EP0956883A1 - Dispositif d'extinction d'incendie comportant un générateur thermochimique de gaz - Google Patents

Dispositif d'extinction d'incendie comportant un générateur thermochimique de gaz Download PDF

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EP0956883A1
EP0956883A1 EP99401142A EP99401142A EP0956883A1 EP 0956883 A1 EP0956883 A1 EP 0956883A1 EP 99401142 A EP99401142 A EP 99401142A EP 99401142 A EP99401142 A EP 99401142A EP 0956883 A1 EP0956883 A1 EP 0956883A1
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EP
European Patent Office
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generator
extinguishing device
liquid
extinguishing
mixing chamber
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EP99401142A
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German (de)
English (en)
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EP0956883B1 (fr
Inventor
Bernard Finck
Jean-Pierre Chaumat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pyroalliance SA
Cerberus Guinard
Safran Ceramics SA
Original Assignee
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
Pyroalliance SA
Cerberus Guinard
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0072Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using sprayed or atomised water

Definitions

  • the present invention relates to a device fire extinguisher. More particularly it relates to a device using a generator thermochemical gas to produce a mixture of gases blanket and misty extinguishing liquid on a fire.
  • the fires or fires considered here are basically of two types.
  • the first type concerns solid fires, generally of organic origin, whose combustion takes place by the formation of embers; these fires are sometimes assimilated to fires of area.
  • the second type concerns fires of liquids or liquefiable solids.
  • the extinguishing system according to the invention finds its justification in several types of application: it can be used against fires developing in closed or semi-closed rooms, but also in the case of a fire caused by an explosion, requiring a time of very short operation. Likewise, it is suitable for extinction of aircraft engine fires requiring high flow rates and a blast effect, and protection of objects to replace carbon dioxide currently in force.
  • a first method uses gases which inhibit reactions in the combustion chain. These gases are halogenated hydrocarbons such as "HALON”. The fire extinguishers using such gases are very efficient and effective. But, due to their effects on the ozone layer and under the environmentalist push some of these gases are prohibited for use or not recommended; other products or methods are research.
  • gases which inhibit reactions in the combustion chain. These gases are halogenated hydrocarbons such as "HALON”.
  • HALON halogenated hydrocarbons
  • the fire extinguishers using such gases are very efficient and effective. But, due to their effects on the ozone layer and under the environmentalist push some of these gases are prohibited for use or not recommended; other products or methods are research.
  • a second method uses inerting gases which expel oxygen and smother the fire.
  • gases are for example carbon dioxide, nitrogen or argon.
  • the devices that use them are heavy and require significant maintenance: bottles storage of liquefied gases or under high pressure. Of more, when these devices are implemented in closed premises they require procedures for the evacuation of personnel who are exposed to risk of suffocation for high gas rates necessary for inerting.
  • a third method is the misting of liquid extinction, the droplets formed act by different mechanisms. Fine droplets screen infrared radiation and reduce overheating surfaces subject to this radiation, vaporization extinguishing liquid constituting these droplets on the one hand absorbs heat and therefore cools the medium and on the other hand flushes out oxygen and helps inerting of the environment.
  • the technique of extinction by misting differs from spraying technique used by devices such as "sprinklers" for which the room is flooded, the fire controlled but not necessarily off.
  • Still other devices are used for spray the liquid.
  • the patent application WO 95/00205 describes a device comprising a pyrotechnic generator whose products are directed to a water tank adjoining the pyrotechnic generator. These products of combustion vaporize the water which is then entrained on the fire.
  • a first problem is to find conditions operating conditions to obtain, in a small footprint, quantity of inert gases sufficient and effective misting of the liquid of extinction in particular by the size of the droplets.
  • thermochemical gas generator which is subject to the product and object regulations pyrotechnics. These regulations define procedures for classifying these products and objects in risk classes, to each of these classes are associated with rules defining in particular the operating conditions to be observed. For a widest exploitation it is desirable that the fire extinguisher is classified in the class of lowest risks.
  • the fire extinguisher includes a liquid reservoir and a thermochemical gas generator such that it also has a supplied mixing chamber by controlled gas flows from the generator thermochemical and extinguishing liquid from the tank and that said mixing chamber is connected to at least one diffuser such as the pressure of the gas mixture and extinguishing liquid in said mixing chamber is between about 0.5MPa and about 10MPa.
  • the gas flow from the generator thermochemical is controlled by the geometry of the block propellant of the thermochemical generator and geometry of the orifice putting the generator in communication with the mixing chamber. Extinguishing liquid flow coming from the tank, is controlled by the system injecting liquid into the mixing chamber.
  • Piping connects said mixing chamber with one or more diffusers.
  • the number and arrangement of diffusers are adapted to configuration of the room and objects protected against the fire. These are the diffusers, which are nozzles initiated, which regulate, according to the incoming flows, the pressure of the mixture in the mixing chamber.
  • the extinguishing device is such that the pressure in the mixing chamber is included between about 2MPa and about 5MPa. Preferably the pressure in the mixing chamber is around 4MPa.
  • liquid tank extinguisher is arranged, at least partially, around of the thermochemical generator.
  • the tank is arranged in the extension of the thermochemical generator.
  • the extinguishing liquid is based water which is the cheapest and most liquid efficient for extinguishing fires. At this water we can add different additives especially for further improve its extinguishing power, avoid gel.
  • the gas mixture and extinguishing liquid is saturated with extinguishing liquid so as to constitute a biphasic mixture comprising condensed droplets of extinguishing liquid.
  • the aerodynamic shearing of these droplets during passage through the diffusers produces the misting of the extinguishing liquid.
  • the mixing chamber is supplied in extinguishing liquid by an injection system disposed around said mixing chamber.
  • the system injection is achieved by one or more rows circumferential holes or nozzles arranged around from the mixing chamber. Preferably this injection is done at the upstream part of this chamber mixed.
  • thermochemical generator In a first realization the communication between the thermochemical generator and the mixing is done by an orifice which allows to maintain an internal pressure of the thermochemical generator which is greater than about double the pressure in the mixing chamber.
  • the orifice is said sonically initiated and generator operation is decoupled from that of the mixing chamber.
  • thermochemical generator In a second realization the communication between the thermochemical generator and the mixing is done by an orifice which allows to maintain a slight pressure drop between the generator and the mixing chamber. In this configuration the generator and mixing chamber operation are no longer decoupled, but the pressure in the thermochemical generator is weaker and the envelope of the generator may be thinner and therefore more slight.
  • the communication port between the generator thermochemical and the mixing chamber is initially closed with a seal.
  • This seal protects the thermochemical humidity generator and facilitates activation of the thermochemical generator at the time of ignition.
  • this seal in general metallic, is petalable to avoid projecting into the mixing chamber, then in the pipes, more or less significant metal pieces risking to plug diffusers.
  • thermochemical generator includes a device ignition whose operation is controlled by a fire detection system.
  • the thermochemical generator includes a block of propellant contained in an envelope suitably sized and protected to withstand pressure and in the heat.
  • the solid propellant chosen is such that its combustion mainly produces gases and in particular gases such as carbon dioxide, nitrogen and water vapor.
  • the shape and dimensions of the block are adapted to obtain an operating time of a few tens of seconds to a few minutes, to that the device has an extended action time.
  • the extinguishant tank can be pressurized by an auxiliary device: for example a "sparklet" of liquid carbon dioxide or nitrogen, a permanent pressurization or an auxiliary generator of gas.
  • an auxiliary device for example a "sparklet" of liquid carbon dioxide or nitrogen, a permanent pressurization or an auxiliary generator of gas.
  • the generator thermochemical described in the previous paragraph, includes a means of pressurizing the liquid reservoir extinguishing by appropriately removing gas arranged, which avoids the use of devices and greatly simplifies the operation of the device.
  • This means of pressurizing the reservoir of extinguishing liquid has a regulator to regulate and stagger the pressures in the different parts of the extinguishing device.
  • the liquid reservoir completely surrounds the generator thermochemical.
  • the extinguishing liquid tank also surrounds the mixing chamber located in the extension of the thermochemical generator.
  • the generator thermochemical and the mixing chamber are arranged vertically so that the extinguishing liquid surrounds, as long as possible, during the operation, the thermochemical generator and possibly the mixing chamber.
  • the mixing chamber overcomes the pyrotechnic generator and a dip tube connects the bottom of the extinguishing liquid tank to the liquid injection system in said chamber mixed. This dip tube makes it possible to use almost all the extinguishing liquid.
  • thermochemical overcomes the mixing chamber.
  • the mist cloud produced by mixing with the extinguishing liquid and by expansion by diffusers is "lukewarm" which on the one hand avoids thermal shock on equipment and recondensations on equipment and secondly possible burns of personnel present near the diffusers.
  • thermochemical can be solved by choosing a propellant classified as low risk. But in addition, the arrangement of the extinguishing liquid tank around of the gas generator and possibly around the mixing chamber, which constitutes a very compact, solves the problems mentioned above.
  • the presence of this liquid reservoir around the thermochemical generator significantly reduces risk of a possible explosion due to heating outside of this generator and therefore allows to store the device in minimum risk class with light conditions of use. Else apart the presence of this liquid envelope increases the thermal inertia of the device and homogenizes its temperature during operation which allows obtain a substantially constant two-phase mixture conducive to improving the final misting.
  • the gases produced by the combustion of the block propellants are essentially inert gases, and preexisting in nature, there is no production of halogenated gases prohibited or not recommended. Plus the rate gases which participate in the inerting being weak, it is compatible with the presence of personnel in the local.
  • the gases generated carry the cloud of misted water which gives it a certain dynamic that promotes extinction, in particular hidden lights.
  • FIG. 1 schematically represents a very compact embodiment in which the thermochemical generator is in the low position and is entirely surrounded by the reservoir of extinguishing liquid.
  • FIG. 2 likewise represents an embodiment of the invention in which the thermochemical generator is in the high position.
  • FIG. 3 schematically represents an embodiment in which the different elements are separated.
  • FIG. 1 shows a first particular embodiment of the invention.
  • the extinguishing liquid tank 2 completely surrounds the thermochemical generator 3 of gas in the low position and the mixing chamber 4 placed above along a same vertical axis.
  • the communication between the thermochemical generator 3 and the mixing chamber 4 takes place through an orifice 7; this orifice is of reduced size, it has the shape and dimensions of a nozzle neck such that the pressure in the thermochemical generator 3 is approximately twice that prevailing in the mixing chamber 4.
  • this orifice is closed by a cover 7 ', this cover is petalable to avoid metal splashes in the extinguishing device.
  • the pressure of breakdown of the cover is chosen as a function of the ignition pressure of the generator 3 and of the pressure necessary to obtain the pressurization of the extinguishing liquid in the tank 2.
  • the generator 3 comprises a propellant block 10, in the present example it is a full block, burning in cigarettes, this block is appropriately inhibited.
  • an ignition device 9 connected to a control system, not shown, this system can be electrical or mechanical.
  • a pressurization means 11 which takes and holds gases from the thermochemical generator to pressurize the tank 2 of extinguishing liquid.
  • the extinguishing liquid is thus injected into the mixing chamber 4 by an injection system 6 arranged all around the latter and in its upstream part.
  • This injection system 6 comprises a dip tube 12 which goes practically to the bottom of the tank 2 to use all the extinguishing liquid.
  • the flame front on the surface of the propellant changes in the same direction as the level of the free surface of the extinguishing liquid.
  • the outlet of the mixing chamber is connected by pipes 13 of suitable dimensions to several diffusers 5, to distribute and mist in the room, the products resulting from the mixture of combustion gases and extinguishing liquid.
  • FIG. 2 shows another embodiment of the invention.
  • the thermochemical generator 23 is above the mixing chamber 24.
  • the extinguishing liquid reservoir 22 completely surrounds the generator 23 and only the upstream part of the mixing chamber 24, at the level of the liquid injection system 26 of extinction.
  • Communication between the thermochemical generator 23 and the mixing chamber 24 takes place through a large orifice 8 so that it is not sonically initiated.
  • This orifice creates a suitable pressure drop between the thermochemical generator and the mixing chamber.
  • this orifice 8 is closed by a seal 8 'petalable.
  • Pipes 33 connect the outlet of the mixing chamber 24 to diffusers 25.
  • the generator 23 includes an ignition device 29 and a means of pressurizing 31 of the tank 22 of extinguishing liquid.
  • FIG. 3 represents a less compact embodiment of the invention.
  • the extinguishing liquid reservoir 42 is separated from the pyrotechnic generator 43 and from the mixing chamber 44.
  • a conduit connects the reservoir 42 of extinguishing liquid to the injection system 46 arranged around of the mixing chamber 44 which is extended by a pipe 53 ending in a diffuser 45.
  • the thermochemical generator 43 contains a propellant block 50 with front combustion, ignited by an ignition device 49.
  • the thermochemical generator is connected to the mixing chamber through an orifice 7, of the primed nozzle type as in the example of FIG. 1.
  • the reservoir 42 of extinguishing liquid is pressurized by an auxiliary device 51 whose operation is synchronized with that of the device 40 and in particular of the ignition device 49.
  • Bondage devices such as, for example the loading port of the thermochemical generator, the extinguisher filling port, possible drain valves, watertight passages are neither detailed nor shown in these figures.
  • an ignition order is sent to the ignition device 9,29,49 of the propellant block.
  • This sequence can be fully automatic. She can also be triggered manually by an operator present on site or warned by an alarm.
  • the operation of the ignition device 9,29,49 ignites the solid propellant block 10.30.50, the pressure in the generator combustion chamber thermochemical increases up to the rupture pressure from the cover 7 ', 8'.
  • part of the gases produced are held by means of pressurize 11, 21 and pressurize the tank 2.20 of extinguishing liquid.
  • an auxiliary generator 51 pressurizes the tank 42. The extinguishing liquid is expelled to the 6,26,46 injection system in the mixing chamber 4,24,44.
  • the gases emerging in the mixing chamber 4,24,44 through port 7,8 mix with liquid extinguishing sprayed by the injection system 6,26,46 there is cooling of this mixture.
  • the droplets of extinguishing liquid are entrained by gases to diffusers 5,25,45.
  • the so-called diffusers 5,25,45 distribute the gas-liquid extinguishing mixture by misting it in the room to be protected.
  • the propellants used in the device according to the invention must essentially produce gases; preferably the gases produced are carbon dioxide, nitrogen vapor of water. Most of the lower risk propellants and generating non-toxic gases suitable for this kind of use; for example the propellants described in patent applications FR 2 713 632, based on a binder oxygenated thermoplastic with an oxidizing charge mainly ammonium nitrate; FR 2,728,562 to base of a silicone binder and whose oxidizing charge is ammonium perchlorate and sodium nitrate and FR 2,750,422 based on an oxygenated binder and whose charge oxidant is a mixture of ammonium nitrate and potassium and ammonium perchlorates.
  • the propellant block has the form of a channel block central or preferably a full block taking into account required operating times.
  • This block is a free block suitably inhibited, this block is loaded and wedged in the structure of the thermochemical generator and changed after operation.
  • the ignition device is adapted to the shape of the block and the nature of the propellant. His initiation can be done electrically or mechanically by a percussion device triggered automatically or manually after fire detection.
  • the extinguishing liquid is essentially based of water.
  • additives to increase the extinguishing power chemical retardants, to avoid freezing: products antifreeze ... All these additives are known to the man of profession of the field which can select the products which adapt to the device and constraints regulatory.
  • the extinguishing device for a room of around 30m 3, the extinguishing device according to the invention comprises a propellant block of around 4kg and a water reserve of around 12kg.
  • the mixing chamber is pressurized to 4MPa and saturated with water, the temperature of the mixture is approximately 250 ° C.
  • the device produces a cloud of misted water whose average droplet diameter is less than 200 ⁇ m and whose gases lower the final oxygen level in the room to around 19%.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'extinction (1) comportant un réservoir (2) de liquide d'extinction et un générateur thermochimique (3) de gaz pour brumiser ledit liquide d'extinction. Le problème est d'obtenir les conditions optimales de fonctionnement et d'avoir un dispositif présentant une sécurité de fonctionnement maximale. Pour cela ledit dispositif (1) est tel qu'il comporte de plus une chambre de mélange alimentée par des débits contrôlés de gaz provenant du générateur (3) et de liquide d'extinction provenant du réservoir (2) et que ladite chambre (4) est reliée à au moins un diffuseur (5) tel que la pression du mélange de gaz et de liquide d'extinction dans la chambre de mélange (4) est comprise entre environ O,5MPa et environ 10MPa. Le dispositif selon l'invention est préférentiellement utilisé pour éteindre des incendies dans des locaux fermés ou semi-fermés. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un dispositif d'extinction d'incendie. Plus particulièrement elle concerne un dispositif utilisant un générateur thermochimique de gaz pour produire un mélange de gaz d'inertage et de liquide d'extinction brumisé sur un incendie.
Les incendies ou feux ici considérés sont essentiellement de deux types. Le premier type concerne des feux de solides, généralement d'origine organique, dont la combustion se fait par la formation de braises ; ces feux sont parfois assimilables à des feux de surface. Le second type concerne des feux de liquides ou de solides liquéfiables. Le dispositif d'extinction selon l'invention trouve sa justification dans plusieurs types d'application : il peut être utilisé contre des incendies se développant dans des locaux fermés ou semi-fermés, mais aussi dans le cas d'un incendie provoqué par une explosion, nécessitant un temps de fonctionnement très court. De même, il est adapté à l'extinction de feux de moteurs d'avion nécessitant des débits élevés et un effet de souffle, et à la protection d'objets pour remplacer le dioxyde de carbone actuellement en vigueur.
Trois méthodes sont exploitées pour éteindre ces types de feux ou d'incendies.
Une première méthode utilise des gaz qui inhibent les réactions en chaíne de la combustion. Ces gaz sont des hydrocarbures halogénés tels que les "HALON". Les dispositifs d'extinction utilisant de tels gaz sont très efficaces et performants. Mais, de part leurs effets sur la couche d'ozone et sous la poussée écologiste certains de ces gaz sont interdits à l'utilisation ou déconseillés ; d'autres produits ou méthodes sont recherchés.
Une deuxième méthode utilise des gaz d'inertage qui chassent l'oxygène et étouffent l'incendie. Ces gaz sont par exemple du dioxyde de carbone, de l'azote ou de l'argon. Les dispositifs qui les utilisent sont lourds et nécessitent une maintenance importante : bouteilles de stockage de gaz liquéfiés ou sous pression élevée. De plus, lorsque ces dispositifs sont mis en oeuvre dans des locaux fermés ils nécessitent des procédures d'évacuation des personnels qui sont exposés à des risques d'asphyxie pour les forts taux de gaz nécessaires à l'inertage.
Une troisième méthode est la brumisation de liquide d'extinction, les gouttelettes formées agissent par différents mécanismes. Les fines gouttelettes font écran au rayonnement infrarouge et réduisent l'échauffement des surfaces soumises à ce rayonnement, la vaporisation du liquide d'extinction constituant ces gouttelettes d'une part absorbe de la chaleur et donc refroidit le milieu et d'autre part chasse l'oxygène et contribue à l'inertage du milieu.
Remarquons que la technique d'extinction par brumisation se distingue de la technique d'aspersion utilisée par des dispositifs tels que les "sprinklers" pour laquelle le local est inondé, le feu contrôlé mais pas nécessairement éteint.
D'autres dispositifs encore sont utilisés pour réaliser la vaporisation de liquide. Par exemple la demande de brevet WO 95/00205 décrit un dispositif comportant un générateur pyrotechnique dont les produits de combustion sont dirigés vers un réservoir d'eau attenant au générateur pyrotechnique. Ces produits de combustion vaporisent l'eau qui est ensuite entraínée sur l'incendie.
Un premier problème est de trouver des conditions optimales de fonctionnement pour obtenir, dans un encombrement réduit, des gaz d'inertage en quantité suffisante et une brumisation efficace du liquide d'extinction notamment par la taille des gouttelettes.
Un second problème est lié à l'utilisation d'un générateur thermochimique de gaz qui est soumise à la réglementation sur les produits et les objets pyrotechniques. Cette réglementation définit des procédures permettant de classer ces produits et objets dans des classes de risque, à chacune de ces classes sont associées des règles définissant notamment les conditions d'exploitation à respecter. Pour une exploitation la plus large il est souhaitable que le dispositif d'extinction soit classé dans la classe des risques les plus faibles.
Le dispositif d'extinction d'incendie selon l'invention comporte un réservoir de liquide d'extinction et un générateur thermochimique de gaz tel qu'il comporte de plus une chambre de mélange alimentée par des débits contrôlés de gaz provenant du générateur thermochimique et de liquide d'extinction provenant du réservoir et que ladite chambre de mélange est reliée à au moins un diffuseur tel que la pression du mélange gaz et liquide d'extinction dans ladite chambre de mélange est comprise entre environ 0,5MPa et environ 10MPa.
Le débit de gaz, provenant du générateur thermochimique, est contrôlé par la géométrie du bloc de propergol du générateur thermochimique et la géométrie de l'orifice mettant le générateur en communication avec la chambre de mélange. Le débit de liquide d'extinction provenant du réservoir, est contrôlé par le système d'injection du liquide dans la chambre de mélange.
Une tuyauterie, dont la longueur et la disposition sont appropriées à la zone à protéger, relie ladite chambre de mélange à un ou plusieurs diffuseurs. Le nombre et la disposition des diffuseurs sont adaptés à la configuration du local et des objets protégés contre l'incendie. Ce sont ces diffuseurs, qui sont des tuyères amorcées, qui règlent, en fonction des débits entrants, la pression du mélange dans la chambre de mélange.
Avantageusement le dispositif d'extinction est tel que la pression dans la chambre de mélange est comprise entre environ 2MPa et environ 5MPa. Préférentiellement la pression dans la chambre de mélange est d'environ 4MPa.
Préférentiellement le réservoir de liquide d'extinction est disposé, au moins partiellement, autour du générateur thermochimique.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le réservoir est disposé dans le prolongement du générateur thermochimique.
Avantageusement le liquide d'extinction est à base d'eau qui est le liquide le moins cher et le plus performant pour éteindre les incendies. A cette eau on peut ajouter différents additifs notamment pour améliorer encore son pouvoir d'extinction, éviter le gel.
Dans la chambre de mélange, le mélange gaz et liquide d'extinction est saturé en liquide d'extinction de façon à constituer un mélange biphasique comportant des gouttelettes condensées de liquide d'extinction. Le cisaillement aérodynamique de ces gouttelettes lors du passage dans les diffuseurs produit la brumisation du liquide d'extinction.
Avantageusement la chambre de mélange est alimentée en liquide d'extinction par un système d'injection disposé autour de ladite chambre de mélange. Le système d'injection est réalisé par une ou plusieurs rangées circonférentielles de trous ou de buses disposées autour de la chambre de mélange. Préférentiellement cette injection se fait à la partie amont de cette chambre de mélange.
Dans une première réalisation la communication entre le générateur thermochimique et la chambre de mélange se fait par un orifice qui permet de maintenir une pression interne du générateur thermochimique qui est supérieure à environ le double de la pression dans la chambre de mélange. Dans ce cas, l'orifice est dit amorcé soniquement et le fonctionnement du générateur est découplé de celui de la chambre de mélange.
Dans une deuxième réalisation la communication entre le générateur thermochimique et la chambre de mélange se fait par un orifice qui permet de maintenir une légère perte de charge entre le générateur et la chambre de mélange. Dans cette configuration le fonctionnement du générateur et de la chambre de mélange ne sont plus découplés, mais la pression dans le générateur thermochimique est plus faible et l'enveloppe du générateur pourra être plus mince et donc plus légère.
Avantageusement, pour ces deux configurations, l'orifice de communication entre le générateur thermochimique et la chambre de mélange est initialement obturé par un opercule. Cet opercule protège le générateur thermochimique de l'humidité et facilite le mise en régime du générateur thermochimique au moment de l'allumage. Préférentiellement cet opercule, en général métallique, est pétalable pour éviter de projeter dans la chambre de mélange, puis dans les tuyauteries, des morceaux métalliques plus ou moins importants risquant de boucher des diffuseurs.
Le générateur thermochimique comporte un dispositif d'allumage dont le fonctionnement est commandé par un système de détection d'incendie.
Le générateur thermochimique comporte un bloc de propergol contenu dans une enveloppe convenablement dimensionnée et protégée pour résister à la pression et à la chaleur. Le propergol solide choisi est tel que sa combustion produise essentiellement des gaz et notamment des gaz tels que du dioxyde de carbone, de l'azote et de la vapeur d'eau. La forme et les dimensions du bloc sont adaptées pour obtenir une durée de fonctionnement de quelques dizaines de secondes à quelques minutes, pour que le dispositif ait un temps d'action prolongé.
Le réservoir de liquide d'extinction peut être pressurisé par un dispositif auxiliaire : par exemple un "sparklet" de dioxyde de carbone liquide ou d'azote, une pressurisation permanente ou un générateur auxiliaire de gaz. Mais préférentiellement le générateur thermochimique, décrit au paragraphe précèdent, comporte un moyen de pressurisation du réservoir du liquide d'extinction par un prélèvement de gaz convenablement agencé, ce qui évite le recours à des dispositifs auxiliaires et simplifie grandement le fonctionnement du dispositif. Ce moyen de pressurisation du réservoir de liquide d'extinction comporte un détendeur pour réguler et échelonner les pressions dans les différentes parties du dispositif d'extinction.
Très avantageusement le réservoir de liquide d'extinction entoure totalement le générateur thermochimique. Selon une réalisation préférée le réservoir de liquide d'extinction entoure également la chambre de mélange située dans le prolongement du générateur thermochimique.
Selon une autre réalisation préférée, le générateur thermochimique et la chambre de mélange sont disposés verticalement de façon que le liquide d'extinction entoure, le plus longtemps possible, pendant le fonctionnement, le générateur thermochimique et éventuellement la chambre de mélange.
Dans une première réalisation la chambre de mélange surmonte le générateur pyrotechnique et un tube plongeur relie le fond du réservoir de liquide d'extinction au système d'injection du liquide dans ladite chambre de mélange. Ce tube plongeur permet d'utiliser quasiment tout le liquide d'extinction.
Dans une deuxième réalisation le générateur thermochimique surmonte la chambre de mélange.
Le contrôle des débits de gaz et de liquide d'extinction injectés dans la chambre de mélange et le domaine de pression de fonctionnement de cette chambre permettent de réaliser l'optimisation fonctionnelle recherchée : taux convenable de gaz d'inertage et tailles adaptées des gouttelettes.
Le nuage de brumisation produit par mélange avec le liquide d'extinction et par détente par les diffuseurs est "tiède" ce qui évite d'une part les chocs thermiques sur les matériels et les recondensations sur les équipements et d'autre part d'éventuelles brûlures des personnels présents à proximité des diffuseurs.
Le problème de classement du générateur thermochimique peut être résolu par le choix d'un propergol classé en risque faible. Mais de plus, la disposition du réservoir de liquide d'extinction autour du générateur de gaz et éventuellement autour de la chambre de mélange, qui constitue un ensemble très compact, résout les problèmes précédemment cités. D'une part, la présence de ce réservoir de liquide autour du générateur thermochimique réduit considérablement les risques d'une explosion éventuelle par échauffement extérieur de ce générateur et donc permet de ranger le dispositif en classe de risque minimum avec des conditions d'utilisation peu contraignantes. D'autre part la présence de cette enveloppe liquide augmente l'inertie thermique du dispositif et homogénéise sa température pendant le fonctionnement ce qui permet d'obtenir un mélange biphasique sensiblement constant propice à améliorer la brumisation finale.
En plus de la solution des problèmes précédemment évoqués ce dispositif présente d'autres avantages.
Les gaz produits par la combustion du bloc de propergol sont des gaz essentiellement inertes, et préexistant dans la nature, il n'y a pas production de gaz halogénés interdits ou déconseillés. De plus le taux des gaz qui participent à l'inertage étant faible, il est compatible avec la présence de personnel dans le local.
Suivant le dispositif réalisé, les gaz générés portent le nuage d'eau brumisé ce qui lui donne une certaine dynamique qui favorise l'extinction, notamment des feux cachés.
Ci-dessous l'invention est exposée plus en détail par la description de trois réalisations particulières, il est entendu que ces exemples ne sont pas limitatifs.
La figure 1 représente schématiquement une réalisation très compacte dans laquelle le générateur thermochimique est en position basse et est entièrement entouré par le réservoir de liquide d'extinction.
La figure 2 représente, de même, une réalisation de l'invention dans laquelle le générateur thermochimique est en position haute.
La figure 3 représente schématiquement une réalisation dans laquelle les différents éléments sont séparés.
La figure 1 représente une première réalisation particulière de l'invention. Dans cette réalisation du dispositif d'extinction 1, le réservoir de liquide d'extinction 2 entoure complètement le générateur thermochimique 3 de gaz en position basse et la chambre de mélange 4 placée au-dessus selon un même axe vertical. La communication entre le générateur thermochimique 3 et la chambre de mélange 4 se fait par un orifice 7 ; cet orifice est de dimension réduite, il a la forme et les dimensions d'un col de tuyère tel que la pression dans le générateur thermochimique 3 soit environ le double de celle régnant dans la chambre de mélange 4. Initialement cet orifice est fermé par un opercule 7', cet opercule est pétalable pour éviter les projections de métal dans le dispositif d'extinction. La pression de claquage de l'opercule est choisie en fonction de la pression d'allumage du générateur 3 et de la pression nécessaire pour obtenir la pressurisation du liquide d'extinction dans le réservoir 2.
Le générateur 3 comporte un bloc de propergol 10, dans le présent exemple il s'agit d'un bloc plein, brûlant en cigarette, ce bloc est inhibé de façon approprié. Sur le générateur thermochimique 3 est monté un dispositif d'allumage 9 relié à un système de commande, non représenté, ce système peut être électrique ou mécanique. On trouve, monté sur ce générateur thermochimique, un moyen de pressurisation 11 qui prélève et détent des gaz du générateur thermochimique pour pressuriser le réservoir 2 de liquide d'extinction. Le liquide d'extinction est ainsi injecté dans la chambre de mélange 4 par un système d'injection 6 disposé tout autour de cette dernière et dans sa partie amont. Ce système d'injection 6 comporte un tube plongeur 12 qui va pratiquement jusqu'au fond du réservoir 2 pour utiliser tout le liquide d'extinction. Dans cette configuration le front de flamme à la surface du propergol évolue dans le même sens que le niveau de la surface libre du liquide d'extinction. La sortie de la chambre de mélange est reliée par des tuyaux 13 de dimensions appropriées à plusieurs diffuseurs 5, pour répartir et brumiser dans le local, les produits résultant du mélange des gaz de combustion et du liquide d'extinction.
La figure 2 représente une autre réalisation 20 de l'invention. Le générateur thermochimique 23 est au-dessus de la chambre de mélange 24. Le réservoir de liquide d'extinction 22 entoure complètement le générateur 23 et seulement la partie amont de la chambre de mélange 24, au niveau du système d'injection 26 de liquide d'extinction. La communication entre le générateur thermochimique 23 et la chambre de mélange 24 se fait par un orifice 8 large de façon à ce qu'il ne soit pas soniquement amorcé. Cet orifice crée une perte de charge convenable entre le générateur thermochimique et la chambre de mélange. Comme précédemment cet orifice 8 est fermé par un opercule 8' pétalable. Des tuyaux 33 relient la sortie de la chambre de mélange 24 à des diffuseurs 25. Comme précédemment le générateur 23 comporte un dispositif d'allumage 29 et un moyen de pressurisation 31 du réservoir 22 de liquide d'extinction.
La figure 3 représente une réalisation moins compacte de l'invention. Dans cette réalisation du dispositif d'extinction 40 le réservoir de liquide d'extinction 42 est séparé du générateur pyrotechnique 43 et de la chambre de mélange 44. Un conduit relie le réservoir 42 de liquide d'extinction au système d'injection 46 disposé autour de la chambre de mélange 44 qui se prolonge par un tuyau 53 se terminant par un diffuseur 45. Le générateur thermochimique 43 contient un bloc de propergol 50 à combustion frontale, allumé par un dispositif d'allumage 49. Le générateur thermochimique est relié à la chambre de mélange par un orifice 7, du type tuyère amorcée comme dans l'exemple de la figure 1. Enfin le réservoir 42 de liquide d'extinction est pressurisé par un dispositif auxiliaire 51 dont le fonctionnement est synchronisé avec celui du dispositif 40 et notamment du dispositif d'allumage 49.
Les dispositifs de servitude tels que, par exemple l'orifice de chargement du générateur thermochimique, l'orifice de remplissage en liquide d'extinction, d'éventuels robinets de purge, des passages étanches ne sont ni détaillés ni représentés sur ces figures.
Lorsque l'incendie est détecté, par un système approprié, un ordre d'allumage est transmis au dispositif d'allumage 9,29,49 du bloc de propergol. Cette séquence peut être entièrement automatique. Elle peut être aussi déclenchée manuellement par un opérateur présent sur les lieux ou prévenu par une alarme.
Le fonctionnement du dispositif d'allumage 9,29,49 allume le bloc 10,30,50 de propergol solide, la pression dans la chambre de combustion du générateur thermochimique augmente jusqu'à la pression de rupture de l'opercule 7', 8'. Pour les configurations compactes une partie des gaz produits se détentent par le moyen de pressurisation 11, 21 et pressurisent le réservoir 2,20 de liquide d'extinction. Pour la configuration de la figure 3 un générateur auxiliaire 51 pressurise le réservoir 42. Le liquide d'extinction est chassé vers le système d'injection 6,26,46 dans la chambre de mélange 4,24,44.
Les gaz débouchant dans la chambre de mélange 4,24,44 par l'orifice 7,8 se mélangent au liquide d'extinction pulvérisé par le système d'injection 6,26,46 il y a refroidissement de ce mélange. Les gouttelettes de liquide d'extinction sont entraínées par les gaz vers les diffuseurs 5,25,45. Les dits diffuseurs 5,25,45 répartissent le mélange gaz-liquide d'extinction en le brumisant dans le local à protéger.
Les propergols utilisés dans le dispositif d'extinction selon l'invention doivent essentiellement produire des gaz ; préférentiellement les gaz produits sont du dioxyde de carbone, de l'azote de la vapeur d'eau. La plupart des propergols à risque atténué et générant des gaz non toxiques conviennent pour ce genre d'utilisation ; par exemple les propergols décrits dans les demandes de brevet FR 2 713 632, à base d'un liant thermoplastique oxygéné et dont la charge oxydante est majoritairement du nitrate d'ammonium ; FR 2 728 562 à base d'un liant silicone et dont la charge oxydante est du perchlorate d'ammonium et du nitrate de sodium et FR 2 750 422 à base d'un liant oxygéné et dont la charge oxydante est un mélange de nitrate d'ammonium et de perchlorates de potassium et d'ammonium.
Le bloc de propergol a la forme d'un bloc à canal central ou préférentiellement d'un bloc plein compte-tenu des durées de fonctionnement requises. Ce bloc est un bloc libre convenablement inhibé, ce bloc est chargé et calé dans la structure du générateur thermochimique et changé après fonctionnement.
Le dispositif d'allumage est adapté à la forme du bloc et à la nature du propergol. Son initiation peut être faite électriquement ou mécaniquement par un dispositif à percussion déclenché automatiquement ou manuellement après détection de l'incendie.
Le liquide d'extinction est essentiellement à base d'eau. Pour supprimer certains inconvénients et améliorer encore ses performances on lui ajoute certains additifs pour augmenter le pouvoir d'extinction : des retardants chimiques, pour éviter le gel : des produits antigel... Tous ces additifs sont connus de l'homme de métier du domaine qui peut sélectionner les produits qui s'adaptent au dispositif et aux contraintes réglementaires.
Pour un local d'environ 30m3 le dispositif d'extinction selon l'invention comporte un bloc de propergol d'environ 4kg et une réserve d'eau d'environ 12kg. La chambre de mélange est pressurisée à 4MPa et saturé en eau, la température du mélange est de 250°C environ. Le dispositif produit un nuage d'eau brumisé dont le diamètre moyen des gouttelettes est inférieur à 200µm et dont les gaz abaissent le taux final d'oxygène dans le local à environ 19%.
Compte-tenu de la densité des produits, 1,7 pour le propergol, 1 pour l'eau, dans une configuration très compacte comme celle décrite à la figure 1, le volume occupé par le dispositif est voisin de celui d'un dispositif au Halon de performance équivalente.

Claims (17)

  1. Dispositif d'extinction d'incendie (1,20,40) comportant un réservoir (2,22,42) de liquide d'extinction et un générateur thermochimique (3,23,43) de gaz caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de mélange (4,24,44) alimentée par des débits contrôlés de gaz provenant du générateur (3,23,43) et de liquide d'extinction provenant du réservoir (2,22,42) et que ladite chambre (4,24,44) est reliée à au moins un diffuseur (5,25,45) tel que la pression du mélange gaz et liquide d'extinction dans ladite chambre (4,24,44) est comprise entre environ 0,5MPa et environ 10MPa.
  2. Dispositif d'extinction selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression dans la chambre de mélange est comprise entre environ 2MPa et environ 5MPa.
  3. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le réservoir (2,22,) est disposé au moins partiellement autour du générateur thermochimique.
  4. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liquide d'extinction est à base d'eau.
  5. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le mélange gaz et liquide d'extinction, dans la chambre de mélange (4,24,44) est saturé en liquide d'extinction.
  6. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la chambre de mélange (4,24,44) est alimentée en liquide d'extinction par un système d'injection (6,26,46) disposé autour de ladite chambre de mélange (4,24,44).
  7. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la communication entre le générateur (3) et la chambre de mélange (4) se fait par un orifice (7) qui permet de maintenir une pression interne du générateur (3) qui est supérieure à environ le double de la pression dans la chambre de mélange (4).
  8. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la communication entre le générateur (23) et la chambre de mélange (24) se fait par un orifice (8) qui permet de maintenir une légère perte de charge entre le générateur (23) et la chambre de mélange (24).
  9. Dispositif d'extinction selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que l'orifice (7,8) est initialement obturé par un opercule.
  10. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le générateur (3,23,43) comporte un dispositif d'allumage (9,29,49) dont le fonctionnement est commandé par un système de détection d'incendie.
  11. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le générateur (3,23,43) comporte un bloc (10,30,50) de propergol solide dont la combustion fournit notamment du dioxyde de carbone, de l'azote et de la vapeur d'eau.
  12. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le générateur (3,23,43) comporte un moyen de pressurisation (11,31,51) du réservoir (2,22,42) de liquide d'extinction.
  13. Dispositif d'extinction selon la revendication 12 caractérisé en ce que le moyen de pressurisation (11,31) est équipé d'un détendeur.
  14. Dispositif d'extinction selon la revendication 13, caractérisé en ce que le réservoir (2,22) de liquide d'extinction entoure le générateur (3,30).
  15. Dispositif d'extinction selon la revendication 14, caractérisé en ce que le réservoir (2) de liquide d'extinction entoure également la chambre de mélange (4) située dans le prolongement de l'orifice de communication entre le générateur (3) et la chambre de mélange (4).
  16. Dispositif d'extinction selon la revendication 1,5,14 ou 15, caractérisé en ce que la chambre de mélange (4) surmonte le générateur (3) et en ce qu'un tube plongeur (12) relie le fond du réservoir (2) au système d'injection (6) dans ladite chambre de mélange.
  17. Dispositif d'extinction selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le réservoir (2,22) est disposé dans le prolongement du générateur thermochimique.
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