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 : (NH ₄ ) ₂ S0 ₄ : ± 45%

M = 132,4 g/môle δ = 1, 7 g/cm ³

NH4H2PO4 : phosphate monoammonique ± 40%

M = 115, 03 g/môle δ = 1, 803 g/cm ³

- La poudre est rendue hydrophobe par enrobage des grains au silicone

- Densité en écoulement libre : 0,8 - 0,95 g/cm ³

- Densité au tassement : 1,3 g/cm ³ - Densité réelle : 1,7 g/cm ³

- 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 cm ³

- Volume libre nécessaire au gaz propulseur pour les conditions énoncées ci-dessus : 5810 cm ³

- Capacité du réservoir : 11.104 cm ³

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) :

- N ₂ : ≈ 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 cm ²

- Limite élastique : 210 N/mm ²

- Résistance à la rupture : 365 N/mm ² - 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/cm ³

- Porosité ouverte : 15%.

- Résistance à l'écrasement à froid : 100 N/mm ²

- 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/cm ³

- 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.