BRPI1000641B1

BRPI1000641B1 - Sistema de supressão de incêndio, e, método para uso com um sistema de supressão de incêndio

Info

Publication number: BRPI1000641B1
Application number: BRPI1000641-9A
Authority: BR
Inventors: Adam Chattaway; Josephine Gabrielle Gatsonides; Robert G. Dunster; Robert G Dunster; Terry Simpson; Dharmendr Len. Seebaluck; Dharmendr Len Seebaluck; Robert E. Glaser; Robert E Glaser
Original assignee: Kidde Technologies, Inc.
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2020-06-02
Also published as: EP2623160A3; BRPI1000641A2; AU2010201106A1; CA2696397C; EP2623160B1; EP2233175A1; CA2696397A1; IL204678A; JP5156782B2; JP2010221035A; EP2233175B1; IL204678A0; US9033061B2; EP2623160A2; US20100236796A1; ES2401761T3; CN101843963A; RU2422179C1; AU2010201106B2; CN101843963B

Abstract

sistema de supressão de incêndio, e, metodo para uso com um sistema de supressão de incêndio. é descrito um sistema de supressão de incêndio que inclui uma fonte de gás inerte de alta pressão que é configurada para prover uma primeira saída de gás inerte e uma fonte de gás inerte de baixa pressão que é configurada para prover uma segunda saída de gás inerte. uma rede de distribuição é conectada nas fontes de gás inerte de alta e baixa pressões para distribuir a primeira e segunda saídas de gás inerte. um controlador é conectado operativamente pelo menos na rede de distribuição para controlar como as respectivas primeira e segunda saidas de gás inerte são distribuídas.

Description

“SISTEMA DE SUPRESSÃO DE INCÊNDIO, E, MÉTODO PARA USO COM UM SISTEMA DE SUPRESSÃO DE INCÊNDIO” FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] Esta descrição se refere a sistemas e métodos de supressão de incêndio para substituir sistemas de supressão de incêndio halogenados.

[002] Sistemas de supressão de incêndio são geralmente usados em aeronaves, edifícios ou outras estruturas com áreas restritas. Sistemas de supressão de incêndio tipicamente utilizam supressantes de incêndio halogenados, tais como halogênios. Entretanto, acredita-se que halogênios exerçam um papel no esgotamento de ozônio da atmosfera.

[003] A maioria dos edifícios e outras estruturas tem substituído sistemas de supressão de incêndio a base de halogênios; entretanto, aplicações em aviação são mais desafiadoras, em virtude de as limitações de espaço e peso serem de maior preocupação do que aplicações sem ser em aviação. Também, o custo de projeto e recertificação é um impedimento muito significativo para adoção rápida de novas tecnologias em aviação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] Um sistema de supressão de incêndio exemplar inclui uma fonte de gás inerte de alta pressão que é configurada para prover uma primeira saída de gás inerte e uma fonte de gás inerte de baixa pressão que é configurada para prover uma segunda e contínua saída de gás inerte. Uma rede de distribuição é conectada a fontes de gás inerte de alta e baixa pressões para distribuir a primeira e segunda saídas de gás inerte. Um controlador é conectado operativamente a pelo menos uma rede de distribuição para controlar como as respectivas primeira e segunda saídas de gás inerte são distribuídas.

[005] Em um outro aspecto, um sistema de supressão de incêndio inclui uma fonte de gás inerte pressurizado que é configurada para prover uma primeira saída de gás inerte e um gerador de gás inerte que é configurado para

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 9/52 / 18 prover uma segunda saída de gás inerte.

[006] Um método para uso com um sistema de supressão de incêndio inclui inicialmente liberar a primeira saída de gás inerte em resposta a um sinal de risco de incêndio para reduzir a concentração de oxigênio do risco de incêndio abaixo de um limiar predeterminado e então subsequentemente liberar a segunda saída de gás inerte para facilitar a supressão da concentração de oxigênio abaixo do limiar predeterminado. DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[007] Os vários recursos e vantagens dos exemplos revelados ficarão aparentes aos versados na técnica a partir da descrição detalhada seguinte. Os desenhos que acompanham a descrição detalhada podem ser descritos resumidamente da seguinte maneira.

[008] A figura 1 ilustra um sistema de supressão de incêndio de exemplo.

[009] A figura 2 ilustra uma outra modalidade de um sistema de supressão de incêndio.

[0010] A figura 3 ilustra esquematicamente um controlador programável para uso com um sistema de supressão de incêndio.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

[0011] A figura 1 ilustra partes selecionadas de um sistema de supressão de incêndio de exemplo 10 que pode ser usado para controlar um risco de incêndio. O sistema de supressão de incêndio 10 pode ser utilizado em uma aeronave 12 (mostrada esquematicamente); entretanto, deve-se entender que o sistema de supressão de incêndio exemplar 10 pode alternativamente ser utilizado em outros tipos de estruturas.

[0012] Neste exemplo, o sistema de supressão de incêndio 10 é implementado na aeronave 12 para controlar qualquer risco de incêndio que pode ocorrer em zonas de volume 14a e 14b. Por exemplo, as zonas de volume 14a e 14b podem ser compartimentos de carga, compartimentos de

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 10/52 / 18 componentes eletrônicos, cavidade das rodas ou outras zonas de volume onde se deseja a supressão de incêndio. O sistema de supressão de incêndio 10 inclui uma fonte de gás inerte de alta pressão 16 para prover uma primeira saída de gás inerte 18, e uma fonte de gás inerte de baixa pressão 20 para prover uma segunda saída de gás inerte 22. Por exemplo, a fonte de gás inerte de alta pressão 16 provê a primeira saída de gás inerte 18 a uma maior vazão de massa do que a segunda saída de gás inerte 22 da fonte de gás inerte de baixa pressão 20.

[0013] A fonte de gás inerte de alta pressão 16 e a fonte de gás inerte de baixa pressão 20 são conectadas a uma rede de distribuição 24 para distribuir primeira e segunda saídas de gás inerte 18 e 22. Neste caso, a primeira e segunda saídas de gás inerte 18 e 22 podem ser distribuídas na zona de volume 14a, zona de volume 14b, ou ambas, dependendo de onde um risco de incêndio é detectado. Conforme se pode perceber, a aeronave 12 pode incluir zonas de volume adicionais que são também conectadas na rede de distribuição 24 de maneira tal que a primeira e segunda saídas de gás inerte 18 e 22 possam ser distribuídas a toda ou qualquer zona de volume.

[0014] O sistema de supressão de incêndio 10 também inclui um controlador 26 que é conectado operativamente em pelo menos uma rede de distribuição 24 para controlar como as respectivas primeira e segunda saídas de gás inerte 18 e 22 são distribuídas através da rede de distribuição 24. O controlador pode incluir hardware, software, ou ambos. Por exemplo, o controlador 26 pode controlar se a primeira saída de gás inerte 18 e/ou a segunda saída de gás inerte 22 são distribuídas nas zonas de volume 14a ou 14b e a qual massa e vazão de massa a primeira saída de gás inerte 18 e/ou a segunda saída de gás inerte 22 são distribuídas.

[0015] Como um exemplo, o controlador 26 pode inicialmente causar a liberação da primeira saída de gás inerte 18 para a zona de volume 14a em resposta a um sinal de risco de incêndio para reduzir a concentração de

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 11/52 / 18 oxigênio na zona de volume 14a abaixo de um limiar predeterminado. Uma vez que a concentração de oxigênio esteja abaixo do limiar, o controlador 26 pode causar a liberação da segunda saída de gás inerte 22 para a zona de volume 14a para facilitar a manutenção da concentração de oxigênio abaixo do limiar predeterminado. Em um exemplo, o limiar predeterminado pode ser menor que um nível de concentração de oxigênio de 13 %, tal como uma concentração de oxigênio de 12 %, na zona de volume 14a. O limiar pode também ser representado como uma faixa, tal como 11,5 - 12 %. Uma premissa para estabelecer o limiar abaixo de 12 % é que a ignição de substâncias aerossol, que podem ser encontradas na carga de passageiros em um compartimento de carga, é limitada (ou em alguns casos impedida) a concentração de oxigênio abaixo de 12 %. Como um exemplo, o limiar pode ser estabelecido com base na descarga fria (isto é, sem caso de incêndio da primeira e segunda saídas de gás 18 e 22 em um encerramento de carga vazio com a aeronave 12 estacionada e a pressão de ar no nível do mar.

[0016] A figura 2 ilustra uma outra modalidade de um sistema de supressão de incêndio 110. Nesta descrição, números de referência iguais designam elementos iguais, onde apropriado, e números de referência com a adição de uma centena designam elementos modificados. Os elementos modificados podem incorporar os mesmos recursos e benefícios dos elementos originais correspondentes e vice-versa. O sistema de supressão de incêndio 110 é também implementado em uma aeronave 112, mas pode alternativamente ser implementado em outros tipos de estruturas.

[0017] A aeronave 112 inclui um primeiro compartimento de carga 114a e um segundo compartimento de carga 114b. O sistema de supressão de incêndio 110 pode ser usado para controlar riscos de incêndio dentro dos compartimentos de carga 114a e 114b. A este respeito, o sistema de supressão de incêndio 110 inclui uma fonte de gás inerte pressurizado 116 que é configurada para prover uma primeira saída de gás inerte 118, e um gerador

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 12/52 / 18 de gás inerte 120 configurado para prover uma segunda saída de gás inerte 122. A fonte de gás inerte pressurizado 116 e o gerador de gás inerte 120 podem também ser considerados respectivas fontes de gás inerte de alta e baixa pressões. Neste exemplo, a fonte de gás inerte pressurizado 116 provê a primeira saída de gás inerte 118 a uma maior vazão de massa do que a segunda saída de gás inerte 122 do gerador de gás inerte 120.

[0018] Uma rede de distribuição 124 é conectada na fonte de gás inerte pressurizado 116 e no gerador de gás inerte 120 para distribuir a primeira e segunda saídas de gás inerte 118 e 122 para os compartimentos de carga 114a e 114b. Um controlador 126 é conectado operativamente em pelo menos uma rede de distribuição 124 para controlar como as respectivas primeira e segunda saídas de gás inerte 118 e 122 são distribuídas. Como descrito a seguir, o controlador 126 pode ser programado ou provido com informação de realimentação para facilitar a determinação de como distribuir a primeira e segunda saídas de gás inerte 118 e 122.

[0019] A fonte de gás inerte pressurizado 116 pode incluir uma pluralidade de tanques de armazenamento 140a-d. Os tanques podem ser feitos de materiais leves para reduzir o peso da aeronave 112. Embora quatro tanques de armazenamento 140a-d estejam mostrados, deve-se entender que tanques de armazenamento adicionais, ou uma menor quantidade de tanques de armazenamento, podem ser usados em outras implementações. Os números de tanques de armazenamento 140a-d podem depender dos tamanhos da primeira e segunda compartimentos de carga 114a e 114b (ou outra zona de volume), taxas de vazamento das zonas de volume, tempos ETOPS ou de outros fatores. Cada um dos tanques de armazenamento 140a-d contém gás inerte pressurizado, tais como nitrogênio, hélio, argônio, ou uma mistura destes. O gás inerte pode incluir quantidades traços de outros gases, tal como dióxido de carbono.

[0020] A fonte de gás inerte pressurizado 116 também inclui um

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 13/52 / 18 coletor 142 conectado entre os tanques de armazenamento 140a-d e a rede de distribuição 124. O coletor 142 recebe gás inerte pressurizado dos tanques de armazenamento 140a-d e provê um fluxo volumétrico através de um regulador de fluxo 143 como a primeira saída de gás inerte 118 à rede de distribuição 124. O regulador de fluxo 143 pode ter um estado completamente aberto, e estados intermediários para mudar a quantidade de fluxo. Neste caso, o regulador de fluxo 143 é uma saída exclusiva do coletor 142 para a rede de distribuição, que facilita controlar a vazão de massa da primeira saída de gás inerte 118.

[0021] Cada um dos tanques de armazenamento 140a-d pode incluir uma válvula 144 que fica em comunicação com o controlador 126 (representado pela linha tracejada do controlador 126 até a fonte de gás inerte pressurizado 116). As válvulas 144 podem ser usadas para liberar o fluxo de gás pressurizado de dentro dos respectivos tanques de armazenamento 140a-d para o coletor 142. Adicionalmente, as válvulas 144 podem incluir ou funcionar como válvulas de retenção para impedir refluxo de gás pressurizado para os tanques de armazenamento 140a-d. Alternativamente, as válvulas de retenção podem ser providas separadamente. Opcionalmente, os corpos das válvulas 144 podem também incluir transdutores de pressão e temperatura para calibrar a pressão de gás (ou, opcionalmente, a temperatura) nos respectivos tanques de armazenamento 140a-d e prover a pressão como uma realimentação ao controlador 126 para controlar o sistema de supressão de incêndio 110. Realimentação de pressão e opcionalmente temperatura pode ser usada para monitorar o estado (isto é, prognóstico de facilidade) dos tanques de armazenamento 140a-d, determinar quais tanques de armazenamento 140a-d liberar, determinar sincronismo de liberação, taxa de descarga ou detectar se um dos tanques de armazenamento 140a-d está inibido.

[0022] O gerador de gás inerte 120 pode ser um sistema de geração de

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 14/52 / 18 gás inerte embutido (por exemplo, OBIGGS) para prover um fluxo de gás inerte, tal como ar enriquecido com nitrogênio, a um tanque de combustível 190 da aeronave 112. Ar enriquecido com nitrogênio inclui uma maior concentração de nitrogênio do que o ar ambiente. Embora OBIGGS seja conhecido, o gerador de gás inerte 120 nesta descrição é modificado por meio da conexão na rede de distribuição 124 para servir a uma funcionalidade dupla de prover gás inerte ao tanque de combustível 190 e de facilitar a supressão de incêndio.

[0023] Em geral, o gerador de gás inerte 120 recebe ar de entrada, tal como ar comprimido, de um estágio do compressor de um motor de turbina a gás da aeronave 112 ou ar de uma dos compartimentos de carga 114a ou 114b comprimido por um compressor auxiliar, e separa o nitrogênio do oxigênio no ar de entrada para prover uma saída que é enriquecida em nitrogênio, comparada com o ar de entrada. O ar enriquecido com nitrogênio da saída pode ser usado como uma segunda saída de gás inerte 122. O gerador de gás inerte 120 pode também utilizar ar de entrada de uma segunda fonte, tal como ar da bochecha, ar do compressor secundário de um compartimento de carga, etc., que pode ser usado para aumentar a capacidade sob demanda. Como um exemplo, o gerador de gás inerte 120 pode ser similar aos sistemas descritos na patente U.S. 7.273.507, ou patente U.S. 7.509.968, mas não estão especificamente limitados a estas.

[0024] No exemplo ilustrado, a rede de distribuição 124 inclui tubulação 150 que conecta fluidicamente os compartimentos de carga 114a e 114b na fonte de gás inerte pressurizado 116 e no gerador de gás inerte 120. A rede de distribuição 124 pode ser modificada em relação ao exemplo ilustrado para conexão a outras zonas de volume.

[0025] A rede de distribuição 124 inclui uma pluralidade de válvulas de fluxo 152a-e e cada válvula 152a-e fica em comunicação com o controlador 126 (representado pela linha tracejada do controlador 126 até a

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 15/52 / 18 rede de distribuição 124). As válvulas de fluxo 152a-e podem ser tipos conhecidos de válvulas de fluxo/de desvio e podem ser selecionadas com base na capacidade de fluxo desejada para os compartimentos de carga 114a e 114b. Em um exemplo, uma ou mais válvulas de fluxo 152a-3 são uma válvula revelada na patente U.S. número de série 10/253.297.

[0026] O controlador 126 pode comandar seletivamente as válvulas 152a-e para abrir ou fechar para controlar a distribuição da primeira e segunda saídas de gás inerte 118 e 122. Adicionalmente, pelo menos uma válvula de fluxo 152d pode ser uma válvula que é predisposta para uma posição aberta (por exemplo, uma válvula que abre quando falha) para permitir o fluxo da primeira saída de gás inerte 118 no caso em que a válvula de fluxo 152d não pode atuar. A rede de distribuição 124, o regulador de fluxo 143, e as válvulas 144 podem ser projetadas para atingir um tempo de descarga máximo desejado para descarregar todo o gás inerte dos tanques de armazenamento 140a-d. Em alguns exemplos, o tempo de descarga pode ser aproximadamente dois minutos. Dada esta descrição, versados na técnica perceberão outros tempos de descarga para atender suas necessidades particulares.

[0027] Como um exemplo, as válvulas de fluxo 152a-e podem ter cada qual um estado aberto e fechado para, respectivamente, permitir ou bloquear o fluxo, dependendo se for detectado um risco de incêndio. Na ausência de um risco de incêndio, a válvula 152a pode ser normalmente fechada e as válvulas 152b-e podem ser normalmente abertas. A válvula de retenção 181a impede que vapor combustível do tanque de combustível 190 entre no sistema de supressão de incêndio 110. A válvula de retenção 181b impede que alta pressão do sistema de supressão de incêndio 110 entre na tubulação de neutralização do tanque de combustível 190. A válvula de alívio 182 protege a rede de distribuição de gás inerte 124 e as válvulas 152a-c de sobrepressão no caso de uma falha do sistema. As válvulas 152b e 152c podem ser tanto normalmente abertas, mas podem fechar em resposta a um

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 16/52 / 18 risco de incêndio, quanto normalmente fechadas e então abertas em resposta a um risco de incêndio.

[0028] A rede de distribuição 124 também inclui uma saída de gás inerte 160a no primeiro compartimento de carga 114a e uma saída de gás inerte 160b no segundo compartimento de carga 114b. Neste caso, cada uma das saídas de gás inerte 160a e 160b pode incluir uma pluralidade de orifícios 162 para distribuir a primeira saída de gás inerte 118 e/ou segunda saída de gás inerte 122 da rede de distribuição 124.

[0029] Cada uma do primeiro e segundo compartimentos de carga 114a e 114b pode também incluir uma válvula de evacuação 170 que limita a pressão diferencial entre o interior do compartimento de carga e o exterior (retenção/porão). Cada compartimento de carga 114a e 114b pode também incluir um piso que separa o compartimento de um volume do porão 184. Em algumas aeronaves, um piso separa a compartimento de um volume de porão abaixo 184. Em algumas aeronaves, os pisos não são selados, permitindo comunicação da atmosfera do compartimento de carga com a atmosfera do porão. Esses pisos tipo ventilados podem ser equipados com elementos de vedação 183 (mostrados esquematicamente), tais como selos, obturadores, vedações infláveis ou similares, que cooperam com o controlador 126 para isolar o volume do porão 184 do compartimento em resposta a um risco de incêndio, para limitar o volume e vazamento do compartimento de carga, minimizando assim a quantidade de gás inerte exigida para ambas as fontes de gás inerte 118 e 122.

[0030] Cada um dos compartimentos de carga 114a e 114b pode também incluir pelo menos um sensor de oxigênio 176 para detectar um nível de concentração de oxigênio dentro do respectivo compartimento de carga 114a ou 114b. Entretanto, em alguns exemplos, o sistema de supressão de incêndio pode não incluir nenhum sensor de oxigênio. Os sensores de oxigênio 176 podem ficar em comunicação com o controlador 126 e enviar

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 17/52 / 18 um sinal que representa a concentração de oxigênio ao controlador 126 como realimentação. O gerador de gás inerte 120 pode também incluir um ou mais sensores de oxigênio (não mostrados) para prover o controlador 126 com um sinal de realimentação representando uma concentração de oxigênio do ar enriquecido com nitrogênio. Os compartimentos de carga 114a e 114b podem também incluir sensores de temperatura (não mostrados) para prover sinais de realimentação de temperatura ao controlador 126.

[0031] O controlador 126 do sistema de supressão de incêndio 110 pode ficar em comunicação com outros sistemas de controle ou alerta a bordo 180 tal como o controlador principal ou múltiplos controladores distribuídos da aeronave 112, e um controlador (não mostrado) do gerador de gás inerte 120. Por exemplo, os outros sistemas controladores ou de alerta 180 podem ficar em comunicação com outros sistemas da aeronave 112, incluindo um sistema de detecção de risco de incêndio para detectar um risco de incêndio nos compartimentos de carga 114a e 114b e emitir um sinal de risco de incêndio em resposta a um risco de incêndio detectado, ou com o propósito de teste, avaliação ou certificação do sistema de supressão de incêndio 110.

[0032] O controlador 126 pode comunicar com o controlador do gerador de gás inerte 120 para controlar de qual fonte de ar de entrada o gerador de gás inerte 120 extrai ar de entrada e/ou ajustar a vazão e concentração de oxigênio da segunda saída de gás inerte 122. Por exemplo, o controlador 126 pode comandar o gerador de gás inerte 120 para extrair ar de um dos compartimentos de carga 114a ou 114b onde não existe risco de incêndio, ou controlar de onde o gerador de gás inerte 120 extrai o ar de entrada com base no ciclo de vôo da aeronave 112. Adicionalmente, o controlador 126 pode ajustar a concentração e/ou vazão de oxigênio da segunda saída de gás inerte 122 em resposta a uma concentração de oxigênio detectada em uma zona de volume onde ocorre um risco de incêndio, ou em resposta ao ciclo de vôo da aeronave 112.

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[0033] O exemplo seguinte supõe um riso de incêndio no primeiro compartimento de carga 114a. O outro controlador ou sistema de alerta a bordo 180 pode detectar o risco de incêndio no compartimento de carga 114a de uma maneira conhecida, tal como por detecção de fumaça, vídeo, temperatura, detecção de chama, detecção de gás de combustão, ou qualquer outro método conhecido ou apropriado de determinação de risco de incêndio. A determinação do risco de incêndio pode estar relacionada com um limiar predeterminado ou aumento da taxa de fumaça, temperatura, detecção de chama, detecção de gás de combustão, ou outra característica.

[0034] Em resposta ao risco de incêndio, o controlador 126, outro controle ou sistema de alerta a bordo 180, ou ambos, podem desligar o sistema de controle/ventilação de ar antes de usar o sistema de supressão de incêndio 110. O controlador 126 pode determinar o sincronismo de desligamento do sistema de controle/ventilação de ar, dependendo da informação de realimentação recebida. Na ausência de um risco de incêndio, o sistema de controle/ventilação de ar pode ventilar os compartimentos de carga 114a e 114b. Entretanto, em uma situação de risco de incêndio, a redução da ventilação facilita a contenção do risco de incêndio.

[0035] O controlador 126, que é programado com o volume do compartimento de carga 114a e outra informação, libera inteligentemente a primeira saída de gás inerte 118. O controlador 126 inicialmente causa a liberação da primeira saída de gás inerte 118 de um número exigido de fonte de gás inerte pressurizado 116 com base no volume conhecido do compartimento de carga 114a para reduzir a concentração de oxigênio do risco de incêndio no compartimento de carga 114a abaixo de um limiar predeterminado. Como um exemplo, o limiar predeterminado pode ser 12 %. A este respeito, o controlador 126 pode controlar como a primeira saída de gás inerte 118 é distribuída para o compartimento de carga 114a. Por exemplo, um objetivo de usar o controlador 126 é controlar a distribuição da

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 19/52 / 18 primeira e segunda saídas de gás inerte 118 e 122 para controlar efetivamente o risco de incêndio, limitando ao mesmo tempo a sobrepressão do compartimento de carga 114a e a turbulência de gás no compartimento de carga 114a. O deslocamento da atmosfera do compartimento de carga 114a pode também prover o benefício de resfriar o compartimento de carga 114a e contribuir ainda mais para a supressão do risco de incêndio e proteção da estrutura da aeronave.

[0036] O controlador 126 é pré-programado com os volumes do compartimento de carga 114a, 114b, etc., além de outra informação (tal como volume que um tanque de armazenamento pode proteger), para permitir que o controlador 126 determine como distribuir a primeira saída de gás inerte 118. Como um exemplo, o compartimento de carga 114a pode exigir quatro tanques de armazenamento da primeira saída de gás inerte 118, ao passo que o compartimento de carga 114b pode exigir somente três. O controlador 126 abrirá o número exigido de válvulas 144 para descarregar a quantidade correta de gás, e na localização correta. Além disso, o controlador 126 pode limitar a vazão de massa com base no menor volume do compartimento de carga 114b abrindo sequencialmente válvulas 144 para evitar sobrepressurização do compartimento de carga 114b.

[0037] O controlador 126 pode também liberar múltiplos tanques de armazenamento 140a-d para garantir fluxo de massa adequado da primeira saída de gás inerte 118 para o compartimento de carga 114a. Por exemplo, a realimentação no controlador 126 pode indicar que uma fonte de gás inerte previamente selecionada 116 não está descarregando na taxa esperada. Neste caso, o controlador 126 pode liberar um outro dos tanques de armazenamento 140a-d para prover uma vazão de massa desejada, tal como para reduzir a concentração de oxigênio abaixo do limiar predeterminado.

[0038] O controlador 126 pode também fazer com que a válvula de fluxo 152d libere pulsos da primeira saída de gás inerte 118. Por exemplo, a

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 20/52 / 18 realimentação ao controlador pode indicar que gás inerte adicional é necessário para manter a concentração de oxigênio desejada. Neste caso, o controlador 126 pode prover pulsos à válvula de fluxo 152d. Os pulsos são destinados a manter a concentração de oxigênio no nível de concentração máximo aceitável sem consumir quantidades excessivas de gás inerte armazenado. Este modo de operação pode ser usado durante uma descida em um ciclo de vôo.

[0039] Adicionalmente, o controlador 126 pode ser programado para responder a falhas de funcionamento no sistema de supressão de incêndio 110. Por exemplo, se uma das válvulas 152a-e ou válvulas 144 apresentar mal funcionamento, o controlador 126 pode responder abrindo ou fechando outras válvulas 152a-3 ou 144 para mudar como a primeira ou segunda saídas de gás inerte 118 ou 122 são distribuídas.

[0040] Em alguns exemplos, a pressão do tanque de armazenamento provida como realimentação ao controlador 126 pelos transdutores de pressão das válvulas 144 permite que o controlador 126 determine quando um tanque de armazenamento 140a-d está se aproximando de um estado vazio. A este respeito, à medida que a pressão em qualquer um dos tanques de armazenamento 140a-d é esgotada, o controlador 126 pode liberar um outro dos tanques de armazenamento 140a-d para facilitar o controle da vazão de massa da primeira saída de gás inerte 118 para o compartimento de carga 114a. O controlador 126 pode também utilizar a realimentação de pressão de temperatura em combinação com informação conhecida a respeito do ciclo de vôo da aeronave 112 para determinar um tempo futuro para manutenção nos tanques de armazenamento 140a-d, tal como a troca dos tanques. Por exemplo, o controlador 126 pode detectar um vazamento lento de gás de um dos tanques de armazenamento 140a-d e, calculando uma taxa de vazamento, estabelecer um tempo futuro para troca que é conveniente no ciclo de utilização da aeronave 112 que ocorre antes de a pressão se esgotar até um

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 21/52 / 18 nível que é considerado muito baixo.

[0041] Uma vez que uma quantidade predeterminada de gás da primeira saída de gás inerte 118 reduz a concentração de oxigênio abaixo do limiar de 12 %, o controlador 126 subsequentemente libera a segunda saída de gás inerte 122 do gerador de gás inerte 120. O controlador 126 pode reduzir ou cessar completamente a distribuição da primeira saída de gás inerte 118 em conjunto com a liberação da segunda saída de gás inerte 122. Neste caso, a segunda saída de gás inerte 122 normalmente escoa para o tanque de combustível 190. Entretanto, o controlador 126 desvia o fluxo da rede de distribuição 124 para o compartimento de carga 114a em resposta ao risco de incêndio. Por exemplo, o controlador 126 fecha as válvulas de fluxo 152b, e 152e, e abre a válvula de fluxo 152a para distribuir a segunda saída de gás inerte 122 no compartimento de carga 114a.

[0042] A segunda saída de gás inerte 122 está a menor pressão que a primeira saída de gás inerte pressurizada 118 e é alimentada a uma menor vazão de massa do que a primeira saída de gás inerte 118. A menor vazão de massa é destinada a manter a concentração de oxigênio abaixo do limiar de 12 %. Ou seja, a primeira saída de gás inerte 118 reduz rapidamente a concentração de oxigênio e a segunda saída de gás inerte 122 mantém a concentração de oxigênio abaixo de 12 %. Desta maneira, o sistema de supressão de incêndio 110 usa o gás inerte renovável do gerador de gás inerte 120 para conservar a quantidade finita de gás inerte de alta pressão da fonte de gás inerte pressurizado 116.

[0043] Em alguns exemplos, se a capacidade do gerador de gás inerte 120 exceder a quantidade da segunda saída de gás inerte 122 usada para manter a concentração de oxigênio abaixo do limiar, o controlador 126 pode usar a capacidade adicional para repor pelo menos uma parte do gás inerte dos tanques de armazenamento 140a-d usando um compressor de alta pressão auxiliar, ou similares. Por exemplo, o gás inerte de capacidade adicional pode

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 22/52 / 18 ser desviado do gerador de gás inerte 120, pressurizado e roteado para os tanques de armazenamento 140a-d.

[0044] Se, em algum ponto em um perfil de vôo, a concentração de oxigênio na saída OBIGGS subir acima do limiar predeterminado durante o suprimento da segunda saída de gás inerte 122, o controlador 126 pode comunicar com o controlador OBIGGS na segunda saída de gás inerte 122 para ajustar a saída para garantir que o NEA suprido não esteja diluindo a atmosfera inerte exigida e então liberar a primeira saída de gás inerte adicional 118 para novamente manter a concentração de oxigênio abaixo do limiar. Em alguns exemplos, a liberação da primeira saída de gás inerte adicional 118 pode ser disparada quando a concentração de oxigênio começa aproximar-se do limiar predeterminado, ou quando uma taxa de aumento da concentração de oxigênio excede um limiar de taxa. Em alguns casos, o controlador 126 pode liberar pulsos da primeira saída de gás inerte 118 para assistir a segunda saída de gás inerte 122 a manter a concentração de oxigênio abaixo do limiar. Os pulsos, ou mesmo um fluxo contínuo, da primeira saída de gás inerte 118 podem ser providos na menor vazão de massa da segunda saída de gás inerte 122, ou em alguma vazão de massa intermediária. A este respeito, se um dos tanques de armazenamento 140a-d estiver quase vazio, o gás inerte remanescente no tanque de armazenamento, que está a uma pressão relativamente baixa, pode ser usado. Alternativamente, uma fonte adicional de gás inerte pode ser provida para assistir a segunda saída de gás inerte 122 a manter a concentração de oxigênio abaixo do limiar.

[0045] A figura 3 ilustra um diagrama esquemático do controlador 126 e entradas e saídas exemplares que o controlador 126 pode usar para operar o sistema de supressão de incêndio 110. Por exemplo, o controlador 126 pode receber como entradas um sinal de alarme mestre do outro controlador ou sistema de alerta a bordo 180, o estado dos tanques de armazenamento 140a-d (por exemplo, pressões de gás), sinais representativos

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 23/52 / 18 do estado do sistema de controle/ventilação de ar, sinais representativos da concentração de oxigênio do sensor de oxigênio 176, e sinais representativos da concentração de oxigênio da segunda saída de gás inerte 122 do gerador de gás inerte 120. As saídas podem ser respostas às entradas recebidas. Por exemplo, em resposta a um risco de incêndio em um dos compartimentos de carga 114a ou 114b, o controlador 126 pode designar o respectivo compartimento de carga 114a ou 114b como uma zona perigosa e desviar o fluxo da primeira saída de gás inerte 118 para a zona de risco designada. Adicionalmente, o controlador 126 pode designar o número de tanques de armazenamento 140a-d a ser liberado para abordar o risco de incêndio. O controlador 126 pode também determinar um sincronismo para liberar os tanques de armazenamento 140a-d. Por exemplo, o controlador 126 pode receber sinais de realimentação representando a concentração de oxigênio, temperatura ou outras entradas que podem ser usadas para determinar a eficiência de supressão de incêndio e subsequentemente o momento para liberar os tanques de armazenamento 140a-d.

[0046] O controlador 126 pode também usar as entradas para determinar uma liberação sequencial dos tanques de armazenamento 140a-d para suprimir um risco de incêndio e controlar a vazão de massa da primeira saída de gás inerte 118 para evitar subrepressurização. Entretanto, se sobrepressurização ocorrer em relação a um limiar de pressão predeterminado, as válvulas de evacuação 170 podem liberar a pressão. O controle das vazões de massa da primeira saída de gás inerte 118 para evitar ou limitar sobrepressurização pode também permitir o uso de válvulas de evacuação e menor tamanho 170.

[0047] O sistema de supressão de incêndio 110 pode também ser testado e certificado para determinar se o sistema de supressão de incêndio 110 atende o critério desejado. Por exemplo, o sistema de supressão de incêndio 110 pode ser testado em condições predeterminadas sem risco de

Petição 870190117341, de 13/11/2019, pág. 24/52 / 18 incêndio, tal como quando a aeronave 112 está em terra e a uma pressão atmosférica desejada (por exemplo, nível do mar), voando em altitude, ou em uma fase de descida do ciclo de vôo. Como um exemplo, o sinal de risco de incêndio pode ser ativado manualmente para disparar o sistema de supressão de incêndio 110 em condições predeterminadas.

[0048] Em um exemplo, o sistema de supressão de incêndio 110 é ativado com compartimentos de carga vazios 114a e 114b de maneira tal que a primeira saída de gás inerte 118 libere para um dos compartimentos de carga 114a ou 114b. O sistema de supressão de incêndio 110 pode atingir e sustentar uma concentração de oxigênio de 12 % ou menos vol/vol no nível do mar no compartimento de carga selecionado 114a ou 114b em menos de dois minutos. Este teste pode ser conduzido para cada zona de volume que deve ser protegida usando o sistema de supressão de incêndio 110.

[0049] Em um outro exemplo, o sistema de supressão de incêndio 110 é ativado com a aeronave 112 em altitude e com os compartimentos de carga vazios 114a e 114b de maneira tal que a primeira saída de gás inerte 118 libere para um dos compartimentos de carga 114a ou 114b. O sistema de supressão de incêndio 110 pode atingir e sustentar a concentração de oxigênio de 12 % ou menos vol/vol no compartimento de carga selecionado 114a ou 114b. A segunda saída de gás inerte 122 é liberada de acordo com a necessidade para sustentar uma concentração de oxigênio de 12 % vol/vol ou menos durante condições de altitude de vôo e ventilação na pior das hipóteses. Este teste pode ser conduzido sequencialmente com um teste de descida ou separadamente, e pode ser conduzido para cada zona de volume que deve ser protegida usando o sistema de supressão de incêndio 110.

[0050] Em um outro exemplo, o sistema de supressão de incêndio 110 é ativado com a aeronave 112 em uma parte de cruzeiro do ciclo de vôo e com os compartimentos de carga vazios 114a e 114b de maneira tal que a primeira saída de gás inerte 118 libere para um dos compartimentos de carga 114a ou

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114b. O sistema de supressão de incêndio 110 pode atingir e sustentar uma concentração de oxigênio de 12 % ou menos vol/vol no compartimento de carga selecionado 114a ou 114b. A segunda saída de gás inerte 122 é liberada de acordo com a necessidade para sustentar uma concentração de oxigênio de 12 % vol/vol ou menos durante condições de altitude de vôo e ventilação na pior das hipóteses. A aeronave é então colocada na fase de vôo de descida na pior das hipóteses. Se necessário, a primeira saída de gás inerte suplementar 118 pode ser exigida para sustentar a concentração de oxigênio exigida de 12 % ou menos. Este teste pode ser conduzido sequencialmente com o teste de altitude, ou separadamente, e pode ser conduzido para cada zona de volume que deve ser protegida usando o sistema de supressão de incêndio 110.

[0051] Embora uma combinação de recursos esteja mostrada nos exemplos ilustrados, nem todos eles precisarão ser combinados para realizar os benefícios das várias modalidades desta descrição. Em outras palavras, um sistema projetado de acordo com uma modalidade desta descrição não incluirá necessariamente todos os recursos mostrados em qualquer uma das figuras, ou todas as partes mostradas esquematicamente nas figuras. Além disso, recursos selecionados de uma modalidade de exemplo podem ser combinados com recursos selecionados de outras modalidades de exemplo.

[0052] A descrição apresentada é de natureza exemplar, e não limitante. Variações e modificações nos exemplos revelados podem ficar aparentes aos versados na técnica, os quais não fogem necessariamente da essência desta descrição. O escopo de proteção legal dado a esta descrição pode ser determinado estudando as reivindicações seguintes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de supressão de incêndio (10; 110), compreendendo:

uma fonte de gás inerte de alta pressão (16; 116) configurada para prover uma primeira saída de gás inerte (18; 118);

uma fonte de gás inerte de baixa pressão (20; 120), em relação à fonte de gás inerte de alta pressão, configurada para prover uma segunda saída de gás inerte (22; 122);

uma rede de distribuição (24; 124) conectada nas fontes de gás inerte de alta e baixa pressões para distribuir a primeira e segunda saídas de gás inerte; e um controlador (26; 126) conectado operativamente a pelo menos uma rede de distribuição para controlar como as respectivas primeira e segunda saídas de gás inerte são distribuídas em resposta a um sinal de risco de incêndio;

em que a fonte de gás inerte de alta pressão inclui uma pluralidade de tanques de armazenamento (140a-d) conectada a um coletor (142), em que o coletor inclui uma saída exclusiva única conectada com a rede de distribuição, e em que cada um da pluralidade de tanques de armazenamento inclui uma válvula (144), em comunicação com o controlador, para controlar o fluxo de gás inerte pressurizado a partir do tanque de armazenamento respectivo no coletor;

caracterizado pelo fato de que a válvula (144) de cada um da pluralidade de tanques de armazenamento (140a-d) inclui um transdutor de pressão para medir uma pressão do respectivo tanque de armazenamento (140a-d);

em que o controlador é pré-programado com os volumes da pluralidade das zonas ou compartimentos, e em que o controlador é configurado para determinar qual dos tanques de armazenamento e quantos

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2 / 5 dos tanques de armazenamento liberar em resposta a uma ameaça de incêndio em uma da pluralidade de zonas ou compartimentos com base no volume da zona ou compartimento onde a ameaça de incêndio está e nas pressões nos tanques de armazenamento individuais.

2. Sistema de supressão de incêndio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (26;126) é configurado para liberar inicialmente a primeira saída de gás inerte em resposta a um risco de incêndio para reduzir a concentração de oxigênio do risco de incêndio abaixo de um limiar predeterminado e subsequentemente liberar a segunda saída de gás inerte uma vez que a concentração de oxigênio esteja abaixo do limiar.
3. Sistema de supressão de incêndio de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a fonte de gás inerte de baixa pressão é um gerador de gás inerte (120) configurado para converter ar de entrada em ar rico em nitrogênio como a segunda saída de gás inerte.
4. Sistema de supressão de incêndio de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o controlador (26; 126) é configurado para selecionar de uma pluralidade de fontes de ar de entrada, qual fonte de ar de entrada o gerador de gás inerte recebe o ar de entrada.
5. Sistema de supressão de incêndio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente pelo menos um sensor de oxigênio (176) em comunicação com o controlador; e/ou em que o controlador é configurado para alterar como a primeira e segunda saídas de gás inerte são distribuídas em resposta a um mal funcionamento de uma válvula (152a-e, 144) na rede de distribuição.
6. Sistema de supressão de incêndio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a rede de distribuição inclui saídas de gás inerte localizadas em uma pluralidade de zonas de volume (14a,d; 114a,d); e/ou em que a rede de distribuição inclui

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3 / 5 uma válvula de fluxo (152d).
7. Sistema de supressão de incêndio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a rede de distribuição (124) inclui uma pluralidade de válvulas de fluxo controladas pelo controlar, e preferencialmente um regulador de fluxo localizado na fonte de gás inerte pressurizado para controlar as respectivas primeira e segunda saídas de gás inerte.
8. Sistema de supressão de incêndio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a válvula (144) de cada um da pluralidade de tanques de armazenamento (140a-d) inclui ainda um transdutor de temperatura para medir uma temperatura do respectivo tanque de armazenamento (140a-d).
9. Método para uso com um sistema de supressão de incêndio (10; 110) que inclui uma fonte de gás inerte de alta pressão (16; 116) configurada para prover uma primeira saída de gás inerte, uma fonte de gás inerte de baixa pressão (20; 120), em relação à fonte de gás inerte de alta pressão, configurada para prover uma segunda saída de gás inerte, uma rede de distribuição (24; 124) conectada nas fontes de gás inerte de alta e baixa pressões para distribuir a primeira e segunda saídas de gás inerte, e um controlador (26; 126) conectado operativamente com pelo menos a rede de distribuição para controlar como as respectivas primeira e segunda saídas de gás inerte são distribuídas em resposta a um sinal de risco de incêndio, em que a fonte de gás inerte de alta pressão inclui uma pluralidade de tanques de armazenamento (140a-d) conectada a um coletor (142), em que o coletor inclui uma saída exclusiva única conectada com a rede de distribuição, e em que cada um da pluralidade de tanques de armazenamento inclui uma válvula (144), em comunicação com o controlador, para controlar o fluxo de gás inerte pressurizado a partir do respectivo tanque de armazenamento no coletor; e em que a válvula (144) de

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4 / 5 cada um da pluralidade de tanques de armazenamento (140a-d) inclui um transdutor de pressão para medir uma pressão do respectivo tanque de armazenamento (140a-d);

o método caracterizado pelo fato de que compreende:

liberar inicialmente a primeira saída de gás inerte da fonte de gás inerte de alta pressão em resposta ao sinal de risco de incêndio para reduzir a concentração de oxigênio em uma dada zona de volume que recebe a primeira saída de gás inerte abaixo de um limiar predeterminado; e liberar subsequentemente a segunda saída de gás inerte da fonte de gás inerte de baixa pressão para facilitar a manutenção da concentração de oxigênio abaixo do limiar predeterminado;

determinar qual dos tanques de armazenamento e quantos dos tanques de armazenamento liberar em resposta a uma ameaça de incêndio em uma da pluralidade de zonas ou compartimentos com base no volume da zona ou compartimento onde a ameaça de incêndio está e nas pressões nos tanques de armazenamento individuais.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que liberar inicialmente a primeira saída de gás inerte inclui liberar gás pressurizado de tanques selecionados de uma pluralidade de tanques de armazenamento (140a-d) da fonte de gás inerte de alta pressão para reduzir a concentração de oxigênio abaixo do limiar predeterminado.
11. Método de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que liberar subsequentemente a segunda saída de gás inerte inclui redirecionar a segunda saída de gás inerte de um outro destino na rede de distribuição para o risco de incêndio.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente ajustar uma concentração de oxigênio da segunda saída de gás inerte liberada da fonte de gás inerte de baixa pressão; e/ou inclui adicionalmente liberar a primeira saída

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5 / 5 de gás inerte da fonte de gás inerte de alta pressão para resfriar assim um volume de uma zona de volume para a qual a primeira saída de gás inerte está direcionada.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente selar um volume de compartimento de carga (114a,b) para a qual a primeira saída de gás inerte está direcionada de um volume do porão (184) antes de liberar a primeira saída de gás inerte.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente controlar pelo menos uma de uma vazão da segunda saída de gás inerte e de uma concentração de oxigênio da segunda saída de gás inerte com base em um ciclo de vôo.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente determinar um tempo futuro para manutenção em um tanque de armazenamento da fonte de gás inerte de alta pressão com base na realimentação de pressão do tanque, do tanque de armazenamento, e um ciclo de vôo de uma aeronave na qual a fonte de gás inerte de alta pressão está instalada.