EP1552860B1 - Système d'extinction de feu à mousse - Google Patents

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EP1552860B1
EP1552860B1 EP03405902A EP03405902A EP1552860B1 EP 1552860 B1 EP1552860 B1 EP 1552860B1 EP 03405902 A EP03405902 A EP 03405902A EP 03405902 A EP03405902 A EP 03405902A EP 1552860 B1 EP1552860 B1 EP 1552860B1
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tube
cage
foam
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wall
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Claude Ciocca
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
    • A62C5/02—Making of fire-extinguishing materials immediately before use of foam
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C31/00—Delivery of fire-extinguishing material
    • A62C31/02—Nozzles specially adapted for fire-extinguishing
    • A62C31/12—Nozzles specially adapted for fire-extinguishing for delivering foam or atomised foam

Definitions

  • the present invention relates to fire protection installations. More particularly, it relates to a fire extinguishing system using a foam that is particularly well adapted to fighting fires in large confined spaces, such as tunnels, car parks or warehouses.
  • a fire-fighting facility in a large space must also be capable of responding, in a targeted manner, to several fires separated from each other, which is frequent during a fire or when, in a tunnel, a first fire causes chain collisions and new fires. It is therefore vital that the installation intervenes at this location and is not prematurely out of extinction means because it has exhausted too quickly its resources on the first fire.
  • the main object of the present invention is to provide an improved version of a foam extinguishing system which can equip not only the aforementioned installation but also any existing installation, whether automatic or manual.
  • the figure 1 represents very schematically, seen from the ground, a portion of the vault of a road tunnel equipped with an installation using a foam extinguishing system according to the invention.
  • the installation proposed by way of non-limiting example is divided into sectors of twenty to thirty meters, each comprising a watering tube 10 disposed under the tunnel roof, parallel to the axis AA of the sector concerned, and equipped with foam extinguishing nozzles 12 arranged every three meters or so. These nozzles are directed towards the ground and, in the example shown, aligned along the axis AA.
  • the installation also comprises a mixer 14 whose inlet E1 is connected to a single pipe of pressurized water 16 running through the tunnel and whose inlet E2 is connected to an emulsifier tank 18 via a control valve 20.
  • the output S of the mixer 14 is connected to the irrigation tube 10 via a control valve 22.
  • the tube 10 is of circular section. Its diameter is typically between 25 and 150 mm and its length is that of the sector, that is to say from twenty to thirty meters in the example described.
  • the nozzles 12 each consist of a slot 24 formed in the wall of the tube 10 at the vertical axis AA and parallel thereto and a device 26, called foam expansion cage, disposed in front of the slot.
  • the length thereof is between 60 and 100 mm and its width is about 0.2 to 1 mm depending on the water supply and foam flow required for extinction.
  • the expansion cage 26 is formed of an upper wall 28, a lower wall 30 and an intermediate wall 32, made by means of a mesh made of stainless steel or plastic whose mesh is between 1 and 3 mm.
  • the upper wall 28 has a triangular section whose ridge faces the slot 24 parallel to it and is disposed about 1 mm from it.
  • the angle at the apex of the triangle is between 110 and 130 °, while its base has substantially the same dimension as the diameter of the tube 10.
  • the lower wall 30 is curved, with a center substantially coincident with that of the tube 10. Its base has the same dimension as that of the upper wall 28.
  • the flat intermediate wall 32 ensures the connection between the upper wall 28 and the lower wall 30. It will be noted that it extends beyond its junction with the upper wall 28 by a portion 34 which ends at the from the edge of it. The distance between the edge and the furthest point of the bottom wall 30 is typically between 30 and 50 mm.
  • the walls of the cage 26 are advantageously joined by welding or stapling.
  • the edge of the upper wall 28 is extended at both ends by a tongue 36 which is welded to a collar 38 which fits around the tube and hangs thereon by means of a loop 40 and a hook 42.
  • control valve 22 In operation, when a fire is detected, by any means whatsoever, the control valve 22 is opened manually or automatically. A mixture of water and emulsifier whose content, typically from 2 to 5%, was previously adjusted by the regulating valve 20, is sent into the irrigation tube 10.
  • the slot 24 creates a powerful jet directed on the edge of the upper wall 28. This jet enters the cage 26 and invades it while generating a suction stream which returns air intimately mixing with the particles of liquid.
  • the mixture then passes through the intermediate wall 32 and the bottom wall 30 with a still sufficient pressure to confine the emulsion and produce a dense foam and heavy enough to cover the floor of the tunnel without being driven by drafts.
  • the projected jet of water and foam concentrate is sufficiently deviated so that foam is also produced above the cage 26 and passes through the upper portion 34 of the intermediate wall 32, thus adding to the foam ejected from the cage.
  • the cage 26 also has the effect of diverting the jet of foam by 90 °. It is likely that this deviation is due to Coriolis forces.
  • the foam forms a screen whose plane is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the tunnel and which flaps and absorbs the fumes of the fire.
  • K an experimental shape coefficient, characteristic of the nozzle
  • P the pressure of the mixture in the tube 10
  • f the expansion coefficient defined as the ratio between the volume of foam produced and the volume of liquid.
  • the objective of this installation is to produce a thickness of 15 cm of foam per minute and per square meter, evenly distributed on the pavement of the tunnel. This thickness is sufficient to extinguish most fires.
  • the water flow must therefore be 1034 L / min.
  • the installation may comprise two or three parallel tubes distributed under the vault.
  • each nozzle may have a plurality of slots centered on the crown edge of the triangle of the cage, for example, three 0.2 mm slots separated by 2 mm.

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Description

  • La présente invention se rapporte aux installations de protection contre les incendies. Elle concerne, plus particulièrement, un système d'extinction par arrosage de l'incendie à l'aide de mousse particulièrement bien adapté à la lutte contre les feux dans de grands espaces clos, tels que les tunnels, les parkings ou les entrepôts.
  • Une telle installation doit, tout d'abord, être équipée de détecteurs :
    • à réponse rapide, c'est-à-dire réagissant instantanément à une élévation anormale de la température, et
    • fiables, c'est-à-dire aussi peu sensibles que possible aux changements de température (gel, ...) mais également aux poussières ou autres salissures risquant de les "aveugler" partiellement ou totalement.
  • Une installation de lutte contre l'incendie dans un grand espace doit aussi être capable de répondre, de manière ciblée, à plusieurs incendies séparés les uns des autres, ce qui est fréquent lors d'un incendie volontaire ou lorsque, dans un tunnel, un premier incendie provoque des collisions en chaîne et de nouveaux incendies. Il est alors vital que l'installation intervienne à cet endroit et ne se trouve pas prématurément à cours de moyens d'extinction car elle a trop vite épuisé ses ressources sur le premier incendie.
  • Du fait des progrès réalisés dans le domaine des agents émulseurs (généralement des savons liquides), les systèmes d'extinction à mousse ont récemment connu un fort développement. L'attaque de l'incendie au moyen de mousse est, non seulement, plus efficace que celle d'une simple installation à eau, dite "sprinkleur", car elle étouffe le feu au lieu de lui amener de l'oxygène, mais, de plus, consomme beaucoup moins d'eau, ce qui est un avantage considérable dans les tunnels. On notera, par exemple, qu'une installation à moyen foisonnement, bien adaptée à ce genre d'espace, nécessite seulement 1 litre d'eau pour produire quelque 30 à 40 litres de mousse.
  • Le document WO 03/041806 décrit une installation de détection et d'extinction d'incendie dans un tunnel, qui répond aux exigences énoncées ci-dessus et attaque l'incendie à l'aide de mousse. Cette installation comporte une pluralité d'ensembles distincts affectés chacun à la protection d'un secteur du tunnel et comprenant, pour chaque secteur :
    • une pluralité de détecteurs thermiques obturant chacun l'extrémité d'un conduit alimenté en air comprimé et réagissant à une élévation anormale de la température ambiante en faisant déboucher ledit conduit à l'air libre,
    • un système d'extinction à mousse prenant place au-dessus du secteur à protéger, et
    • des moyens de commande qui répondent à une chute de pression résultant de la mise à l'air libre d'au moins l'un desdits conduits par l'alimentation dudit système en un mélange d'eau sous pression et d'émulseur lui permettant de déverser de la mousse d'extinction sur ce secteur.
  • La présente invention a pour but principal de fournir une version améliorée d'un système d'extinction à mousse qui peut équiper, non seulement, l'installation susmentionnée, mais aussi, toute installation existante, qu'elle soit automatique ou manuelle.
  • De façon plus précise, l'invention concerne un système d'extinction d'incendie à l'aide de mousse, qui comporte :
    • un tube destiné à prendre place au-dessus de l'espace à protéger et pouvant être alimenté à l'aide d'un mélange d'eau sous pression et d'émulseur, et
    • au moins une buse d'extinction comportant au moins une fente pratiquée dans la paroi dudit tube et d'une cage à foisonnement disposée pour recevoir le mélange d'eau sous pression et d'émulseur délivré par ladite fente et produire de la mousse qui est déversée sur ledit espace.
  • Ce système d'extinction présente encore les principales caractéristiques suivantes :
    • La fente est sensiblement parallèle à l'axe du tube et à l'axe de la cage.
    • La buse comporte plusieurs fentes parallèles.
    • La cage est réalisée en grillage et comporte une paroi supérieure à section en forme de triangle dont l'arête fait face à la fente, parallèlement à elle, et une paroi inférieure incurvée sensiblement concentrique au tube.
    • L'angle au sommet du triangle est sensiblement compris entre 110 et 130°.
    • La base dudit triangle a sensiblement la même dimension que le diamètre du tube.
    • La base de la partie inférieure de la cage a sensiblement la même dimension que celle du triangle.
    • La cage comporte une paroi intermédiaire entre sa paroi supérieure et sa paroi inférieure.
    • Cette paroi intermédiaire se prolonge, au-delà de sa jonction avec la paroi supérieure, par une portion qui se termine sensiblement au niveau de l'arête de celle-ci.
    • La fente a une largeur comprise entre 0.3 et 1 mm et l'arête du sommet du triangle de la cage est disposée à environ 1 mm d'elle.
    • La cage est solidaire d'un collier prenant place autour du tube.
    • Le système comporte une pluralité de buses disposées sur le tube de manière à répartir l'arrosage dans tout l'espace à protéger.
  • D'autres caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, dans lequel :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'une installation selon l'invention ;
    • les figures 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale et transversale d'une buse à mousse équipant cette installation ; et
    • la figure 4 illustre la manière de fixer les cages des buses d'extinction au tube.
  • La figure 1 représente très schématiquement, vue depuis le sol, une portion de la voûte d'un tunnel routier équipée d'une installation utilisant un système d'extinction à mousse selon l'invention.
  • L'installation proposée à titre d'exemple non limitatif se divise en secteurs de vingt à trente mètres environ, comportant chacun un tube d'arrosage 10 disposé sous la voûte du tunnel, parallèlement à l'axe AA du secteur concerné, et muni de buses d'extinction à mousse 12 disposées, tous les trois mètres environ. Ces buses sont dirigées vers le sol et, dans l'exemple représenté, alignées selon l'axe AA.
  • L'installation comporte également un mélangeur 14 dont l'entrée E1 est reliée à une conduite unique d'eau sous pression 16 parcourant le tunnel et dont l'entrée E2 est reliée à un réservoir d'émulseur 18 par l'intermédiaire d'une vanne réglante 20. La sortie S du mélangeur 14 est reliée au tube d'arrosage 10 par l'intermédiaire d'une vanne de commande 22.
  • On se référera maintenant aux figures 2 et 3 qui montrent, de manière plus précise, le tube d'arrosage 10 et les buses d'extinction à mousse 12 selon l'invention.
  • Le tube 10 est de section circulaire. Son diamètre est typiquement compris entre 25 et 150 mm et sa longueur est celle du secteur, c'est-à-dire de vingt à trente mètres dans l'exemple décrit.
  • Les buses 12 sont chacune constituées d'une fente 24 pratiquée dans la paroi du tube 10 à la verticale de son axe AA et parallèlement à celui-ci et d'un dispositif 26, appelé cage à foisonnement de mousse, disposé devant la fente. Typiquement, la longueur de celle-ci est comprise entre 60 et 100 mm et sa largeur est d'environ 0.2 à 1 mm en fonction de l'alimentation en eau et du débit de mousse nécessaire à l'extinction.
  • La cage à foisonnement 26 est formée d'une paroi supérieure 28, d'une paroi inférieure 30 et d'une paroi intermédiaire 32, réalisées au moyen d'un grillage en inox ou en matière synthétique dont la maille est comprise entre 1 et 3 mm.
  • La paroi supérieure 28 a une section en forme de triangle dont l'arête fait face à la fente 24 parallèlement à elle et est disposée à environ 1 mm d'elle. L'angle au sommet du triangle est compris entre 110 et 130°, alors que sa base a sensiblement la même dimension que le diamètre du tube 10.
  • La paroi inférieure 30 est incurvée, de centre sensiblement confondu avec celui du tube 10. Sa base a la même dimension que celle de la paroi supérieure 28.
  • La paroi intermédiaire 32, plane, assure la liaison entre la paroi supérieure 28 et la paroi inférieure 30. On remarquera qu'elle se prolonge, au-delà de sa jonction avec la paroi supérieure 28, par une portion 34 qui se termine au niveau de l'arête de celle-ci. La distance entre l'arête et le point le plus éloigné de la paroi inférieure 30 est, typiquement, comprise entre 30 et 50 mm.
  • Les parois de la cage 26 sont avantageusement réunies par soudage ou par agrafage.
  • Comme le montre la figure 4, l'arête de la paroi supérieure 28 se prolonge, à ses deux extrémités, par une languette 36 qui est soudée à un collier 38 prenant place autour du tube et s'y accrochant à l'aide d'une boucle 40 et d'un crochet 42.
  • En fonctionnement, lorsqu'un incendie est détecté, par quelque moyen que ce soit, la vanne de commande 22 est ouverte manuellement ou automatiquement. Un mélange d'eau et d'émulseur dont la teneur, typiquement de 2 à 5 %, a été préalablement ajustée par la vanne réglante 20, est envoyé dans le tube d'arrosage 10.
  • La fente 24 crée un jet puissant dirigé sur l'arête de la paroi supérieure 28. Ce jet pénètre dans la cage 26 et l'envahit tout en engendrant un courant d'aspiration qui fait rentrer de l'air se mélangeant intimement aux particules de liquide.
  • Le mélange traverse ensuite la paroi intermédiaire 32 et la paroi inférieure 30 avec une pression encore suffisante pour confiner l'émulsion et produire une mousse dense et assez lourde pour recouvrir le sol du tunnel sans être entraînée par les courants d'air.
  • On notera que le jet d'eau et d'émulseur projeté est suffisamment dévié pour que de la mousse soit aussi produite au-dessus de la cage 26 et traverse la portion supérieure 34 de la paroi intermédiaire 32, s'ajoutant ainsi à la mousse éjectée de la cage.
  • De manière très intéressante et surprenante, l'expérience montre que la cage 26 a aussi pour effet de détourner de 90° le jet de mousse. Il est probable que cette déviation soit due aux forces de Coriolis. Ainsi, la mousse forme un écran dont le plan est sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tunnel et qui rabat et absorbe les fumées de l'incendie.
  • Le débit Q de la mousse produite est donné par la formule : Q = K ⁢ P * f
    Figure imgb0001
     dans laquelle K est un coefficient de forme expérimental, caractéristique de la buse, P est la pression du mélange dans le tube 10 et f est le coefficient de foisonnement défini comme le rapport entre le volume de mousse produite et le volume de liquide.
  • On prendra pour exemple :
    • un tunnel de 24 m de long et de 9 m de large ;
    • une installation dotée de buses comportant une fente de 80 mm de long et 0,6 mm de large, qui présentent un coefficient K de 26,2 et un foisonnement f de 30 ; et
    • un mélange d'eau et d'émulseur circulant à une pression de 3 bars.
  • L'objectif de cette installation est de produire une épaisseur de 15 cm de mousse par minute et par mètre carré, répartie uniformément sur la chaussée du tunnel. Cette épaisseur est suffisante pour éteindre la plupart des incendies.
  • La chaussée du tunnel ayant une surface de 9 x 24 = 216 m2, le débit de mousse souhaité est de 216 x 0,15 = 32,4 m3/min.
  • Une seule buse, dimensionnée comme décrit ci-dessus, produit : 26 , 2 × 3 1 / 2 × 30 = 1 , 351 ⁢ m 3 / min de mousse .
    Figure imgb0002
  • Ainsi, l'installation devra comporter 32,4/1,351 = 24 buses.
  • Le débit de mélange circulant dans le tube d'arrosage sera de 26,2 * 31/2 * 24 = 1089 L/min. Pour un mélange comprenant 5% d'émulseur, le débit d'eau doit donc être de 1034 L/min.
  • On notera que l'exemple de calcul donné ci-dessus ne tient pas compte des pertes de charge causées par la tuyauterie. Pour un calcul plus fin, il est possible de calculer les différences de pression entre deux buses adjacentes causées par les pertes de charge et donc de différencier le débit de mousse produit par chaque buse.
  • La présente description a été faite en se référant à un tube 10 dont les fentes 24 sont toutes alignées à la verticale de son axe AA. Il va de soi que, selon la dimension du tunnel, il peut être avantageux, pour une meilleure répartition de la mousse, de décaler les fentes en quinconce, par exemple, à 45° par rapport au diamètre vertical du tube. Bien entendu, les cages sont toujours centrées sur les fentes.
  • Il va de soi, également, que, pour un tunnel de grande largeur, l'installation peut comporter deux ou trois tubes parallèles répartis sous la voûte.
  • Par ailleurs, pour augmenter le débit de mousse produite, chaque buse peut comporter une pluralité de fentes centrée sur l'arête du sommet du triangle de la cage, par exemple, trois fentes de 0,2 mm séparées de 2 mm.
  • Ainsi est proposé un système d'extinction à mousse peu coûteux, aisé à installer, peu encombrant et particulièrement efficace.

Claims (12)

  1. Système d'extinction d'incendie à l'aide de mousse, caractérisé en ce qu'il comporte :
    - un tube (10) destiné à prendre place au-dessus d'un espace à protéger et pouvant être alimenté à l'aide d'un mélange d'eau sous pression et d'émulseur, et
    - au moins une buse d'extinction (12) constituée d'au moins une fente (24) pratiquée dans la paroi dudit tube et d'une cage à foisonnement (26) disposée pour recevoir le mélange d'eau sous pression et d'émulseur délivré par ladite fente et produire de la mousse qui est déversée sur ledit espace.
  2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fente (24) est sensiblement parallèle à l'axe du tube (10) et à l'axe de la cage (26).
  3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite buse comporte une pluralité de fentes parallèles (24).
  4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite cage (26) est réalisée en grillage et comporte :
    - une paroi supérieure à section en forme de triangle (28) dont l'arête fait face à ladite fente (24), parallèlement à elle, et
    - une paroi inférieure incurvée (30) sensiblement concentrique au tube (10).
  5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle au sommet dudit triangle est sensiblement compris entre 110 et 130°.
  6. Système selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la base dudit triangle a sensiblement la même dimension que le diamètre du tube (10).
  7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que la base de ladite partie inférieure (30) a sensiblement la même dimension que celle dudit triangle.
  8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite cage (26) comporte une paroi intermédiaire (32) entre la paroi supérieure (28) et la paroi inférieure (30).
  9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite paroi intermédiaire (32) se prolonge, au-delà de sa jonction avec la paroi supérieure (28), par une portion (34) qui se termine sensiblement au niveau de l'arête.
  10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite fente (24) a une largeur comprise entre 0.2 et 1 mm et en ce que ladite arête est disposée à environ 1 mm d'elle.
  11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite cage (26) est un solidaire d'un collier de fixation (38) prenant place autour du tube (10).
  12. Système selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de buses (12) disposées sur ledit tube (10) de manière à répartir l'arrosage dans l'espace à protéger.
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