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APPAREIL POUR LA PRODUCTION DE MOUSSE EXTINCTRICE.
La présente invention est relative à un appareil pour la pro- duction de mousse extinctrice, dite "mousse mécanique" ou "mousse à air" du type dans lequel une solution aqueuse sous pression d'un corps émulsi- fiant est mélangée, à l'aide d'un dispositif à jet (également appelé trompe à eau, éjecteur ou injecteur), avec de l'air qui s'y émulsionne en donnant lieu à une formation de mousse, l'eau sous pression et le corps émulsifiant ou générateur de mousse pouvant d'ailleurs être amenés séparé- ment et mélangés en même temps que l'air dans le même dispositif.
Tous les'appareils à mousse mécanique construits jusqu'à présent sont basés sur l'hypothèse que l'obtention d'une mousse stable, c'est-à-dire d'une émulsion très fine de la solution génératrice de mousse et d'air, exige une division très fine, allant jusqu'à la pulvérisation,"du jet de la- dite solution aqueuse pénétrant dans la chambre où se'produit son mélange avec l'air. Les appareils basés sur ce principe comportent donc soit plu- sieurs jets d'eau fins entrecroisés ou non, soit un jet tournant dont la rotation est obtenue par des ailettes de guidage obliques, soit plusieurs jets à peu près parallèles présentant une certaine dispersion de façon à donner lieu à un écoulement turbulent à partir du moment où cette dispersion provoque leur mise en contact.
Toutefois, cette division plus ou moins pous- sée de la veine liquide sous pression, ou sa mise en rotation, provoque une perte d'énergie considérable, de sorte que ces appareils;. lorsqu'ils sont utilisés à la manière d'une lance pour la projection directe à l'air libre n'ont pas une portée suffisante, ou bien, lorsqu'ils sont raccordés à une tuyauterie souple terminée par une lance, ne permettent pas de refou- ler la mousse à une distance et à une hauteur suffisantes.
L'appareil faisant l'objet de la présente invention a pour but d'ob- tenir à la fois une mousse plus fine et plus stable d'une part, et, d'autre part, une portée plus grande du jet ou une pression de mousse plus élevée
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à la sortie de l'appareil qui est caractérisé par le fait qu'il comporte un tube à une extrémité duquel le liquide est injecté sous forme d'un jet central unique par un ajutage cylindrique ou légèrement divergent, ce tu- be étant muni d'orifices d'aspiration d'air au voisinage de cette extrémité et ayant une longueur suffisante, entre l'endroit où le jet de liquide mélan- gé avec l'air et formant une émulsion primaire remplit complètement sa sec- tion et son extrémité de sortie,
pour que l'écoulement turbulent qui se pro- duit à partir de cet endroit puisse provoquer la formation d'une mousse fine et stable.
L'auteur de la présente invention a en effet constaté que si un écoulement turbulent était favorable à la formation d'une mousse fine, la division poussée ou la pulvérisation de la veine de liquide 'sous pression n'était nullement indispensable pour obtenir le régime tourbillonnaire : en effet, à partir du moment où le jet liquide entrainant l'air et formant de grosses bulles que l'on peut appeler "préémulsion" ou émulsion primaire remplit entièrement la section du tube, cette préémulsion s'écoule en veine pleine et le nombre de Reynolds étant, pour le mélange de la solution aqueuse du corps émulsifiant avec l'air, à partir de ce moment, très supé- rieur au nombre limite, cet écoulement n'est pas laminaire, mais turbulent.
Il est utile de faire observer à ce propos que dans le cas des appareils connus mentionnés ci-dessus dans lesquels une rotation est imprimée au jet de liquide à l'entrée de la chambre de mélange avec l'air, on ne crée pas les conditions favorables à la formation de préémulsion, car la rotation provoque la formation d'un jet divergent creux, le liquide étant réparti suivant une nappe conique.
La longueur du tube à partir de sa section entièrement remplie par la préémulsion est de l'ordre de huit fois son diamètre. Pour obtenir une proportion convenable d'air et de liquide (de six à neuf volumes d'air pour un volume de liquide) correspondant à une mousse de bonne qualité, la section totale du tube est d'environ sept à dix fois supérieure à celle de l'embouchure de l'ajutage du jet central unique de liquide, cette embou- chure pouvant avoir un diamètre aussi grand que l'on veut selon le débit désiré pour l'appareil, par exemple allant jusqu'à 25 mm et même au delà Dans le cas d'un ajutage cylindrique, la longueur totale du tube est de 20 à 60 fois son diamètre,
cette longueur pouvant être sensiblement réduite dans le cas d'un ajutage divergent avant pour effet de rapprocher de l'extrémité d'entrée du tube l'endroit 'Où la préémulsion remplitentièrement sa section.
Un autre moyen pour réduire la longueur totale du tube et qui peut être d'ailleurs utilisé en combinaison avec l'ajustage divergent, consiste à donner au tube une section plus grande sur une certaine longueur de la partie où sa section est entièrement remplie par la veine liquide, cette partie élargie du tube se raccordant à la première partie, de plus petit diamètre, de préférence par un tronçon conique, de façon à éviter les pertes d'énergie dues à une variation brusque de la section.
Par suite de la diminution de la vitesse de la mousse en formation dans la partie élargie du tube, une partie de son énergie cinétique se transforme en pression et 'cette augmentation de pression se répercute en direction de l'entrée du tube, dans la partie de moindre diamètre, et a pour effet de rapprocher de l'entrée l'endroit où la préémulsion remplit entièrement la section du tube : la longueur totale de ce dernier peut donc être réduite en conséquence. La par- tie élargie du tube peut être soit raccordée à une tuyauterie souple, soit se terminer par un ajutage convergent pour être utilisée à la manière d'une lance.
Enfin, en rendant rugueuse la paroi interne du tube on favorise l'établissement du régime d'écoulement tourbillonnaire provoquant la for- mation de la mousse, ce qui permet également de réduire la longueur du tube.
A tire d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé plusieurs formes de réalisation de l'appareil faisant l'objet de l'in- vention.
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La fig. 1 représente en coupe axiale un appareil comportant un ajutage cylindrique et,--un tube de section constante.
La fig. 2 est une coupe axiale d'une autre forme de réalisation comportant un ajutage divergent. @
La fig. 3 représente un appareil à ajutage cylindrique et tube comportant une partie ayant un diamètre agrandi.
La fig. 4 représente en;coupe axiale un appareil comportant à la fois un ajutage divergent et un tube se terminant par une partie ayant un plus grand diamètre...-..,..
La fig. 5 représente à plus grande échelle en coupe axiale un tube à ajutage divergent, ainsi qu'une section transversale du jet conique ainsi obtenu.
La fig. 6 représente en coupe axiale une variante du dispositif injecteur d'eau et d'émulsifiant.
La fig. 7 représente l'extrémité de sortie d'un tube utilisé com- me lance.. ,
La fig. 8 représente le raccordement de l'appareil? un tuyau de refoulement souple.
La fig. 9 représente en coupe axiale une autre variante du dis- positif injecteur.
Comme représenté en fig. l, l'appareil comporte un tube 1 de sec- tion constante ayant une longueur totale au moins égale'à 20 fois son diamè- tre. Ce tube est alimenté à une de ses extrémités par un ajutage central unique cylindrique 2 injectant dans le tube la solution aqueuse du corps générateur de mousse, le jet central 3 asplirant l'air par la section annu- laire 4 entourant l'ajutage. Ce jet central forme dans la première partie de son parcours une émulsion à grosses bulles, qui â été dénommée ci-dessus "préémulsion" et qui commence à remplir entièrement la section du tube 1 au point A.
La longueur totale du tube est déterminée de telle façon que sa longueur restante AB soit suffisante pour que l'écoulement turbulent qui se produit dans cette partie du tube transforme la préémulsion en émulsion fine et stable qui est projetée à l'air libre à l'extrémité B sous forme d'un jet puissant à grande portée.
Dans la réalisation de la fige 2, l'ajutage 2 injectant la solu- tion est légèrement divergent et le point A du tube 1 où la préémulsion 5 remplit entièrement la section de ce tube se trouve rapproché de l'injec- teur, de sorte que la longueur de la deuxième partie AB du tube restant la même, la longueur totale du tube se trouve réduite. Comme visible en fig.
5, le jet divergent 5, contrairement à ce qui se passe dans le cas d'un jet tournant, n'est pas creux, mais forme un faisceau conique constitué par un grand nombre de jets plus fins plus ou moins uniformément répartis dans la section du jet, ainsi que cela est visible dans la coupe transversa- le représentée en 5'. Dans cette fig. 5; l'air est aspiré dans le tube 1 par deux séries d'orifices en quinconce disposés près de l'entrée du tube suivant deux rangées circulaires 6 et 6'.
Suivant la fig. 3, le tube 1 à ajutage cylindrique 2 comporte dans sa deuxième partie AB dans laquelle l'écoulement se produit en régime tourbil- lonnaire, une chambre 7 de plus grand diamètre et qui se termine, dans le cas où la mousse est projetée directement à l'air libre, par un ajutage convergent 8. Pour les raisons expliquées plus haut l'accroissement de pres- sion dans la chambre élargie 7 a pour effet de rapprocher de l'entrée du tu- be le point A où sa section est entièrement remplie par la préémulsion, de sorte que la longueur totale peut être ramenée sensiblement à la même valeur que dans le cas du tube à ajutage divergent de la fig. 2.
Dans la fige 4, les deux moyens utilisés en fig. 2 et 3 sont combinés ensemble et l'appareil comporte à la fois un ajutage divergent 2 et une chambre élargie 7, permettant de diminuer encore plus la longueur
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totale du tube, ce qui présente l'avantage de réduire considérablement l'en-' combrement et le poids de l'appareil. Afin de-réduire les pertes d'énergie, les parties 1 et 7, de diamètres différents du tube, sont raccordées dans le cas de la fige 4 par un tronçon conique 9 qui assure un accroissement progressif et lent de la section de façon à empêcher le décollement de la veine de mousse de la paroi.
Bien entendu, au lieu d'injecter dans le tube de l'appareil une solution aqueuse du produit générateur de mousse, on peut produire cette solution dans l'appareil lui-même, comme représenté en fig. 6, le corps générateur de mousse étant aspiré à travers un ajutage central 10 par l'eau injectée par la section annulaire comprise entre les ajutages 10 et 11, ce dernier pouvant être cylindrique ou divergent, et l'air étant aspiré comme en fig. 5 par les rangées d'ouvertures 3,3'.. On peut également, comme re- présenté en fig. 9, injecter l'eau par l'ajutage central 12, par exemple divergent, et amener le produit émulsifiant par la tubulure 15 et ensuite par la section annulaire 13 formée entre l'ajutage central 12 et une bague concentrique 14, tandis que l'air est aspiré par la tubulure évasée 16.
Comme représenté en figures 7 et 8, l'extrémité de la partie élargie 8 du tube 1 peut être munie d'un embout fileté 17 sur lequel peut se visser, soit comme représenté en fig. 7, un ajutage convergent 18 per- mettant de projeter la mousse directement à l'air libre en un jet de grande portée, soit le raccord 19 d'un tuyau souple 20 permettant de refou- ler la mousse à une distance et à une hauteur relativement grandes.
REVENDICATIONS.
Ayant ainsi décrit mon invention et me-réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui me paraitraient nécessaires, je re- vendique comme ma propriété exclusive et privative,,
1 - Appareil pour la production de mousse extinctrice, dite mé- canique du type dans lequel une solution aqueuse sous pression d'un corps émulsifiant est mélangée avec l'air, de façon à former de la mousse, caractérisé par le fait qu'il comporte un tube à une extrémité duquel le liquide est injecté sous forme d'un jet central unique par un ajutage cylin- drique ou légèrement divergent, ce tube étant muni d'orifices d'aspiration d'air au voisinage de cette extrémité et ayant une longueur suffisante, entre l'endroit où le jet de liquide'mélangé avec l'air et formant une émulsion primaire remplit complètement sa section et son extrémité de sortie,
pour que l'écoulement turbulent, qui se produit à partir de cet endroit, puisse provoquer la formation d'une mousse fine et stable.
2. - Appareil suivant 1, caractérisé par le fait que la longueur du tube à partir de sa section entièrement remplie par la préémulsion est de l'ordre de huit fois son diamètre
3. - Appareil suivant 1 et 2, caractérisé par le fait que la sec- tion du tube est sept à dix fois plus grande que la section de l'embouchure de l'ajutage central éjectant un jet unique de liquide sous pression, cet ajutage pouvant atteindre un diamètre de l'ordre de 25 mm. et même davan- tage.
4. - Appareil suivant 1 et 2, caractérisé par le fait que dans le cas d'un ajutage cylindrique, la longueur totale du tube est au moins 20 à 25 fois sont diamètre, cette longueur pouvant être réduite dans le cas d'un ajutage divergent dans lequel l'endroit où le tube se trouve entièrement rempli par 1'émulsion primaire se trouve rapproché de l'extrémité d'entrée du tube.
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APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF EXTINGUISHING FOAM.
The present invention relates to an apparatus for the production of extinguishing foam, called "mechanical foam" or "air foam" of the type in which a pressurized aqueous solution of an emulsifying body is mixed with the. using a jet device (also called a water pump, ejector or injector), with air emulsifying therein giving rise to the formation of foam, the pressurized water and the emulsifying body or generator of foam can moreover be supplied separately and mixed at the same time as the air in the same device.
All of the mechanical foam devices constructed so far are based on the assumption that obtaining a stable foam, i.e. a very fine emulsion of the foam generating solution and air requires a very fine division, even spraying, of the jet of said aqueous solution entering the chamber where it is mixed with the air. Apparatus based on this principle therefore comprises either more whether or not they are fine jets of water crossed or not, either a rotating jet whose rotation is obtained by oblique guide vanes, or several jets approximately parallel presenting a certain dispersion so as to give rise to a turbulent flow from the moment where this dispersion causes them to come into contact.
However, this more or less pushed division of the liquid vein under pressure, or its setting in rotation, causes a considerable loss of energy, so that these devices. when they are used in the manner of a lance for direct projection in the open air, do not have a sufficient range, or, when they are connected to a flexible pipe terminated by a lance, do not allow push back the foam at a sufficient distance and height.
The object of the apparatus of the present invention is to obtain both a finer and more stable foam on the one hand, and, on the other hand, a greater range of the jet or a pressure. higher foam
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at the outlet of the apparatus which is characterized by the fact that it comprises a tube at one end of which the liquid is injected in the form of a single central jet through a cylindrical or slightly divergent nozzle, this tube being provided with 'air suction openings in the vicinity of this end and having a sufficient length, between the place where the jet of liquid mixed with air and forming a primary emulsion completely fills its section and its end of exit,
so that the turbulent flow which occurs from this point can cause the formation of a fine and stable foam.
The author of the present invention has in fact observed that if a turbulent flow was favorable to the formation of a fine foam, the pushed division or the spraying of the liquid stream under pressure was by no means essential to obtain the speed. vortex: in fact, from the moment when the liquid jet entraining the air and forming large bubbles which can be called "preemulsion" or primary emulsion completely fills the section of the tube, this preemulsion flows in a solid vein and the Reynolds number being, for the mixture of the aqueous solution of the emulsifying body with air, from this moment on, much higher than the limit number, this flow is not laminar, but turbulent.
It is useful to observe in this connection that in the case of the known apparatuses mentioned above in which a rotation is imparted to the jet of liquid at the inlet of the mixing chamber with the air, the conditions are not created. favorable to the formation of preemulsion, because the rotation causes the formation of a hollow divergent jet, the liquid being distributed in a conical sheet.
The length of the tube from its section completely filled with the preemulsion is of the order of eight times its diameter. To obtain a suitable proportion of air and liquid (six to nine volumes of air to one volume of liquid) corresponding to a good quality foam, the total section of the tube is about seven to ten times greater than that the mouth of the nozzle of the single central liquid jet, this mouth being able to have a diameter as large as one wishes according to the flow rate desired for the apparatus, for example up to 25 mm and even at beyond In the case of a cylindrical nozzle, the total length of the tube is 20 to 60 times its diameter,
this length can be significantly reduced in the case of a divergent nozzle before the effect of bringing the inlet end of the tube closer to the place where the preemulsion completely fills its section.
Another way to reduce the total length of the tube and which can moreover be used in combination with the diverging fit, is to give the tube a larger section over a certain length of the part where its section is completely filled by the liquid stream, this enlarged part of the tube connecting to the first part, of smaller diameter, preferably by a conical section, so as to avoid energy losses due to a sudden variation in the section.
As a result of the decrease in the speed of the foam forming in the enlarged part of the tube, part of its kinetic energy is transformed into pressure and 'this increase in pressure is reflected in the direction of the inlet of the tube, in the part. of smaller diameter, and has the effect of bringing the place where the preemulsion entirely fills the section of the tube closer to the inlet: the total length of the latter can therefore be reduced accordingly. The enlarged portion of the tube may either be connected to flexible tubing or terminate in a converging nozzle for use as a lance.
Finally, by roughening the internal wall of the tube the establishment of the swirling flow regime is favored, causing the formation of the foam, which also makes it possible to reduce the length of the tube.
By way of example, several embodiments of the apparatus forming the subject of the invention have been described below and shown in the accompanying drawing.
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Fig. 1 shows in axial section an apparatus comprising a cylindrical nozzle and, - a tube of constant section.
Fig. 2 is an axial section of another embodiment comprising a diverging nozzle. @
Fig. 3 shows an apparatus with a cylindrical nozzle and a tube comprising a part having an enlarged diameter.
Fig. 4 shows in axial section an apparatus comprising both a divergent nozzle and a tube terminating in a part having a larger diameter ...- .., ..
Fig. 5 shows on a larger scale in axial section a tube with a diverging nozzle, as well as a cross section of the conical jet thus obtained.
Fig. 6 shows in axial section a variant of the device for injecting water and emulsifier.
Fig. 7 represents the outlet end of a tube used as a lance ..,
Fig. 8 represents the connection of the device? a flexible delivery pipe.
Fig. 9 shows in axial section another variant of the injector device.
As shown in fig. 1, the apparatus comprises a tube 1 of constant section having a total length at least equal to 20 times its diameter. This tube is fed at one of its ends by a single cylindrical central nozzle 2 injecting the aqueous solution of the foam-generating body into the tube, the central jet 3 drawing in the air through the annular section 4 surrounding the nozzle. This central jet forms in the first part of its path a large bubble emulsion, which has been referred to above as "preemulsion" and which begins to completely fill the section of tube 1 at point A.
The total length of the tube is determined in such a way that its remaining length AB is sufficient for the turbulent flow which occurs in this part of the tube to transform the preemulsion into a fine and stable emulsion which is projected in the open air to the air. end B in the form of a powerful jet with a large range.
In the embodiment of pin 2, the nozzle 2 injecting the solution is slightly divergent and the point A of the tube 1 where the preemulsion 5 completely fills the section of this tube is close to the injector, so that the length of the second part AB of the tube remaining the same, the total length of the tube is reduced. As visible in fig.
5, the divergent jet 5, unlike what happens in the case of a rotating jet, is not hollow, but forms a conical beam formed by a large number of finer jets more or less uniformly distributed in the section of the jet, as can be seen in the cross section shown at 5 '. In this fig. 5; the air is sucked into the tube 1 through two series of staggered orifices arranged near the inlet of the tube in two circular rows 6 and 6 '.
According to fig. 3, the tube 1 with a cylindrical nozzle 2 comprises in its second part AB in which the flow takes place in a vortex regime, a chamber 7 of larger diameter and which ends, in the case where the foam is projected directly at the free air, by a converging nozzle 8. For the reasons explained above, the increase in pressure in the enlarged chamber 7 has the effect of bringing closer to the inlet of the tube the point A where its section is entirely filled with the preemulsion, so that the total length can be reduced to substantially the same value as in the case of the tube with a diverging nozzle of FIG. 2.
In fig 4, the two means used in fig. 2 and 3 are combined together and the apparatus comprises both a divergent nozzle 2 and an enlarged chamber 7, making it possible to further reduce the length
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total tube, which has the advantage of considerably reducing the size and weight of the apparatus. In order to reduce energy losses, parts 1 and 7, of different tube diameters, are connected in the case of the pin 4 by a conical section 9 which ensures a gradual and slow increase in the section so as to prevent the detachment of the foam vein from the wall.
Of course, instead of injecting an aqueous solution of the foam generating product into the tube of the apparatus, this solution can be produced in the apparatus itself, as shown in FIG. 6, the foam-generating body being sucked through a central nozzle 10 by the water injected by the annular section comprised between the nozzles 10 and 11, the latter possibly being cylindrical or diverging, and the air being sucked as in FIG. 5 by the rows of openings 3,3 '. It is also possible, as shown in FIG. 9, inject the water through the central nozzle 12, for example divergent, and bring the emulsifying product through the pipe 15 and then through the annular section 13 formed between the central nozzle 12 and a concentric ring 14, while the air is drawn in through the flared tubing 16.
As shown in Figures 7 and 8, the end of the widened part 8 of the tube 1 can be provided with a threaded end 17 on which can be screwed, or as shown in FIG. 7, a converging nozzle 18 making it possible to project the foam directly into the open air in a long-range jet, that is to say the connection 19 of a flexible pipe 20 allowing the foam to be delivered at a distance and at a height. relatively large.
CLAIMS.
Having thus described my invention and reserving the right to make any improvements or modifications that seem necessary to me, I claim as my exclusive and private property,
1 - Apparatus for the production of extinguishing foam, called mechanical, of the type in which an aqueous solution under pressure of an emulsifying body is mixed with air, so as to form foam, characterized in that it comprises a tube at one end of which the liquid is injected in the form of a single central jet through a cylindrical or slightly divergent nozzle, this tube being provided with air suction openings in the vicinity of this end and having a sufficient length, between the place where the jet of liquid 'mixed with air and forming a primary emulsion completely fills its section and its outlet end,
so that the turbulent flow, which occurs from this point, can cause the formation of a fine and stable foam.
2. - Apparatus according to 1, characterized in that the length of the tube from its section completely filled with the preemulsion is of the order of eight times its diameter
3. - Apparatus according to 1 and 2, characterized in that the section of the tube is seven to ten times greater than the section of the mouth of the central nozzle ejecting a single jet of pressurized liquid, this nozzle up to a diameter of the order of 25 mm. and even more.
4. - Apparatus according to 1 and 2, characterized in that in the case of a cylindrical nozzle, the total length of the tube is at least 20 to 25 times its diameter, this length being able to be reduced in the case of a nozzle divergent in which the place where the tube is completely filled with the primary emulsion is close to the inlet end of the tube.
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