WO1998002211A1 - Extincteur d'incendie - Google Patents

Extincteur d'incendie Download PDF

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WO1998002211A1
WO1998002211A1 PCT/BE1997/000082 BE9700082W WO9802211A1 WO 1998002211 A1 WO1998002211 A1 WO 1998002211A1 BE 9700082 W BE9700082 W BE 9700082W WO 9802211 A1 WO9802211 A1 WO 9802211A1
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WO
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fire extinguisher
propellant
generator
gas
ignition
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PCT/BE1997/000082
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English (en)
Inventor
Michel Lefebvre
Francis Bechet
Original Assignee
Delta Extinctors S.A.
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/02—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance
    • A62C35/023—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance the extinguishing material being expelled by compressed gas, taken from storage tanks, or by generating a pressure gas
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C13/00—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use
    • A62C13/02—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use with pressure gas produced by chemicals
    • A62C13/22—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use with pressure gas produced by chemicals with incendiary substances producing pressure gas

Definitions

  • the invention relates to a pressurizing device intended for fire-fighting devices, hereinafter qualified as fire extinguishers.
  • the invention relates very particularly to a device for pressurizing the tank by gas generator with pyrotechnic gas generator cartridge.
  • This type of device is very sensitive to micro-leaks and, rightly so, is subject to conditions strict inspection and maintenance.
  • Apparatuses are also known which are sometimes described as snapshots in which the propellant gas is released when the extinguisher is put into service.
  • fire extinguishers are also classified by the extinguishing agent which it contains and a distinction is currently made between water-based, foam-based, powder-based, carbon dioxide or halogenated hydrocarbon fire extinguishers.
  • the operating time of a fire extinguisher is of the order of magnitude from 10 to 15 s.
  • This document which is incorporated into the present application by reference, proposes to use a propellant generating agent contained in an envelope containing a fuel, magnesium carbonate placed between said envelope and said solid fuel, a conduit bringing this gas to high temperature to a chamber as well as a vaporizable liquid contained in said chamber which vaporizes on contact with the gas at high temperature and an opening to release the vaporized liquid out of the room to extinguish the fire.
  • triazol derivatives which essentially release nitrogen.
  • This device is relatively complex, uses specific reagents and in its design which comprises a separation of a first enclosure containing the propellant and a second chamber containing the vapourizable liquid, has drawbacks linked to the size and to the fact that in case of failure of the enclosure containing the propellant, it or the gases it forms escape to the open air.
  • fire extinguisher devices comprising a flexible membrane (or bladder).
  • gas generators which are particularly suitable for dry powder extinguishers, in which a gas-generating pyrotechnic charge is used.
  • This charge has a decreasing combustion area made up of a composition which is consumed at normal pressure producing gas.
  • the aim is to be able to use an extinguishing powder with low melting point.
  • a porous element having elastic properties can be arranged in the combustion chamber between the charge and the gas outlets.
  • GB-2028127-A also uses a pyrotechnic charge such as compressed black powder or a composite powder consisting of a mixture of ammonium perchlorate and a curable liquid binder.
  • Document EP-0669144-A1 aims to avoid explosions in tanks using a fire extinguisher equipped with a gas generator cartridge and an igniter.
  • the closure provided between the fire extinguisher and the tank is adequately chosen for the operation of the device.
  • the present invention essentially aims at improving extinguishers of the types known by the current state of the art and operating with the aid of an extinguishing powder.
  • the inventio 'n primarily concerns a pressurizing device for control devices against fire consists of a pyrotechnic gas generator cartridge characterized in that the cartridge comprises as constituent propellent gas generator propellant and that it is equipped with a heat exchanger, generally qualified as a heat sink to and through which the gases produced circulate.
  • the gas generator is also equipped with an afterburner chamber and a flame breaker baffle.
  • a slag filter to retain the fine slag from combustion, it being understood, however, that generally the material contained in the heat sink also retains most of the slag.
  • the lining of the heat sink preferably consists of silicon carbide which has the property of rapidly absorbing the heat given off by the propellant.
  • the firing of the propellant is advantageously carried out using a striker, an ignition starter, possibly with an auxiliary fast-acting fuel block interposed between the ignition starter and the mass of the generating fuel block. of propellant.
  • the gas generator can advantageously be used in conjunction with an extinguisher, the gases produced by the propellant being used to project the extinguishing agent, which contributes to absorbing heat.
  • the gas generator is mounted inside the body of the extinguisher, so that any possible failure does not cause the expulsion of the gas produced in the atmosphere but simply releases the gas inside the extinguisher, a safety valve ensuring decompression without danger to people and property possibly being near said extinguisher.
  • a flawless gas generator is used.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view of a fire extinguisher comprising a gas generator with pyrotechnic cartridge according to one invention.
  • the safety unlocking and starting mechanism is represented diagrammatically by the reference 3. It is in principle a punch or striker or any other means acting on an ignition primer 4.
  • This ignition initiator 4 itself acts on the fast-acting auxiliary fuel block 5 which acts on the charge of propellant generating propellant gas 6.
  • the assembly is housed in a steel tube 9 constituting the enclosure of the gas generator.
  • the generator also comprises an after-combustion chamber 10 as well as baffles 11 ensuring the function of flamebreaker.
  • An insulation element 8 provides a thermal break between the gas generator and the storage tank. 1 fire extinguisher.
  • the assembly also advantageously includes slag filters 12.
  • a heat sink 13 is provided for absorbing calories, this heat sink being in fact a charge of silicon carbide.
  • the gases produced from the afterburner circulate in the flamebreaker baffles and through the slag filters 12 to arrive in the heat sink where the calories from the composition of the propellant are absorbed.
  • a space 14 constituted by a double envelope can be used to achieve thermal insulation.
  • Extinguishing powder loosening zones are provided via vents 16.
  • the propellant generator block preferably based on propellant is contained in a combustion chamber such that so-called erosive combustion occurs, that is to say that the material does not fill the entire chamber, this which would result in combustion taking place head-on.
  • the material is contained in the chamber, leaving a space 17, which causes peripheral combustion known as erosive combustion.
  • outlet 18 for an extinguishing agent according to a first option there has been indicated in a single drawing an outlet 18 for an extinguishing agent according to a first option and an outlet 19 for an extinguishing agent according to a second option. It is understood however that in principle, only one exit is chosen and that the other is non-existent.
  • a diffuser (not shown) adapted to the extinguishing agent.
  • a synergistic mixture of ammonium salts of phosphoric and sulfuric acids is used with additives. Its use is particularly indicated for mixed fires (hydrocarbons, wood, textiles, tires, plastics, etc.), the main components of which are: (NH 4 ) 2 S0 4 : ⁇ 45%
  • the powder is made hydrophobic by coating the grains with silicone
  • the generator is made from a seamless steel tube according to DIN 2448/1629 hot finished.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de mise sous pression d'appareils de lutte contre l'incendie équipé d'un générateur de gaz à cartouche pyrotechnique génératrice de gaz, caractérisé en ce que la cartouche comporte comme constituant générateur de gaz propulseur du propergol contenu dans une enceinte et qu'il est équipé d'un échangeur de chaleur, généralement qualifié de puits de chaleur vers et au travers duquel circulent les gaz produits. L'invention concerne également un extincteur muni d'un tel dispositif.

Description

EXTINCTEUR D ' INCENDIE .
Obiet de l'invention
L'invention concerne un dispositif de mise sous pression destiné à des appareils de lutte contre l'incendie, qualifiés ci-après d'extincteurs.
L'invention porte tout particulièrement sur un dispositif de mise sous pression du réservoir par générateur de gaz à cartouche pyrotechnique génératrice de gaz.
Elle s'étend aux extincteurs munis d'un tel dispositif .
Arrière-plan technologique On sait que les appareils qualifiés généralement d'extincteurs sont classés en deux grands types .
On connaît d'une part des appareils à pression permanente dans lesquels un gaz propulseur est maintenu en permanence sous pression.
Ce type de dispositif est très sensible aux microfuites et, à juste titre, est soumis à des conditions sévères de vérification et d'entretien.
On connaît également des appareillages quelquefois qualifiés d'instantanés dans lesquels le gaz propulseur est libéré lors de la mise en service de 1 'extincteur.
On classifie bien entendu également les extincteurs par l'agent extincteur qu'il contient et on distingue actuellement les extincteurs à base d'eau, à base de mousse, à base de poudres, de dioxyde de carbone ou à hydrocarbures halogènes. La durée de fonctionnement d'un extincteur est de l'ordre de grandeur de 10 à 15 s.
L'inconvénient des extincteurs basés sur une production " instantanée* du gaz propulseur est leur durée de réaction relativement longue et leur sensibilité aux très basses températures.
Dans le cas notamment d'utilisation de dioxyde de carbone comme gaz propulseur, celui-ci devient pratiquement inopérant lorsque la température descend en dessous de -40 °C. Par le document US-A-5449041, on connaît un extincteur comportant un générateur de gaz qui produit à température élevée un premier gaz qui mteragit avec un liquide vapoπsable pour produire un second gaz présentant des capacités extinctrices. Ce document, qui est incorporé à la présente demande par référence, propose d'utiliser un agent générateur de gaz propulseur contenu dans une enveloppe contenant un combustible, du carbonate de magnésium disposé entre ladite enveloppe et ledit combustible solide, un conduit amenant ce gaz à haute température vers une chambre ainsi qu'un liquide vaporisable contenu dans ladite chambre qui se vaporise au contact du gaz à haute température et une ouverture permettant de libérer hors de la chambre le liquide vaporisé pour éteindre le feu.
Comme agent propulseur, on propose des dérivés de triazol qui libèrent essentiellement de l'azote. Ce dispositif est relativement complexe, utilise des réactifs particuliers et dans sa conception qui comporte une séparation d'une première enceinte contenant le propulseur et d'une seconde chambre contenant le liquide vapoπsable, présente des inconvénients liés à l'encombrement et au fait qu'en cas de défaillance de l'enceinte contenant l'agent propulseur, celui-ci ou les gaz qu'il forme s'échappent à l'air libre.
On connaît" aussi des dispositifs extincteurs comportant une membrane souple (ou vessie) . Dans le document WO 95/25564, on décrit des générateurs de gaz convenant en particulier pour des extincteurs à poudre sèche, dans lesquels on utilise une charge pyrotechnique génératrice de gaz. Cette charge présente une aire de combustion dégressive constitué d'une composition qui se consume à pression normale en produisant le gaz. Le but visé est de pouvoir utiliser une poudre extinctrice à bas point de fusion. Un élément poreux présentant des propriétés élastiques peut être disposé dans la chambre de combustion entre la charge et les sorties de gaz.
Le document GB-2028127-A utilise également une charge pyrotechnique telle que de la poudre noire comprimée ou une poudre composite constituée par un mélange de perchlorate d'ammonium et d'un liant liquide durcissable.
Le document EP-0669144-A1 vise à éviter les explosions dans des réservoirs à l'aide d'un extincteur pourvu d'une cartouche génératrice de gaz et d'un allumeur. L'obturation prévue entre l'extincteur et le réservoir est choisie de manière adéquate pour l'opération du dispositif.
Le document US-4466489-A concerne un extincteur comportant un réservoir d'eau ou d'un autre liquide sous pression atmosphérique.
La présente invention vise essentiellement à améliorer des extincteurs des types connus par l'état actuel de la technique et fonctionnant à l'aide d'une poudre extinctrice.
Eléments caractéristiques de l'invention
L'inventio'n concerne au premier chef un dispositif de mise sous pression d'appareils de lutte contre l'incendie constitué d'un générateur de gaz à cartouche pyrotechnique caractérisé en ce que la cartouche comporte comme constituant générateur de gaz propulseur du propergol et qu'il est équipé d'un échangeur de chaleur, généralement qualifié de puits de chaleur vers et au travers duquel circulent les gaz produits.
Avantageusement, le générateur de gaz est également équipée d'une chambre de postcombustion et d'une chicane brise- flammes .
En plus, il est préférable d'utiliser un filtre à scories pour retenir les fines scories de la combustion, étant entendu cependant que généralement, la matière contenue dans le puits de chaleur retient également la plupart des scories.
La garniture du puits de chaleur est constituée de préférence par du carbure de silicium gui présente la propriété d'absorber rapidement la chaleur dégagée par le propergol . La mise à feu du propergol est avantageusement réalisée à l'aide d'un percuteur, d'une amorce d'allumage, avec éventuellement un bloc combustible auxiliaire à action rapide intercalé entre l'amorce d'allumage et la masse du bloc combustible générateur de gaz propulseur.
Le générateur de gaz peut être avantageusement utilisé en conjonction avec un extincteur, les gaz produits par le propergol étant utilisés pour projeter l'agent extincteur, lequel contribue à absorber la chaleur.
Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, le générateur de gaz est monté à l'intérieur du corps de l'extincteur, de manière à ce que toute défaillance éventuelle ne provoque pas l'expulsion du gaz produit dans l'atmosphère mais libère simplement le gaz à l'intérieur de l'extincteur, une soupape de sécurité assurant une décompression sans danger pour les personnes et les biens se trouvant éventuellement à proximité dudit extincteur.
On utilise de préférence un générateur de gaz infraudable.
Il est avantageux, compte tenu du fait que la chaleur absorbée dans le puits de chaleur, en particulier dans une utilisation intentionnée du dispositif, se propage le long des parois du corps de l'extincteur, de prévoir une coupure thermique entre le générateur de gaz et le réservoir de l'extincteur.
On peut donc obtenir la création d'une pression intermédiaire statique instantanée sans utilisation d'une membrane ou d'une vessie. La libération des gaz produits se fait dans le bas du réservoir contenant l'agent extincteur, ce qui contribue à son détassement .
Différentes caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture d'une description qui suit d'une forme d'exécution préférée de l'invention sans caractère limitatif en regard des dessins annexés.
Dans les dessins, la figure 1 représente une vue en coupe schématique d'un extincteur comportant un générateur de gaz à cartouche pyrotechnique selon 1 ' invention .
Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention
Dans la figure 1, on a représenté par le repère 1 le réservoir d'extincteur.
Dans ce réservoir, se trouve l'agent extincteur 2 qui doit être propulsé lors du fonctionnement de l'extincteur.
Le mécanisme de déverrouillage de sécurité et de mise en marche est représenté schématiquement par le repère 3. Il s'agit en principe d'un poinçon ou percuteur ou de tout autre moyen agissant sur une amorce d'allumage 4.
Cet amorce d'allumage 4 agit elle-même sur le bloc combustible auxiliaire à action rapide 5 qui agit sur la charge de propergol générateur de gaz propulseur 6.
L'ensemble est logé dans un tube en acier 9 constituant l'enceinte du générateur de gaz.
Le générateur comporte également une chambre de post-combustion 10 ainsi que des chicanes 11 assurant la fonction de brise-flammes .
Un élément d'isolation 8 assure une coupure thermique entre le générateur de gaz et le réservoir de 1 ' extincteur.
L'ensemble comporte également avantageusement des filtres à scories 12.
Selon une caractéristique essentielle de 1 ' invention, un puits de chaleur 13 est prévu pour absorber les calories, ce puits de chaleur étant en fait une charge de carbure de silicium.
Les gaz produits en provenance de la chambre de postcombustion circulent dans les chicanes brise-flammes et par les filtres à scories 12 pour arriver dans le puits de chaleur où les calories provenant de la composition du propergol sont absorbées .
Avantageusement, un espace 14 constitué par une double enveloppe peut être utilisé pour réaliser une isolation thermique.
Les zones de détassement de la poudre extinctrice sont prévues via des évents 16.
Le bloc générateur de gaz propulseur à base de préférence de propergol est contenu dans une chambre de combustion telle qu'une combustion dite érosive se produise, c'est-à-dire que la matière ne remplit pas l'intégralité de la chambre, ce qui aurait comme conséquence que la combustion s'effectuerait de manière frontale. Au contraire, la matière est contenue dans la chambre en laissant un espace 17, ce qui provoque une combustion périphérique dite combustion érosive.
Dans la forme d'exécution représentée, on a indiqué dans un seul dessin une sortie 18 pour un agent extincteur selon une première option et une sortie 19 pour un agent extincteur selon une deuxième option. Il est entendu cependant qu'en principe, une seule sortie est choisie et que l'autre est inexistante. Sur chacune de ces sorties 18 ou 19, il est prévu de monter un diffuseur (non représenté) adapté à l'agent extincteur.
Exemple de réalisation pratique
1. Conception de l'extincteur
On utilise un mélange synergique de sels d'ammonium d'acides phosphorique et sulfurique avec des additifs. Son utilisation est particulièrement indiquée pour les feux mixtes (hydrocarbures, bois, textiles, pneumatiques, matières plastiques, etc.), dont les composants principaux sont : (NH4)2S04 : ± 45%
M = 132,4 g/môle δ = 1, 7 g/cm3
NH4H2PO4 : phosphate monoammonique ± 40%
M = 115, 03 g/môle δ = 1, 803 g/cm3
- La poudre est rendue hydrophobe par enrobage des grains au silicone
- Densité en écoulement libre : 0,8 - 0,95 g/cm3
- Densité au tassement : 1,3 g/cm3 - Densité réelle : 1,7 g/cm3
- Température de fusion : 160 °C
- Granulométrie : passant sur tamis AFNOR 17 (40 μ) : >50% refus sur tamis AFNOR 24 (200 μ) : <4% refus sur tamis AFNOR 26 (315 μ) : <1% Pour un extincteur de 9 kg, les caractéristiques suivantes sont respectées : - Besoin en gaz propulseur : 8 Ni/kg de charge ou 72 Ni d'azote pour 9 kg de poudre
- Pression maximale dans le réservoir : 16 bars
- Température maximale dans le réservoir : + 80 °C - Volume réel de la poudre extinctrice : 5294 cm3
- Volume libre nécessaire au gaz propulseur pour les conditions énoncées ci-dessus : 5810 cm3
- Capacité du réservoir : 11.104 cm3
Avec ep = 1,5 mm, on utilise un réservoir dont les dimensions sont :
- Diamètre extérieur : 185 mm
- Hauteur extérieure : 463 mm
2. Conception du générateur de αaz propulseur On utilise un propergol à base de aN3 + KNO3 + additifs, dont les caractéristiques sont :
- Rendement en gaz sec : 0,27 à 0,38 Ni/g
- Analyse gazeuse (% volume) :
- N2 : ≈ 100 - CO2 : néant
- CO : néant
- H2O : néant
- H2 : néant
- Solides (cendres) % massique : ≈ 50 - Température (°K) : 1500 à 2000
- Densité : 1,5 à 1,7
Le générateur est réalisé à partir d'un tube en acier sans soudure suivant la norme DIN 2448/1629 fini à chaud.
- Qualité ST 37.0 éprouvé 50 bars - Diamètre extérieur : 48,3 ± 0,01 mm - Epaisseur : 2 , 6 ± 0 , 15 mm
- Section : 3 , 73 cm2
- Limite élastique : 210 N/mm2
- Résistance à la rupture : 365 N/mm2 - Chaleur spécifique + 5 °C : 0,43 J/kg.K
L'élément réfrigérant du puits de chaleur est constitué d'une matière présentant les caractéristiques suivantes :
- Grains électrofondus BSF mesh tamis 7/12
- Granulométrie : 1,75 - 3 mm - Analyse chimique : 95% SiC
- Masse volumique apparente : 2,65 g/cm3
- Porosité ouverte : 15%.
- Résistance à l'écrasement à froid : 100 N/mm2
- Conductibilité thermique : - à 700 °K : 15 W/°K.m
- à 1100 °K : 12,5 W/°K.m
- Chaleur spécifique :
- de 20 à + 400 °C : 0,98 kJ/kg.K
- de 20 à + 700 °C : 1,05 kJ/kg.K - de 20 à +1100 °C : 1,13 kJ/kg.K
- Température de fusion : 2700 °C
- Densité réelle : 3,217 g/cm3
- Masse moléculaire : 40 g/môle
- Inattaquable par le chlore jusqu'à 600 °C et par le soufre jusqu'à 1000 °C
3. Conditions expérimentales
- Extincteur à poudre classique pourvu d'un générateur de gaz pyrotechnique producteur d'azote (225 g de propergol) - Charge de l'extincteur : 20 lbs (9,072 kg) de poudre extinctrice pour feux de classe ABC
- Matériau réfrigérant : 150 g de Gic
- Maintien de l'extincteur durant 24 h aux températures de +60 °C, +20 °C, -35 °C et -78 °C
- Après 24 h, la température de la poudre au coeur du réservoir mesurée par thermocouple étalonné est de
+60 °C, +20 °C, -35 °C et -65 °C respectivement
- Relevés des courbes de pressurisation du réservoir de l'extincteur : les températures indiquées sont les températures de la poudre (voir figure 2)
- Vidangeage du réservoir 2 m après l'allumage du générateur : durée du jet de poudre = 16 s, charge résiduelle = 350 g
Bien qu'on ait décrit à titre d'illustration une forme d'exécution de l'invention, aucun caractère limitatif ne doit y être attaché. L'invention n'est notamment pas limitée aux formes et dimensions mentionnées.

Claims

R-EVENDICATIONS
1. Dispositif de mise sous pression d'appareils de lutte contre l'incendie constitué d'un générateur de gaz à cartouche pyrotechnique génératrice de gaz, caractérisé en ce que la cartouche comporte comme constituant générateur de gaz propulseur du propergol et qu'il est équipé d'un échangeur de chaleur, généralement qualifié de puits de chaleur vers et au travers duquel circulent les gaz produits.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur pyrotechnique est également équipé d'une chambre de postcombustion et d'une chicane brise-flammes.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce qu'il comporte un filtre à scories pour retenir les fines scories, étant entendu cependant que généralement, la matière contenue dans le puits de chaleur retient également la plupart des scories.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la garniture du puits de chaleur est constituée par un matériau réfrigérant qui présente la propriété d'absorber rapidement la chaleur du gaz produit par le propergol.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mise à feu du propergol est réalisée à l'aide d'un percuteur, d'une amorce d'allumage, avec un bloc combustible auxiliaire à action rapide intercalé éventuellement entre l'amorce d'allumage et la masse du bloc combustible générateur de gaz propulseur.
6. Dispositif selon lesquelè la charge de propergol ainsi que son système d'allumage est désolidarisée du générateur pyrotechnique par contention dans une jupe combustible.
7. Extincteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le générateur de gaz est utilisé en conjonction avec un extincteur et que les parois de l'extincteur restent à une température avoisinant la température ambiante pendant au moins 10 minutes après l'allumage et l'éventuelle mise en service de l'extincteur.
8. Extincteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le générateur de gaz est monté à l'intérieur du corps de l'extincteur.
9. Extincteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'on utilise un générateur producteur de gaz refroidi .
10. Extincteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'une coupure thermique est réalisée entre le générateur et le réservoir de l'extincteur.
11. Extincteur selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la libération des gaz produits se réalise dans le bas du réservoir contenant la poudre afin de contribuer à son détassement.
12. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, à des extincteurs à poudre capables de fonctionner avantageusement dans une plage de température ambiante de +60 °C à -65 °C.
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