FR2763250A1 - Nouvelle composition extinctrice de flammes comprenant un melange eutectique de sel et de l'eau et procede d'utilisation de ladite composition pour l'extinction de flammes - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à une nouvelle composition extinctrice de flammes ou incendies comprenant un mélange de sels unique ainsi qu'une méthode d'utilisation de la nouvelle combinaison desdites compositions avec de l'eau pour éteindre des incendies de classe B et de classe C, qui sont difficiles à éteindre. La composition extinctrice de flammes comprend un mélange unique d'au moins deux sels I et II, le sel I étant choisi dans le groupe consistant en bicarbonate ou carbonate de sodium ou de potassium et le sel II étant choisi dans le groupe consistant en chlorure, sulfate ou tartrate de sodium ou de potassium, le mélange présentant un point de fusion minimum unique. On a trouvé que la composition, lorsqu'on l'appliquait sous forme de combinaison avec de l'eau, donnait d'excellents résultats pour éteindre des feux de classe B, en particulier ceux qui impliquent des cuisines où on utilise une grande quantité d'huile ou de graisse telles que dans les friteuses.

Description

NOUVELLE COMPOSITION EXTINCTRICE DE FLAMMES

COMPRENANT UN MELANGE EUTECTIQUE DE SEL ET DE L'EAU

ET PROCEDE D'UTILISATION DE LADITE COMPOSITION POUR

L'EXTINCTION DE FLAMMES

1 0 La présente invention se rapporte à une nouvelle composition extinctrice de flammes ou d'incendies comprenant un mélange de sels unique ainsi qu'une méthode d'utilisation de la nouvelle combinaison desdites compositions avec de l'eau pour éteindre des incendies de classe B et de classe C, qui sont difficiles à éteindre. En

particulier, la composition extinctrice de flammes ou d'incendies comprend un mé-

lange unique d'au moins deux sels I et 11, le sel I étant choisi dans le groupe consis-

tant en bicarbonate ou carbonate de sodium ou de potassium et le sel II étant choisi dans le groupe consistant en chlorure, sulfate ou tartrate de sodium ou de potassium, le mélange présentant un point de fusion minimum unique. Plus particulièrement, on a trouvé que la composition, lorsqu'on l'appliquait sous forme de combinaison avec

de l'eau, donnait d'excellents résultats pour éteindre des feux de classe B, en particu-

lier ceux qui impliquent des cuisines o l'on utilise une grande quantité d'huiles ou

de graisse telles que dans les friteuses.

Dans la technique de l'extinction des flammes, on divise les feux en quatre fa-

milles générales, à savoir Classe A. Classe B. Classe C et Classe D.

Les feux de Classe A sont ceux qui impliquent des matières combustibles ordi-

naires telles que papier, bois, etc. et qu'on peut éteindre par aspersion et refroidisse-

ment à l'aide de grandes quantités d'eau ou de solutions contenant un grand pourcen-

tage d'eau.

Les feux de Classe B sont ceux qui impliquent des huiles, graisses, liquides in-

flammable, etc. Dans ce type de flamme, l'utilisation d'eau est en général inefficace car le contact de l'eau avec l'huile chaude provoque une grande quantité d'éclaboussures, sans extinction des flammes, ces éclaboussures d'huile ou de graisse brûlante pouvant répandre le feu. Ce type de feu est le plus difficile à éteindre du fait du bas point d'auto- inflammation des graisses de cuisine, huiles et autres graisses qui

est de l'ordre d'environ 360 C à 380 C. En outre, la présence de matières inflam-

mables en grande quantité nécessite que l'extinction des flammes se produise aussi rapidement que possible et que l'on abaisse également la température pour éviter toute reprise de flammes qui serait susceptible de se produire à des températures plus

basses de l'ordre de 337 C.

Les feux de Classe C impliquent le matériel électrique. Dans ce cas, les pro-

priétés conductrices de l'électricité des matières extinctrices sont une considération importante. Pour cette raison, on a constaté que des agents secs extincteurs de flammes sont généralement les plus utiles. On a également constaté que les agents extincteurs de flammes utiles pour les feux de Classe B sont également généralement utiles pour les feux de Classe C. Les feux de Classe D impliquent des métaux combustibles et on les éteint à

l'aide de poudres sèches spéciales.

De nombreuses compositions extinctrices et dispositifs extincteurs de flammes

différents, faisant appel à ces compositions, ont déjà été développés et sont dispo-

nibles sur le marché. Cependant, la réinflammation ou auto-ignition des graisses de

cuisine, huiles ou graisses chaudes au cours des incendies de Classe B constitue tou-

jours un problème sérieux. Ceci est vrai en particulier lorsque ces flammees intéres-

sent des établissements industriels de grande dimension tels que restaurants. cal.5té-

rias, salles à manger, etc. Le danger potentiel de ces feux dans ces types

d'établissement est bien connu.

Des carbonates ou bicarbonates de sodium ou de potassium sont connus en tant qu'agents extincteurs de flammes. Ceci est dû au fait qu'il se dégage du dioxyde de carbone lorsque ces sels sont chauffés à haute température sous forme de solides secs. Le dioxyde de carbone gazeux libéré constitue une couverture pour étouffer les

flammes en les privant de l'oxygène de l'air.

Haissler et coll.. brevet US 3 463 233, décrivent l'utilisation d'une solution al-

caline, dont celle de carbonate de potassium, pour provoquer la saponification de l'huile ou de graisses brûlantes et engendrer une couverture de mousse de dioxyde de carbone de plus longue durée. Les solutions alcalines qui sont décrites comme étant

utiles sont des solutions concentrées de n'importe lesquels des sels suivants: carbo-

nate de potassium, phosphate acide de potassium, pyrophosphate de tétrapotassium.

acétate de potassium, hydroxyde de potassium, silicate de sodium et hydroxyde de sodium. Il est intéressant d'observer que des solutions de carbonate de sodium. de phosphate trisodique et de tétraborate de sodium ne se sont pas révélées intéressantes pour l'extinction des flammes. Cependant, il se pose plusieurs problèmes avec l'utilisation de ces sels. Leurs solutions sont hautement alcalines et toxiques. Il existe un risque de corrosion du matériel de cuisine et de pollution de l'environnement du ai la décharge des produits dans les systèmes d'égouts. En outre. le dioxyde de carbone

libéré se dissipe rapidement et les risques de réinflammation restent un problème sé-

rieux.

Dunn, brevets US 3 889 754 et 3 889 757, décrit un agent chimique sec coim-

prenant un mélange de 95% en poids de carbonate ou bicarbonate de sodium ou de R,I SI ri, S1)2 D1)(.. -S."1'', potassium avec 5% en poids d'un silicate de métal synthétique pour servir avec des buses de distribution spécialement conçus pour servir dans une cuisine. La présence du silicate de sodium empêche le colmatage des buses par l'agent sec extincteur de flammes. Cependant. le problème de réinflammation, de corrosion et de pollution subsiste. D'autres agents extincteurs de flammes pour les incendies de classe B ont déjà été également proposés. Curzon et coll., brevet US 4 756 839, décrivent l'addition

d'un dérivé contenant du bore à du carbonate de potassium pour empêcher la corro-

sion de surfaces métalliques lors de feux de surfaces émaillées. Szekely et coll. ont décrit l'application d'une poudre contenant 10% à 90% de sesquicarbonate de sodium, de potassium ou d'ammonium avec du carbonate de potassium ou de sodium ou du bicarbonate de sodium ou de potassium pour l'extinction d'essence en train de brûler. Ils décrivent également d'autres ingrédients actifs pour l'extinction des incendies. Ceux-ci comprennent des sels tels que phosphate et hydrophosphlates de sodium ou de potassium.; des sulfates, hydrosulfates et borates; de l'acide borique; des adducts des sels ci-dessus avec l'urée, la guanidine dicyandiamide et la mélamine et des polymères et polysaccharides. Les ingrédients et additifs décrits ici sont toxiques et/ou corrosifs. Le problème de la réinflammation sans l'utilisation de

grandes quantités de ces agents extincteurs reste non résolu.

Les dispositifs et agents extincteurs de flammes existants se sont également

révélés être d'une efficacité décroissante depuis la crise de l'énergie du début des an-

nées 1970. Ceci a pour cause la conception des matériels de cuisson. en particulier friiteuses, qui ont été modifiées de manière à présenter une isolation meilleure pour la

conservation de l'énergie. L'amélioration de l'isolation a rendu les incendies intéres-

sant le matériel de cuisine comme les friteuses beaucoup plus difficiles à éteindre et

à maîtriser. En outre, les graisses alimentaires ou huiles utilisées dans les établisse-

ments de restauration rapide sont maintenues à des températures plus élevées et ceci, ajouté à l'amélioration de l'isolation, constitue un risque plus important d'incendie et de réinflammation. Il a été constaté qu'une quantité d'agent extincteur de flammes plus importante était nécessaire pour abattre les flammes, pour maîtriser et empêcher la réinflammation de l'huile chaude. La grande quantité d'agent extincteur de flammes qui est nécessaire conduit à d'autres problèmes tels que la disponibilité d'un espace adéquat pour le stockage des agents extincteurs de flammes, une augmentation des risques de corrosion du matériel de cuisine et autres difficultés du nettoyage et de l'élimination des produits qui peuvent être toxiques et/ou corrosifs

après l'extinction des flammes.

I I I 1, [- I*) - I

En raison de ces problèmes, des agents extincteurs de flammes nouveaux et meilleurs et des méthodes d'extinction et de maîtrise des incendies, également dits

agents anti-incendie dans les établissements culinaires industriels. sont nécessaires.

Par conséquent, la présente invention a pour objet de nouveaux agents extinc-

teurs de flammes qui sont beaucoup plus efficaces pour abaisser la quantité d'agent

extincteur nécessaire pour éteindre l'incendie.

La présente invention a aussi pour objet des agents extincteurs de flammes qui

éteignent efficacement et rapidement les flammes et empêchent la réinflammatioln.

La présente invention a en outre pour objet des agents extincteurs de flammcs qui forment une mousse par dessus l'huile et une méthode pour maintenir la mousse

jusqu'à ce que l'huile se soit refroidie en dessous de la température de réinflammlla-

tion. La présente invention a de plus pour objet des agents extincteurs de flammes

qui soient moins toxiques et qui puissent être stockés ou éliminés sans poser de pro-

blême d'environnement.

Dans la présente demande, le terme "huile" englobe les graisses alimentaires.

les graisses, le lard ou tout milieu huileux utilisé pour la cuisine.

La présente invention a pour objet une composition extinctrice de flammes comprenant un mélange unique d'au moins deux sels I et Il. le sel I étant choisi dans le groupe consistant en carbonate ou bicarbonate de sodium ou de potassium et le sel Il étant choisi dans le groupe consistant en chlorure, sulfate ou tartrate de sodium ou de potassium, le mélange de sel I et de sel Il présentant un domaine minimum de

température de fusion unique d'après la DSC. Ce mélange est particulièrement effl-

cace lorsqu'on l'applique sous forme de combinaison avec de l'eau complémentaire.

La caractéristique de ce mélange unique est analogue à celle d'un eutectique dans lc-

quel un mélange de deux ou plusieurs métaux ou sels présente un point de fusion mi-

nimum. Le sel I est un sel présentant les caractéristiques suivantes: il se dissocie pour former du dioxyde de carbone lorsqu'on le chauffe et il est soluble à raison d'environ 25 g à 150 g/100 ml d'eau. Le sel II est un sel ou un mélange qui. lorsqu'il est mélangé selon un rapport particulier avec le sel I. donne un domaine de température de fusion minimum unique. On a constaté qu'en ajoutant une petite quantité de 10 moles % à 20 moles % de sel II au sel 1, le mélange présente un domaine de températures de fusion minimum unique, inférieur à celui du sel I seul ou du sel Il seul. En outre, à cette température, la capacité thermique du mélange et son aptitude à absorber la chaleur sont à leur maximum et présentent des valeurs qui dépassent la capacité thermique de chacun des constituants pris individuellement. Lec domaine de température de fusion minimum unique est déterminable en utilisant la

calorimétrie différentielle à balayage (DSC).

On a constaté que lorsque ce mélange unique est appliqué en tant qu'agent ex-

tincteur de flammes, suivi d'une addition d'eau, la combinaison ainsi réalisée est ex-

trêmement efficace pour l'extinction des incendies de classe B impliquant des huiles ou des graisses et empêche la reprise de flammes ou auto-ignition. On peut pulvériser le mélange sur les flammes sous forme d'une solution aqueuse concentrée à environ 15 à 30% en poids dans l'eau, suivi d'une application complémentaire d'eau. Lorsque le mélange est pulvérisé initialement sur les flammes à un débit d'environ 4,5 litres/minute à 7,5 litres/minute, il engendre une couche épaisse de mousse contenant du dioxyde de carbone. A ces débits, la pression est à environ 0,7 à 7 bars (10 psi à 100 psi). Cette couche épaisse de mousse étouffe rapidement, en moins de 2 à 10 secondes, la flamme produite par la combustion. L'application complémentaire d'eau engendre un moussage supplémentaire en même temps que se produit un refroidissement rapide de l'huile ou de la graisse chaude. Une application d'eau pendant 2 minutes à un débit analogue d'environ 4,5 litres/minute à environ 76 litres par minute entraîne un redoublement de la formation de mousse et en même temps abaisse la température de l'huile chaude à une température inférieure à 330 C,

ce qui empêche la reprise de flammes.

Apparemment, le mélange unique, lorsqu'il est appliqué à de l'huile en train de brûler, donc en combustion, absorbe une grande proportion de la chaleur produite par la combustion de l'huile. On a constaté qu'à un débit d'environ 4,5 litres/minute/buse à environ 7,5 litres/minute/buse, une application de 2 à 10 secondes d'une solution à 25% en poids d'un mélange de bicarbonate de potassium et de sulfate de sodium selon un rapport (en %) molaire de 85/15. suivie d'une application de 2 à 10 minutes d'eau, au même débit, éteint totalement une friteuse en combustion active contenant environ 50 litres (13 gallons) d'huile de cuisine. En outre, l'huile est refroidie en dessous de 330 C ce qui permet d'empêcher la reprise

de la combustion.

La combinaison hybride d'une solution aqueuse du mélange et d'eau peut être appliquée manuellement sur les flammes. Cependant, il est préférable d'appliquer l'agent extincteur de flammes, suivi de l'addition complémentaire d'eau. grâce à un

système de lutte automatique contre l'incendie avec un système de valve unique per-

mettant de contrôler la décharge séquentielle de l'agent extincteur de flammes et de l'eau et grâce à une buse d'application d'une conception particulière. Le système peut

être installé dans une hotte surmontant le matériel de cuisson.

La présente invention se rapporte à une composition extinctrice de flammes et

à un procédé d'extinction de celles-ci pour empêcher la reprise des flammes.

Selon une forme d'exécution, la présente invention a pour objet une composi-

tion extinctrice de flammes comprenant une solution aqueuse contenant 15% en I, 1I-) _' x,,, I 1 -S 1 poids à 30% en poids d'un mélange eutectique de sel 1 et de sel 11, dans lequel le sel [ est choisi dans le groupe consistant en carbonate de sodium ou de potassium et le sel II est choisi dans le groupe consistant en chlorure. sulfate ou tartrate de sodium ou de potassium, et dans lequel le rapport molaire en pourcentage I/11 est d'environ 80/20 à

90/10.

Selon une autre forme d'exécution, la présente invention a pour objet une comi-

binaison de la composition précitée avec de l'eau.

Selon une autre forme encore d'exécution, la présente invention a pour objet une composition dans laquelle le mélange est formé de bicarbonate de sodium et dc

sulfate de sodium selon un rapport molaire en pourcentage de 90-85/10-15.

Selon encore une autre forme d'exécution, la présente invention a pour objet une combinaison dans laquelle la concentration des solutions aqueuses est de 20% eii

poids et le rapport molaire en pourcentage bicarbonate de potassium/sulfate de so-

dium est de 95/15.

Selon un mode de réalisation, la présente invention a pour objet une composi-

tion dans laquelle la solution est préparée in situ en faisant passer de l'eau par une

cartouche contenant un mélange de sel 1 et de sel Il sous forme de poudre.

Selon un autre mode de réalisation, la présente invention a pour objet unllC composition dans laquelle le mélange est constitué de bicarbonate de potassium et dc

chlorure de sodium selon un rapport molaire en % de 88-86/12-14 et plus particuliè-

rement de 86/14.

Selon encore un autre mode de réalisation, la présente invention a pour objet une combinaison dans laquelle la solution aqueuse du mélange est dissoute dans l'eau

à une concentration de 15 à 25% en poids.

Selon un autre mode encore de réalisation, la présente invention a pour objet

une composition dans laquelle le mélange est du bicarbonate de potassium et du tar-

trate de potassium selon un rapport molaire en % de 80-90/20-10, et plus particuliè-

rement de 86/14.

La présente invention a également pour objet une combinaison dans laquelle le

mélange est dissous dans de l'eau à une concentration de 15 à 25% en poids.

La présente invention se rapporte en outre à un procédé d'extinction d'un in-

cendie consistant à appliquer une composition telle que décrite cidessus.

La présente invention se rapporte encore à un procédé dans lequel la solution aqueuse du mélange est appliquée à un débit de 4,5 à 7,5 litres/minute pendant 2 à I () secondes, application que l'on fait suivre d'une addition d'eau aux mêmes débit et

pression pendant au moins 120 secondes.

La présente invention se rapporte de plus à un procédé dans lequel la solution aqueuse ou le mélange est appliqué à un débit de 6,5 litres/minute à 0,21 bar (30 psi) R \ 1 S3fl'),; 12D0() - 2.,[ l:. I' pendant 10 secondes, application que l'on fait suivre d'une addition d'eau, aux mêmes

débit et pression, pendant au moins 120 secondes.

La présente invention a également pour objet un procédé dans lequel la combi-

naison est appliquée manuellement.

De plus, il convient de remarquer que la présente invention implique un pro- cédé dans lequel la composition est contrôlée et appliquée automatiquement

lorsqu'un incendie est détecté.

D'autre buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la

description suivante et des exemples donnés à titre illustratif et nullement limitatif.

La figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de suppression de flammes utilisé de préférence dans lequel on fait emploi de la composition extinctrice de flammes ou de flammes de la présente invention. Un réservoir 3 renfermant une solution de la composition extinctrice de flammes est raccordée, par les canalisations 7, à des buses d'application 6, des buses 8 de purge et des buses 9 de sortie. Un bloc de valve 4 (pour plus de détails, voir figures 3A et 3B), installé sur le réservoir, régule la libération ultérieure de la solution de composition extinctrice de flammes puis de l'eau et est activée par le gaz à haute pression libéré de la cartouche

de gaz 2.

La figure 2 est un schéma de principe d'un second mode de réalisation d'un dis-

positif d'extinction de flammes, dans lequel la solution de l'agent extincteur de

flammes est stockée dans les canalisations et le réservoir sous haute pression de gaz.

Les buses 5, 6 et 7 comportent des valves qui s'ouvrent lorsqu'on détecte un incendie, le gaz sous haute pression dans le réservoir forçant la décharge de l'agent extincteur par des valves des buses et empêchant l'eau de pénétrer. Lorsque la pression de gaz est abaissée à environ 3,15 bars (45 psi), l'eau pénètre et se décharge par

l'intermédiaire des buses.

Les figures 3A et 3B sont des vues détaillées d'un mode de réalisation d'une valve d'un dispositif de lutte contre l'incendie à conduites sèches, c'est-à-dire opérant

à sec, faisant emploi de la composition extinctrice de flammes selon la présente in-

vention.

Les figures 4A, B, C, D, E, F et G sont des courbes de DSC de mélanges de bi-

carbonate de potassium et de sulfate de sodium. La température croit à une vitesse de 1 0 C par minute; les rapports molaires en pourcentage du bicarbonate de potassium

au sulfate de sodium sont de 100/0; 96/4; 94/6; 90/10; 85/15: 80/20 et 0/100.

La figure 5 représente une buse d'application utile pour l'application de la com-

position extinctrice unique de la présente invention.

La composition extinctrice de flammes comprend un mélange de sel I et de sel II selon un rapport de 80 moles % à 90 moles % de sel I à 20 moles % à 10 moles % I i "1 R)( '.- x1')-. 71 '1 de sel Il.1 le sel I étant choisi dans le groupe consistant en carbonate ou bicarbonate de sodium ou de potassium et le sel Il étant choisi dans le groupe consistant en chlorure, sulfate ou tartrate de sodium ou de potassium. le mélange de sel I et de sel Il présentant un domaine de températures de fusion minimum unique. Le mélange présente également une capacité d'absorption thermique maximum au moment de la transition de phase. Le mélange de sel I et de sel Il peut être préparé sous forme d'une solution aqueuse à une concentration de 15% en poids à 30% en poids ou bien la solution peut être préparée in situ en faisant passer de l'eau à travers le mélange se

trouvant sous la forme d'une poudre sèche.

La méthode d'extinction de flammes de la présente invention comprend la pul-

vérisation d'une solution du mélange de sel I et de sel Il à une concentration

d'environ 20%, 30% en poids, pulvérisation que l'on fait suivre d'une addition collm-

plémentaire d'eau.

La composition de la présente invention est unique en ce que le mélange pré-

sente un domaine de température de fusion simple qui est inférieur à ceux du sel I seul ou du sel Il seul. La chaleur absorbée au moment de la transition comime indiqué par l'endotherme de la DSC est à son maximum. Voir à ce titre les figures 4A à 4G pour le bicarbonate de potassium et le sulfate de sodium. A un rapport molaire en pourcentage d'environ 88/12 à 80/20 de bicarbonate de potassium aui sulfate de sodium. on observe un endotherme unique relatif à la transition de phase

pour chacun des mélanges. La température à laquelle commence la transition.

mesurée au départ de l'endotherme, est à un minimum d'environ 184 C et l'énergie

absorbée, calculée à partir de l'endotherme par DSC, est d'environ 5066 joules/g.

Cette caractéristique unique du nouvel agent extincteur de flammes permet une extinction rapide des flammes en produisant une épaisse couverture de mousse dc dioxyde de carbone formée à partir de la décomposition du mélange carbonate/bicarbonate et de l'huile chaude saponifiée ainsi qu'une absorption rapide de chaleur de l'huile ou graisse en train de brûler. Une décharge de 2 à 10 secondes à un débit aux buses d'environ 4,5 litres/minute/buse à 7,5 litres/minute/buse de l'agent extincteur à une concentration de 15 à 30% en poids dans l'eau suffit pour éteindre un incendie brûlant activement dans une friteuse. Lorsque la décharge de l'agent extincteur est suivie d'une addition complémentaire d'eau, il se produit un moussage complémentaire et la température de l'huile chaude retombe rapidement à 315 ('. en dessous de la température de réinflammation des huiles et graisses alimentaires. La quantité d'eau ajoutée est effectuée au même débit, entre environ 4,5 litres/minute et 6,5 litres/minute pendant environ 2 à 10 minutes. On a constaté que la combinaison séquentielle de l'agent extincteur de flammes et d'eau est très efficace pour éteindre un incendie actif de classe B. Une pulvérisation de 10 secondes de solution aqueuse a

R sISlO 1')2 D)(>( - 28,"1 I'DS M' 1-

% d'un mélange de bicarbonate de potassium et de sulfate de sodium selon un rap-

port molaire en pourcentage de 85/15, combinée à une pulvérisation pendant 10 minutes d'eau à un débit de 4,5 litres/minute sous 0,21 bars (30 psi) suffit pour éteindre une friteuse brûlant activement et empêcher la réinflammation. Par contre, lorsqu'on utilise une composition extinctrice de flammes du commerce, par exemple une composition qui contient du citrate de potassium, de l'acétate ou du carbonate de potassium, les flarmmes ne sont éteintes qu'en 3 à 8 secondes pour un débit de 4,5 litres par minute, mais une réinflammation se produit dans les 10 à 15 secondes. En

outre, la température de l'huile reste au-dessus de 230 C pendant plus de 15 minutes.

Par contre, même sans addition d'eau, on éteint un feu actif par une application de 2 secondes de la composition de la présente invention à un débit de 4,5 litres/minute à psi. La couche épaisse de mousse qui se forme persiste et empêche la réinflammation pendant environ 18 à 23 secondes. Avec l'addition complémentaire d'eau pendant environ 1 minute à un débit de 4,5 litres/minute, la température de l'huile descend à une valeur inférieure à 330 C, température qui est celle du point d'inflammation des huiles et graisses. Cette augmentation spectaculaire et inattendue de l'efficacité dans l'extinction et la maîtrise des incendies permet le développement

d'un dispositif d'extinction de flammes amélioré et beaucoup plus simple.

La combinaison hybride d'agents extincteurs de flammes et d'eau de la présente

invention peut être appliquée manuellement. Cependant, la chaleur intense et la fu-

mée dégagées dans des incendies peuvent présenter des dangers potentiels. Par conséquent, il est préférable de disposer d'un dispositif comportant un système de

détection d'incendie qui active automatiquement la décharge successive de la compo-

sition extinctrice de flammes suivie de l'eau.

Pour garantir les meilleurs fonctionnements de la composition extinctrice de flammes de la présente invention, on a mis au point un dispositif d'extinction de flammes comportant un nouveau système de valve pour réguler la décharge de l'agent extincteur de flammes suivie de l'eau. Ce dispositif comprend un système de détection d'incendie, qui active un gaz moteur qui perfore le joint d'une cartouche d'azote, qui elle-même active un nouveau dispositif de valve et fait décharger successivement la composition extinctrice de flammes et l'eau. Le dispositif comprend en outre une buse spécialement conçue pour couvrir la totalité du matériel

de cuisine dans une cuisine de restaurant. Le dispositif de valve peut être installé au-

dessus du réservoir renfermant la composition extinctrice de flammes sous forme de 315 solution aqueuse ou à distance. Les dispositifs de lutte contre l'incendie vont être

décrits ci-après.

Le dispositif de lutte contre l'incendie utilisant le système de valve et la buse

d'application unique fait l'objet d'une demande de brevet déposée simultanément. in-

I I,, 1 <;', I)()( ' h.l 1 1 ') -) I' titulée DISPOSITIF DE EXTINCTION DE FLAMMES et revendicant la priorité de la demande US numéro 08/857.546 du 16 Mai 1997. Cette demande est incorporée

expressément dans la présente description à titre de référence.

Le dispositif de extinction de flammes utilisable dans une cuisine industrielle est en général installé dans la hotte d'évacuation qui surmonte la zone de cuisson. t 11i

mode de réalisation du dispositif de extinction de flammes est représenté figure 1.

Un réservoir 3 renfermant une solution de composition extinctrice de flammes est raccordée par l'intermédiaire de canalisations 7 à des buses d'application 6. à une

buse de purge 8, et à des buses de sortie 9. Un système de valve, installé sur le réser-

voir 3, régule la libération séquentielle de la solution de composition extinctrice de flammes suivie par l'eau. Lorsque les moyens de détection10 détectent l'incendie, un joint étanche de la cartouche de gaz 2 est perforé et le gaz haute pression est libéré de la cartouche de gaz 2. Pour la mise en marche de la valve, se reporter à la

description correspondant aux figures 3A et 3B ci-dessus. Le mode de réalisation

1 5 représenté dans la figure 2 est un système à conduites humides, c'est-à-dire opérant par voie humide. Avant la mise en marche du dispositif, le réservoir de stockage 20 et les canalisations de distribution 21 sont remplies d'agent extincteur humide. le réservoir 20 et les conduites de distribution 21 sont sous la pression exercée par unl gaz comprimé qui se trouve au dessus du réservoir de l'agent extincteur. Une ouL plusieurs des valves des buses activées par la chaleur 22, 23. 24 s'ouvrent en réponse à la chaleur dégagée par un ou plusieurs incendies, l'agent extincteur humide est automatiquement expulsé du réservoir de l'agent extincteur 20 et des conduites de distribution 21 par les buses ouvertes 27, 28. 29 par le gaz comprimé dans le réservoir 20. Lorsque la pression du gaz comprimé tombe en dessous de la pression d'eau de la valve d'introduction d'eau 26, l'eau coule automatiquement dans les tuyauteries de distribution 21 et dans les mêmes buses ouvertes 27. 28, 29 jusqu'à ce qu'on ait manuellement arrêté l'alimentation en eau. Seules les buses 27, 28 et 29 qui s'ouvrent en réponse au dégagement de chaleur provenant de l'incendie déchargeront

automatiquement l'agent extincteur et l'eau sur les feux accidentels.

Les figures 3A et 3B représentent une valve automatique d'un dispositif dce extinction de flammes à conduites sèches utilisable avec la composition extinctrice de flammes de la présente invention. Le réservoir 50 est rempli de l'agent chimique

humide 51 sous la pression atmosphérique. Les ouvertures d'entrée l'eau 52 de dispo-

sitif de valve 53 sont raccordées à une source d'alimentation en eau. La valve 53 est fermée et se trouve sous pression statique d'eau. La conduite de raccordement de l'eau (non représentée) comprend un robinet d'arrêt (non représenté) pour empêcher le retour au moment o le dispositif est mis en marche initialement. L'entrée de gaz haute pression (54 de la valve 53 est raccordée au côté haute pression du régulateur R I1])41 I] 2 DO)( 12, ',[ I'' - Il) 1" de pression de gaz (non représenté) sur le dispositif de libération à ressort (non représenté) et il se trouve sous la pression atmosphérique jusqu'à ce que le système de protection contre l'incendie soit activé. La conduite haute pression (non représentée) comprend une valve anti-retour (non représentée) pour piéger les gaz hautes pression dans la canalisation lorsque le système est mis en marche. En tant que caractéristiques optionnelles, la canalisation de gaz haute pression peut comprendre un orifice de purge de façon à ce que le gaz sous haute pression soit lentement libéré pour permettre à la pression d'eau de refermer automatiquement la valve après que l'eau se soit déchargée pendant un temps minimum de façon à minimiser l'inondation. L'ouverture d'entrée de gaz basse pression 55 du dispositif de conduites de reprise, est raccordée au côté basse pression du même régulateur de pression de gaz et elle se trouve également sous la pression atmosphérique jusqu'à ce que le système soit activé. Le régulateur de pression de gaz (non représenté) est raccordé à une cartouche de gaz, un récipient sous pression de petite taille (non représenté) qui contient un volume fixé d'azote ou de dioxyde de carbone comme gaz moteur sous haute pression. L'ouverture de décharge du réservoir 56 du dispositif de tube de sortie 57 est raccordée à des buses de décharge multiples (non

représentées), chacune dirigée sur un endroit o existe un risque d'incendie potentiel.

Lorsque le dispositif de protection contre l'incendie détecte un incendie, le dis-

positif de libération à ressort (non représenté) active automatiquement la perforation du joint d'étanchéité de la cartouche de gaz moteur, ce qui provoque la libération du gaz sous haute pression en direction à la fois de l'entrée de gaz haute pression de la valve 54 et du régulateur de pression, o la pression de gaz élevée est ramenée à une pression opératoire plus basse. Le gaz haute pression ouvre la valve 53 de l'alimentation en eau en repoussant le piston 59 et la queue 60 en direction de l'entrée d'eau 52 contre les forces du ressort 61 et la pression statique de l'eau. Une fois que le système de soupape 59 est déplacé de son siège, le gaz haute pression piégé va le maintenir ouvert jusqu'à ce que la pression de gaz soit libérée manuellement après l'incendie lorsque le système est rechargé et remis en place. Le gaz basse pression

provenant du régulateur pénètre par le sommet du réservoir et expulse l'agent extinc-

teur humide 51 du réservoir 50 par l'intermédiaire de l'ouverture de décharge du ré-

servoir 56, les conduites de décharge (non représentées) et les buses de décharge (non représentées). Une fois que le gaz basse pression circule, le régulateur amène le gaz basse pression dans le réservoir à une pression constante jusqu'à ce que la chute de pression du gaz dans la cartouche de volume fixé tombe en dessous de la pression préréglée de la sortie du régulateur, moment auquel la pression de gaz du régulateur

commencera également à diminuer avec le temps.

Bien que la valve ait été ouverte initialement par la haute pression du gaz. l'eau ne pénètre pas dans le réservoir 50 jusqu'à ce que la pression de l'eau de l'alimentation en eau dépasse la pression de gaz décroissante du gaz basse pression au sommet du réservoir 50, moment auquel l'eau commencera automatiquement à couler dans le réservoir 50, les conduites de décharge et les buses de décharge. L'eaul continuera à couler jusqu'à l'arrêt manuel en amont de la valve lorsque l'incendie a

été maîtrisé.

Cette valve est activée par la pression de la cartouche qui assure le basculement convenable de l'agent extincteur à l'eau sans qu'il soit nécessaire d'utiliser le dispositif électrique. Cette conception est beaucoup plus économique car elle n'exige pas les dépenses liées à un tableau de commande pour la supervision des

circuits comme cela est nécessité par les NFPA.

Jusqu'à présent, avec les agents extincteurs de flammes disponibles dans le commerce, on a constaté qu'un réservoir de 11,3 litres (3 gallons) d'agent extincteur

était nécessaire pour couvrir une zone de cuisson de 6 pieds comportant une friteuse.

Pour être efficaces, les agents extincteurs de flammes disponibles dans le commerce doivent être déchargées directement sur l'un des ustensiles de cuisson. On a constaté qu'il était nécessaire d'avoir douze types différents de disposition de buse à différents

débits et différents schémas de pulvérisation ainsi que différents angles de pulvérisa-

tion pour les divers ustensiles de cuisson. Par exemple, un grill ouvert exige deux

buses ayant chacune un débit de 1,9 litres/minute/buse, un grill à charbon de bois ou-

vert exige une buse présentant un débit très élevée de 5,6 litres/minute/buse pour

noyer la totalité du grill. Par conséquent, pour une zone de cuisson de 6 pieds utili-

sant des agents extincteurs de flammes du commerce, il est nécessaire de connaître la disposition de l'installation de cuisine dans la zone de cuisson de manière à installer

des buses d'application convenables selon une disposition convenablement conçue.

Du fait de la variété des dispositions de buses nécessaire, l'installation des canalisa-

tions et des buses pour la protection d'une telle zone de cuisson exige environ 12 heures.

Avec cette surprenante augmentation de l'efficacité de la composition extinc-

trice de flammes de la présente invention, on a constaté qu'on avait besoin d'un dispositif d'extinction de flammes beaucoup plus simple. Il suffit de 3 gallons ( 11.3 litres) de composition extinctrice de flammes libérée à un débit de 4.5

litres/minute/buse pour couvrir une zone de cuisson de 16 pieds comprenant des fi'ri-

teuses. Une buse unique seulement est nécessaire pour les divers ustensiles de cuis-

son. La buse 80 spécialement conçue ayant une pointe de sortie 82 à joint à rotule 8 I

peut être orientée après installation. Voir figure 5. La pointe de la buse 82 peut tour-

ner jusqu'à 30 degrés dans n'importe quelle direction par rapport à l'axe du dispositif.

La buse comprend également une vanne 83 qui torsade ou fait tourner le fluide dé-

chargé par la pointe pour stabiliser le cône de pulvérisation. L'ajutage interne de la pointe de la buse est usiné à une configuration qui permet de réguler à la fois le débit critique et l'angle de pulvérisation de la décharge. Dans le cas de la nouvelle buse d'application, un débit nominal de 6,4 litres/minute (1,7 gallons d'eau/minute) sous une pression de buse de 80 psi s'est révélé satisfaisant. L'angle de pulvérisation (l'angle interne du cône d'eau déchargé) est nominalement de 60 degrés. Les buses

sont placées à équidistance d'environ 70 cm pour obtenir une couverture chevau-

chante de la zone de cuisson. Ce système, du fait qu'il est beaucoup plus simple. ne

demande qu'environ 8 heures d'installation. Par conséquent. avec la composition ex-

tinctrice de flammes de la présente invention, non seulement on peut éteindre effica-

cement l'incendie sans risque de réinflammation, mais on obtient une meilleure cou-

verture d'une zone de cuisson beaucoup plus importante avec étanchabilité des usten-

siles de cuisson. Le dispositif d'extinction de flammes est beaucoup plus facile à concevoir et à installer. En outre, comme on n'a besoin que de trois types différents de buses, une buse de trop plein, une buse de conduite et une buse d'application, les exigences en buses selon l'invention sont très faibles. L'incendie, s'il se produit, est rapidement éteint et maîtrisé. Il existe aussi une sécurité supplémentaire du fait qu'on sait qu'il existe une alimentation en eau illimitée qui apporte une marge de sécurité plus importante. En outre, les produits chimiques utiles dans le cadre de la présente

invention sont non toxiques, facilement solubles et peuvent donc être facilement éli-

minés en projetant de l'eau et en les éliminant dans le système d'égout. Tous ces

avantages souhaitables sont obtenus d'une manière surprenante grâce aux composi-

tions extinctrices d'incendie de la présente invention.

Lorsque la composition extinctrice de flammes comprend du carbonate de so-

dium ou de potassium, on a besoin d'une valve de contrôle de retour spéciale pour empêcher le retour de la composition dans les canalisations d'alimentation en eau de ville. En outre, la présence de chlorure de sodium peut produire une corrosion des éléments métalliques du dispositif extincteur de flammes ou des ustensiles de cuisine. Pour cette raison, il est préférable que la composition comprenne du

bicarbonate de potassium et du sulfate ou du tartrate de sodium/potassiullm.

L'invention sera mieux illustrée par les exemples suivants.

EXEMPLE I

Détermination du rapport molaire en pourcentage d'un mélange de KHCO3 et de 3 5 Na2SO4 On aioute des quantités variables de sulfate de sodium en poudre. de O moles % à 30 moles%, à du bicarbonate de potassium sous forme pulvérulente. Chacun des mélanges a été malaxé soigneusement et on a obtenu la courbe de DSC en utilisant (I I1;. I" X'(){ -.., 2,1 l' i)g. 1l '1'

environ 10 à 15 mg de chacun des mélanges. On obtient la courbe de DSC en utili-

sant un appareil de DSC General V2.2A Dupont 9900. On élève la température à uile vitesse de 10 C/minute sous purge de N2 de 40 à 60 litres/minute. Pour une addition

de 10 à 20 moles % de Na2SO4, on n'observe qu'un seul endotherme pour le mé-

lange. Les endothermes de ramollissement et de fusion de chacun des mélanges ont été enregistrés. On a déterminé la température à laquelle le mélange commence à se ramollir au début de l'endotherme en extrapolant la branche montante de la courbe jusqu'à la ligne de base. L'énergie en joules/gramme absorbée a été calculée d'après la surface sous l'endotherme. Les résultats sont les suivants:

Tableau I

Mole% DSC KHCO3 NaSO4 Point Energie absorbée

0 189 570

96 4 204 - 225 2741

94 6 210 - 225 2560

*10 196 ND

15 184 5066

25 198 ND

20 184 5066

0 100 189 794

ND - non déterminé

Bien que les mélanges contenant 15 moles % à 20 moles % présentent les ca-

ractéristiques désirées, le rapport molaire en % de 85/15 de bicarbonate de potassium

au sulfate de sodium est préférable. Ceci est du au fait qu'il comporte le plus de bi-

carbonate de potassium pour la génération du dioxyde de carbone.

EXEMPLE 2

Détermination du rapport molaire en % d'un mélange de KHCO3 et de K2C4H40 En opérant selon le protocole de l'exemple 1, on ajoute du tartrate de potassium hydraté en poudre en moles % variable à du bicarbonate de potassium

sous forme pulvérulente. On a déterminé l'endotherme par DSC sur chaque mélange.

Le rapport molaire en % du bicarbonate de potassium au tartrate de potassium auquel le mélange présente une température de fusion minimum de 200 C est de 86/14. La chaleur absorbée au cours du processus est de 4940 joules/g. On observe

un petit pic à 160 C dû à la libération d'eau d'hydratation des sels.

EXEMPLE 3

Détermination du rapport molaire en % d'un mélange de KHCO3 et de NaCI En opérant selon le protocole de l'exemple 1, on a préparé des mélanges de KHCO3 et de NaCI renfermant de 1 moles % à 30 moles % de NaCI. On a déterminé les endothermes par DSC sur chaque mélange. Les rapports molaires de KHCO3/NaCI auxquels les mélanges présentent un seul point de fusion sont de l'ordre de 80/20. L'essai au feu auquel le mélange présente une température de fusion minimum de 200 C est de 86/14. La chaleur absorbée au cours du processus est de 4940 joules/g. On observe un petit pic à 160 C dû à la libération d'eau d'hydratation des sels. Des essais sur incendie ont montré que le mélange est efficace à une concentration de 8 à 22% en poids avec un rapport molaire en % de 88/12 à 86/14

qui est le plus favorable.

EXEMPLE 4

Essai d'une composition formée d'un mélange de KHCO3 et de Na2,SO4 et d'eau

On prépare trois solutions aqueuses, à des concentrations de 18% en poids.

% en poids et 22% en poids, d'un mélange de KHCO3 et de Na2SO4 selon un rap-

port molaire en pourcentage de 85/15.

On a testé chacune des trois solutions de la manière suivante. On a placé la so-

lution dans un réservoir de stockage comportant une valve de libération manuelle.

On allume un incendie dans une friteuse commerciale et on la laisse brûler pendant 2 minutes selon le protocole standard de Underwriters Laboratory, UL 300 Standard for testing of fire suppression systems for restaurant cooking areas. Une sonde de thermistor disposée dans la friteuse a été utilisée pour mesurer la température de l'huile au cours du processus. La température de l'huile après 2 minutes de combustion active est d'environ 390,5 C. On active manuellement la valve de libération et on effectue une application par pulvérisation de la solution selon un

débit par buse de 0,8-0,95 litres/minute/buse par une purge installée à 115 cm au-

dessus de la friteuse jusqu'à extinction des flammes. On note le temps nécessaire pour arriver à ces résultats. On observe une couvercle de mousse épaisse sur l'huile chaude. La température de l'huile est de 390 C. Après environ 5 secondes. on décharge de l'eau par la buse sur la friteuse. Dans chaque cas, le matelas de mousse continue à se former par dessus l'huile. Le temps nécessaire pour éteindre les flammes est indiqué dans le tableau II. On observe que la couche de mousse continue à s'épaissir sur la surface de l'huile au fur et à mesure qu'on ajoute de l'eau. Après environ 2 minutes, la température de l'huile est descendue en dessous de 332 C, la température de réinflammation de l'huile. On n'a pas observé de réinflammation de l'huile.

Tableau Il

Concentration % molaire Temps nécessaire jusqu'à l'extinction Couverture de mousse % 85/15 2 à 7 secondes OUI 18% 86/14 2 à 7 secondes OUI 22% 87.5/12,5 2 à 8 secondes OUI

EXEMPLE 5

Exemple comparatif On a expérimenté des agents extincteurs de flammes du commerce comprenant du citrate de potassium, de l'acétate de potassium ou du carbonate de potassium selon

le protocole décrit par le fabricant et selon le protocole standard UL 300.

Avec ces agents extincteurs, il a fallu environ 3 à 7 secondes pour éteindre

l'incendie, la réinflammation se reproduisant dans les 10 à 15 secondes.

R \ISI{)(} [S'2 [DO( - 2 ' l- I'

Claims (15)

REVENDICATIONS

1.- Une composition extinctrice de flammes comprenant une solution aqueuse comportant 15% en poids à 30% en poids d'un mélange eutectique de sel I et de sel II, le sel I étant choisi dans le groupe consistant en carbonate de sodium ou de potassium et le sel II étant choisi dans le groupe consistant en chlorure, sulfate ou tartrate de sodium ou de potassium, dans cette composition le rapport molaire en

pourcentage sel I/sel II étant d'environ 80/20 à 90/10.

2.- Une composition selon la revendication 1, dans laquelle le mélange com-

prend du bicarbonate de sodium et du sulfate de sodium selon un rapport molaire en

pourcentage de 90-85/10-15.

3.- Une composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la concen-

tration de la solution aqueuse en sels est de 20% en poids et le rapport molaire en

pourcentage bicarbonate de potassium/sulfate de sodium est de 95/15.

4.- Une composition selon une quelconque des revendications 1 à 3, dans la-

quelle la solution aqueuse est préparée in situ en faisant passer de l'eau par une car-

touche contenant un mélange de sel I et de sel Il sous forme de poudre.

5.- Une composition selon une quelconque des revendications 1 à 4, dans la-

quelle le mélange est constitué de bicarbonate de potassium et de chlorure de sodium

selon un rapport molaire en % de 88-86/12-14.

6.- Une composition selon la revendication 5, dans laquelle le rapport mo-

laire en % est de 86/14.

7.- Une composition selon une quelconque des revendications 1 à 6, dans la-

quelle la solution aqueuse du mélange est dissoute dans de l'eau à une concentration

de 15 à 25% en poids.

8.- Une composition selon une quelconque des revendications 1 à 4, dans la-

quelle le mélange est du bicarbonate de potassium et du tartrate de potassium selon

un rapport molaire en % de 80-90/20-10.

9.- Une composition selon la revendication 8, dans laquelle le rapport mo-

laire en % est de 86/14.

10.- Une combinaison de la dite composition aqueuse selon une quelconque

des revendications 1 à 9 avec de l'eau.

1I.- Un procédé d'extinction d'un incendie consistant à appliquer une compo-

sition selon une quelconque des revendications 1 à 9.

12.- Un procédé d'extinction d'un incendie consistant à appliquer une compo-

sition selon une quelconque des revendications 1 àb, application que l'on fait suivre

d'une addition d'eau.

13.- Un procédé selon la revendication 1l1 ou 12, dans lequel la solution aqueuse du mélange est appliquée à un débit de 4,5 à 7,5 litres/minute pendant 2 à 1 0) secondes, application que l'on fait suivre d'une addition d'eau aux mêmes débit et

pression pendant au moins 120 secondes.

14.- Un procédé selon une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel

la solution aqueuse ou de mélange est appliquée à un débit de 6,5 litres/minute à 2,1 bars (30 psi) pendant 10 secondes, application que l'on fait suivre d'une addition

d'eau, aux mêmes débit et pression, pendant au moins 120 secondes.

15.- Un procédé selon une quelconque des revendications 11 à 14, dans lequel

la composition est appliquée manuellement.

16.- Un procédé selon une quelconque des revendications 1 1 à 15, dans lequel

la composition est contrôlée et appliquée automatiquement lorsque des flammes sont détectées.