exchanger, generally qualified as a heat sink to and through which the gases produced circulate.
Advantageously, said cartridge is also equipped with an after-combustion chamber and a flame-breaker chicane.
In addition, it is preferable to use a slag filter to retain the fine slag from combustion, it being understood, however, that generally the material contained in the heat sink also retains most of the slag.
The lining of the heat sink preferably consists of silicon carbide which has the property of rapidly absorbing the heat given off by the propellant.
The ignition of the propellant is advantageously carried out using a striker, an ignition primer, possibly with an auxiliary fuel block with action
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fast inserted between the ignition starter and the mass of the propellant generator fuel block.
Said cartridge can advantageously be used in conjunction with an extinguisher, the gases produced by the propellant being used to project the extinguishing agent, which contributes to absorbing the heat.
According to a preferred embodiment of the invention, the cartridge is mounted inside the body of the extinguisher, so that any possible failure does not cause the expulsion of the gas produced in the atmosphere but releases simply the gas inside the extinguisher, a safety valve ensuring decompression without danger to people and property possibly being near said extinguisher.
Preferably a tamper-resistant cartridge is used.
It is advantageous, taking into account that the heat absorbed in the heat sink, in particular in an intended use of the device, propagates along the walls of the body of the extinguisher, to provide a thermal break between the cartridge and the body of the fire extinguisher.
It is therefore possible to obtain the creation of an instantaneous static intermediate pressure without the use of a membrane or a bladder.
The gases produced are released at the bottom of the chamber containing the extinguishing agent, which contributes to its expansion.
Different characteristics of the invention will appear on reading a description which follows of a preferred embodiment of the invention without limitation with regard to the accompanying drawings.
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In the drawings, Figure 1 shows a schematic sectional view of a fire extinguisher comprising a cartridge according to the invention.
FIG. 2 represents the diagram of the evolution of the pressure in the body of the extinguisher containing an extinguishing agent (consisting of 6 kg of ABC powder) the pyrotechnic part consisting of 1.5 g of black powder and 3 × 42 g of propellant 75/25 HC.
The diagram in FIG. 3 represents the evolution of the temperature under the same conditions.
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Deflcription of an execution forzo; the invention
In Figure 1, there is shown by the reference 1 the extinguisher body.
In this body is the extinguishing agent which must be propelled for the operation of the extinguisher.
The safety unlocking and starting mechanism is represented diagrammatically by the reference 3. It is in principle a punch or striker or any other means acting on an ignition primer 4.
This ignition initiator 4 itself acts on the fast-acting auxiliary fuel block 5 which acts on the propellant gas generator block 6 advantageously consisting of propellant.
The whole is contained in a sealed cartridge 7 which is non-deformable and replaceable in one piece.
An insulation element 8 ensures a thermal break between the cartridge 7 and the body of the extinguisher.
The cartridge is itself preferably housed in a steel barrel 9 which is extended by an afterburner chamber 10 and baffles 11 ensuring a flamebreaker function.
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The assembly also advantageously includes slag filters 12.
According to an essential characteristic of the invention, a heat sink 13 is provided for absorbing calories, this heat sink being in fact a charge of silicon carbide.
The gases produced from the post-combustion chamber circulate in the flamebreaker baffles and through the slag filters 12 to arrive in the heat sink where the calories from the composition of the propellant are absorbed.
Advantageously, a space 14 constituted by a double envelope can be used to achieve thermal insulation.
The barrel loosening zones are provided as well as vents 16.
The propellant generator block preferably based on propellant is contained in a combustion chamber such that so-called erosive combustion occurs, that is to say that the material does not fill the entire chamber, this which would result in combustion taking place head-on. On the contrary, the material is contained in the chamber, leaving a space 17, which causes peripheral combustion known as erosive combustion.
In the embodiment shown, there has been indicated in a single drawing an outlet 18 for an extinguishing agent according to a first option and an outlet 19 for an extinguishing agent according to a second option. It is understood however that in principle, only one exit is chosen and that the other is non-existent.
On each of these outputs 18 or 19, provision is made to mount a diffuser (not shown) adapted to the agent
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7 06bU6 fire extinguisher.
Under the conditions indicated for FIGS. 1 and 2, namely a 75/25 mixture of propellant based on sodium azide (NaN,) and potassium nitrate (KNC), it is observed in FIG. 1 that after 200 ms approximately, the pressure has already reached the value suitable for the operation of the extinguisher and stabilizes at this value. The temperature measured by a probe on the wall of the extinguisher after 30 sec reaches a maximum not exceeding 80 C, when the extinguisher has already been used. The temperature of the walls of the extinguisher remains, however, in the vicinity of ambient temperature, and this at least 10 minutes after lighting and possibly putting the extinguisher into service.
Although an embodiment of the invention has been described by way of illustration, no limiting character should be attached thereto. The invention is in particular not limited to the shapes and dimensions mentioned.