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" Perfectionnements aux dispositifs pour détecter des vitesses anormales d'augmentation de pression et pour en contrecarrer les effets."
La présente invention a trait à des perfection- nements apportés aux dispositifs destinés à détecter des vi- tesses anormales d'augmentation de pression et à en contre- carrer les effets, par exemple, en supprimant les explosions et en prévenant ou en éteignant les incendies.
L'invention concerne la détection et la réduc- tion de la pression maximum développée par l'explosion des mélanges de l'air avec des vapeurs, des gaz, des pulvérins, des brouillards, des poussières ou combustibles similaires et l'empêchement ou l'extinction des incendies résultant de telles explosions.
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En comparaison avec l'explosion d'une subs- tance qui porte son propre oxygène, l'explosion d'un mélange air/essence ou d'un mélange équivalent est caractérisée par le fait que la vitesse de développement de la pression est relativement faible; ainsi,par exemple, l'explosion d'un mélange de-pulvérin de paraffine/air peut prendre 0,5 secon- de pour développer sa pression maximum.
Il a été proposé de prévoir dans un système extincteur d'incendie des dispositifs sensibles à la pres- sion dans l'espace à protéger, dispositifs qui déplaoent l'air d'une conduite et, par ce moyen, déclenchent une vanne d'alimentation en eau reliée à l'appareil d'arrosage de l'ex- tincteur, mais un tel système n'est pas susceptible d'agir avec une rapidité suffisante pour supprimer l'explosion elle-même.
Dans la protection des transformateurs élec- triques à immersion d'huile, il a été proposé de prévoir un dispositif sensible à la pression, actionnant un disjoncteur électrique lorsque la vitesse d'augmentation de la pression dépasse une valeur prédéterminée.
Selon une particularité de l'invention, celle- ci vise à assurer la détection et la suppression de la com- bustion avant que l'explosion n'ait atteint le stade où la pression maximum est développée et, à cet effet, la présente invention consiste en un dispositif pour détecter les vites- ses anormales d'augmentation de pression, telles qu'en provo- quent des explosions et des phénomènes similaires, en combi- naison avec un dispositif explosif fonctionnant rapidement et destiné à répandre une substance supprimant la combustion ou prévenant ou éteignant l'incendie.
Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, des dispositifs perfeotionnéa sont prévus qui sont capables de détecter une vitesse d'augmentation de pression
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telle que lesdits dispositifs mettent 0,02 seconde à se dé- clencher lorsque la vitesse d'augmentation de la pression dépasse cinquante livres anglaises par pouce carré par se- conde, lesdits dispositifs détecteurs de vitesse d'augmenta- tion de pression étant combinés avec des dispositifs agissant rapidement, capables de distribuer une substance qui supprime la combustion ou prévient ou éteint l'incendie en l'espaoe de 0,05 seconde à partir de la naissance de ladite vitesse d'aug- mentation de pression, ce qui peut supprimer l'explosion, par exemple, une explosion ayant lieu dans un espace comparative- ment illimité,
telle que les explosions dues au grisou, au méthane et aux gaz similaires des houillères, qui se propagent le long de passages ou de voies déterminées.
Selon une autre particularité encore de l'in- vention, un dispositif est prévu pour détecter une vitesse anormale d'augmentation de pression dans des liquides tels que le combustible liquide contenu dans le réservoir d'un avion, et ledit dispositif est placé de façon que la pression du liquide y soit appliquée lorsqu'une accélération négative anormale est appliquée à l'avion. Dans cette application,le dispositif détecteur de vitesse d'augmentation de pression est combiné avec un dispositif explosif agissant rapidement pour déclencher des appareils prévenant ou éteignant l'incen- die, dont l'avion est muni, dans les cas d'aterrissage brutal ou de heurt de l'avion contre un obstacle, et agit ainsi pour prévenir ou éteindre les incendies dus à ces accidents.
Dans le cas d'explosions dans des espaces limités, puisque une augmentation de pression en un point d'un espace de volume défini peut être détectée presque instantané- ment en tout autre point de cet espace, la mise en action de dispositifs contrecarrant ou supprimant l'explosion par des appareils selon l'invention peut généralement être réalisée avec une célérité beaucoup plus grande que celle des appareils
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fonctionnant en réponse à une augmentation de la température .
Dans le cas des explosions dans des espaces comparativement illimités, la supériorité de la réponse est la plus marquée lorsque l'origine de l'explosion produisant l'augmentation de la pression et de la température à l'intérieur de l'espace est éloignée du dispositif ou des dispositifs employés.
Afin qu'une explosion puisse être supprimée avant qu'une haute pression soit développée, la réponse rapide du dispositif détecteur doit être secondée par un dispositif suppresseur d'explosion ou extincteur d'incendie agissant rapidement , et une charge explosive agissant rapi- dement peut être employée pour faire éclater un réservoir contenant une substance supprimant l'explosion ou prévenant ou éteignant l'incendie, ce réservoir étant monté à l'inté- rieur de l'espace, ou bien l'on peut avoir recours à quel- que autre procédé convenable pour répandre rapidement la substance sous une pression élevée.
D'une façon similaire, dans le cas d'explosions engendrées au front de taille d'une mine ou en un autre point, le détecteur répondant à la vitesse d'augmentation de la pression est secondé par des dispositifs de suppression d'ex- plosion ou par des appareils extincteurs d'incendie agissant rapidement situés à une distance suffisante du détecteur dans le sens opposé par rapport au point d'origine de l'ex- plosion, pour garantir le fait que la substance supprimait l'explosion ou l'agent extincteur d'incendie soit répandu ou éjecté de façon à remplir et bloquer les passages, voies ou galeries afin de prévenir la propagation de l'onde explo- sive le long desdits passages, voies ou galeries.
Certaines formes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrites à titre d'exemples en se réfé- rant aux dessins ci-annexés, dans lesquels :
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la fig.l est une coupe d'un dispositif détecteur de vitesse d'augmentation de pression, montré monté sur un réservoir à combustible pour avion, le dispositif étant supposé immergé dans le combustible, .la. fig.2 est un plan de la fig.l vu de l'exté- rieur du réservoir à combustible, le couvercle terminal étant enlevé, la fig.3 est une coupe d'un réservoir à subs- tance destinée à supprimer l'explosion ou à prévenir ou éteindre l'incendie, pourvu d'un dispositif explosif ou détonant agissant rapidement,
qui est destiné à distribuer ou à répandre ladite substance , le dispositif étant montré monté au sommet d'un réservoir à combustible pour avion , la fig.4 est une vue de la fig. 3, similaire à celle de la fig.2 par rapport la fig.l, la fig. 5 est une coupe partielle de l'aile d'un avion ou d'une structure similaire montrant un réservoir à combustible qui y est monté, ledit réservoir étant montré en coupe et étant muni d'appareils selon les figs.
1 et 3, la fig.6 montre un enregistrement photographi- que d'un oscillogramme d'oscillographe à rayon cathodique d'une explosion réprimée dans un réservoir, la fig.7 est une vue en perspective d'un avion partiellement en coupe, montrant les connexions électriques d'un système préventif et extincteur d'incendie, la fig.8 est une vue d'une houillère montrant une méthode d'exploitation particulière, et la disposition de son dispositif pour détecter et supprimer les explosions, la fig. 9 est une coupe d'une voie ou d'une galerie de mine, la fig.
IO est un appareil similaire à celui qui est montré à la fig.l, mais modifié de façon à le rendre plus approprié à l'usage minier,
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la fig.II est une vue de la fig.IO,similaire à celle de la fig.2.par rapport à la fig.l, la fig.I2 est la vue d'un appareil similaire à celui qui est montré à la fig. 3, mais modifié en vue de le rendre plus approprié à l'usage minier, et la fig.I3 est une vue de la fig.I2, similaire à celle de la fig.4 par rapport à la fig.3.
Si l'on se reporte maintenant aux figs.l et 2, on verra que la notation de référence 2 indique un certain nombre ou une pile de capsules de tôle mince de l'espèce utilisée dans les instruments détecteurs et enregistreurs de variations de pression barométrique, trois de ces capsules étant montrées assemblées en pile. Une plaque 3 est fixera l'ouverture centrale de la capsule extérieure 2 et munie ddun plot de contact fixé dans un manchon isolant 5 fixé dans une applique 6 fixée à la plaque 3.
Une tige à rebord 7 est fixée par le rebord à l'autre ouverture externe de la capsule 2, la tige saillant par un trou du dispositif de montage 8 fixé par son rebord 9 et les boulons 10 au réservoir à combustible 11 dans le- quel une ouverture 12 est ménagée à cet effet. Comme le à combustible réservoir/11 peut être construit en matière flexible, un anneau métallique 13 est prévu pour les boulons 10, et une rondelle d'étanchéité 14 est prévue entre le rebord 9 et le réservoir 11, afin d'empêcher les fuites de combustible.
Le dispositif 8 comprend un rebord 15 qui entoure les capsules 2 pour les protéger contre les avaries mécaniques et contre les effets de reflux du combustible contenu dans le réservoir 11, et une barre tampon 16 fixée au rebord 15 par les boulons 17 empêche la dilatation des capsules 2, comme il sera expliqué plus loin.
La tige à rebord 7, filetée en 18, est pourvue d'un éorou 19, par quoi la pile des capsules 2 est fermement
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fixée au dispositif 8, une rondelle d'étanchéité 20 étant interposée entre le rebord de la tige 7 et la paroi du dis- positif 8 pour empêcher les fuites de combustible.
Le rebord de la tige 7 présente un petit orifice 21 qui est connecté par un tube capillaire 22 à l'espace d'air du réservoir de combustible afin de permettre à l'air de s'écouler hors des capsules 2 de façon à égaliser la pres- sion due aux changements d'altitude, et un orifice d'environ 0,040 pouce de diamètre est suffisant pour assurer cette égalisation dans le réservoir à combustible d'un avion qu'on lance en piqué aux vitesses praticables les plus rapides, sans causer de dilatation ou de contraction des capsules 2.
De même, les réservoirs à combustible sont par- fois soumis à une pression de façon à mener le combustible au moteur de l'avion, et de telles augmentations de pression aussi/ sont/ équilibrées ou égalisées par l'orifice 21 et le tube 22.
Les capsules 2 ne sont, par conséquent, pas affectées par ces variations de pression.
Le tube 22 est logé dans une fente I5a du re- bord 15 et il est maintenu par une bride 22a fixée au dispo- sitif 8, un manchon élastique 22b étant passé sur le tube 22.
Afin d'empêcher le combustible de pénétrer dans le tube 22 lorsque l'avion vole à l'envers ou lors d'un piqué abrupt, un dispositif à dé ou à capuchon 22c est monté sur l'extrémité ouverte du tube et y est fixé par une paire de supports d'armature 22d qui permettent seulement un lent passage de combustible de façon à constituer un étranglement.
Une forme connue de dispositif à bloc-borne élec- trique 23 est monté sur le dispositif 8 et est pourvu d'une plaque de couverture 24 qui est montrée enlevée du bloc à la fig. 2.
Le bloc 23 est pourvu de bornes 25 et 26 qui y sont moulées et auxquelles sont connectées les conducteurs
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électriques venant d'une source de courant telle que la batte- rie de l'avion. Une vis de contact 27, fixée dans le manchon isolant 28, est montée dans la tige 7 et y est fixée par l'é- crou 19a (fig.l); cette vis se prolonge jusqu'au voisinage immédiat de la vis de contact 4, l'intervalle de contact étant réglable par la rotation de la vis 27 , et des écrous de serrage et de fixation de conduite électrique 29 sont prévus comme il est montré. Un conducteur électrique isolé
30 est fixé au plot 4 par une barre de contact flexible 30a et est connecté à la borne 25.
Des conduites électriques venant d'un appareil devant recevoir du courant, sont connectées aux bornes 26 et aux écrous 29 et, lorsque les contacts 27 et 4 entrent en contact par suite d'une vitesse anormale d'augmentation de pression appliquée aux capsules 2, le circuit à partir de la source d'énergie est fermé en passant par la borne 25, le conducteur 30, le contact 4,la vis 27 et ledit appareil recevra du courant. l'appareil montré à la fig.l est supposé monté comme le montre la fig. 5 en A, position dans laquelle les capsules 2 sont submergées dans le combustible du réservoir.
Un appareil pratiquement identique est monté en
B au sommet du réservoir 11, cas dans lequel le tube 22 peut être omis, l'orifice 21 s'ouvrant directement dans l'espace situé au-dessus du niveau du liquide dans le réservoir.
L'appareil montré à la fig.5 en B est connecté à l'appareil montré aux figs.3 et 4 et indiqué par U à la fig.5, et ce dernier comprend une pièce coulée ou moulée rigide 31 fixée par un rebord 32 au réservoir 11 d'une façon semblable à l'appareil 8, c'est-à-dire par des boulons iden- tiques 10, une bague de serrage 13 et une rondelle d'étanché- ité 14. L'appareil 31 a une partie cassable sphérique ou d'une autre forme, fixée à l'appareil 31 par soudure ou un autre
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moyen, de façon à être imperméable aux liquides en 33, et il comporte un dispositif-bouchon 34 vissé dans l'orifice de remplissage 35 ménagé dans le dispositif 31, orifice par lequel la substance supprimant l'explosion ou prévenant ou éteignant l'incendie peut être introduite dans l'appareil.
Le bouchon 34 est pourvu d'une charge explosive
36 amorcée électriquement par un dispositif d'allumage 37, cette charge étant enfermée dans une boîte 38 vissée sur le bouchon 34 et ayant une partie cassable 39 saillant dans le centre de la partie sphérique 32.
Une forme connue de bloc-borne 40 est montée sur le dispositif 31, ce bloc-borne 40 étant muni d'un couvercle
31 montré enlevé à la fig-4 afin de faire apparaître les bornes 42 et 43 auxquelles sont connectés les conducteurs 44 et 45 venant du dispositif d'allumage 37 et les conducteurs venant des bornes 26 et 27a de l'appareil montré en B, à la fig. 5.
Le dispositif d'allumage 37 et la charge explo- sive 36 ne sont pas de l'espèce habituelle d'explosifs fusants ou d'explosifs ordinaires tels que la poudre à canon ou la cordite employés dans les tirs de mine, ils sont de l'espèce à fonctionnement exceptionnellement rapide connue générale- ment sous le nom de détonateurs .
En se reportant maintenant à la fig.5, les ap- pareils montrés aux figs. 3 et 4 sont indiqués par C et un type connu d'extincteur d'incendie amorcé électriquement et fonctionnant par explosion est montré en D.
La lettre a indique la surface extérieure d'un avion et b indique des éléments de la structure d'une aile portant le réservoir 11, indiquant des éléments de butée; d indique une tuyauterie de distribution de la substance ex- tinctrice, qui est de construction connue et entoure le réservoir à combustible 11.
On sa it que dans le cas de réservoirs de oom-
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bustible d'avions militaires, ces réservoirs peuvent être percés par des balles incendiaires, cas dans lequel la vapeur du combustible qui est contenue dans les réservoirs est allu- mée et explose, brisant une partie de la structure de l'avion, fuselage ou ailes, et y répandant le combustible en feu, ce qui provoque la chute de l'avion en flammes.
Des expériences ont montré que la vapeur d'es- sence à l'air libre développe une pression d'environ 80 lir vres par pouce carré 0,040 seconde après allumage, mais que le brouillard de paraffine prend 0,2 à 0,3 seconde à dévelop- per la pression maximum de 40 à 60 livres environ par pouce carré.
En vue de s'assurer si les explosions ayant lieu dans les réservoirs à combustible contenant de la paraf- fine et situés sur les avions propulsés par des unités à ré- action, peuvent être réprimées par des dispositifs de l'es- pèce décrite ci-dessus, un dispositif du genre montré aux figs.
1 et ?, fut enfermé dans un réservoir métallique muni d'un dispositif destiné à injecter une quantité prédéterminée de brouillard de paraffine au moyen d'une pompe pulvérisatrice à haute pression, et allumer ce brouillard afin de provoquer le développement d'une pression d'explosion de 40 à 50 livres environ par pouce carré observée sur un manomètre.
Les résultats furent enregistrés par la combi- naison d'un oscillographe à rayon cathodique et d'un appareil d'enregistrement photographique ainsi qu'il est montré sur le graphique de la fig.6, qui représente une partie du film photographique.
Le film comporte une base ohronométrique comme il est montré en e, laquelle est produite par un rayon catho- dique oscillant avec un courant électrique à 50 périodes.
Le rayon enregistreur d'explosion ou de pres- sion est actionné par un dispositif à condensateur électro- statique fixé dans la paroi du réservoir, de façon qu'une
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déflexion proportionnelle à la pression soit produite.
L'appareil enregistreur étant en fonctionnement et les rayons enregistreurs de pression enregistrant apprnxi- mativement la pression zéro , le graphique produit par une explosion est montré en f, graphique qui, prolongé, mont que la pression maximum de 40 à 50 livres par pouce carré environ aurait été atteinte en 0,2 à 0,3 seconde.
Afin de prouver l'efficacité du dispositif mon- tré à la fig.l, les bornes ont été reliées au condensateur électrostatique et, avec un intervalle de contact de 0,020 pouce environ, on trouva que le rayon enregistreur était arrêté dans l'espace de 0,010 seconde après le début de l'explosion, indiquant la fermeture des contacts 4 et 27.
Afin de réprimer une explosion dans ces condi- tiona, une miniature du dispositif montré aux figs.3 et 4 fut alors introduite dans le réservoir, le détonateur à fonction- nement rapide devant répandre une petite quantité de fluide extincteur d'incendie lors de l'allumage par l'appareil B.
Dans ce cas, les contacts 4 et 27 furent connec- tés à une source de courant électrique et aux bornes 42 et 43 afin de provoquer l'explosion, et le graphique de la fig. 6 mon- tre les résultats de l'allumage d'un brouillard de paraffine pulvérisée et la répression de l'explosion résultante.
Comme on le voit, le rayon cathodique enregis- treur commence à monter suivant le graphique f par suite de l'explosion de la paraffine pulvérisée, mais il est intercepté après une demi-période, comme il est montré sur le graphique e, après le commencement de l'augmentation de la pression, indi- quant un décalage dans le temps de 0,010 seconde. En ce point, le détonateur explose, provoquant l'épanchement du fluide ex- tincteur et entraînant une agitation du rayon cathodique durant environ un cycle sur le graphique c, ce qui indique que la dé- tection eut lieu en l'espace de 0,010 seconde et la répression
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de l'explosion, en l'espace de 0,020 seconde, ce qui donna un délai total de 0,030 seconde entre l'explosion du brouillard de paraffine et la répression de l'explosion.
Le graphique f montre que le rayon cathodique avait un déréglage initial du zéro lorsque l'explosion eut lieu, que l'augmentation maximum de pression fut de livres par pouce carré environ et que l'augmentation résultante de la pression dans le réservoir,qui était d'une livre par pouce carré environ, persista par suite de la présence des valeurs extinctrices d' incendie. Ainsi qu'on le notera, si la pression de 2 livres par pouce carré avait été appliquée graduellement, l'orifLoe 21 aurait provoqué l'égalisation des pressions à l'intérieur et à l'extérieur des diaphragmes 2 et les contacts 4 et 27 n'auraient pas été réunis.
L'augmentation de la pression de 2 livres par pouce carré environ eut toutefois lieu en l'espace de 0,020 seconde, correspondant à une vitesse d'augmentation de pression de 100 livres par pouce carré par seconde, ce qui ne permet pas l'égalisation des pressions des deux côtés des dia- phragmes 2, et, par conséquent, les contacts 4 et 27 fuient réunis.
L'utilité des dispositifs décrits ci-dessus pour un avion va maintenant être expliquée en se référant à la fg.7 qui montre une perspective d'un avion indiqué par E, muni dé nacelles à moteur F et de moteurs G.
L'avion est pourvu d'un système de forme co-nnue pour la. prévention et l'extinction des incendies, comprenant des extincteurs d'incendie H pour les moteurs, alimentant un tuyau pulvérisateur extincteur I et un extincteur d'admission d'air J relié au système K et disposé de la manière connue.
Le système comprend en outre un appareil détec- teur d'incendie L connecté à la lampe de signalisation d'incen- die du pilote M et au commutateur de l'extincteur d'incendie N manoeuvré par le pilote, commutateur agenoé pour provoquer
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instantanément le fonctionnement de l'extincteur J et le fonc- tionnement retardé de l'extincteur H grâce à l'action de retar- dement du commutateur 0,également d'un type connu.
Le commutateur P fonctionnant à l'inertie et les commutateurs Q à détecteur d'impact, actionnent le relais R en envoyant du courant dans sa bobine S à partir de la batterie T lorsque l'avion heurte un obstacle.
Le réservoir à combustible 11 est montré monté dans l'avion E plus à l'extérieur que le moteur tribord G et est représenté muni des appareils A, B et C, et d'un extincteur D avec son tuyau de distribution d.
Comme on le voit,une conduite électrique U ve- nant de la batterie T est connectée aux appareils A et B de façon que, lorsque les contacts dans ces appareils sont fermés, les appareils C et D reçoivent le courant de la batterie T afin de les faire fonctionner. Un conducteur auxiliaire V montré en traits de chaînette, part du conducteur W qui part d'une paire de contacts sur le relai R, lequel recevra du courant de la batterie T dans le cas du heurt de l'avion contre un obstacle, cet arrangement étant seulement employé dans l'aviation civile.
Dans le cas où l'aile d'un avion civil heurte un obstacle tel qu'un arbre ou la flèche d'une église, cela peut ne pas être suffisant pour faire fonctionner les appareils P et Q, mais une accélération négative anormale appliquée à l'aile d'un avion déplacera vers l'avant le combustible du ré- servoir 11 et celui-ci appliquera une pression rapidement crois- sante sur les capsules 2 de l'appareil A, provoquant ainsi la fermeture des contacts 4 et 27 et le fonctionnement résultant de l'appareil C, aussi bien que celui des extincteurs D, H et J, ce par quoi le risque d'incendie dû à l'endommagement de l'avion et de son installation motrice ainsi que de son réser- voir à combustible sera grandement diminué grâce au fonction- nement de l'installation extinctrice,
mais on doit noter que
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les réservoirs à combustible et les moteurs de l'aile bâbord ne seront pas affectés, ce qui est une particularité impor- tante de ce type d'installation de heurt.
Dans le cas d'un avion militaire , si une balle incendiaire est tirée dans le réservoir 11 et fait exploser les vapeurs du combustible qui se trouvent au-dessus du ni- veau du liquide, l'appareil B va faire détoner l'appareil C qui répandra le liquide extincteur d'incendie, de préférence du bromure de mêthyle, dans l'espace occupé par la vapeur, réprimant ainsi l'explosion avant que la pression que celle- ci engendre monte à plus de 2 à 3 livres par pouce carré au- dessus de la normale, empêchant ainsi l'explosion et préve- nant tout dommage ou incendie résultants.
On peut noter que, dans ce cas, la conduite V ne sera pas utilisée car son emploi provoquerait le fonction- nement des extincteurs J et H, causant ainsi une perte de puissance qui serait la dernière chose à désirer lors d'nn combat aérien.
On notera toutefois que, si une balle incen- diaire ou un projectile analogue pénètre dans le liquide du ré- setvoir 11, le choc hydraulique va faire fonctionner l'appa- reil A, mais, dans tous les cas, grâce aux interconnexions montrées sur le dessin, le fonctionnement des appareils A on B ou des deux entraîne le fonctionnement des appareils C et D à la fois, et, outre qu'il est désirable de réprimer l'explo- sion par l'appareil C, il est aussi désirable de répandre le fluide extincteur d'incendie dans l'espace entourant le ré- servoir, dans le cas où le combustible enflammé est entiaîné hors du réservoir par le trou formé par la balle incendiaire, ce qui peut provoquer l'allumage de la vapeur de combmstible dans le réservoir.
En ce qui concerne la quantité de liquide ex- tinoteur nécessaire pour charger un appareil C, on estime qu' une livre de bromure de méthyle est capable de réprimer...
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l'explosion dans un réservoir à combustible de 100 gallons rempli de vapeurs de combustible, le réservoir étant prati- quement vide de combustible. Des réservoirs à combustible plus grands doivent, par conséquent, être munis d'appareils C sup- plémentaires, à raison d'un appareil C par 100 gallons de capa- cité.
On peut aussi noter que, grâce à la haute volatilité du bromure de méthyle, il ne faut s'attendre qu'à une faiblconta- mination seulement du combustible contenu dans le réservoir 11 par suite du fonctionnement de l'appareil C et, par conséquent, le combustible du réservoir peut être fourni au moteur même si le passage d'une balle incendiaire à travers le réservoir a fait fonctionner les appareils C et D, à moins, évidemment, que la tuyauterie à combustible n'ait été endommagée par des balles ou à là suite d'autres causes.
Dans le cas de l'application de l'invention à la répression des explosions dans les houillères et exploitations similaires, il est bien connu que certains types de charbons dégagent une certaine quantité de gaz inflammable tel que de l'hydrogène ou, plus généralement, du méthane ou grisou, et que, lorsque 10% de méthane est mélangé avec de l'air, le mélange est éminemment explosif.
En se reportant maintenant à la fig.8, on voit que 100 indique un puits de ventilation de sortie d'air et que 101 indique le puits de ventilation d'entrée d'air.Les voies ou galeries 102 sont parcourues par l'air de ventilation dans le sens des flèohes, tandis que les voies ou galeries trans- versales 103 sont barrées par des portes 104 afin de s'assurer que le courant d'air passe aux fronts de taille 105.
Pendant l'abattage du charbon, on sait que les gaz susmentionnés se dégagent du front d'abattage, mais bien que le système de ventilation de la mine soit chargé d'empor- ter ces gaz, si temporairement le mélange d'air et de méthane acquiert une teneur hautement explosive et si, en même temps, une étincelle est provoquée par le pic d'un mineur ou par
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d'autres machines d'abattage, une explosion sérieuse pourra en résulter.
Des expériences ont montré que la vitesse de pro- pagation d'une onde explosive varie selon certaines conditions telles que, par exemple, les dimensions de la voie où elle se produit et qu'elle dépend du fait que le passage est ouvert aux deux bouts ou fermé à un bout.
La vitesse initiale de propagation de l'onde ex- plosive d'un mélange d'air et de méthane, à 10% de méthane,dans un tube à grande section fermé à un bout, est comprise entre 10 et 20 pieds par seconde et croît rapidement après l'amorçage.
Les effets d'une explosion sur les mineurs sont sérieux généralement leurs vêtements sont saturés de gaz et de poussière de charbon, si bien que les vêtements sont arrachés et que des brûlures sérieuses sont causées par les gaz brûlants.
Il apparaît, toutefois, que ce sont les hautes pressions (sembla- bles à celles que développe le pulvérin de paraffine) qui ont un effet d'écrasement fatal.
Les appareils décrits peuvent détecter une vitesse d'augmentation de pression dépassant 50 livres par pouce carré par seconde en l'espace de 0,010 à 0,020 seconde à partir du dé- but de l'augmentation de pression et, en outre, ils peuvent ré- pandre la substance réprimant l'explosion à travers les passages ou galeries menant au front de taille en l'espace de 0,020 à 0,050 seconde supplémentaire, assurant l'achèvement de l'opéra- tion en l'espace de 0,1 seconde et, par conséquent, une explosion peut être supprimée à quelques pieds de distance du point de son origine.
Dans les mines grisouteuses, il est de pratique oourante de disposer des plateaux basculants chargés de pulvérin rocheux près du toit des voies ou galeries, ces plateaux étant basculés par l'onde explosive afin de produire des rideaux de poussière réprimant l'explosion, mais cet arrangement ne peut
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évidemment pas fonctionner avec la rapidité des appareils décrits ci-dessus.
Dans la mine représentée à la fi g.8, la taille 105, sur le côté gauche du dessin, est susceptible d'être la plus exposée au risque d'une explosion car, avant de l'atteindre, le courant d'air passe d'abord dans les deux autres tailles , enga- gées plus avant dans la couche, et, par conséquent, l'air de ventilation peut être déjà chargé de gaz avant de parvenir à la première taille susmentionnée.
Le type des appareils détecteurs d'explosion- pour usage minier est montré aux figs.IO et 11, et l'on voit que les capsules 2 sont montées dans une enveloppe protectrice 50 ,telle qu'une pièce en laiton coulé munie d'abat-vent ou d'ouvertures 51 qui assurent que les capsules 2 sont soumises à la pression atmosphérique entourant l'appareil tandis qu'elles sont en même temps protégées oontre les avaries mécaniques ou le déplacement.
L'enveloppe 50 est fixée à une plaque de base 52 par des oreil- les 53 et des vis 54, ladite plaque de bas.e étant fixée à la pièce coulée principale 55 qui comporte des saillies taraudées 56 auxquelles sont connectées les conducteurs électriques par des racoords 57. Deux saillies 56 sont prévues sur la pièce 55 de façon à permettre à deux conducteurs de se prolonger d'un dispositif détecteur d'explosion à un dispositif réprimant l'ex- plosion de l'espèce montrée à la fig.3 ou 4 ou de l'espèce mon- trée aux figs 12 et 13. La plaque 52 est fixée à la place prin- cipale 55 par des oreilles 58 et des vis 59, une rondelle anti- humidité 60 étant prévue entre ces parties ainsi que le montre la fig.IO.
Au fond de la pièce principale 55 se trouve montée une plaque isolante 61 fixée par les vis 62, plaque sur laquelle sont montées les bornes 63 et 64 auxquelles sont connectés les conducteurs 30 et la vis de contact 27. La pièce principale 55 ,est pourvue d'oreilles 55a qui facilitent la fixation de tout l'appareil sur la paroi ou le plafond d'une galerie de mine au
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moyen de boulons de scellement à orans ou similaires.
Un réservoir contenant la matière réprimant l'explosion, semblable à celui qui est montré aux figs. 3 et 4, mais d'une plus grande capacité et plus adapté au montage dans une mine, est montré aux figs.I2 et 13, réservoir dans lequel une hémisphère 32 pouvant être brisée ou déchirée , est fixée à une enveloppe de laiton ou de bronze à canon 70, celle-ci étant montée sur un support 71 fait d'une matière analogue.
Le support 71 est pourvu de solides oreilles 72 agencées pour fixer l'appareil sur les paroi ou le toit d'une mine au moyen de longs boulons de scellement à crans, et des goujons 73 sont prévus qui servent à assembler les parties 70 et 71, un joint d'étanchéité 74 étant interposé. Des serre-garnitures 75 pour conducteurs ou câbles électriques sont prévus sur le support 71 afin de permettre la connexion électrique avec l'appareil B, comme le montrent les figs.IO et II et les fils de détonateur 44 et 45 sont connectés aux bornes 76 et 77 Situées sur la bague d'isolement 78 montée sur le support 71.
Dans cet appareil, une batterie électrique 78 est fixée de façon démontable dans le support 71 afin d'assurer l'allumage du dispositif 37 (fig.3) et un condensateur élec- trique 79 d'une capacité adéquate est connecté à ses bornes pour accélérer l'ignition du dispositif d'allumage et la dé- flagration de la charge explosive.
Un appareil détecteur d'explosion B, mais d'une construction selon les figs.IO et 11, est monté près de la taille dans la voie ou galerie y allant et y retournant, comme il est montré à la fig.8 et, quand une explosion survient, l'augmentation de pression agit sur l'appareil B lorsqu'elle l'atteint ; par conséquent, celui-ci doit être aussi près que possible de la taille, mais généralement, il peut toutefois, sans inconvénient, être placé à une distance de 5 à 10 pieds de la taille.
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Un appareil C de la construction montrée aux figs.I et 13 disperse la substance réprimant l'explosion à travers la voie 102 en l'espace de 0,05 seconde, en sup- posant que toute l'opération soit terminée en l'espace de 0,1 seconde et, si la vitesse de propagation de l'onde ex- plosive est de 20 pieds par seconde, on voit que l'onde ex- plosive peut être interceptée après qu'elle a dépassé l'ap- pareil B de quelques pieds.
Toutefois, afin de créer une onde contre- e x- plosive au moyen de l'appareil C, deux appareils 0 seront normalement montés dans une galerie de mine, ainsi qu'il est montré à la fig. 9, dans les coins du toit, de façon à pro- jeter la substance à travers la galerie, et afin de créer une onde contre-explosive, l'appareil C sera à une distance normale de quelque 10 à 20 pieds de l'appareil B, loin de l'origine supposée de l'explosion, et comme la substance réprimant l'explosion peut être projetée le long de la galerie vers la taille et loin de celle-ci, il se formera un épais rideau de substance/réprimant l'explosion, qui ne sera pas pénétré par l'onde expl osive.
Pour assurer la répression de l'explosion à son point d'origine, des appareils C additionnels seront montés pratiquement aussi près de la taille 105 que possible, et la substance répandue par ces appareils tendra à éteindre toute flamme qui pourrait brûler au front de taille , de fa- qon à éviter le risque d'autres explosions si, éventuelle- ment, l'air de ventilation amenait de l'air chargé de gaz au lieu de la première explosion.
Il est inutile de dire que des explosions peu- vent survenir dans les mines en d'autres points qu'à l'en- droit de la taille, par exemple, des engins électriques,tels que des transformateurs, sont fréquemment employés et des conduites électriques détériorées ou des avaries mécaniques
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des transformateurs peuvent provoquer des étincelles électri- ques ; paf conséquent, un appareil B sera normalement monté au voisinage de telles sources potentielles de feu ou d'étincel- les électriques, avec un appareil C disposé de chaque côté à une distance suffisante pour assurer la répression de toute explosion éventuelle.
En ce qui concerne la substance réprimant l'ex- plosion, la substance la plus efficace qui soit connue est le bromure de méthyle, en partie, grâce à sa grande densité sous forme liquide et à sa haute volatilité sous forme de vapeur, mais avant tout grâce à ses propriétés inhibitrices de feu ou de combustion exceptionnelles, mais d'autres substances, y compris le pulvérin rocheux ou d'autres poudres extinctrices d'incendie, peuvent être employées au lieu du bromure de méthy- le ou de liquides similaires, ou en addition ceux-ci.
On sait que le bromure de méthyle est légèrement toxique, mais les effets de l'inhalation de ses vapeurs par un être humain ne sont pas sérieux, à moins que la concentra- tion ne soit très élevée et à moins que le séjour dans ces va- peurs ne se prolonge pendant plusieurs minutes. Dans les con- ditions d'exploitation des mines, la concantration sera extr- mement faible, et grâce à la ventilation, les fumées ou va- peurs seront rapidement chassées et dispersées, si bien que le séjour en question ne se prolongera pas au delà de quelques secondes, de sorte que,comparé aux avantages obtenus en sup- primant les explosions, le risque encouru par suite de l'ef- fet toxique du bromure de méthyle est tout à fait négligeable.
L'invention a d'autres applications que celles qui ont été décrites ci-dessus, par exemple, dans la répres- sion des explosions d'air chargé de poussière ou de farine, comme il en survient dans divers processus industriels, tels que le filage du coton ou la mouture de la farine.
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"Improvements in devices to detect abnormal rates of pressure increase and to counteract their effects."
The present invention relates to improvements in devices for detecting abnormal rates of pressure increase and counteracting the effects thereof, for example, by suppressing explosions and preventing or extinguishing fires. .
The invention relates to the detection and reduction of the maximum pressure developed by the explosion of mixtures of air with vapors, gases, sprays, mists, dust or similar fuels and the prevention or destruction of air. extinguishing fires resulting from such explosions.
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In comparison with the explosion of a substance which carries its own oxygen, the explosion of an air / gasoline mixture or of an equivalent mixture is characterized by the fact that the rate of pressure development is relatively low. ; thus, for example, the explosion of a paraffin powder / air mixture may take 0.5 seconds to build up to its maximum pressure.
It has been proposed to provide in a fire extinguisher system devices sensitive to pressure in the space to be protected, devices which displace the air from a pipe and, by this means, trigger a supply valve. in water connected to the sprinkler of the extinguisher, but such a system is not likely to act with sufficient rapidity to suppress the explosion itself.
In the protection of electric oil immersion transformers, it has been proposed to provide a pressure sensitive device, actuating an electric circuit breaker when the rate of pressure increase exceeds a predetermined value.
According to a particular feature of the invention, it aims to ensure the detection and suppression of combustion before the explosion has reached the stage where the maximum pressure is developed and, to this end, the present invention consists of a device for detecting abnormal rates of pressure increase, such as those caused by explosions and the like, in combination with a rapidly operating explosive device intended to diffuse a combustion suppressing substance or preventing or extinguishing the fire.
According to another feature of the invention, perfeotionned devices are provided which are capable of detecting a rate of pressure increase.
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such that said devices take 0.02 seconds to activate when the rate of pressure increase exceeds fifty English pounds per square inch per second, said rate of pressure increase sensing devices being combined with fast acting devices capable of delivering a substance which suppresses combustion or prevents or extinguishes fire within 0.05 seconds from the initiation of said rate of pressure increase, which can suppress explosion, for example, an explosion taking place in a comparatively unlimited space,
such as explosions due to firedamp, methane and similar gases from coal mines, which propagate along specific passages or routes.
According to yet another feature of the invention, a device is provided for detecting an abnormal rate of pressure increase in liquids such as the liquid fuel contained in the tank of an aircraft, and said device is placed in such a manner. that liquid pressure is applied to it when an abnormal negative acceleration is applied to the airplane. In this application, the pressure increase speed detection device is combined with a rapid-acting explosive device to set off fire-preventing or extinguishing devices with which the airplane is fitted, in the event of a hard landing or collision of the aircraft against an obstacle, and thus acts to prevent or extinguish fires due to these accidents.
In the case of explosions in limited spaces, since an increase in pressure at a point of a space of defined volume can be detected almost instantaneously at any other point of this space, the activation of devices thwarting or suppressing the explosion by devices according to the invention can generally be carried out with a much greater speed than that of the devices
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operating in response to an increase in temperature.
In the case of explosions in comparatively unlimited spaces, the superiority of the response is most marked when the origin of the explosion producing the increase in pressure and temperature inside the space is far from the device or devices employed.
In order for an explosion to be suppressed before a high pressure is developed, the rapid response of the sensing device must be aided by a rapidly acting explosion suppressor or fire extinguisher, and a fast acting explosive charge can. be used to explode a tank containing a substance which suppresses an explosion or prevents or extinguishes a fire, this tank being mounted inside the space, or some other means may be used suitable method for rapidly diffusing the substance under high pressure.
Similarly, in the case of explosions generated at the working face of a mine or at some other point, the detector responding to the rate of pressure increase is aided by expulsion suppression devices. explosion or by rapidly acting fire extinguishers located at a sufficient distance from the detector in the opposite direction from the point of origin of the explosion, to ensure that the substance suppresses the explosion or the explosion. fire extinguishing agent is spread or ejected so as to fill and block the passages, tracks or galleries in order to prevent the propagation of the explosive wave along said passages, tracks or galleries.
Certain embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
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Fig.l is a sectional view of a pressure increase speed detection device, shown mounted on an aircraft fuel tank, the device being assumed to be submerged in the fuel, .la. fig. 2 is a plan of fig.l seen from the outside of the fuel tank with the end cover removed, fig. 3 is a section of a substance tank intended to suppress the explosion or to prevent or extinguish a fire, provided with an explosive or detonating device which acts quickly,
which is intended to distribute or spread said substance, the device being shown mounted at the top of an aircraft fuel tank, FIG. 4 is a view of FIG. 3, similar to that of fig.2 compared to fig.l, fig. 5 is a partial sectional view of the wing of an airplane or a similar structure showing a fuel tank mounted therein, said tank being shown in section and being provided with apparatus according to FIGS.
1 and 3, Fig. 6 shows a photographic recording of a cathode ray oscillograph oscillogram of an explosion suppressed in a tank, Fig. 7 is a perspective view of an aircraft partially in section, showing the electrical connections of a fire prevention and extinguisher system, fig. 8 is a view of a coal mine showing a particular method of operation, and the arrangement of its device for detecting and suppressing explosions, fig. 9 is a section of a mine track or gallery, FIG.
IO is a device similar to the one shown in fig.l, but modified to make it more suitable for mining use,
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fig.II is a view of fig.IO, similar to that of fig.2. in relation to fig.l, fig.I2 is the view of a device similar to that shown in fig. . 3, but modified to make it more suitable for mining use, and fig.I3 is a view of fig.I2, similar to that of fig.4 with respect to fig.3.
If we now refer to figs. 1 and 2, it will be seen that the reference notation 2 indicates a certain number or a stack of thin sheet capsules of the kind used in instruments for detecting and recording variations in barometric pressure. , three of these capsules being shown assembled in a stack. A plate 3 is fixed to the central opening of the outer capsule 2 and provided with a contact pad fixed in an insulating sleeve 5 fixed in a bracket 6 fixed to the plate 3.
A flanged rod 7 is fixed by the rim to the other external opening of the capsule 2, the rod protruding through a hole in the mounting device 8 fixed by its rim 9 and the bolts 10 to the fuel tank 11 in which an opening 12 is provided for this purpose. As the fuel tank / 11 can be constructed of flexible material, a metal ring 13 is provided for the bolts 10, and a sealing washer 14 is provided between the flange 9 and the tank 11, in order to prevent leakage of gas. combustible.
The device 8 comprises a rim 15 which surrounds the capsules 2 to protect them against mechanical damage and against the reflux effects of the fuel contained in the tank 11, and a buffer bar 16 fixed to the rim 15 by the bolts 17 prevents the expansion of the capsules 2, as will be explained later.
The flanged rod 7, threaded at 18, is provided with an éorou 19, whereby the stack of capsules 2 is firmly
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attached to the device 8, a sealing washer 20 being interposed between the flange of the rod 7 and the wall of the device 8 to prevent fuel leaks.
The rim of the rod 7 has a small orifice 21 which is connected by a capillary tube 22 to the air space of the fuel tank in order to allow air to flow out of the capsules 2 so as to equalize the pressure. pressure due to changes in altitude, and an orifice of about 0.040 inch in diameter is sufficient to provide this equalization in the fuel tank of an airplane which is pitched down at the fastest practicable speeds, without causing expansion or contraction of the capsules 2.
Likewise, the fuel tanks are sometimes subjected to pressure so as to lead the fuel to the engine of the airplane, and such pressure increases also / are / balanced or equalized by the port 21 and the tube 22. .
The capsules 2 are therefore not affected by these pressure variations.
The tube 22 is housed in a slot 15a of the rim 15 and is held by a flange 22a fixed to the device 8, an elastic sleeve 22b being passed over the tube 22.
In order to prevent fuel from entering the tube 22 when the aircraft is flown upside down or during a steep dive, a thimble or cap 22c is mounted on the open end of the tube and is attached to it. by a pair of frame supports 22d which only allow a slow passage of fuel so as to constitute a throttle.
One known form of an electrical terminal block device 23 is mounted on the device 8 and is provided with a cover plate 24 which is shown removed from the block in FIG. 2.
Block 23 is provided with terminals 25 and 26 which are molded therein and to which the conductors are connected.
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electrical from a current source such as the aircraft battery. A contact screw 27, fixed in the insulating sleeve 28, is mounted in the rod 7 and is fixed there by the nut 19a (fig.l); this screw extends to the immediate vicinity of the contact screw 4, the contact gap being adjustable by the rotation of the screw 27, and tightening and fixing nuts for the electrical line 29 are provided as shown. An insulated electrical conductor
30 is fixed to pad 4 by a flexible contact bar 30a and is connected to terminal 25.
Electrical conduits coming from an apparatus to receive current, are connected to the terminals 26 and to the nuts 29 and, when the contacts 27 and 4 come into contact as a result of an abnormal rate of increase in pressure applied to the capsules 2, the circuit from the power source is closed passing through terminal 25, conductor 30, contact 4, screw 27 and said device will receive current. the apparatus shown in fig.l is assumed to be mounted as shown in fig. 5 in A, position in which the capsules 2 are submerged in the fuel of the tank.
A practically identical device is mounted in
B at the top of the reservoir 11, in which case the tube 22 can be omitted, the orifice 21 opening directly into the space situated above the level of the liquid in the reservoir.
The apparatus shown in fig. 5 at B is connected to the apparatus shown in figs. 3 and 4 and indicated by U in fig. 5, and the latter comprises a casting or rigid molding 31 fixed by a flange 32 to the reservoir 11 in a manner similar to the apparatus 8, that is to say by identical bolts 10, a clamping ring 13 and a sealing washer 14. The apparatus 31 has a spherical or other frangible part, fixed to the apparatus 31 by welding or another
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means, so as to be impermeable to liquids at 33, and it comprises a stopper device 34 screwed into the filling orifice 35 provided in the device 31, orifice through which the substance suppressing the explosion or preventing or extinguishing the fire can be introduced into the device.
The plug 34 is provided with an explosive charge
36 electrically initiated by an ignition device 37, this charge being enclosed in a box 38 screwed onto the plug 34 and having a breakable part 39 protruding in the center of the spherical part 32.
A known form of terminal block 40 is mounted on device 31, this terminal block 40 being provided with a cover
31 shown removed in fig-4 in order to show the terminals 42 and 43 to which are connected the conductors 44 and 45 coming from the ignition device 37 and the conductors coming from the terminals 26 and 27a of the apparatus shown in B, to fig. 5.
The ignition device 37 and the explosive charge 36 are not of the usual kind of high explosives or ordinary explosives such as gunpowder or cordite used in blasting, they are of the same kind. An exceptionally fast functioning species known generally as detonators.
Referring now to fig. 5, the apparatus shown in figs. 3 and 4 are indicated by C and a known type of electrically initiated and explosive fire extinguisher is shown in D.
The letter a indicates the outer surface of an airplane and b indicates elements of the structure of a wing carrying the tank 11, indicating stop elements; d indicates a pipe for distributing the extinguishant, which is of known construction and surrounds the fuel tank 11.
We know that in the case of oom- reservoirs
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bustible of military aircraft, these tanks can be pierced by incendiary bullets, in which the fuel vapor which is contained in the tanks is ignited and explodes, breaking part of the structure of the aircraft, fuselage or wings , and spilling the burning fuel into it, causing the burning aircraft to fall.
Experiments have shown that gasoline vapor in the open air develops a pressure of about 80 liters per square inch 0.040 seconds after ignition, but paraffin mist takes 0.2 to 0.3 seconds to develop maximum pressure to about 40 to 60 pounds per square inch.
In order to ascertain whether the explosions taking place in fuel tanks containing paraffin and located on airplanes propelled by jet units, can be suppressed by devices of the kind described below above, a device of the kind shown in figs.
1 and?, Was enclosed in a metal tank fitted with a device intended to inject a predetermined quantity of paraffin mist by means of a high-pressure spray pump, and to ignite this mist in order to cause the development of a pressure d explosion of approximately 40 to 50 pounds per square inch observed on a pressure gauge.
The results were recorded by the combination of a cathode ray oscillograph and a photographic recording apparatus as shown in the graph of Fig. 6, which shows part of the photographic film.
The film has an ohronometric base as shown in e, which is produced by a cathode ray oscillating with an electric current at 50 periods.
The explosion or pressure recording beam is actuated by an electrostatic capacitor device fixed in the wall of the tank, so that a
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deflection proportional to the pressure is produced.
With the recording apparatus in operation and the pressure recording rays recording approximately zero pressure, the graph produced by an explosion is shown at f, which, when extended, shows the maximum pressure from 40 to 50 pounds per square inch. approximately would have been reached in 0.2 to 0.3 seconds.
In order to prove the effectiveness of the device shown in fig. 1, the terminals were connected to the electrostatic capacitor and, with a contact gap of about 0.020 inch, the recording beam was found to have stopped in the space of. 0.010 seconds after the start of the explosion, indicating the closure of contacts 4 and 27.
In order to suppress an explosion under these condi- tions, a miniature of the device shown in figs. 3 and 4 was then introduced into the tank, the fast-acting detonator having to release a small quantity of fire extinguishing fluid during the fire. 'ignition by device B.
In this case, contacts 4 and 27 were connected to a source of electric current and to terminals 42 and 43 in order to cause the explosion, and the graph of FIG. 6 shows the results of igniting a spray of paraffin spray and suppressing the resulting explosion.
As can be seen, the recording cathode ray begins to rise according to graph f as a result of the explosion of the pulverized paraffin, but it is intercepted after half a period, as shown in graph e, after the start of pressure increase, indicating a time lag of 0.010 seconds. At this point, the detonator explodes, causing the extinguishing fluid to effuse and cause the cathode ray to agitate for about one cycle in graph c, indicating that the detection took place within 0.010 seconds. and repression
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explosion, within 0.020 seconds, resulting in a total delay of 0.030 seconds between the explosion of the paraffin mist and the suppression of the explosion.
Graph f shows that the cathode ray had an initial shift to zero when the explosion took place, that the maximum pressure increase was approximately pounds per square inch, and the resulting increase in pressure in the tank, which was about one pound per square inch, persisted due to the presence of the fire extinguisher values. As will be noted, had the pressure of 2 pounds per square inch been applied gradually, orifLoe 21 would have caused the pressure to equalize inside and outside of diaphragms 2 and contacts 4 and 27. would not have been reunited.
The pressure increase of about 2 pounds per square inch, however, took place within 0.020 seconds, corresponding to a pressure increase rate of 100 pounds per square inch per second, which does not allow equalization. pressures on both sides of the diaphragms 2, and therefore the contacts 4 and 27 leak together.
The utility of the devices described above for an airplane will now be explained with reference to fg. 7 which shows a perspective of an airplane indicated by E, fitted with F-motor nacelles and G motors.
The aircraft is provided with a co-nnu shape system for the. prevention and extinguishing of fires, comprising fire extinguishers H for engines, supplying an extinguisher spray hose I and an air intake extinguisher J connected to the system K and arranged in the known manner.
The system further comprises a fire detection apparatus L connected to the fire signaling lamp of the pilot M and to the fire extinguisher switch N operated by the pilot, a switch actuated to trigger
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instantly the operation of the extinguisher J and the delayed operation of the extinguisher H by virtue of the delay action of the switch 0, also of a known type.
The inertia-operated switch P and the impact-sensing switches Q actuate relay R by sending current to its S coil from battery T when the aircraft hits an obstacle.
The fuel tank 11 is shown mounted in the aircraft E more outward than the starboard engine G and is shown fitted with the devices A, B and C, and a fire extinguisher D with its distribution pipe d.
As can be seen, an electrical conduit U coming from battery T is connected to devices A and B so that when the contacts in these devices are closed, devices C and D receive current from battery T in order to make them work. An auxiliary conductor V shown in chain lines, starts from the conductor W which leaves from a pair of contacts on the relay R, which will receive current from the battery T in the event of the aircraft striking an obstacle, this arrangement being only employed in civil aviation.
In the event that the wing of a civilian aircraft hits an obstacle such as a tree or the spire of a church, this may not be enough to operate the P and Q devices, but an abnormal negative acceleration applied to the wing of an airplane will move the fuel from the tank 11 forward and the latter will apply a rapidly increasing pressure on the capsules 2 of the device A, thus causing the closing of the contacts 4 and 27 and the operation resulting from apparatus C, as well as that of extinguishers D, H and J, whereby the risk of fire due to damage to the airplane and its power plant as well as to its fuel tank fuel will be greatly reduced thanks to the operation of the extinguisher system,
but we must note that
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the fuel tanks and the engines of the port wing will not be affected, which is an important peculiarity of this type of collision installation.
In the case of a military plane, if an incendiary bullet is fired into tank 11 and detonates the fuel vapors which are above the liquid level, device B will detonate device C which will spread the fire extinguisher liquid, preferably methyl bromide, into the space occupied by the vapor, thus suppressing the explosion before the pressure which it generates increases to more than 2 to 3 pounds per square inch above normal, thus preventing explosion and preventing any resulting damage or fire.
It can be noted that, in this case, the V line will not be used because its use would cause the operation of the J and H extinguishers, thus causing a loss of power which would be the last thing to be desired in aerial combat.
Note, however, that if an incendiary bullet or similar projectile enters the liquid in the receiver 11, the hydraulic shock will operate the apparatus A, but, in any case, thanks to the interconnections shown on. the design, the operation of apparatus A or B or both involves the operation of apparatus C and D at the same time, and, in addition to the desirability of suppressing the explosion by apparatus C, it is also desirable to spread the fire extinguishing fluid in the space surrounding the tank, in the event that the ignited fuel is entiaîîîne out of the tank through the hole formed by the incendiary bullet, which can cause the ignition of the vapor of combmstible in the tank.
Regarding the amount of ex- motor fluid needed to charge a C device, it is estimated that one pound of methyl bromide is capable of suppressing ...
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explosion in a 100 gallon fuel tank filled with fuel vapors with the tank substantially empty of fuel. Larger fuel tanks must therefore be fitted with additional C devices at the rate of one C device per 100 gallons of capacity.
It may also be noted that, owing to the high volatility of methyl bromide, only slight contamination can be expected only of the fuel contained in the tank 11 as a result of the operation of the apparatus C and, consequently. , fuel from the tank can be supplied to the engine even if the passage of an incendiary bullet through the tank caused the devices C and D to operate, unless, of course, the fuel piping was damaged by bullets or as a result of other causes.
In the case of the application of the invention to the suppression of explosions in coal mines and similar operations, it is well known that certain types of coal give off a certain amount of flammable gas such as hydrogen or, more generally, methane or firedamp, and that when 10% methane is mixed with air, the mixture is highly explosive.
Referring now to fig. 8, it can be seen that 100 indicates an air outlet ventilation shaft and that 101 indicates the air inlet ventilation shaft. The paths or galleries 102 are traversed by air ventilation in the direction of the arrows, while the transverse passages or galleries 103 are blocked by doors 104 in order to ensure that the air current passes to the fronts of size 105.
During coal mining, it is known that the aforementioned gases are given off from the mining front, but although the ventilation system of the mine is responsible for removing these gases, if temporarily the mixture of air and methane acquires a highly explosive content and if at the same time a spark is caused by the peak of a miner or by
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other slaughtering machines, a serious explosion may result.
Experiments have shown that the speed of propagation of an explosive wave varies according to certain conditions such as, for example, the dimensions of the path where it occurs and that it depends on whether the passage is open at both ends. or closed at one end.
The initial speed of propagation of the explosive wave of a mixture of air and methane, at 10% methane, in a large section tube closed at one end, is between 10 and 20 feet per second and grows rapidly after priming.
The effects of an explosion on the miners are serious usually their clothes are saturated with gas and coal dust so that the clothes are torn off and serious burns are caused by the hot gases.
It appears, however, that it is the high pressures (similar to those developed by paraffin powder) which have a fatal crushing effect.
The apparatus described can detect a rate of pressure increase in excess of 50 pounds per square inch per second within 0.010 to 0.020 seconds from the start of the pressure increase and, in addition, they can reduce. spreading the blast suppressant through the passageways or galleries leading to the working face in an additional 0.020 to 0.050 seconds, ensuring completion of the operation within 0.1 seconds and, therefore, an explosion can be suppressed a few feet away from the point of its origin.
In firedamp mines, it is common practice to have tilting platforms loaded with rock powder near the roof of the tracks or galleries, these platforms being tilted by the explosive wave in order to produce curtains of dust repressing the explosion, but this arrangement cannot
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obviously not work with the speed of the devices described above.
In the mine shown in fi g. 8, size 105, on the left side of the drawing, is likely to be the most exposed to the risk of an explosion because, before reaching it, the air current passes first in the other two sizes, engaged further in the layer, and therefore the ventilation air may already be charged with gas before reaching the first size mentioned above.
The type of explosion-detection devices for mining use is shown in figs. IO and 11, and it can be seen that the capsules 2 are mounted in a protective casing 50, such as a piece of cast brass fitted with a knockout. -vent or openings 51 which ensure that the capsules 2 are subjected to the atmospheric pressure surrounding the device while they are at the same time protected against mechanical damage or displacement.
The casing 50 is fixed to a base plate 52 by eyes 53 and screws 54, said base plate being fixed to the main casting 55 which has threaded projections 56 to which the electrical conductors are connected by. connections 57. Two protrusions 56 are provided on part 55 so as to allow two conductors to extend from an explosion detection device to a device suppressing the explosion of the kind shown in FIG. or 4 or of the kind shown in Figs 12 and 13. The plate 52 is fixed to the main place 55 by ears 58 and screws 59, an anti-humidity washer 60 being provided between these parts as well as shown in fig.IO.
At the bottom of the main part 55 is mounted an insulating plate 61 fixed by the screws 62, plate on which are mounted the terminals 63 and 64 to which are connected the conductors 30 and the contact screw 27. The main part 55 is provided. ears 55a which facilitate the fixing of the whole apparatus on the wall or the ceiling of a mine gallery
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by means of anchor bolts or the like.
A tank containing the material to suppress the explosion, similar to the one shown in figs. 3 and 4, but of greater capacity and more suitable for mounting in a mine, is shown in figs. I2 and 13, a tank in which a hemisphere 32 which can be broken or torn, is attached to a casing of brass or gunmetal 70, the latter being mounted on a support 71 made of a similar material.
The bracket 71 is provided with strong ears 72 arranged to secure the apparatus to the wall or the roof of a mine by means of long notched anchor bolts, and studs 73 are provided which serve to join the parts 70 and 71 together. , a seal 74 being interposed. Clamps 75 for electrical conductors or cables are provided on the support 71 to allow the electrical connection with the device B, as shown in figs. IO and II and the detonator wires 44 and 45 are connected to the terminals 76 and 77 Located on the isolation ring 78 mounted on the support 71.
In this apparatus, an electric battery 78 is fixed in a removable manner in the support 71 in order to ensure the ignition of the device 37 (fig. 3) and an electric capacitor 79 of adequate capacity is connected to its terminals for accelerate the ignition of the ignition device and the detonation of the explosive charge.
An explosion detection device B, but of a construction according to figs. IO and 11, is mounted near the waist in the passage or gallery going there and back, as shown in fig. 8 and, when an explosion occurs, the increase in pressure acts on device B when it reaches it; therefore, this should be as close to the waist as possible, but generally, however, it can be safely placed 5 to 10 feet from the waist.
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An apparatus C of the construction shown in Figs. I and 13 disperses the explosion suppressing substance through channel 102 within 0.05 seconds, assuming that the entire operation is completed in space. of 0.1 second and, if the speed of propagation of the explosive wave is 20 feet per second, it is seen that the explosive wave can be intercepted after it has passed the apparatus B a few feet.
However, in order to create a counter-explosive wave by means of the apparatus C, two apparatuses 0 will normally be mounted in a mine gallery, as shown in fig. 9, in the corners of the roof, so as to project the substance through the gallery, and in order to create a counter-explosive wave, the apparatus C will be at a normal distance of some 10 to 20 feet from the apparatus. B, far from the supposed origin of the explosion, and since the substance suppressing the explosion can be thrown along the gallery towards the waist and away from it, a thick curtain of substance / suppressing l will form. explosion, which will not be penetrated by the explosive wave.
To ensure suppression of the explosion at its point of origin, additional C devices will be mounted almost as close to size 105 as possible, and the substance spilled by these devices will tend to extinguish any flames that may burn at the working face. , in order to avoid the risk of further explosions if the ventilation air eventually brought gas laden air to the place of the first explosion.
It is needless to say that explosions can occur in mines at other points than at the waist, for example, electrical devices, such as transformers, are frequently used and pipelines. electrical deterioration or mechanical damage
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transformers can cause electric sparks; Therefore, an apparatus B will normally be mounted in the vicinity of such potential sources of fire or electric sparks, with an apparatus C placed on each side at a sufficient distance to ensure the suppression of any possible explosion.
As regards the explosion suppressant substance, the most effective substance known is methyl bromide, partly due to its high density in liquid form and high volatility in vapor form, but before all thanks to its exceptional fire or combustion inhibiting properties, but other substances, including rock spray or other fire extinguishing powders, can be used instead of methyl bromide or similar liquids, or in addition to these.
Methyl bromide is known to be slightly toxic, but the effects of inhaling its vapors by a human being are not serious, unless the con- centration is very high and the stay in these va - fears do not last for several minutes. Under mine operating conditions, the concentration will be extremely low, and thanks to ventilation, the fumes or vapors will be rapidly expelled and dispersed, so that the stay in question will not be prolonged beyond seconds, so that, compared to the advantages obtained in suppressing the explosions, the risk incurred as a result of the toxic effect of methyl bromide is quite negligible.
The invention has other applications than those described above, for example, in suppressing explosions of air laden with dust or flour, such as occur in various industrial processes, such as cotton spinning or flour milling.