Brevet FR2261021A1 — publié le 19750912

L'invention se rapporte aux appareils respiratoires isolants à régénération de l'air par des substances contenant de l'oxygène à l'état chimiquement lié. Cette invention est destinée à protéger les organes respiratoires de l'homme dans un milieu contenant des gaz nocifs. Elle trouve sa meilleure application dans les entreprises des industries houillère et chimique à la sortie des mineurs d'une zone d'accident, sinsi que pour l'équipement des mineurs faisant partie des équipes de secours. On connaît déjà un appareil respiratoire isolant utilisant l'oxygène à l'état chimiquement lié, comprenant une partie faciale réunie par un flexible renfermant des clapets d'inspiration et d'expiration, à un sac respiratoire et à une cartouche régénératrice communiquant entre eux, ainsi qu'une boîte contenant une matière de remplissage, échangeuse d'humidité, placée dans la partie du flexible adjacente à la partie faciale, sur le trajet de l'air inspiré et expiré. Dans cet appareil de construction connue, la matière de remplissage, échangeuse d'humidité, peut être constituée de copeaux métalliques, de fil de fer ou de grilles métalliques. t'air circule dans l'appareil soit par un circuit bouclé, l'air ne traversant la cartouche régénératrice que dans un sens lors de l'expiration, soit par un circuit dit "pendulaire", le sac respiratoire et la cartouche régénératrice étant alors réunis en série et l'air traversant la cartouche régénératrice aussi bien au cours de l'expiration que pendant l'inspiration. Dans les deux cas, l'air expiré, en passant par la boite contenant la matière de remplissage échangeuse d'humidité, est partiellement séché, l'eau se condensant à la surface des copeaux métalliques. Pendant l'inspiration, l'eau concentrée s'évapore et humidifie l'air inspiré en abaissant quelque peu sa température. I1 est évident que la quantité d'eau concentrée à la surface des copeaux métalliques dépend de la différence des températures de l'air expiré et de la nature de la matière de remplissage échangeuse d'humidité. C'est pourquoi, quand la différence des températures est relativement faible, l'air inspiré passant dans la cartouche régénératrice contient une quantité considérable d'eau. Dans la cartouche régénératrice remplie de substance contenant de l'oxygène, par exemple de peroxyde de potassium, se déroule une réaction chimique d'absorption du gaz carbonique et des vapeurs d'eau contenues dans l'air expiré, ainsi qu'un dégagement d'oxygène qui arrive dans le sac respiratoire, et puis, par le flexible et la partie faciale, dans les voies respiratoires. Lorsque l'humidité de l'air arrivant dans la cartouche régénératrice est relativement élevée, par exemple dans le cas d'un rapport d'environ trois grammes-molécules de N à deux grammes-molécules de C02, une vive réaction exothermique se déroule dans la cartouche avec dégagement d'une quantité considérable de chaleur, les sous-produits formés sont mis en fusion puis en cuisson sous l'action de la haute température, en empêchant le traitement total de la substance contenant de l'oxygène dans la cartouche régénératrice. Le degré d'absorption d'oxygène de la substance contenant l'oxygène et sa capacité d'absorption du gaz carbonique sont par conséquent diminués, ce qui réduit la durée de l'action protectrice de l'appareil. En outre, l'absorption du gaz carbonique et de l'eau dans la proportion indiquée conduit au dégagement d'une quantité d'oxygène considérablement supérieure aux besoins de l'homme et par conséquent à des pertes dans le milieu environnant. La résistance à la respiration s'accroît considérablement, étant donné que les sous-produits entrent en fusion et se collent dans la cartouche régénératrice et que des vapeurs d'alcali ou des aérosols apparaissent dans l'air inspiré, par suite de la sublimation de la substance contenant l'oxygène dans la zone la plus chauffée. C'est un inconvénient majeurymmi les inconvénients essentiels de l'appareil respiratoire isolant connu. Un autre inconvénient tient à ce que la matière de remplissage échangeuse d'humidité ne possède qu'une insignifiante capacité d'absorption et ne peut condenser l'eau que quand la température de la matière de remplissage est inférieure à celle de l'air expiré, est-à-dire à une température relativement basse du milieu environnant et pour un travail peu pénible avec l'appareil. Dans tous les autres cas, par exemple lors des travaux de secours dans les mines pendant les incendies souterrains ou à la sortie des mineurs des zones d'accident dans les mines, la température de l'air inspiré monte jusqu'à + 600C et sa teneur en humidité est considérablement inférieure aux normes physiologiques, et ce pour les raisons indiqué-es plus haut. D'autre part, des vapeurs d'alcali et des aérosols, qui ne sont ni neutralisés ni retenus dans l'appareil, apparaissent dans l'air inspiré. On s'est donc proposé de mettre au point un appareil respiratoire isolant, avec une matière de remplissage échangeuse d'humidité qui favoriserait une absorption totale de la substance contenant l'oxygène dans la cartouche régénératrice, et qui empêcherait le dégagement de vapeurs d'alcali et d'aérosols à partir de cette cartouche. la solution consiste en ce que l'appareil respiratoire isolant utilisant de l'oxygène chimiquement lié, du type comprenant une partie faciale réunie, par l'intermédiaire d'un flexible renfermant des clapets d'inspiration et d'expiration, à un sac respiratoire et à une cartouche régénératrice communiquant entre eux, ainsi qu'une boîte contenant une matière de remplissage échangeuse humidité et placée dans la partie du flexible qui est adjacente à la partie faciale de l'appareil, sur le trajet de l'air inspiré et expiré, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que la matière de remplissage échangeuse d'humidité est une matière du type gel de silice ou une matière analogue du point de vue de son degré de porosité et de son pouvoir d'adsorption et désorption de l'humidité. Gracie à l'emploi d'une telle matière de remplissage échangeuse d'humidité, l'air expiré est partiellement séché et arrive dans la cartouche régénératrice avec une humidité inférieure au rapport t : C 2 = 3 : 2 (en grammes - molécules). Ce fait permet de réduire la quantité de chaleur dégagée au cours-de la réaction exothermique et par conséquent d'exclure la mise en fusion et la cuisson de la substance contenant l'oxygène et des sous-produits de réaction, ainsi que l'apparition de vapeurs d'alcali ou d'aérosols dans l'air inspiré. De plus, le pouvoir d'absorption de la matière de remplissage échangeuse d'humidité ne dépend pas de la température du milieu environnant. Il est rationnel que la quantité de matière de remplissage échangeuse d'humidité se trouve entre 15 et 50 g, selon la durée requise de l'action protectrice de l'appareil. On trouvera ci-dessous la description détaillée de deux exemples non limitatifs de réalisation de l'invention, avec renvois au dessin unique annexé sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique de l'appareil respiratoire isolant proposé, fonctionnant en circuit boucle - la figure 2 représente une vue schématique de l'appareil respiratoire isolant proposé, fonctionnant en circuit dit "pendulaire". L'appareil respiratoire isolant comprend une partie faciale 1 (figure 1) se présentant sous forme d'un masque ou embout buccal. la partie faciale 1 est réunie par un flexible 2 à une cartouche régénératrice 3 sous forme d'un récipient métallique rempli d'une substance contenant de oxygène, par exemple de peroxyde de potassium. la cartouche régénératrice 3 est réunie par le tube 4 à un sac respiratoire 5 dans lequel s'accumulent les gaz sortant de la cartouche régénératrice 3. Une boîte 6 à clapets, montée dans le flexible 2, comprend un boîtier métallique à raccords dans lequel sont montés les clapets d'inspiration et d'expiration. Dans l'appareil fonctionnant en circuit bouclé, le sac respiratoire 5 est réuni par un flexible 7 au flexible 2, la boite à clapets 6 étant montée à l'endroit de leur jonction. Dans l'appareil fonctionnant en circuit pendulaire, la partie faciale 1 (figure 2), la cartouche régénératrice 3 et le sac respiratoire 5 sont réunis en série. Le flexible 2 (figures 1, 2) de l'appareil respiratoire isolant se compose de deux tronçons entre lesquels est montée une boite 8 contenant une matière de remplissage échangeuse d'humidité. La boite 8 est un récipient métallique à raccords pour le raccordement des tronçons du flexible 2. La boite 8, conformément à l'invention, est remplie de granules de gel de silice servant de matière de remplissage échangeuse d'humidité. La quantité de matière de remplissage échangeuse d'humidité dans la boite 8 se trouve entre 95 et 50 g selon le type d'appareil, sa destination et ses particularités constructive, qui dépendent eux-mEmes de la durée requise de l'action protectrice de l'appareil. Par exemple, la quantité de matière de remplissage utilisée dans une mine pour un seul auto-sauvetage et pour une durée d'action protectrice de 60 mn est de 15 g, et la quantité de matière de remplissage pour les respirateurs d'une durée d'action de 2 à 3 h est de 25 à 50 g.Il n'est pas rationnel d'utiliser plus de 50 g de matière échangeuse d'humidité, étant donné que la quantité de matière de remplissage en question retient la quantité d'eu contenue dans le volume de gaz d'une expiration et qui, au cours de l'inspiration, est nécessaire pour humidifier l'air inspiré. La matière de remplissage échangeuse d'humidité est réalisée avec du gel de silice ou avec une matière analogue en ce qui concerne son degré de porosité et son pouvoir d'adsorption et désorption de l'humidité. Une telle matière de remplissage ne perd pas ses propriétés avec le imps. L'appareil fonctionne de la manière suivante. Pendant l'expiration, l'air ayant une température d'environ 360C, une humidité relative d'environ 100 ffi et une teneur en gaz carbonique d'environ 4 %, passe par la partie faciale 1, le flexible 2 et la boite 8, dont la matière de remplissage absorbe une partie de l'eau contenue dans l'air, suffisante pour humidifier et refroidir l'air inspiré jusqu'à 37 . L'air faiblement séché passe, par l'intermédiaire du clapet d'expiration de la boite à clapets 6, dans la cartouche régénératrice 3, où le gaz carbonique ainsi que 11 eau qui reste sont absorbée avec dégagement d'oxygène et de chaleur, puis dans le sac respiratoire 5.Au cours de l'inspiration, l'air sec chaud, ayant à sa sortie de la cartouche régénératrice 3 une température de 600C et même supérieure, s'échappe du sac respiratoire 5 par le flexible 7 et le clapet d'inspiration de la boîte à clapets 6 (figure 1), ou retourne par la cartouche 3 (figure 2) et le flexible 2 à la boîte 8 dont la matière de remplissage échangeuse d'humidité désorbe une partie de l'eau qui s'y trouve au moment de l'expiration. L'air arrive ensuite par la partie faciale 1 dans les organes respiratoires de l'utilisateur. Grace à l'utilisation du gel de silice en tant que matière de remplissage échangeuse d'humidité, la durée de l'action protectrice de l'appareil est de 1,) à 2 fois supérieure à celle des appareils connus. la température de l'air inspiré est d'environ 370C et la résistance à la respiration-est réduite d'environ 3 fois. la température de l'air inspiré est de 500C dans les appareils connus. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrites ainsi que leurs combinaisons, Si celles-ci sont exécutées suivant sol esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICAtIONS 1. Appareil respiratoire isolant, utilisant l'oxygène chimiquement lié, du type comprenant une partie faciale reliée, par un flexible renfermant des clapets d'inspiration et d'expiration, à un sac respiratoire et à une cartouche régénératrice communiquant entre eux, ainsi qu'une boîte contenant une matière de remplissage échangeuse d'humidité et placée dans la partie dudit flexible adjacente à la partie faciale précitée de l'appareil, sur le trajet de l'air inspiré et expiré, caractérisé en ce que la matière de remplissage échangeuse d'humidité est une matière du type gel de silice ou une matière analogue du point de vue de son degré de porosité et de son pouvoir d'adsorption et désorption de l'eau. 2. Appareil respiratoire isolant suivant lazevendication t, caractérisé en ce que la quantité de matière de remplissage échangeuse d'humidité peut varier de 15 à 50 g selon la durée requise de l'action protectrice de l'appareil.