EP1866038A1 - Procede d'extinction de feu dans un compartiment d'un aeronef - Google Patents

Procede d'extinction de feu dans un compartiment d'un aeronef

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EP1866038A1
EP1866038A1 EP06726266A EP06726266A EP1866038A1 EP 1866038 A1 EP1866038 A1 EP 1866038A1 EP 06726266 A EP06726266 A EP 06726266A EP 06726266 A EP06726266 A EP 06726266A EP 1866038 A1 EP1866038 A1 EP 1866038A1
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nitrogen
compartment
air separation
separation device
bottle
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
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    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
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    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
    • A62C3/08—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles in aircraft

Definitions

  • the present invention relates to fire extinguishing systems on board aircraft.
  • the object of the present invention is to propose a method of extinguishing fire in an aircraft compartment enabling rapid and efficient action with equipment of reduced weight and cost.
  • the method comprises the steps of introducing into the aircraft compartment where a fire has taken a flow of substantially pure nitrogen from a nitrogen storage device, starting an air separation device supplying nitrogen, and introducing into the compartment the nitrogen produced by the air separation device.
  • the process comprises the step of continuing introducing into the compartment a small flow of nitrogen produced by the air separation device;
  • the nitrogen storage device comprises at least one high-pressure bottle; the process comprises the subsequent step of reloading the bottle with compressed nitrogen from the air separation device.
  • the method according to the invention makes it possible, with the nitrogen storage device, advantageously high-pressure bottles, to establish very quickly in the compartment to protect an oxygen concentration sufficiently low to prevent fire from spreading.
  • the simultaneous start-up of a small and low-consumption air separation device then makes it possible to maintain this low concentration of oxygen for an unlimited time, thus avoiding any risk of fire recovery during the subsequent flight. .
  • the pressurized nitrogen bottles used and emptied during the initial injection phase into the compartment can be subsequently, and in masked time, recharged by the nitrogen supplied by the air separation device, thereby greatly simplifying the maintenance of the entire system.
  • FIG. 1 shows a feed line 1 for a low pressure gas injection ramp 2, typically less than 1.2 bar, in a load storage compartment 3 of an aircraft, called " cargo compartment "(not shown).
  • Line 1 is connected to the nitrogen production outlet 4 of an air separation device 5, typically a polymer membrane permeator separating nitrogen and oxygen from the air, such as those marketed by the society
  • the separating device 5 is fed with compressed air at a pressure of about 2 bar taken from a compression stage of a turbo-fuel unit.
  • compressor 7 of the aircraft for example a propulsion turbine engine or an auxiliary unit APU.
  • the supply line 1 comprises, in series, a flow control solenoid valve 9, a heat exchanger / cooler 10 and at least one filtration stage 11.
  • the fire extinguishing system further comprises a battery of pressurized nitrogen bottles 12, capable of storing nitrogen at a pressure between 150 and 300 bar, and each provided with a pressure reducer / regulator 13 for supplying nitrogen at a pressure not exceeding 2 bar in a line 14 connected to line 1 via a nonreturn valve 15.
  • a line 16 including a compressor 17 extends parallel to the line 14 between the bottles 12 and a dispensing valve 18 in the upstream part of the line 1.
  • this line 1 is also connected at least one fire suppression nitrogen injection line 19 in at least one electrical equipment bay 20 of the aircraft.
  • a battery of electrochemical nitrogen generators 21 electrically controlled, connected to the line 14, may be provided to supplement or supplement the supply of nitrogen by the bottles 12.
  • the solenoid valves of the dispensing heads 13 of the bottles 12 are immediately actuated to inject by the ramp 2 a large flow of pure nitrogen expanded in the compartment 3.
  • the separation device 5 is implemented to provide, in a sustainable manner, additional nitrogen flow in the compartment 3 while maintaining a concentration low oxygen avoiding fire reoccurrences.

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)

Description

Procédé d'extinction de feu dans un compartiment d'un aéronef
La présente invention concerne les systèmes d'extinction de feu à bord des aéronefs.
Les systèmes actuels utilisent du Halon 1301 , qui est désormais interdit de production et d'utilisation en conséquence du Protocole de Montréal. Comme solution de remplacement, il a été proposé de générer un brouillard d'eau dans le compartiment où un feu a été détecté. Cette solution, certes efficace, présente le désavantage d'être consommatrice de grandes quantités d'eau, ce qui pénalise la masse utile embarquable, et de nécessiter une maintenance lourde pour recompléter les réservoirs d'eau à chaque utilisation.
Il a également été proposé d'exploiter la technique des séparateurs d'air fournissant de l'azote (généralement dénommés par l'acronyme anglo-saxon OBIGGS) utilisés par ailleurs pour inerter les réservoirs de kérosène. Toutefois, cette solution présente l'inconvénient de devoir sur-dimensionner le dispositif de séparation d'air OBIGGS pour être à même de fournir rapidement des grands débits d'azote lors des rares interventions anti-feu nécessaires, et donc également de pénaliser la masse utile embarquable. La présente invention a pour objet de proposer un procédé d'extinction de feu dans un compartiment d'aéronef permettant une action rapide et efficace avec des matériels de poids et de coûts réduits.
Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend les étapes d'introduire dans le compartiment d'aéronef où un feu a pris un débit d'azote sensiblement pur provenant d'un dispositif de stockage d'azote, de mettre en route un dispositif de séparation d'air fournissant de l'azote, et d'introduire dans le compartiment de l'azote produit par le dispositif de séparation d'air.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- le procédé comprend l'étape de poursuivre l'introduction dans le compartiment d'un faible débit d'azote produit par le dispositif de séparation d'air ;
- le dispositif de stockage d'azote comporte au moins une bouteille haute pression ; - le procédé comprend l'étape ultérieure de recharger la bouteille avec de l'azote comprimé provenant du dispositif de séparation d'air.
On comprendra que le procédé selon l'invention permet, avec le dispositif de stockage d'azote, avantageusement des bouteilles haute pression, d'établir très rapidement dans le compartiment à protéger une concentration en oxygène suffisamment basse pour éviter au feu de se propager. La mise en route simultanée d'un dispositif de séparation d'air de petite taille et de faible consommation permet alors de maintenir cette concentration basse d'oxygène pendant un temps illimité, évitant ainsi tout risque de reprise de feu lors de la suite du vol.
De plus, selon un aspect de l'invention, en prévoyant un petit compresseur d'azote connectable à la sortie du dispositif de séparation d'air, les bouteilles d'azote sous pression utilisées et vidées lors de la phase initiale d'injection dans le compartiment peuvent être ultérieurement, et en temps masqué, rechargées par l'azote fourni par le dispositif de séparation d'air, en simplifiant ainsi très grandement la maintenance de l'ensemble du système.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti ront de la description suivante, de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels : - la figure unique représente un schéma synoptique d'un système pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention.
Sur la figure 1 on reconnaît une ligne 1 d'alimentation d'une rampe 2 d'injection de gaz à faible pression, typiquement inférieure à 1 ,2 bar, dans un compartiment d'entreposage de charge 3 d'un aéronef, dit « compartiment cargo » (non représenté).
La ligne 1 est reliée à la sortie de production d'azote 4 d'un dispositif de séparation d'air 5, typiquement un perméateur à membranes polymères séparant l'azote et l'oxygène de l'air, telles que celles commercialisées par la société
MEDAL Corp, Wilmington, USA, l'effluent enrichi en oxygène étant évacué par un orifice de sortie 6.
Le dispositif de séparation 5 est alimenté en air comprimé à une pression d'environ 2 bars prélevé en un étage de compression d'un groupe turbo- compresseur 7 de l'aéronef, par exemple un turbo-moteur de propulsion ou un groupe auxiliaire APU.
La ligne d'alimentation 1 comporte, en série, une électrovanne de régulation de débit 9, un échangeur de chaleur / refroidisseur 10 et au moins un étage de filtration 11.
Selon l'invention, le système d'extinction de feu comporte en outre une batterie de bouteilles d'azote sous pression 12, capables de stocker de l'azote sous une pression entre 150 et 300 bars, et pourvue chacune d'un détendeur / régulateur 13 pour fournir de l'azote à une pression n'excédant pas 2 bars dans une ligne 14 reliée à la ligne 1 via un clapet anti-retour 15.
Selon un aspect avantageux de l'invention une ligne 16 incluant un compresseur 17 s'étend parallèlement à la ligne 14 entre les bouteilles 12 et une valve de distribution 18 dans la partie amont de la ligne 1. Avantageusement, cette ligne 1 est également reliée à au moins une ligne 19 d'injection d'azote d'extinction de feu dans au moins une baie d'équipement électrique 20 de l'aéronef. Egalement en variante, une batterie de générateurs d'azote électrochimiques 21 commandés électriquement, reliés à la ligne 14, peuvent être prévus pour compléter ou suppléer les fournitures d'azote par les bouteilles 12.
On comprendra qu'avec le système qui vient d'être décrit, en cas de détection d'un feu dans le compartiment de charge 3 ou dans la baie 20, les électrovannes des têtes de distribution 13 des bouteilles 12 sont immédiatement actionnées pour injecter par la rampe 2 un débit important d'azote pur détendu dans le compartiment 3. Parallèlement, le dispositif de séparation 5 est mis en œuvre pour fournir, de façon durable, un complément de débit d'azote dans le compartiment 3 en y maintenant une concentration basse d'oxygène évitant les reprises de feu.
Avec six bouteilles 12 de 25 litres sous une pression de 200 bars et un dispositif de séparation d'air 5 comportant un faisceau unique de membranes, on obtient en moins de quatre minutes dans le compartiment 3 une concentration en oxygène inférieure à 8% conservée pendant plusieurs heures malgré un débit de fuite dans le compartiment 3 d'environ 40 Nm3/heure (compartiment de charge classe C). Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'extinction de feu dans un compartiment d'aéronef, comprenant les étapes : - d'introduire dans le compartiment (3) un débit d'azote sensiblement pur provenant d'un dispositif de stockage d'azote (12 ; 21 )
- de mettre en route un dispositif (5) de séparation d'air fournissant de l'azote ; et
- d'introduire dans le compartiment (3) de l'azote produit par le dispositif de séparation d'air (5), caractérisé en ce que l'air alimentant le dispositif de séparation d'air (5) est de l'air comprimé à une pression n'excédant pas 5 bars provenant d'un étage de compression d'un groupe turbo-compresseur (7) de l'aéronef.
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant l'étape de continuer l'introduction, dans le compartiment (3), d'un faible débit d'azote produit par le dispositif de séparation d'air (5).
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de séparation d'air (5) est un perméateur à membranes.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de stockage d'azote comporte au moins une bouteille haute pression (12).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape ultérieure de recharger la bouteille (12) avec de l'azote provenant du dispositif de séparation d'air (5).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de comprimer (17) l'azote provenant du dispositif de séparation d'air (5) pour le remplissage de la bouteille (12).
7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la pression de l'azote dans la bouteille (12) est comprise entre 150 et 300 bars.
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