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WO 2010/089514 PCT/FR2010/050188
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L'invention concerne une combinaison de protection d'une
personne ainsi qu'un ensemble de protection correspondant.
Les ensembles de protection sont utilisés dans le domaine de la
sécurité civile ou dans le domaine de l'industrie, par exemple nucléaire ou
chimique, afin d'isoler une personne d'un environnement extérieur hostile.
Dans le cadre de l'industrie nucléaire, des personnes sont
amenées à assurer la maintenance d'équipements ou effectuer des tâches
dans des environnements contaminés, notamment par des particules
radioactives. Dans ces conditions, la personne doit être couverte d'une
combinaison isolante afin d'éviter tout contact entre la peau et les
particules
radioactives et ne doit pas respirer l'air extérieur contaminé.
Compte tenu de la durée importante et de la complexité de
certaines manoeuvres effectuées par la personne, il est important que le port
de cet ensemble soit ergonomique et confortable. En outre, l'habillement et la
mise en place, ainsi que le retrait de la combinaison doivent pouvoir être
effectués simplement et relativement rapidement.
Un ensemble de protection est connu du document FR 2 793 147.
Celui-ci comporte une combinaison isolante alimentée en air afin de permettre
sa ventilation et donc baisser la température au sein de celle-ci. Ceci permet
d'augmenter le confort pour l'utilisateur, en particulier en cas d'utilisation
prolongée de l'ensemble de protection.
De l'air est en outre amené par le biais d'une conduite
d'alimentation souple à un masque plaqué sur le visage de l'utilisateur, par
l'intermédiaire de sangles de maintien.
Un autre ensemble de protection est décrit dans le document US
2004/0226558. Celui-ci se présente sous la forme d'une combinaison
comportant notamment une partie formant cagoule et des moyens de
raccordement à une source d'air comprimé. L'air comprimé est guidé d'une part
dans le volume intérieur de la cagoule et d'autre part dans les autres parties
de
la combinaison, de manière à assurer la ventilation de cette dernière.
L'utilisateur n'est donc plus obligé d'utiliser un masque, celui-ci
pouvant directement respirer l'air contenu dans la cagoule. Le débit d'air est
ajusté de telle manière que le renouvellement de l'air soit suffisamment
important pour éviter une augmentation sensible du dioxyde carbone dans la
cagoule.
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En outre, une seule alimentation en air peut être utilisée, ce qui
permet de simplifier la mise en oeuvre d'un tel ensemble de protection.
Dans ce cas toutefois, si la pression décroît dans le réseau
d'alimentation en air, des risques sont encourus par l'utilisateur qui est
alors
mal alimenté. En effet, dans ce cas, le taux de dioxyde carbone dans le volume
intérieur de la cagoule peut augmenter rapidement, dépassant en quelques
instants un seuil critique mettant en danger l'utilisateur.
L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant une
combinaison et un ensemble de protection correspondant qui permettent de
pallier une baisse de pression dans le réseau d'alimentation en air.
A cet effet, l'invention concerne une combinaison de protection
d'une personne, comportant une enveloppe isolante équipée de moyens de
raccordement destinés à être connectés à une même source d'air sous
pression, des moyens de répartition de l'air présentant une entrée d'air
connectée aux moyens de raccordement ainsi qu'au moins une première et
une seconde sorties d'air, destinées à alimenter respectivement des moyens
de délivrance de l'air respiratoire à la personne et des moyens de ventilation
de
la combinaison, caractérisée en ce que les moyens de répartition de l'air
comportent une valve réagissant à la pression de l'air au niveau de l'entrée
d'air pour réduire le débit d'air de la seconde sortie d'air vers la
combinaison
lorsque la pression de l'air au niveau de l'entrée d'air est inférieure à une
valeur
déterminée, tout en maintenant l'alimentation d'air respiratoire à la
personne. ]
Les moyens de délivrance de l'air à la personne sont donc
alimentés prioritairement. L'air issu du réseau d'alimentation n'est alors
plus ou
est peu utilisé afin d'assurer la ventilation de la combinaison. On rappelle
qu'une telle ventilation est uniquement destinée à assurer le confort de
l'utilisateur. La fonction vitale d'alimentation en air de la personne à un
débit
sensiblement constant est ainsi préservée au détriment du confort.
Selon une caractéristique de l'invention, la valve est conçue de telle
manière que le débit d'air dans la seconde sortie d'air décroît
progressivement
avec la pression de l'air au niveau de l'entrée d'air.
Lorsque la diminution de la pression dans le réseau d'alimentation
est faible, il n'est pas nécessaire de stopper complètement la ventilation.
Dans
ce cas, seule une partie de l'air destinée à assurer la ventilation est
détournée
au profit de l'alimentation en air de la personne.
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Avantageusement, la valve comporte un obturateur qui, coopérant
avec un ressort de rappel, est conçu pour obturer en totalité ou en partie la
seconde sortie d'air, en fonction de la pression de l'air au niveau de
l'entrée
d'air.
Selon une possibilité de l'invention, les moyens de répartition de
l'air comportent un corps dans lequel est ménagé un premier canal formant
l'entrée d'air, un deuxième canal relié au premier canal et formant la
première
sortie d'air, ainsi qu'un troisième canal, formant la seconde sortie d'air et
débouchant dans le premier canal au niveau d'une ouverture calibrée,
l'obturateur et le ressort de rappel étant agencés de telle manière que
l'obturateur soit appliqué contre l'ouverture calibrée en l'absence de
pression
de l'air dans le premier canal, l'obturateur étant écarté progressivement de
l'ouverture lorsque la pression de l'air dans le premier canal dépasse une
valeur prédéterminée.
Avantageusement les canaux reliés aux sorties d'air pour la
fourniture d'air à la personne et pour la ventilation de la combinaison sont
équipés de régulateurs de débit d'air.
Les régulateurs de débit permettent d'obtenir un débit dont la
valeur varie peu, lorsque la pression d'alimentation varie. En effet, en
l'absence
de régulation, il est nécessaire de calibrer de façon différente les orifices
de
passage de l'air dans le répartiteur en fonction de la pression
d'alimentation.
C'est ainsi qu'avec un répartiteur conçu pour fonctionner avec une pression de
l'ordre de 5,5 à 6,5 bars, l'utilisation avec une pression de 9 ou 10 bars se
traduirait par un débit d'air délivré trop important, générant une surpression
dans la combinaison pouvant provoquer l'éclatement de celle-ci. Avec des
régulateurs de débit dans les canaux, il est possible d'utiliser le même
répartiteur sur une large plage de pressions d'alimentation.
Suivant une forme d'exécution de ce répartiteur chaque régulateur
de débit comprend un piston qui, logé dans un canal, est soumis à l'action
d'un
ressort, pour modifier la section de passage d'air en fonction de la pression.
Avantageusement, le répartiteur d'air est monté à l'extérieur de la
combinaison et sert également de robinet.
L'invention concerne en outre un ensemble de protection d'une
personne comportant des moyens de délivrance de l'air à la personne, équipés
d'une ligne d'alimentation en air, caractérisé en ce qu'il comporte une
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combinaison de protection selon l'invention, la ligne d'alimentation en air
étant
connectée à la première sortie d'air des moyens de répartition.
Préférentiellement, la ligne d'alimentation en air comporte une
première et une seconde entrées d'air, la première entrée d'air étant
raccordée
à la première sortie d'air des moyens de répartition en position d'utilisation
normale, la seconde entrée d'air de la ligne d'alimentation étant destinée à
être
connectée à une source d'air comprimé secondaire.
Ainsi, lorsque l'utilisateur retire l'ensemble de protection, celui-ci
connecte la seconde entrée d'air à la source d'air comprimé puis déconnecte la
première entrée d'air de la combinaison. Cette dernière peut alors être
retirée
tout en continuant d'alimenter en air l'utilisateur.
Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de délivrance
de l'air à la personne comportent un masque ou une cagoule délimitant un
volume intérieur alimenté en air.
Avantageusement, la combinaison comporte une valve
d'échappement agencée pour permettre l'échappement de l'air contenu dans la
combinaison vers l'extérieur, au-delà d'une pression déterminée de celui-ci.
Selon une forme de réalisation de l'invention, la combinaison
comporte une bande amovible apte à libérer, après son retrait, une ouverture
destinée à faciliter l'extraction de la personne hors de la combinaison.
Préférentiellement, la combinaison est équipée d'au moins une
gaine de ventilation connectée à la seconde sortie des moyens de répartition,
conçue pour diriger une partie de l'air sous pression dans le volume intérieur
de la combinaison.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la
description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant,
à titre d'exemple, une forme de réalisation de ce dispositif de protection et
de
cet ensemble correspondant.
Figure 1 est une vue de face de la combinaison ,
Figures 2 et 3 sont des vues représentant des étapes successives
du retrait de l'ensemble de protection ,
Figure 4 est une vue correspondant à la figure 4, illustrant une
variante de réalisation de l'invention ,
Figure 5 est une vue en coupe longitudinale des moyens de
répartition de l'air ;
Figure 6 en est une vue de côté ;
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Figure 7 est un diagramme représentant le débit du réseau
d'alimentation en air, le débit des moyens de ventilation et le débit des
moyens
d'alimentation en air de l'utilisateur, en fonction de la pression du réseau
d'alimentation en air ;
5 Figure 8 représente une variante du répartiteur de figure 5.
Comme cela est représenté à la figure 1, un ensemble de
protection selon l'invention comporte une combinaison externe 1 réalisée dans
un matériau souple, armé et étanche aux particules radioactives, par exemple
du polychlorure de vinyle sur un support en polyester. La combinaison recouvre
l'ensemble des parties du corps et comporte en particulier une zone recouvrant
la tête, formant un heaume 2, équipée d'une visière transparente 3.
La combinaison comporte des gants 4 ainsi que zones 5 destinées
à accueillir les pieds de l'utilisateur, comportant des lacets 6 disposés en
regard de la cheville et équipés de moyens de serrage rapide. La combinaison
1 comporte en outre une ouverture d'introduction s'étendant sur la face avant
de la combinaison, au niveau de la poitrine de l'utilisateur. L'ouverture peut
être
refermée à l'aide d'une fermeture à glissière 7, un rabat 8 venant recouvrir
la
fermeture 7.
Une bande amovible 9 s'étend de l'extrémité d'un bras à l'extrémité
de l'autre bras, le retrait de la bande 9 permettant l'ouverture complète de
la
combinaison 1 le long de cette zone.
La face avant de la combinaison est pourvue d'un raccord 10
s'étendant à l'extérieur de la combinaison, destiné à être connecté à un
réseau
d'alimentation en air comprimé 11. Une valve d'échappement 12 est disposée
dans la zone arrière du heaume 2, celle-ci permettant l'échappement de l'air
contenu dans la combinaison 1 vers l'extérieur, au-delà d'une valeur de
pression déterminée.
La combinaison 1 est en outre équipée de moyens de répartition de
l'air 13 présentant une première et une seconde branches de sortie 14, 15.
Ceux-ci sont logés dans la combinaison 1. La seconde branche 15 est reliée à
une entrée d'un filtre 16 de type HEPA 19 ( High Efficiency Particulate Air
Filter ou High Efficiency Particulate Absorbing Filter ), logé dans la
combinaison 1 et capable de filtrer, en un passage, au moins 99,97% des
particules de diamètre supérieur ou égal à 0,3 pm.
La structure des moyens de répartition de l'air 13 est représentée
plus particulièrement aux figures 5 et 6. Ceux-ci comportent un corps 17 dans
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lequel est ménagé un premier canal 18 formant l'entrée d'air, un deuxième
canal 19 relié au premier canal 18, s'étendant perpendiculairement à celui, et
formé dans la première branche 14 de sortie d'air, ainsi qu'un troisième canal
20, formé dans la seconde branche 15 de sortie d'air et débouchant dans le
premier canal 18 au niveau d'une ouverture calibrée 21. Le troisième canal 20
s'étend selon l'axe A du premier canal 18 et présente une chambre 22 de plus
grand diamètre, dans laquelle débouche le premier canal 18. Un support
tubulaire 23 est fixé dans la chambre, le support comportant une première
extrémité tournée du côté de l'ouverture calibrée 18 et une seconde extrémité
24 tournée vers l'extrémité libre du troisième canal 20.
La seconde extrémité 24 du support 23 est taraudée et coopère
avec une vis 25 formant butée.
Un obturateur 26 est monté coulissant dans le support tubulaire 23,
un ressort de rappel taré 27 étant en outre monté dans le support 23, entre
l'obturateur 26 et la vis 25.
Le ressort de rappel 27 et l'obturateur 26 sont ainsi agencés de
telle manière que l'obturateur 26 soit appliqué contre l'ouverture calibrée 21
en
l'absence de pression de l'air dans le premier canal 18, l'obturateur 26 étant
écarté progressivement de l'ouverture 21 lorsque la pression de l'air dans le
premier canal 18 dépasse une valeur prédéterminée.
La figure 8 représente une variante de réalisation du répartiteur
d'air, dans lequel les mêmes éléments sont désignés par les mêmes
références que précédemment. Il doit être noté que sur cette figure,
l'obturateur
26 n'est pas représenté, bien qu'il soit mis en oeuvre.
Dans ce répartiteur, les canaux 19, 20 reliés aux deux sorties pour
la fourniture d'air à une personne et pour la ventilation de la combinaison
sont
équipés de régulateurs de débit d'air, constitués respectivement par des
pistons 39 et 40 soumis sur une face à la pression de l'air et sur la face
opposée, à l'action antagoniste d'un ressort 42, 43, taré pour assurer dans
chaque conduit de sortie un débit dans une plage déterminée.
C'est ainsi par exemple que, lorsque la pression d'entrée est
comprise entre 3 et 8 bars, le débit global de sortie est compris entre 500 et
800 litres par minute avec une répartition, par adaptation du tarage des
ressorts 42 et 43, de 170 à 260 litres par minute pour l'air respiratoire et
330 à
540 litres par minute pour l'air de ventilation de la combinaison.
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La sortie du filtre 16 alimente plusieurs canaux de ventilation 28
formés dans la combinaison 1. Ceux-ci permettent d'amener l'air issu du filtre
16 vers des zones d'échauffement 29, telles que celles disposées au voisinage
des aisselles, des genoux ou de l'aine de l'utilisateur.
La première branche 14 est connectée à une buse d'amenée d'air
30 d'une cagoule 31, par l'intermédiaire d'un filtre HEPA 32 et d'une ligne
d'alimentation en air 33.
Cette dernière comporte une extrémité en forme de fourche,
présentant une première et une seconde branches 34, 35 munie chacune d'un
raccord.
La cagoule 31 présente une visière avant 36 et une partie arrière
équipée d'une valve d'échappement (non visible) agencée pour permettre
l'échappement de l'air contenu dans la cagoule 31 vers l'extérieur, au-delà
d'une pression déterminée de celui-ci.
Le volume intérieur de la cagoule 31 est délimité par un tour de cou
37 réalisé dans un matériau flexible et élastique, présentant une ouverture
centrale permettant l'insertion de la tête de l'utilisateur.
La cagoule 31 comporte de plus une bande amovible (non
représentée) apte à libérer, après son retrait, une ouverture d'accès à
l'intérieur
de la cagoule 31.
La cagoule 31 est montée sur une nappe textile 37 permettant sa
fixation sur l'utilisateur.
Selon une autre forme de réalisation, représentée à la figure 4, la
ligne d'alimentation 33 est connectée non pas à une cagoule 31, mais à un
masque 38 fixé par l'intermédiaire de sangles de maintien 39.
Le fonctionnement de l'invention va maintenant être décrit plus en
détail, en référence à la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3.
Lors de l'habillage, l'utilisateur enfile tout d'abord la combinaison 1,
fixe celle-ci à l'aide d'une ceinture 40 intégrée à la combinaison 1, connecte
la
ligne d'alimentation 33 au raccord 10 et connecte la première branche 34 de la
ligne d'alimentation en air 33 à la première branche 14 des moyens de
répartition 13. La cagoule 31 est ainsi alimentée en air par le réseau d'air
comprimé 11.
Parallèlement, l'obturateur 26 soumis à l'effort exercé par l'air
comprimé situé au niveau du premier canal 18 est déplacé dans le support
tubulaire 23, à l'encontre de la force de rappel exercée par le ressort 27, de
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façon à s'écarter de l'ouverture calibrée 21. Le passage d'air du premier
canal
18 vers le troisième canal 20 est alors autorisé, les gaines de ventilation 28
étant ainsi alimentées en air.
L'utilisateur peut alors enfiler la cagoule 31 et finir d'installer le
reste de la combinaison 1, en particulier recouvrir la cagoule 31 à l'aide du
heaume 2, puis fermer la fermeture à glissière 7. On remarque que
l'utilisateur
peut s'équiper seul.
Une fois fermée, la combinaison 1 est progressivement gonflée par
l'air issu des gaines de ventilation 28, cet air pouvant ensuite s'échapper
par la
valve d'échappement 12 et/ou par les fuites pouvant apparaître par exemple au
niveau de la fermeture à glissière 7. Ainsi, malgré de légères fuites,
l'utilisateur
n'encoure aucun risque puisque l'air s'échappant hors de la combinaison 1
empêche toute pénétration de particules.
L'utilisateur peut alors procéder aux travaux à réaliser et peut se
déplacer simplement, dans la mesure autorisée par la conduite 11 du réseau
d'alimentation en air comprimé.
Une fois les opérations terminées, l'utilisateur sort de l'enceinte
contaminée, passe éventuellement un sas de décontamination, puis retire la
bande amovible 9 de manière à ouvrir la combinaison 1. Cette dernière est
ensuite enroulée sur elle-même, par l'extérieur, afin d'éviter tout contact
entre
les mains ou le reste du corps de l'utilisateur et la paroi externe de la
combinaison 1 sur laquelle des particules radioactives ont pu être déposées.
L'utilisateur connecte ensuite la seconde branche 35 à un réseau
d'alimentation en air comprimé secondaire 41 et déconnecte la première
branche 34 de la combinaison 1. Cette dernière peut alors être complètement
retirée, la cagoule 31 continuant d'être alimentée par le réseau
d'alimentation
secondaire 41.
On remarque que la combinaison 1 est à usage unique puisque,
dans cette forme de réalisation, il n'est pas prévu de pouvoir repositionner
la
bande amovible 9 après son retrait.
Lors d'une diminution de la pression dans le réseau d'alimentation
en air 11, la pression de l'air dans le premier canal 18 diminue. L'effort
exercé
par le ressort taré 27 tend alors à déplacer l'obturateur 26 en direction de
l'ouverture calibrée 21, ce qui a pour effet de réduire la section de passage
de
l'air du premier canal 18 vers le troisième canal 20. Dès lors, le débit d'air
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alimentant les gaines de ventilation 28 est réduit. La proportion d'air
consacrée
à alimenter la cagoule 31 est donc augmentée.
Ce principe est mieux illustré à la figure 7, établi à partir de moyens
de répartition d'air suivant la figure 5, représentant sous la forme d'un
diagramme et en fonction de la pression de l'air dans le premier canal 18, une
première courbe 42 illustrant le débit d'air circulant dans le premier canal
18,
une seconde courbe 43 illustrant le débit d'air circulant dans le deuxième
canal
19, et une troisième courbe 44 illustrant le débit d'air circulant dans le
troisième
canal 20.
Le débit d'air circulant dans le premier canal 18, c'est-à-dire
directement issu du réseau d'alimentation en air 11, diminue avec la pression.
En outre, en cas d'une diminution de la pression dans le réseau d'alimentation
d'air 11, c'est-à-dire dans le premier canal 18, le débit consacré à la
ventilation
est fortement limité par le déplacement de l'obturateur 26 (voir courbe 44).
Dès
lors, le débit d'air dédié à l'alimentation en air de l'utilisateur est peu
diminué
(voir courbe 43).
On remarque ainsi que l'invention permet, en cas d'une diminution
de la pression dans le réseau d'alimentation d'air, de donner la priorité à
l'alimentation de l'utilisateur, au détriment du confort de celui-ci apporté
par la
ventilation de la combinaison.
L'invention fourni ainsi une combinaison et un ensemble de
protection d'une personne qui sont sûrs, tout en restant ergonomiques,
confortables et faciles de mise en oeuvre.
