SYSTEME D'EXTINCTION D'INCENDIE A MOUSSE FOAM FIRE EXTINGUISHING SYSTEM
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.The present invention relates to fire protection installations. It relates, more particularly, to an extinguishing system by sprinkling the fire using foam which is particularly well suited to fighting fires in large enclosed spaces, such as tunnels, parking lots or warehouses.
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.Such an installation must, first of all, be equipped with detectors: - with rapid response, that is to say reacting instantaneously to an abnormal rise in temperature, and - reliable, that is to say as little sensitive as possible to changes in temperature (frost, etc.) but also to dust or other soiling which may partially or completely "blind" them.
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.A fire-fighting installation in a large space must also be able to respond, in a targeted manner, to several fires separated from each other, which is frequent in a voluntary 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 in the process of extinction because it too quickly exhausted its resources on the first fire.
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.Due to the progress made in the field of foaming agents (generally liquid soaps), foam extinguishing systems have recently experienced a strong development. The attack on the fire by means of foam is not only more effective than that of a simple water installation, called "sprinkler", because it smothers the fire instead of bringing it oxygen, but, moreover, consumes much less water, which is a considerable advantage in tunnels. It will be noted, for example, that a medium expansion installation, well suited to this kind of space, requires only 1 liter of water to produce some 30 to 40 liters of foam. Document WO 03/041806 describes an installation for detecting and extinguishing fire in a tunnel, which meets the requirements set out above and attacks the fire using foam. This installation comprises a plurality of distinct assemblies each assigned to the protection of a sector of the tunnel and comprising, for each sector: - a plurality of thermal detectors each closing the end of a conduit supplied with compressed air and reacting to a abnormal rise in ambient temperature by opening said duct in the open air, - a foam extinguishing system taking place above the sector to be protected, and - control means which respond to a pressure drop resulting from venting at least one of said conduits by supplying said system with a mixture of pressurized water and foam concentrate allowing it to pour extinguishing foam onto this sector.
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.The main object of the present invention is to provide an improved version of a foam extinguishing system which can equip not only the above-mentioned installation, but also any existing installation, whether automatic or manual.
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 jet de liquide délivré par ladite fente et produire de la mousse qui est déversée sur ledit espace.More specifically, the invention relates to a fire extinguisher system using foam, which comprises: - a tube intended to take place above the space to be protected and which can be supplied from the using a mixture of pressurized water and foam concentrate, and - at least one extinguishing nozzle comprising at least one slit made in the wall of said tube and a swelling cage arranged to receive the jet of liquid delivered through said slit and produce foam which is poured onto said space.
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.This extinguishing system also has the following main characteristics: - The slot is substantially parallel to the axis of the tube and to the axis of the cage. - The nozzle has several parallel slots. - The cage is made of mesh and has an upper wall with a triangle-shaped section, the edge of which faces the slot, parallel to it, and a curved lower wall substantially concentric with the tube. - The angle at the top of the triangle is substantially between 110 and 130 °. - The base of said triangle has substantially the same dimension as the diameter of the tube. - The base of the lower part of the cage has substantially the same dimension as that of the triangle. - The cage has an intermediate wall between its upper wall and its lower wall. - This intermediate wall is extended, beyond its junction with the upper wall, by a portion which ends substantially at the edge thereof. - The slot has a width between 0.3 and 1 mm and the edge of the top of the triangle of the cage is arranged about 1 mm from it. - The cage is secured to a collar taking place around the tube. - The system includes a plurality of nozzles arranged on the tube so as to distribute the watering throughout the space to be protected.
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.Other characteristics of the present invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawing, in which: - Figure 1 is a schematic representation of an installation according to the invention; - Figures 2 and 3 are views in longitudinal and cross section of a foam nozzle fitted to this installation; and - Figure 4 illustrates how to fix the cages of the extinguishing nozzles to the tube. FIG. 1 very schematically represents, seen from the ground, a portion of the roof of a road tunnel equipped with an installation using a foam extinguishing system according to the 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.The installation proposed by way of nonlimiting example is divided into sectors of approximately twenty to thirty meters, each comprising a sprinkler tube 10 disposed under the roof of the tunnel, parallel to the axis AA of the sector concerned, and provided with foam extinguisher nozzles 12 arranged, approximately every three meters. These nozzles are directed towards the ground and, in the example shown, aligned along the axis 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.The installation also includes a mixer 14, the inlet E1 of which is connected to a single pressurized water pipe 16 passing through the tunnel and the inlet of which E2 is connected to a foam concentrate tank 18 via a regulating valve 20. The outlet S of the mixer 14 is connected to the sprinkler tube 10 via a control valve 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.Reference will now be made to FIGS. 2 and 3 which show, more precisely, the sprinkler tube 10 and the foam extinguishing nozzles 12 according to the 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.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.
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.The nozzles 12 each consist of a slot 24 formed in the wall of the tube 10 vertical to its axis AA and parallel to it and of a device 26, called a foam expansion cage, disposed in front of the slot. Typically, the length thereof is between 60 and 100 mm and its width is approximately 0.2 to 1 mm depending on the water supply and the flow rate of foam necessary for 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.The expansion cage 26 is formed by an upper wall 28, a lower wall 30 and an intermediate wall 32, produced by means of a mesh of stainless steel or synthetic material whose mesh is between 1 and 3 mm. The upper wall 28 has a triangle-shaped section, the edge of which faces the slot 24 parallel to it and is arranged about 1 mm from it. The angle at the top of the triangle is between 110 and 130 °, while its base has substantially the same dimension as the diameter of the 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.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.
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.The intermediate wall 32, planar, provides 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 level of the edge thereof. The distance between the edge and the point furthest from the bottom wall 30 is typically between 30 and 50 mm.
Les parois de la cage 26 sont avantageusement réunies par soudage ou par agrafage.The walls of the cage 26 are advantageously joined by welding or by stapling.
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.As shown in FIG. 4, the edge of the upper wall 28 is extended, at its two ends, by a tongue 36 which is welded to a collar 38 taking place around the tube and hanging on it using a loop 40 and a hook 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.In operation, when a fire is detected by any means, the control valve 22 is opened manually or automatically. A mixture of water and foam concentrate, the content of which, typically from 2 to 5%, has been previously adjusted by the regulating valve 20, is sent to the sprinkler tube 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.The slot 24 creates a powerful jet directed on the edge of the upper wall 28. This jet penetrates into the cage 26 and invades it while generating a suction current which brings in air mixing intimately with the particles of liquid.
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.The mixture then passes through the intermediate wall 32 and the bottom wall 30 with a pressure still sufficient to confine the emulsion and produce a dense foam heavy enough to cover the floor of the tunnel without being dragged by drafts.
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.It will be noted that the projected jet of water and foam concentrate is sufficiently deflected 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.
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.Very interestingly and surprisingly, experience shows that 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. Thus, the foam forms a screen whose plane is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the tunnel and which folds down and absorbs the smoke from the fire.
Le débit Q de la mousse produite est donné par la formule : Q =κ P *f 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.The flow rate Q of the foam produced is given by the formula: Q = κ P * f in which K is an experimental shape coefficient, characteristic of the nozzle, P is the pressure of the mixture in the tube 10 and f is the coefficient of expansion defined as the ratio between the volume of foam produced and the volume of liquid.
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.Take for example: - a tunnel 24 m long and 9 m wide; - an installation with nozzles having a slot 80 mm long and 0.6 mm wide, which have a coefficient K of 26.2 and an expansion f of 30; and - a mixture of water and foam concentrate circulating at a pressure of 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.The objective of this installation is to produce a thickness of 15 cm of foam per minute and per square meter, distributed uniformly over the roadway of the tunnel. This thickness is sufficient to extinguish most fires.
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 x 31/2 x 30 = 1 ,351 m3/min de mousse.The tunnel pavement having a surface of 9 x 24 = 216 m 2 , the desired foam flow rate is 216 x 0.15 = 32.4 m 3 / min. A single nozzle, dimensioned as described above, produces: 26.2 x 3 1/2 x 30 = 1.351 m 3 / min of foam.
Ainsi, l'installation devra comporter 32,4/1 ,351 = 24 buses.Thus, the installation must include 32.4 / 1, 351 = 24 nozzles.
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.The flow rate of the mixture circulating in the sprinkler tube will be 26.2 * 3 1/2 * 24 = 1089 L / min. For a mixture comprising 5% foam concentrate, the water flow rate must therefore be 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.It will be noted that the example of calculation given above does not take account of the pressure losses caused by the piping. For a finer calculation, it is possible to calculate the pressure differences between two adjacent nozzles caused by the pressure drops and therefore to differentiate the flow of foam produced by each nozzle.
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.The present description has been made with reference to a tube 10, the slots 24 of which are all aligned vertically with its axis AA. It goes without saying that, depending on the size of the tunnel, it may be advantageous, for a better distribution of the foam, to stagger the slots in staggered rows, for example, at 45 ° relative to the vertical diameter of the tube. Of course, the cages are always centered on the slots.
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.It goes without saying, also, that, for a very wide tunnel, the installation can comprise two or three parallel tubes distributed under the roof.
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.Furthermore, to increase the flow rate of foam produced, each nozzle may include a plurality of slots centered on the edge of the top of the triangle of the cage, for example, three 0.2 mm slots separated by 2 mm.
Ainsi est proposé un système d'extinction à mousse peu coûteux, aisé à installer, peu encombrant et particulièrement efficace.
Thus is proposed an inexpensive foam extinguishing system, easy to install, compact and particularly effective.