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APPAREIL RESPIRATOIRE ET INSTALLATION DE PROTECTION CONTRE
L'HYPOXIE EN COMPORTANT APPLICATION
s La présente invention concerne les appareils respiratoires destinés à
protéger
les membres d'équipage, et notamment le personnel navigant technique, d'un
avion
contre les risques liés à la dépressurisation à haute altitude et/ou
l'apparition de
fumées.
Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non
exclusive,
io sur les appareils de transport de passagers pouvant atteindre des altitudes
élevées et
surtout sur les appareils dits 'jumbo" ou "super jumbo" de très grande
capacité.
Chaque pilote d'un avion de transport de passagers actuel dispose d'un
appareil
respiratoire comportant un masque muni d'un régulateur relié à une source de
gaz
respiratoire. Les règlements aéronautiques exigent que ce masque puisse ëtre
mis en
ls place et fournir de l'oxygène au porteur en moins de 5 secondes. Ce
résultat est
généralement atteint à l'heure actuelle en utilisant un masque à harnais
pneumatique
gonflable et dégonflable, tel que l'un de ceux décrits dans les documents FR 1
506 342
et 2 784 900 et EP -A-0 628 325 et les brevets US 5 503 147, 5 590 102 et 5
623 923.
La source de gaz sous pression doit être capable en permanence de fournir, de
façon
2o instantanée, de l'oxygène ou de l'air très enrichi en oxygène sous une
pression
suffisante pour gonfler le harnais et alimenter le régulateur du masque. Cette
source est
généralement une bouteille d'oxygène sous pression.
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Sur les avions de transport de passagers, une autre installation permet de
fournir
aux passagers, en cas de dépressurisation, du gaz respiratoire permettant la
survie
jusqu'à ce que l'avion soit descendu jusqu'à une altitude permettant une
respiration
normale à la pression atmosphérique ambiante.
s Sur les " jumbos " la réserve d'oxygène ainsi requise représente une masse
très
importante.
Pour réduire cette masse la réserve d'oxygène peut ëtre remplacée par un
générateur d'oxygène embarqué, tel qu'une batterie de générateurs par
absorption sélective et restitution d'oxygène, dits OBOGS (on-board oxygen
generator
to systems) qui utilisent de l'air provenant du compresseur d'un ou de
moteurs. Mais de
tels générateurs ne fournissent de l'air très enrichi en oxygène qu'avec un
retard à partir
de leur commande de restitution. De plus leur pression de sortie dépend du
régime du
moteur d'alimentation et le degré d'enrichissement de l'air fourni est
également variable.
La pression initialement disponible peut étre insuffisante pour permettre le
gonflage du
ts harnais de mise en place rapide. Le degré d'enrichissement initial peut de
plus être
insuffisant. Un réservoir tampon commun destiné à servir de réserve d'air très
enrichi,
placé-à -Ia sotie de l'OBOGS et maintenu rerrtpli; n'apporte qu'une solution
imparfaite,
notamment parce que la pression disponible peut étre insuffisante pour gonfler
le
harnais et que la présence d'une canalisation introduit un retard. D'autres
types de
2o générateurs embarqués ou méme de réserves d'oxygène présentent des
inconvénients
similaires.
La présente invention vise notamment à fournir un appareil respiratoire du
type
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ayant un masque à harnais pneumatique gonflable répondant mieux que ceux
antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment sur les
appareils de
transport à grande capacité ; il vise particulièrement à garantir que du gaz
respiratoire à
une pression suffisante pour permettre une mise en place rapide et à garantir
qu'une
s teneur en oxygène suffisante du gaz inspiré sera disponible dès les
premières
inspirations de l'utilisateur, et cela avant que l'avion n'ait atteint
l'altitude à laquelle cette
disponibilité est essentielle, voire méme avant décollage.
Dans ce but l'invention propose notamment un appareil respiratoire comportant,
sur une ligne d'alimentation du régulateur du masque, une capacité tampon
propre au
~o masque, de volume suffisant pour assurer au moins deux inspirations
successives
types, munie d'une admission équipée d'un clapet antiretour et destinée à être
reliée a
un générateur d'air enrichi en oxygène. Ainsi la pression qui s'établit dans
la capacité
est la pression maximale fournie par le générateur pendant la période qui
précède.
Dans le cas, qui est celui d'un OBOGS, où la teneur en oxygène est variable,
is notamment suivant l'instant du cycle de restitution, il est préférable de
munir la ligne
d'admission d'une vanne ne permettant le remplissage initial de la capacité
que lorsque
fa teneur en oxygène est supérieure à un seuil déterminé, par exemple 94%.
Cette
vanne peut également être maintenue fermée lorsque la pression d'admission est
insuffisante.
2o Des moyens seront généralement prévus pour, une fois passées les premières
inspirations et le générateur en régime établi, ou en cas d'épuisement de la
capacité
alors que le générateur ne remplit pas encore totalement les conditions ci-
dessus,
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permettre le passage de gaz provenant du générateur dans le régulateur du
masque.
Dans la pratique une capacité de 3 â 5 litres de gaz détendu sera suffisante.
Le
gonflement du harnais des masques actuels demande généralement une pression
d'environ 2 bars et un volume de l'ordre de 1 litre. Habituellement un OBOGS
fournit
s une pression susceptible de varier dans un rapport de 1 à 6 suivant le
régime du
moteur. Dans le cas d'un OBOGS fournissant une pression variable de 0,5 à 3
bars, la
pression maximum, atteinte lorsque les moteurs sont à pleine puissance pour la
montée, dépasse largement la valeur requise dans la capacité.
L'invention permet d'utiliser un générateur embarqué commun pour l'équipage et
io les passagers et d'éviter l'emport de bouteilles d'oxygène lourdes et à
vérifier
fréquemment, autres que celles requises pour des besoins thérapeutiques
éventuels.
La capacité pourra souvent étre incorporée à la boîte à masque dont
l'ouverture
déclenche l'alimentation en oxygène ; elle est alors directement reliée au
flexible
d'alimentation du régulateur et du harnais du masque. Cette adaptation
implique
Is simplement une augmentation limitée de l'encombrement d'une boîte telle que
celle
décrite par exemple dans le document US-A 6 039 045.
Les earactéristaques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront mieux à la
lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation,
donnés à titre
d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui
l'accompagnent,
2o dans lesquels
-ia figure 1 est une vue simplifiée d'un appareil constituant un mode
particulier
de mise en oeuvre de l'invention, à masque dit intégral ou "full face ';
représenté alors
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s
que le masque est sorti de la boite ;
- la figure 2 montre une variante de réalisation.
L'appareil montré en figure 1 comprend un masque respiratoire 10 à régulateur
12 permettant une dilution par de l'air ambiant, muni d'un harnais pneumatique
14 qui
s peut être notamment d'un quelconque des types décrits dans les demandes de
brevet
déjà mentionnées. En dehors des périodes d'utilisation, le masque et le
harnais sont
stockés dans une boîte 16 muni d'une porte à deux volets 18 et 20. Une vanne
22
portée par le boîtier de !a boîte est interposée entre un flexible 26 relié au
régulateur du
masque et une conduite d'alimentation 24. La vanne 22 est placée de façon
qu'elle
lo mette en communication le flexible et la conduite 24 lorsque l'utilisateur
du masque 10
tire celui-ci hors de la boîte et que le volet 18 s'ouvre. Quelquefois la
boîte porte
également un commutateur permettant de choisir entre un fonctionnement du
régulateur avec dilution (protection contre l'hypoxie seule) et sans dilution
(protection
contre les fumées).
is La conduite 24 est destinée à recevoir de l'air très enrichi en oxygène
provenant
d'un générateur 30, généralement constitué par une batterie d'OBOGS à cycles
d'absorption et de restitution-décalés. Deux OBOGS sont représentés sur la
figure 1. Le
même générateur alimente un grand nombre de masques. ll peut par exemple être
à
. tamis moléculaire. II existe dans le commerce de tels générateurs, utilisant
par exemple
20 les dispositions décrites dans le brevet US 4 561 865 et les antériorités
qui y sont
citées.
Dans le mode de réalisation de l'invention montré en figure 1, une ligne
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d'alimentation assurant la liaison entre la boîte et un collecteur 32 de
sortie du
générateur 30 comporte successivement, d'aval en amont, une capacité 34, un
clapet
anti-retour 36 et une électrovanne 38. Le clapet anti-retour garantit le
maintien d'un
volume d'air très enrichi en oxygène et sous une pression suffisante pour
gonfler le
s harnais même pendant les périodes où le générateur 30 fournit de l'air sous
une
pression plus faible que celle qui règne dans la capacité 34. L'électrovanne à
trois voies
38 est associée à un module de commande qui ne permet l'alimentation de la
capacité
que lorsque le gaz provenant du générateur 30 présente une teneur en oxygène
supérieure à un seuil, par exemple 94 t 2 % aussi longtemps que le masque est
stocké.
io Pour cela, un analyseur de gaz 42 est placé sur la ligne d'alimentation de
la capacité 34
et fournit un signal au module 40. Ce module 40 peut également comporter une
prise
de pression 44 et âtre prévu pour ne mettre en communication le collecteur 32
et la
capacité 34 que lorsque la pression fournie par le générateur dépasse une
valeur
déterminée, supérieure à la valeur nécessaire pour gonfler complètement le
harnais 14.
i s Dans un mode simplifié de réalisation, l'électrovanne 38 est commandée
pour
mettre en communication le collecteur 32 et le clapet anti-retour 36 aussi
longtemps
que la teneuren-oxygène du gaz respiratoire dépasse le seuil_
Dans une autre variante encore, qui est utilisable lorsque la source de gaz
enrichie en oxygène fournit initialement une teneur élevée en oxygène,
l'électrovanne
20 38 peut être omise.
Dans une autre variante, le module 40 est prévu pour commander l'électrovanne
et mettre en communication le collecteur 32 et le clapet anti-retour 36
lorsqu'il reçoit un
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signal d'ouverture du volet 18 de la boîte : ainsï, le masque est toujours
alimenté
lorsqu'il est porté.
Dans la variante de réalisatïon montrée en figure 2, le masque 10 est prévu
pour
être stocké autrement que dans une boîte â masques. 11 est relié par la
conduite souple
s 26 à une capacité séparëe. La liaison entre la capacité 34 et une
électrovanne 38
comporte un clapet anti-retour 36. Dans le cas illustré, l'électrovanne 38 est
reliée à un
module de commande 40 qui met en communication le collecteur 32 avec le clapet
anti-
retour 36
- lorsque la teneur en oxygène, mesurée par un analyseur de gaz 42, dépasse
1o une valeur déterminée, et
- lorsque la pression dans la capacité 34, mesurée par un capteur 44, est
inférieure à une valeur déterminée, cela afin de garantir la disponibilité de
gaz
respiratoire en provenance de la source.
D'autres modes de réalisation encore sont possibles, utilisant ou non les
Is électrovannes, notamment en fonction de la nature du générateur 30.
Le procédé de mise en oeuvre de l'installation peut par exemple être le
suivant
erg cas d-'emploi-de .générateurs-OBOGS. _ _
Dès la phase initiale de montée de l'avion après dëcollage, au moins un des
générateurs 30 est mis en service pour prélever sélectivement de l'oxygène.
Les
2o réacteurs étant alors à pleine puissance, l'air qui passe par le tamis
moléculaire du
générateur est à pression élevée. Une fois le tamis moléculaire saturé,
l'alimentation en
air est transférée sur un autre OBOGS. Un jeu de vannes prévu sur le premier
OBOGS
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est commandé pour le mettre en liaison avec Ia canalisation 32 et l'OBOGS est
chauffé
pour restituer l'oxygène. La pression étant élevée et le gaz étant à haute
teneur en
oxygène, les capacités tampons 34 se remplissent à une pression suffisante
pour
gonfler des harnais. Des moyens peuvent étre prévus pour purger Ia capacité
tampon
s de l'air qu'elle peut contenir avant remplissage en air enrichi sous
pression. Un ou des
réservoirs communs 46 peuvent également ëtre remplis à ce stade. Une fois ces
opérations effectuées et le second OBOGS également saturé en oxygène, le
premier
peut être rechargé lui aussi afin de disposer d'une réserve maximale.
Dans une variante, un au mains des générateurs est commandé suivant un
lo cycle absorption-restitution avant décollage afin que les pilotes disposent
de gaz riche
en oxygène et sous pression permettant de mettre les masques, en cas de fumée
par
exemple.
Dans tous les cas, les pilotes seront à même de mettre le masque respiratoire
en quelques secondes quelle que soit l'altitude et de disposer immédiatement
de gaz
1 s respiratoire très enrichi. Le réservoir ou les réservoirs communs
permettront aux
passagers de disposer également d'oxygène avec un retard qui peut être un peu
plus
-importais#. - Du fait que -ies -générateurs sont initialement saturés en
oxygène et sous
pression, ils permettront de maintenir une alimentation sous pressïon élevée
pendant le
temps nécessaire pour descendre à l'altitude de fin de croisière, entre 5000
et 8000
2o mètres, à laquelle une pression qui sera plus faible (du fait que le régime
des moteurs
est réduit) est suffisante pour les besoins respiratoires.
